Aplenkiamasis turboreaktyvinis variklis (TEF) yra „patobulintas“ turboreaktyvinis variklis, kurio konstrukcija leidžia sumažinti degalų sąnaudas, o tai yra pagrindinis turboreaktyvinio variklio trūkumas, nes pagerėjo kompresoriaus veikimas ir atitinkamai padidėjus kompresoriui. oro masių, einančių per turboventiliatoriaus variklį, tūris.

Pirmą kartą turboventiliatoriaus variklio konstrukciją ir veikimo principą sukūrė orlaivio konstruktorius A.M. Lopšys dar 1939 m., bet tada į jo kūrimą daug dėmesio nekreipė. Tik šeštajame dešimtmetyje, kai turboreaktyviniai varikliai buvo pradėti masiškai naudoti aviacijoje, o jų „rijus“ tapo tikra problema, jo darbas buvo pastebėtas ir įvertintas. Nuo tada turboventiliatoriaus variklis buvo nuolat tobulinamas ir sėkmingai naudojamas visose aviacijos srityse.

Tiesą sakant, aplinkkelio turboreaktyvinis variklis yra tas pats turboreaktyvinis variklis, kurio korpusas „apgaubia“ kitą, išorinį, korpusą. Tarpas tarp šių korpusų sudaro antrąją grandinę, o pirmoji yra turboreaktyvinio variklio vidinė ertmė. Žinoma, svoris ir matmenys tuo pačiu metu didėja, tačiau teigiamas rezultatas naudojant tokį dizainą pateisina visus sunkumus ir papildomas išlaidas.

Įrenginys

Pirmoje grandinėje yra aukšto ir žemo slėgio kompresoriai, degimo kamera, aukšto ir žemo slėgio turbinos bei antgalis. Antroji grandinė susideda iš kreipiamosios mentės ir antgalio. Ši konstrukcija yra pagrindinė, tačiau galimi tam tikri nukrypimai, pavyzdžiui, vidinės ir išorinės grandinės srautai gali susimaišyti ir išeiti per bendrą purkštuką arba variklyje gali būti įrengtas papildomas degiklis.

Dabar trumpai apie kiekvieną turboventiliatoriaus variklio elementą. Aukšto slėgio kompresorius (HPC) – tai velenas, ant kurio pritvirtinamos judančios ir fiksuotos mentės, sudarančios sceną. Judančios mentės sukimosi metu užfiksuoja oro srautą, suspaudžia jį ir nukreipia į korpusą. Oras patenka į fiksuotas mentes, sulėtėja ir papildomai suspaudžiamas, todėl padidėja jo slėgis ir atsiranda ašinio judėjimo vektorius. Kompresoriuje yra keletas tokių etapų, o variklio suspaudimo laipsnis tiesiogiai priklauso nuo jų skaičiaus. Tokia pati konstrukcija skirta žemo slėgio kompresoriui (LPC), kuris yra priešais HPC. Skirtumas tarp jų yra tik dydis: LPC mentės yra didesnio skersmens, apimančios tiek pirminės, tiek antrinės grandinės skerspjūvį, ir mažesnį žingsnių skaičių (nuo 1 iki 5).

Degimo kameroje suspaustas ir pašildytas oras sumaišomas su kuru, kuris įpurškiamas purkštukais, o susidaręs kuro užtaisas užsidega ir dega, sudarydamas didelio energijos kiekio dujas. Degimo kamera gali būti viena, žiedinė arba iš kelių vamzdžių.

Turbina savo konstrukcija primena ašinį kompresorių: ant veleno tos pačios fiksuotos ir judančios mentės, tik keičiama jų seka. Pirmiausia išsiplėtusios dujos krenta ant fiksuotų menčių, kurios išlygina jų judėjimą, o paskui ant judamųjų, kurios suka turbinos veleną. Turboventiliatoriaus variklyje yra dvi turbinos: viena varo aukšto slėgio kompresorių, o antra – žemo slėgio kompresorių. Jie veikia savarankiškai ir nėra mechaniškai sujungti vienas su kitu. LPC pavaros velenas paprastai yra HPC pavaros veleno viduje.

Purkštukas yra susiliejantis vamzdis, per kurį išmetamosios dujos išeina srovės pavidalu. Paprastai kiekviena grandinė turi savo antgalį, tačiau pasitaiko ir taip, kad srovės srautai išėjimo angoje patenka į bendrą maišymo kamerą.

Išorinė, arba antroji, grandinė yra tuščiavidurė žiedinė konstrukcija su kreipiančiąja mente, per kurią praeina oras, iš anksto suspaustas žemo slėgio kompresoriaus, aplenkdamas degimo kamerą ir turbinas. Šis oro srautas, krentantis ant fiksuotų kreipiančiosios mentės ašmenų, yra išlygintas ir juda į purkštuką, sukurdamas papildomą trauką dėl vien tik LPC suspaudimo, nedegant kurui.

Papildomas degiklis yra vamzdis, esantis tarp žemo slėgio turbinos ir antgalio. Jo viduje yra sūkuriai ir kuro purkštukai su uždegikliais. Papildomas degiklis leidžia sukurti papildomą trauką deginant kurą ne degimo kameroje, o prie turbinos išleidimo angos. Išmetamosios dujos, praėjus LPT ir HPT, turi aukštą temperatūrą ir slėgį, taip pat didelį kiekį nesudegusio deguonies, patenkančio iš antrinės grandinės. Per kameroje sumontuotus purkštukus tiekiamas kuras, kuris susimaišo su dujomis ir užsidega. Dėl to išėjimo trauka kartais padvigubėja, tačiau didėja ir degalų sąnaudos. Turboventiliatoriaus variklius su papildomu degikliu nesunku atpažinti iš liepsnos, sklindančios iš jų purkštuko skrydžio metu arba paleidžiant.

papildomo degiklio skerspjūvis, paveikslėlyje matomi sūkuriai.

Svarbiausias turboventiliatoriaus variklio parametras yra aplinkkelio koeficientas (k) – oro kiekio, pralėkusio per antrąją grandinę, ir oro kiekio, prabėgusio per pirmąją, santykis. Kuo šis skaičius didesnis, tuo variklis bus ekonomiškesnis. Atsižvelgiant į aplinkkelio laipsnį, galima išskirti pagrindinius aplinkkelio turboreaktyvinių variklių tipus. Jei jo vertė yra<2, это обычный ТРДД, если же к>2, tada tokie varikliai vadinami turboventiliatoriaus varikliais (TVRD). Taip pat yra turbopropelerinių variklių, kurių vertė siekia 50 ar net daugiau.

Atsižvelgiant į išmetamųjų dujų išleidimo tipą, išskiriami turboventiliatoriai be maišymo srautų ir su juo. Pirmuoju atveju kiekviena grandinė turi savo antgalį, antruoju dujos išleidimo angoje patenka į bendrą maišymo kamerą ir tik tada išeina į lauką, sudarydamos reaktyvinį trauką. Mišraus srauto varikliuose, kurie montuojami viršgarsiniuose orlaiviuose, gali būti įrengtas papildomas degiklis, kuris leidžia padidinti trauką net esant viršgarsiniam greičiui, kai antrinė trauka vaidina nedidelį vaidmenį.

Veikimo principas

TVRD veikimo principas yra toks. Oro srautą fiksuoja ventiliatorius ir, iš dalies suspaustas, nukreipiamas dviem kryptimis: į pirmąją grandinę į kompresorių ir į antrąją į fiksuotas mentes. Šiuo atveju ventiliatorius atlieka ne sraigto, kuris sukuria trauką, vaidmenį, o žemo slėgio kompresoriaus, kuris padidina per variklį pratekančio oro kiekį. Pirminėje grandinėje srautas suspaudžiamas ir kaitinamas, kai jis praeina per aukšto slėgio kompresorių ir patenka į degimo kamerą. Čia jis susimaišo su įpurškiamu kuru ir užsiliepsnoja, todėl susidaro dujos, turinčios daug energijos. Besiplečiančių karštų dujų srautas nukreipiamas į aukšto slėgio turbiną ir sukasi jos mentes. Ši turbina suka aukšto slėgio kompresorių, kuris su juo sumontuotas ant to paties veleno. Toliau dujos suka žemo slėgio turbiną, kuri varo ventiliatorių, o po to patenka į purkštuką ir išsiveržia, sukurdamos srovės trauką.

Tuo pačiu metu antroje grandinėje ventiliatoriaus užfiksuotas ir suspaustas oro srautas atsitrenkia į fiksuotas mentes, kurios ištiesina jo judėjimo kryptį, kad jis judėtų ašine kryptimi. Tokiu atveju oras papildomai suspaudžiamas antroje grandinėje ir išeina į lauką, sukurdamas papildomą trauką. Taip pat traukai įtakos turi deguonies degimas antriniame ore papildomo degiklio.

Taikymas

Apėjimo turboreaktyvinių variklių taikymo sritis yra labai plati. Jie sugebėjo aprėpti beveik visą aviaciją, išstumdami turboreaktyvinius ir teatro variklius. Pagrindinis reaktyvinių variklių trūkumas – jų neefektyvumas – buvo iš dalies įveiktas, todėl dabar dauguma civilinių ir beveik visi kariniai orlaiviai aprūpinti turboventiliatoriais. Karinei aviacijai, kur svarbus variklių kompaktiškumas, galia ir lengvumas, turboventiliatoriaus varikliai su mažu apėjimo koeficientu (iki<1) и форсажными камерами. На пассажирских и грузовых самолетах устанавливаются ТРДД со степенью двухконтурности к>2, kuris leidžia sutaupyti daug degalų važiuojant ikigarsiniu greičiu ir sumažinti skrydžių kainą.

Žemo apėjimo aplinkkelio turboreaktyviniai varikliai kariniuose orlaiviuose.

SU-35 su 2 varikliais AL-41F1S

Privalumai ir trūkumai

Aplenkimo turboreaktyviniai varikliai turi didžiulį pranašumą prieš turboreaktyvinius variklius, nes žymiai sumažina degalų sąnaudas neprarandant galios. Tačiau tuo pačiu metu jų dizainas yra sudėtingesnis, o svoris yra daug didesnis. Akivaizdu, kad kuo didesnis apėjimo koeficientas, tuo ekonomiškesnis variklis, tačiau šią vertę galima padidinti tik vienu būdu - padidinus antrosios grandinės skersmenį, kuris leis per ją praleisti daugiau oro. Tai yra pagrindinis turboventiliatoriaus trūkumas. Pakanka pažvelgti į kai kuriuos turboreaktyvinius variklius, sumontuotus dideliuose civiliniuose orlaiviuose, kad suprastumėte, kaip jie apsunkina bendrą konstrukciją. Jų antrosios grandinės skersmuo gali siekti kelis metrus, o siekiant sutaupyti medžiagų ir sumažinti jų svorį, ji yra trumpesnė nei pirmoji. Kitas didelių konstrukcijų trūkumas yra didelis pasipriešinimas skrydžio metu, kuris tam tikru mastu sumažina skrydžio greitį. Turboventiliatoriaus variklių naudojimas siekiant taupyti degalus pateisinamas esant ikigarsiniam greičiui, kai įveikiama garso barjera, antrinė reaktyvinė trauka tampa neefektyvi.

Įvairios konstrukcijos ir papildomų konstrukcinių elementų naudojimas kiekvienu konkrečiu atveju leidžia gauti norimą turboventiliatoriaus variklio versiją. Jei svarbu ekonomiškumas, montuojami didelio skersmens ir aukšto apėjimo santykio turboventiliatoriai. Jei jums reikia kompaktiško ir galingo variklio, naudojami įprasti varikliai su turboventiliatoriumi su papildomu degikliu arba be jo. Čia svarbiausia rasti kompromisą ir suprasti, kokie prioritetai turėtų būti tam tikram modeliui. Kariniai naikintuvai ir bombonešiai negali būti aprūpinti trijų metrų skersmens varikliais ir jiems to nereikia, nes jų atveju prioritetas yra ne tiek ekonomiškumas, kiek greitis ir manevringumas. Čia taip pat dažniau naudojami turboventiliatoriai su antriniais degikliais (TRDDF), siekiant padidinti sukibimą viršgarsiniu greičiu arba paleidimo metu. O civilinei aviacijai, kur patys orlaiviai yra dideli, gana priimtini dideli ir sunkūs varikliai su dideliu apėjimo koeficientu.

Išradimas yra susijęs su dujų turbinų variklių žemo slėgio turbinomis, skirtomis aviacijoje. Dujų turbininio variklio žemo slėgio turbiną sudaro rotorius, statorius su galine atrama, labirintinis sandariklis su vidiniais ir išoriniais flanšais ant galinės statoriaus atramos. Turbinos labirintinis sandariklis yra dviejų lygių. Vidinę pakopą sudaro dvi labirintinės sandarinimo šukos, nukreiptos į turbinos ašį, o labirinto sandariklio vidinio flanšo darbinis paviršius nukreiptas į turbinos srauto kelią. Išorinę pakopą sudaro labirinto sandarinimo šukos, nukreiptos į turbinos tekėjimo kelią, o labirinto sandariklio išorinio flanšo darbinis paviršius nukreiptas į turbinos ašį. Labirinto sandariklio vidinės pakopos labirinto sandarinimo šukos pagamintos su lygiagrečiomis vidinėmis sienelėmis, tarp kurių sumontuotas slopinimo žiedas. Labirinto sandariklio išorinis flanšas pagamintas su išorine uždara žiedine oro ertme. Tarp turbinos srauto tako ir labirintinio sandariklio išorinio flanšo yra žiedinė barjerinė sienelė, sumontuota ant galinės statoriaus atramos. Labirintinio sandariklio vidinio flanšo darbinis paviršius yra išdėstytas taip, kad vidinio skersmens, esančio turbinos srauto tako išėjimo angoje, ir labirinto sandariklio vidinio flanšo darbinio paviršiaus skersmens santykis būtų lygus. 1,05 1,5. Išradimas pagerina dujų turbininio variklio žemo slėgio turbinos patikimumą. 3 ligoniai.

