Improvements in the turbo-engine by replacement of conventional combustion chamber by a pulse combustion chamber

This paper comprises description of the turbo engine and evaluation of its analytical model. The analytical model was created to establish a benchmark for further evaluation of a wave rotor combustor (at constant volume). The wave rotor combustor concept was presented and discussed. Advantages of combustion at constant volume were described as well as the basic turbo engine updates required to reflect pulse combustor application. The calculation results for analytical model of a basic engine, and that equipped with pulse combustor are included in this paper. The paper describes the required changes in the engine structure and construction and the estimated thermodynamic improvements. Axial-type pulse multi-chamber combustion unit increasing the pressure and temperature of gases requires a special additional turbine utilizing additional energy and forming the interface between the standard compressor-turbine unit. Performance calculations done for an existing GTD-350 engine showed that constant-volume combustion process is valuable.

W pracy przedstawiono opis silnika turbinowego i jego termodynamicznych modeli analitycznych. Model analityczny został stworzony w celu oceny wpływu pulsacyjnej komory spalania o spalaniu przy stałej objętości na parametry pracy silnika. Przedstawiono i omówiono koncepcje wirnika falowego z pulsacyjnymi komorami spalania. Opisano zalety spalania w stałej objętości, a także omówiono wymagane zmiany w konstrukcji silników turbinowych, konieczne przy wykorzystaniu spalania przy stałej objętości. Porównano modele termodynamiczne silnika w wersji podstawowej i wyposażonej w pulsacyjną komorę spalania. Artykuł opisuje niezbędne zmiany w strukturze silnika oraz jego budowie i szacuje zmiany jego podstawowych parametrów. Osiowy typ wielokomorowego urządzenia które w sposób pulsacyjny zwiększa ciśnienie i temperaturę gazów wymaga specjalnej dodatkowej turbiny. Wykorzystanie dodatkowej energii wymaga ukształtowania współpracy pulsacyjnej komory spalania ze standardowym układem sprężarka-turbina. Obliczenia przeprowadzone dla istniejącego silnika GTD-350 wykazały, ze zastosowanie procesu spalania w stałej objętości podnosi moc i sprawność silnika.