Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 11
Текст из файла (страница 11)
3.1); — центробежные компрессоры, в которых поток направлен по радиусу (рис. 3.2); — диагональные компрессоры, направление потока в которых занимает среднее положение между направлениями движения воздуха в осевых и центробежных компрессорах; — комбинированные компрессоры, представляющие собой по- следовательное соединение осевых и центробежных (осецентро- Рнс. Зхп Схемы центробежных компрессорощ л — с односторонним входои! б — с двухсторонним входом; ! — непадвижнмй направляющий аппарат; ! — вращающийсн иаправлиющий аппарат; д — рабочее колесо; 4— безлопаточинй (щелеаой) днффузор; б — палаточный днффузор, б — внходное устрой. ство (сборная плитка); ю — угловая скорость бежные) (рис.
З.З, б) или осевых н диагональных (диагонально- осевые) (рис. 3.3, а) компрессоров. Кроме того, в зависимости от отношения скорости потока к скорости звука в проточной части можно различать дозвуковые и сверхзвуковые компрессоры. Любой нз указанных компрессоров состоит из ротора и статора (см. рис.
3.1). Применение того нли иного типа компрессора в значительной степени обусловлено назначением летательного аппарата. 3.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ОСЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ В современных ГТД наиболее часто используются осевые компрессоры как более полно отвечающие предъявляемым требованиям. В осевых компрессорах по сравнению с другими типами компрессоров возможны высокие значения степени повышения давления пк' и большие расходы воздуха б при высоких коэффициентах полезного действия и сравнительно малых диаметральных габаритных размерах и массе.
Наряду с указанными преимуществами осевые компрессоры имеют и недостатки: относительно узкую область устойчивых режимов работы; снижение коэффициента полезного действия на нерасчетных режимах; чувствительность к износу поверхности лопаток в процессе эксплуатации, что приводит к снижению коэффициента полезного действия; большое количество лопаток (несколько сотен), вызывающее повышение трудоемкости изготовления и, следователыю, стоимости. Для улучшения характеристик и сохранения эффективности компрессора на всех режимах работы необходимо вводить механизацию для его регулирования, применять износостойкие материалы или специальные покрытия, использовать устройства, предотвращающие попадание посторонних предметов в проточную часть (что особенно актуально для двигателей, устанавливаемых на вертолетах), т.
е. существенно усложнять конструкцию. Конструктивное выполнение осевых компрессоров чрезвычайно разнообразно 63 о о о а й,в о я я ° 1 у 7""- ')--' :~3='- =-==: — 1', 3 ч Компрессоры различаются количеством и конструкцией роторов, конструкцией проточной части, корпусов, конструктивными способами повышения экономичности и обеспечения газо- динамической устойчивости двигателя. Использование тех или иных конструктивных элементов компрессора, обусловливающих его конструктивную схему и компоновку, определяется типом и назначением двигателя. В одноконтурных двигателях (ТРД, ТРДФ, ТВД и турбовальные) компрессор может быть однокаскадным (однороторным) (рис.
3.4, а) и двухкаскадным (двухроторным) (рис. 3.4, б, в). При использовании однокаскадного компрессора для обеспечения необходимой газодинамической устойчивости на всех режимах работы двигателя требуются сложные средства управляемой механизации для регулирования расхода воздуха. Для этой цели используют поворотные лопатки 3, 5, 6, 7 (рис. 3.5; см. рис. 3.55), а также перепуск воздуха через клапан и с помощью ленты перепуска (рис. 3.6). При применении двухкаскадного компрессора (рнс. 3.4, б) специальных средств механизации, как правило, не требуется, так как вращение роторов низкого и высокого давлений с разными скоростями (скольжение роторов) обеспечивает необходимое регулирование и, следовательно, газо- динамическую устойчивость двигателя. Однако в двухкаскадном компрессоре увеличивается число опор ротора по сравнению с однороторным.
Это может несколько снизить его надежность, так как опоры являются сложными и ответственными элементами, влияющими на безотказность работы двигателя. В двухкаскадных компрессорах роторы низкого и высокого давления можно располагать последовательно (см. рнс. 3,4, б) и концентрично (см. рис. ЗА, в), когда роторы вращаются в противоположные стороны и лопатки одного являются направляющими лопатками для другого. Осуществление такой конструктивной схемы компрессора связано с большими конструктивными трудностями. В двухконтурных турбореактивных двигателях используются двух- и трехкаскадные компрессоры (см.
рис. 3.4, г). Использование трехкаскадного компрессора позволяет уменьшить общее число его ступеней в среднем на три при уменьшении, как следствие, и числа ступеней турбины. Но при этом усложняется конструкция валов и опор. Однако трехкаскадная схема компрессора позволяет обеспечить необходимую газодинамическую устойчивость при наиболее простой системе регулирования расхода воздуха.
Конструктивная схема компрессора определяется также формой проточной части. При проточной части с постоянным наружным диаметром Р (рис. 3.7, а) к последним ступеням компрессора средний диаметр увеличивается и, следовательно, увеличивается средняя окружная скорость, возрастает напорность сТупеней и уменьшается их число, необходимое для получения требуемой 64 яйаяй ~ "„аой йа Ад д "ощ" ° И "~й"* Ю ОЧ~, о 3 и о ~~' и 1 ы ~~0 .лаз я» ~ на Я аы, оя к мц'с Ц ~,~р о а аз~ к~" даОей Оханий ой„йц ° ~с. я ь' "а ка 3 и яя», .-"о оьМ д ~~~ а д, аоз а й"„о си„' ыХ зуко оаый б > .Од хе ~д мад ый Ф 6 а ) с.
