Настоящее и будущее авиационных двигателей Б.А. Пономарёв (1014179), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Схема подьемпого ДТРД кВ 202 196 конфигурацию, и изменение плогцади выходных сечений передних сопел при включении и выключении форсажа. Решение этих вопросов несколько упрощается а связи с применением сравнительно невысокой температуры форсирования (около 1200 К). Следует отметить, что фирма «Бристоль Сиддли», создававшая первые модификации ДТРД «Пегас», еще в 60-е годы провела большой комплекс работ по исследованию системы форсировання тяги внешнего контура этого двигателя, так что рациональная конструкция такой системы сейчас достаточно изучена. Поэтому первые возобновленные в 1980 г.
стендовые испытания ДТРДФП «Пегас» прошли успешно. Подъемные двигатели. Работы над составными силовыми установками с подъемными и подъемно-маршевыми (маршевыми) двигателями для СВВП (СКВП) проводились в ряде стран, причем основные усилия были направлены на создание подьемных двигателей. Большинство польемных двигателей были демонстрационными или экспериментальными, но некоторые из них практически были подготовлены к серийному производству. Типичным примером подьемного двигателя является ДТРД КВ 202 (рис.
94) фирмы «Роллс-Ройс», предназна. чавшийся для военно-транспортных самолетов. Этот ДТРД имеет высокую степень двухконтурности лг=!0, вследствие чего приемлемых значений удельной тяги удается достичь только при достаточно высоких значениях параметров термодинамического цикла. Характерными особенностями двигателя являются его малая длина и низкая удельная масса.
Двигатель рассчитан на тягу 36 кН. Двигатель КВ.202 имеет одноступенчатый вентилятор без ВНА, приводимый трехступенчатой неохлаждаемой турбиной вентилятора. Компрессор двигателя — четырехступенчатый, приводимый одноступенчатой охлаждаемой турбиной компрессора. Камера сгорания — кольцевого типа, с малым отношением длины к диаметру жаровой трубы. Интересной особенностью конструкции этого двигателя является вращающийся ВНА компрессора, расположенный внутри рабочего колеса вентилятора и передающий ему вращение от турбины. Вал ротора турбовентнлятора опирается на два подшипника, а ступица рабочего колеса вентилятора — на подшипник большого диаметра, расположенный на корпусе компрессора.
Турбина вентилятора установлена консольно с достаточно большим вылегом. Роторы турбокомпрессора и турбовентилятора вращаются в противоположных направлениях. Для получения низкой удельной массы в конструкции двигателя КВ.202 применены легкие композиционные материалы, алюминиевые, магниевые и титановые сплавы. Так как двигатель рассчитан на краткосрочную работу в условиях малых высот (до 1,5 км) и скоростей полета (до 350 км/ч), топливная и масляная системы и агрегаты ДТРД КВ.202 очень упрощены, Специфические требования, предъявляемые к подъемному двигателю, определили следующие конструктивные особенности ДТРД КВ.202: — канал внешнего контура и выходной направляющий аппарат вентилятора изготовлены из композиционного материала, так как этн элементы конструкции имеют большой обьем, но мало нагружены; — одноступенчатый вентилятор спроектирован исходя из условия получения низкого уровня шума, для чего применены низкие окружная скорость и степень повышения давления, с этой же целью длина хорды рабочих лопаток, их число и осевой зазор между рабочим колесом и направляющим аппаратом подбирались экспериментально, рабочие лопатки вентилятора выполнены из композиционного материала; газогенератор внутреннего контура состоит из компрессора с низкой степенью повышения давления и одноступенчатой высокотемперат>рной турбины, корпус компрессора выполнен из алюминиевого сплава, причем толщина его стенок достаточна для удержания рабочих лопаток в случае их обрыва; для предотвращения отказа при разрушении соседнего по мотогондоле двигателя и изменении поля потока воздуха на входе в компрессор компрессор имеет необходимый запас устойчивости; турбина вентилятора выполнена многоступенчатой с высоконагруженными ступенями, в связи с чем на выходе из турбины установлена спрямляющая решетка, уменьшающая закрутку по- тока в реактивном сопле внутреннего контура; — каждый ротор двигателя имеет по две опоры, одна из котоРых выполнена со специальным пружинящим устройством, созда,ошим постоянно направленное осевое усилие, прижимающее обоиму подшипника к шарикам, что исключает наклеп на беговых дорожках подшипников от вибраций на тех режимах полета, когда подъемные двигатели не работают; смазка подшипников опор производится эмульсированным маслом на выброс; отработанное масло поступает в резктивное сопл о дв ига тел я, где егор ает.
