Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Теория газотурбинных двигателей

Теория газотурбинных двигателей

Книга может оказаться полезной при изучении принципа работы, конструкции и эксплуатации газотурбинных авиационных двигателей.

Оглавление

  • Входные устройства
  • Компрессор

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Теория газотурбинных двигателей предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

Теория ступени компрессора ГТД

Компрессор газотурбинного двигателя служит для повышения давления воздуха перед подачей его в камеру сгорания.

Применение компрессора в ГТД позволяет получить нужный расход воздуха, обеспечить желаемое значение КПД, получить высокую тягу (мощность) при небольших габаритных размерах и массе двигателя.

Компрессор ГТД должен удовлетворять следующим требованиям:

а) сжатие воздуха должно происходить при возможно большем КПД;

б) обеспечивается устойчивая работа двигателя во всем диапазоне эксплуатационных режимов;

в) подвод воздуха в камеру сгорания производится без пульсаций давления, расхода и скорости потока;

г) обеспечение наименьшего веса и габаритов двигателя;

д) обеспечивается высокую надежность авиадвигателя.

Основными типами компрессоров авиационных ГТД являются многоступенчатые осевые [1] или осецентробежные компрессоры.

Процесс сжатия воздуха в многоступенчатом компрессоре ГТД состоит из ряда последовательно протекающих процессов сжатия воздуха в отдельных его ступенях.

В современных газотурбинных двигателях наиболее часто используются осевые компрессоры, как наиболее полно отвечающие предъявляемым требованиям. В осевых компрессорах авиадвигателя по сравнению с другими типами компрессоров возможны высокие значения степени повышения давления воздуха и большие расходы воздуха при высоких КПД и сравнительно малых габаритных размерах и массе.

Осевой компрессор ГТД имеет несколько рядов лопаток, насаженных на один общий вращающийся барабан или на ряд соединенных между собой дисков, которые образуют ротор компрессора.

Один ряд лопаток ротора называется рабочим колесом.

Другой основной частью компрессора является статор, состоящий из нескольких рядов лопаток (направляющих аппаратов), закрепленных в корпусе. Назначением лопаток статора является:

а) направление проходящего через них воздушного потока под необходимым углом на рабочие лопатки расположенного за ними рабочего колеса;

б) спрямление потока, закрученного лопатками впереди находящегося рабочего колеса, с одновременным преобразованием части кинетической энергии закрученного потока в работу по повышению давления воздуха.

Сочетание одного рабочего колеса и одного стоящего за ним направляющего аппарата называется ступенью компрессора.

Перед первым рабочим колесом компрессора может быть установлен входной направляющий аппарат.

При вращении рабочего колеса за счет внешней энергии повышается скорость потока, при этом на входе рабочего колеса создается разрежение, обеспечивающее непрерывное поступление воздуха. Внешняя энергия, сообщенная лопатками рабочего колеса воздуху, движущемуся по расширяющимся (диффузорным) каналам, затрачивается на повышение давления воздуха, а также на увеличение его скорости.

Преобразование кинетической энергии воздушного потока, приобретенной в рабочем колесе, сопровождающееся повышением давления воздуха, происходит в направляющем аппарате, который, кроме того, обеспечивает потоку требуемое направление для входа в рабочее колесо следующей ступени компрессора.

Разрез лопаток ступени компрессора цилиндрической поверхностью образует решетку профилей рабочего колеса.

На входе в рабочее колесо скорость воздуха может быть направлена не параллельно оси колеса, а под некоторым углом к ней вследствие неполного спрямления потока направляющим аппаратом предыдущей ступени компрессора или установки перед рабочим колесом входного направляющего аппарата. Вращению рабочего колеса соответствует перемещение решетки с окружной скоростью «u». Для определения скорости воздуха относительно рабочих лопаток «w» применим правило сложения векторов скоростей, согласно которому абсолютная скорость равна относительной и переносной. Переносной скоростью будет окружная скорость лопаток, следовательно, c = w + u.

Треугольник, составленный из векторов «c», «u» и «w», является треугольником скоростей на входе в рабочее колесо.