RF patento 2507401 brėžiniai

Išradimas yra susijęs su dujų turbinų variklių žemo slėgio turbinomis, skirtomis aviacijoje.

Yra žinoma dujų turbininio variklio žemo slėgio turbina su galine atrama, kurioje labirintinis sandariklis, skiriantis galinę turbinos išleidimo ertmę nuo srauto kelio turbinos išleidimo angoje, yra pagamintas vienos pakopos pavidalu. (S.A. Vyunovas, „Orlaivių dujų turbinų variklių projektavimas ir projektavimas“, Maskva, „Inžinerija“, 1981, p. 209).

Žinomos konstrukcijos trūkumas yra mažas slėgio stabilumas turbinos iškrovimo ertmėje dėl nestabilios labirintinės sandariklio radialinių tarpų vertės, ypač esant kintamiems variklio darbo režimams.

Arčiausiai nurodytos konstrukcijos yra dujų turbininio variklio žemo slėgio turbina, įskaitant rotorių, statorių su galine atrama, labirintinį sandariklį su vidiniu ir išoriniu labirinto flanšais, sumontuotais ant galinės statoriaus atramos (JAV patentas Nr. 7905083, F02K 2011-03-02, 03-15).

Žinomo dizaino trūkumas, paimtas kaip prototipas, yra padidėjusi turbinos rotoriaus ašinės jėgos vertė, dėl kurios sumažėja turbinos ir viso variklio patikimumas dėl mažo kampinio kontaktinio guolio patikimumo, suvokia padidėjusią turbinos rotoriaus ašinę jėgą.

Pateikto išradimo techninis rezultatas – padidinti dujų turbininio variklio žemo slėgio turbinos patikimumą, sumažinant turbinos rotoriaus ašinės jėgos dydį ir užtikrinant ašinės jėgos stabilumą dirbant pereinamojo laikotarpio sąlygomis.

Nurodytas techninis rezultatas pasiekiamas tuo, kad dujų turbininio variklio žemo slėgio turbinoje, įskaitant rotorių, statorius su galine atrama, labirintinis sandariklis pagamintas su vidiniais ir išoriniais flanšais, sumontuotais ant galinės statoriaus atramos. , turbinos labirintinis sandariklis pagamintas iš dviejų pakopų, o vidinė labirinto sandarinimo pakopa sudaryta iš dviejų labirinto sandarinimo šukų, nukreiptų į turbinos ašį, o labirinto sandariklio vidinio flanšo darbinis paviršius nukreiptas į turbinos srauto trajektoriją, o išorinė labirinto sandariklio pakopa suformuota iš labirinto sandarinimo šukų, nukreiptų į turbinos tekėjimo kelią, o labirinto sandariklio išorinio flanšo darbinį paviršių, nukreiptą į turbinos ašį. turbina, ir labirinto sandariklio vidinės pakopos labirinto sandarinimo šukos pagamintos su lygiagrečiomis vidinėmis sienelėmis, tarp kurių sumontuotas slopinimo žiedas ir išorinis labirinto sandariklio flanšas su išorine uždara žiedine oro ertme, o tarp turbinos srauto kelio ir labirinto sandariklio išorinio flanšo yra žiedinė barjerinė sienelė, sumontuota ant galinės statoriaus atramos, ir labirinto vidinio flanšo darbinis paviršius plomba yra išdėstyta taip, kad būtų įvykdyta ši sąlyga:

čia D yra vidinis skersmuo ties turbinos srauto išėjimo anga,

Labirintinis sandariklis prie žemo slėgio turbinos išleidimo angos yra dviejų pakopų, tarpiklių pakopų išdėstymas taip, kad vidinę pakopą sudarytų dvi labirintinės sandarinimo šukutės, nukreiptos į turbinos ašį ir labirinto sandariklio vidinis darbinis paviršius. flanšas nukreiptas į turbinos tėkmės kelią, o išorinė pakopa suformuota nukreipta į labirinto srauto turbinos sandarinimo šukas ir nukreipta į labirinto sandariklio išorinio flanšo turbinos darbinių paviršių ašį, leidžia užtikrinti patikimas labirintinės sandariklio veikimas pereinamaisiais turbinos darbo režimais, o tai užtikrina ašinės jėgos, veikiančios turbinos rotorių, stabilumą ir padidina jos patikimumą.

Vidinio sandariklio pakopos labirinto sandarinimo šukutės su lygiagrečiomis vidinėmis sienelėmis, tarp kurių sumontuotas slopinimo žiedas, įgyvendinimas sumažina vibracijos įtempius labirinte ir sumažina radialinius tarpus tarp labirinto šukučių ir labirinto flanšų. antspaudas.

Labirinto sandariklio išorinio flanšo su išorine uždara oro ertme atlikimas, taip pat žiedinės barjerinės sienelės, sumontuotos ant galinio statoriaus atramos tarp turbinos srauto tako ir labirintinio sandariklio išorinio flanšo, įrengimas. žymiai sumažinkite labirinto sandariklio išorinio flanšo šildymo ir aušinimo greitį pereinamaisiais režimais, priartindami jį prie išorinės labirintinės sandariklio pakopos šildymo ir aušinimo greičio, o tai užtikrina radialinių tarpų tarp sandariklio stabilumą. statoriaus ir rotoriaus sandariklis ir padidina žemo slėgio turbinos patikimumą, išlaikant stabilų slėgį iškrovimo poturbinos ertmėje.

Santykio D/d=1,05 1,5 pasirinkimą lemia tai, kad esant D/d<1,05 снижается надежность работы лабиринтного уплотнения из-за воздействия на уплотнение высокотемпературного газа, выходящего из турбины низкого давления.

Kai D/d>1,5 sumažina dujų turbininio variklio patikimumą, sumažindama ašinę iškrovimo jėgą, veikiančią žemo slėgio turbinos rotorių.

1 paveiksle pavaizduotas dujų turbininio variklio žemo slėgio turbinos išilginis pjūvis.

2 pav. I elementas 1 paveiksle padidintame vaizde.

3 pav. II elementas 2 paveiksle padidintame vaizde.

Dujų turbinos variklio žemo slėgio turbina 1 susideda iš rotoriaus 2 ir statoriaus 3 su galine atrama 4. Siekiant sumažinti ašines jėgas, atsirandančias dėl dujų jėgų, veikiančių rotorių 2 jo išleidimo angoje, padidinto slėgio iškrovimo ertmė 6 , kuris yra pripūstas oro dėl tarpinės kompresoriaus pakopos (neparodyta) ir yra atskirtas nuo turbinos 1 srauto tako 7 dviejų pakopų labirintiniu sandarikliu, o sandariklio labirintas 8 tvirtinamas sriegiu. jungtis 9 ant rotoriaus 2 paskutinės pakopos 5 disko, o vidinis flanšas 10 ir labirintinio sandariklio išorinis flanšas 11 yra pritvirtinti prie statoriaus 3 galinės atramos 4. Suformuota vidinė labirintinio sandariklio pakopa. vidinio flanšo 10 darbiniu paviršiumi 12, nukreiptu (atsuktu) į turbinos 1 srauto kelią 7, ir dviem labirinto 8 sandarinimo šukomis 13, 14, nukreiptomis į turbinos 1 ašį 15. Vidinės sienelės 16 ,17, atitinkamai, šukutės 13, 14 yra lygiagrečios tarpusavyje. Tarp vidinių sienelių 16 ir 17 sumontuotas slopinimo žiedas 18, kuris padeda sumažinti vibracijos įtempius labirinte 8 ir atitinkamai sumažinti radialinius tarpus 19 ir 20 tarp rotoriaus 2 labirinto 8 ir flanšų 10, 11. Labirinto sandariklio išorinę pakopą sudaro išorinio flanšo 11 darbinis paviršius 21, nukreiptas (atsuktas) į turbinos 1 ašį 15, ir labirinto 8 sandarinimo šukutės 22, nukreiptos į tėkmės kelią 7. turbina 1. Labirintinio sandariklio išorinis flanšas 11 pagamintas su išorine uždara žiedine oro ertme 23, kurią iš išorės riboja išorinio flanšo 11 sienelė 24. Tarp labirintinio sandariklio išorinio flanšo 11 sienelės 24 ir turbinos 1 srauto takas 7 yra žiedinė barjerinė sienelė 25, sumontuota ant statoriaus 3 galinės atramos 4 ir apsauganti išorinį flanšą 11 nuo aukštos temperatūros dujų srauto 26, tekančio turbinos 1 srautu 7.

Labirintinės sandariklio vidinio flanšo 10 darbinis paviršius 12 yra išdėstytas taip, kad būtų įvykdyta sąlyga:

čia D yra turbinos 1 srauto dalies 7 vidinis skersmuo (prie srauto dalies 7 išleidimo angos);

d yra labirintinio sandariklio vidinio flanšo 10 darbinio paviršiaus 12 skersmuo.

Prietaisas veikia taip.

Eksploatuojant žemo slėgio turbiną 1, labirintinio sandariklio išorinio flanšo 11 temperatūros būseną gali paveikti dujų srauto 26 temperatūros pokytis turbinos 1 srauto trajektorijoje 7, kuris gali labai pasikeisti. radialinis tarpas 19 ir ašinė jėga, veikianti rotorių 2 dėl oro slėgio pasikeitimo iškrovimo ertmėje 6. Tačiau taip neįvyksta, nes labirinto sandariklio vidinės pakopos vidinis flanšas 10 yra nepasiekiamas. dujų srauto 26 įtaka, kuri prisideda prie radialinio tarpo 20 tarp vidinio flanšo 10 ir labirinto šukų 13, 14 stabilumo, taip pat slėgio ertmėje 6 stabilumo ir veikiančios ašinės jėgos stabilumo. ant 1 turbinos rotoriaus 2.

REIKALAVIMAS

Dujų turbininio variklio žemo slėgio turbina, įskaitant rotorių, statorių su galine atrama, labirintinį sandariklį su vidiniu ir išoriniu flanšais, sumontuotu ant galinės statoriaus atramos, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad turbinos labirintinis sandariklis yra pagamintas dviejose pakopose, o vidinę labirinto sandariklio pakopą sudaro dvi labirintinės sandariklio šukos, nukreiptos į turbinos ašį, o labirinto sandariklio vidinio flanšo darbinis paviršius nukreiptas į turbinos srauto kelią, ir išorinę labirinto sandariklio pakopą sudaro labirinto sandarinimo šukos, nukreiptos į turbinos tekėjimo kelią, ir išorinio labirinto sandariklio flanšo darbinis paviršius, nukreiptas į turbinos ašį, ir šukučių sandarinimas. Labirintinės sandariklio vidinės pakopos labirinto yra pagamintos su lygiagrečiomis vidinėmis sienelėmis, tarp kurių sumontuotas slopinimo žiedas, o išorinis labirinto sandariklio flanšas – su išorine uždara žiedine oro juostele. tew, tuo tarpu tarp turbinos srauto kelio ir labirintinio sandariklio išorinio flanšo yra žiedinė barjerinė sienelė, sumontuota ant galinės statoriaus atramos, o labirintinio sandariklio vidinio flanšo darbinis paviršius yra tokioje taip, kad būtų įvykdyta ši sąlyga:

D/d=1,05 1,5, kur

D yra vidinis skersmuo prie turbinos srauto išėjimo angos,

d – labirintinio sandariklio vidinio flanšo darbinio paviršiaus skersmuo.

Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.

Paskelbta http://www.allbest.ru/

1. Dizaino aprašymas

turbininio variklio stiprumo galia

1.1 AL-31F

AL-31F yra dviejų kontūrų dviejų velenų turboreaktyvinis variklis, kuriame maišomi vidinės ir išorinės grandinės už turbinos, abiem grandinėms bendras papildomas degiklis ir reguliuojamas viršgarsinis visų režimų purkštukas. Žemo slėgio ašinis 3 pakopų kompresorius su reguliuojama įėjimo kreipiančiąja mente (VNA), aukšto slėgio ašinis 7 pakopų kompresorius su reguliuojama VNA ir pirmųjų dviejų pakopų kreipiančiomis mentėmis. Aukšto ir žemo slėgio turbinos - ašinės vienpakopės; aušinami turbinų mentės ir purkštukų įtaisai. Pagrindinė degimo kamera yra žiedinė. Variklio konstrukcijoje plačiai naudojami titano lydiniai (iki 35 % masės) ir karščiui atsparus plienas.

1.2 turbina

Bendrosios charakteristikos

Variklio turbina yra ašinė, reaktyvinė, dviejų pakopų, dviejų velenų. Pirmasis etapas yra aukšto slėgio turbina. Antrasis etapas yra žemas slėgis. Visos turbinos mentės ir diskai yra aušinami.

Pagrindiniai turbinos dalių parametrai (H=0, M=0, "Maksimalus" režimas) ir medžiagos pateiktos 1.1 ir 1.2 lentelėse.

1.1 lentelė

Parametras
Bendro dujų slėgio sumažinimo laipsnis
Turbinos efektyvumas, atsižvelgiant į stovinčio srauto parametrus
Apskrities greitis menčių periferijoje, m/s
Rotoriaus greitis, aps./min
Rankovių santykis
Dujų temperatūra turbinos įleidimo angoje
Dujų sąnaudos, kg/s
Apkrovos parametras, m/s

1.2 lentelė

Aukšto slėgio turbinos konstrukcija

Aukšto slėgio turbina skirta varyti aukšto slėgio kompresorių, taip pat varomuosius ir lėktuvo agregatus, sumontuotus ant pavarų dėžių. Turbina struktūriškai susideda iš rotoriaus ir statoriaus.

Aukšto slėgio turbinos rotorius

Turbinos rotorius susideda iš rotoriaus menčių, disko ir gembės.

Darbinis peilis yra išlietas, tuščiaviduris su pusiau kilpiniu aušinimo oro srautu.

