Полянский А.Р. - Изучение конструкций газотурбинных двигателей (1051630), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Основные геометрические параметры
| Наружный диаметр вентилятора, м Разделительный диаметр вентилятора, м Диаметр втулки рабочего колеса вентилятора, м Наружный диаметр компрессора, м Средний диаметр турбины*, м Наружный диаметр турбины*, м Диаметр втулки рабочего колеса турбины*, м | 2,12 1,12 0,74 0,63 1,12 1,56 0,68 |
* В сечении при выходе из ТНД
Основные термодинамические параметры двигателя на расчетном режиме при M= 0 и Н = 0:
| Суммарная степень повышения давления Температура газа перед турбиной, К Степень повышения давления: в вентиляторе в подпорных ступенях в компрессоре Степень двухконтурности Сила тяги, даН Расход воздуха, кг/с: через двигатель через внутренний контур двигателя Полная температура при выходе из вентилятора, К Полная температура воздуха при выходе из компрессора, К Полное давление воздуха при выходе из компрессора, кПа Полная температура газа при выходе из турбины, К Полное давление газа при выходе из турбины, кПа Удельный расход топлива, кг/(даН∙ч) Удельная тяга, Н/(кг∙с-1) | 30 1640 - 1,7 1,35 13,07 5,2 20000 - 622,1 100,3 344,4 854 2771 886,9 161 0,395 321,5 |
|
|
Рис. 7. Двигатель ТРДД ПС-90А
2.3. Двигатель ТРДД 99.01
Двигатель 99.01 - ТРДД с форсажной камерой сгорания, двухвальный, со смешением потоков внутреннего и наружного контуров за турбиной, с общей для обоих контуров форсажной камерой и регулируемым сверхзвуковым всережимным реактивным соплом.
Двигатель имеет модульную конструкцию, обеспечивающую высокую технологичность сборки и позволяющую производить замену модулей при минимальном объеме регулировок и проверок. В число модулей входят: КНД; газогенератор (включает КВД, основную камеру сгорания, воздухо-воздушный теплообменник, ТВД, ТНД, смеситель); фронтовое устройство форсажной камеры сгорания; коробка приводов двигательных агрегатов с самими агрегатами.
Основные узлы и системы двигателя (рис. 10): компрессоры 1 и 3, основная камера сгорания 5, турбины 7, 8, наружный контур 4, форсажная камера сгорания со смесителем и реактивным соплом, приводы вспомогательных устройств, масляная система, топливная система, система противообледенения, система запуска.
Ротор низкого давления четырехопорный. Передняя опора ротора КНД с роликовым подшипником 1 (рис. 8) расположена в корпусе входного направляющего аппарата, задняя опора с шариковым подшипником 3 - в промежуточном корпусе. Передняя опора ротора ТНД с роликовым подшипником 4 размещена в валу ведущей шестерни центральной конической передачи, находящейся в промежуточном корпусе; задняя опора с роликовым подшипником 8 - в корпусе опоры турбины.
Ротор высокого давления двухопорный. Его передняя опора с шариковым подшипником 5 размещена в промежуточном корпусе, а задняя опора с роликовым подшипником 7 смонтирована на валу ТНД.
Силовая схема двигателя с указанием его основных узлов, передающих усилия на элементы крепления двигателя к самолету, изображена на рис. 8. Основным элементом силовой схемы является промежуточный корпус 5.
Наружный контур 4 (см. рис. 10) состоит из двух корпусов: переднего (разъемного) и заднего.
При работе двигателя воздух из самолетного воздухозаборника поступает в КНД. В промежуточном корпусе (за КНД) воздух разделяется на два потока - внутренний и наружный. Поток воздуха во внутреннем контуре поступает из КВД в основную камеру сгорания, где смешивается с топливом, впрыскиваемым через двухкаскадные форсунки коллектора основной топливной системы. Смесь воспламеняется разрядом полупроводниковых свечей. Продукты сгорания поступают последовательно в ТВД и ТНД. Поток воздуха в наружном контуре обтекает трубчатые модули теплообменника, снижая температуру воздуха, поступающего на охлаждение элементов турбины. Смешение потоков газа внутреннего контура и воздуха наружного контура происходит в смесителе за ТНД.
Одной из важных особенностей данного двигателя является наличие воздухо-воздушного теплообменника 6 (рис. 10), который предназначен для снижения температуры охлаждающего турбину воздуха с целью повышения его хладоресурса. В состав теплообменника входят корпус, трубчатые теплообменные модули и аппарат отключения охлаждения. Система управления охлаждением турбины обеспечивает подачу воздуха от КВД к деталям турбины.
