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 grandinių dviejų velenų turboreaktyvinis variklis, kuriame maišomi vidinės ir išorinės grandinės už turbinos srautai, abiem grandinėms bendra degiklio kamera ir reguliuojamas viršgarsinis visų režimų purkštukas. Žemo slėgio ašinis 3 pakopų kompresorius su reguliuojama įėjimo kreipiančiąja mente (IVA), aukšto slėgio ašinis 7 pakopų kompresorius su reguliuojamu IVA ir pirmųjų dviejų pakopų kreipiančiomis mentėmis. Aukšto ir žemo slėgio turbinos – vienos pakopos ašinės; turbinos mentės ir purkštukų aparatai aušinami. Pagrindinė degimo kamera yra žiedinė. Variklių projektavimui 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
Bendrojo dujų slėgio sumažinimo laipsnis
Turbinos efektyvumas, pagrįstas slopintais srauto parametrais
Periferinis greitis menčių periferijoje, m/s
Rotoriaus greitis, aps./min
Įvorės santykis
Dujų temperatūra turbinos įleidimo angoje
Dujų sąnaudos, kg/sek
Apkrovos parametras, m/s

1.2 lentelė

Aukšto slėgio turbinos konstrukcija

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

Aukšto slėgio turbinos rotorius

Turbinos rotorius susideda iš rotoriaus menčių, disko ir svirties.

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 mentė su pusės kilpos aušinimo grandine pakeičiama ašmenimis su ciklono sūkurio aušinimo grandine.

Vidinėje ertmėje išilgai priekinio krašto yra kanalas, kuriame, kaip ciklone, susidaro sūkurinis oro srautas. Oro sūkurys atsiranda dėl jo tangentinio tiekimo į kanalą per pertvaros angas.

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

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

Išėjimo krašto srityje yra įvairių formų turbuliatoriai (džemperiai). Šie turbuliatoriai sustiprina šilumos perdavimą ir padidina mentės stiprumą.

Profilinė ašmenų dalis nuo užrakto atskirta lentyna ir pailga kojele. Menčių flanšai, sujungti, sudaro kūginį apvalkalą, kuris apsaugo fiksuojančią mentės dalį nuo perkaitimo.

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

Trijų šakelių spygliuočių užraktas užtikrina radialinių apkrovų perdavimą nuo ašmenų į diską.

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

Periferinėje mentės dalyje, siekiant palengvinti įvažiavimą liečiant statorių ir, atitinkamai, siekiant išvengti ašmenų sunaikinimo, jos gale buvo padarytas pavyzdys.

Siekiant sumažinti vibracijos įtempį darbinėse mentėse, tarp jų po lentynomis dedami amortizatoriai, turintys dėžutės formos struktūrą. Kai rotorius sukasi veikiant išcentrinėms jėgoms, amortizatoriai prispaudžiami prie vidinių vibruojančių menčių flanšų paviršių. Dėl trinties dviejų gretimų flanšų sąlyčio taškuose su vienu amortizatoriumi bus išsklaidyta menčių vibracijos energija, o tai užtikrina mentėse esančio vibracijos įtempio lygio sumažėjimą.

Turbinos diskas yra štampuojamas, po to apdirbamas. Disko periferinėje dalyje yra silkės tipo grioveliai 90 darbinių peilių tvirtinimui, grioveliai plokšteliniams užraktams ašiniam ašmenų fiksavimui ir pasviros angos, skirtos tiekti orą, aušinant darbinius peilius.

Oras imamas iš imtuvo, kurį sudaro du pečiai, disko kairysis šoninis paviršius ir sūkurinis aparatas. Balansavimo svarmenys yra po apatiniu flanšu. Dešinėje disko mentės plokštumoje yra labirintinis sandarinimo petys ir mentė, naudojama išmontuojant diską. Laiptuotoje disko dalyje yra cilindrinės skylės, skirtos tvirtinimo varžtams, jungiantiems veleną, diską ir turbinos rotoriaus ašį.

Darbinio peilio ašinė fiksacija atliekama dantuku su plokšteliniu užraktu. Į ašmenų griovelius trijose disko vietose, kur daromos išpjovos, įkišamas plokštelinis užraktas (vienas dviems ašmenims) ir įsibėgėja per visą ašmenų apvado perimetrą. Plokštelės spynos, sumontuotos disko išpjovų vietoje, turi ypatingą formą. Šios spynos montuojamos deformuotos būsenos, o ištiesinus telpa į ašmenų griovelius. Tiesinant plokštelinį užraktą, ašmenys remiami priešinguose galuose.

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

Diskas su sraigtu ir HPC velenu yra sujungtas tvirtai pritvirtintais varžtais. Varžtų galvutės apsaugotos nuo sukimosi plokštėmis, kurios yra sulenktos ant galvučių nuožulnių kampų. Varžtams nuo išilginio judėjimo neleidžia išsikišusios galvučių dalys, kurios telpa į žiedinį veleno griovelį.

Ašis užtikrina, kad rotorius remtųsi ant ritininio guolio (tarprotorinio guolio).

Flanšas centruoja gnybtą ir sujungia jį su turbinos disku. Ant išorinių cilindrinių ašies griovelių dedamos labirintinės sandarinimo įvorės. Ašinis ir periferinis labirintų fiksavimas atliekamas radialiniais kaiščiais. Kad kaiščiai neiškristų veikiami išcentrinių jėgų, juos įspaudus, įvorėse esančios skylės išplečiamos.

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

Tvarkos viduje kontaktinių ir labirintinių sandariklių įvorės yra sucentruotos cilindrinėse juostose. Įvores laiko veržlė, įsukta į gnybto sriegius. Veržlė užfiksuojama sulenkus karūnėlės antenas į galines ašies angas.

Dešinėje srieginės vidinės ertmės pusėje yra išorinis ritininio guolio žiedas, laikomas veržle, įsukta į gembės sriegį, kuri panašiai užfiksuota.

Kontaktinis sandariklis yra pora, susidedanti iš plieninių įvorių ir grafito žiedų. Kad būtų užtikrintas porinis kontaktas, tarp grafito žiedų dedamos plokščios spyruoklės. Tarp plieninių įvorių įdedamas tarpiklis, kad būtų išvengta mechaninio kontaktinio sandariklio prispaudimo.

Aukšto slėgio turbinos statorius

Aukšto slėgio turbinos statorius susideda iš išorinio žiedo, purkštukų menčių 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 yra griovelis, išilgai kurio centruojama skiriamoji šilumokaičio pertvara.

Kairėje išorinio žiedo dalyje varžtais pritvirtintas viršutinis žiedas, kuris palaiko degimo kameros liepsnos vamzdį ir tiekia aušinimo orą, kuris prapūstų ant purkštukų aparato menčių išorinius flanšus.

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

Ant HPT įdėklų vidinio skersmens yra įpjautas žiedas, kad būtų sumažintas paviršiaus plotas liečiant HPT darbinius peilius, kad būtų išvengta darbinių peilių periferinės dalies perkaitimo.

Tarpiklis pritvirtinamas prie išorinio žiedo gręžtiniais kaiščiais. Per šiuos gręžinius į HPT įdėklus tiekiamas aušinamas oras.

Per įdėkluose esančias skylutes aušinamasis oras išleidžiamas į radialinį tarpą tarp įdėklų ir darbinių ašmenų.

Siekiant sumažinti karštų dujų srautą, tarp įdėklų įrengiamos plokštės.

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

Purkštukų aparato mentės yra sujungtos į 14 trijų ašmenų blokų. Ašmenų blokai yra išlieti, su deflektoriais įkišti ir dviejose vietose sulituoti su lituotu apatiniu dangteliu su geimu. Lietaus blokų konstrukcija, pasižyminti dideliu tvirtumu, užtikrina menčių kampų stabilumą, sumažina oro nuotėkį ir atitinkamai padidina turbinos efektyvumą, be to, ši konstrukcija yra technologiškai pažangesnė.

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

Viršutinėje bloko lentynoje yra 6 srieginės skylės, į kurias įsukami varžtai purkštukų aparatūros blokams pritvirtinti prie išorinio žiedo.

Kiekvieno ašmenų bloko apatiniame flanše yra įvorė, išilgai kurios vidinis žiedas yra centruojamas per įvorę.

Rašiklio profilis su greta esančiais lentynų paviršiais yra aliumozilintas. Dangos storis 0,02-0,08 mm.

Siekiant sumažinti dujų srautą tarp blokelių, jų jungtys sandarinamos plokštelėmis, įstatomis į blokų galuose esančius plyšius. Grioveliai blokelių galuose padaryti elektroerozijos metodu.

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 vamzdis ir per kurį tiekiamas oras, pučiant purkštukų aparato menčių vidinius flanšus.

Prie dešiniojo flanšo varžtais pritvirtinamas priveržimo aparatas, kuris yra suvirinta korpuso konstrukcija. Sukimo aparatas skirtas tiekti ir vėsinti orą, tekantį į rotoriaus mentes dėl pagreičio ir sukimosi turbinos sukimosi kryptimi. Siekiant padidinti vidinio korpuso standumą, prie jo privirinami trys armuojantys profiliai.

Aušinimo oro pagreitėjimas ir sukimas vyksta besismailėjančioje sūkurio aparato dalyje.

Oro pagreitis užtikrina oro, naudojamo rotoriaus mentėms aušinti, temperatūros sumažėjimą.

Oro sūkurys užtikrina apskritiminio oro greičio komponento ir disko apskritimo greičio išlyginimą.

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 žemo slėgio turbinos disko su ant disko sumontuotomis darbinėmis mentėmis, slėgio disko, kakliuko ir veleno.

Darbinis peilis liejamas, aušinamas radialiniu aušinimo oro srautu.

