Глава 18 - Уплотнения ГТД

Второе место, но тоже с ограничением до 700 К, принадлежит скользящему бесконтактному уплот-

нению АД (δ	ÝÔ	= 8,65 ìêì,				=0,0545·10-3 ). Òðå-
тье место (δ
	=45 ìêì,				=0,0492·10-3 ) занимает

ÝÔ

скользящее аспираторное уплотнение большого диаметра D=914 мм не имеющее существенных ог-

раничений по применению. Четвертое - с ограни- чением по скорости скольжения U ≤100 м/с - занимает скользящее контактное уплотнение АД.

Наконец, пятое (δ	ÝÔ	=165,5 ìêì,				=0,27·10-3)
и шестое (δ =198 ìêì,				=0,495 10-3) занимают
ÝÔ

соответственно щеточное и лабиринтное уплотне-

ния преимуществом которых является отсутствие ограничений по потребной температуре.

Применение скользящих уплотнений для уплотнения газового тракта авиадвигателей сулит большие экономические выводы. К сожалению, для температур 900...1000 К и выше и окружных скоростей 400...450 м/с скользящие уплотнения пока не разработаны.

Отметим, что сравнение уплотнений, приведенное в [18.7.2] по параметру

,

который пропорционален эффективному зазору

(обозначения см. в разделе 18.3.1) в принципе подтверждает распределение мест по эффективности уплотнений, приведенное в таблице 18.3.5_2.

Напомним, что коэффициент расхода µ, а зна- чит и эффективный зазор δÝÔ = µδ, зависит от числа Рейнольдса Re, однако для реальных условий работы уплотнений, характеризующихся большими числами Re, распределение мест по эффективности уплотнений соответствует таблице 18.3.5_2.

18.4 - Примеры уплотнений газового тракта ГТД

18.4.1 - Пример 1

На Рис. 18.4.1_1а и б цифрами показаны лабиринтные уплотнения между ротором и статором двухконтурного двигателя ПС-90А. Лабиринты 1, 2, 3 предназначены для уменьшения перетекания из-за соответствующей направляющей лопатки компрессора низкого давления (КНД) на вход этой

лопатки. Лабиринты 6 и 7 служат для этой же цели

âКВД. Лабиринты 4 и 8 - закомпрессорные уплотнения КНД и КВД, 9 - лабиринт для уменьшения утечек после закомпрессорного уплотнения 8. Воздух, просочившийся из-за уплотнения 8, сбрасывается в наружный контур. Лабиринты 10 и 11 уменьшают утечки охлаждающего воздуха, поступающего на охлаждение диска турбины и лопаток ТВД. Лабиринты 12 и 13 снижают перетечки газа

âобход газового тракта.

Лабиринты 14...21 служат для уплотнения газового тракта турбины низкого давления (ТНД), причем лабиринты 18, 19, 20 и 21 выполнены над полочками рабочих лопаток ТНД. Масляные уплотнения представлены в разделе 18.5.

Над всеми рабочими лопатками компрессора и турбины применены истираемые, при задевании их лопатками, покрытия, обеспечивающие радиальный зазор между лопатками и корпусами при задеваниях.

Для уменьшения радиальных зазоров между рабочими лопатками и корпусами на основных режимах работы двигателя, корпуса турбины охлаждаются воздухом, отбираемым из-за соответствующих ступеней компрессора, что приводит к температурной усадке диаметров корпусов, т.е. к уменьшению зазоров. Охлаждение корпусов автоматически отключается при переходе на низкие режимы работы двигателя.

Аналогично охлаждается корпус компрессора над тремя последними рабочими лопатками КВД воздухом, отбираемым от КНД.

18.4.2 - Пример 2. Уплотнение статорной и роторной частей турбины

Прежде всего, отметим, что ликвидация, точ- нее - сведение к возможному минимуму, непроизводительных утечек газа и охлаждающего воздуха представляет собой одну из наиболее важных и наиболее значительных по получаемому эффекту задач при проектировании турбины.

Утечка каждого процента расхода газа в радиальный зазор (как рабочего колеса, так и соплового аппарата) приводит к равному по вели- чине (в процентах) уменьшению к.п.д. ступени турбины.

Утечка в проточную часть турбины каждого процента охлаждающего воздуха, отбираемого за компрессором высокого давления (для двигателя типа ПС-90А) приводит к увеличению удельного расхода топлива на 0,3% и увеличению температуры газа перед ротором ТВД на 10îС. Кроме того, сама утечка охлаждающего воздуха в основной

1197

1198	Глава
	ГТД Уплотнения - 18

Рисунок 18.4.1_1 а – Лабиринтные уплотнения между ротором и статором двигателя ПС-90А

1199

ГТД Уплотнения - 18 Глава

Рисунок 18.4.1_1 б – Лабиринтные уплотнения между ротором и статором двигателя ПС-90А

Глава 18 - Уплотнения ГТД

поток, особенно в область больших скоростей (на-	торых необходим зазор по условиям сборки (кото-
пример, в осевой зазор между СА и РК), способна	рые не стягиваются болтовыми соединениями).
привести к дополнительным потерям к.п.д. - до	3) так называемые «перьевые» уплотнения 3
1,5% к.п.д. ступени на каждый процент утечки	между верхними и нижними полками сопловых
охлаждающего воздуха.	лопаток - для уплотнения воздушной полости над
Рассмотрим схему проточной части ТВД, ро-	СА и под СА от утечек в проточную часть и утечек
тор и статор которой имеют практически все виды	газа и воздуха между нижними полками 2 СА.
уплотнений, которые применяются в современных	«Перьевые» уплотнения состоят из тонкой
турбинах (см. Рис. 18.4.2_1).	(примерно 0,3 мм) гибкой металлической полоски
Для герметизации стыков деталей ротора	(перышка), помещаемой одновременно в две па-
и статора от утечек в проточную часть охлажда-	раллельные канавки, прорезанные в смежных де-
ющего воздуха используются:	талях (торцах полок лопаток). Разница давлений
1) конусные упругие кольца 1 - для уплотне-	между полостями сверху и снизу полок прижима-
ния значительных осевых зазоров.	ет пластинки к стенкам канавок и уплотняет зазор.
2) гофрированные пружинные пластинки 2 -	Из принципа действия «перьевых» уплотнений
уплотнение стыков между деталями статора, в ко-	ясно, что чем более гибкой является пластинка

Рисунок 18.4.2_1 - Проточная часть ТВД V25—(Pratt&Whitney)

1 – конусное кольцо; 2 – гофрированные пластины; 3 – «перьевые уплотнения»; 4 – проволока; 5 – трубка

1200