Vidinėje ertmėje, siekiant organizuoti aušinimo oro srautą, yra įrengti šonkauliai, pertvaros ir turbuliatoriai.

Vėlesnėse serijose peilis su pusės kilpos aušinimo schema pakeičiamas peiliu su ciklono sūkurio aušinimo schema.

Vidinėje ertmėje išilgai priekinio krašto yra padarytas kanalas, kuriame, kaip ir ciklone, susidaro oro srautas su sūkuriu. Oro sūkurys atsiranda dėl jo liestinės tiekimo į kanalą per pertvaros angas.

Iš kanalo oras išstumiamas per ašmenų sienelės skylutes (perforaciją) į ašmenų galinę dalį. Šis oras sukuria apsauginę plėvelę ant paviršiaus.

Centrinėje ašmenų dalyje ant vidinių paviršių yra kanalai, kurių ašys susikerta. Kanaluose susidaro turbulentinis oro srautas. Oro srovės turbulencija ir kontaktinio ploto padidėjimas padidina šilumos perdavimo efektyvumą.

Užpakalinio krašto srityje gaminami įvairių formų turbuliatoriai (tiltai). Šie turbuliatoriai sustiprina šilumos perdavimą ir padidina mentės stiprumą.

Profilinė ašmenų dalis nuo užrakto atskirta lentyna ir pailga kojele. Ašmenų lentynos, susijungusios, sudaro kūginį apvalkalą, kuris apsaugo fiksuojančią mentės dalį nuo perkaitimo.

Pailginta kojelė, užtikrinanti aukštos temperatūros dujų srauto atstumą nuo spynos ir disko, sumažina šilumos, perduodamos iš profilio dalies į spyną ir diską, kiekį. Be to, pailgas kotas, turintis santykinai mažą lenkimo standumą, sumažina vibracijos įtempių lygį ašmenų profilio dalyje.

Trijų šakelių spygliuočių užraktas užtikrina radialinių apkrovų perkėlimą iš ašmenų į diską.

Kairėje spynos dalyje padarytas dantis fiksuoja ašmenis nuo judinimo išilgai srauto, o griovelis kartu su fiksavimo elementais užtikrina, kad ašmenys nejudėtų prieš srovę.

Siekiant palengvinti įvažiavimą liečiant statorių ir, atitinkamai, siekiant išvengti ašmenų sunaikinimo, periferinėje mentės dalyje buvo padarytas pavyzdys ant jo galo.

Siekiant sumažinti darbinių menčių vibracijos įtempių lygį, tarp jų po lentynomis dedami amortizatoriai su dėžutės formos konstrukcija. Kai rotorius sukasi veikiant išcentrinėms jėgoms, amortizatoriai prispaudžiami prie vidinių vibruojančių menčių lentynų paviršių. Dėl trinties dviejų gretimų vienos slopintuvo flanšų sąlyčio taškuose bus išsklaidyta menčių vibracijų energija, o tai užtikrina vibracijos įtempių lygio sumažėjimą mentėse.

Turbinos diskas yra štampuojamas, po to apdirbamas. Disko periferinėje dalyje yra „Silkės kaulo“ tipo grioveliai, skirti tvirtinti 90 rotoriaus menčių, grioveliai plokšteliniams užraktams, skirti ašiniam menčių fiksavimui, ir pasvirusios angos, skirtos tiekti orą, kuris aušina rotoriaus mentes.

Oras paimamas iš imtuvo, sudaryto iš dviejų flanšų, kairiojo disko paviršiaus ir sūkurio. Balansavimo svarmenys dedami po apatiniu pečiu. Dešinėje disko juostos plokštumoje yra labirintinės sandariklio petys ir petys, naudojamos išmontuojant diską. Laiptuotoje disko dalyje padarytos cilindrinės skylės, skirtos tvirtinti veleną, diską ir turbinos rotoriaus kaištį jungiantiems varžtams.

Darbinio peilio ašinė fiksacija atliekama dantuku su lameliniu užraktu. Į ašmenų griovelius trijose disko vietose, kur daromos išpjovos, įkišamas lamelinis užraktas (vienas dviems ašmenims), įsibėgėja per visą ašmenų vainiko perimetrą. Lamelinės spynos, sumontuotos disko išpjovų vietoje, turi ypatingą formą. Šios spynos montuojamos deformuotos būsenos, o po ištiesinimo patenka į ašmenų griovelius. Tiesinant lamelinį užraktą, ašmenys remiami iš priešingų galų.

Rotorius yra subalansuotas svareliais, pritvirtintais disko peties griovelyje ir pritvirtintais užrakte. Užrakto uodega sulenkta ant balansuojančio svarmens. Posūkio vieta kontroliuojama, ar nėra įtrūkimų, apžiūrint per padidinamąjį stiklą. Rotorių galima subalansuoti judinant mentes, leidžiama apipjaustyti svarelių galus. Likutinis disbalansas yra ne didesnis kaip 25 gcm.

Diskas su svirtimi ir HPC velenu sujungiamas tvirtinimo varžtais. Varžtų galvutės yra pritvirtintos nuo sukimosi plokštelėmis, sulenktomis ant galvučių pjūvių. Varžtus nuo išilginio judėjimo saugo išsikišusios galvučių dalys, įtrauktos į žiedinį veleno griovelį.

Spyruoklė palaiko rotorių ant ritininio guolio (rotoriaus guolio).

Pakabos flanšas yra centre ir prijungtas prie turbinos disko. Ant išorinių cilindrinių griovelių uždedama labirintinių tarpiklių įvorė. Ašinis ir periferinis labirintų fiksavimas atliekamas radialiniais kaiščiais. Kad kaiščiai neiškristų veikiami išcentrinių jėgų, juos įspaudus, įvorėse esančios skylės išplečiamos.

Išorinėje kaiščio koto dalyje, po labirintais, yra kontaktinis sandariklis, pritvirtintas veržle. Veržlė užfiksuota plokšteliniu užraktu.

Cilindrinių diržų gnybto viduje kontaktinių ir labirintinių sandariklių įvorės yra centre. Įvorės laikomos veržle, įsukta į gnybtų sriegius. Veržlė užfiksuojama sulenkus karūnėlės antenas į gembės galines angas.

Dešinėje spyruoklės vidinės ertmės dalyje yra išorinis ritininio guolio žiedas, kurį laiko į karkaso sriegį įsukta kastelinė veržlė, kuri taip pat užfiksuota.

Kontaktinis sandariklis yra plieninių įvorių ir grafito žiedų pora. Tarp grafito žiedų dedamos plokščios spyruoklės, užtikrinančios porų kontaktą. Tarp plieninių įvorių yra įdėta tarpinė įvorė, kad būtų išvengta mechaninio kontaktinio sandariklio prispaudimo.

Aukšto slėgio turbinos statorius

Aukšto slėgio turbinos statorius susideda iš išorinio žiedo, purkštukų mentelių blokų, vidinio žiedo, sukimo įtaiso ir sandariklio su HPT įdėklais.

Išorinis žiedas yra cilindrinis apvalkalas su flanšu. Žiedas yra tarp degimo kameros korpuso ir LPT korpuso.

Vidurinėje išorinio žiedo dalyje padarytas griovelis, išilgai kurio centruojama šilumokaičio skiriamoji sienelė.

Kairėje išorinio žiedo dalyje viršutinis žiedas yra pritvirtintas prie varžtų, kurie yra degimo kameros liepsnos vamzdžio atrama ir tiekia aušinimo orą, kad išpūstų purkštukų aparato mentelių išorines lentynas.

Dešinėje išorinio žiedo pusėje sumontuotas sandariklis. Sandariklis susideda iš žiedinio tarpiklio su ekranais, 36 HPT sektoriaus įdėklų ir sektorių, skirtų HPT įdėklams tvirtinti prie tarpiklio.

Žiedinis sriegis yra ant HPT įdėklų vidinio skersmens, kad būtų sumažintas paviršiaus plotas, kai HPT rotoriaus mentės liečiasi, kad būtų išvengta rotoriaus menčių periferinės dalies perkaitimo.

Ant išorinio žiedo sandariklis tvirtinamas gręžtiniais kaiščiais. Per šiuos gręžinius į HPT įdėklus tiekiamas aušinamas oras.

Per įdėkluose esančias skylutes aušinimo oras išstumiamas į radialinį tarpą tarp įdėklų ir rotoriaus menčių.

Siekiant sumažinti karštų dujų srautą, tarp įdėklų sumontuotos plokštės.

Montuojant sandariklį, HPT įdėklai prie tarpiklio tvirtinami sektoriais naudojant kaiščius. Šis tvirtinimas leidžia HPT įdėklams judėti vienas kito ir tarpiklių atžvilgiu, kai eksploatacijos metu įkaista.

Purkštukų aparato mentės sujungtos į 14 trijų ašmenų blokų. Ašmenų blokai yra išlieti, įkišti deflektoriai ir išlituoti dviejose vietose su lituotu apatiniu dangteliu su geimu. Lieta blokelių konstrukcija, turinti didelį standumą, užtikrina menčių montavimo kampų stabilumą, oro nuotėkio sumažinimą ir atitinkamai padidina turbinos efektyvumą, be to, tokia konstrukcija yra technologiškai pažangesnė. .

Vidinė kaukolės ertmė pertvara yra padalinta į du skyrius. Kiekviename skyriuje yra deflektoriai su skylutėmis, kurios užtikrina aušinimo oro srautą ant vidinių mentės sienelių. Priekiniai ašmenų kraštai yra perforuoti.

Viršutinėje bloko lentynoje yra 6 srieginės skylės, į kurias įsukami antgalių įtaisų blokų tvirtinimo prie išorinio žiedo varžtai.

Kiekvieno ašmenų bloko apatinėje lentynoje yra įvorė, išilgai kurios vidinis žiedas yra centruojamas per įvorę.

Rašiklio profilis su gretimais lentynų paviršiais yra aliuminio silikatas. Dangos storis 0,02-0,08 mm.

Siekiant sumažinti dujų srautą tarp blokelių, jų jungtys sandarinamos plokštelėmis, įstatomis į blokų galų angas. Grioveliai blokelių galuose padaryti elektroeroziniu būdu.

Vidinis žiedas pagamintas iš apvalkalo su įvorėmis ir flanšais, prie kurių privirinama kūginė diafragma.

Ant kairiojo vidinio žiedo flanšo varžtais tvirtinamas žiedas, ant kurio remiasi liepsnos vamzdelis ir per kurį tiekiamas oras, pučiantis purkštukų aparato menčių vidines lentynas.

Dešiniajame flanše sukimo aparatas tvirtinamas varžtais, tai yra suvirinta korpuso konstrukcija. Sukamasis įtaisas skirtas tiekti ir vėsinti orą, patenkantį į rotoriaus mentes dėl pagreičio ir sukimosi turbinos sukimosi kryptimi. Siekiant padidinti vidinio korpuso standumą, prie jo privirinami trys armuojantys profiliai.

Aušinimo oro pagreitis ir sūkuriai vyksta susiliejančioje sūkurio aparato dalyje.

Oro pagreitis sumažina oro, naudojamo rotoriaus mentes, temperatūrą.

Oro sūkurys užtikrina oro greičio perimetro komponento ir disko apskritimo greičio sutapimą.

Žemo slėgio turbinos konstrukcija

Žemo slėgio turbina (LPT) skirta varyti žemo slėgio kompresorių (LPC). Struktūriškai jį sudaro LPT rotorius, LPT statorius ir LPT atrama.

Žemo slėgio turbinos rotorius

Žemo slėgio turbinos rotorius susideda iš LPT disko su ant disko pritvirtintomis darbinėmis mentėmis, slėgio disko, sraigto ir veleno.

Darbinis peilis liejamas, aušinamas radialiniu aušinimo oro srautu.

Vidinėje ertmėje yra 11 eilių po 5 cilindrinius kaiščius - turbuliatorius, jungiančius ašmenų nugarą ir lovelį.

Periferinis gaubtas sumažina radialinį tarpą, o tai padidina turbinos efektyvumą.

Dėl gretimų rotoriaus menčių gaubtų lentynų kontaktinių paviršių trinties vibracijos įtempių lygis mažėja.

Profilinė ašmenų dalis nuo fiksavimo dalies atskirta lentyna, kuri sudaro dujų srauto ribą ir apsaugo diską nuo perkaitimo.

Ašmenys turi silkės tipo užraktą.

Ašmenų liejimas atliekamas pagal investicinius modelius su paviršiaus modifikavimu kobalto aliuminatu, kuris pagerina medžiagos struktūrą šlifuojant grūdelius, nes peilio paviršiuje susidaro kristalizacijos centrai.

Siekiant padidinti atsparumą karščiui, išoriniai plunksnų, gaubtų ir spynų lentynų paviršiai yra slydimo aliuminoziliacijomis, kurių dangos storis 0,02-0,04.

Kad ašmenys būtų pritvirtinti nuo judėjimo prieš srovę, ant jo padaromas dantis, besiremiantis prie disko krašto.

Kad ašmenys nejudėtų išilgai srauto, ašmenų fiksavimo dalyje flanšo srityje yra padarytas griovelis, į kurį įkišamas padalintas žiedas su užraktu, kurį diskas apsaugo nuo ašinio judėjimo. pečių. Montavimo metu žiedas dėl išpjovos yra suspaudžiamas ir įkišamas į ašmenų griovelius, o disko petys patenka į žiedo griovelį.

Darbinės būklės padalintas žiedas tvirtinamas spyna su spaustukais, kurie užlenkiami ant spynos ir praeina per spynos angas bei disko peties angas.

Turbinos diskas - štampuotas, su vėlesniu apdirbimu. Periferinėje ašmenų išdėstymo zonoje yra "eglutės" tipo grioveliai ir nuožulnios angos aušinamajam orui tiekti.

