Глава 9 - Выходные устройства ГТД

Наибольший прирост тяги за счет смешения достигается при близких по величине полных давлениях потоков внутреннего и наружного контуров на выходе из смесителя.

В настоящее время можно расчетным способом предварительно оценить эффективность смесительного устройства (величину потерь полного давления в каналах смесителя, сопла, полноту смешения) с помощью двухмерных и трехмерных пакетов программ. Окончательный выбор смесительного устройства осуществляется после проведения испытаний на моделях или на натурном двигателе.

Пример конструкции ВУ двигателя ПС-90А со смешением потоков наружного и внутреннего контуров приведен на Рис. 9.2.1_4 и 9.2.1_5. ВУ состоит из корпуса 1, сопла 2,смесителя 3 и затурбинного конуса 4. В конструкцию ВУ также входят наружный обтекатель 5 сопла и фланец 6 крепления обтекателя. Корпус 1 сварной конструкции, передним фланцем крепится к наружному корпусу двигателя. Сопло 2 передним фланцем крепится к корпусу 1. Смеситель 3 состоит из восемнадцатилепестковой обечайки с приваренным фланцем для крепления к задней опоретурбины. Снаружи к соплу 2 и корпусу 1 крепится обтекатель 5, являющийся продолжением мотогондолы двигателя. Пространство между сечениями на выходе из смесителя и на выходе из сопла является камерой смешения потоков наружного и внутреннего контуров.

Корпус 1 с соплом 2 образуют наружный профиль канала наружного контура и камеры смешения. Смеситель 3 является внутренним профи-

лем канала наружного контура и наружным вместе с затурбинным конусом - канала внутреннего.

Корпус 1, сопло 2 и фланец 6 выполнены из титанового сплава, смеситель 3 и затурбинный конус 4 выполнены из теплостойкой нержавеющей стали. Обтекатель сопла 5 выполнен из алюминиевого сплава.

9.2.2 - Выходные устройства ТРДД с раздельным истечением потоков

ВУ с раздельным истечением потоков (см. Рис. 9.2.2_1) имеет два сопла, установленных на выходе из наружного и внутреннего контуров двигателя.

Из Рис. 9.2.2_1 видно, что такое ВУ конструктивно проще и легче ВУ со смешением потоков. Однако, обтекание мотогондолы двигателя с таким ВУ более сложное, зависящее от геометрических параметров сопел, мотогондолы; взаимного расположения мотогондолы, пилона, крыла; режимов работы двигателя, скорости полета самолета. Исследования показывают, что правильный выбор обводов хвостовой части двигателя, его расположения относительно крыла позволяют не только существенно снизить сопротивление интерференции, но и получить даже прирост тяги.

Выбор геометрических параметров ВУ с раздельным истечением производится по результатам расчетов течения газа в трехмерной постановке. Окончательный выбор геометрии ВУ с раздельным истечением производится после проведения модельных испытаний.

Рисунок 9.2.2_1 – ВУ с раздельным истечением потоков из контуров [9.12.4] (Печатается с разрешения Rolls-Royce plc)

543

Глава 9 - Выходные устройства ГТД

На начальном этапе проектирования предварительно могут быть рекомендованы следующие параметры (см. Рис. 9.2.2_2):

-α = 5…20o, β = 7…20°,

-γ = 3…18o, δ = 5…20o.

По результатам испытаний, проведенных как на моделях, так и на натурных двигателях, полу- чено, что минимальные потери тяги обеспечиваются при углах наклона образующих сопла наружного контура в диапазоне 6…16°. При больших углах наклона образующих (более 16°) возможны отрывы потока от поверхности, что приведет к появлению дополнительных потерь тяги. При малых углах наклона образующих сопла наружного контура (менее 6°) увеличиваются длина и масса сопел, что может оказаться неоптимальным для конкретного двигателя.

Степень совершенства ВУ с раздельным истечением характеризуется коэффициентом потерь тяги в соплах:

и коэффициентом расхода:

меняются в диапазонах:

;

При расчете характеристик следует учиты-

âàòü:

-влияние крутки потока газа внутреннего контура и потока воздуха наружного контура;

-влияние загромождения стойками задней опоры канала внутреннего контура;

-взаимодействие набегающего потока воздуха, обтекающего мотогондолу, с пилоном и крылом (при размещении двигателя на крыле).

ВУ ТРДД с раздельным истечением потоков из контуров образовано двумя сужающимися, профилированными или сужающе-расширяющимися соплами, рассмотренными в разделе 9.1.

Полученные с помощью современных методов рас-

чета и уточненные по результатам модельных ис-	Рисунок 9.2.2_2 – Схема ВУ с раздельным истечени-
пытаний коэффициенты потерь тяги и расхода из-	ем потоков

Рисунок 9.2.2_3 – Конструкция ВУ двигателя GE90-94B с раздельным истечением из внутреннего и наружного контуров 1 – сопло наружного контура; 2 – сопло внутреннего контура; 3 – затурбинный конус; 4 –

турбина; 5 – опора турбины задняя

544