Vidinėje ertmėje yra 11 eilių po 5 dalis cilindrinių kaiščių - turbuliatorių, jungiančių ašmenų nugarą ir lovelį.

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

Dėl gretimų rotoriaus menčių gaubto flanšų 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 užraktą.

Ašmenų liejimas atliekamas naudojant prarasto vaško modelius su paviršiaus modifikavimu kobalto aliuminatu, kuris pagerina medžiagos struktūrą šlifuojant grūdelius, nes ašmenų paviršiuje susidaro kristalizacijos centrai.

Siekiant padidinti atsparumą karščiui, išoriniai plunksnų, tvarsčių ir fiksavimo flanšų paviršiai yra slydimo alumosikliacijos, kai dangos storis 0,02-0,04.

Kad ašmenys nejudėtų prieš srovę, ant jų yra dantis, kuris remiasi į disko kraštą.

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

Padalintas žiedas tvirtinamas darbinėje būsenoje naudojant užraktą su spaustukais, kurie yra užlenkti ant spynos ir praeina per spynos angas ir disko peties angas.

Turbinos diskas yra štampuojamas, po to apdirbamas. Periferinėje zonoje, kad tilptų ašmenys, yra "eglutės" grioveliai ir nuožulnios angos aušinimo orui tiekti.

Disko paviršiuje yra žiediniai karoliukai, ant kurių dedami labirinto dangteliai ir slėgio labirinto diskas. Šios dalys tvirtinamos kaiščiais. Kad smeigtukai neiškristų, skylės išplečiamos.

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

Disko stebulė taip pat turi žiedines apykakles. Ant kairiojo peties sumontuoti labirinto užvalkalai, o ant dešiniojo peties – tvarsliava.

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

Norėdami prijungti diską prie ašies, jo periferinėje dalyje yra pagamintas šakinis flanšas, išilgai kurio atliekamas centravimas. Be to, centravimas ir apkrovos perdavimas vyksta per radialinius kaiščius, kuriuos nuo iškritimo saugo labirintas.

Prie LPT ašies taip pat pritvirtintas labirintinis sandarinimo žiedas.

Periferinėje cilindrinėje spyruoklės dalyje dešinėje yra galinio paviršiaus kontaktinis sandariklis, o kairėje - radialinio galo kontaktinio sandariklio įvorė. Įvorė yra centre išilgai cilindrinės spyruoklės dalies ir fiksuojama ašine kryptimi lenkiant šukas.

Kairėje ašies pusėje ant cilindrinio paviršiaus yra įvorės alyvai tiekti į guolį, vidinis guolio žiedas ir sandarinimo detalės. Šių dalių paketas priveržiamas veržle, pritvirtinta plokšteliniu užraktu. Ant gembės vidinio paviršiaus yra spygliai, kurie užtikrina sukimo momento perdavimą iš gembės į veleną. Ašies korpuse yra angos alyvai tiekti į guolius.

Dešinėje ašies pusėje, ant išorinio griovelio, veržle tvirtinamas turbinos atramos ritininio guolio vidinis žiedas. Pilies veržlė tvirtinama plokšteliniu užraktu.

Žemo slėgio turbinos velenas susideda iš 3 dalių, sujungtų viena su kita radialiniais kaiščiais. Dešinioji veleno dalis su spygliuočiais telpa į ašies sujungimo spygliuočius, gaudama iš jos sukimo momentą.

Ašinės jėgos nuo kakliuko į veleną perduodamos veržle, prisukta ant veleno srieginio koto. Veržlė apsaugota nuo atsukimo smeigtu mova. 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.

Ant veleno dešinės pusės išorinio paviršiaus radialiniais kaiščiais pritvirtinamas labirintas. Radialiniais kaiščiais prie veleno vidinio paviršiaus pritvirtinama siurblio pavaros įvorė, skirta alyvai siurbti iš turbinos atramos.

Kairėje veleno pusėje yra įpjovos, kurios perduoda sukimo momentą spyruoklei, o po to – žemo slėgio kompresoriaus rotoriui. Kairės veleno pusės vidiniame paviršiuje yra sriegis, į kurį įsukama veržlė, užfiksuota ašiniu kaiščiu. Į veržlę įsukamas varžtas, priveržiantis žemo slėgio kompresoriaus ir žemo slėgio turbinos rotorių.

Išoriniame kairiosios veleno dalies paviršiuje yra radialinio galo kontaktinis tarpiklis, tarpinė įvorė ir kūginės krumpliaračio ritininis guolis. Visos šios dalys priveržiamos veržle.

Sudėtinė veleno konstrukcija leidžia padidinti jo standumą dėl padidėjusio 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. Korpuso išorėje privirinamas ekranas, kuris sudaro kanalą aušinimo orui tiekti. Viduje yra karoliukai, išilgai kurių centre yra purkštuko aparatas.

Dešiniojo flanšo srityje yra apykaklė, ant kurios 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. Plunksna, išorinė ir vidinė lentynos sudaro srauto dalį. Išoriniai ašmenų flanšai turi flanšus, su kuriais jie yra centre išilgai išorinio korpuso griovelių.

Antgalio ašmenų blokų ašinė fiksacija atliekama padalintu žiedu. Peilių fiksavimas apskritime atliekamas kūno iškyšomis, kurios telpa į išorinėse lentynose padarytas plyšius.

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

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

Vidiniai menčių flanšai baigiasi sferinėmis ašimis, išilgai kurių centruojamas vidinis korpusas, vaizduojantis suvirintą konstrukciją.

Vidinio korpuso briaunelėse yra grioveliai, kurie su radialine prošvaisa patenka į purkštukų menčių vidinių flanšų šukutės. Šis radialinis tarpas leidžia peiliams laisvai termiškai plėstis.

LP turbinos atrama

Turbinos atrama susideda iš atraminio korpuso ir guolių korpusai.

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

Prie guolio korpuso flanšų kairėje pritvirtinama kontaktinė 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 elastingas žiedas ir įvorės. Žiedas turi radialines skylutes, pro kurias svyruojant rotoriams pumpuojama alyva, kuri išsklaido energiją.

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

Turbinos aušinimas

Turbinos aušinimo sistema yra orinė, atvira, reguliuojama diskretiškai keičiant oro srautą per oras-oras šilumokaitį.

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

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

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

Oras iš antrinės grandinės per atraminius statramsčius ir angas tiekiamas į slėgio diską, kuris, padidindamas slėgį, užtikrina jo tiekimą į LPT darbinius peilius.

Turbinos korpusas iš išorės aušinamas oru iš antrinės grandinės, o iš vidaus – oru iš VVT.

Turbina aušinama visais variklio darbo režimais. Turbinos aušinimo schema parodyta 1.1 pav.

Energija teka turbinoje

Inercinės jėgos iš rotoriaus menčių per silkės spynas jie perduodami į diską ir jį įkelia. Nesubalansuotos mentinių diskų inercinės jėgos perduodamos per HPT rotoriaus tvirtinimo varžtus ir per HPT rotoriaus centravimo flanšus bei radialinius kaiščius į veleną ir ašis, paremtas guoliais. Iš guolių radialinės apkrovos perkeliamos į statoriaus dalis.

Ašiniai dujų jėgų komponentai, atsirandantys ant aukšto slėgio variklio darbinių ašmenų, perduodami į diską dėl trinties jėgų išilgai kontaktinių paviršių spynoje ir ašmenų „danties“ atramos į diską. Diske šios jėgos sumuojamos su ašinėmis jėgomis, atsirandančiomis dėl slėgio kritimo per jį, ir perduodamos į veleną per tvirtus varžtus. Tvirtai priveržiami varžtai veikia įtempti dėl šios jėgos. Prie ašinės jėgos pridedama turbinos rotoriaus ašinė jėga.

Išorinis kontūras

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

Struktūriškai išorinis kontūras susideda iš dviejų (priekinių ir galinių) profiliuotų korpusų, kurie yra gaminio išorinis apvalkalas, taip pat naudojami komunikacijoms ir mazgams tvirtinti. Išoriniai korpusai pagaminti iš titano lydinio. Kūnas 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 slėgio siurblio, kompresoriaus kameros ir turbinos.

Išorinio kontūro srauto dalies profiliavimas užtikrinamas priekiniame korpuse įrengiant išorinį vidinio ekrano kontūrą, sujungtą su juo radialinėmis stygomis, kurios kartu yra ir priekinio korpuso standumo briaunos.

Išorinio kontūro galinis korpusas yra cilindrinis apvalkalas, apribotas priekiniais ir galiniais flanšais. Tvirtinimo stygos yra išorinėje galinio korpuso pusėje. Ant išorinių korpusų yra šie flanšai:

· Ištraukti orą iš vidinės gaminio grandinės už 4 ir 7 slėgio didinimo etapų, taip pat iš išorinio kontūro kanalo objekto reikmėms;

· Uždegimo įtaisams KS;

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

· Ryšiams alyvos tiekimui ir išleidimui į turbinos atramą, galinės atramos oro ir alyvos ertmės išleidimui;

· Oro išleidimas į purkštuko (RS) pneumatinius cilindrus;

· Valdymo sistemos grįžtamojo ryšio svirties tvirtinimui prie aukšto slėgio siurblio;

· Komunikacijai degalų tiekimui į kompresorių stotį, taip pat oro ištraukimo ryšiams už slėgio padidėjimo į gaminio kuro sistemą.