Лопатки рабочего колеса должны быть установлены таким образом, чтобы передние кромки их были направлены по направлению вектора «w» или под небольшим углом к нему. Кривизна профилей лопаток выбирается с таким расчетом, чтобы угол выхода потока из колеса был больше угла входа потока.

Направление потока за решеткой при безотрывном ее обтекании определяется в углом установки задней кромки лопатки.

Разворот потока воздуха в рабочем колесе компрессора приводит к возникновению на каждой лопатке аэродинамической силы «P» направленной от вогнутой к выпуклой поверхности профиля. Можно разложить силу «P» на две составляющие. Составляющую, направленную параллельно вектору окружной скорости, назовем окружной, а составляющую, направленную параллельно оси компрессора — осевой составляющей. Окружная составляющая направлена против движения лопаток колеса и противодействует их вращению. Для поддержания частоты вращения ротора к валу компрессора должен быть приложен крутящий момент. Работа, затрачиваемая на вращение колеса идет на увеличение энергии потока, прошедшего через колесо. Это проявляется в том, что обычно скорость потока за колесом оказывается больше скорости потока перед колесом, несмотря на одновременное увеличение давления.

Абсолютная скорость «с» на выходе из рабочего колеса определится построением треугольника скоростей. Вследствие поворота потока в колесе вектор абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса оказывается отклоненным от вектора абсолютной скорости на входе в сторону вращения колеса.

Лопатки направляющего аппарата отклоняют поток в обратную сторону. Форма лопаток подбирается так, чтобы направление вектора абсолютной скорости за ступенью соответствовало направлению вектора абсолютной скорости на входе в рабочее колесо. При этом, увеличивается поперечное сечение струи, проходящей через канал между соседними лопатками. В результате скорость потока в направляющем аппарате падает, а давление увеличивается.

Независимо от скорости набегающего на лопатки воздуха и формы проточной части, течение потока через ступень может рассматриваться как течение через систему диффузорных каналов с уменьшением относительной скорости потока в рабочем колесе, уменьшением абсолютной скорости потока в направляющем аппарате и увеличением давления в обоих случаях.

Основными элементами центробежной компрессорной ступени являются рабочее колесо и диффузор, а характерными сечениями воздушного тракта — сечение перед рабочим колесом, сечение за рабочим колесом и сечение на выходе из диффузора. За диффузором могут быть установлены выходной канал или выходные патрубки, обеспечивающие поворот выходящего из диффузора потока в нужную сторону.

Рабочее колесо центробежного компрессора обычно представляет собой диск, на торцевой поверхности которого расположены рабочие лопатки.

В центробежной ступени можно получить значительно большее повышение давления воздуха, чем в осевой ступени, благодаря центробежным силам направленным по движению воздушного потока в рабочем колесе. Но в то же время (в отличие от осевой ступени) ее диаметр намного превышает диаметр рабочего колеса осевого компрессора.

Недостатки центробежной ступени могут быть в значительной степени смягчены в диагональной ступени. По своим параметрам она занимает промежуточное положение между осевой и центробежной ступенью компрессора. Сжатие воздуха в ее рабочем колесе происходит как вследствие уменьшения относительной скорости воздуха в межлопаточных каналах, так и в результате работы центробежных сил, совершаемой при перемещении воздушного потока в колесе от центра к периферии. Меньшее отклонение основного направления течения воздуха от осевого позволяет уменьшить диаметральные габаритные размеры ступени.

Степенью повышения давления ступени компрессора называется отношение давления за ступенью к давлению на входе в рабочее колесо.

В осевых ступенях степень повышения давления обычно невелика и равняется 1,2…1,35. В центробежных ступенях степень повышения давления может достигать 4—6 и более.

С целью увеличения общей степени повышения давления применяют многоступенчатые компрессоры, в каждой ступени которых осуществляется повышение давления воздуха.

Адиабатический КПД ступени компрессора представляет собой отношение адиабатической работы повышения давления воздуха в ступени к затраченной работе Адиабатический КПД ступени осевого компрессора обычно равен 0,83—0,87, что свидетельствует об их высоком аэродинамическом совершенстве. Центробежные ступени имеют несколько меньшее значение адиабатического КПД — 0,75—0,80.

Читать еще:  Что такое компрессия двигателя и системы

Расход воздуха через компрессор пропорционален плотности воздуха, скорости потока и площади проходного сечения.

