Настоящее и будущее авиационных двигателей Б.А. Пономарёв (1014179), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Это положение поставило под угрозу боеготовность истребителей Г-15 и показало опасность использования двигателей одной марки на различных массовых самолетах. Кроме того, первоначально предполагалось, что двигатель для истребителя Г-16 будет аналогичен двигателю истребителя Г-15, однако на практике в него пришлось вносить существенные изменения. Вследствие этого ВВС и ВМС СШЛ ведут совместные работы по созданию двигателя, который бы существовал параллельно с ДТРДФ Г100 и ТГ30 и допускал возможность выбора силовой установки для истребителей Г-14, Г-15 и Г-16 последуюгцих выпусков.
Несмотря на трудности, возникшие при эксплуатацил самолетов с двигателями Г100, США и некоторые другие страны развернули вооружение своей военной авиации самолетами Г-15 и Г-16. Планируется построить 730 самолетов Г-15 и около 2200 самолетов Г-!6, для которых в 80-е годы предполагаегся выпустить более 6000 ДТРДФ Г100, причем производство двигателей для них начато в США и в Европе. Для двухдвигательного многоцелевого военного самолета «Торнадо» по заказу НАТО консорциумом «Турбо-Унион» трех европейских двигателестроительных фирм был создан ДТРДФ 107 КВ!99.
Участие в создании двигателя трех известных фирм поэзо. лило интегрировать пх богатый опыт в едином изделии н создать ДТРДФ блочной конструкции с высокими тягово-экономическими характеристиками, совершенный в конструктивно-технологическом отношении. Двухконтурный турбореактивный двигатель с форсажем 17В.199-34К (рис. 57) выполнен по схеме со смешением потоков, развивает взлетную тягу более 66,7 кН с форсажем и почти 39,2 кН без форсажа. Двигатель имеет г „=23,4 и 7'„" )1550 К прн т=1.
Удельная масса двигателя равна 0,0128 кг/Н. Наиболее характерные особенности двигателя: достаточно высокий уровень термодинамнческих параметров рабочего процесса, трехвальная конструкция, впервые применяемая для двигателя военного самолета, реверсивное устройство, работающее и в полете, предназначенное для повышения маневренности самолета, компактность (в частности, за счет коротких форсажной камеры и реактивного сопла). Судить о компактности ДТРДФ КВ 199 можно, сравнив его с ранее созданными двигателями аналогичного класса тяги, например с ТРДФ 379, который длиннее приблизительно на 2 м и весит на 800 кг больше, чем КВ.199, хотя не имеет реверсивного устройства. Трехвальный турбокомпрессор ДТРДФ КВ.!99 состоит из трехступенчатого вентилятора, трехступенчатого компрессора низкого давления и шестиступенчатого компрессора высокого давления, приводимых одноступенчатымн турбинами высокого и низкого давления и двухступенчатой турбиной вентилятора.
Валы двигателя имеют восемь опор (ротор турбовентилятора опирается на два роликовых н один шариковый подшипник, ротор среднего давления — иа один роликовый н один шариковый подшипник, ротор высокого давления — на два роликовых и один шариковый подшипник). Интересной особенностью двигателя является вращение ротора высокого давления в направлении, противоположном двум другим роторам, что позволяет предотвратить обратную прецессию, а также уменьшить силы, действующие на опоры от гироскопического момента, что очень важно для маневренного самолета.
Вентилятор двигателя не имеет ВНА, конструкция вентилятора позволяет заменять ступени непосредственно на самолете, а поврежденные лопатки с помощью электронно-лучевой сварки могут быть вырезаны и заменены новыми. Компрессор низкого давления для увеличения запаса устойчивости снабжен клапанной системой перепуска воздуха. От ротора компрессора высокого давления отбирается мощность на коробку передач. Камера сгорания — компактная, кольцевого типа, с испарительными форсунками, Турбина высокого давления имеет большую нагрузку на ступень и эффективно охлаждается. Турбина среднего давления также охлаждаемая.