Išoriniame kontūro korpuse taip pat yra tvirtinimo ąselės:

· Kuro skirstytuvas; alyvos bako mazuto šilumokaičiai;

· Kuro filtras;

· KND automatinė pavarų dėžė;

· 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 dvigubi vyriai komunikacijos elementai, kompensuojantys temperatūros plėtimąsi išorinės ir vidinės grandinės korpusų ašine kryptimi gaminio veikimo metu. Korpusų išsiplėtimas radialine kryptimi kompensuojamas dvigubų vyrių elementų, struktūriškai pagamintų pagal „stūmoklio-cilindro“ schemą, judėjimas.

2. Turbinos sparnuotės disko stiprumo apskaičiavimas

2.1 Projektavimo schema ir pradiniai duomenys

HPT sparnuotės disko grafinis vaizdas ir disko skaičiavimo modelis parodytas 2.1 pav., Geometriniai matmenys pateikti 2.1 lentelėje. Išsamūs skaičiavimai pateikti 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 išcentrinių jėgų ir jų fiksavimo jungčių (ašmenų kotų ir disko išsikišimų) poveikį diske projektavimo režimu.

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

Kontūro apkrova apskaičiuojama pagal formulę:

Ašmenų plunksnų išcentrinių jėgų suma,

fiksavimo jungčių (menčių kotų ir disko išsikišimų) išcentrinių jėgų suma,

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

Jėgos apskaičiuojamos pagal formules

z - ašmenų skaičius,

Ašmenų plunksnos šaknies dalies plotas,

Išcentrinių jėgų sukurtas įtempimas ašmenų aerodinaminio profilio šakninėje dalyje. Ši įtampa buvo apskaičiuota 2 skyriuje.

Žiedo masė, suformuota fiksuojamomis menčių jungtimis su disku yra

Užrakinimo jungčių 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 naudojant DI.EXE programą, kuri yra 203 skyriaus kompiuterių klasėje.

Reikėtų nepamiršti, kad disko geometriniai matmenys (spindulys ir storis) 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 skiltyse pateikiami skaičiavimo rezultatai: radialiniai (rad.) ir apskritiminiai (aplinkiniai) įtempiai, rezervai ekvivalentiniams įtempiams (pvz.,) ir destrukciniams apsisukimams (cilindro pjūvis), taip pat disko pailgėjimas veikiant išcentrinėms jėgoms ir temperatūrai. išsiplėtimai skirtingais spinduliais.

Mažiausia saugos riba ekvivalentiniam įtempimui buvo gauta disko apačioje. Leidžiama vertė. Tvirtumo sąlyga įvykdyta.

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

Ryžiai. 2.2 Įtempių pasiskirstymas (rad. ir aplinkos) išilgai disko spindulio

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

Ryžiai. 2.4 Saugos koeficiento pasiskirstymas pagal destruktyvius apsisukimus

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

Literatūra

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

2. „Dujų turbininiai varikliai“, A.A. Inozemcevas, V.L. Sandratsky, Aviadvigatel OJSC, 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. DISK-MAI programa, sukurta MAI 203 skyriuje, 1993 m.

6. Inozemcevas A.A., Nikhamkinas 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.

Paskelbta 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 skaičiavimas.

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 termo-dujų-dinaminis skaičiavimas, turbinos pirmos pakopos sparnuočių menčių profiliavimas. Turboventiliatoriaus variklio turbinos dujų dinaminis skaičiavimas ir jos konstrukcijos sukūrimas. Kūginių krumpliaračių apdirbimo plano rengimas. Variklio efektyvumo analizė.

baigiamasis darbas, pridėtas 2012-01-22


Aviacinio dujų turbininio variklio srauto dalies projektavimas. Darbinės mentės, turbinos disko, tvirtinimo mazgo ir degimo kameros stiprumo skaičiavimas. Flanšo gamybos technologinis procesas, operacijų apdorojimo režimų aprašymas ir skaičiavimas.

baigiamasis darbas, pridėtas 2012-01-22


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

kursinis darbas, pridėtas 2011-03-08


Aviacinio turboreaktyvinio variklio R-95Sh elementų ilgalaikio statinio stiprumo skaičiavimas. Žemo slėgio kompresoriaus pirmosios pakopos darbinio peilio ir disko stiprumo apskaičiavimas. Patentų tyrimais pagrįstas dizaino pagrindimas.

kursinis darbas, pridėtas 2013-08-07


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

testas, pridėtas 2010-12-24


Kovinio naikintuvo turboreaktyvinio dviejų grandinių mišraus srauto variklio aukšto slėgio kompresoriaus pirmosios pakopos elementų stiprumo apskaičiavimas. 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 darbų nustatymas (turimas šilumos kritimas turbinoje). Proceso purkštukų aparate apskaičiavimas, santykinis greitis prie įėjimo į radarą. Blauzdos stiprumo skaičiavimas, danties lenkimas. Turbininės pavaros dujų turbininio variklio aprašymas, dalių medžiagos pasirinkimas.

Šiandien aviacija beveik 100% sudaryta iš mašinų, naudojančių dujų turbinos tipo elektrinę. Kitaip tariant, dujų turbininiai varikliai. Tačiau nepaisant vis populiarėjančio kelionių lėktuvu, mažai kas žino, kaip veikia tas dūzgiantis ir švilpiantis konteineris, kabantis po to ar kito lėktuvo sparnu.

Veikimo principas dujų turbininis variklis.

Dujų turbininis variklis, kaip ir bet kurio automobilio stūmoklinis variklis, yra vidaus degimo variklis. Jie abu paverčia cheminę kuro energiją į šiluminę energiją degdami, o vėliau į naudingą mechaninę energiją. Tačiau tai, kaip tai vyksta, šiek tiek skiriasi. Abiejuose varikliuose yra 4 pagrindiniai procesai: įsiurbimas, suspaudimas, išsiplėtimas, išmetimas. Tie. bet kokiu atveju oras (iš atmosferos) ir kuras (iš bakų) pirmiausia patenka į variklį, tada oras suspaudžiamas ir į jį įpurškiamas kuras, po to mišinys užsidega, dėl ko jis žymiai išsiplečia ir galiausiai išsiskiria. į atmosferą. Iš visų šių veiksmų tik plėtra gamina energiją, visi kiti yra būtini šiam veiksmui užtikrinti.

Dabar koks skirtumas? Dujų turbininiuose varikliuose visi šie procesai vyksta nuolat ir vienu metu, tačiau skirtingose ​​variklio dalyse, o stūmokliniuose – vienoje vietoje, bet skirtingu laiku ir paeiliui. Be to, kuo labiau suspaustas oras, tuo daugiau energijos galima gauti degimo metu, o šiandien dujų turbininių variklių suspaudimo laipsnis jau pasiekė 35-40:1, t.y. Kai oras praeina per variklį, jo tūris mažėja ir atitinkamai padidėja jo slėgis 35-40 kartų. Palyginimui, stūmokliniuose varikliuose šis skaičius neviršija 8-9:1, moderniausiuose ir pažangiausiuose modeliuose. Atitinkamai, turėdamas tą patį svorį ir matmenis, dujų turbininis variklis yra daug galingesnis, o jo efektyvumas yra didesnis. Būtent dėl ​​to šiandien aviacijoje plačiai naudojami dujų turbininiai varikliai.

O dabar daugiau apie dizainą. Keturi aukščiau išvardyti procesai vyksta variklyje, kuris pavaizduotas supaprastintoje diagramoje po skaičiais:

• oro įsiurbimas – 1 (oro įsiurbimas)
• suspaudimas – 2 (kompresorius)
• maišymas ir uždegimas – 3 (degimo kamera)
• išmetimas – 5 (išmetimo antgalis)
• Paslaptinga sekcija numeris 4 vadinama turbina. Tai yra neatsiejama bet kurio dujų turbininio variklio dalis, jo paskirtis – gauti energiją iš dujų, kurios didžiuliais greičiais išeina iš degimo kameros, ir yra ant to paties veleno su kompresoriumi (2), kuris jį įjungia.

Taip sukuriamas uždaras ciklas. Oras patenka į variklį, suspaudžiamas, sumaišomas su degalais, uždegamas, nukreipiamas į turbinos mentes, kurios pašalina iki 80% dujų galios sukti kompresorių, viskas, kas lieka, lemia galutinę variklio galią, kurią galima panaudoti. įvairiais būdais.

Priklausomai nuo tolesnio šios energijos panaudojimo būdo, dujų turbininiai varikliai skirstomi į:

• turboreaktyvinis
• turbosraigtinis
• turboventiliatorius
• turbo velenas

Aukščiau esančioje diagramoje parodytas variklis yra turboreaktyvinis. Galima sakyti „gryna“ dujų turbina, nes dujos, praeidamos per turbiną, kuri suka kompresorių, dideliu greičiu išeina iš variklio per išmetimo antgalį ir taip stumia lėktuvą į priekį. Tokie varikliai dabar daugiausia naudojami greitaeigiuose koviniuose lėktuvuose.

Turbopropelerinis varikliai nuo turboreaktyvinių variklių skiriasi tuo, kad turi papildomą turbinos sekciją, dar vadinamą žemo slėgio turbina, susidedančią iš vienos ar kelių eilių menčių, kurios iš dujų paima po kompresoriaus turbinos likusią energiją ir taip suka propelerį, kuris gali būti prie variklio arba už jo. Po antrosios turbinos sekcijos išmetamosios dujos faktiškai išeina gravitacijos būdu, praktiškai neturėdamos energijos, todėl joms pašalinti naudojami tiesiog išmetimo vamzdžiai. Panašūs varikliai naudojami mažo greičio, žemo aukščio lėktuvuose.

