ГТД 100ОТ (Раздаточный материал к модулю 1 (Двигатели)), страница 2

КОМПРЕССОР НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯКомпрессор низкого давления) состоит из корпуса, входного направляющего аппарата (ВНА),ротора компрессора низкого давления, лопаточного диффузора и спрямляющего аппарата.Входной направляющий аппарат служит для предварительной закрутки потока воздуха, входящегов компрессор, обеспечивая безударный вход в рабочее центробежное колесо (крыльчаткукомпрессора). Крыльчатка компрессора передает механическую энергию турбины воздушномупотоку. Лопаточный диффузор служит для преобразования части кинетической энергии воздуха за4рабочим колесом компрессора в давление, спрямляющий аппарат — для выравнивания воздушногопотока.Корпус компрессора низкого давления разъемный и состоит из переднего 2 (рис. 6) и заднего 4корпусов.

Корпуса литые, механически обработанные, выполнены из литейного алюминиевого сплава.К переднему корпусу 2 компрессора крепится корпус 23 первой опоры ротора двигателя, в которомустанавливается ВНА компрессора низкого давления и кольцо 22 лабиринта.В заднем корпусе устанавливается вторая опора ротора компрессора низкого давления.Входной направляющий аппарат компрессора низкого давления состоит из наружной и внутреннейобойм и 19 профилированных лопаток. Все детали ВНА соединяются в один общий узел. ЛопаткиВНА выполнены из листовой стали.Ротор компрессора низкого давления представляет собой центробежное рабочее колесо 25закрытого типа. Ротор компрессора установлен на двух подшипниках, размещенных на передней изадней цапфах.Для предотвращения утечки воздуха из тракта двигателя на передней стенке центробежного колесапредусмотрено переднее .лабиринтное уплотнение, а на задней стенке центробежного колёcа — заднеелабиринтное уплотнение .

Материал центробежного колеса — жаропрочный сплав.В расточку крыльчатки ротора компрессора низкого давления входит конец вала турбины низкогодавления, который закрепляется гайкой. Передача крутящего момента от турбины к компрессоруосуществляется шлицами, имеющимися на валу турбины и хвостовике крыльчатки.Частота вращения ротора на расчетном режиме 28 400 об/мин. Лопаточный диффузор 5компрессора низкого давления состоит из диска и 17 профилированных неподвижных лопаток,которые крепятся винтами к диску; лопатки выполнены из жаропрочной литейной стали.

Поверхностьлопаток азотирована.Передний и задний корпуса компрессора низкого давления и лопаточный диффузор собираются вединый узел с помощью призонных болтов, проходящих через отверстия в диске и лопаткахлопаточного диффузора. Для спрямления воздушного потока, выходящего из лопаточного диффузора,между корпусами 2 и 4 расположен спрямляющий аппарат 6, состоящий из 120 профилированныхлопаток.

Лопатки изготовляются из литейного сплава.Между компрессорами низкого и высокого давлений расположен промежуточный корпус,состоящий из корпусов 7, 8 и 10, которые образуют кольцевой канал для подвода воздуха ккомпрессору высокого давления. Корпуса 7, 8 и 10 выполнены из литейного алюминиевого сплава.Между двумя корпусами 7 и 10 радиально расположены девять прямых профилированных лопатокобратного направляющего аппарата 9, уменьшающего потери, связанные с возможной закруткойпотока.Лопатки изготовляются из жаропрочной литейной стали. Через каждую лопатку проходят по двапризонных болта, соединяющие корпуса 7 и 10. В корпусе 7 обратного направляющего аппаратаустанавливается третья опора.3. КАМЕРА СГОРАНИЯ ДВИГАТЕЛЯКамера сгорания двигателя (рис.

12) — кольцевая, петлевого типа, с завихрителями воздуха урабочих форсунок.Назначение камеры сгорания — подвести тепло к рабочему телу газовоздушного тракта двигателя.Этим рабочим телом является поступающий в камеру из компрессора воздух, к которому в камереподводится тепло за счет сжигания определенного количества топлива; образовавшаяся при этомгазовоздушная смесь направляется в сопловой аппарат турбины.Камера сгорания состоит из жаровой трубы, отражателя, подвесок жаровой трубы и завихрителей.В камере сгорания установлены 18 топливных рабочих форсунок.5Наружным корпусом камеры сгорания (кожухом камеры) являются корпуса компрессоров икорпуса четвертой и пятой опор роторов двигателя, образующие каналы подвода воздуха к камересгорания.Камера сгорания расположена в пространстве, образованном корпусами компрессоров и корпусамичетвертой и пятой опор таким образом, что охватывает снаружи турбину компрессора высокогодавления.Жаровая труба 8 — кольцевого типа; она изготовлена из листовой жаростойкой стали и состоит изнаружного 17 и внутреннего 18 обтекателей с вваренными во внутренний обтекатель 18завихрителями 16, секций внутренней 10 и наружной 9.Процесс сгорания в камере происходит таким образом, что сжатый воздух из компрессорапоступает в кольцевую полость, образованную жаровой трубой 8 и корпусом 7 компрессора.

Частьвоздуха через радиальные отверстия поступает внутрь жаровой трубы, а так как камера сгоранияпетлевого типа, то основной поток воздуха поворачивает на 180° и часть его через 18 завихрителей 16поступает непосредственно в жаровую трубу 8 в зону сгорания, а остальная часть воздуха обтекаетстенки жаровой трубы с внутренней стороны и по отверстиям в секции 10 поступает внутрь трубы.