Окружная скорость воздушного потока является важнейшим конструктивным параметром ступени компрессора двигателя, она ограничивается прочностью лопаток и диска рабочего колеса и газодинамическими соображениями.

По уровню скорости набегающего на лопатки воздуха осевые ступени разделяются на дозвуковые, сверхзвуковые и трансзвуковые (околозвуковые), в которых окружная или осевая скорости изменяются по радиусу изменяются по радиусу от сверхзвуковой до дозвуковой.

В реальных ступенях компрессора между лопатками рабочего колеса и внутренней поверхностью статора всегда имеется конструктивный зазор [3]. При этом зазор на работающем двигателе отличается от монтажного зазора вследствие деформаций деталей ротора и статора под действием газовых сил и теплового расширения. Обычно у прогретого двигателя рабочие зазоры оказываются меньше монтажных.

Перетекание (утечка) воздуха через радиальные зазоры приводит к понижению давления на вогнутой стороне лопатки и к повышению давления на спинке, т. е. к уменьшению разности давлений на поверхностях профиля. Уменьшение перепада давлений приводит к снижению окружного усилия и, следовательно, к снижению работы, передаваемой воздуху в ступени.

На работу ступени оказывают влияние и осевые зазоры между ее неподвижными и вращающимися венцами. Осевые зазоры между лопатками рабочего колеса и направляющего аппарата составляют примерно 15—20% хорды лопаток и также снижают эффективность работы ступени.

Основные параметры многоступенчатого компрессора

В теории газотурбинных двигателей обычно используются следующие параметры многоступенчатого компрессора:

а) степень повышения давления (отношение полного давления воздуха за компрессором к полному давлению перед компрессором);

б) секундный расход воздуха через компрессор;

в) частота вращения pотоpа компрессора;

г) адиабатический КПД компрессора.

Степень повышения давления в компрессоре ГТД равна произведению степеней повышения давления его отдельных ступеней.

В компрессорах современных авиадвигателей степень повышения давления компрессора доходит до 30 и более. Такие высокие степени повышения давления применяют для улучшения экономичности двигателя.

Дело в том, что в газотурбинных двигателях 70% тепла, введенного с топливом в двигатель, теряется с уходящими газами. Эти потери обусловлены вторым законом термодинамики (в двигатель засасывается холодный воздух, а выходит горячий).

При увеличении степени повышения давления в компрессоре соответственно увеличивается и степень понижения давления на тракте расширения газа в двигателе (во сколько раз воздух сжимается — во столько же раз газы расширяются). А чем больше степень понижения давления, тем ниже (при заданной температуре газа перед турбиной) температура уходящих газов и, следовательно, тем меньше потери тепла с уходящими газами.

Иначе говоря, с увеличением степени повышения давления воздуха степень полезного использования введенного в двигатель тепла увеличивается.

Ступени компрессора работают в разных условиях: они имеют разные окружные и осевые скорости, их лопатки обтекаются потоком с разными скоростями и т. д. Поэтому адиабатические работы сжатия воздуха в различных ступенях одного и того же компрессора могут существенно отличаться друг от друга.

В первых и в меньшей степени в последних ступенях работа заметно снижена по сравнению с работой приходящейся на каждую из средних ступеней.

Як-18Т RA-44302 07.11.2012

07 ноября 2012

По поступившей информации, 07 ноября 2012 г. в 14 час 36 мин московского времени на посадочной площадке Пителино (Рязанская область) произошло авиационное происшествие с самолетом Як-18Т RA-44302 Сасовского летного училища МТУ ЦР ФАВТ.
Экипаж выполнял учетно-тренировочные полеты. На борту находились пилот-инструктор и курсант. По предварительной информации, в полете отказал двигатель. При выполнении вынужденной посадки самолет столкнулся с землей и разрушился, находившиеся на борту погибли.
На основании Российского законодательства и в соответствии с «Правилами расследования авиационных происшествий и инцидентов с гражданскими воздушными судами в Российской Федерации», утверждёнными Постановлением Правительства РФ от 18 июня 1998 г. № 609, расследование проводит комиссия Межгосударственного авиационного комитета с привлечением специалистов заинтересованных ведомств.

