2. Особенности конструкции тВаД со свободной турбиной

Наиболее распространенной является схема ТВаД со свободной (силовой) турбиной (см. рис. 1.17). Вал СТ механически не связан с валом газогенератора и практически не влияет на его работу при запуске ТВаД и изменении нагрузки на валу СТ.

При высоких значениях газогенератор ТВаД может быть выполнен по двухвальной схеме.

В ТВаД, особенно вертолетных ГТД, необходимо значительно понижать частоту вращения вала двигателя для привода потребителей, передавать большие мощности, поэтому понижающий редуктор имеет значительную массу и габариты, которые снижаются с применением СТ, вращающейся с частотой n_СТ < n_ТК. При использовании ТВаД с СТ для привода электрогенераторов можно вообще обойтись без редуктора.

В ТВаД применяются дозвуковые сужающиеся ВЗ с большим радиусом закругления передних кромок. Это необходимо для обеспечения безотрывного обтекания воздухом, засасываемым с периферии, внутренней поверхности ВЗ. Для исключения попадания в двигатель посторонних предметов ВЗ защищают с помощью сеток и специальных фильтров. Вертолетные ГТД (ТВаД) от песка и пыли защищают с помощью центробежных пылеотделителей, установленных на входе в двигатель.

Компрессоры мощных ТВаД не имеют существенных отличий от ОК ТРД. В маломощных ТВаД иногда используют комбинированные компрессоры, состоящие из нескольких осевых и замыкающей центробежной ступени, или центробежные компрессоры (ЦБК). Это объясняется тем, что при малых потребных мощностях расход воздуха, следовательно, площадь проходного сечения и длина лопаток последних ступеней ОК имеют маленькие значения. Это приводит к возрастанию концевых потерь, так как отношение величины радиального зазора к длине лопаток возрастает. Так же, при изготовлении лопаток малой длины, существуют технологические ограничения. Поэтому для обеспечения заданной последние 2 – 3 ступени ОК можно заменить одной центробежной ступенью.

Применение на вспомогательных ГТД (ТВаД) комбинированных или центробежных компрессоров, особенно в сочетании с противоточной КС, позволяет значительно уменьшить длину двигателя при сохранении приемлемых эксплуатационных характеристик.

К

Рис. 1.18. ТВаД с радиальной КС

амеры сгорания ТВаД существенно не отличаются от КС ТРД, хотя иногда применяются противоточные, как правило, кольцевые или радиальные (выносные) индивидуальные КС (рис. 1.18). Это позволяет снизить скорости в КС и уменьшить их длину за счет увеличения диаметра КС. Применение радиальных (выносных) индивидуальных КС позволяет улучшить условия охлаждения жаровых труб и повысить их эксплуатационную технологичность и ремонтопригодность. Использование специальных газовых и газожидкостных форсунок обусловлено возможностью применения как жидкого, так и газообразного топлива.

ГТ ТВаД имеют бòльшее число ступеней, чем у ТРД, так как основная работа расширения газа происходит в ГТ.

РС в ТВаД (за исключением ТВД) трансформировано в диффузорный выпускной патрубок, обычно повернутый в боковую сторону от оси двигателя.

3. Основные параметры тВаД

1. Мощность СТ ТВаД N_СТ = L_м М_г, где L_м – механическая работа совершаемая 1 кг газа, при расширении в СТ ; М_г – расход газа через СТ.

5. Эффективная (полезная) мощность N_е=N_СТη_СТ – мощность создаваемая на выходном валу СТ, где η_СТ – КПД СТ.

6. Удельная эффективная мощность – эффективная мощность создаваемая в ТВаД 1 кг воздуха.

7. Удельный расход топлива – количество топлива потребное для создания единицы мощности в течении часа.