Главная » Просмотр файлов » Настоящее и будущее авиационных двигателей Б.А. Пономарёв

Настоящее и будущее авиационных двигателей Б.А. Пономарёв (1014179), страница 10

Файл №1014179 Настоящее и будущее авиационных двигателей Б.А. Пономарёв (Настоящее и будущее авиационных двигателей Б.А. Пономарёв) 10 страницаНастоящее и будущее авиационных двигателей Б.А. Пономарёв (1014179) страница 102017-06-17СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

е. воздуха, может существенно увеличить эффективность системы конвективного охлаждения лопаток. Рнс. ЗК Турбинная лопатка со штырьками и рсбрамн в качеств" иптепсяфакаторов теплообмена (рабочая лопатка второп ступени турби- ны двигателя ЛТ91)-7) В охлаждаемых лопатках турбин применяются различные способы интенсификации теплообмепа. Одним из таких способов является струйное иатекание охлаждающего воздуха на внутреннюю поверхность лопатки. При такой конструкции охлаждающий воздух поступает внутрь пустотелой детали — дефлектора, помещенного в полость лопатки, откуда через профилированные отверстия струйки воздуха направляются к наиболее теплонапряженным участкам (рис. 30).

Такой способ очень широко применяется в сопловых лопатках (практически на всех двигателях), а также в рабочих лопатках (двигатели г)00, дТ91) и некоторые другие). Другим способом интенсификации теплообмена является дополнительная турбулизация охлаждающего воздуха с помощью различного рода турбулнзаторов — цилиндрических штырьков, профилированных перемычек, ребер и т. п. (рис. 3!). При этом одновременно происходит и увеличение поверхности охлаждения.

С увеличением температуры газа перед турбиной возможности внутреннего конвектнвного охлаждения оказываются недостаточными и приход1пся переходить к системам с выпуском воздуха на поверхность охлаждаемых элементов турбины, Вследствие этого начиная с Т„'=1550 —:1600 К применяется пленочное охлаж- дение, при котором на поверхности лопатки создается защитный слой охлагкдающего воздуха, отделяющи11 поток газа от наруж- ной поверхности лопатки. В этой конструкции охлаждающий воз. дух выводится на поверхность лопатки через отверстия малого диаметра 1около 0,5 мм).

Вследствие размывания газом защит- ного присте~очпого слоя его необходимо подпитывать, дополни- тельно подавая воздух через отверстия, расположенные вдоль движения газового потока, т. е. сзенка лопатки оказывается пер- форированной. Пленочное охлаждение в сочетании с конвективным позволяет увеличить эффективность охлаждения прп умеренных расходах охлаждающего воздуха и широко применяется для наиболее на- гретых частей сопловых и рабочих лопаток высокотемпературных турбин, в частности входных кромок и вогнутых поверхностей ло- паток, а также торцевых поверхностей межлопаточных каналов (Рис. 32), Наибольший эффект можно получить, пРименяя пористое охлаждение, при котором воздух пз внутренней полости лопатки проникаег через ее порисзые стенки и создает непрерывный теп- лоизолирующий слой воздуха между газом и поверхностью лопат- ки.

При такой схеме охлаждения можно получить температуру материала лопатки, близкую к температуре охлаждающего воз- духа. Однако сложность и дороговизна изготовления пористых материалов и лопаток из них, а также трудности обеспечения экономичной работы такой системы препятствуют ее применению в авиационных турбпнах. Кроме того, достижение высокой на- дежности такой системы затруднительно вследствие засорения пор частицами пыли, содержащимися в воздухе. Следует отметить, что температура материала охлаждаемой лопатки неодинакова по ее контуру и зависит от формы лопатки, ее размеров и параметров газового потока, что объясняется сле- дующими причинами: — поле температур газового потока на выходе из камеры сгорания неравномерно в окружном и радиальном направлениях; — охлаждающий воздух, продвигаясь в лопатке, нагревается и постепенно становится все менее эффективным охладптелем; — в средней части профиля лопатки нз-за его относительно большой толщины размещается больше охлаждающих каналов, чем во входной и выходной кромках; — интенсивность теплоотдачи от газа к лопатке на внешней поверхности различная вследствие различия режимов течения в пограничном слое вблизи поверхности лопатки.

В лопатке наиболее трудно обеспечить охлаждение входной и выходной кромок. Обычно для охлаждения входной кромки осу- ществляется интенсивное оребрение внутренней поверхности этой части лопатки. В других случаях оказывается возможным распо- ложить радиальные каналы для прохода охлаждающего воздуха 67 Рнс. 32. Турбинкые лопатки с конвективно-пленочной схемой охлаждения первой ступени турбины двигателя СР6-50А: а — ооллоаые лооаткв: б — рабочие лоааткв вблизи входной кромки, чем обеспечивается ее необходимое охлаждение. Кроме того, применяется и схема охлаждения со струйным натеканием (дефлекторная).