Turboventiliatorius varikliai yra panašios konstrukcijos kaip ir turbosraiginiai, tik antroji turbinos sekcija nepaima visos energijos iš išmetamųjų dujų, todėl tokie varikliai turi ir išmetimo antgalį. Tačiau pagrindinis skirtumas yra tas, kad žemo slėgio turbina varo ventiliatorių, kuris yra uždarytas korpuse. Todėl toks variklis dar vadinamas dviejų kontūrų varikliu, nes per vidinę grandinę (patį variklį) ir išorinę praeina oras, kuris reikalingas tik nukreipti variklį į priekį stumiančią oro srovę. Štai kodėl jie turi gana "apkūnią" formą. Būtent šie varikliai naudojami daugelyje šiuolaikinių lėktuvų, nes jie yra ekonomiškiausi važiuojant greičiu, artėjančiu prie garso greičio, ir efektyvūs skrendant didesniame nei 7000–8000 m ir iki 12 000–13 000 m aukštyje.

Turbo velenas Varikliai savo konstrukcija beveik identiški turbosraigtiniams, tik su žemo slėgio turbina sujungtas velenas išeina iš variklio ir gali varyti absoliučiai bet ką. Tokie varikliai naudojami sraigtasparniuose, kur du ar trys varikliai varo vieną pagrindinį rotorių ir kompensacinį uodegos sraigtą. Netgi tokie tankai kaip T-80 ir amerikietiški Abrams dabar turi panašias jėgaines.

Dujų turbininiai varikliai taip pat klasifikuojami pagal kitusženklai:

• pagal įvesties įrenginio tipą (reguliuojamas, nereguliuojamas)
• pagal kompresoriaus tipą (ašinis, išcentrinis, ašinis išcentrinis)
• pagal oro-dujų kelio tipą (tiesioginis srautas, kilpa)
• pagal turbinos tipą (pakopų skaičius, rotorių skaičius ir kt.)
• pagal purkštuko tipą (reguliuojamas, nereguliuojamas) ir kt.

Turboreaktyvinis variklis su ašiniu kompresoriumi sulaukė plataus naudojimo. Kai variklis veikia, vyksta nuolatinis procesas. Oras praeina pro difuzorių, sulėtėja ir patenka į kompresorių. Tada jis patenka į degimo kamerą. Kuras taip pat tiekiamas į kamerą per purkštukus, mišinys deginamas, o degimo produktai juda per turbiną. Degimo produktai turbinos mentėse plečiasi ir priverčia ją suktis. Toliau dujos iš turbinos su sumažintu slėgiu patenka į purkštuko antgalį ir dideliu greičiu išbėga, sukurdamos trauką. Maksimali temperatūra taip pat būna degimo kameros vandenyje.

Kompresorius ir turbina yra ant to paties veleno. Degimo produktams aušinti tiekiamas šaltas oras. Šiuolaikiniuose reaktyviniuose varikliuose darbinė temperatūra gali viršyti rotoriaus mentelių lydinių lydymosi temperatūrą maždaug 1000 °C. Turbinų dalių aušinimo sistema ir karščiui atsparių bei karščiui atsparių variklių dalių parinkimas yra viena iš pagrindinių problemų projektuojant visų tipų reaktyvinius variklius, taip pat ir turboreaktyvinius.

Ypatinga turboreaktyvinių variklių su išcentriniu kompresoriumi savybė yra kompresorių konstrukcija. Tokių variklių veikimo principas panašus į variklių su ašiniu kompresoriumi.

Dujų turbininis variklis. Vaizdo įrašas.

Naudingi straipsniai šia tema.

KAM orlaivių varikliai apima visų tipų šiluminius variklius, naudojamus kaip aviacijos tipo orlaivių varomuosius įtaisus, t. y. įrenginius, naudojančius aerodinaminę kokybę judėjimui, manevravimui ir kt. atmosferoje (lėktuvai, sraigtasparniai, sparnuotosios „B-B“ klasės raketos, „B- 3“, „3-B“, „3-3“, aviacinės sistemos ir kt.). Dėl to naudojami įvairūs varikliai – nuo ​​stūmoklinių iki raketinių.

Orlaivių varikliai (1 pav.) skirstomi į tris dideles klases:

• stūmoklis (PD);
• oro čiurkšlė (VPDįskaitant dujų turbininis variklis);
• raketa (RD arba RKD).

Paskutinėms dviem klasėms taikoma išsamesnė klasifikacija, ypač klasė VPD.

Autorius oro suspaudimo principas VPD skirstomi į:

• kompresorius t.y., įskaitant kompresorių mechaniniam oro suspaudimui;
• ne kompresorius :
  • tiesiai per VRD ( SPVRD) su oro suspaudimu tik nuo didelio greičio slėgio;
  • pulsuojantis VRD ( PuVRD) su papildomu oro suspaudimu specialiuose periodinio veikimo dujų dinaminiuose įrenginiuose.

Raketų variklių klasė LRE taip pat reiškia šiluminių variklių kompresorinį tipą, nes šiuose varikliuose darbinis skystis (degalai) suspaudžiamas skystoje būsenoje turbopumpiniuose įrenginiuose.

Kietojo kuro raketinis variklis (Kietojo kuro raketinis variklis) neturi specialaus įrenginio darbiniam skysčiui suspausti. Jis atliekamas, kai kuras pradeda degti pusiau uždaroje degimo kameros erdvėje, kurioje yra kuro įkrova.

Autorius veikimo principas yra toks skirstymas: PD Ir PuVRD darbas ciklais periodiškai veiksmus, tuo tarpu in VPD, dujų turbininis variklis Ir RKD ciklas atliekamas tęstinis veiksmai. Tai suteikia jiems pranašumų santykinės galios, traukos, svorio ir tt atžvilgiu, o tai visų pirma lėmė jų panaudojimo aviacijoje galimybes.

Autorius reaktyvinės traukos kūrimo principas VPD skirstomi į:

• tiesioginės reakcijos varikliai;
• netiesioginės reakcijos varikliai.

Pirmojo tipo varikliai tiesiogiai sukuria traukos jėgą (trauką P) - tai viskas raketų varikliai (RKD), turboreaktyvinis be papildomo degiklio ir su papildomu degikliu ( turboreaktyvinis variklis Ir TRDF), turboreaktyvinis dviejų grandinių (turboventiliatoriaus variklis Ir TRDDF), tiesiai per viršgarsinis ir hipergarsinis ( SPVRD Ir scramjet), pulsuojantis (PuVRD) ir daug kombinuoti varikliai.

Netiesioginės reakcijos dujų turbininiai varikliai (dujų turbininis variklis) perduoda savo generuojamą galią į specialų varomąjį įtaisą (sraigtą, propelerį, sraigtasparnio rotorių ir kt.), kuris sukuria traukos jėgą naudodamas tą patį oro kvėpavimo principą ( turbosraigtinis , turboventiliatorius , turbo velenas varikliai - operacijų teatras, TVVD, TVGTD). Šia prasme klasė VPD vienija visus variklius, kurie sukuria trauką naudojant oro kvėpavimo principą.

Remiantis nagrinėjamais paprastų grandinių variklių tipais, yra keletas kombinuoti varikliai , jungiantis įvairių tipų variklių savybes ir privalumus, pavyzdžiui, klases:

• turboreaktyviniai varikliai - TRDP (turboreaktyvinis variklis arba turboventiliatoriaus variklis + SPVRD);
• ramjetinė raketa - RPD (LRE arba Kietojo kuro raketinis variklis + SPVRD arba scramjet);
• raketa-turbina - MTTP (TRD + skystos raketos variklis);

ir daugelis kitų sudėtingesnių grandinių variklių derinių.

Stūmokliniai varikliai (PE)

Dviejų eilių, radialinis, 14 cilindrų, oru aušinamas stūmoklinis variklis. Bendra forma.

Stūmoklinis variklis (Anglų) Stūmoklinis variklis ) -

Stūmoklinių variklių klasifikacija. Aviacijos stūmokliniai varikliai gali būti klasifikuojami pagal įvairius kriterijus:

• Priklausomai nuo naudojamo kuro tipo- lengvo ar sunkiojo kuro varikliams.
• Pagal mišinio formavimo būdą- varikliams su išoriniu mišinio formavimu (karbiuratoriumi) ir varikliams su vidinio mišinio formavimu (tiesioginis degalų įpurškimas į cilindrus).
• Priklausomai nuo mišinio uždegimo būdo- varikliams su priverstiniu uždegimu ir varikliams su slėginiu uždegimu.
• Priklausomai nuo ciklų skaičiaus- dvitakčiams ir keturtakčiams varikliams.
• Priklausomai nuo aušinimo būdo- skysčiu ir oru aušinamiems varikliams.
• Pagal cilindrų skaičių- keturių cilindrų, penkių cilindrų, dvylikos cilindrų varikliams ir kt.
• Priklausomai nuo cilindrų vietos- in-line (su cilindrais, išdėstytais iš eilės) ir žvaigždės formos (su cilindrais, išdėstytais apskritimu).

Linijiniai varikliai savo ruožtu skirstomi į vienos eilės, dviejų eilių V formos, trijų eilių W formos, keturių eilių H formos arba X formos variklius. Žvaigždžių varikliai taip pat skirstomi į vienos eilės, dviejų eilių ir kelių eilių.

• Pagal galios kitimo pobūdį priklausomai nuo aukščio pokyčio- dideliame aukštyje, t.y. varikliai, kurie palaiko galią orlaiviui kylant į aukštį, ir žemo aukščio varikliai, kurių galia mažėja didėjant skrydžio aukščiui.
• Pagal propelerio pavaros metodą- varikliams su tiesiogine sraigto ir reduktoriaus pavara.

Šiuolaikiniai orlaivių stūmokliniai varikliai yra radialiniai, keturių taktų varikliai, varomi benzinu. Stūmoklinių variklių cilindrai dažniausiai aušinami oru. Anksčiau aviacijoje buvo naudojami stūmokliniai varikliai ir vandeniu aušinami cilindrai.

Degalų degimas stūmokliniame variklyje vyksta cilindruose, o šiluminė energija paverčiama mechanine energija, nes, veikiamas susidarančių dujų slėgio, stūmoklis juda į priekį. Stūmoklio judėjimas savo ruožtu paverčiamas variklio alkūninio veleno sukimosi judesiu per švaistiklį, kuris yra jungiamoji jungtis tarp cilindro su stūmokliu ir alkūninio veleno.

Dujų turbininiai varikliai (GTE)

Dujų turbininis variklis - šilumos variklis, skirtas kuro degimo energijai paversti reaktyvinės srovės kinetine energija ir (arba) mechaniniu darbu ant variklio veleno, kurio pagrindiniai elementai yra kompresorius, degimo kamera ir dujų turbina.

Vieno veleno ir kelių velenų varikliai

Paprasčiausias dujų turbininis variklis turi tik vieną turbiną, kuri varo kompresorių ir tuo pačiu yra naudingos galios šaltinis. Tai apriboja variklio darbo režimus.

Kartais variklis yra kelių velenų. Šiuo atveju serijoje yra kelios turbinos, kurių kiekviena varo savo veleną. Aukšto slėgio turbina (pirma po degimo kameros) visada varo variklio kompresorių, o paskesnės gali varyti tiek išorinę apkrovą (sraigtasparnio ar laivo sraigtus, galingus elektros generatorius ir kt.), tiek papildomus paties variklio kompresorius, esančius. priešais pagrindinį.

Kelių velenų variklio pranašumas yra tas, kad kiekviena turbina dirba optimaliu greičiu ir apkrova. Kai apkrova varoma iš vieno veleno variklio veleno, variklio pagreitis, tai yra galimybė greitai suktis aukštyn, būtų labai prastas, nes turbina turi tiekti galią tiek, kad variklis aprūpintų daug energijos. oro (galią riboja oro kiekis) ir apkrovai pagreitinti. Dviejų velenų konstrukcija greitai pradeda veikti lengvas aukšto slėgio rotorius, aprūpinantis variklį oru, o žemo slėgio turbiną – dideliu kiekiu dujų įsibėgėjimui. Taip pat paleidžiant tik aukšto slėgio rotorių galima įsibėgėjimui naudoti ir ne tokį galingą starterį.

Turboreaktyvinis variklis (TRJ)

Turboreaktyvinis variklis (Anglų) Turboreaktyvinis variklis ) yra šilumos variklis, kuriame naudojama dujų turbina, o reaktyvinė trauka susidaro, kai degimo produktai išteka iš purkštuko. Dalis turbinos darbo tenka oro suspaudimui ir šildymui (kompresoriuje).

Turboreaktyvinio variklio schema:
1. įvesties įrenginys;
2. ašinis kompresorius;
3. degimo kamera;
4. turbinos mentės;
5. antgalis.

Turboreaktyviniame variklyje darbinio skysčio suspaudimas prie įėjimo į degimo kamerą ir didelis oro srautas per variklį pasiekiamas dėl bendro artėjančio oro srauto ir kompresoriaus, esančio turboreaktyvinio variklio kelyje, veikimo iškart po to įleidimo įtaisas, priešais degimo kamerą. Kompresorius yra varomas turbina, sumontuota ant to paties veleno ir veikianti tuo pačiu darbiniu skysčiu, šildoma degimo kameroje, iš kurios susidaro srovės srovė. Įleidimo įrenginyje dėl oro srauto stabdymo padidėja statinis oro slėgis. Kompresoriuje bendras oro slėgis didėja dėl kompresoriaus atliekamo mechaninio darbo.

Slėgio padidėjimo greitis kompresoriuje yra vienas iš svarbiausių turboreaktyvinio variklio parametrų, nes nuo to priklauso efektyvus variklio efektyvumas. Jei pirmiesiems turboreaktyviniams varikliams šis skaičius buvo 3, tai šiuolaikiniams jis siekia 40. Siekiant padidinti kompresorių dujų dinaminį stabilumą, jie gaminami dviem etapais. Kiekviena iš kaskadų veikia savo sukimosi greičiu ir yra varoma savo turbinos. Tokiu atveju kompresoriaus 1 pakopos velenas (žemas slėgis), sukamas paskutinės (mažiausio greičio) turbinos, praeina antrojo pakopos (aukšto slėgio) kompresoriaus tuščiavidurio veleno viduje. Variklių kaskados dar vadinamos žemo ir aukšto slėgio rotoriais.

Daugumos turboreaktyvinių variklių degimo kamera yra žiedo formos, o turbinos-kompresoriaus velenas eina kameros žiedo viduje. Kai oras patenka į degimo kamerą, jis yra padalintas į 3 srautus:

• Pirminis oras- patenka pro priekines degimo kameros angas, yra stabdomas prieš purkštukus ir tiesiogiai dalyvauja formuojant kuro-oro mišinį. Tiesiogiai dalyvauja kuro degime. Degalų ir oro mišinys degalų degimo zonoje reaktyviniame variklyje savo sudėtimi artimas stechiometrinei.
• Antrinis oras- patenka pro šonines angas vidurinėje degimo kameros sienelių dalyje ir padeda jas vėsinti, sukurdamas daug žemesnės temperatūros oro srautą nei degimo zonoje.
• Tretinis oras- patenka per specialius oro kanalus degimo kameros sienelių išleidimo dalyje ir padeda išlyginti darbinio skysčio temperatūros lauką priešais turbiną.

Dujų ir oro mišinys plečiasi ir dalis jo energijos turbinoje per rotoriaus mentes paverčiama mechanine pagrindinio veleno sukimosi energija. Ši energija pirmiausia išleidžiama kompresoriaus darbui, taip pat naudojama variklio agregatų (kuro stiprintuvo siurblių, alyvos siurblių ir kt.) varymui ir elektros generatoriams, kurie tiekia energiją įvairioms borto sistemoms.

Didžioji besiplečiančio dujų ir oro mišinio energijos dalis sunaudojama pagreitinti dujų srautą purkštuke, kuris išteka iš jo ir sukuria srovės trauką.

Kuo aukštesnė degimo temperatūra, tuo didesnis variklio efektyvumas. Siekiant išvengti variklio dalių sunaikinimo, naudojami karščiui atsparūs lydiniai su aušinimo sistemomis ir šilumos barjerinėmis dangomis.

Turboreaktyvinis variklis su papildomu degikliu (TRDF)

Turboreaktyvinis variklis su papildomu degikliu - turboreaktyvinio variklio modifikacija, daugiausia naudojama viršgarsiniuose orlaiviuose. Nuo turboreaktyvinio variklio jis skiriasi tuo, kad tarp turbinos ir reaktyvinio antgalio yra papildomo degiklio kamera. Į šią kamerą per specialius purkštukus tiekiamas papildomas kuro kiekis, kuris deginamas. Degimo procesas organizuojamas ir stabilizuojamas naudojant priekinį įrenginį, kuris užtikrina išgaravusio kuro ir pagrindinio srauto susimaišymą. Temperatūros padidėjimas, susijęs su šilumos patekimu į papildomą degiklį, padidina turimą degimo produktų energiją ir, atitinkamai, išmetimo iš purkštuko greitį. Atitinkamai, srovės trauka (papildomasis degiklis) taip pat padidėja iki 50%, tačiau degalų sąnaudos smarkiai padidėja. Komercinėje aviacijoje antrinio degimo varikliai paprastai nenaudojami dėl mažo efektyvumo.

Dvigubos grandinės turboreaktyvinis variklis (turboreaktyvinis variklis)

Pirmasis turboreaktyvinio variklio koncepciją vidaus orlaivių variklių pramonėje pasiūlė A. M. Lyulka (Remdamasis nuo 1937 m. atliktais tyrimais, A. M. Lyulka pateikė paraišką aplinkkelio turboreaktyviniam varikliui išradinėti. Autoriaus pažymėjimas įteiktas balandžio 22 d. 1941 m.)

Galima sakyti, kad nuo septintojo dešimtmečio iki šių dienų orlaivių variklių pramonėje buvo turboventiliatorių era. Įvairių tipų varikliai su turboventiliatoriais yra labiausiai paplitusi orlaiviuose naudojamų reaktyvinių variklių klasė – nuo ​​greitaeigių naikintuvų-perėmėjų su mažo apėjimo koeficiento turboventiliatoriais iki milžiniškų komercinio ir karinio transporto orlaivių su didelio apėjimo koeficiento turboventiliatoriais.

Turboreaktyvinio aplinkkelio variklio schema:
1. žemo slėgio kompresorius;
2. vidinis kontūras;
3. vidinės grandinės išėjimo srautas;
4. Išorinio kontūro išėjimo srautas.

Pagrindas dvigubos grandinės turboreaktyviniai varikliai Pagrįstas principas prijungti prie turboreaktyvinio variklio papildomos oro masės, einančios per išorinę variklio grandinę, todėl galima gauti didesnio skrydžio efektyvumo variklius, lyginant su įprastais turboreaktyviniais varikliais.

Praėjęs pro įleidimo įrenginį, oras patenka į žemo slėgio kompresorių, vadinamą ventiliatoriumi. Po ventiliatoriaus oras padalijamas į 2 srautus. Dalis oro patenka į išorinę grandinę ir, aplenkdama degimo kamerą, sudaro purkštuką. Kita oro dalis praeina per vidinę grandinę, kuri yra visiškai identiška aukščiau aptartam turboreaktyviniam varikliui, su tuo skirtumu, kad paskutinės turbinos pakopos turboventiliatoriaus variklyje varo ventiliatorių.

Vienas iš svarbiausių turboventiliatoriaus variklio parametrų yra aplinkkelio santykis (m), tai yra oro srauto per išorinę kilpą ir oro srauto per vidinę kilpą santykis. (m = G 2 / G 1, kur G 1 ir G 2 yra atitinkamai oro srautas per vidines ir išorines grandines.)

Kai apėjimo koeficientas yra mažesnis nei 4 (m<4) потоки контуров на выходе, как правило, смешиваются и выбрасываются через общее сопло, если m>4 - srautai išleidžiami atskirai, nes maišyti sunku dėl didelio slėgio ir greičio skirtumo.

Turboventiliatoriaus variklyje yra principas padidinti variklio skrydžio efektyvumą, sumažinant skirtumą tarp darbinio skysčio, ištekančio iš purkštuko, greičio ir skrydžio greičio. Traukos sumažėjimas, dėl kurio sumažės šis greičių skirtumas, kompensuojamas padidinus oro srautą per variklį. Oro srauto per variklį padidėjimo pasekmė yra variklio įleidimo įtaiso priekinio skerspjūvio ploto padidėjimas, dėl kurio padidėja variklio įleidimo angos skersmuo, dėl kurio padidėja jo pasipriešinimas. ir masė. Kitaip tariant, kuo didesnis apėjimo koeficientas, tuo didesnis variklio skersmuo, o visi kiti dalykai yra vienodi.

Visus turboventiliatoriaus variklius galima suskirstyti į 2 grupes:

• su srautų maišymu už turbinos;
• nemaišant.

Variklyje su turboventiliatoriumi su srauto maišymu ( turboventiliatoriaus variklis) oro srautai iš išorinių ir vidinių kontūrų patenka į vieną maišymo kamerą. Maišymo kameroje šie srautai sumaišomi ir palieka variklį per vieną purkštuką su viena temperatūra. Varikliai su turboventiliatoriais yra efektyvesni, tačiau dėl maišymo kameros padidėja variklio dydis ir svoris

Turboventiliatoriaus varikliai, kaip ir turboreaktyviniai varikliai, gali būti su reguliuojamais purkštukais ir papildomu degikliu. Paprastai tai yra turboventiliatoriaus variklis su žemu apėjimo koeficientu viršgarsiniams kariniams orlaiviams.

Karinis turboventiliatoriaus variklis EJ200 (m = 0,4)

Dvigubos grandinės turboreaktyvinis variklis su papildomu degikliu (TRDDF)

Dviejų grandinių turboreaktyvinis variklis su papildomu degikliu - turboventiliatoriaus variklio modifikavimas. Jis išsiskiria tuo, kad yra papildomo degiklio kamera. Rasta plačiai paplitusio naudojimo.

Degimo produktai, išeinantys iš turbinos, sumaišomi su oru, patenkančiu iš išorinės grandinės, o tada šiluma pridedama prie bendro srauto papildomo degiklio, kuris veikia tuo pačiu principu kaip ir TRDF. Degimo produktai šiame variklyje išteka per vieną bendrą purkštuką. Toks variklis vadinamas dviejų grandinių variklis su bendru papildomu degikliu.

TRDDF su nukreipiamu traukos vektoriumi (OVT).

Traukos vektoriaus valdymas (TCV) / Traukos vektoriaus nuokrypis (VTD)

Specialūs sukamieji purkštukai kai kuriuose turboventiliatoriuose (F) leidžia nukreipti iš purkštuko ištekančio darbinio skysčio srautą variklio ašies atžvilgiu. OVT sukelia papildomus variklio traukos nuostolius dėl papildomo darbo, reikalingo srautui pasukti, ir apsunkina orlaivio valdymą. Tačiau šiuos trūkumus visiškai kompensuoja žymiai padidintas manevringumas ir sumažėjęs orlaivio kilimo ir tūpimo bėgimas iki vertikalaus kilimo ir tūpimo imtinai. OVT naudojamas tik karinėje aviacijoje.

Didelis turboventiliatoriaus / turboventiliatoriaus variklio apėjimo santykis

Turboventiliatoriaus variklio schema:
1. ventiliatorius;
2. apsauginis gaubtas;
3. turbokompresorius;
4. vidinės grandinės išėjimo srautas;
5. Išorinio kontūro išėjimo srautas.

Turboventiliatoriaus variklis (Anglų) Turboventiliatoriaus variklis ) yra turboventiliatorius su dideliu apėjimo koeficientu (m>2). Čia žemo slėgio kompresorius paverčiamas ventiliatoriumi, kuris nuo kompresoriaus skiriasi tuo, kad turi mažiau pakopų ir didesnio skersmens, o karšta srovė praktiškai nesimaišo su šaltąja.

Šio tipo varikliuose naudojamas didelio skersmens vienos pakopos ventiliatorius, užtikrinantis didelį oro srautą per variklį visais skrydžio greičiais, įskaitant mažą greitį kilimo ir tūpimo metu. Dėl didelio ventiliatoriaus skersmens tokių turboventiliatorių variklių išorinės grandinės antgalis tampa gana sunkus ir dažnai sutrumpinamas, su tiesinimo įtaisais (fiksuotomis mentėmis, kurios pasuka oro srautą ašine kryptimi). Atitinkamai, dauguma turboventiliatorių variklių su dideliu apėjimo koeficientu yra nesimaišant srautams.

Įrenginys vidinis kontūras Tokie varikliai panašūs į turboreaktyvinį variklį, kurio paskutinės turbinos pakopos varo ventiliatorių.

Išorinis kontūras Toks turboventiliatoriaus variklis, kaip taisyklė, yra didelio skersmens vienos pakopos ventiliatorius, už kurio yra tiesinimo aparatas, pagamintas iš fiksuotų menčių, kurios pagreitina oro srautą už ventiliatoriaus ir suka jį, vedantį į ašinę kryptį, išorinis kontūras baigiasi antgaliu.

Dėl to, kad tokių variklių ventiliatorius, kaip taisyklė, yra didelio skersmens, o oro slėgio padidėjimo laipsnis ventiliatoriuje nėra didelis, tokių variklių išorinės grandinės antgalis yra gana trumpas. Atstumas nuo variklio įėjimo iki išorinio kontūrinio antgalio išėjimo gali būti žymiai mažesnis nei atstumas nuo variklio įėjimo iki vidinio kontūro antgalio išėjimo. Dėl šios priežasties gana dažnai išorinės grandinės antgalis yra klaidingai painiojamas su ventiliatoriaus gaubtu.

Turboventiliatoriaus varikliai su dideliu apėjimo koeficientu yra dviejų arba trijų velenų.

Privalumai ir trūkumai.

Pagrindinis tokių variklių privalumas yra didelis jų efektyvumas.

Trūkumai – didelis svoris ir matmenys. Ypač didelis ventiliatoriaus skersmuo, dėl kurio skrendant susidaro didelis oro pasipriešinimas.

Tokių variklių taikymo sritis – tolimųjų ir vidutinių nuotolių komerciniai lėktuvai, kariniai transporto orlaiviai.

Turboventiliatoriaus variklis (TVVD)

Turboventiliatoriaus variklis (Anglų) Turbopropelerinis variklis ) -

0

Oru kvėpuojantys varikliai skirstomi į kompresorinius ir nekompresorius pagal išankstinio oro suspaudimo prieš patenkant į degimo kamerą metodą. Ne kompresoriniai oru kvėpuojantys varikliai naudoja didelio greičio oro slėgį. Kompresoriniuose varikliuose orą suspaudžia kompresorius. Kompresoriaus oru kvėpuojantis variklis yra turboreaktyvinis variklis (TRE). Grupė, vadinama mišriais arba kombinuotais varikliais, apima turbosraigtinius variklius (TVD) ir dvigubos grandinės turboreaktyvinius variklius (DTRE). Tačiau šių variklių konstrukcija ir veikimo principas daugeliu atžvilgių yra panašūs į turboreaktyvinius. Dažnai visi šių variklių tipai derinami pagal bendrąjį dujų turbininių variklių (GTE) pavadinimą. Dujų turbininiuose varikliuose kaip kuras naudojamas žibalas.

Turboreaktyviniai varikliai

Struktūrinės schemos. Turboreaktyvinis variklis (100 pav.) susideda iš įvesties įrenginio, kompresoriaus, degimo kameros, dujų turbinos ir išėjimo įrenginio.

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 (101 pav.) ir ašiniai (žr. 100 pav.) kompresoriai.

Ašiniame kompresoriuje, kai rotorius sukasi, darbinės mentės veikia orą, sukasi jį ir priverčia judėti išilgai ašies link kompresoriaus išleidimo angos.

Išcentriniame kompresoriuje, kai sukasi sparnuotė, oras įtraukiamas mentėmis ir, veikiamas išcentrinių jėgų, juda į periferiją. Šiuolaikinėje aviacijoje plačiausiai naudojami varikliai su ašiniu kompresoriumi.

Ašinį kompresorių sudaro rotorius (besisukanti dalis) ir statorius (stacionari dalis), prie kurių pritvirtintas įvesties įtaisas. Kartais įleidimo įrenginiuose įrengiami apsauginiai tinkleliai, kad į kompresorių nepatektų pašaliniai daiktai, galintys pažeisti mentes.

Kompresoriaus rotorius susideda iš kelių eilių profiliuotų darbinių menčių, išdėstytų aplink perimetrą 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. Stacionarių menčių serija, vadinama tiesinimo mente, kartu su eile darbinių peiliukų vadinama kompresoriaus pakopa.

Šiuolaikiniuose aviacijos turboreaktyviniuose varikliuose naudojami kelių pakopų kompresoriai, kurie padidina oro suspaudimo proceso efektyvumą. Kompresoriaus pakopos yra suderintos viena su kita taip, kad iš vienos pakopos išeinantis oras sklandžiai tekėtų aplink kitos pakopos mentes.

Reikiamą oro kryptį į kitą etapą užtikrina tiesinimo aparatas. Tam pačiam tikslui skirta ir prieš kompresorių sumontuota kreipiamoji mentelė. Kai kurios variklių konstrukcijos gali neturėti kreipiamosios mentės.

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

Vamzdinę (individualią) degimo kamerą sudaro liepsnos vamzdis ir išorinis korpusas, sujungti vienas su kitu pakabos kaušeliais. Priekinėje degimo kameros dalyje sumontuoti kuro purkštukai ir sūkurys, kurie padeda stabilizuoti liepsną. 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 vamzdeliai yra sujungti vienas su kitu vamzdžiais, kurie užtikrina, kad mišinys užsidegtų 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 priekinėje liepsnos vamzdžio dalyje – sūkuriai ir purkštukai.

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

Turboreaktyvinio variklio 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 darbinių mentių, esančių ant jų ratlankių. Darbaračiai pritvirtinti prie turbinos veleno ir kartu sudaro rotorių (106 pav.). Purkštukų įtaisai yra prieš kiekvieno disko darbinius peiliukus. Stacionaraus purkštuko aparato ir disko su darbinėmis mentėmis derinys vadinamas turbinos pakopa. Darbinės 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 orlaivio variklio išdėstymo tarp išmetimo vamzdžio ir reaktyvinio antgalio įrengiamas ilginamasis vamzdis. Purkštukai gali būti reguliuojamo arba nereguliuojamo išėjimo skerspjūvio.

Veikimo principas. Skirtingai nuo stūmoklinio variklio, dujų turbininiuose varikliuose darbo procesas neskirstomas į atskirus taktus, o vyksta nuolat.

Turboreaktyvinio variklio veikimo principas yra toks. Skrydžio metu į variklį patenkantis oro srautas per įleidimo įtaisą patenka į kompresorių. Įleidimo 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, kai rotorius sukasi greitai, kompresoriaus mentės, kaip ir ventiliatoriaus mentės, varo orą link degimo kameros. Tiesinimo įrenginiuose, įrengtuose 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 dėl išcentrinės jėgos. Į kompresorių patenkantis oras surenkamas greitai besisukančio sparnuotės mentėmis ir, veikiamas išcentrinės jėgos, išmetamas iš centro į kompresoriaus rato apskritimą. Kuo greičiau sukasi sparnuotė, tuo didesnį slėgį sukuria kompresorius.

Dėl kompresoriaus turboreaktyviniai varikliai gali generuoti trauką, kai jie dirba vietoje. Oro suspaudimo proceso efektyvumas kompresoriuje

apibūdinamas slėgio padidėjimo laipsniu π k, kuris yra oro slėgio prie kompresoriaus išėjimo p 2 santykis su atmosferos oro slėgiu p H

Tada įvesties įrenginyje ir kompresoriuje suspaustas oras patenka į degimo kamerą, padalintas į du srautus. Viena oro dalis (pirminis oras), sudaranti 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, jas vėsindamas, o išėjimo iš kameros vietoje susimaišo su degimo produktais, sumažindamas dujų-oro srauto temperatūrą iki vertės, nustatytos pagal degimo kamerą. turbinos menčių atsparumas karščiui. Nedidelė antrinio oro dalis pro šonines liepsnos vamzdžio angas prasiskverbia į degimo zoną.

Taigi degimo kameroje kuro-oro mišinys susidaro purškiant kurą per purkštukus ir sumaišant jį su pirminiu oru, deginant mišinį ir sumaišant degimo produktus su antriniu oru. Užvedant variklį mišinys uždegamas specialiu uždegimo įtaisu, o toliau varikliui veikiant kuro-oro mišinys uždegamas esamu liepsnos degikliu.

Aukštos temperatūros ir slėgio degimo kameroje susidaręs dujų srautas smailėjančiu antgaliu aparatu patenka į turbiną. Purkštuko aparato kanaluose dujų greitis smarkiai padidėja iki 450-500 m/sek ir įvyksta 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, didėjant jų greičiui. Pirmuoju atveju dujų turbina vadinama aktyvia, antruoju – reaktyvia. Antruoju atveju turbinos mentės, be aktyvios atvažiuojančios dujų srovės įtakos, dėl dujų srauto pagreitėjimo patiria ir reaktyvųjį efektą.

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 naudojama sukti turbiną, kuri savo ruožtu suka kompresorių, kita dalis naudojama dujų srautui pagreitinti (sukurti reaktyvinės traukos jėgą).

Turbopropeleriniai varikliai

Prietaisas ir veikimo principas.Šiuolaikiniams orlaiviams

Turėdami didelę naudingąją apkrovą ir skrydžio diapazoną, mums reikia variklių, kurie galėtų sukurti reikiamą trauką su minimaliu savituoju svoriu. Turboreaktyviniai varikliai atitinka šiuos reikalavimus. Tačiau jie yra neekonomiški, palyginti su sraigtu varomomis sistemomis esant mažam skrydžio greičiui. Atsižvelgiant į tai, kai kurių tipų orlaiviams, skirtiems skrydžiams santykinai mažu greičiu ir dideliais atstumais, reikalingi varikliai, kurie derintų turboreaktyvinių variklių privalumus su sraigto varomo variklio pranašumais esant mažam skrydžio greičiui. Šie varikliai apima turbopropelerinius variklius (TVD).

Turbosraigtinis variklis – tai dujų turbininis orlaivio variklis, kuriame turbina išvysto daugiau galios, nei reikia kompresoriui sukti, o ši perteklinė galia naudojama propeleriui sukti. Teatro schema parodyta fig. 109.

Kaip matyti iš diagramos, turboreaktyvinis variklis susideda iš tų pačių komponentų ir mazgų kaip ir turboreaktyvinis variklis. Tačiau, skirtingai nei turbopropelerinis variklis, turbosraigtiniame variklyje yra papildomai sumontuotas 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 itin mažas, nes sraigto efektyvumas pasiekia aukščiausią vertę projektinėmis skrydžio sąlygomis esant 750-1500 aps./min.

Siekiant sumažinti sraigto greitį, palyginti su dujų turbinos greičiu, turbopropeleriniame variklyje sumontuota pavarų dėžė. Ant didelės galios variklių kartais naudojami du sraigtai, besisukantys priešingomis kryptimis, o abiejų sraigtų veikimą užtikrina viena pavarų dėžė.

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

Teatro variklio trauką daugiausia sukuria propeleris (iki 90%) ir tik šiek tiek dėl dujų srovės reakcijos.

Turbosraigtiniuose varikliuose naudojamos daugiapakopės turbinos (pakopų skaičius nuo 2 iki 6), o tai lemia būtinybė eksploatuoti didesnius šilumos lašus ant turbosraigtinės turbinos nei ant turboreaktyvinės turbinos. Be to, kelių pakopų turbinos naudojimas leidžia sumažinti jos greitį, taigi ir pavarų dėžės matmenis bei svorį.

Pagrindinių teatro variklio elementų paskirtis nesiskiria nuo tų pačių turboreaktyvinio variklio elementų paskirties. TVD darbo eiga taip pat panaši į TRD darbo eigą. 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. Oro ir kuro mišinio degimo metu susidarančios dujos 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 (DTRE).

Skirtingai nuo įprasto turboreaktyvinio variklio, turboreaktyviniame variklyje dujų turbina varo (be kompresoriaus ir daugybės pagalbinių mazgų) žemo slėgio kompresorių, kitaip dar vadinamą antrinės grandinės ventiliatoriumi. Turboreaktyvinio variklio antrinės grandinės ventiliatorius taip pat gali būti varomas iš atskiros turbinos, esančios už kompresoriaus turbinos. Paprasčiausia turboreaktyvinio variklio schema parodyta fig. 110.

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

Turboreaktyvinio variklio veikimas yra toks. Oro srautas, patenkantis į variklį, patenka į oro įsiurbimo angą ir tada viena oro dalis praeina per pirminio kontūro aukšto slėgio kompresorių, kita – per antrinės grandinės ventiliatoriaus mentes (žemo slėgio kompresorių). Kadangi pirmoji grandinės grandinė yra įprastinė turboreaktyvinio variklio grandinė, darbo procesas šioje grandinėje yra panašus į darbo procesą turboreaktyviniame variklyje. Antrinės grandinės ventiliatoriaus veikimas yra panašus į daugiamečių sraigto, besisukančio žiediniu kanalu, veikimą.

DTRD varikliai gali būti naudojami ir viršgarsiniuose orlaiviuose, tačiau tokiu atveju, norint padidinti jų trauką, būtina užtikrinti kuro degimą antrinėje grandinėje. Norint greitai padidinti (padidinti) turboreaktyvinio variklio trauką, kartais papildomas kuras deginamas arba antrinio kontūro oro sraute, arba už pirminės grandinės turbinos.

Deginant papildomus degalus antroje grandinėje, reikia padidinti jo purkštuko plotą, kad abiejų kontūrų 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 ventiliatoriui pasukti reikalinga galia. Tada, norint išlaikyti tą patį variklio sūkių skaičių, reikės sumažinti dujų temperatūrą pirminėje grandinėje prieš turbiną, o tai sumažins trauką pirminėje grandinėje. Bendros traukos padidėjimas bus nepakankamas, o kai kuriais atvejais bendra priverstinio variklio trauka gali būti mažesnė už bendrą įprasto turboreaktyvinio variklio trauką. Be to, sukibimo didinimas siejamas su didelėmis specifinėmis degalų sąnaudomis. Visos šios aplinkybės riboja šio traukos didinimo metodo naudojimą. Tačiau turboreaktyvinio variklio traukos padidinimas gali būti plačiai pritaikytas viršgarsiniu skrydžio greičiu.

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

2006 m. Permės variklių gamybos komplekso vadovybė ir UAB 9 teritorinė gamybos įmonė (Permės filialas) pasirašė GTE-16PA pagrindu pagamintos dujų turbininės elektrinės GTES-16PA gamybos ir tiekimo sutartį su PS. -90EU-16A variklis.

Apie pagrindinius naujojo variklio ir esamo PS-90AGP-2 skirtumus paprašėme Daniilo SULIMOVO, „Aviadvigatel OJSC“ generalinio projektuotojo pavaduotojo ir vyriausiojo dujų turbinų ir elektrinių projektuotojo.

Pagrindinis skirtumas tarp GTE-16PA instaliacijos ir esamo GTU-16PER yra 3000 aps./min (vietoj 5300 aps./min.) galios turbinos naudojimas. Sumažinus sukimosi greitį galima atsisakyti brangios pavarų dėžės ir padidinti viso dujų turbinos bloko patikimumą.

GTU-16PER ir GTE-16PA variklių techninės charakteristikos (pagal ISO sąlygas)

Jėgos turbinos pagrindinių parametrų optimizavimas

Pagrindiniai laisvosios turbinos (ST) parametrai: skersmuo, srauto kelias, pakopų skaičius, aerodinaminis efektyvumas – yra optimizuoti, siekiant sumažinti tiesiogines eksploatacijos išlaidas.

Eksploatacinės išlaidos apima įrangos įsigijimo išlaidas ir išlaidas tam tikram eksploatacijos laikotarpiui (užsakovui priimtinas kaip atsipirkimo laikotarpis). Pasirinkus užsakovui gana numatomą atsipirkimo laikotarpį (ne daugiau kaip 3 metai), buvo galima įgyvendinti ekonomiškai pagrįstą dizainą.

Optimali laisvosios turbinos parinktis konkrečiam pritaikymui, kaip GTE-16PA dalis, buvo parinkta visoje variklio sistemoje, remiantis kiekvienos parinkties tiesioginių eksploatavimo sąnaudų palyginimu.

Taikant vienmatį ST modeliavimą pagal vidutinį skersmenį, buvo nustatytas pasiekiamas ST aerodinaminio efektyvumo lygis diskretiškai nurodytam etapų skaičiui. Šiam variantui buvo pasirinkta optimali srauto dalis. Menčių skaičius, atsižvelgiant į reikšmingą jų įtaką sąnaudoms, buvo parinktas iš sąlygos užtikrinti Zweifel aerodinaminės apkrovos koeficientą, lygų vienetui.

Remiantis pasirinktu srauto keliu, buvo įvertintas KT svoris ir gamybos sąnaudos. Tada buvo lyginami turbinų variantai variklio sistemoje, remiantis tiesioginėmis eksploatavimo sąnaudomis.

Renkantis ST etapų skaičių, atsižvelgiama į efektyvumo pokyčius, įsigijimo ir eksploatavimo kaštus (kuro sąnaudas).

Įsigijimo kaina tolygiai didėja didėjant sąnaudoms, kai didėja etapų skaičius. Lygiai taip pat didėja realizuotas efektyvumas – dėl to, kad sumažėja aerodinaminė apkrova scenoje. Eksploatacijos kaštai (kuro komponentas) mažėja didėjant efektyvumui. Tačiau bendros sąnaudos turi aiškų minimumą su keturiais galios turbinos etapais.

Atliekant skaičiavimus buvo atsižvelgta tiek į mūsų pačių, tiek į kitų įmonių patirtį (įgyvendintą konkrečiuose projektuose), kas leido užtikrinti vertinimų objektyvumą.

Galutiniame projekte padidinus scenos apkrovą ir sumažinus ST efektyvumą nuo maksimalios pasiekiamos vertės maždaug 1 proc., bendrus užsakovo kaštus pavyko sumažinti beveik 20 proc. Tai buvo pasiekta sumažinus turbinos savikainą ir kainą 26%, palyginti su maksimaliu efektyvumu.

ST aerodinaminis dizainas

Aukštas naujojo ST aerodinaminis efektyvumas esant pakankamai didelei apkrovai buvo pasiektas naudojant „Aviadvigatel OJSC“ patirtį kuriant žemo slėgio turbinas ir jėgos turbinas, taip pat naudojant daugiapakopius erdvinius aerodinaminius modelius, naudojant Eulerio lygtys (neatsižvelgiant į klampumą) ir Navier-Stokes (atsižvelgiant į klampumą).

GTE-16PA ir Rolls-Royce TND galios turbinų parametrų palyginimas

Palyginus GTE-16PA ST ir moderniausio Trent šeimos Rolls-Royce LPT parametrus (Smith diagrama), matyti, kad pagal srauto sukimosi kampą ašmenyse (apie 1050), naujasis ST yra ties Rolls-Royce turbinų lygio. Griežtų svorio apribojimų, būdingų orlaivių konstrukcijoms, nebuvimas leido šiek tiek sumažinti apkrovos koeficientą dH/U2 padidinus skersmenį ir periferinį greitį. Išėjimo greičio dydis (būdingas antžeminėms konstrukcijoms) leido sumažinti santykinį ašinį greitį. Apskritai suprojektuoto ST potencialas efektyvumui realizuoti yra tokio lygio, kuris būdingas Trent šeimos etapams.

Suprojektuoto ST aerodinamikos bruožas taip pat yra užtikrinti optimalią turbinos efektyvumo vertę dalinės galios režimais, būdingą darbui baziniu režimu.

Išlaikant sukimosi greitį, rotoriaus apkrovos pokytis (sumažėjimas) padidina atakos kampą (dujų srauto krypties nukrypimas nuo įėjimo į mentes nuo apskaičiuotos vertės) prie įleidimo į angą. ašmenų ratlankiai. Atsiranda neigiami atakos kampai, reikšmingiausi paskutiniuose turbinos etapuose.

ST ašmenų ratlankių konstrukcija, pasižyminti dideliu atsparumu atakos kampų pokyčiams, užtikrinama specialiu ratlankių profiliavimu, papildomai tikrinant aerodinaminių nuostolių stabilumą (pagal 2D/3D Navier-Stokes aerodinaminius modelius) esant dideliems įleidimo srauto kampams.

Dėl to naujojo ST analitinės charakteristikos parodė didelį atsparumą neigiamiems atakos kampams, taip pat galimybę naudoti ST varant generatorius, gaminančius srovę 60 Hz dažniu (kai sukimosi greitis yra 3600 aps./min. ), tai yra galimybė padidinti sukimosi greitį 20 % be pastebimo efektyvumo praradimo. Tačiau šiuo atveju efektyvumo praradimas yra beveik neišvengiamas naudojant mažos galios režimus (dėl to papildomai padidėja neigiami atakos kampai).
ST dizaino ypatybės
Siekiant sumažinti ST medžiagų sąnaudas ir svorį, buvo naudojami patikrinti aviacijos metodai, skirti turbinos konstrukcijoms. Dėl to rotoriaus masė, nepaisant padidėjusio skersmens ir pakopų skaičiaus, pasirodė lygi GTU-16PER galios turbinos rotoriaus masei. Tai užtikrino reikšmingą transmisijų suvienodinimą, taip pat buvo suvienodinta alyvos sistema, atramų slėgio sistema ir ST aušinimas.
Padidintas oro kiekis, naudojamas transmisijos guolių atramoms slėgti, ir pagerinta oro kokybė, įskaitant jo valymą ir aušinimą. Transmisijos guolių tepimo kokybė taip pat buvo pagerinta naudojant filtravimo elementus, kurių filtravimo smulkumas siekia iki 6 mikronų.
Siekiant padidinti naujojo dujų turbinos bloko eksploatacinį patrauklumą, įdiegta specialiai sukurta valdymo sistema, leidžianti klientui naudoti turbo-plėstuvus (oro ir dujų) bei hidraulinius paleidimo tipus.
Variklio svorio ir dydžio charakteristikos leidžia naudoti GTES-16P blokuose supakuotos jėgainės serijines konstrukcijas.
Triukšmą ir šilumą izoliuojantis korpusas (patalpinus nuolatinėse patalpose) užtikrina sanitarinių normų reikalaujamo lygio dujų turbininės jėgainės akustines charakteristikas.
Pirmajam varikliui šiuo metu atliekami specialūs bandymai. Variklio dujų generatorius jau praėjo pirmąjį lygiaverčio ciklinio bandymo etapą ir pradėjo antrąjį etapą po techninės būklės peržiūros, kuris bus baigtas 2007 m. pavasarį.

Jėgos turbina, kaip viso dydžio variklio dalis, išlaikė pirmąjį specialų testą, kurio metu buvo paimti 7 droselio charakteristikų rodikliai ir kiti eksperimentiniai duomenys.
Remiantis tyrimo rezultatais, buvo padaryta išvada apie KT veikimą ir jo atitiktį deklaruotiems parametrams.
Be to, remiantis bandymų rezultatais, buvo atlikti kai kurie ST projekto koregavimai, įskaitant korpuso aušinimo sistemos pakeitimą, siekiant sumažinti šilumos išsiskyrimą į stoties patalpas ir užtikrinti priešgaisrinę saugą, taip pat optimizuoti radialinius tarpus, kad padidėtų efektyvumas, bei pakoreguoti. ašinė jėga.
Kitas jėgos turbinos bandymas planuojamas 2007 metų vasarą.

Dujų turbinos blokas GTE-16PA
specialių išbandymų išvakarėse