Компрессор двигателя осевой, двухкаскадный, включает 13 ступеней. В состав компрессора входят (рис. 10): четырехступенчатый КНД 1; девятиступенчатый КВД 5 с тремя регулируемыми направляющими аппаратами (входным и первых двух ступеней); промежуточный корпус 2 с задней опорой ротора КНД, передней опорой ротора КВД и выходным направляющим аппаратом КНД.
КНД состоит из ротора 2 (рис. 11) и статора 5.
|
|
| Рис. 8. Схема роторов и опор ТРДД 99.01: 1 - роликовый подшипник передней опоры ротора КНД; 2 - ротор низкого давления; 3 - шариковый подшипник задней опоры ротора КНД; 4 - роликовый подшипник передней опоры ротора ТНД; 5 - шариковый подшипник передней опоры ротора высокого давления; 6 - ротор высокого давления; 7- роликовый подшипник задней опоры ротора высокого давления; 8 - роликовый подшипник задней опоры ротора ТНД |
Статор состоит из входного направляющего аппарата 1, обтекателя 13, передней опоры 11, корпусов первой - четвертой ступеней.
| |
| Рис. 9. Силовая схема ТРДД 99.01: 1 - наружный корпус; 2- ротор низкого давления; 3- внутренний корпус; 4 - ротор высокого давления; 5 - промежуточный корпус; 6 - узлы крепления к самолету |
Входной направляющий аппарат является силовым элементом двигателя, выполнен из титана. В нем смонтированы передняя опора 11 КНД, откачивающий маслонасос 12, обтекатель 13. В его состав входят наружное кольцо, ступица и 23 стойки. Стойки образуют единую аэродинамическую решетку с регулируемыми поворотными закрылками. Через семь стоек проходят трубопроводы суфлирования масляных полостей, подвода, слива и откачки масла.
Передняя опора ротора - силовой элемент двигателя - закреплена на заднем фланце ступицы входного направляющего аппарата. В ее состав входят: корпус роликового подшипника, роликовый подшипник, узел масляного уплотнения, две крышки лабиринтного уплотнения. Корпус роликового подшипника имеет наружный и внутренний контуры. Упругоподвижную переднюю часть корпуса с неподвижным фланцем ступицы связывают 50 упругих перемычек. Упругость корпуса, а также наличие масляной пленки в полости расположения упругого кольца гасят поперечные колебания ротора.
Корпуса первой - четвертой ступеней выполнены в виде кольцевых оболочек. В корпусе над рабочими лопатками за направляющим аппаратом третьей ступени выполнена полость, которая сообщается с проточной частью через прорези в корпусе и образует щелевой перепуск, расширяющий диапазон режимов устойчивой работы компрессора. В корпусах имеются окна для осмотра и текущего ремонта лопаток ротора. Соединение всех корпусов - фланцевое. Передний фланец корпуса крепится к входному направляющему аппарату, задний - к промежуточному корпусу.
Направляющие аппараты первой - третьей ступеней состоят соответственно из лопаток с наружными и внутренними полками, а также внутренних полуколец, являющихся неподвижными элементами воздушных лабиринтных уплотнений; подвижными элементами служат гребешки на барабане ротора.
Ротор КНД имеет барабанно-дисковую конструкцию, опирается передней цапфой на роликовый, а задней - на шариковый подшипник. Число рабочих лопаток по ступеням КНД (от первой до четвертой) соответственно 37, 45, 57 и 43. В барабане ротора, за диском первой ступени, имеются отверстия для подвода воздуха из проточной части компрессора во внутреннюю полость ротора для разгрузки осевых сил.
Вал 8 соединяет роторы КНД 2 и ТНД и передает крутящий момент компрессору от ротора турбины.
Промежуточный корпус - основной элемент силовой схемы двигателя. В промежуточном корпусе воздух, поступающий из КНД, делится на два потока, один из которых поступает в наружный, а другой - во внутренний контуры.
В промежуточном корпусе установлены выходной направляющий аппарат КНД, задняя опора ротора КНД, передняя опора ротора КВД, центральная коническая передача. Промежуточный корпус выполнен из титана и состоит из наружного и внутреннего опорного ободьев, соединенных 12 стойками. Стойки полые, через них проходят вертикальная рессора центральной конической передачи и рессора привода маслонасоса, осуществляется суфлирование полостей задней опоры ротора КНД и передней опоры ротора КВД, подводится масло к подшипникам обеих опор, проходит трубопровод откачки масла из полости промежуточного корпуса, производится наддув уплотнений опор КНД и КВД.