Турбина вентилятора неохлаждаемая, уста- навливается консольно с опорой на передний подшипник, что позволяет несколько сократить длину вала турбовентилятора, Рабочие лопатки всех турбин имеют бандажные полки. Форсажная камера конструктивно удачно скомпонована с хво- стовой частью двигателя, что привело к уменьшению общей длины двигателя. С этой же целью зоны смешения потоков пер- вого и второго контуров совмещены с первичной зоной горения, Регулирование форсажиой тяги осуществляется в диапазог»в 4 не форсирования от 100 до 7% максимальной гяги. Регулируемое реактивное — сопло представляет собой су, эс зЫ ч жающийся насадок с перекрывающимися створками, ко,'л «" горые приводятся с помощью пневмоцплнндров.
Реверсивное устройство (рис. 58) выполнено в виде двустворчатой конструкции, которая при включении реверса несколько перемещается назад, перед тем как створки займут рабочее положение. Двигатель состоит из пят- надцати блоков и рассчитан на обслуживание по техническому состоянию, хотя на наиболее напряженные детали на первона- чальном этапе эксплуатации назначен определенный межремонт- ный ресурс. При контроле состояния некоторых важных узлов двигателя применяются бороскопы.
Двигатель 'КВ.199 имеет довольно долгую историю создания, которая началась в 1968 го когда фирма «Роллс-Ройс» предста- вила на конкурс предложение по силовой установке перспектив- ного военного самолета. В сентябре 1971 г. были проведены пер- вые стендовые испытания двигателя, созданного на базе проекта фирмы «Роллс-Ройс» обьединеинем трех европейских фирм.
До- водка двигателя происходила до 1979 г., когда была создана се- рийная модификация этого ДТРДФ КВ.199-34К Мк.101, прошед- шая квалификационные испытания. Во время летных испытаний, для которых был изготовлен 51 двигатель, на самолетах «Тор- надо» двигатели наработали более 5000 ч при общей наработке более 23000 ч. В 1979 г. начато серийное производство двига- телей ЯВ.!99-34К, с которыми самолет «Торнадо» поступил на вооружение в 1980 г, При доводке двигателя консорциум «Турбо-Унион» встретился с большими трудностями по достижению заявленных тяги и удель- ного расхода топлива, а также обеспечению необходимой работо- способности.
В частности, 1л.ПД компрессоров и турбин оказались ниже расчетных, на охламсдение горячей части двигателя по- 11О Рис. 58. Схелга реверсивного устройст ва ДТРДФ КВ399. à — створвв; 2 — первач пара рычагов а — вторап пара рычагов; « — зубчатые по леса требовалось большее, чем предполагалось, количество воздуха, на режиме высокой пефорсированной тяги и в полете на малых высотах отмечалось значительное дымленпе, имелись также большие трудности по обеспечению необходимого запаса устойчивости компрессора высокого давления, работоспособности турбины высокого давления, расширению диапазона работы форсажной камеры без внбрационного горения и т. д.
В целом по срокам создания двигатель ЯВ.199 существенно отстал от американских двигателей того же поколения, например от ДТРДФ Р100, что можно объяснить меныппм опережающим научно-техническим заделом фирм консорциума по сравнению с американскими фирмами, большой сложностью конструкции трехвального двигателя прн малых размерах газогенератора н, наконец, более скромными финансовыми возможностями европейских фирм. По планам НАТО предполагается приобрести 809 самолетов «Торнадо» для ВВС Англии, ФРГ, Италии и ВМФ ФРГ, что потребует производства свыше 2000 двигателей 17В.199.
Кроме того, рассматриваются другие возможности применения этого двигателя и его модификаций, например, на новом истребителе-бомбардировщике КВП, который должен заменить самолет «Харриер», на европейском истребителе 90-х годов н др. Анализ хода доводки и эксплуатации ДТРДФ Р100 и ЯВ.199 показывает, что создание двигателей с повышенными параметрами рабочего процесса, и в первую очередь с Т„"до 1800 К, связано с преодолением значительных трудностей схемного, конструктивного и технологического порядка и требует продолжительного времени, а также свидетельствует о прямой зависимости успеха реализации программы создания нового самолета от успеха в создании для него нового двигателя.