Ant disko juostos gaminami žiediniai flanšai, ant kurių dedami labirinto dangteliai ir slėginis labirintinis diskas. Šių dalių tvirtinimas atliekamas kaiščiais. Kad smeigtukai neiškristų, skylės išplečiamos.

Slėgio diskas su mentėmis reikalingas tiekiamam orui suspausti turbinos mentėms vėsinti. Norėdami subalansuoti rotorių, balansavimo svarmenys pritvirtinami ant slėgio disko su lameliniais spaustukais.

Ant disko stebulės taip pat gaminamos žiedinės apykaklės. Ant kairiojo peties montuojami labirinto užvalkalai, ant dešiniojo peties – spyna.

Spyruoklė skirta palaikyti žemo slėgio rotorių ant ritininio guolio ir perduoti sukimo momentą iš disko į veleną.

Norėdami prijungti diską prie gembės, ant jo periferinėje dalyje yra pagamintas šakinis flanšas, išilgai kurio atliekamas centravimas. Be to, apkrovų centravimas ir perkėlimas vyksta per radialinius kaiščius, kuriuos labirintas neleidžia iškristi.

Ant LPT gembės taip pat pritvirtintas labirintinis sandarinimo žiedas.

Ant periferinės cilindrinės gembės dalies dešinėje dedamas mechaninis kontaktinis sandariklis, o kairėje – radialinio kontaktinio sandariklio įvorė. Įvorė yra centre išilgai cilindrinės spyruoklės dalies ir fiksuojama ašine kryptimi lenkiant šuką.

Kairėje sraigto dalyje ant cilindrinio paviršiaus yra įvorės alyvai tiekti į guolį, vidinis guolio žiedas ir sandarinimo detalės. Šių dalių paketas priveržiamas kasteline veržle, fiksuojamas lameliniu užraktu. Kad sukimo momentas būtų perduotas nuo gembės iki veleno, vidiniame gembės paviršiuje padarytos spygliai. Sriegio korpuse yra angos alyvai tiekti į guolius.

Dešinėje gembės dalyje, ant išorinio griovelio, veržle tvirtinamas turbinos atramos ritininio guolio vidinis žiedas. Kasteliuota veržlė užfiksuojama plokšteliniu užraktu.

Žemo slėgio turbinos velenas susideda iš 3 dalių, sujungtų viena su kita radialiniais kaiščiais. Dešinioji veleno dalis su spygliuočiais patenka į abipusius griebtuvo spygliuočius, gaudama iš jo sukimo momentą.

Ašinės jėgos nuo kaiščio iki veleno perduodamos veržle, prisukta ant srieginio veleno koto. Veržlė apsaugota nuo atsipalaidavimo spygliuota įvore. Įvorės galiniai įdubimai telpa į veleno galines angas, o cilindrinės įvorės dalies įvorės – į išilgines veržlės įdubas. Ašine kryptimi įvorė įvorė fiksuojama reguliavimo ir dalijimo žiedais.

Dešinės veleno pusės išoriniame paviršiuje radialiniais kaiščiais tvirtinamas labirintas. Ant veleno vidinio paviršiaus radialiniais kaiščiais pritvirtinama alyvos siurbimo siurblio pavaros įvorė iš turbinos atramos.

Kairėje veleno pusėje yra padarytos įdubos, kurios perduoda sukimo momentą į spyruoklę, o po to į žemo slėgio kompresoriaus rotorių. Kairės veleno pusės vidiniame paviršiuje nupjaunamas sriegis, į kurį įsukama veržlė, užfiksuojama ašiniu kaiščiu. Į veržlę įsukamas varžtas, kuris priveržia žemo slėgio kompresoriaus rotorių ir žemo slėgio turbinos rotorių.

Išoriniame kairiosios veleno pusės paviršiuje yra radialinis kontaktinis tarpiklis, tarpinė įvorė ir kūginės krumpliaračio ritininis guolis. Visos šios dalys yra priveržtos kasteline veržle.

Kompozitinė veleno konstrukcija leidžia padidinti jo standumą dėl padidinto vidurinės dalies skersmens, taip pat sumažinti svorį – vidurinė veleno dalis pagaminta iš titano lydinio.

Žemo slėgio turbinos statorius

Statorius susideda iš išorinio korpuso, purkštukų menčių blokų ir vidinio korpuso.

Išorinis korpusas yra suvirinta konstrukcija, susidedanti iš kūginio apvalkalo ir flanšų, išilgai kurių korpusas yra sujungtas su aukšto slėgio turbinos korpusu ir atraminiu korpusu. Išorėje prie korpuso yra privirintas ekranas, kuris sudaro kanalą aušinimo orui tiekti. Viduje yra flanšai, išilgai kurių centre yra purkštuko aparatas.

Dešiniojo flanšo srityje yra karoliukas, ant kurio sumontuoti LPT įdėklai su koriais ir tvirtinami radialiniais kaiščiais.

Purkštukų aparato mentės, siekiant padidinti standumą vienuolikoje trijų ašmenų blokų.

Kiekviena ašmenys yra liejami, tuščiaviduriai, aušinami vidiniais deflektoriais. Plunksnos, išorinės ir vidinės lentynos sudaro srauto dalį. Išorinės ašmenų lentynos turi flanšus, su kuriais jie yra centruojami išilgai išorinio korpuso griovelių.

Purkštukų ašmenų blokų ašinė fiksacija atliekama padalintu žiedu. Ašmenų periferinė fiksacija atliekama korpuso iškyšomis, kurios yra išorinėse lentynose padarytose plyšiuose.

Siekiant padidinti atsparumą karščiui, išorinis lentynų paviršius ir mentelių profilinė dalis yra aliuminisiciliuota. Apsauginio sluoksnio storis 0,02-0,08 mm.

Siekiant sumažinti dujų srautą tarp ašmenų blokų, plyšiuose įrengiamos sandarinimo plokštės.

Vidinės ašmenų lentynos baigiasi sferiniais kaiščiais, išilgai kurių centrinis vidinis korpusas yra suvirinta konstrukcija.

Vidinio korpuso briaunose padaryti grioveliai, kurie radialine prošvaisa patenka į purkštukų menčių vidinių lentynų šukutes. Šis radialinis tarpas suteikia laisvę šiluminei menčių plėtrai.

Turbinos atrama ND

Turbinos atrama susideda iš atraminio korpuso ir guolių korpusas.

Atraminis korpusas yra suvirinta konstrukcija, susidedanti iš korpusų, sujungtų stulpeliais. Lentynos ir korpusai yra apsaugoti nuo dujų srauto kniedytų ekranų. Ant atramos vidinio korpuso flanšų pritvirtintos kūginės diafragmos, laikančios guolio korpusą. Ant šių flanšų kairėje yra pritvirtinta labirintinė sandarinimo įvorė, o dešinėje - ekranas, apsaugantis atramą nuo dujų srauto.

Ant guolio korpuso flanšų kairėje pusėje pritvirtinama kontaktinio sandariklio įvorė. Dešinėje pusėje alyvos ertmės dangtis ir šilumos skydas tvirtinami varžtais.

Ritininis guolis yra dedamas į vidinę korpuso angą. Tarp korpuso ir išorinio guolio žiedo yra elastinis žiedas ir įvorės. Žiede padarytos radialinės skylės, pro kurias rotorių vibracijos metu pumpuojama alyva, į kurią išsklaido energija.

Ašinis žiedų fiksavimas atliekamas dangteliu, pritraukiamu prie guolio atramos varžtais. Ertmėje po šilumos skydu yra alyvos ištraukimo siurblys ir alyvos purkštukai su vamzdynais. Guolių korpuse yra angos, kuriomis alyva tiekiama į sklendę ir purkštukus.

Turbinos aušinimas

Turbininė aušinimo sistema – orinė, atvira, reguliuojama diskretiškais oro srauto pokyčiais per oras-oras šilumokaitį.

Aukšto slėgio turbinos purkštukų aparato menčių priekiniai kraštai turi konvekcinį plėvelinį aušinimą antriniu oru. Šio purkštuko aparato lentynos vėsinamos antriniu oru.

Galinės SA menčių juostos, LPT diskas ir rotoriaus mentės, turbinos korpusai, ventiliatoriaus turbinos SA mentės ir jos diskas kairėje pusėje aušinami oru, praeinančiu per šilumokaitį oras-oras ( VHT).

Antrinis oras per degimo kameros korpuse esančias angas patenka į šilumokaitį, kur atšaldomas - 150-220 K ir eina per vožtuvo aparatą vėsinti turbinos dalis.

Antrinės grandinės oras per atramines kojeles ir angas tiekiamas į slėgio diską, kuris, padidindamas slėgį, užtikrina jo tiekimą į LPT darbinius peilius.

Turbinos korpusas iš išorės aušinamas antriniu oru, o iš vidaus – oru iš VVKT.

Turbinos aušinimas atliekamas visais variklio darbo režimais. Turbinos aušinimo kontūras parodytas 1.1 pav.

Energija teka turbinoje

Inercinės jėgos iš rotoriaus menčių per „Smiltelės“ tipo užraktus perkeliami į diską ir įkeliami. Nesubalansuotos mentinių diskų inercinės jėgos perduodamos per HPT rotoriaus tvirtinimo varžtus ir per HPT rotoriaus centravimo žiedus bei radialinius kaiščius į veleną ir kaiščius, paremtus guoliais. Radialinės apkrovos perkeliamos iš guolių į statoriaus dalis.

Ašiniai dujų jėgų komponentai, atsirandantys ant HPT darbinių ašmenų, perduodami į diską dėl trinties jėgų, esančių spynos kontaktiniuose paviršiuose ir mentės „danties“ prie disko. Diske šios jėgos sumuojamos su ašinėmis jėgomis, atsirandančiomis dėl slėgio kritimo per jį, ir per tvirtus varžtus perkeliamos į veleną. Šios jėgos sumontuoti varžtai veikia įtempti. Prie ašinės jėgos pridedama turbinos rotoriaus ašinė jėga.

Išorinis kontūras

Išorinė grandinė skirta apeiti dalį oro srauto, suspausto LPC už LPC.

Struktūriškai išorinis kontūras susideda iš dviejų (priekinių ir galinių) profiliuotų korpusų, kurie yra gaminio išorinis apvalkalas, taip pat naudojami komunikacijoms ir mazgams tvirtinti. Išorinio korpuso korpusai pagaminti iš titano lydinio. Korpusas yra įtrauktas į gaminio maitinimo grandinę, suvokia rotorių sukimo momentą ir iš dalies vidinės grandinės svorį, taip pat perkrovos jėgas objekto evoliucijos metu.

Priekiniame išorinės grandinės korpuse yra horizontali jungtis, suteikianti prieigą prie HPC, CS ir turbinos.

Išorinio kontūro tėkmės trajektorijos profiliavimas užtikrinamas vidinio ekrano išorinio kontūro priekiniame korpuse įrengus, su juo sujungtus radialinėmis stygomis, kurios kartu yra ir priekinio korpuso standinimo briaunelės.

Išorinio kontūro galinis korpusas yra cilindrinis apvalkalas, apribotas priekiniais ir galiniais flanšais. Galiniame korpuse iš išorės yra standumo juostos. Flanšai yra ant išorinio korpuso korpusų:

· Paimti orą iš vidinės gaminio grandinės po 4 ir 7 HPC etapų, taip pat iš išorinės grandinės kanalo objekto reikmėms;

· Uždegtuvams KS;

· HPC menčių tikrinimo langams, CS tikrinimo langams ir turbinų apžiūros langams;

· Alyvos tiekimo ir šalinimo ryšiams į turbinos atramą, nugaros atramos oro ir alyvos ertmės išleidimui;

· Oro nutekėjimas į purkštukų (RS) pneumatinius cilindrus;

· Valdymo sistemos grįžtamojo ryšio svirties ON HPC fiksavimui;

· Ryšiams, skirtiems degalų tiekimui į CS, taip pat ryšiams oro išleidimui po HPC į gaminio kuro sistemą.

Ant išorinio kontūro korpuso taip pat suprojektuoti tvirtinimo įtaisai:

· Kuro skirstytuvas; alyvos bako mazuto šilumokaičiai;

· Kuro filtras;

· KND automatikos reduktorius;

· Drenažo bakas;

· Uždegimo blokas, FC paleidimo sistemų komunikacijos;

· Rėmai su antgalio ir papildomo degimo reguliatoriaus (RSF) tvirtinimo taškais.

Išorinės grandinės srauto dalyje sumontuoti gaminio sistemos dviejų šarnyrinių ryšių elementai, kurie gaminio veikimo metu kompensuoja išorinės ir vidinės grandinės korpusų šiluminį plėtimąsi ašine kryptimi. Korpusų išsiplėtimas radialine kryptimi kompensuojamas sumaišius dviejų vyrių elementus, struktūriškai pagamintus pagal "stūmoklio-cilindro" schemą.

2. Turbinos sparnuotės disko stiprumo apskaičiavimas

2.1 Skaičiavimo schema ir pradiniai duomenys

HPT sparnuotės disko grafinis vaizdas ir disko skaičiavimo modelis parodytas 2.1 pav., Geometriniai matmenys pateikti 2.1 lentelėje. Išsamus skaičiavimas pateiktas 1 priede.

2.1 lentelė

I skyrius

n - disko apsisukimų skaičius projektavimo režimu yra 12430 aps./min. Diskas pagamintas iš EP742-ID medžiagos. Temperatūra išilgai disko spindulio nėra pastovi. - ašmenų (kontūro) apkrova, imituojanti ašmenų ir jų blokų (menčių šaknų ir disko išsikišimų) išcentrinių jėgų veikimą ant disko projektavimo režimu.

Disko medžiagos charakteristikos (tankis, tamprumo modulis, Puasono koeficientas, tiesinio plėtimosi koeficientas, ilgalaikis stiprumas). Įvedant medžiagų charakteristikas, rekomenduojama naudoti paruoštus duomenis iš į programą įtrauktų medžiagų archyvo.

