Настоящее и будущее авиационных двигателей Б.А. Пономарёв (1014179), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Различные модификации ДТРДФ и ДТРД ТГЗО фирмы «Пратт-Уитни» являются типичными двигателями для сверхзвуковых и околозвуковых истребителей-бомбардировщиков, бомбардировщиков и других военных самолетов подобного назначения. Модификации этого двигателя, отличающиеся схемами, тягой, удельным расходом топлива, габаритами и массой, установлены на истребителе-бомбардировщике Г-111Г (ДТРДФ ТГЗО-Р-100), на истребителе ВМС Г-14Л (ДТРДФ ТГЗО-Р-412Л), на штурмовике А-7В «Корсар» (ДТРД ТГЗО-Р-408) (рис. 51), на бомбардировщике ГВ-111А (ДТРДФ ТГЗО-Р-7) н т. д.
Одна из модификаций двигателя ТГЗО (ДТРДФ 5НЕСМЛ ТГ306) разрабатывалась для французских истребителей и истребителей-бомбардировщиков «Мираж». Двигатель ТГЗО-Р-412А является двухвальным ДТРДФ со смешением потоков и общей форсажной камерой. На взлетном режиме с форсажем его тяга достигает 93 кН, без форсажа— 4 — 839 97 549 кН. Двигатель имсет г„", =198 и Т„" =1410 К при т=09 Удельная масса двигателя равна 0,0!94 кг/Н. ДТРДФ ТРЗО-Р-412А имеет трехступенчатый вентилятор, установленный на общем валу с шестиступенчатым компрессором низкого давления, и семиступенчатый компрессор высокого давлсния.
В конструкции этих узлов широко используются тнтановые сплавы. Камера сгорания двигателя трубчато-кольцевого типа с восемью короткими жаровыми трубами, характерными для двухроторных ГТД фирмы «Пратт-Уитни» (357, 375, ЗТЗП и т, д,). Турбина высокого давления — одноступенчатая, с охлаждаемыми сопловыми и рабочими лопатками, турбина низкого давления состоит из трех ступеней, приводит вентилятор и компрессор низкого давления. Форсажная камера, имеющая пять зон горения, расположенных во внешнем и внутреннем контурах, позволяет, применяя различное сочетание этих зон, достигать плавного изменения тяги во всем диапазоне форсирования. Регулируемое реактивное сопло — общее для обоих контуров, сверхзвуковое, эжекторного типа. Двигатель ТРЗО был первым созданным в США двухконтурным двигателем с форсажной камерой.
Исходная модификация ТРЗО-Р-1 имела Я~„=82,3 кН. В результате постоянной модернизации двигателя его параметры непрерывно улучшались, в частности увеличивалась тяга. Так, одна нз последних модификаций ТГЗО-Р-100 имеет утт"'« =!11,2 кН. Этот пример хорошо иллюстрирует возможности форсирования современных двухконтурных двигателей. Повышение тяги двигателя было достигнуто увеличением расхода воздуха и повышением температуры газа перед турбиной.
Увеличение расхода воздуха со 113 до 1!8 кг/с было достигнуто специальным профилированием внутренней поверхности воздушного канала на входе в компрессор низкого давления, что также позволило увеличить степень повышения давления у втулки вентилятора и вследствие этого повысигь производительность компрессора. Повышение температуры газа перед турбиной и температуры металла стенок жаровых труб потребовало разработки улучшенной конструкции камеры сгорания. Примененные на двигателе ТРЗО-Р-100 жаровые трубы типа «Г!птча1!ь имеют большое число желобков для протока охлаждающего воздуха, что увеличивает эффективность охлаждения стенок (рис. 52). Кроме того, такая конструкция подобна сотовой и обеспечивает повышенную прочность при малой массе. Для обеспечения работы турбины при 7„=1533 К были применены более эффективная сисзема охлаждения и улучшенные жаропрочные материалы.
В частности, в турбнне высокого давления сопловые лопатки имеют конвективно-пленочное охлаждение и изготовлены из нового кобальтового сплава с направленной кристаллизацией, рабочие лопатки имеют конвективное охлажде- 4% 99 ние и выполнены из нового никелевого сплава также с направленной кристаллизацией. Рабочие лопатки полые, имеют во внутренней полости вставной дефлектор, направляющий струи Рмс. Зз. Развитие конструкции стенок жаровых труб камеры сгорания двигателя ТГЗО: а — старая «онсгруацна б — нонструацна типа Мчпман» ЖОО 100 охлаждающего воздуха.