13 ноября 2013

Комиссия Межгосударственного авиационного комитета завершила расследование авиационного происшествия с самолетом Як-18Т 36 серии RA-44302, принадлежащим Сасовскому летному училищу гражданской авиации, происшедшего 07.11.12 в Рязанской области.
Причиной катастрофы самолета Як-18Т RA-44302 явилась потеря контроля экипажем за скоростью полета и вывод самолета на закритические углы атаки и режим сваливания с последующим столкновением с землей при выполнении захода на вынужденную посадку на площадку вылета. Решение пилота-инструктора о выполнении захода на вынужденную посадку, наиболее вероятно, было обусловлено неустойчивой работой силовой установки на малой высоте после взлета, проявившейся в значительном колебании оборотов воздушного винта.
Неустойчивая работа силовой установки, наиболее вероятно, явилась следствием разбалансировки совместной работы двигателя М-14П 2-й серии, воздушного винта AV 803-1, регулятора постоянных оборотов Р-2 серии 04 и масла МС-20. Однозначно определить причину разбалансировки, в том числе возможное влияние имеющихся повреждений гильзы управляющего золотника и седла редукционного клапана регулятора оборотов Р-2 серии 04 в виде рисок, царапин и следов вдавливания и отклонений от требований ГОСТа масла МС-20, не представилось возможным.
Факторами, обусловившими непосредственную причину катастрофы, наиболее вероятно, явились (Факторы приведены в логическом порядке, без оценки приоритета):
• невыполнение необходимого объема работ по допуску регулятора постоянных оборотов Р-2 серии 04 к совместной работе с воздушным винтом AV-803-1 в составе силовой установки на Як-18Т 36 серии;
• невыполнение рекомендаций Комиссии по расследованию серьезного авиационного инцидента с самолетом Як-18Т 36 серии RA-44309, происшедшего 01.09.2009 на аэродроме Ульяновск (Баратаевка);
• отсутствие в РЛЭ самолета Як-18Т 36 серии рекомендаций экипажу по действиям при возникновении в полете неустойчивой работы двигателя;
• непринятие экипажем решения о прекращении полетов после многократного проявления признаков нештатной работы силовой установки в предыдущих полетах;
• недостаточная подготовка пилота-инструктора к действиям в сложившейся ситуации при отсутствии в имеющихся нормативных документах по подготовке пилотов-инструкторов минимальных требований по натренированности и опыту полетов в качестве командира воздушного судна на типе, на котором производится обучение.
Низкий уровень организации учебно-тренировочных полетов на посадочной площадке Пителино и неработоспособность системы управления безопасностью полетов в Сасовском летном училище ГА привели к невозможности безопасного выполнения вынужденной посадки перед собой из-за отсутствия пригодных площадок при выполнении взлета с курсом 230°.
По результатам расследования разработаны рекомендации по повышению безопасности полетов.