-ос. а дяыр Ф а~'хйд а =ййд" а ам~о" ~ »," ~ "~ о д И~ а ййо~' я и %а~ ю3 ~в "~аз а Е иц ф ~зяйдщ с ып~ :;.ойыод сайд ма а и~"~ я л ~йхяО з 1йй'.й и о зь . „,. ~!,. я ям„ и~ Ю Й :1 О> 3 май ыщ в ао~ ~: з~х~ О.з,'~юпм О ( э Й 1 ь о~п~с« и д ~ко М ~ „щЕ Я, х О д зйхо яф)л..щ ~ Х к м",~ьм о .д кэ х~а ао"ь м ~~ИО 2 р„° во~ о ~ е3 Р.с,ж " „а й Ф ~ м ю д ~~Ь5 > о~ сЯ о "" *о ~ "оохса Я ЙЮО ао« ~ "а. аа ~ 6 с» ~ын~ еС ~а~,а ц О д я~я~ а, . ~а~ 1б !7 Рис. 3.6. Устройства для обеспечения газодииамической устойчивости осевого компрессора путем иерепуска воздуха из проточной части через отверстия А при помощи клапана перепуска (а) и ленты перепуска (б): 1 — крышка; 2 — две стойнн прямоугольного сечевая, ириваренные к крышке;  — грибок цилиндрической фармм; ! — конический поясок н» днище гребка;  — накладки, нрав»ренине к стойкам 2 для креиленвя крышки 1 к флавцу реснвер»;  — коническая наверх»ость фланца реснаера; 7 — реснвер;  — корпус компрессора; 9 — оружвва для от»с»тня грнока ва оборотах малого газа н иа стоянке для переиуск» воздуха нз ком.
ирессора; !Π— секторная пружина (иластнва с радиальным» надре»амин !! — ставор. все кольцо: 12 — отверстие для иодачн воздуха вз-за компрессора для закрытия кл». иана ирн оборотах, большвх оборотов малого газа; 12 — шайба; !« — кольцо; М вЂ” рас. нори»я иружнна; 1« — зластнчная манжета для образована» замкнутой волости между днищем грибка й крышкой; 17 — зубчатый сентор; 12 — лента иереиуска; ! — вариус компрессора; 20 — кронштейн, ограничивающей положение ленты; 21 — цилиндр мека. ннзма управления лентой; 22 иоршеиь чина радиального зазора в этом случае определяется деформациями ротора и статора, обусловленными действием силы веса, инерционных сил, тепловых нагрузок и точностью изготовления.
Однако при проточной части о постоянным наружным диаметром возможно сильное уменьшение длины лопаток последних ступеней, что приводит к увеличению концевых потерь и уменьше ию коэффициента полезного действия ступени. В этом случае н т, а целесообразно использовать иную форму проточной час и, а именно — о постоянным внутренним диаметром г( (см. рис. 3,7, в). Конструктивная схема компрессора о такой проточной частью позволяет получить более длинные лопатки последних ступеней, чем в схеме, имеющей проточную часть о постоянным наружным диаметром. Однако средний диаметр уменьшается от ступени к ступени, а следовательно, уменьшаются средние окружные скорости и напорность ступеней.
Зго может привести к увеличению числа ступеней для получения требуемого и„'. В то же время корпус компрессора о проточной частью, имеющей постоянный внутренний диаметр, позволяет удобно разместить агрегаты, не увеличивая практически мидель двигателя. Кроме того, при постоянном внутреннем диаметре проточной части упрощается технология изготовления элементов ротора, к которым крепятся рабочие лопатки. Величина радиального зазора между ротором и корпусом при данной конструктивной схеме проточной части зависит от места расположения упорного подшипника.
Это необходимо учитывать при определении минимально возможной величины зазора. И поскольку вследствие температурных деформаций и «набегания» допусков происходит взаимное смещение ротора и статора, радиальный зазор в данной схеме должен быть больше, чем в конструктивной схеме компрессора с проточной частью, имеющей постоянный наружный диаметр. Конструктивная схема компрессора с постоянным средним диаметром О,р проточной части (см. рис. 3.7, б) занимает проме- » Ъ,' Рис. 3.7. Проточная часть компрессора 57 степени повышения давления и',. Упрощается изготовление корпуса, который имеет цилиндрическую форму. Достоинством данной схемы является также независимость радиального зазора между рабочими лопатками и корпусом компрессора от места расположения упорного подшипника.
Вели- 56 З.З. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОСЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ 3.3.1. Параметры компрессоров в современных ГТД К числу основных параметров, характеризующих техническое совершенство компрессора, относятся степень повышения давления, суммарная и в вентиляторе, коэффициент полезного действия, удельная масса, габаритные размеры, ресурс, окружная скорость на среднем диаметре я концах лопаток. В табл. 3.! приведены тирпшные параметры компрессоров турбореактивных двухконтурных двигателей больших тяг для гражданских и турбореактивных двухкоптурных двигателей — для маневренных самолетов 1980-х гг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