Задняя опора ротора КНД воспринимает суммарную осевую нагрузку от роторов КНД и ТНД, а также радиальную нагрузку от ротора КНД.
Передняя опора ротора КВД воспринимает суммарную осевую и радиальную нагрузку от роторов КВД и ТВД. В конструкции опоры предусмотрено демпфирование шарикового подшипника благодаря упругости корпуса, деформации изгиба упругого кольца, являющегося элементом корпуса подшипника, а также от выдавливания масляной пленки из полости, в которой размещено упругое кольцо. КВД состоит из статора и ротора. Статор КВД включает корпус входного направляющего аппарата и первой ступени, корпус второй и третьей ступеней, задний корпус, входной направляющий аппарат и девять направляющих аппаратов. Передним фланцем статор соединен с промежуточным корпусом, а задним - с корпусом камеры сгорания. В корпусах статора имеются окна осмотра лопаток КВД.
Корпус входного направляющего аппарата и первой ступени выполнен с двумя фланцами и продольным разъемом. В корпусе смонтированы лопатки входного направляющего аппарата и направляющего аппарата первой ступени. Корпус второй и третьей ступеней выполнен с двумя фланцами и продольным разъемом. К корпусу приварена обечайка коллектора, образующая с ним кольцевую полость отбора воздуха из-за седьмой ступени.
Лопатки входного направляющего аппарата поворотные, двухопорные, а поворотные лопатки направляющего аппарата первой и второй ступеней консольные. Поворот этих лопаток по сигналу системы управления осуществляется гидроцилиндрами через приводные кольца и систему рычагов.
Направляющие аппараты с третьей по восьмую ступени нерегулируемые. Через прорези в наружном кольце направляющего аппарата седьмой ступени и отверстия в корпусе производится отбор воздуха для нужд самолета и системы наддува масляных уплотнений опор двигателя. Выходной направляющий аппарат КВД выполнен двухрядным, фланцем на наружном кольце он крепится к корпусу камеры сгорания.
Ротор КВД включает диски с рабочими лопатками, вал, переднюю цапфу и лабиринт. Барабан ротора состоит из трех секций: вторая - диски четвертой - шестой ступеней; третья - диски седьмой - девятой ступеней. Ряды рабочих лопаток по ступеням с первой по девятую имеют соответственно следующее число лопаток: 47, 62, 73, 94, 99, 101,103, 105, 107.
Передней цапфой ротор КВД опирается на шариковый подшипник, смонтированный в промежуточном корпусе.
Основная камера сгорания 5 (рис. 10) кольцевая, состоит из корпуса с диффузором и жаровой трубы. Топливо поступает в камеру через 28 двухкаскадных форсунок. Воспламенение топливовоздушной смеси при запуске двигателя осуществляется электрической системой зажигания. Внутренний и наружный корпуса камеры сгорания и воздухо-воздушного теплообменника образуют со стенками жаровой трубы кольцевые каналы, по которым воздух из КВД поступает в жаровую трубу.
Передняя часть корпуса, представляющего собой элемент силовой схемы двигателя, образует кольцевой диффузор между КВД и камерой сгорания. Корпус состоит из наружного и внутреннего корпусов, соединенных с помощью 14 полых стоек. На семи стойках имеются кронштейны для крепления жаровой трубы и топливного коллектора. Передний фланец наружного корпуса крепится к фланцу корпуса КВД, задний - к переднему фланцу корпуса теплообменника. Задний фланец внутреннего корпуса крепится к корпусу соплового аппарата КВД.
Жаровая труба состоит из набора профилированных обечаек, соединенных между собой сваркой. Фронтовая часть жаровой трубы состоит из кольцевой обечайки, имеющей 28 цилиндрических камер смешения, и лопаточных завихрителей, подвижно установленных на входе в камеры смешения. Формирование поля температур при выходе из камеры сгорания осуществляется воздухом, поступающим через четыре ряда отверстий, расположенных на смесительной части жаровой трубы. Для охлаждения стенок жаровой трубы на ее внутренней и наружной оболочках имеются кольцевые щели, в которые через отверстия поступает воздух, образующий заградительную пелену вдоль стенок.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