Все о транспорте газа

I. Основные технические данные стр. 2

1.1. Параметры двигателя стр. 3

1.2. Мощностная характеристика стр. 3

1.3. Принцип работы двигателя стр. 4

2. Устройство двигателя

2.1. Входной направляющий аппарат стр. 6

2.2. Компрессор. Общие сведения стр. 7

2.3. Компрессор НД стр. 8

2.4. Компрессор ВД стр. 9

2.5. Передняя опора стр. 10

2.6. Средняя опора стр. 11

2.7. Блок камеры сгорания стр. 13

2.8. Турбина ГГ стр. 14

2.9. Опора турбины ГГ стр. 15

2.10.Турбина СТ стр. 16

2.11. Крепление двигателя к раме стр. 18

2.12. Система топливопитания и регулирования стр. 18

2.13. Система запуска стр. 26

2.14. Система контроля и защиты стр. 29

2.15. Масляная система стр. 36

2.16. Система отбора воздуха стр. 42

2.17. Кинематическая схема двигателя стр. 43

2.18. Электрооборудование стр. 45

3. Эксплуатация двигателя

3.1. Подготовка двигателя к пуску стр. 46

3.2. Проведение холодной прокрутки (ХП) и горячего запуска (ГЗ) стр. 47

3.3. Работа автоматики двигателя при ХП и ГЗ во взаимодействии с САУ ГПА стр. 48

Читать еще:  4 тактный двигатель скутера принцип работы

3.4. Неисправности при запуске и их устранение стр. 52

3.5. Проверка и отладка запуска стр. 54

3.6. Работа двигателя на установившемся режиме стр. 55

3.7. Регулируемые параметры двигателя стр. 56

3.8. Поиск причин отклонения нерегулируемых параметров маслосистемы стр. 58

3.9. Особенности эксплуатации при низких температурах стр. 59

4. Техническое обслуживание

4.1. Общие требования стр. 60

4.2. Межрегламентный осмотр стр. 60

4.3. Регламентные работы стр. 62

4.4. Замена узлов и агрегатов стр. 65

4.5. Замена двигателя или его модулей стр. 66

4.6. Хранение двигателя на компрессорной станции стр. 69

1. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ НК 16 СТ

Двигатель НК-16СТ конструкции ОКБ Кузнецова создан на базе авиационного двухконтурного двигателя НК-8-2У семейства двигателей НК. Базовый двигатель применяется в качестве силовой установки самолета Ту-154.

Двигатель НК-16СТ предназначен для работы в составе газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16/76 разработки Сумского машиностроительного научно-производственного объединения (СМНПО) им. Фрунзе по заказу Министерства газовой промышленности.

Двигатель создавался в течении 1979. 1982 гг.

Конструктивно двигатель состоит из 2-х модулей — газогенератора (собственно базового двигателя с доработками) и силовой турбины. Каждый модуль имеет свою раму для крепления, что позволяет при необходимости заменять двигатель целиком или отдельно ГГ и СТ.

Модуль СТ для данного двигателя разработан и изготовлен вновь.

1.1. Параметры двигателя

Максимальная мощность на приводном валу силовой турбины (СТ) без отбора воздуха за компрессором ВД и при стандартных атмосферных условиях*, МВт

Максимальная мощность на приводном валу СТ без отбора воздуха за компрессором высокого давления (ВД) и при температуре воздуха на входе в двигатель-6° С и ниже, МВт

Эффективный КПД двигателя при мощности 16 МВт без отборов воздуха за компрессорами низкого и высокого давления и потерь в системах всасывания и выхлопа,%

Эффективный КПД двигателя при мощности 19,2 МВт без отборов воздуха за компрессорами НД и ВД и потерь в системах всасывания и выхлопа, %

Частота вращения ротора НД, об/мин:

Частота вращения ротора ВД, об/мин:

Частота вращения ротора СТ, об/мин:

Температура газа перед СТ на режиме максимальной мощности, °С не более

Уровень вибраций двигателя, мм/с не выше

Расход воздуха через двигатель, кг/с

Температура газов на выхлопе двигателя, °С

Температура наружных поверхностей двигателя, °С, не более

Масса двигателя с рамой,т

Масса газогенератора с рамой, т

Масса силовой турбины с рамой, т

Габаритные размеры, мм

Полный ресурс, ч (по выработке которого материальная часть должна списываться)

Межремонтный ресурс двигателя, ч, между текущими (межрегламентными) осмотрами

Ресурс двигателя до первого капитального ремонта, ч

Стандартные атмосферные условия соответствуют температуре окружающего воздухаtн =+15°С, атмосферное давлению Рн=1,033 атм.

1.2. Принцип работы двигателя НК-16СТ(рис. 3)

На рис. 4 показано изменение основных параметров по газовоздушному тракту, дающее представление о теплофизических процессах в двигателе.

Условия эксплуатации, tн град.С

Мощность на выходном валу, МВт

1.3. Мощностная характеристика (рис. 2).

На рис.2 эта характеристика № 1. Представляет собой изменение мощности двигателя в зависимости от температуры воздуха на входе в двигатель (приближенно это температура наружного воздуха t н).

Характеристику №1 надо рассматривать совместно с характеристикой №2, представляющую собой закон регулирования, т.е. изменение оборотов ротора НД по той же температуре воздуха на входе в двигатель tн. Заданное изменение оборотов НД обеспечивается работой системы регулирования, ее основными агрегатами: регулятором оборотов Р0 16 со встроенным термокорректором и дозатором газа ДГ16 (или ДУС).