Широко распространенным двухконтурным турбореактивным двигателем, применяемым в военной и гражданской авиации, является двигатель «Спей» фирмы «Роллс-Ройс». Различные модификации этого двигателя в вариантах ДТРД и ДТРДФ используются на серийных и разрабатываемых военных (Р-4К, Р-4М, А-7Г1, А-7Е, «Баканир», «Нимрод» и др.), пассажирских (ВАС.111, Р-28, <Гольфстрим» и др.) и экспериментальных («Буффало») самолетах. Двигатель «Спей» был создан в конце 50-х годов и положил начало семейству военных и гражданских двигателей, высокие параметры и непрерывное совершенствование которых обеспечило им к началу 1979 г. применение более чем на 2000 самолетов (около 1350 военных и приблизительно 650 гражданских).
ДТРД «Спей» 25 (Мк.512-14 В%) применяется на пассажирских самолетах ВАС.1!! серии 500 и «Трайдент». Двигатель развивает на взлетном режиме тягу 55,8 кН (с впрыском воды) и имеет на крейсерском режиме (Н=9,7 км и М„=0,75) удельный расход топлива около 0,0785 кг/(Н ч). 11! Дан~атель «Спей» 25 имеет и", =21,2 при т=0,7, выполнен по двухвальной схеме со смешением потоков В двигателе вентилятор служит и компрессором низкого давления, наддувая компрессор высокого давления Вентилятор двигателя пятисту. пенчатый, приводится двухступенчатои турбиной, компрессор две. падцатиступеичатый, приводится двухступенчатой турбиной высокого давления, первая ступень которой и сопловые лопатки второй ступени охлаждаемые По мнению специалистов фирмы «Роллс- ройс», отбор воздуха на охлаждение турбины приводит к ухудшению удельного расхода топлива двигателя примерно на 0,5'/, )крамера сгорания ДТРД «Спей» 25 — трубчато кольцевого типа, имеет десять жаровых труб За турбиной двигателя установлен смеситель, в котором поток воздуха внешнего контура смешивается с потоком газа внутреннего контура и истекает из сужаюшегося нерегулируемого реактивного сопла Двигатель имеет также устройство реверсирования тяги и шумоглушитель Военный вариант двигателя (рпс 59), с форсированием тяги— «Спей> КВ 168 250, устанавливаемый на истребителях «Фантом» 2Р-4К (ВМС Великобритании) и Г-4М (ВВС Великобритании), развивает па взлетном режиме с форсажем тягу 93,3 кН и тягу 55,8 кН па этом же режиме без форсажа ДТРДФ «Спей» ВВ 168-25К ьочструктивпо близок ь своему гражданскому варианту и по виутрснпеи аэродинамике от него ие отличается, однако в военной модификации для горячей части двигателя применяются более жаропрочные материалы Форсажная камера двигателя — общая для обоих контуров, имеет три Ч образных стабилизатора пламени, подача топлива производится через три кольцевых топливопровода, расположенных перед стабилизаторами (рис 60) Эжекторное кольцо форсажпой камеры способствует более эффективному и плавному процессу сгорания топлива Форсажная камера обеспечивает широкий диапазон регулирования тяги Например, на взлетном регкиме тяга регулируется от 6 до 707а Следует отметить, что па самолетах Г-4 других стран, в частности США, используются ТРДФ 379 Однако совместные исследования американской самолетостроительной фирмы «Макдоннелл>, разработавшей самолет Г-4, и английской двигателестроительной фирмы «Роллс-Ройс», разработавшей двигатель «Спей», установили счедующие преимушества использования ДТРДФ по сравнению с ТРДФ на этом самолете — самолет с ДТРДФ имеет больший радиус действия вследствие меньшего удельного расхода топлива на крейсерском ре- жиме полета, — форсирование взлетной тяги двигателя составляет около 70«)>, а в сверхзвуковом полете достигает 300>(„что существенно уменьшает время разгона самолета до скорости, соответствующей М„=2; 112 — в условиях жаркой погоды ДТРДФ из-за наличия воздушного контура обеспечивает лучшую взлетную характеристику самолета, так как продолжительность работы двухкоитурного двигателя на этом режиме примерно на 30% дольше, чем у одноконтурного.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