Kontūro apkrova apskaičiuojama pagal formulę:

Ašmenų plunksnų išcentrinių jėgų suma,

blokuojamųjų blokų (menčių šaknų ir disko išsikišimų) išcentrinių jėgų suma,

Disko periferinio cilindrinio paviršiaus plotas, per kurį į diską perduodamos išcentrinės jėgos ir:

Jėgos, apskaičiuotos pagal formules

z - ašmenų skaičius,

Ašmenų plunksnos šaknies dalies plotas,

Įtempimas ašmenų plunksnos šaknies dalyje, sukurtas išcentrinių jėgų. Šios įtampos skaičiavimas atliktas 2 skyriuje.

Žiedo masė, suformuota fiksuojant menčių jungtis su disku,

fiksavimo žiedo inercijos spindulys,

u - kampinis disko sukimosi greitis projektavimo režimu, apskaičiuojamas pagal apsisukimus taip:

Žiedo masė ir spindulys apskaičiuojami pagal formules:

Disko periferinio cilindrinio paviršiaus plotas apskaičiuojamas pagal 4.2 formulę.

Pakeitę pradinius duomenis į aukščiau pateiktų parametrų formulę, gauname:

Disko stiprumo skaičiavimas atliekamas DI.EXE programa, prieinama katedros 203 kompiuterių klasėje.

Reikėtų nepamiršti, kad disko geometriniai matmenys (spinduliai ir storiai) įvedami į DI.EXE programą centimetrais, o kontūro apkrova - į (vertimas).

2.2 Skaičiavimo rezultatai

Skaičiavimo rezultatai pateikti 2.2 lentelėje.

2.2 lentelė

Pirmuosiuose 2.2 lentelės stulpeliuose pateikiami pradiniai duomenys apie disko geometriją ir temperatūros pasiskirstymą pagal disko spindulį. 5-9 stulpeliuose pateikiami skaičiavimo rezultatai: radialiniai (radialiniai) ir apskritiminiai (apskritiminiai) įtempiai, atsargos ekvivalentiniam įtempimui (pvz., ekv.) ir trūkimo apsisukimams (cil. sek.), taip pat disko pailgėjimas veikiant. išcentrinių jėgų ir šiluminio plėtimosi skirtingais spinduliais.

Mažiausia saugos riba pagal lygiavertį įtempį buvo gauta disko apačioje. Leidžiama vertė. Tvirtumo sąlyga įvykdyta.

Mažiausia saugos riba lūžtant apsisukimams taip pat buvo gauta prie disko pagrindo. Leidžiama vertė. Tvirtumo sąlyga įvykdyta.

Ryžiai. 2.2 Įtempių pasiskirstymas (spindulys ir aplinkos) pagal disko spindulį

Ryžiai. 2.3 Saugos ribos (lygiavertės įtampos ribos) pasiskirstymas pagal disko spindulį

Ryžiai. 2.4 Saugos ribos pasiskirstymas per trūkimo sūkius

Ryžiai. 2.5 Temperatūros, įtempių (rad. ir aplinkos) pasiskirstymas pagal disko spindulį

Literatūra

1. Khronin D.V., Vyunov S.A. ir kt. „Orlaivių dujų turbinų variklių projektavimas ir projektavimas“. - M, mechanikos inžinerija, 1989 m.

2. „Dujų turbininiai varikliai“, A.A. Inozemcevas, V.L. Sandratsky, OJSC Aviadvigatel, Permė, 2006 m

3. Lebedevas S.G. Kursinis projektas disciplinoje „Orlaivių menčių mašinų teorija ir skaičiavimas“, – M, MAI, 2009 m.

4. Perel L.Ya., Filatovas A.A. Riedėjimo guoliai. Katalogas. - M, mechanikos inžinerija, 1992 m.

5. Programa DISK-MAI, sukurta katedroje 203 MAI, 1993 m.

6. Inozemcevas A.A., Nikhhamkinas M.A., Sandratskis V.L. „Dujų turbininiai varikliai. Orlaivių variklių ir jėgainių dinamika ir stiprumas. - M, mechanikos inžinerija, 2007 m.

7. GOST 2.105 - 95.

Priglobta Allbest.ru

...

Panašūs dokumentai

Variklio termogasdinaminis skaičiavimas, parametrų parinkimas ir pagrindimas. Kompresoriaus ir turbinos parametrų derinimas. Dujinis dinaminis turbinos skaičiavimas ir pirmojo turbinos pakopos turbinos menčių profiliavimas kompiuteriu. Turbinos menčių užrakto stiprumo apskaičiavimas.

baigiamasis darbas, pridėtas 2012-12-03


Variklio termogazdinaminis skaičiavimas. Kompresoriaus ir turbinos darbo koordinavimas. Ašinės turbinos dujų dinaminis skaičiavimas kompiuteriu. Aukšto slėgio turbinų menčių profiliavimas. Variklio konstrukcijos aprašymas, turbinos disko stiprumo skaičiavimas.

baigiamasis darbas, pridėtas 2012-01-22


Variklio termogas-dinaminis skaičiavimas, turbinos pirmos pakopos sparnuotės menčių profiliavimas. Dujų dinaminis turbinos turbinos skaičiavimas ir jos konstrukcijos kūrimas. Kūgio krumpliaračio apdirbimo plano parengimas. Variklio efektyvumo analizė.

baigiamasis darbas, pridėtas 2012-01-22


Orlaivio dujų turbininio variklio srauto kelio projektavimas. Darbinės mentės, turbinos disko, tvirtinimo taško ir degimo kameros stiprumo skaičiavimas. Flanšų gamybos technologinis procesas, operacijų apdirbimo režimų aprašymas ir skaičiavimas.

baigiamasis darbas, pridėtas 2012-01-22


Variklio konstrukcijos aprašymas. Turboreaktyvinio aplinkkelio variklio termogasdinaminis skaičiavimas. Kompresoriaus disko, degimo kameros korpusų ir aukšto slėgio kompresoriaus pirmosios pakopos menčių užrakto stiprumo ir stabilumo skaičiavimas.

Kursinis darbas, pridėtas 2011-08-03


Lėktuvo turboreaktyvinio variklio R-95Sh elementų ilgalaikio statinio stiprumo skaičiavimas. Žemo slėgio kompresoriaus pirmosios pakopos darbinio peilio ir disko stiprumo apskaičiavimas. Dizaino pagrindimas remiantis patentiniu tyrimu.

Kursinis darbas, pridėtas 2013-08-07


Dujų turbininių variklių darbo proceso projektavimas ir agregatų: kompresoriaus ir turbinos dujų dinaminio skaičiavimo ypatumai. Dviejų velenų termoreaktyvinio variklio termogazdinaminio skaičiavimo elementai. Aukšto ir žemo slėgio kompresoriai.

testas, pridėtas 2010-12-24


Turboreaktyvinio aplinkkelio variklio aukšto slėgio kompresoriaus su maišymo srautais pirmos pakopos elementų stiprumo skaičiavimas koviniam naikintuvui. Išorinių, vidinių ir galinių sukimosi paviršių apdirbimo nuolaidų skaičiavimas.

baigiamasis darbas, pridėtas 2012-07-06


Kompresoriaus ir turbinos parametrų derinimas ir jo dujų dinaminis skaičiavimas kompiuteriu. Darbaračio mentės profiliavimas ir stiprumo apskaičiavimas. Proceso schema, tekinimo, frezavimo ir gręžimo operacijų atlikimas, variklio efektyvumo analizė.

baigiamasis darbas, pridėtas 2011-03-08


Plėtimo darbo (turimo šilumos kritimo turbinoje) nustatymas. Proceso purkštukų aparate apskaičiavimas, santykinis greitis prie įėjimo į radarą. Blauzdos stiprumo skaičiavimas, dantų lenkimas. GTE pavaros turbinos aprašymas, dalių medžiagos pasirinkimas.

Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.

Paskelbta http://www.allbest.ru/

Rusijos Federacijos švietimo ir mokslo ministerija

Federalinė švietimo agentūra

Samaros valstybinis aviacijos universitetas

pavadintas akademiko S.P. Karalienė

Lėktuvų variklių teorijos katedra

Kursinis darbas

kurse: "Menčių mašinų teorija ir skaičiavimas"

Ašinės turbinos konstrukcijaaviacijavariklisJT9 D20

Samara 2008 m

Pratimas

Atlikti aukšto slėgio turbokompresoriaus pagrindinių parametrų projektinį skaičiavimą ir sukonstruoti JT9D-70A turboventiliatoriaus aukšto slėgio turbinos dienovidinį atkarpą, atlikti turbinos termodinaminį skaičiavimą, antrojo etapo kinematinį skaičiavimą. turbiną, o sparnuotės mentę profiliuokite į tris dalis: įvorę, vidurinę ir periferinę dalis.

Pradiniai turbinos parametrai žinomi iš termodinaminio variklio skaičiavimo kilimo režimu (H P =0 ir M P =0).

1 lentelė. Pradiniai turbinos konstrukcijos duomenys

aukšto slėgio turbina
Parametras	Skaitinė reikšmė	Matmenys
T*TND = T*T
R*TND = R*T

Esė

Kursiniai darbai apie ašinės turbinos JT9D20 termogasdinaminį projektavimą.

Aiškinamasis raštas: 32 puslapiai, 1 paveikslas, 2 lentelės, 3 priedai, 4 šaltiniai.

TURBINA, KOMPRESORIUS, SRAUTOS DALIS, DARBINIS RATAS, ANTGALIO ĮTAIS, STADIUS, SRAUTŲ IŠĖJIMO KAMPAS, VEIKSMINGAS KAMPAS, PROFILO NUSTATYMO KAMPAS, TINKLELIS, TINKLELIO PLOTIS

Šiame kursiniame darbe apskaičiuoti aukšto slėgio turbinos diametraliniai matmenys, sukonstruota tėkmės kelio dienovidinė atkarpa, pakopos kinematinis skaičiavimas esant vidutiniam skersmeniui ir menčių aukščio su sūkuriu parametrų skaičiavimas. dėsnis b = const buvo atliktas sukonstruojant greičio trikampius prie įėjimo prie RC išėjimo iš trijų dalių (rankovės, periferinės ir vidutinio skersmens). Apskaičiuojamas antrojo etapo sparnuotės mentės profilis, po to profilio kontūro konstrukcija grotelėje trimis atkarpomis.

konvencijos

D - skersmuo, m;

Santykinis įvorės skersmuo;

h - ašmenų aukštis, m;

F - skerspjūvio plotas, m 2;

G - dujų (oro) masės srautas, kg/s;

H - skrydžio aukštis, km; kompresoriaus galvutė, kJ/kg;

i - savitoji entalpija, kJ/kg;

k yra izentropinis indeksas;

l - ilgis, m;

M - Macho skaičius;

n - greitis, 1/min;

Р - slėgis, kPa;

Sumažintas greitis;

s - srauto greitis, m/s;

q(), (), () - dujų dinaminės funkcijos;

R - dujų konstanta, kJ/kggrad;

L * k(t) - specifinis kompresoriaus (turbinos) darbas;

k(t) - kompresoriaus (turbinos) naudingumo koeficientas;

S - ašinis vainiko plotis, m;

T - temperatūra, K;

Priskirtas išteklius, h;

V - skrydžio greitis, m/s;

z - žingsnių skaičius;

k, t - bendro slėgio padidėjimo (sumažėjimo) laipsnis;

Suminio oro (dujų) slėgio variklio elementuose atstatymo koeficientas; tempimo įtempiai, MPa;

Masės srauto kitimo koeficientas;

U - apskritimo greitis, m/s;

Y t * =U t cf /C * t s - turbinos apkrovos parametras;

Tarpo dydis, m;

U 2 t cf h t out /D cf out - įtempių parametras turbinos mentėse, m 2 /s 2;

K tk, K tv - dujų generatoriaus, turboventiliatoriaus parametrų atitikimas.

Indeksai

a - ašinis komponentas;

c - oro sekcija kompresoriaus įleidimo angoje

ventiliatorius - ventiliatorius

vzl – kilimas;

w - įvorės sekcija;

d - dujų sekcija turbinos išleidimo angoje

k - kompresoriaus sekcija kompresoriaus išleidimo angoje

kr – kritinis

ks - degimo kamera

n - netrikdomo srauto skerspjūvis

kreipiamasis aparatas;

cool – vėsinimas;

n - skrydžio parametras, periferinis skersmuo;

pr - duoti parametrai;

ps - išlaikymo stadija

s - izentropiniai parametrai;

c - antroji sekcija prie purkštuko išėjimo

cp - vidutinis parametras;

st - žingsnio parametras;

t - turbinos kuro sekcija prie turbinos įleidimo angos

h – valandinis

* - stabdymo parametrai.

Santrumpos

HP - aukštas slėgis;

LP - žemas slėgis;

VNA - įvesties kreipiamoji mentelė;

GDF – dujų dinaminės funkcijos

GTE – dujų turbininis variklis

Efektyvumas – naudingumo koeficientas;

ON - kreipiamoji mentelė;

RK - sparnuotė;

SA - turbininis purkštukų aparatas;

SAU – standartinės atmosferos sąlygos

Turboventiliatorius - turboreaktyvinis aplinkkelio variklis.

Įvadas

1. Aukšto slėgio turbinos pagrindinių parametrų projektinis skaičiavimas

1.1 AG turbinos geometrinių ir eksploatacinių parametrų apskaičiavimas

1.2 AG turbinos srauto kelio dienovidinio atkarpos statyba

2. AG turbinos dujų dinaminis skaičiavimas

2.1 Šilumos kritimo pasiskirstymas žingsniais

2.2 Pakopos apskaičiavimas pagal vidutinį skersmenį

2.3 Pakopos efektyvaus veikimo apskaičiavimas, atsižvelgiant į disko trinties nuostolius ir radialinį tarpą

2.4 Srauto parametrų apskaičiavimas skirtingais spinduliais

Išvada

Naudotų šaltinių sąrašas

Įvadas

Šiame darbe pateikta supaprastinta ašinės turbinos dujų dinaminio skaičiavimo versija, kurioje optimalių (kompromisinių) parametrų variantų paieška pakeičiama patikimomis statistinėmis rekomendacijomis, gautomis sisteminant šiuolaikinių dujų turbininių variklių turbinų skaičiavimo medžiagas. Projektavimas atliekamas pagal pradinius parametrus, gautus atliekant termogazdinaminį variklio skaičiavimą.