Характеристики № I и № 2 условно можно разделить на левую и правую ветви, отсчитывая от температуры tн, равной +15°С. При уменьшении окружающей температуры, следовательно, уменьшении tнот +15°С (левая ветвь) мощность самопроизвольно растет при неизменных оборотах НД. Самопроизвольный рост мощности понятен, так как, чем холоднее воздух, тем выше его плотность, больше и расход его через двигатель. Это характерно для любой тепловой машины, если обороты ротора компрессора постоянные. Теоретически при достаточно низких температурах (tн =-40. -50°С) двигатель может развить большую мощность (см. пунктирную линию). Однако из условия прочности узлов двигателя возрастающую мощность приходится ограничивать. На графике № I мощность, начиная с tн =-6°С, в сторону уменьшения, держится постоянной и равной 19,2 МВт, что достигается работой Р0 16, который выдает команду дозатору газа на уменьшение режима. Выдача команды на ДГ16 производится автоматически по закону работы термокорректора, отслеживающему изменение температуры воздуха на входе в двигатель.

В правой ветви при увеличении температуры воздуха на входе в двигатель и постоянных оборотах НД из-за изменения плотности воздуха мощность уменьшается. Для компенсации потери мощности и поддержания ее, например, на уровне 16 МВт, логически было принять такой закон регулирования, по которому обороты ротора НД необходимо увеличить. Однако опережающий рост температуры газа перед СТ не дает это сделатъ. Более того, для заданного градиента уменьшения мощности по характеристике приходится даже, начиная с +15°С, уменьшать обороты НД, что отражено на характеристике № 2.

Добавим к сказанному выше, что приведенные на рисунке характеристики – «расчетные» и даны для условий: n ст =5300 об/мин, давление атмосферное Рн = 1,033 кгс/см 2 и режим работы двигателя –максимальный.

2. УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ НК-16СТ

2.1 Входной направляющий аппарат (рис. 3)

Входной направляющий аппарат (ВНА) установлен на входе в компрессор и обеспечивает направление воздушного потока на рабочие лопатки I ст. Одновременно является силовым узлом двигателя, т.к. в нем установлена передняя опора ротора компрессора НД, спереди прикрытаякоком.

Направление потока воздуха формируется 12-ю радиально расположенными лопатками. К каждой лопатке спереди приклепан дефлектор, образующий со входной кромкой лопатки полость, куда подается горячий воздух с целью предотвращения льдообразования. Подача горячего воздуха по лопаткам производится из общего кольцевого ресивера между наружным кольцом ВНА и кольцом ресивера. В ресивер воздух подается из-за 10 ст. компрессора по отдельному воздухопроводу с управляемой заслонкой, расположенному поверх оболочки двигателя.

На кольце ресивера с наружной стороны (с левой стороны двигателя) приклепаны фланцы, к которым крепятся: угольник трубопровода подвода масла к передней опоре (4-я стойка), угольник трубопровода отвода масла (5-я стойка), фланец трубопровода подвода горячего воздуха для подогрева масла в ПО (от соседних ГПА), фланец трубопровода подвода горячего воздуха из-за 10 ступ.компрессора на обогрев ВНА и кока.

Спереди к ВНА стыкуется проставка, окончательно формирующая поток воздуха перед двигателем после уравнительной трубы (входного коллектора ГПА) и на которой расположены: 6 шт. заглушенных фланцев для монтажа промывочных зондов, фланец крепления трубопровода подвода воздуха к термокорректору агрегата Р016 (трубопровод с теплоизоляцией зеленого цвета), фланец для крапления приемника замера температуры на входе в двигатель (П-98А).

2.2. Компрессор (общие сведения)

Предназначен для сжатия и подачи атмосферного воздуха в камеру сгорания двигателя.

Компрессор – осевой, состоит из 10 ступеней сжатия. Первые 4 ступени составляют компрессор низкого давления (КНД), сжимающий воздух до

2,5 атм. Остальные 6 ступеней составляют компрессор высокого давления (КВД), на выходе из которого (т.е. на входе в камеру сгорания) давление воздуха достигает

Компрессоры НД и ВД разделены средней опорой двигателя.

