Настоящее и будущее авиационных двигателей Б.А. Пономарёв (1014179), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Затем сжатый воздух направляется в кольцевую камеру сгорания противоточного типа. Горячий газ, поступаюшнй из камеры сгорания, расширяется в туроине, которая приводит центробежный компрессор высокого 181 давления и агрегаты. Далее газ расширяется в турбине, приводя щей вентилятор, а затем в турбине, приводящей компрессор низкого давления. Поток газа за последней турбиной еще раз поворачивается на 180' с помощью лопагочных решеток и через восемь каналов направляется в смесизель. Выхлопные газы выходят из общего реактивного сопла, образованного наружным кожухом внешнего контура и хвостовым обтекателем задней части двигателя. Фирма «Гэрритт-Эрисерч» обращает внимание на большую для относительно маломощного двигателя суммарную степень повышения давления (и'„, )20), что удалось получить применением центробежного компрессора высокого давления, который длядвигателей таких размеров более эффективен, чем осевой. Применение одноступепчатого центробежного компрессора вместо многоступенчатого осевого упрощает конструкцию двигателя.
Необычность компоновки ротора высокого давления объясняется желанием не снижать КПД рабочих колес компрессора и турбины этого ротора, пропуская через них валы других роторов. Проведенные испытания подтвердили расчетные значения КПД узлов и показали возможность некоторого их повышения. Следует отметить, что фирма «Герритт-Эрисерч» имеет большой опыт работы по малоразмерным двигателям и вспомогательным силовым установкам, в которых широко применяются центробежные компрессоры, противоточные камеры сгорания и газовоздушные каналы сложной формы. Этот опыт и был использован при создании двигателя АТРЗ.
Фирма отмечает следующие основные достоинства конструк. тинной схемы ДТРД АТРЗ: достаточно высокую эффективность термодинамического цикла, обеспечиваемую расположением роторов и применением одноступенчатого центробежного компрессора высокого давления; пониженное лобовое сопротивление двигателя, полученное размещением вспомогательных агрегатов в задней части двигателя; — меньший уровень шума вследствие смешения потоков внутреннего и внешнего контуров; — хорошие характеристики турбин на режиме малого газа двигателя; — малую инерционность короткого ротора высокого давления, обеспечивающую легкий запуск и высокую приемистость двигателя; — меньшее (почти на 35»А) число деталей двигателя по сравнению с трехвальным ДТРД обычной конструктивной схемы.
Однако в двигателе АТРЗ имеются достаточно высокие потери давления, обусловленные поворотами потоков воздуха и газа в подводящих каналах к компрессору высокого давления, отводящих 182 каналах от турбины низкого давления н в протнвоточной камере сгорания. Кроме необычной схемы расположения роторов, связанных с этим обстоятельств и отмеченных ранее особенностей компрессора высокого давления и камеры сгорания конструктивными особенностями ДТРД АТРЗ являются: отсутствие ВНА одноступенчатого вентилятора, применение одного регулируемого направляющего аппарата компрессора низкого давления, использование титанового сплава для рабочего колеса компрессора высокого давления, охлаждение турбины высокого давления, применение кольцевого реактивного сопла, использование для каждого из роторов двух подшипников, собранных в трех опорных узлах, и т. д.
Двигатель АТРЗ прошел длительный путь развития, Его разработка была начата в середине 60-х годов, когда он предназначался для служебного самолета «Сейбрлайнер», однако для этого самолета был выбран другой двигатель этой же фирмы — ДТРД ТРЕ731. Работы по двигателю АТРЗ были возобновлены в связи с разработкой беспилотного летательного аппарата «Компас Коуп», который, однако, не прошел по конкурсу. Доводка двигателя была возобновлена в середине 70-х годов, когда ДТРД АТРЗ-6 был выбран для разведывательного самолета НО-25А «Гардиан» и для замены устаревшего двигателя на служебном самолете «Фолкон» 20. Летные испытания самолетов с этими двигателями ведутся с 1977 г. Ко времени получения сертификата на эксплуатацию двигатели АТРЗ наработали более 11 000 ч. Однако при сертификационных испытаниях оказалось невыполненным требование норм летной годности о сохранении работоспособности при попадании двух птиц массой по 0,7 кг.
Согласно нормам падение тяги в этом случае не должно превышать 25%. После внедрения усиленных рабочих лопаток вентилятора при повторных испытаниях, состоявшихся в конце 1980 г., произошла поломка антивибрационной полки. Вследствие этого начало поставок самолета НБ-25А существенно задержалось по сравнению с плановым сроком. Для службы береговой охраны США заказано свыше сорока двухдвнгательных разведывательных самолетов средней дальности полета Н()-25А «Гардиан»* с ДТРД АТРЗ-6-2С (взлетная тяга— 23,5 кН), кроме того, имеется более 35 заказов на переоснащение ДТРД АТРЗ-6-1С (взлетная тяга — 22,5 кН) служебных самолетов «Фолкон» 20, рассчитанных на трансатлантические полеты и имеюших устаревшие ДТРД СР700-2Р2.
