Копелев С.З., С.В.Гуров - Тепловое состояние элементов конструкции авиационных двигателей

Раздел 1 ти ьокомпюссое )'л(тнн 1. СХЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ И ТЕПЛОВОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕТАЛЕЙ КОМПРЕССОРА 3'" ""::;::;:- '„;:„э„:;;:,':=,'Лбак видно, г понижением температуры охлаждакппего воздуха масса диска , что особенно э»метло прн переходе ат температуры 780 к 630-- , Ф.':$,:;Одювременно растет е гралнент температуры, эезнчнйа котарога опрей(бэ)яйе';лааас прочности по мэлоцнклозой усталостз материала. прн темпера. :й(ццэтна диска 550 †5 К он сэанознтся мнннмззьно допустпмыы, однако ,„:,",'еаа диска (крнэае 5) прн уменыненнз температуры от 880 до 550 К умень- '"' Н'Пезначзтельно. Прн быстром разгоне летательного аппарата до М,=2,8э э- й)цмт находиться а условиях нестацнонарного теплового состоапнн, прн темп прогрева обода сущзстэенио зышз, чзм палатин.

Поэтому граднент !» ! а!! )Л. СХЕМЫ ОХЛДЖДЕНИЯ ОСЕВЫХ К()М))РЕССОР»эн Возможность получать достаточно Высокие значения коэффйцн енуов полезного действия, степени по(эышепт(я данлепия и очно)м ння Расхода Воздуха к мидслю при относлтельио малых дпдме.МетРйльных размерах и массе привела к тому, что осевые компр Р е есоо ьх н )(истопи)ее Время являются осю ю ымн для апнацнонных газотуР биипых двигателей В свили с неуклонным рос~он степени повышения давления (с $-4 до )2 — 2б за период )945---)97б гг., в перспективе — до 30— Зб) н сочетании с увеличением скорости полета компрессор нз от- НООЯтЕЛЬИО чХОЛОДИОйэ Чаетя ДННГЗтЕЛЯ ПрЕВРатв;Юя В ВЕСЬМа Нанряжениый в тепловом отношении узел, по многом предопределяющий удельнукэ (т. е.

отисссииую к 1 'г! тяги) массу двигателя. Достаточно сказать, что пря и» »одной (стендовой) степени повышеня яя давления ч. =25 и числе Ма=2,35 температура воздуха н н(й точной часгн последних ступси»:я кохэн(эессора достигает йуб К, г. с. прснышаст уровень теччературы !пзн перед тур» ино В первых ТРД В этих уел тяпах мас«оныс характеристики таких огиоииых деталей, как диски и Шиэстанки ротора, корпусы и др., определяютси уже пе только уровнем чисто механических нагрузок от центробежных снл и сил давления но н н зпи ительяой мере — ухудшеНнсм сво(гати мнтсрнллон с )пк гоч нх чсмпернтуры и напряжениями, нызнзпнымн поинлгпнсм значи гольных темпе(эзт)'Оных Грздн.

битов. Прозллюстрнрзсм это абсмонэальмэо яэ примере писка озноб нз последних студенее хомарсссорэ, змаюшага степень зовьпнсньэ хээлсн я нс. ),( зокзэзна рзсарсдалензс температуры па радисту хнсхэ з условпях вродалжнтзльно~о аолэтз с чзслан М,,=-235 ззя трех возможных паразитов конструкции системы охлаждения. када тсч»ерэтурэ зоздух», онмыззюпхега по. Летно диска, «ос»за»хат 600, 870 н 780 К арх прэьтнчесьн незэманкоа н рэззоа в нмерна .и 880 К та. нературь обода, Тзм жа показано осэозные размеры диска, В7-25; частота эраюеннз н=.)0000 об,'мин, Вэрнантныз расЧетм зго мэсси выполнены прн ус»азиз, что запас прочности па рззрунэзюнзе частота зрзнханпя дзз эсэх трех зарнэнтов остзетсч неизменным. »1 , )ее ззз гга лаз РНЕ (Л. Зависимость массы диска одной нз последних етуаапей компрессора от сга температуры 7»: '~~!!д;-;:!», 8»8 ээмзэзэтгаэ зоэлу»э заэ.