ДРУгим представителем подъемных двигателей явля я Трд Х1.99, котоРый РазРабатывался и испытывался как демон рацн. нный и не предназначался для установки на какой-либо конкретный самолет. Двигатель характерен компактностью н простотой. 196 Подъемный ТРД ХЛ99-ВА-1 (рис. 95) создавался фирмами «Роллс-Ройс» (Великобритания) и «Аллисон» (США). Двигатель проектировался на тягу около 40 кН.
Степень повышения давления в компрессоре я„"=8 и Т „ '= 1523 К. Удельная масса двигателя составляет 0,00535 кг!Н. Двигатель неоднократно испытывался на стенде и показал расчетные данные. Двигатель ХЛ99 двухвальный, причем каждый ротор имеет по две ступени компрессора г: и по одной ступени турбины. Камера сгорания — кольцевая, относительно короткая, Каждый ротор турбокомпрессора установлен на двух подшипниках. Следует отметить, что при установке подъемных двигателей типа КВ.202 и ХЛ99 в мотогондоле отклонение вектора тяги можно получить либо поворотом самих двигателей, либо отклонением реактивных струй системой лопаток или створок. В первом случае для обес- Рис.
95. схема подъемного тйгх печения размещения и поворота двигателей требуется сложная конструкция мотогондолы ббльших диаметра и длины, чем во втором случае, однако потери тяги больше в мотогондоле с отклоняющимися лопатками или створками. Двухконтурные двигатели с поворотными лопатками вентилятора. Для самолетов укороченного взлета н посадки в основном гражданского назначения предполагается применение находящихся в стадии экспериментального исследования двухконтурных турбореактивных двигателей с одноступенчатым вентилятором, приводимым через редуктор и имеющим поворотные лопатки (ВПЛ) (рис.
96). Регулирование угла установки поворотных лопаток вентилятора дает следующие преимущества: — возможность обеспечения располагаемой тяги двигателя, близкой к оптимальной, почти на всех режимах полета; — возможность реверсирования тяги, позволяющая уменьшить длину пробега самолета при посадке; — существенное снижение уровня шума двигателя. Известно, что идущнй от передней части двигателя шум в значительной мере определяется скоростью вращения и конструкцией вентилятора. Использование редуктора для привода ВПЛ позволяет существенно снизить окружную скорость вращения лопаток вентилятора, а следовательно, и уровень шума. Основным недостатком ВПЛ является малая степень повышения давления в нем, особенно если лопатки вентилятора необходимо устанавливать в положение с отрицательным углом атаки, 197 что возможно при относительном шаге вентиляторных лопаток, большем единицы, т.
е. при малом количестве лопаток, способных создавать только низкую степень повышения давления. Другим существенным недостатком ДТРД с ВПЛ является необходимость установки редуктора между вентилятором и компрессором низкого давления. Известно, что с увеличением степени двухконтурности оптимальное значение степени повышения давления вентилятора уменьшается, уменьшается н число ступеней вентилятора, необходимое для достижения этой степени повышения давления.
При гц)3 удается применять одноступенчатый вентилятор, Это обстоятельство предопределяет применение ВПЛ в ДТРД с большой степенью двухконтурности. Использование таких двигателей на СКВП позволяет обеспечить очень высокое отношение взлетной тяги к крейсерской и хорошую приемнстость двигателя 1т. е. свойства двигателя, наиболее важные для самолета такого типа), так как имеется возможность установки лопаток вентилятора в реверсивное и флюгерное положения. Следует отметить, что при малой степени повышения давления вентилятора характеристики ДТРД с большой степенью двухконтурности, если он оборудован регулируемым реактивным соплом внешнего контура, будут лучше на переменных режимах работы, что позволяет полностью использовать преимущества вентилятора с поворотными лопатками.
Применение ВПЛ расширяет диапазон устойчивой работы двигателя, так как расход воздуха через вентилятор можно регулировать изменением угла установки лопаток рабочего колеса, сохраняя степень повышения давления в вентиляторе постоянной при неизменной частоте его вращения. При этом КПД вентилятора также сохраняется постоянным. Такая характеристика вентилятора сокращает время разгона, уменьшает эмиссию загрязняющих веществ и улучшает данные двигателя при глубоком дросселнровании, например при барражировании самолета. Фирма «Роллс-Ройс» несколько лет работает над ДТРД КВ.433 с ВПЛ. Этот двигатель предполагается использовать в качестве силовой установки противолодочного СКВП. Двигатель разрабатывается на базе демонстрационного ДТРД М 45-50-02, который, в свою очередь, был спроектирован на основе серийного двухконтурного двигателя М.45-Н.
Двигатель КВ.433 должен развивать тягу 71,2 кН [19]. При создании демонстрационного двигателя одноступенчатый вентилятор ДТРД М.45-Н был заменен ВПЛ, а между вентилятором с поворотными лопатками и компрессором низкого давления был установлен редуктор. Кроме того, к турбине вентилятора добавлена еще одна ступень.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
