Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Поскольку лопатки вентилятора в таких двигателях имеют большую длину, то напорность, создаваемая их корневой частью, мала. Для улучшения работы компрессора высокого давления после вентилятора устанавливают подпорные ступени, чаще в количестве 3 ... 4, располагаемые перпендикулярно потоку для снижения осевой составляющей скорости ротора и уменьшения напряжений в замках лопаток (рис. ЗЛ1). Для уменьшения массы компрессора, если позволяет прочность, лопатки подпорных ступеней целесообразно изготавливать заодно с дисками.
Для повышения газодинамической устойчивости в компрессоре высокого давления лопатки входного направляющего аппарата и направляющих аппаратов 3 ... 5 ступеней выполнять регулируемыми. В двухкаскадных компрессорах с малой степенью двухконтурности (нг = 0,2 ... 2) число ступеней соответственно равно: для вентилятора П1 — 2 ... 5, для компрессора высокого давле- Рнс. 3.! 1.
Вентилятор ТРДД с большой степенью двухконтурностн: ! — рабочие лопатки вентилятора; 2 — силовой корпус; 2 — ротор подпорного компрес. сора, устанавливаемый после вентиляторе ТРДД с большой степенью двухконтурности 3" ния П вЂ” 7 ... 10. Необхо им обеспе д ая газодинамическая устойчивость о еспечивается применением регулируемых л лопаток входных на- ления, а также р яющих аппаратов вентилятора и компресс рессора высокого давкже направляющих аппаратов чаще у 2 ...
5 ст п компрессора высокого давления. ступеней лято а П1 В трехкаскадном компрессоре (см. рис. 3.8, д) р и компрессора высокого давления 11, имеет ), помимо венти- отдельной ту бины П ур ины. ри такой конструкции компрессора для с большой степенью дв хконт у урности число ступеней вен- и тора —, компрессора среднего давления — 3 ... 7 ком сора высокого давления — 6 ... 8. и — ... , компрес- испол 3 ... 5 Для ТРДД с малой степенью в ьзуются ... 5 ст пеней в д ухконтурности в вентиляторе у й, компрессоре среднего давле- ния — ...
6 и в компрессоре высокого давления — 4 ... 6 ст- пеней. Необходимая газодинамическая устойч вается использованием ег л я усто чивость обеспечианием регулируемых лопаток входного направ- ляющего аппарата перед компрессо ом с е н перепуском возду ха из компрессора. ссором среднего давления и Роторы вентнлято а 8, р 8, компрессоров среднего 9 и высокого 70 давлений — чаще двухопорные (см.
ис. 3.8, д). Р ~ж ю~дппи~ики 7 5', 5 силовых корпусах 2 и 2' Вто ое оп устанавливаются в п турб В двухкаскадных компрессорах промежуточный й пус 2 разделяет воз х ны сипово корздух, поступающий в двигатель, на два потока, идущие во внутренний и внешний конт ы, и потом двигателя к самолету. В трехкаскадных компрессорах основной силовой корп с 2 с узлами крепления двигателя к самолет а корпус компрессорами с Г у располагается между и реднего ' и высокого давлений 11. Наличие силового промежуточного ко п са теркой особенностью ТРДД. рпуса является харак- ( Для меньшения наиболее часто ото у ия массы компрессора вторую опор у роторов у ротора компрессора высокого давления) мещают с опорой ту бины. П о ния) сов- Р Ромежуто" ный силовой кор ус няемы о ычно литым, повышает жесткость конст к что позволяет легче обеспечить е б рукцни, воры.
ить нео ходимые радиальные заДля уменьшения шума в ТРДД большой э~~кт аег ный выбор' расстояния меж ьшо э~~кт дает правильия между рабочими лопатками вентилятора го спрямляющими лопатками ( ав (равного примерно двум хордам апаток, устранение входного направляющего аппа рата у рости рабочего колеса вентилятора о м с .
нижению шума способствует также использование конструкции корпуса второго кон а спе глушащих элементов. онтура специальных шумо- ба З.З. РАБОЧИЕ ЛОПАТКИ 3.5.1. Требования, предъявляемые к рабочим лопаткам Рабочие лопатки компрессора — одни из наиболее ответственных деталей, от конструктивного совершенства и долговечности которых зависит качество компрессора, а следовательно, надежная работа двигателя в целом.
Рабочие лопатки работают в сложных условиях. На ннх действуют инерционные и аэродинамические силы, вызывающие напряжения растяжения, изгиба н кручения. Центробежная сила, создаваемая лопаткой вентилятора, достигает 300 ... 600 кН. Лопатки испытывают существенные вибрационные напряжения вследствие колебаний. В высоконапорных компрессорах температура лопаток последних ступеней может достигать 1000 7( и выше. Кроме того, лопатки, особенно первой ступени, подвержены значительному износу при эксплуатации вследствие попадания пыли, капель дождя, посторонних предметов.