Ašinės orlaivio turbinos projektavimo tikslas – nustatyti pagrindinius geometrinius, kinematinį ir termodinaminius parametrus kaip visumą ir atskirus jos etapus, kurie suteikia apskaičiuotas specifinių ir bendrųjų variklio parametrų vertes. Atsižvelgiant į tai, projektavimo užduotys apima: projektuojamos turbinos pagrindinių geometrinių parametrų parinkimą pagal pateiktus darbinio skysčio parametrus, atsižvelgiant į numatomą dujų turbininio variklio paskirtį; šilumos kritimo paskirstymas per laiptelius, srauto parametrų skaičiavimas tarpuose tarp pakopų; srauto parametrų skaičiavimas antrosios turbinos pakopos tėkmės kelio elementuose esant vidutiniam skersmeniui; sūkurio dėsnio parinkimas ir srauto parametrų pokyčių pagal projektuojamo etapo spindulį (menčių aukštį) skaičiavimas; atlikti projektuojamo etapo darbinių peilių profiliavimą.

1. Aukšto turbinos pagrindinių parametrų projektinis skaičiavimas

spaudimas

1.1 Skaičiavimas geometriniai ir režimo parametrai HP turbinos

Nustatytini turbinos geometriniai parametrai parodyti 1 pav.

1 pav. – Ašinės turbinos geometrinis modelis

1. Santykio D cf / h 2 reikšmė (h 2 - rotoriaus menčių aukštis prie AG turbinos išėjimo) nustatoma pagal formulę

kur e t yra įtempių parametras, kurio reikšmė paprastai yra (13 ... 18) 10 3 m 2 / s 2.

Priimame e t \u003d 15 10 3 m 2 / s 2. Tada:

Norint pasiekti aukštą efektyvumą, pageidautina turėti. Todėl pasirenkama nauja vertė. Tada

2. Atsižvelgiant į ašinio dujų greičio turbinos įleidimo angoje reikšmę (C 0 =150 m / s), nustatykite sumažintą ašinį greitį l 0 (l 0 = 0,20 ... 0,25)

Žiedinis plotas prie AG turbinos SA įėjimo:

3. Apskaičiuokite žiedinį plotą prie turbinos išėjimo. Norėdami tai padaryti, preliminariai įvertinamas ašinio greičio komponento dydis turbinos išėjimo angoje. Sutinkame, kad /= 1,5; . Tada

4. Pagal pasirinktą reikšmę nustatomas darbinės mentės aukštis AG turbinos išėjimo angoje:

5. Vidutinis skersmuo prie AG turbinos išleidimo angos

6. Periferinis skersmuo prie vožtuvo išleidimo angos:

7. Rankovės skersmuo prie vožtuvo išėjimo:

8. Srauto dalies forma atrodo taip: Todėl:

Purkštuko mentės aukštis prie turbinos įleidimo angos apskaičiuojamas taip:

9. Purkštuko aparato periferinis skersmuo prie HP turbinos įleidimo angos:

10. Movos skersmuo prie AG turbinos įleidimo angos:

11. AG turbinos rotoriaus greitis:

1.2 Srauto dienovidinio atkarpos konstrukcijadalys

HP turbinos

Norint nustatyti būdingus skersmenis, būtinas srauto kelio dienovidinės formos buvimas Di bet kurioje žingsnio valdymo dalyje, o ne tik skyriuose „0“ ir „2“. Šie skersmenys naudojami kaip pagrindas, pavyzdžiui, apskaičiuojant srauto parametrus įvairiais srauto spinduliais, taip pat projektuojant mentės aerodinaminio profilio valdymo dalis.

1. Pirmojo etapo purkštukų aparato karūnėlės plotis:

priimti kSA = 0,06

2. Pirmojo etapo sparnuotės žiedo plotis:

priimti kRK = 0,045

3. Antrojo etapo purkštukų aparato karūnėlės plotis:

4. Antrojo etapo sparnuotės žiedo plotis:

5. Ašinis tarpas tarp purkštuko aparato ir sparnuotės paprastai nustatomas pagal santykį:

Ašinis tarpas tarp purkštuko aparato ir pirmosios pakopos sparnuotės:

6. Ašinis tarpas tarp pirmos pakopos sparnuotės ir antrosios pakopos purkštukų aparato:

7. Ašinis tarpas tarp antgalio aparato ir antrojo etapo sparnuotės:

8. Radialinis tarpas tarp ašmenų plunksnų galų ir korpuso paprastai yra 0,8 ... 1,5 mm. Mūsų atveju imame:

2 . G turbinos azodinaminis skaičiavimas VD

2.1 Platinimasšilumos kritimo mažinimas žingsniais

Darbinio skysčio termodinaminiai parametrai įleidimo angoje irišeinant nuo laiptų.

1. Raskite vidutinę šilumos kritimo žingsnyje vertę

.

Paskutinio etapo šilumos kritimas yra lygus:

Priimti:

kJ/kg

Tada: kJ/kg

2. Nustatykite reaktyvumo laipsnį (antram etapui)

m

; ; .

3. Nustatykime dujų termodinaminės būsenos parametrus įvade į antrąją pakopą

; ;

; ; .

4. Apskaičiuokite izentropinio darbo vertę etape, kai dujos plečiasi iki slėgio.

Priimti:

.

5. Nustatykime dujų termodinaminės būsenos parametrus pakopos išėjimo angoje esant izentropinei plėtrai nuo slėgio iki:

; .

6. Apskaičiuokite dujų mažinimo laipsnį etape:

.

7. Nustatykite bendrą slėgį pakopos įleidimo angoje:

,

8. Priimame srauto išėjimo iš RC kampą.

9. Dujų dinaminės funkcijos išėjus iš scenos

; .

10. Statinis slėgis pasroviui

.

11. Srauto termodinaminiai parametrai pakopos išėjimo angoje esant izentropinei plėtrai nuo slėgio iki

; .

12. Izentropinio darbo reikšmė stadijoje, kai dujos plečiasi nuo slėgio iki

.

2.2 Žingsnio skaičiavimas pagal vidutinis adresu skersmuo adresu

Srauto parametrai už purkštuko

1. Nustatykime izentropinį dujų ištekėjimo iš SA greitį:

.

2. Nustatykite sumažintą izentropinio srauto greitį SA išėjimo angoje:

;

3. Priimamas greičio koeficientas CA:

.

4. Dujų dinaminės srauto SA išėjimo angoje funkcijos:

; .

5. Iš lentelės nustatykite bendrą slėgio atkūrimo koeficientą:

.

6. Srauto išėjimo iš purkštukų menčių kampas:

;

Kur.

7. Srauto nuokrypio kampas įstrižoje SA atkarpoje:

.

8. Efektyvus kampas ties purkštukų matricos išėjimu

.

9. Profilio montavimo kampas grotelėje randamas pagal grafiką, priklausomai nuo.

Priimti: ;

;

.

10. Ašmenų profilio styga SA

.

11. Optimalaus santykinio žingsnio reikšmė nustatoma iš grafiko priklausomai nuo ir:

12. Optimalus SA gardelės atstumas pirmoje aproksimacijoje

.

13. Optimalus SA peiliukų skaičius

.

Mes priimame.

14. Galutinė SA menčių optimalaus žingsnio vertė

.

15. SA kanalo gerklės dydis

.

16. Dujų termodinaminės būsenos parametrai SA išėjimo angoje esant izentropiniam išsiplėtimui purkštukų matricoje

; .

17. Statinis slėgis tarpe tarp SA ir RK

.

18. Faktinis dujų greitis SA išėjimo angoje

.

19. Srauto termodinaminiai parametrai SA išėjimo angoje

;

; .

20. Dujų tankis SA išėjimo angoje

.

21. Absoliutaus srauto greičio ašiniai ir apskritiminiai komponentai SA išėjimo angoje

;

.

22. Santykinio srauto greičio apskritiminė dedamoji prie įėjimo į kintamosios srovės

.

23. Srauto įėjimo į RC santykinio judėjimo kampas

.

24. Santykinis srauto greitis kintamosios srovės įėjimo angoje

.

25. Dujų termodinaminiai parametrai prie įėjimo į kintamosios srovės

;

; .

26. Sumažintas srauto greitis santykiniame judėjime

.

27. Bendras slėgis santykiniame oro judėjime

.

Srauto parametrai RC išėjime

28. Termodinaminiai srauto parametrai

;

;.

29. Izentropinis srauto greitis santykiniame judėjime

.

30. Sumažintas izentropinis srauto greitis santykiniame judėjime:

.

Priimame, nes santykinis judėjimas yra energijos izoliuotas judėjimas.

31. Sumažintas srauto greitis santykiniame judėjime

Priimkime:

,

Tada:

; .

32. Naudodamiesi grafiku nustatome bendrą slėgio atkūrimo koeficientą:

.

33. Srauto išėjimo iš RC kampas santykiniam judėjimui (15º<в 2 <45є)

Paskaičiuokime:

;

.

34. Iš lentelės nustatykime srauto nuokrypio kampą įstrižoje rotoriaus menčių dalyje:

.

35. Efektyvus kampas prie nuolatinės srovės išėjimo

.

36. Iš lentelės nustatykime profilio įrengimo darbinėje geležtėje kampą:

Paskaičiuokime:;

.

37. Ašmenų profilio styga RK

.

38. Kazachstano Respublikos optimalaus santykinio gardelės atstumo reikšmė nustatoma iš lentelių:

.

39. Santykinis RK gardelės žingsnis pirmoje aproksimacijoje

.

40. Optimalus ašmenų skaičius RK

.

Mes priimame.

41. Galutinė Kazachstano Respublikos menčių optimalaus žingsnio vertė

.

42. Darbinių ašmenų kanalo gerklės dydis

.

43. Santykinis greitis išvažiavime iš Kazachstano Respublikos

44. Dujų entalpija ir temperatūra RC išėjimo angoje

; .

45. Dujų tankis RC išėjimo angoje

46. ​​Santykinio greičio ašiniai ir apskritiminiai komponentai prie išėjimo iš RC

;

.

47. Absoliutaus srauto greičio apskritiminė dedamoji už RC

48. Absoliutus dujų greitis už RK

.

49. Srauto išėjimo iš RC kampas absoliučiai judant

50. Bendra dujų entalpija už RC

.

2.3 Pakopos efektyvaus veikimo apskaičiavimas, atsižvelgiant į trinties nuostolius

diske ir radialinėje tarpoje

Norint nustatyti efektyvų scenos veikimą, būtina atsižvelgti į energijos nuostolius, susijusius su darbinio skysčio nutekėjimu į radialinį tarpą ir scenos disko trintį prieš dujas. Tam mes apibrėžiame:

51. Specifinis dujų darbas ant Kazachstano Respublikos menčių

52. Nuotėkio nuostoliai, kurie priklauso nuo scenos projektinių ypatybių.

Šiuolaikinių GTE turbinų konstrukcijose sparnuotėse dažniausiai naudojami tvarsčiai su labirintiniais sandarikliais, siekiant sumažinti nuotėkį. Nuotėkis per tokius sandariklius apskaičiuojamas pagal formulę:

Priimame labirinto sandariklio srauto koeficientą:

Tarpo plotas nustatomas pagal išraišką:

Norėdami nustatyti slėgį pirma, randamas izentropinis sumažintas srauto greitis prie išėjimo į RC esant periferiniam skersmeniui ir atitinkama dujų dinaminė funkcija:

; .

Periferinis slėgis

Sandarinimo slėgio santykis

Priimame šukučių skaičių:

Nuotėkio praradimas

53. Energijos nuostoliai dėl pakopinio disko trinties į dujas

,

kur D 1w imamas pagal srauto dalies brėžinį

54. Bendrieji energijos nuostoliai dėl nuotėkio ir disko trinties

55. Bendra dujų entalpija RC išėjimo angoje, atsižvelgiant į nuostolius dėl nuotėkio ir disko trinties

;

56. Dujų entalpija pagal statinius parametrus RC išėjimo angoje, atsižvelgiant į nuostolius dėl nuotėkio ir disko trinties.

57. Bendras dujų slėgis RC išėjimo angoje, atsižvelgiant į nuostolius dėl nuotėkio ir disko trinties

58. Faktinis efektyvus scenos veikimas

59. Faktinis efektyvumas žingsniai

60. Skirtumas tarp faktinio efektyvaus darbo ir duoto

tai yra 0,78 proc.

2.4 Parametrų skaičiavimas srautas skirtingais spinduliais

turbinos slėgio mentės ratas

Esant vertėms D cf / h l< 12 по высоте лопатки возникает переменность параметров потока, определяемая влиянием центробежных сил и изменением окружной скорости. В этом случае для снижения потерь энергии лопатки необходимо выполнять закрученными. Применение закона закрутки dб/dr = 0 позволяет повысить технологическое качество лопаток. Применение закона б 1 =const позволяет выполнять сопловые венцы с б 1л =const, а закон б 2 =const позволяет улучшить технологичность лопаток соплового венца последующей ступени.

Ašmenų kaiščio dalies parametrų nustatymas

1. Santykinis įvorės skersmuo

2. Srauto išėjimo kampas absoliučiame judėjime

3. Greičio santykis

4. Absoliutus srautas SA išėjimo angoje

5. Absoliutaus greičio apskritiminė dedamoji

6. Absoliutaus greičio ašinė dedamoji

7. Dujų ištekėjimo iš SA izentropinis greitis

8. Termodinaminiai parametrai SA išėjimo angoje

; ;

;

; .

9. Statinis slėgis

.