6УО э тза К: Ф-ээ»ээээээ»э»э» нх~~';~'~~аабааа Зэьтазззэ лэ»хэ'. э †»эч»эьн»ь э»э»сэ»ч»ь»оз ээ»сч хз»хэ зы )): й)лййетут па срзанэнпю со стационарным режнмом (»ризах з), а буй иб малопнкзозоб усталости станет ниже минимально допустинйыатрнааанам прзмсре охлажлснне лиска эоэдухом с температурой 'не представляется эозможным, необходимо допусэнть узелнченнэ дуру)эьмй оуннжремснно насда хонстгуктнэиые мероприятия, направлен .чвбйе теюм прагрснз полотна Фйй)кэй особенностью работы двигателей, устанавливаемых 87(я: мн(ятз((слепого назначения, лплястся мяогорежнм ";:$;)ФФ)(э)(ях бьгст)юго пзменеиия давления и температуры 'Фйбгбнионарйое тепловое состояипе роториых и статорйых бэй9))щ)00сойа оказывает )эегвакмдсе влияние ин эффектив- И: Рвзлт(»))(ых уплотнений н вели гику радиальных зазо ,:®)))ейм)) рабочих лопаток я статором, Последнее обсто- .Ф!)0))о особое значение в связи с ие~рерыпиым умень.

,й)))й)йтн лроточиой частя последних ступеней компрес'-')йз) 'й)В8)й,е,улеличеиием степени повышения давления. 4%4))Щйз энда)чннп радиальных зазоров н эффективность )Р()йямй'йййбФ)ФФьхч)евно влияют иа к. п. д, компрессора и за- ФЫ Э !»1 ГайоляяяМНЧЕЕКОй УСтайЧИВОСтИ. Ф большую тепловую инерционность больших градиентов температур стью диска на переходных режн- оо ~й й ~ йо Г; ~Я о о. о В о о я о я Ф << сз Таким образом, рацпонзльное проектирование компрессоров сс<крсменных двкгателей требует уточненной оценки тепловшо состоянмя ях деталей кзк на стаи«онзрных, так п нз переходных рзжнмах работы, аналнза пьдравллчеокнх характернстнк систем охлаждения н условгб! теплообмеца в пр<лочной части.

Конструкцней, со<штаюшей в себе лсгс<ошкгева роторов днскового и барабанного тига, является ротор смешанного типа 1р<нс. !.21. Он состоит нз отдельных секипй, пмекшш. лисса< ! и барабанные участки 2, соединяющиеся между собой на рзднусс, где полу. Рве. 62 Компрессор с в<влемя Яез вевтрвлввеге отверстия чаемвл мзкслмзльнал окружил скорость допустима по условиям прочности барабана.

Такой тип ротора, имеющий большую жесткость и болыиую критическую чзс<оту зрзшенил н <м.<н'и<огцнйся ~ох~к~ спосооом со<'.днленнл сскцнй мен<ду собой, получил само~ широкое рвсн!к<странсние. 1-!е<з<бходнз<о отмстить, <то с тепловой л <пдра<злг<ческ<«< тесак зрения деление роторов на барабанные и смсшаллыс лоси« 'ескалько услол«ый характер, тзк как в зависимости от па<з<ерностн н мсхзнвческнх нагрузок протяженность <<одотин диска мин<ется в самых шнрокг<х пределах: от полотен без иенгрзльног«отверстия до пс<дкрепляклпнх кольцевых ребер внутри барабана лротпв каждого ряда лопаток.

Системы охлаждения о«снороторг<ых компрессоров не отлнчаютсл сколь-нибудь ззмс'ц<ым констртктг<гп<ых< разнообразием. 11з рлс. !.2 показана копструктпллал схема компрессора, у ко торого все сскц<ш представляют собой двски без центрального отвсрстпл, с ворог<<як<и блрзбзннымн участкямп. Сосдш<явжся сек. цнп последовательной наирессовкой. Во внузр<н<нок< полость рото. ра через отверстия 3, нмеклцнеся на цнлнлдрпческой части 2 диска 111 ступени, подводятся воздух нз протонов части.