Наконец, для охлаждения входной кромки в наиболее высокотемпературных двигателях применяется пленочное охлаждение. Особенно трудно охладить выходную кромку лопатки вследствие ее малой абсолютной толщины. Трудность охлаждения выходной кромки заключается еще и в том, что хладоресурс воздуха, применяемого для ее охлаждения, обычно уже бывает использован для охлаждения других поверхностей этой же лопатки. Размещение радиальных охлаждающих каналов в таких кромках чрезвычайно затруднено, хотя при умеренных Т,".

удается использовать эту схему, как, например, в ТРДФ «Олимп». Обычно для охлаждения выходнои кромки применяют выпуск охлаждающего воздуха нз полости лопатки на вогнутую поверхность лопатки вблизи выходной кромки через ряд отверстий (щелей) или через щель в самой выходной кромке, Существенно усложняет проблему охлаждения турбины высокая температура охлаждающего воздуха.

Так, для двигателя с и"„, =25 температура воздуха за компрессором превышает 810 К на режиме взлета. В условиях сверхзвукового полета температура охлаждающего воздуха может быть еще выше. Для двигателей, устанавливаемых на высокоскоростных военных самолетах, наиболее тяжелыми для охлаждения являются три режима: взлетный, полет у земли на трансзвуковой скорости и сверхзвуковой полет на максимальной скорости.

Некоторого снижения температуры охлаждающего воздуха перед поступлением его в рабочие лопатки можно добиться благодаря предварительной закрутке воздуха. Для этого перед подводом воздуха к вращающемуся диску рабочего колеса турбины ему придается закрутка с помощью профилированных сопел, соответствующая окружной скорости колеса в месте подвода воздуха (рнс.

ЗЗ), что позволяет снизить температуру воздуха, поступающего в рабочие лопатки, на 50 — 80 К. Охлаждение высокотемпературных турбин авиационных двигателей затрагивает широкий круг вопросов, связанных не только с разработкой системы подвода воздуха, конструкции и производства охлаждаемых лопаток, но и с необходимостью учета влияния системы охлаждения на характеристики двигателя.

Отбор некоторого количества воздуха на охлаждение турбины уменьшает удельную тягу и увеличивает удельный расход топлива двигателя, вследствие чего необходимо использовать все возможности для уменьшения расхода охлаждающего воздуха. Кроме того, существенное влияние на термодинамические параметры рабочего процесса оказывает выпуск охлаждающего воздуха в проточную часть турбины. Воздух, использованный для охлаждения элементов турбины (лопаток, диска, корпуса и т.

д.), выпускается в проточную часть 59 турбины двигателя и смешивается с газовым потоком, участвуя е работе последующих ступеней турбины. При этом вследствие разности скоростей и давлений смешиваемых потоков воздуха и газа возникают гидравлические потери на смешение, Потери давления, связанные с возвратом использованного воздуха в газовый поток, в значительной мере зависят от места его выхода. В частности, эффективность работы турбины почти не изменяется при выдуве воздуха в сопловом аппарате (особенно Рис. ЗЗ. Схема охлаждения турбинных лопаток с предаарительной закруткой охлаждаюгнего воздуха (турбина дангатела ки.2! 1): у — ррааааритальнаа аакрутка; у — уалоааанаа на входной кромке), так как после этого воздух совершает по.

лезную работу, расшиРяясь в межлопаточных каналах рабочего колеса и в последующих ступенях. Выпуск воздуха производится через щели и отверстия, что не обходится без увеличения гидравлических потерь из-за возмущений в пограничном слое. Кроме того, из системы подвода охлаждающего воздуха неизбежны утечки в проточную часть турбины. Источники утечек в турбине многочисленны, несмотря на применяемые очень сложные конструктивные мероприятия (см., например, уплотнения на рпс ЗЗ). Это существенно отражается на характеристиках двигателя, так как приводит к прямому снижению КПД турбины, особенно при радиальном направлении втекания воздуха в газовый поток, Турбина с малым числом ступеней (г= 1и 2) очень чувствя. тельна к выпуску охлаждающего воздуха в проточную часть. Однако рапиональным выдувом охлаждающего воздуха можно даже несколько компенсировать потери давления, возникающие в проточной части тУрбины, например в закромочной области ло- би паток.

Утечки охлаждающего воздуха сильно влияют на КПД турбины и зависят от выбранной системы подвода воздуха. Создание конструкции турбины с малыми утечками чрезвычайно затруднено, так как даже прн рациональном проектировании повышенные давления и температуры вызывают значительные термические деформации, увеличивающие зазоры. Конструкция, оптимизирован~ная для стационарного режима работы двигателя, на переходных 'пежнмах может существенно деформироваться. Вследствие этого ля турбин современных двигателей требуется тщательная доводка по уравновешиванию термических и механических деформаций. В настоящее время большинство лопаток охлаждаемых турбин изготовляются литьем в вакууме по выплавляемым моделям с керамическими или кварцевыми стержнями. Минимальная толщина стенок лопаток достигает 0,8 — 1 мм, минимальный диаметр внутренних каналов — 0,6 мм.

Характеристики

Тип файла
DJVU-файл
Размер
3,34 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6372
Авторов
на СтудИзбе
309
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее