Глава 8 - Турбины ГТД

бину, а основная часть через пазы в болтовых соединениях 9 и лабиринтах 8 охлаждает замковые соединения дисков.

Отсутствие ограничений на массу дисков позволило выполнить диски с достаточным запасом прочности для возможной раскрутки ротора, применить более дешевые материалы и унифицировать конструкцию дисков.

Ротор силовой турбины промышленного двигателя GT10C (см. Рис. 8.4.1.2_6)

Полезная мощность 29 МВт, частота вращения 6500 об/мин. Двигатель предназначен для механического привода и привода электрогенератора (через редуктор).

Ротор СТ имеет два диска 17, стянутые болтом 18, который одновременно крепит диски к фланцу диска 19 и с обоих концов затянут гайками 20 и 21. Ротор не имеет дефлекторов и промежуточных

дисков. Уплотнение радиального зазора по внутреннему кольцу соплового аппарата реализуется

ñпомощью лабиринтов 22, выполненных заодно

ñдисками на удлиненных фланцах 23 и 24. Ротор СТ не охлаждается.

Обе рабочие лопатки имеют бандажные полки очень малого размера (под один гребешок лабиринтного уплотнения), предназначенные в основном для контроля вибронапряжений в лопатках.

8.4.1.4 - Примеры доводки и совершенствования роторов

Модернизация ротора ТВД CF6-80C2 для увеличения циклического ресурса.

Конструкция ротора ТВД CF6-80C2 (см. Рис. 8.4.1.2_2) имеет долгую историю доводки в эксплуатации и достигла ресурса в 15000 циклов. Мо-

Рисунок 8.4.1.3_3 – Силовая турбина промышленного двигателя ПС-90ГП-2 1 – стяжной болт; 2 – диск; 3 – гайка; 4 – шпилька; 5 – фланец вала; 6 – болтовое соеди-

нение; 7 – фланец диска; 8 – лабиринт; 9 – болтовые соединения; 10 – полость ротора; 11 – рабочие лопатки; 12 – задняя опора ротора СТ; 13 – разгрузочная полость; 14 – лабиринт

467

Глава 8 - Турбины ГТД

дернизация (см. Рис. 8.4.1.4_1) была предпринята	- использование для дисков и дефлекторов
с целью увеличения ресурса до 20000 циклов (это	нового материала с улучшенными прочностными
оказалось необходимо для уменьшения стоимости	характеристиками.
эксплуатации двигателя на коротких маршрутах).	Как видно из сравнения, длина переднего
Как видно из сравнения (см. Рис. 8.4.1.2_2	фланца 33 (см. Рис. 8.4.1.2_2) диска первой ступе-
и Рис. 8.4.1.4_1), основными мероприятиями по	ни (имеющего шлицы для крепления к валу) прак-
увеличению циклического ресурса являются:	тически не изменилась. Передний дефлектор 1 (см.
- исключение отверстий под болты 28 и 30 (см.	Рис. 8.4.1.4_1) имеет отверстие 4 для воздуха из
Рис. 8.4.1.2_2) в ободных частях дисков (это мероп-	аппарата закрутки, полость за которым уплотнена
риятие ликвидировало значительные концентрато-	лабиринтами 5 и 6. Размещение аппарата закрут-
ры напряжений);	ки на большем диаметре позволило снизить тем-
- замена лабиринтных уплотнений 29 и 31 (см.	пературу охлаждающего воздуха для рабочих ло-
Рис. 8.4.1.2_2), которые крепились болтами, деф-	паток и увеличить их долговечность.
лекторами 1 и 2 (см. Рис. 8.4.1.4_1);	Развитие конструкции ротора ТВД семей-
- замена промежуточного лабиринта 20 (см.	ñòâà RB211/Trent (Rolls-Royce)
Рис. 8.4.1.2_2), который через болты передавал	В наиболее совершенных двигателях семей-
свою центробежную нагрузку дискам, полноцен-	ñòâà RB211 (RB211-535E4 è RB211-524D4C/D) ïðè-
ным промежуточным диском 3 (см. Рис. 8.4.1.4_1)	менен ротор ТВД, показанный на Рис. 8.4.1.4_2а
(этот диск имеет ступицу и сам несет свою цент-	[8.4.4.1]. К его особенностям можно отнести уп-
робежную нагрузку, уменьшая нагрузку на основ-	лотнение аппарата закрутки 1 лабиринтами 2 и 3,
ные диски);	выполненными заодно с диском. Но такое решение

Рисунок 8.4.1.4_1 – Модернизированный ротор ТВД CF6-80C2 «НТ90», обеспечивающий 20000 циклов (представлен на Аэрошоу в Ле-Бурже в 1997 году)

1 – передний дефлектор первого диска; 2 – задний дефлектор второго диска; 3 – промежуточный диск; 4 – отверстие в дефлекторе; 5 – верхний лабиринт аппарата закрутки; 6 – нижний лабиринт аппарата закрутки

468

Глава 8 - Турбины ГТД

может быть опасным из-за возможности развития в диск контактных повреждений в лабиринте

èуменьшает ремонтопригодность такой дорогостоящей детали, как диск (после вполне обычной приработки лабиринта).

Охлаждающий воздух поступает в рабочие лопатки из полости 4 за аппаратом закрутки че- рез отверстия в ободе диска (показанные на Рис. 8.5.3_1). Сзади рабочие лопатки закреплены пластинчатыми фиксаторами 5, одновременно уплотняющими замковое соединение от перетеканий газа.

Конструкция ротора ТВД, примененная на самой современной модели Trent - Рис. 8.4.1.4_2 б [8.4.4.2], тоже использует аппарат закрутки 1. Однако к диску ТВД спереди прикреплен болтовым соединением передний дефлектор 6 с лабиринтами 2 и 3, уплотняющими полость за аппаратом закрутки. Таким образом, из конструкции исключены лабиринты на самом диске.

Охлаждающий воздух проходит через отверстия в дефлекторе 6 в полость между дефлектором

èдиском, откуда сбоку попадает в полость 7 под рабочей лопаткой. Таким образом, в новой конструкции исключены и отверстия в ободе диска, яв-

ляющиеся концентраторами напряжений. Сзади обод диска уплотнен небольшим дефлектором 8, фиксирующим лопатку от сдвига назад и уплотняющим от перетеканий газа через замковое соединение.

Новый диск ТВД имеет более широкую ступицу, что может быть связано с увеличением частоты вращения (для парирования увеличения аэродинамической нагрузки с увеличением температуры газа). Передний фланец 9 диска несколько опущен вниз – в место с более низким уровнем напряжений. Обращает на себя внимание и применение ребер 10 для «подкачки» охлаждающего воздуха на рабочую лопатку.

8.4.1.5 - Предотвращение раскрутки и разрушения дисков

Нарушение кинематической связи вала турбины с валом компрессора или потребителя мощности может привести к раскрутке ротора турбины и разрушению дисков. Удержание осколков дисков (в отличие от лопаток) в пределах корпуса турбины невозможно и вылетевшие наружу осколки могут привести и чаще всего приводят к катастрофи-

Рисунок 8.4.1.4_2 – Сравнение роторов ТВД RB211 (а) и Trent 500 (б)

1 – аппарат закрутки; 2, 3 – нижний и верхний лабиринты диска; 4 – полость за аппаратом закрутки; 5 – пластинчатый фиксатор; 6 – передний дефлектор; 7 – полость под лопаткой; 8 – задний дефлектор; 9 – ступица; 10 – фланец; 11 – ребра

469