Впутренннс полостн, образующиеся между дисками, сообщаются между собой с помощью отверстий 4 в полотне диска. Како<-либо оргаинзован. нос течение воздуха отсутствуе<, н во всей в«л«с<и ротора устанав пинается одниаковое дазленнс, чем устрвлшотся осевые нагрузки на днскн. К достоинствам такой конструкцнн следует отнести ее крайню<о простоту и отсутствие знергетнческпх затрат на прокачку охлаясда- ;.-;ар<!Дего воздуха, к недостаткам— "' М<<::Кзк следствие, возникновение И!аду ободом н центральной ча :, Мэд.'работы.

подогрев по«,".':~В~вся дисков первых сгу;;,,, 'Вй и практнческн пол- ~!с!1й<::птсутствне охлажде- З!1!11;,"Полотен дисков посф1~2иих ступеней ';"! ЙФ рнс. 1.3 показана , я, компрессора. конст- вс1ИФИ ротора которого "~ф~йзтичз<а показанной нз , "„'.1;2, но с организованвтечением воздуха во Пггней полости. Так ',"Двк и в предыдущем М, воздух из проточ, '<л1де ги подводятся вО йвийк)ю полость ротсз" "Чяз<ЕЗ Отпвйстпн Па ЦИ- м<дйияеской чяети диска ° <зз .'Итуйяйм< п,полосч'й йййу Д1ШКДММ Сообща. меигду собой О помо,сзтвдрстнй в полотне мйоввйное теленке <в,'ДОСтптастен СОЕ- 'в<:: пйутреиней по ."~)36ййрй й полостью 4~ФФдпим колесом и:' 1полостшо $4'кп! посредством кйй Ф на коннче-":: 4йостзвке между ' Д.Ъ' и 'в'1 ступеней ;:~Ф!<Млотие диска з<'1 * ', Некоторое его ко.

6 подается к пе Опоре 2 н пасто й1д наддув уплотне", с<4-::ПВОГРЕВ КОКа. ПО;«огс: 'дФ, компрессором Пйв от воздуха. ,„,, гч<1дпмд!рессоре, с помощь ,,.;;::~Ь~ййФ':мдзкду задней опоро <лв'~ФФЙМЙФтся с подкапотн Мде '(й-«еввмд<оных ус зовнях— йяяпия: б; ю лабнрннтного уплотнення 5 осей б компрессора н днском в<1 стуым пространством силовой устас атмосферой) патрубкамн страв- Ф й 1 ет.

пп-пкдниомт, я другуо фуикци!о, иеяа пи!три барабана я. тем самым, ь тиого нозиикзег,в сннзи г тем, что интенсивность теплоотдачи на на- '',ЙФоритц((к! от дс!и" чп ! ! (ы р((гте(ь!3!(т г! ,.АУЛ обстоят(ЛЫ (нп н(ГИЮ»Г! Минорат р "ФМФ м пол'(олис( три (нигь т('ипсрз Гурт -;466Ф1цису31ых ГП13( 'Гя(ннп'«'прям тя(о(п3(х „3му!уугцрнтон. В тя;мс тет(ь ит прогрепа, 4фффиакт иятсисн(33(ость теп.т(3((тд» (н от фу(бтткик поисруио 'тсн про:(ВВО!3 к узун!там понерхкосгян стптори!»т ьо "Дабнрнитоп мала и(' спаьиснию с дачей В сатп(М Лабири(ИЕ. Эт(3 'нет созрпипгь и((яим,(лы(ыс зпзо (у(. уилоткси!131 11!(к н!ПСНГН .и р(«кима му ЛВИГВТСЛН и. слсен1япт»лы('(, ии , (Рлытуго нели'('(пт' 3.("!ск чтзл (В 'РЙттбттат«итг мог! т лггипт к 3!!313 т(оч(н , „Мм:(ВД«итк(тар!(л 93!С«13(3(,ь 161~ Ута »Йсд(':з((т;!!окаянна ьопструк(;(иная с«енз ЯФВЛЯВУЗВ 'У1«Д(й ТУГ-99.