1.2. Классификация лопаточных машин

По принципу действия ЛМ подразделяют на машины – исполнители и машины – двигатели.

В машинах – исполнителях к рабочему телу подводится механическая энергия (компрессор, компрессор, гребной винт, вентилятор).

Вмашинах – двигателях механическая энергия отбирается от рабочего тела (турбины).

В соответствием с основным направлением течения рабочего тела лопаточные машины разделяют на осевые и радиальные.

Осевой лопаточной машиной называется такая лопаточная машина, линии тока рабочего тела в которой располагаются на цилиндрических поверхностях, оси которых совпадают с осью ЛМ. Рис. 1.3.

Радиальной лопаточной машиной называется такая ЛМ, лини тока рабочего тела в которой располагаются в плоскостях, перпендикулярных оси лопаточной машины.

Радиальные ЛМ подразделяются на центробежные (ц/б) и центростремительные (ц/с). Если течение рабочего тела в ЛМ идёт от центра к периферии, то такая лопаточная машина называется ц/б. Примером является центробежный компрессор, рис. 1.4. Если же поток в основном направлен от периферии к центру, то лопаточная машина называется центростремительной. Пример – центростремительная турбина (рисунок 1.5).

Рис. 1.4

Рис. 1.5

По числу ступеней лопаточные машины разделяются на одноступенчатые и многоступенчатые, в случае, если в состав лопаточной машины входит несколько ступеней.

У осевых компрессоров может быть до 15 ступеней. Турбины обычно имеют 2 – 5 ступеней.

1.3. Основные требования к лопаточным машинам

Основными требованиями к ЛМ авиационных ГТД являются:

1. Малая масса, малые габариты. В этом случае на борту разместится больше полезного груза.

2. Высокий кпд на расчётном режиме.

3. Благоприятное протекание характеристик лопаточной машины.

4. Надёжность, долговечность, живучесть.

5. Высокая технологичность. ().

Прокомментируем эти требования.

1. Если учесть, что в современных ГТД масса К и Т составляет 60..70% массы всего двигателя, то создание ЛМ с минимальной массой и габаритами становится важнейшей задачей авиадвигателестроения. Критерием оптимальности конструкции ЛМ в этом случае становится удельная масса двигателя . В настоящее время ставится задача создания ГТД с удельной массой.

2. Высокий КПД ЛМ диктуется соображениями получения высоких показателей эффективности ГТД в целом. В частности, КПД компрессора должен находится на уровне 0,85..0,9, а турбины – 0,9..0,94.

3. Требование благоприятного протекания характеристик обусловливается многорежимным характером работы ГТД.

4. Надёжность и живучесть – специфические требования, характерные для авиационной техники, и включают вопросы прочности и износа элементов ЛМ. (Живучесть – это требование к агрегату в нештатных условиях выполнять свои функции некоторое время).

5. Технологичность, мобильность создания и возможность модернизации предполагают использование методов передовой технологии в процессе изготовления ЛМ. При этом преследуется цель – снижение стоимости двигателя. Чем выше технологичность, тем меньше стоимость

Очевидно, что требования, предъявляемые к ЛМ, носят противоречивый характер. Удовлетворение всех требований – сложная инженерная и научная задача.