10. Dujų tankis

11. Apskritimo greitis rankovių sekcijoje prie įėjimo į RC

12. Santykinio greičio apskritiminė dedamoji prie įėjimo į DC

13. Srauto įėjimo į RC santykinio judėjimo kampas

.

14. Santykinis greitis ties stebule

15. Termodinaminiai parametrai prie įėjimo į RC santykiniame judėjime

,

,

16. Bendras slėgis vožtuvo įleidimo angoje santykinio judėjimo metu

17. Sumažintas santykinis greitis prie įėjimo į RC

Parametrai periferinėje dalyje

18. Susiję. periferinės sekcijos skersmuo

19. Srauto išėjimo iš SA kampas absoliučiu judėjimu

20. Greičio santykis

21. Absoliutus greitis išvažiavime iš SA

22. Absoliutaus greičio apskritiminiai ir ašiniai komponentai

23. Dujų ištekėjimo iš SA izentropinis greitis

24. Srauto termodinaminiai parametrai SA išėjimo angoje

;

, ; .

25. Statinis slėgis

26. Dujų tankis

27. Rato periferinis sukimosi greitis periferijoje

28. Santykinio greičio apskritiminė dedamoji prie įėjimo į RC

29. Srauto įėjimo į RC santykinio judėjimo kampas

.

30. Santykinis srauto greitis periferijoje

31. Srauto santykinio judėjimo prie įėjimo į kintamosios srovės termodinaminiai parametrai

,

32. Bendras slėgis CV įėjimo angoje santykinio judėjimo metu

.

33. Sumažintas santykinis greitis prie įėjimo į RC

Srauto parametrų skaičiavimas RC išėjimo angoje

34. Santykinis įvorės skersmuo

35. Srauto kampas absoliučiame judėjime

36. Periferinis greitis įvorės dalyje ties vožtuvo išėjimu

37. Statinis slėgis vožtuvo išėjimo angoje

38. Termodinaminiai parametrai RK

,

39. Izentropinis srauto greitis RC išėjimo angoje

40. Sumažintas izentropinis greitis

41. Srauto greitis už RK santykiniame judėjime.

, Kur

greičio koeficientas.

42. Srauto RC išėjimo angoje termodinaminiai parametrai

;

43. Dujų tankis už darbinio vainiko

44. Srauto išėjimo kampas santykiniame judėjime

45. Santykinio srauto greičio apskritiminės ir ašinės dedamosios

46. ​​Absoliutus greitis prie darbinio vainiko išėjimo

47. Absoliutaus greičio apskritiminė dedamoji

48. Suminė entalpija ir srauto temperatūra kintamosios srovės išėjimo angoje

49. Dujų dinaminės funkcijos RC išėjime

;

50. Bendras srauto slėgis absoliučiai judant vožtuvo išėjimo angoje

Parametrų skaičiavimas periferinėje dalyje prie RC išėjimo

51. Periferinio pjūvio santykinis skersmuo

52. Srauto kampas absoliučiame judėjime

53. Periferinis greitis periferinėje dalyje ties RC išėjimu

54. Statinis slėgis vožtuvo išėjimo angoje

55. Termodinamikos parametrai izentropinės ekspansijos metu Kazachstano Respublikoje

;

56. Izentropinis srauto greitis RC išėjimo angoje

57. Sumažintas izentropinis greitis

58. Srauto greitis už RK santykiniame judėjime

Greičio santykis;

59. Srauto RC išėjimo angoje termodinaminiai parametrai

;

60. Dujų tankis už darbinio vainiko

61. Srauto išėjimo kampas santykiniame judėjime

62. Santykinio srauto greičio apskritiminės ir ašinės dedamosios

63. Absoliutus išvažiavimo greitis iš RK

64. Absoliutaus greičio apskritiminė dedamoji

65. Suminė entalpija ir srauto temperatūra kintamosios srovės išėjimo angoje

66. Dujų dinaminės funkcijos RC išėjime

;

67. Bendras srauto slėgis absoliučiu judėjimu vožtuvo išėjimo angoje

3. Darbaračio mentės profiliavimas

2 lentelė. Pradiniai RV ašmenų profiliavimo duomenys

Pradinis parametras ir skaičiavimo formulė	Matmenys	Valdymo skyriai
D (pagal scenos srauto dalies brėžinį)

3 lentelė. - Apskaičiuotos RK ašmenų profiliavimo vertės

Vertė			Vidutinis skersmuo	Periferija

Išvada

Kursiniame darbe buvo apskaičiuotas ir pastatytas aukšto slėgio turbinos srauto kelias, atliktas aukšto slėgio turbinos antrojo etapo kinematinis skaičiavimas esant vidutiniam skersmeniui, efektyvaus veikimo skaičiavimas, atsižvelgiant į trinties nuostolius. disko ir radialinėje prošvaisoje, ašmenų aukščio parametrų apskaičiavimas pagal sūkurio dėsnį b = const su greičių trikampių konstrukcija. Atliktas sparnuotės mentės profiliavimas trimis atkarpomis.

Naudotų šaltinių sąrašas

1. Orlaivių dujų turbininių variklių ašinių turbinų termogadinaminis projektavimas naudojant p-i-T funkcijas: Proc. pašalpa / N.T. Tikhonovas, N.F. Musatkinas, V.N. Matvejevas, V.S. Kuzmičevas; Samaras. valstybė aviacijos erdvėje un-t. - Samara, 2000. - 92. p.

2. Mamajevas B.I., Musatkinas N.F., Aronovas B.M. Orlaivių dujų turbininių variklių ašinių turbinų dujų dinaminis dizainas: vadovėlis. - Kuibyševas: KuAI, 1984 - 70 p.

3. Lėktuvų GTE turbokompresorių pagrindinių parametrų projektinis skaičiavimas: Proc. pašalpa / V.S. Kuzmičevas, A.A. Trofimovas; KuAI. - Kuibyševas, 1990. - 72 p.

4. Dujų turbininių elektrinių termogasdinaminis skaičiavimas. / Dorofejevas V.M., Maslovas V.G., Pervyšinas N.V., Svatenko S.A., Fishbeinas B.D. - M., "Inžinerija", 1973 - 144 p.

Priglobta Allbest.ru

Panašūs dokumentai

Srauto parametrų skaičiavimas ir kompresorinių bei turbininių pakopų profilių grotelių konstravimas. Degimo kameros, projektuojamo variklio reaktyvinio antgalio ir aukšto slėgio turbinos sparnuotės profilinių grotelių profiliavimas. Ašmenų profilių konstrukcija.

Kursinis darbas, pridėtas 2012-02-27


Aukšto slėgio turbinos pirmosios pakopos menčių profiliavimas. Ikigarsinio ašinio kompresoriaus grotelių profilių skaičiavimas ir konstravimas. Darbaračių profilių tinklelių profiliavimas išilgai spindulio. RK turbinos grotelių profilių skaičiavimas ir konstravimas kompiuteriu.

Kursinis darbas, pridėtas 2012-02-04


Turbinos pakopos dienovidinio pjūvio pagrindinių geometrinių matmenų nustatymas. Srauto parametrų skaičiavimas pakopoje antgalyje esant vidutiniam skersmeniui. Srauto parametrų nustatymas išilgai tėkmės kelio spindulio profiliuojant peilius.

kursinis darbas, pridėtas 2017-11-14


Išcentrinio kompresoriaus projektavimas transporto dujų turbininiame variklyje: išeinamojo srauto parametrų skaičiavimas, sparnuotės išėjimo sekcijos geometriniai parametrai, dienovidinio išėjimo angos profiliavimas, didžiausios menčių apkrovos įvertinimas.

Kursinis darbas, pridėtas 2010-05-04


Variklio termogasdinaminis skaičiavimas, parametrų parinkimas ir pagrindimas. Kompresoriaus ir turbinos parametrų derinimas. Dujinis dinaminis turbinos skaičiavimas ir pirmojo turbinos pakopos turbinos menčių profiliavimas kompiuteriu. Turbinos menčių užrakto stiprumo apskaičiavimas.

baigiamasis darbas, pridėtas 2012-12-03


Variklio konstrukcijos elementų skaičiavimas ir profiliavimas: ašinio kompresoriaus, turbinos I pakopos darbinės mentės. Greičių trikampių skaičiavimo metodas. Degimo kameros parametrų, tekėjimo kelio geometrinių parametrų nustatymo tvarka.

Kursinis darbas, pridėtas 2012-02-22


Kompresoriaus pakopos, aukšto slėgio dujų turbinos, žiedinės degimo kameros ir išėjimo įrenginio darbinės mentės skaičiavimas ir profiliavimas. Trijų spindulių profilių gardelių greičių trikampių komponentų ir geometrinių parametrų nustatymas.

Kursinis darbas, pridėtas 2012-02-17


Variklio termogazdinaminis skaičiavimas. Kompresoriaus ir turbinos darbo koordinavimas. Ašinės turbinos dujų dinaminis skaičiavimas kompiuteriu. Aukšto slėgio turbinų menčių profiliavimas. Variklio konstrukcijos aprašymas, turbinos disko stiprumo skaičiavimas.

baigiamasis darbas, pridėtas 2012-01-22


Dujų turbinos pavaros galios ir sukimosi greičio pasirinkimas ir pagrindimas: variklio termogazdinaminis skaičiavimas, slėgio kompresoriuje, kompresoriaus ir turbinos parametrų derinimas. Turbinos sparnuotės grotelių profilių skaičiavimas ir profiliavimas.

kursinis darbas, pridėtas 2011-12-26


Aukšto slėgio kompresoriaus pirmosios pakopos menčių profiliavimas. Kompiuterinis turbinos mentės skaičiavimas. Degimo kameros dizainas. Dujų dinaminis purkštuko skaičiavimas. Pradinių duomenų formavimas. Išmetimo antgalio kompiuterinis profiliavimas.

0

Oro reaktyviniai varikliai pagal išankstinio oro suspaudimo prieš patenkant į degimo kamerą metodą skirstomi į kompresorinius ir nekompresinius. Oro reaktyviniuose varikliuose be kompresorių naudojama oro srauto greičio aukštis. Kompresoriniuose varikliuose orą suspaudžia kompresorius. Kompresoriaus oro reaktyvinis variklis yra turboreaktyvinis variklis (TRD). Grupė, vadinama mišriais arba kombinuotais varikliais, apima turbosraigtinius variklius (TVD) ir aplinkkelio turboreaktyvinius variklius (DTRD). Tačiau šių variklių konstrukcija ir veikimas iš esmės panašus į turboreaktyvinius. Dažnai visi šių variklių tipai yra jungiami pagal bendrąjį dujų turbininių variklių (GTE) pavadinimą. Dujų turbininiuose varikliuose kaip kuras naudojamas žibalas.

Turboreaktyviniai varikliai

Struktūrinės schemos. Turboreaktyvinis variklis (100 pav.) susideda iš įleidimo angos, kompresoriaus, degimo kameros, dujų turbinos ir išleidimo angos.

Įleidimo įtaisas skirtas oro tiekimui į variklio kompresorių. Atsižvelgiant į variklio vietą orlaivyje, jis gali būti orlaivio konstrukcijos arba variklio konstrukcijos dalis. Įleidimo įtaisas padidina oro slėgį priešais kompresorių.

Kompresoriuje dar labiau padidėja oro slėgis. Turboreaktyviniuose varikliuose naudojami išcentriniai kompresoriai (101 pav.) ir ašiniai kompresoriai (žr. 100 pav.).

Ašiniame kompresoriuje, kai rotorius sukasi, mentės, veikdamos orą, sukasi jį ir priverčia judėti išilgai ašies kompresoriaus išėjimo angos link.

Išcentriniame kompresoriuje, kai sukasi sparnuotė, oras įtraukiamas mentėmis ir, veikiamas išcentrinių jėgų, juda į periferiją. Varikliai su ašiniu kompresoriumi rado plačiausią pritaikymą šiuolaikinėje aviacijoje.

Ašinį kompresorių sudaro rotorius (besisukanti dalis) ir statorius (stacionari dalis), prie kurių pritvirtintas įvesties įrenginys. Įleidimo įrenginiuose kartais įrengiami apsauginiai ekranai, kad į kompresorių nepatektų pašaliniai daiktai, kurie gali pažeisti ašmenis.

Kompresoriaus rotorius susideda iš kelių eilių profiliuotų rotoriaus menčių, išdėstytų apskritimu ir nuosekliai besikeičiančių išilgai sukimosi ašies. Rotoriai skirstomi į būgną (102 pav., a), diskinį (102 pav., b) ir būgninį diską (102 pav., c).

Kompresoriaus statorius susideda iš žiedinio profiliuotų menčių rinkinio, pritvirtinto korpuse. Fiksuotų menčių eilė, vadinama tiesintuvu, kartu su darbinių menčių eile vadinama kompresoriaus pakopa.

Šiuolaikiniuose orlaivių turboreaktyviniuose varikliuose oro suspaudimo proceso efektyvumui padidinti naudojami kelių pakopų kompresoriai. Kompresoriaus pakopos yra suderintos viena su kita, kad vienos pakopos išėjimo angoje oras sklandžiai tekėtų aplink kito pakopos mentes.

Reikiamą oro kryptį į kitą etapą suteikia tiesintuvas. Tam pačiam tikslui taip pat tarnauja kreipiamoji mentelė, sumontuota prieš kompresorių. Kai kuriose variklio konstrukcijose kreipiamosios mentės gali nebūti.

Vienas iš pagrindinių turboreaktyvinio variklio elementų yra degimo kamera, esanti už kompresoriaus. Struktūriškai degimo kameros yra vamzdinės (103 pav.), žiedinės (104 pav.), vamzdinės-žiedinės (105 pav.).

