Тема 13 Занятие 2 (Вопросы по Военке и материал по планеру и КД)

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Факультет военного обучения

Экз.№ УТВЕРЖДАЮ:

Начальник кафедры №2

Полковник В. Фролов
« » 2000г.

МАТЕРИАЛЫ К ПРАКТИЧЕСКОМУ ЗАНЯТИЮ Курс Д-21 «Авиационные двигатели»

по теме №13 «Форсажная камера. Выходные устройства двигателей»

Занятие 2

для студентов 4 курсов, факультетов №1, 2, «Стрела», «Ухтомское»

Учебное время 2 часа

Составил: пол-к Фролов В.А. Редактировал: пол-к Луценко В.Н.

Тираж 5 экз.

Рассмотрено на заседании кафедры

Протокол № от 2000г.

Москва 2000г.

ТЕМА: №13 ФОРСАЖНАЯ КАМЕРА. ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ.

Занятие №2, Выходные устройства двигателей.

Время - 2 часа

Цель: Изучить общие сведения о выходных устройствах,

конструкцию и основные правила эксплуатации выходного устройства двигателя, основные правила эксплуатации ФКС двигателя РД-33-2С

Учебные вопросы.

1. Общие сведения о выходных устройствах ГТД.

2. Конструкция выходного устройства двигателя РД-33-2С.

3. Основные правила эксплуатации форсажной камеры и выходного
устройства двигателя РД-33-2С.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЫХОДНЫХ УСТРОЙСТВАХ

ГТД

Выходное устройство /ВУ/ - это часть газотурбинной силовой установки, включающая реактивное сопло /PC/ и средства его регулирования.

PC предназначено для преобразования располагаемого тепло -перепада в кинетическую энергию направленного движения газа.

К /ВУ/ современных двигателей предъявляются следующие требования:

1. Обеспечение полного расширения газов /до атмосферного
давления/.

1. Малое гидравлическое сопротивление.

2. Малое внешнее сопротивление.

3. Малая масса и габариты.

В настоящее время в /ВУ/ применяют следующие типы сопел:

• суживающееся;

• сопло Лаваля;

• эжекторное;

• сопло с центральным телом и др.

Тип сопла прежде всего определяется располагаемой степенью понижения давления в нем π_с.р= Рф*

Рн,

где Ρ φ*- полное давление газа в сечении перед реактивным соплом, Ρ н - давление окружающей среды.

При π_с.р< π_с.кр / π_с.кр≈1,86/ полное расширение газа обеспечивается в суживающемся сопле. π_с.кр=((Кг+1)/2)^{(Кг/(Кг-1)}≈1, 86

При π_с.р > π_с.кр полное расширение газа может быть обеспечено в сопле Лаваля и эжекторном сопле.

Область применения сужающихся сопел ограничивается обычно величинами Π с. р. больше или равно 5...6, что соответствует числам Μ полета, меньшим 0,9...1,3, т.е сужающиеся сопла, используются в силовых устройствах предназначенных для дозвуковых и относительно небольших сверхзвуковых скоростей полета. Такие сопла требуют регулирования только площади выходного (критического) сечения, что необходимо в первую очередь для обеспечения работы двигателя на форсаже и при регулировании величины форсажной тяги. Как правило, регулирование выходной площади производится также на бесфорсажных режимах для обеспечения желаемого закона изменения температуры газа перед турбиной и лучшего согласования режимов совместной работы турбины и компрессора с целью получения более благоприятного протекания характеристик двигателя, а также в целях облегчения запуска и улучшения приемистости двигателя.

У силовых установок, предназначенных для больших сверхзвуковых, скоростей полета π_с.р увеличивается до 15...20 и более. Сужающиеся сопла в этих условиях дают большие потери тяги из-за недорасширения газа. Поэтому возникает необходимость применения сверхзвуковых (сужающе-расширяющихся) сопел, (сопел Лаваля, эжекторных сопел, сопел с центральным телом и др.).

2. КОНСТРУКЦИЯ ВЫХОДНОГО УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЯ РД-33-2С.

2.1 Общая характеристика выходного устройства.

Выходное устройство (ВУ) представляет собой сверхзвуковое, регулируемое реактивное сопло (PC) с изменяемыми, в зависимости от режимов работы двигателя, площадями критического и выходного сечений.

ВУ также включает в себя систему синхронизации дозвуковой и сверхзвуковой частей сопла, механизм перепуска, механизм обратной связи и систему гидроцилиндров, объединенных в два кольцевых браслета, с помощью которых изменяются площади критического и выходного сечений сопла.

2.2 Конструкция выходного устройства.

Внутренний контур PC образован 24 малыми створками (суживающейся части сопла) и таким же количеством больших створок (расширяющейся части сопла). Малые и большие створки подразделяются на ведущие и ведомые.

Ведущие малые створки своими проушинами крепятся к фланцу корпуса ФК, а с другой стороны соединяются пальцами с ведущими большими створками. Малые ведомые створки крепятся к корпусу ФК посредством пальцев, входящих в проушины корпуса ФК, а с ведомыми большими створками - также пальцами. Во внутренней поверхности малых створок приклепаны пластины теплозащитного экрана.

Малые ведомые створки заходят своими краями в щель, образованную между экраном и ведущей створкой.

Большие ведущие и ведомые створки соединяются между собой при помощи коромысел, размещенных на ведомых больших створках и опирающихся на смежные ведущие большие створки.