На рис. 53 приведена кривая, показывающая рост температуры газа перед турбиной в двигателях семейства ТРЗО, Улучшена также система охлаждения турбины низкого давления, В многозонной форсажной камере применена новая (электри- ческая) система зажигания вместо /г /г ранее использовавшейся системы /550 типа «огневая дорожка», что позво- лило уменьшить скачок давления в /5ОО период запуска на 30 — 40%. ТРЗО-Р-9 Использование регулируемого ГЕ/О-Р Л реактивного сопла в сочетании с аэродинамическим управляемым эжектором вместо обычного много/Обз мо//,;зсг створчатого (рис. 54) позволило увеличить радиус действия самолета Рнс. Зз. Рост температуры газа " дозвуковой области полстов из-за перед турбиной в двигателях се- уменьшения аэродинамического сомейства ТРЗО противления.
ДТРДФ и ДТРД семейства ТРЗО являются широко распространенными двигателями военной авиации США (таких двигателей выпущено несколько тысяч), Это один нз двигателей, предназначенных для полета на сверхзвуковой скорости у земли. При эксплуатации двигателей ТГЗО отмечался ряд крупных дефектов.
В частности, только в 1976 г. были потеряны два истребителя-бомбардировщика Г-1!1 из-за прогара корпусов камеры сгорания в результате некачественной сварки. Этот деффект был ликвидирован при внедрении новой камеры сгорания, что потре- бовало производства камер для 2500 двигателей. На истребителе Г 14А наиболее серьезные дефекты были связаны с поломкой рабочих лопаток вентилятора, что приводило к пробиванию корпуса двигателя, Из-за этого потерпели катастрофу, по крайней Рис. 54. Развитие коиструкпии реактивиого сопла двигателя ТРЗйл о — старая коиструкция; б — коиструкция сопла тяпа иряса мере, четыре самолета.
Для устранения этой и других неисправностей фирма «Пратт-Уитни» была вынуждена разработать новую модификацию двигателя — ДТРДФ ТГЗО-Р-414А. Стоимость переделки каждого серийного двигателя ТГЗО-Р-412А, находящегося в эксплуатации на самолете Г-14А, в двигатель модификации ТГЗО-Р-4!4А оценивается в 800 тыс. долл.
Для двухдвигательного самолета — истребителя Г-15 с крылом изменяемой стреловидности фирмой «Пратт-Уитни» разработан ДТРДФ Г!00-РЮ-100. Он относится к типу двигателей, рассчитанных на скорость полета, соответствующую числу М„до 2,5. Двигатель Г100 сконструирован с учетом опыта и достижений, полученных при разработке предшествующих двигателей фирмы ТРДФ 358 и ДТРДФ ТГЗО для скоростных самолетов, демонстрационных двигателей на основе газогенератора ЗТГ16 и двигателя- прототипа — ДТРДФ ЗТГ22.
Высокий уровень термодинамического и газодинамического совершенства узлов двигателя Г!00, новые конструктивные решения, материалы и технологические процессы позволили создать мощный ДТРДФ с очень малой удельной массой (то, =0,0122 кг/Н). Двухконтурный турбореактивный двигатель с форсажем Г100 выполнен по схеме со смешением потоков и имеет и„я =23 и 7„"=1590 К при т=0,7. Взлетная тяга двигателя Г!00 достигает 111,8 кН с форсажем и 66,7 кН без форсажа. ДТРДФ Г100 (рис. 55) имеет двухвальный турбокомпрессор, состоящий нз трехступенчатого вентилятора н десятнступенчатого компрессора высокого давления, приводимых двухступенчатыми турбинами.
Вентилятор снабжен регулируемым входным направляющим аппаратом, лопатки которого имеют изменяемую кривизну, что достигается шарнирным креплением подвижных задних частей лопаток к неподвижным передним. Применение регулируемого ВНА обеспечивает большой запас устойчивости и высо- 101 5 Р 1 аЯ 8а о и Б о~ м о Ю а" о 3 "о ~о ~~ с 3 о 9 зм 3 'б М~ 'О ! 1:( ~Ф а 2 и '~ Ф «~ б х <а О О! о о.. И~ й д И О ~х Х а" ~ы З М ~ф Д о и ~а М О ФФ й 'Й л к 1 кий КПД вентилятора на крейсерских режимах работы. Рабочие лопатки всех ступеней имеют противовибрационные полки, причем для уменьшения гидравлических потерь от них на первых двух рабочих колесах эти полки смещены ближе к выходной кромке, в зону дозвуковых теченпй.
Компрессор высокого давления — осевой, десятиступенчатый, с регулируемыми ВНА и направляющими аппаратами первых двух ступеней, что обеспечивает необходимые характеристики во всех условиях полета. Лопатки направляющих аппаратов регулируются автоматически по температуре воздуха на входе в компрессор. Камера сгорания двигателя короткая, кольцевого типа, спроектирована специально для работы при большом давлении газа. Она работает бездымно с высокой полнотой сгорания, что достигнуто с помощью хорошего перемешивания топлива и воздуха непосредственно за форсунками и применения завихрителя с увеличенным расходом воздуха через первичную зону.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