Другим двигателем несколько необычной схемы является ДТРД А(.Р502 (рис. 91), создаваемый фирмой <Авко Лайкоминг» Двигатель А1.Р5021. развивает иа взлетном режиме тягу 33,4 кН ' Максимальная дальность полета самолета Н0-2ЗА с полков нагруакаа— около 4000 нм. и имеет п„а=13,7 и Т„'=1423 К при т=б. Удельная масса двигателя — 0,0173 кг/Н 1371. Двухвальный ДТРД А1.Р502 разработан на базе широко распространенного турбовального ГТЛ Т55, установленного на вертолете СН-47. Отличительной особенностью нового двигателя является редуктор, установленный между вентилятором и турбиной вентилятора.
Другими конструктивными особенностями ДТРД Рис. 9Ь Схема ДТРД ЛЕЕ502 А1.Р502 являются отсутствие ВНА одноступенчатого вентилятора, комбинированный осецентробе>кный компрессор высокого давления с одним регулируемым направляюшим аппаратом, кольцевая противоточная камера сгорания, большое число подшипников, в том числе задний сдвоенный, и т, д. Для двигателя А1.Р502 предполагается проводить техническое обслуживание при установленном межремонтном ресурсе, равном 4000 ч, либо по техническому состоянию, в зависимости от требований заказчика. Для этого конструкция двигателя и мотогондолы обеспечивает хороший доступ к двигателю и позволяет производить бороскопический осмотр наиболее напряженных его узлов. Фирма сАвко Лайкоминг» дает заказчикам гарантии высокого качествз и надежности своего двигателя. В частности, фирма берет на себя расходы, связанные с поставкой деталей и ремонтом двигателя А1.5502 в период первых двух лет эксплуатации или до наработки 1000 ч.
Кроме того, при поломке двигателя в пер- вые 100 ч работы фирма обязуется поставить запасной двигатель бесплатно. Двигатель А1.Г5021. выбран для нового двухдвигательного служебного самолета «Челленджер» С1.-600, рассчитанного на полет с четырнадцатью пассажирами на дальность до 7500 км. Предполагается, что установка этого двигателя на самолете С1.-800 обеспечит ему лучшие акустические характеристики и 25 — 40«7« экономии топлива по сравнению с сушествуюшимп самолетами- конкурентами «Гольфстрим» 2, «Джет-Стар» 2 и «Фолкон» 50.
К началу 1980 г. было заказано 125 самолетов «Челленджер». Кроме ДТРД А1.Е502 существует и другой двигатель, используюший редуктор в системе вентилятор †турби вентилятора, маломошный ДТРД «Астафан» ИСг со взлетной мощностью 7,75 кН, созданный французской фирмой «Турбомека».
Двигатель «Астафан» разработан на базе газогенератора ТВД «Астазу» и доводится более 10 лет. В настояшее время двигатель выбран для военного тренировочного двухдвигательного самолета «Фуга» 90 [14]. Рассмотрение параметров и конструкций некоторых конкретных современных и перспективных авиационных ГТД показывает, что для них характерны высокие значения термодинамических параметров рабочего процесса и большая эффективность работы узлов. В этих ГТД применяются в основном двухвальные конструкции турбокомпрессорной части с высоконагруженными вентиляторными, компрессорными и турбинными ступенями, кольцевые компактные камеры сгорания, охлаждаемые турбины, укороченные форсажные камеры с регулируемыми реактивными соплами.
При конструировании двигателей принимаются специальные меры по снижению уровня шума, дымления и выделения загрязняющих веществ. В их конструкции наряду с известными сплавами используются новые жаропрочные эвтектические сплавы на никелевой и кобальтовой основе, новые титановые сплавы, начинают использоваться композиционные материалы. При изготовлении двигателей применяются совершенные и высокопроизводительные технологические процессы. Ресурс двигателей военных самолетов и вертолетов составляет многие сотни часов, а гражданских— многие тысячи часов.
Наряду с эксплуатацией двигателей при установленном фиксированном ресурсе начата эксплуатация двигателей по техническому состоянию. Глава Ч! ДВИГАТЕЛИ ДЛЯ САМОЛЕТОВ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ И УКОРОЧЕННЫМ ВЗЛЕТОМ И ПОСАДКОЙ Основные типы силовых установок СВВП и СКВП. В последние годы для военной авиации созданы самолеты с вертикальным и с укороченным взлетом и посадкой, существенно расширяющие возможности тактической авиации. Рассматривалось также значительное число проектов гражданских СВВП и СКВП, однако пока эти самолеты распространения не получили.
Создание вертикальной составляющей тяги силовой установки самолета при взлете или посадке наряду с ускорением самолета при разбеге и торможением при пробеге, а также увеличением подъемной силы крыла в процессе взлета и посадки приводит к сокращению взлетно-посадочной дистанции. В ззвисимости от вертикальнои составляющей тяги сокращение дистанции может быть большим или меньшим. В случае если она больше массы самолета, возможны вертикальный взлет без разбега и посадка без пробега. Естественно, что такие своеобразные условия эксплуатации силовой установки приводят к специфичности схем и конструкций используемых двигателей и требований к ним.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
