Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 86
Текст из файла (страница 86)
Повышение ровня температуры газа в форсажной камере приводит к ухудпеняю охлаждения стабилизаторов пламени набегающим на них потоком. Кроме того, с увеличением давления в камере возрастают тепловые потоки к стабилизаторам из зоны горения. Оба эти фактора приводят к существенному росту температуры стабилизаторов пламени. Одновременно с этим повышение давления и температуры газа способствует появлению очагов горения даже за небольшими по размерам плохообтекаемыми элементами конструкции фронтового 470 устройства форсажной камеры, расположенными перед стабилизаторами пламени за топливными форсунками.
Поэтому при доводке форсажных камер двигателей, для которых характерны высокие значения температуры и давления газа на входе в камеру, очень остро стоит проблема устранения возможности прогара стабилизаторов пламени или обгорания на кромках. Многие детали форсажной камеры подвержены многократным изменениям их температуры в широком диапазоне, при этом возникают существенные внутренние термические напряжения, что приводит к разрушению этих деталей в результате малоцикловой усталости. В этом случае большую роль играет эффект концентрации напряжений в уголках с малыми радиусами перехода и рисками от недостаточной чистоты обработки.
Для устранении такого рода дефектов следует также применять сварные соединения со сваркой плавлением с соединением деталей встык вместо сварки о соединением внахлест или контактной сварки. Вопросы для самопроверки 1. Основное назначение форсажной камеры н требовании, предъявляемые к ней. 2. Перечислите основные злементы форсажной камеры и их назначение. 3. Какими средствами достигается устойчивое и аффективное горение форсажного топлива при изменении нысотно-скоростных условий работы и степени форсирования'двигателя? 4. Каковы средства и способы охлаждения жаровой трубы форсажиой камеры? б. Назовите способы запуска форсажной камеры. б. Что такое вибрапнонное горение, в чем опасность его для форсажной камеры н каковы средства подавления его? 7. Какие требования предъявляются и материалам, применяемым в форсажных камерах? ГЛАВА 1О ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА И РЕГУЛИРУЕМЫЕ СОПЛА 10.1. типы Выходных устРОЙстВ Выходное устройство предназначено для преобразо-' вания энергии гаэа, выходящего из двигателя, в энергию реактив.
ной тяги заданного направления. Кроме того, выходное устройство используется для поддержания соответству1ощего режима работы турбокомпрессора с помощью необходимой площади выходного сечения, для транспортирования газа в фюзеляже или гондоле двигателя, для снижения уровня шума высокоскоростной струи газа и для экранирования прямого инфракрасного (ИК) излучения высокотемпературных элементов газогенератора. Все выходные устройства содержат конус-обтекатель, установленный за турбиной и служащий для уменьшения гидравлических потерь прн переходе от кольцевого канала за турбиной к круговому каналу. По назначению и конструкции выходные устройства разделяются на: — выходные н удлинительные трубы, — регулируемые сопла, — устройства для изменения направления 'вектора тяги, — шумоглушащие устройства, — устройства для снижения ИК-излучения.
Конструкция выходных устройств должна удовлетворять следующим основным требованиям: 1. Минимальные гидравлические потери полного давления газа, выходящего из двигателя, при транспортировке этого газа от турбины до истечения из двигателя в заданном направлении. 2. Безотказная работа механизмов управления подвижными элементами выходного устройства. 3. Минимальные масса н габаритные размеры выходного устройства. Дополнительные требования к выходным устройствам определяются назначением и конструкцией самолета, а также расположением двигателя на самолете.
10.2. ВЫХОДНАЯ Н УДЛНННТЕЛЬНАЯ ТРУБА Выходная труба представляет собой листовую сварную оболочку, выполняемую, как правило, из жаропрочной стали. При помощи фланца и болтов труба крепится к корпусу турбины 472 или корпусу задней опоры турбины. Внутри расположен конус- обтекатель диска турбины, который крепится к оболочке при помощи стоек или стержней. При наличии задней опоры он крепится к внутреннему фланцу этой опоры. Для увеличения жесткости к выходной трубе снаружи могут быть приварены бандажи. К заднему фланцу выходной трубы присоединяется реактивный насадок или удлиннтельная труба.