Внешний профиль сопла образует двенадцать ведущих и двенадцать ведомых створок. Каждая из ведущих створок тремя винтами крепится к двум коромыслам, которые с помощью проушин и пальцев соединены с балкой. Ведущие и ведомые створки входят телескопически одной стороной под обтекатель, смонтированный на корпусе ФК, а с другой стороны ведомые створки вставлены своими зацепами в прорези коромысел.

Выход из зацепления ведомых створок с коромыслами ограничен ведущими створками.

Система синхронизации сужающейся и расширяющейся частей сопла обеспечивает согласованное движение створок при изменении профиля проточной части сопла, а также препятствует деформации поперечного сечения сопла при действии неравномерного давления на внешний контур и от разности усилий от гидроцилиндров.

Система синхронизации до звуковой части сопла представляет собой замкнутую кинематическую цепь из подвесок шарниров, которая установлена на малых воздушных створках.

Система синхронизации расширяющейся части выполнена аналогично.

Для предотвращения механических ударов между элементами PC при переводе его с одного режима на другой, за счет выравнивая давлений в магистралях подвода и отвода топлива в гидроприводе управления выходным сечением сопла, служит механизм перезапуска.

Механизм перезапуска состоит из клапана перепуска, рычага, кулачка и двух тяг.

2.3 Система управления соплом.

Система управления соплом предназначена для создания усилий, необходимых для изменения профиля проточной части сопла и удержания его в рабочем положении. Система состоит из гидравлической и механической частей.

Гидропривод критического сечения сопла включает в себя двенадцать гидроцилиндров 6 (рис. 1 а), охватывающих систему малых створок в виде браслета, два клапана постоянного расхода 1, два гидрошарнира 3, два блока гидрошарниров 2. Рабочий коллектор 4 и коллектор слива 5.

Гидропривод выходного сечения сопла имеет аналогичную структуру, за исключением того, что в его систему включен клапан перепуска 1 (рис. 1 б).

Гидрошарнир и блок гидрошарниров предназначены для обеспечения угловых перемещений трубопроводов при изменении проточной части PC.

Клапан постоянного расхода предназначен для поддержания данного расхода топлива для охлаждения системы гидроприводов PC.

Механическая часть системы управления соплом состоит из серег и тяг.

Малые ведущие створки 13 (рис. 2) через серьги 4 соединяются со штоками 3 гидроцилиндров 5. Серьги 4 через тяги 2 соединяются с системой синхронизации сужающейся части сопла.

Большие ведущие створки 12 через серьги 6 соединяются со штоками 9 гидроцилиндров 11 и через балки с наружными створками 1 (рис. 2) серьги 6 через тяги 10 соединяются с подвесками шарниров 7, входящих в систему синхронизации расширяющейся части PC.

Информация о фактическом положении створок сужающейся части сопла выдается в регулятор сопла и форсажа (РСФ) механизмом обратной связи, который состоит из тяги 4 (рис. 3), рычагов 3 и тросиков 2. Система «тяга - рычаг - тросик» соединяет малую ведущую створку 5 с РСФ.

3 ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ ФОРСАЖНОЙ КАМЕРЫ И ВЫХОДНОГО УСТРОЙСТВА

ДВИГАТЕЛЯ РД-33-2-С. 3.1. Эксплуатация ФКС. На ФК допускается:

• на узлах и деталях: цвета побежалости и сажевые отложения;

• на экранах диффузора и жаровой трубы: коробление до 2 мм от
  исходного профиля; обгорание кромок по периметру на длине до 10
  мм и площадью до 30 мм в квадрате, не более 2-х на каждом экране;
  обгорание заклепок в местах развальцовки на длине по периметру не
  более 3 мм и на глубину не более 1 мм. Число обгаров на каждом
  экране не более трех.

- на стабилизаторах ФК: коробление полок до 10 мм от
исходного профиля; обгорание полок по длине до 100 мм по периметру
и площадью до 500 мм в квадрате в количестве не более 25 на всех

стабилизаторах, прогар карбюраторных трубок со стороны PC диаметром до 5 мм не более 4-х на каждом стабилизаторе.

- на пальцевых распылителях ФК: деформации распылителей в
осевом и окружном направлениях до 25 и 35 мм соответственно.

3.2 Эксплуатация ВУ. На PC допускается:

• на узлах и деталях: цвета побежалости, сажевые отложения;

• на створках PC: коробление внутренней или наружной створки
  на 5 мм от исходного профиля, до 5-и вмятин на каждой наружной
  створке (надстворке) размером не более 30 х 30 х 0,8 мм;

• один поперечный или продольный гофр на наружной створке
  (надстворке) шириной до 6 мм и глубиной до 1,5 мм;

• износ поверхности внутренней створки до толщины 0,5 мм в
  месте контакта с трущейся деталью;

• обгорание кромок экрана внутренней створки площадью до 10
  мм.

Не допускается:

• обгар электрода (приемной трубки) датчика ДПИ на длине до
  45 мм от конца электрода;

• отгиб электрода от датчика до 5 мм и загрязнение на датчике;

• обрыв нитей канатов обратной связи.

Забоины и задиры на поверхности трубопроводов гидроуправления выходной части PC.

ПРИМЕЧАНИЕ. Повреждения, выходящие за пределы допустимых отклонений, выявленные до выработки PC своего ресурса, устраняются силами завода - изготовителя по его документации.