Работа сжатия в компрессоре производится благодаря работе турбин ГГ, вращающих оба компрессора.

Компрессор НД в связке с турбиной НД называют каскадом НД двигателя, а компрессор ВД в связке с турбиной ВД — каскадом ВД.

Читать еще:  Двигатели для автомобилей уаз патриот технические характеристики

Каждая ступень компрессора состоит из рабочего колеса и направляющего аппарата.

В рабочем колесе производится непосредственное сжатие воздуха, в направляющем аппарате воздух частично дожимается и получает заданное направление перед следующей ступенью.

2.3. Компрессор НД (рис. 5)

Состоит из ротора и статора . 4-ре рабочих колеса компрессора НД, передний вал, три промежуточных кольца между колесами, задний вал в сборе составляют ротор компрессора НД. Ротор имеет 2 опоры: переднюю, расположенную в ступице ВНА, и заднюю — в средней опоре.

В статор входят 4 направляющих аппарата (1-ый, 2-ой, 3-ий, 4-ый), рабочие кольца, трактовые кольца. Рабочие кольца находятся против каадого рабочего колеса и имеют легкосъемные покрытия для обеспечения минимальных зазоров с лопатками колеса.

Трактовые кольца являются, продолжением рабочих колец и предназначены для организации тракта.

2.4. Компрессор ВД (рис. 6)

Состоит из ротора и статора. В ротор входят 6 рабочих колес, 5 промежуточных колец с лабиринтными уплотнительными гребешками, коническая проставка, лабиринт (с несколькими участками лабиринтных гребешков), воддухоподводащая труба (для организации полости, в которую проходит воздух из-за 9-ой ступени на охлаждение диска 2-ой ступени турбины).

Передняя опора ротора расположена в средней опоре. Задняя опора ротора в связке с валом ротора турбины ВД расположена в задней опоре турбины.

В конструкцию статора входят: регулируемый направляющий аппарат (РНА), 6 направляющих аппаратов, 6 рабочих колец, механизм перепуска воздуха (КПВ) за 8-ой ступенью компрессора, система отбора воздуха за компрессором с ресивером.

РНА и КПВ являются средствами механизации компрессора, предназначенные для обеспечения устойчивой (беспомпажной) работы на запуске и режиме.

Пусковое положение РНА — лопатки прикрывают доступ воздуха в компрессор ВД для быстрейшей раскрутки ротора ВД в начале запуска.

Рабочее положение РНА — лопатки установлены под заданным рабочим углом.

Пусковое положение КПВ — открытое и воздух за 8-ой ступеньюсбрасывается в атмосферу через специальный патрубок.

Рабочее положение КПВ – закрытое.

РНА управляется агрегатом АУ системы регулирования, КПВ — агрегатами АК и АУП системы регулирования.

Оценка влияние внешних факторов на работу авиационного газотурбинного двигателя

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 04.10.2015 2015-10-04

Статья просмотрена: 3121 раз

Библиографическое описание:

Сенюшкин, Н. С. Оценка влияние внешних факторов на работу авиационного газотурбинного двигателя / Н. С. Сенюшкин, К. Е. Рожков, А. В. Красильников, Р. Р. Хангильдин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 19 (99). — С. 188-192. — URL: https://moluch.ru/archive/99/22202/ (дата обращения: 30.08.2021).

Двигатель на современном самолете эксплуатируется в различных климатических условиях, характеризуемых климатом той или иной зоны земного шара. Существует следующая классификация основных климатических зон: заполярная; умеренная; пустынь и степей; тропиков и субтропиков.

Наибольшее влияние оказывает температура воздуха на входе в двигатель. При работе на одном и том же режиме температура воздуха на входе в двигатель оказывает существенное влияние на температуру газа в тракте двигателя и частоту вращения роторов, а, следовательно, на температуру и напряженность деталей.

Скоростными характеристиками двигателя называют зависимости его тяги и удельного расхода топлива от числа М полета (скорости полета) на заданном режиме работы при неизменной высоте и принятой для двигателя программе регулирования.

При наборе высоты двигатель оказывается в различных условиях работы. Связано это с изменение по высоте плотности воздуха, температуры, а также скоростью полёта самого летательного аппарата (ЛА). Изменение этих параметров может привести к увеличению расхода топлива, изменению расхода воздуха и к неравномерности потока на входе в двигатель, что в свою очередь может привести к помпажу компрессора.