Взоне сгорания жаровой трубы происходит интенсивное сгорание топлива в завихренном потокевоздуха, поступившем через 18 завихрителей.В смесительной части жаровой трубы происходит смешивание горячих газов с поступающимвоздухом.В хвостовой части трубы поток газа поворачивает на 180° и поступает к сопловому аппаратутурбины компрессора высокого давления.В зону горения жаровой трубы воздух поступает через завихрители, а также через отверстия внаружном обтекателе 17.Завихрители имеют в центре плавающее кольцо 15, в которое входит топливная форсунка (кольцоможет перемещаться в плоскости, поперечной к оси форсунки).Внутри кольца выполнены продольные пазы для обдува и предотвращения нагара на форсунке.Подвижность колец предотвращает выработку форсунок при расширении жаровой трубы от нагрева.Распыленное форсункой топливо сгорает в завихренном потоке воздуха и горячие газы попадают взону смешивания.

По мере движения горячих газов в жаровую трубу добавляется свежий вторичныйпоток воздуха через отверстия в наружной 9 и внутренней 10 секциях.Количество и размер отверстий в секциях жаровой трубы подобраны таким образом, чтобыобеспечить хорошее перемешивание газов, высокий коэффициент полноты сгорания и равномерноетемпературное поле горячих газов перед турбиной высокого давления. Эффективное охлаждениестенок секций жаровой трубы осуществляется вторичным потоков воздуха, входящим внутрь жаровойтрубы через два наружных и два внутренних ряда щелей, образованных гофрированной секцией 11.Этот воздух омывает стенки жаровой трубы изнутри со стороны горячих газов.Жаровая труба 8 закреплена внутри корпуса опор на девяти радиальных подвесках 12, дающихсвободу термического расширения жаровой трубы в радиальном направлении.

В хвостовой части жаровой трубы наружная секция 9 опирается на опорный фланец 6 отражателя, а внутренняя секция 10опирается на наружное кольцо 2 входника турбины компрессора высокого давления.Устройство камеры допускает осевое перемещение жаровой трубы при работе двигателя поопорному фланцу отражателя и по кольцу входника турбины компрессора высокого давления оттемпературных расширений.Отражатель 5 изготовлен из жаростойкой стали и состоит из кольцевой секции с привареннымфланцем 3 и опорного фланца 6, который прижат к секции кольцом и зафиксирован от проворотастопором.Назначение отражателя — обеспечить поворот газового потока к сопловому аппарату турбиныкомпрессора высокого давления.6Кольцевая секция имеет свободу перемещения относительно опорного фланца отражателя врадиальной плоскости, что позволяет компенсировать температурные расширения и снять термические напряжения с секции.Охлаждение стенок отражателя осуществляется вторичным потоком воздуха, входящим черезкольцевую щель, образованную гофрированной лентой 4.

Этот воздух омывает стенку отражателя состороны горячих газов.Отражатель крепится опорным фланцем 6 к заднему корпусу компрессора. Фланец 3 отражателяцентрируется с фланцем внутреннего входника корпуса турбины компрессора высокого давления.Внутренняя поверхность жаровой трубы и поверхность отражателя, соприкасающаяся с продуктамисгорания, покрыты жаростойкой эмалью.4. ТУРБИНЫНа двигателе имеются три одноступенчатые осевые турбины (рис. 13). Первые две турбиныпредназначены для привода компрессоров высокого и низкого давления, третья турбина (свободная)служит для создания полезной мощности двигателя. Турбины развивают каждая приблизительноодинаковую мощность. Свободная турбина снабжена регулируемым сопловым аппаратом.4.1.

ТУРБИНА КОМПРЕССОРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯТурбина компрессора высокого давления (турбина высокого давления газов) состоит из сопловогоаппарата и рабочего колеса.4.1.1.Сопловой аппарат турбины компрессора высокого давленияСопловой аппарат турбины компрессора высокого давления (рис. 14) представляет собой паяносварную конструкцию, включающую в себя сопловую решетку и кольцевой канал подвода газа.Сопловая решетка состоит из 29 литых сопловых лопаток 24, имеющих верхнюю и нижнюю полки.Внутри пера лопатки выполнен профильный канал, в который вставлен дефлектор 25, изготовленныйиз листовой жаропрочной стали. Между стенкой канала и дефлектором имеется зазор, по которомупроходит охлаждающий воздух от компрессора высокого давления. Для улучшения охлаждениявыходных кромок лопаток воздух выпускается в щели, расположенные рядом с выходной кромкой состороны корытной части лопатки.Верхние полки сопловых лопаток вставлены в кольцевые проточки корпусов 16 и 21.

Со сторонынижней полки сопловые лопатки вставлены в кольцевую проточку в корпусе 27. В местах соединенияполок с корпусами, а также по стыкам полок между соседними лопатками выполнена пайкавысокотемпературным припоем.Канал подвода газа образован системой кольцевых корпусов. Литой корпус 5 является силовымэлементом внутренней части входного канала, в корпусе установлены обоймы 3 и 40, в которыевпаяны ленты из мельхиора. Вместе с лабиринтными гребешками крыльчатки и кольцом 41компрессора обоймы образуют три уплотнения, препятствующие перетеканию воздуха от крыльчаткив зазор между сопловыми лопатками и диском турбины.Со стороны крыльчатки к корпусу приварены П-образные коробки 4, образующие кольцевой каналс радиальными ребрами. По этому каналу и далее через отверстия в корпусе 5 и в кольце 41 проходитвоздух для охлаждения рабочего колеса турбины.Внутренняя поверхность газового канала образована профилированной кольцевой обечайкой 8, ккоторой приварены фланцы 7 и 9.