Vamzdinę (individualią) degimo kamerą sudaro liepsnos vamzdis ir išorinis korpusas, sujungti pakabos kaušeliais. Priešais degimo kamerą sumontuoti kuro purkštukai ir sūkurys liepsnai stabilizuoti. Liepsnos vamzdis turi angas oro tiekimui, kurios neleidžia liepsnos vamzdžiui perkaisti. Kuro ir oro mišinio uždegimas liepsnos vamzdeliuose atliekamas specialiais uždegimo įtaisais, sumontuotais atskirose kamerose. Liepsnos vamzdžiai tarpusavyje yra sujungti vamzdžiais, kurie užtikrina mišinio uždegimą visose kamerose.

Žiedinė degimo kamera yra pagaminta iš žiedinės ertmės, kurią sudaro kameros išorinis ir vidinis korpusai. Žiedinio kanalo priekinėje dalyje sumontuotas žiedinis liepsnos vamzdis, o liepsnos vamzdžio nosyje – sūkuriai ir purkštukai.

Vamzdinė-žiedinė degimo kamera susideda iš išorinių ir vidinių korpusų, sudarančių žiedinę erdvę, kurioje yra atskiri liepsnos vamzdeliai.

TRD kompresoriui varyti naudojama dujų turbina. Šiuolaikiniuose varikliuose dujų turbinos yra ašinės. Dujų turbinos gali būti vienpakopės arba daugiapakopės (iki šešių pakopų). Pagrindiniai turbinos komponentai yra purkštukų (kreipiančiųjų) įtaisai ir sparnuotės, sudarytos iš diskų ir rotoriaus menčių, esančių ant jų ratlankių. Darbaračiai pritvirtinti prie turbinos veleno ir kartu su juo sudaro rotorių (106 pav.). Purkštukų įtaisai yra prieš kiekvieno disko darbinius peiliukus. Fiksuoto purkštuko aparato ir disko su darbinėmis mentėmis derinys vadinamas turbinos pakopa. Rotoriaus mentės prie turbinos disko tvirtinamos eglutės užraktu (107 pav.).

Išmetimo įtaisas (108 pav.) susideda iš išmetimo vamzdžio, vidinio kūgio, stovo ir purkštuko. Kai kuriais atvejais dėl variklio išdėstymo orlaivyje tarp išmetimo vamzdžio ir purkštuko įrengiamas ilginamasis vamzdis. Purkštukai gali būti su reguliuojama ir nereguliuojama išėjimo sekcija.

Veikimo principas. Skirtingai nuo stūmoklinio variklio, dujų turbininių variklių darbo procesas nėra padalintas į atskirus ciklus, o vyksta nuolat.

Turboreaktyvinio variklio veikimo principas yra toks. Skrydžio metu oro srautas, nukreiptas prieš variklį, patenka į kompresoriaus įleidimo angą. Įvesties įrenginyje oras iš anksto suspaudžiamas ir judančio oro srauto kinetinė energija iš dalies paverčiama potencialaus slėgio energija. Oras kompresoriuje yra labiau suspaudžiamas. Turboreaktyviniuose varikliuose su ašiniu kompresoriumi, greitai sukant rotorių, kompresoriaus mentės, kaip ir ventiliatoriaus mentės, varo orą link degimo kameros. Tiesintuvuose, sumontuotuose už kiekvienos kompresoriaus pakopos sparnuočių, dėl tarpmenčių kanalų difuzoriaus formos ratu gauta srauto kinetinė energija paverčiama potencialaus slėgio energija.

Varikliuose su išcentriniu kompresoriumi oras suspaudžiamas išcentrine jėga. Į kompresorių patenkantis oras surenkamas greitai besisukančio sparnuotės mentėmis ir, veikiant išcentrinei jėgai, išmetamas iš centro į kompresoriaus rato apskritimą. Kuo greičiau sukasi sparnuotė, tuo didesnį slėgį sukuria kompresorius.

Dėl kompresoriaus turboreaktyviniai varikliai gali sukurti trauką dirbdami vietoje. Oro suspaudimo proceso efektyvumas kompresoriuje

apibūdinamas slėgio padidėjimo laipsniu π iki, kuris yra oro slėgio prie kompresoriaus išėjimo p 2 ir atmosferinio oro slėgio p H santykis.

Tada įleidimo angoje ir kompresoriuje suspaustas oras patenka į degimo kamerą, padalydamas į du srautus. Viena oro dalis (pirminis oras), kuri sudaro 25-35% viso oro srauto, nukreipiama tiesiai į liepsnos vamzdį, kur vyksta pagrindinis degimo procesas. Kita oro dalis (antrinis oras) teka aplink išorines degimo kameros ertmes, pastarąsias aušindamas, o kameros išėjimo angoje susimaišo su degimo produktais, sumažindamas dujų-oro srauto temperatūrą iki nustatytos vertės. turbinos menčių atsparumas karščiui. Nedidelė dalis antrinio oro patenka į degimo zoną per liepsnos vamzdžio šonines angas.

Taigi kuro-oro mišinys degimo kameroje susidaro purškiant kurą per purkštukus ir sumaišant jį su pirminiu oru, deginant mišinį ir sumaišant degimo produktus su antriniu oru. Užvedus variklį, mišinys uždegamas specialiu uždegimo įtaisu, o toliau varikliui veikiant kuro-oro mišinys užsidega jau esama liepsna.

Aukštos temperatūros ir slėgio degimo kameroje susidaręs dujų srautas siaurėjančiu purkštuko aparatu veržiasi į turbiną. Purkštuko aparato kanaluose dujų greitis smarkiai padidėja iki 450-500 m/s ir vyksta dalinis šiluminės (potencinės) energijos pavertimas kinetine energija. Dujos iš purkštukų aparato patenka į turbinos mentes, kur dujų kinetinė energija paverčiama mechaniniu turbinos sukimosi darbu. Turbinos mentės, besisukančios kartu su diskais, suka variklio veleną ir taip užtikrina kompresoriaus darbą.

Darbinėse turbinos mentėse gali vykti arba tik dujų kinetinės energijos pavertimas mechaniniu turbinos sukimosi darbu, arba tolesnis dujų išsiplėtimas, padidėjus jų greičiui. Pirmuoju atveju dujų turbina vadinama aktyvia, antruoju – reaktyvia. Antruoju atveju turbinos mentės, be aktyvaus artėjančios dujų srovės poveikio, patiria ir reaktyvųjį efektą dėl dujų srauto pagreitėjimo.

Galutinis dujų išsiplėtimas įvyksta variklio išleidimo angoje (reaktyviniame antgalyje). Čia mažėja dujų srauto slėgis, o greitis padidėja iki 550-650 m/sek (žemės sąlygomis).

Taigi, degimo produktų potenciali energija variklyje plėtimosi procese (turbinoje ir išleidimo antgalyje) paverčiama kinetine energija. Dalis kinetinės energijos šiuo atveju atitenka turbinos sukimuisi, kuri savo ruožtu suka kompresorių, kita dalis – dujų srautui pagreitinti (reaktyvinei traukai sukurti).

Turbopropeleriniai varikliai

Prietaisas ir veikimo principas.Šiuolaikiniams lėktuvams

turintys didelę keliamąją galią ir skrydžio diapazoną, reikalingi varikliai, galintys sukurti reikiamą trauką esant minimaliam savitajam svoriui. Šiuos reikalavimus atitinka turboreaktyviniai varikliai. Tačiau jie yra neekonomiški, palyginti su sraigtais varomais įrenginiais esant mažam skrydžio greičiui. Atsižvelgiant į tai, kai kurių tipų orlaiviuose, skirtuose skrydžiams santykinai mažu greičiu ir dideliu nuotoliu, reikia sumontuoti variklius, kurie derintų turboreaktyvinio variklio pranašumus su sraigto varomo įrenginio privalumais esant mažam skrydžio greičiui. Šie varikliai apima turbopropelerinius variklius (TVD).

Turbosraigtinis yra dujų turbininis orlaivio variklis, kuriame turbina išvysto daugiau galios, nei reikia kompresoriui pasukti, o ši perteklinė galia naudojama propeleriui pasukti. TVD schema parodyta fig. 109.

Kaip matyti iš diagramos, turboreaktyvinis variklis susideda iš tų pačių komponentų ir mazgų kaip ir turboreaktyvinis variklis. Tačiau skirtingai nei turboreaktyviniame variklyje, ant turbosraigtinio variklio papildomai montuojamas sraigtas ir pavarų dėžė. Norint gauti maksimalią variklio galią, turbina turi išvystyti didelius sūkius (iki 20 000 aps./min.). Jei sraigtas sukasi tuo pačiu greičiu, tada pastarojo efektyvumas bus ypač mažas, nes sraigtas pasiekia maksimalų efektyvumą projektiniais skrydžio režimais esant 750–1500 aps./min.

Siekiant sumažinti sraigto greitį, palyginti su dujų turbinos greičiu, turbosraigtiniame variklyje sumontuota pavarų dėžė. Didelės galios varikliuose kartais naudojami du priešingai besisukantys sraigtai, kurių viena pavarų dėžė užtikrina abiejų sraigtų veikimą.

Kai kuriuose turbosraigtiniuose varikliuose kompresorius varomas viena turbina, o propelerį – kita. Tai sukuria palankias sąlygas variklio reguliavimui.

Trauka teatre daugiausia sukuriama propelerio (iki 90%) ir tik šiek tiek dėl dujų srovės reakcijos.

Turbosraigtiniuose varikliuose naudojamos daugiapakopės turbinos (pakopų skaičius nuo 2 iki 6), o tai nulemia poreikis eksploatuoti didelius šilumos lašus ant turboreaktyvinės turbinos nei ant turboreaktyvinės turbinos. Be to, naudojant daugiapakopę turbiną galima sumažinti jos greitį, taigi ir pavarų dėžės matmenis bei svorį.

Pagrindinių teatro elementų paskirtis nesiskiria nuo tų pačių turboreaktyvinio variklio elementų paskirties. Teatro darbo eiga taip pat panaši į turboreaktyvinį. Kaip ir turboreaktyviniame variklyje, oro srautas, iš anksto suspaustas įleidimo įrenginyje, yra veikiamas pagrindinio suspaudimo kompresoriuje ir tada patenka į degimo kamerą, į kurią vienu metu per purkštukus įpurškiamas kuras. Dujos, susidarančios dėl oro ir kuro mišinio degimo, turi didelę potencialią energiją. Jie skuba į dujų turbiną, kur, beveik visiškai išsiplėtę, gamina darbą, kuris vėliau perduodamas kompresoriui, sraigtui ir agregato pavaroms. Už turbinos dujų slėgis beveik lygus atmosferos slėgiui.

Šiuolaikiniuose turbosraigtiniuose varikliuose traukos jėga, gaunama tik dėl iš variklio tekančios dujų srovės reakcijos, yra 10-20% visos traukos jėgos.

Apeiti turboreaktyvinius variklius

Noras padidinti turboreaktyvinių variklių traukos efektyvumą esant dideliam ikigarsinio skrydžio greičiui paskatino sukurti aplinkkelio turboreaktyvinius variklius (DTJE).

Priešingai nei įprastame turboreaktyviniame variklyje, dujų turbininiame variklyje dujų turbina varo (be kompresoriaus ir daugybės pagalbinių mazgų) žemo slėgio kompresorių, kitaip vadinamą antrinės grandinės ventiliatoriumi. DTRD antrosios grandinės ventiliatorius taip pat gali būti varomas iš atskiros turbinos, esančios už kompresoriaus turbinos. Paprasčiausia DTRD schema parodyta fig. 110.

Pirmoji (vidinė) DTRD grandinė yra įprasto turboreaktyvinio variklio grandinė. Antroji (išorinė) grandinė yra žiedinis kanalas su jame esančiu ventiliatoriumi. Todėl aplinkkelio turboreaktyviniai varikliai kartais vadinami turboventiliatoriais.

DTRD darbas yra toks. Oro srautas ant variklio patenka į oro įsiurbimo angą ir tada viena oro dalis praeina per pirminės grandinės aukšto slėgio kompresorių, kita dalis - per antrinės grandinės ventiliatoriaus mentes (žemo slėgio kompresorius). Kadangi pirmosios grandinės grandinė yra įprasta turboreaktyvinio variklio grandinė, darbo eiga šioje grandinėje yra panaši į turboreaktyvinio variklio darbo eigą. Antrinės grandinės ventiliatoriaus veikimas panašus į daugiamečių sraigto, besisukančio žiediniame ortakyje, veikimą.

DTRD taip pat gali būti naudojamas viršgarsiniuose orlaiviuose, tačiau tokiu atveju, norint padidinti jų trauką, būtina numatyti kuro deginimą antrinėje grandinėje. Norint greitai padidinti (padidinti) DTRD trauką, papildomas kuras kartais deginamas arba antrinės grandinės oro sraute, arba už pirminės grandinės turbinos.

Deginant papildomus degalus antrinėje grandinėje, reikia padidinti jo purkštuko plotą, kad abiejų grandinių darbo režimai nepasikeistų. Jei ši sąlyga nesilaikoma, oro srautas per antrinio kontūro ventiliatorių sumažės, nes padidės dujų temperatūra tarp ventiliatoriaus ir antrinio kontūro purkštuko. Dėl to sumažės galia, reikalinga ventiliatoriui pasukti. Tada, norint išlaikyti buvusį variklio sūkių skaičių, pirminėje grandinėje reikės sumažinti dujų temperatūrą priešais turbiną, o tai sukels traukos sumažėjimą pirminėje grandinėje. Bendros traukos padidėjimas bus nepakankamas, o kai kuriais atvejais bendra padidinto variklio trauka gali būti mažesnė už bendrą įprasto dyzelinio variklio trauką. Be to, traukos didinimas yra susijęs su didelėmis specifinėmis degalų sąnaudomis. Visos šios aplinkybės riboja šio traukos didinimo metodo taikymą. Tačiau DTRD traukos didinimas gali būti plačiai naudojamas viršgarsiniu skrydžio greičiu.

Naudota literatūra: „Aviacijos pagrindai“ autoriai: G.A. Nikitinas, E.A. Bakanovas