Проточная часть выходной трубы выполняется таким образом, чтобы обеспечить минимальные гидравлические потери при переходе от кольцевого канала за турбиной к круговому сечению перед реактивным насадком, в котором происходит разгон газа до максимальной скорости истечения на срезе насадка.
С помощью замены насадка или подрезки его выходной кромки производится подбор потребной площади выходного сечения двигателя. Иногда, в зависимости от компоновки самолета, требуется транспортировать газ от турбины до выходного сечения на значительное расстояние (до 2 — 3 м), В этом случае к заднему фланцу выходной трубы присоединяется не реактивный насадок, а удлинительная труба.
Насадок же в этом случае крепится к заднему фланцу удлинительной трубы. Удлинительиая труба присоединяется к выходной трубе, как правило, с помощью телескопического соединения, благодаря которому обеспечивается компенсация погрешностей при изготовлении двигателя и самолета и при установке двигателя на самолете, а также снижение нагрузок на двигатель при деформации фюзеляжа нли гондолы двигателя. В задней части удлинительной трубы устанавливается опора, при помощи которой труба крепится к самолету.
На рис. 10.1 показана выходная труба 1 с присоединенной к ней с помощью телескопического соединения 2 удлинительной трубой 3. Внутренний конус-обтекатель 4 соединен с оболочкой выходной трубы при помощи обтекаемых стоек 5, которые винтами жестко крепятся к конусу и своими штырями вставлены во втулки, вваренные в оболочку трубы. Такое соединение обеспечивает компенсацию разницы температурных расширений конуса и трубы. В передней части выходной трубы устанавливают термопары 6 для изменения средней температуры газа за турбиной.
Телескопическое соединение состоит из неподвижного фланца 7 выходной трубы, подвижного фланца д на удлннительной трубе и разрезного накидного кольца 9, которое фиксируется замком 10. К заднему фланцу удлннительной трубы прикреплен реактивный насадок 11. Штыри 12 служат для подвески удлиннтельной трубы к самолету с помощью шарнирных тяг или роликов, способных перемещаться прн тепловом удлинении трубы вдоль направляющих швеллеров, укрепленных в гондоле двигателя на самолете. В случае необходимости для защиты от теплового воздействия на конструкцию самолета выходная и удлинительная трубы сна- 473 7 б У /2 Рис. )0.1, Выходная н уддннительная труба.' 1 — вмкодввк ~руба; 1 — телескопитеское соедииевие; 8 удлевительеаи труба; 4 ковус-обтекатель; б — стойка; 6 — термапара; 7 — флавец иеподаижвмй; б — флаиец подвижный; Р— ваквдиое кольцо; 16 — еамок; 11 — насадок реактивный: 11 — мтмрь подвески ружи могут быть теплоизолированы а помощью теплоизоляцион-': ного материала и капотов.
Для уменьшения гидравлических потерь диаметр проходного ' сечения удлинительной трубы выбирается таким, чтобы скорость ' газа в ней не превышала 150 ... 200 м/с. В выходных трубах ТРДД со смешением потоков устанавли-: ваются смесители, как правило, карманного типа, аналогичные смесителям форсажных камер, показанным на рис.
9.8, в. 1С.З. РЕГУЛИРУЕМЫЕ РЕАКТИВНЫЕ СОПЛА Двигатели, оборудованные форсажной камерой, тре- -' буют обязательного применения реактивного сопла с изменяемой площадью проходного сечения, т. е. регулируемого сопла. Это необходимо прежде всего для того, чтобы обеспечить возможность * сохранения одинакового или близкого режимов работы турбокомпрессора двигателя на форсированном и нефорсированном режимах, так как струя подогретого в форсажной камере газа требует большей площади проходного сечения. В противном случае возникает перегрев турбины или помпаж компрессора двигателя.
Одновременно регулируемое сопло позволяет ускорить и облегчить запуск и приемистость двигателя, получить минимальный удельный расход топлива на крейсерском режиме, увеличить запас устойчивости компрессора. На двигателях без форсажной камеры регулируемое сопло, как правило, не применяется из-за экономии массы. 474 Изменение площади проходного сечения в регулируемом сопле может быть выполнено несколькими способами (рис. 10,2): 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