Прн значительной величине последних может происходить разрушение рабочих лопаток, что приводит к отказу двигателя. Прн проектировании и изготовлении рабочих лопаток должны быть обеспечены: — высокая прочность н жесткость, так как лопатки испытывают большие статические и динамические (переменные) нагрузки прн высокой температуре; — высокая степень чистоты обработки пера ()г, 0,32). Гладкая поверхность пера необходима как для уменьшения потерь на трение при течении воздуха, так н для увеличения сопротивления усталости конструкции лопатки; — высокая точность исполнения линейных н угловых размеров при изготовлении лопаток для получения одинаковых скоростей течения воздушного потока и одинаковых давлений и температур в каждом лопаточном канале.
Различные режимы течения в лопаточных каналах не только снижают КПД компрессора, но и возбуждают колебания, приводящие к поломке лопаток; — возможно меньшие концентраторы напряжений, особенно в месте перехода профильной части к хвостовнку, чтобы избежать возникновения высоких местных напряжений; — минимальная масса хвостовика, так как она в значительной степени определяет нагрузку на диск рабочего колеса ротора. Снижение массы лопатки на 1 34 позволяет уменьшить массу ротора, приходящуюся на одну лопатку, на 4 ... 5 84; — конструкция хвостовика, позволяющая легко выполнять сборку ротора и замену лопатки в случае ее повреждения; — минимальные остаточные напряжения, которые определяются методами изготовления. Профилирование пера лопатки должно осуществляться прн взаимном обеспечении аэродинамического качества, статической и динамической прочности и учитывать возможности производства. 69 Необходимая долговечность б назначением летательного аппарата, для кото ого п е ра очих лопаток оп е ел компрессор, с учетом возможност состоянию.
Например, на двигателе СР6-50 ля зм жности эксплуатации по техническ данской авиации лопат еле - для самолета гражопат р р аны на 25000 опатки вентилятора сп секти ова высокого давления — на 30000 полети 30000 120) 3.5.2. Констр к ия и рабочих лопаток ру ц основные геометрические парам р етры Рабочая лопатка состоит из п офильной стовика (рис, 3.!2). Ф профильной части (пера) и хвоопределяются орма и разме ы п офи р роф льной части лопатки окончательная на основании аэ о нн р д амического расчета. Однако а ельная ее конструкция уточняется с четом т ебо обеспечения статической и дин й л вращения резонансных колебаний на п офиль большого удлинен е аний на профильной части лопаток Если позволяет пр ия выполняют антивиб и рац онные полки 2.
прочность, на концах рабочих лопаток мог т б расположены бандажные полки 6. Об аз ю прерывное пернфе б разующееся при этом нечивания и деформации рийное андажное кольцо е и удерживает от скруобеспечивает лучшие аэроди ации вдоль хорды по всей длине лопатки и аэродинамические характеристики, чем при Я Б Я Б Рнс. 3,12, . 3, 2, Рабочая лопатиа компрессора: А — рабочая лопатка; б — л ваа жн — а: — л, д: Π— направление движения а; — лопатка, установленяав в нск; ь ая часть — пера; и — антнввбрационная палка на пера между песом н елемевтом о ниенна л ения лопатки с двскам: 6 — баядажиа иая полка на торце 70 размещении полок на промежуточном радиусе профилированной части.
Для создания сплошного кольца между полками соседних лопаток создают натяг до 0,2 ... 0,4 мм. Площадь контакта между полками выбирается исходя из допустимого значения нормального давления (50 МПа). Для уменьшения износа поверхность контактных площадок либо специально обрабатывают для повышения твердости, либо покрывают износостойким сплавом. При профилировании рабочих лопаток компрессора очень важно учитывать влияние на статическую и динамическую прочность таких ее конструктивных параметров, как трапециевидность, клиновидность, изогнутость, закрученность.
Трапециевидность лопатки характеризуется отношением хорды 5 профиля пера периферийного сечения к хорде профиля пера корневого сечения и составляет 0,85 ... 1,3. Клиновидность лопаток определяется отношением максимальной толщины профиля с в периферийном сечении к максимальной толщине профиля пера в корневом сечении. Максимальная относительная толщина профиля с = — в корневом сечении примерно равна 0,07 ... 0,08, в периферийном — 0,025 „.
0,030. Выбор минимального значения с определяется условиями прочности, жесткости и технологией изготовления лопаток. Изогнутость профиля пера характеризуется наибольшей ординатой средней линии профиля и зависит от конструктивных углов входа и выхода воздуха (углы между осью решетки и касательной к средней линии на выходной и входной кромках). Разность этих углов называют углом изогнутости. Входная и выходная кромки пера закругляются, причем величина радиуса закругления должна выбираться с учетом требований как аэродинамики, так и прочности. Увеличение радиуса закругления позволяет повысить долговечность лопаток и уменьшить чувствительность к повреждению посторонними предметами при их попадании в газовоздушный тракт компрессора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