Для анализа зависимости параметров двигателя от скорости полёта при постоянной частоте вращения ротора, с помощью программы DVIGwT строятся высотно-скоростные характеристики (ВСХ). Пример расчетной зависимости приведен на рисунке 1.

На основе полученных графиков можно сделать вывод, что при увеличении скорости полёта на всех рассматриваемых высотах тяга двигателя, расход воздуха на входе в двигатель и удельная тяга уменьшаются, а удельный расход топлива увеличивается.

По аналогичной технологии был произведен расчет влияния различных факторов среды на работу ТРДДФ 4-го поколения. Расчёт был проведен при САУ, Н=0, М=0. Оценка проводилась при постоянных оборотах. Основные данные расчетов приведены на рисунках 2, 3.

Рис. 1. Расчетная зависимость удельной тяги от скорости полёта и высоты

Рис. 2. Зависимость удельного расхода топлива от температуры на входе в двигатель

Рис. 3. Зависимость тяги двигателя, удельной тяги и расхода воздуха от температуры на входе в двигатель

Графики наглядно показывают, что при увеличении температуры на входе в двигатель, тяга двигателя значительно падает, также уменьшается расход воздуха через двигатель и удельная тяга. Так как тяга двигателя сильно падает, то удельный расход топлива увеличивается. Влажность влияет на параметры двигателя значительно меньше. Так при увеличении влажности воздуха на входе в двигатель расход воздуха практически постоянен, удельная тяга и тяга двигателя заметно падают, что в свою очередь приводит к увеличению удельного расхода топлива.

В рамках специальных испытаний возможно провести экспериментальную оценку влияния влаги в воздухе на входе в двигатель на условие его работы.

Различают несколько видов осадков: морось, умеренный обложной дождь, сильный обложной дождь, ливень, тропические осадки

Для испытаний подготовлена специальная установка, созданная авторами. Схема установки приведена на рисунке 4.

Установка для подачи воды включает в себя: двигатель; металлический баллон с водой; баллон со сжатым воздухом; воздушный редуктор; манометр; коллектор; соединительные шланги.

В качестве испытываемого двигателя взят турбостартер ТС-21. Он представляет собой малоразмерный ГТД, состоящий из центробежного компрессора, кольцевой КС, одноступенчатой свободной турбины и планетарного редуктора. Он предназначен для раскрутки ротора основного двигателя на земле при запуске, холодной прокрутке, консервации и расконсервации двигателя. Данные двигатель позволяет при минимальных затратах оценить все необходимые пареметры.

Рис. 4. Гидравлическая схема установки для подачи воды на вход в двигатель: 1 — турбостартер ТС-21; 2 — коллектор; 3 — металлический баллон с водой; 4 — манометр; 5 — воздушный редуктор; 6 — баллон со сжатым воздухом

Коллектор представляет собой загнутый в виде буквы «О» пластмассовый шланг с одним штуцером. В шланге предусмотрены два отверстия, расположенных друг напротив друга. Это позволяет обеспечить равномерность подачи воды. Внутренний диаметр коллектора 140 мм, внешний 160 мм. Диаметр отверстий 1 мм.

Металлический баллон имеет два штуцера, к которым подсоединяются шланг для подачи воздуха и шланга для отвода воды. Также имеется горловина для заливки воды в баллон. Допустимое давление в баллоне 21 кгс/см 2 , что в несколько раз превышает давление, необходимое для успешного проведения эксперимента.

Принцип работы установки заключается в следующем. Воздух из баллона со сжатым воздухом проходит через редуктор, где давление снижается до необходимых 4,8 кгс/см 2 . Затем поступает в металлический баллон, наполненный водой, повышая давление над поверхностью воды. Под действием этого давления вода через соединительные шланги попадает в коллектор, расположенный возле двигателя и, проходя через отверстия, подается на вход в двигатель в виде мелких капель.

Для определения зависимости расхода воды через коллектор от давления в баллон построена проливочная характеристика, представленная на графике 5

Полученные данные для её построения приведены в таблице 1

Данные для проливочной характеристики

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector