книги / Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Т. 3 Зубчатые передачи и муфты. Пусковые устройства. Трубопроводные и электрические коммуникации. Уплотне

скает (при установочном угле оси двигателя 8° к горизонтали) максимальный угол постоянного крена 15°, дифферента 5°; допустимый кратков­ ременный крен и дифферент 45 и 10° соответ­ ственно [14.1].

4.ГГТД различных классов кораблей, в зада­ чи которых входит борьба с подводными лодка­ ми, имеют специальные конструктивные мероп­ риятия по жесткому ограничению уровня воз­ душного и структурного шума. В частности, устойчивость работы компрессоров большинст­ ва типов ГГТД обеспечивается практически без перепуска воздуха. Если по каким-либо при­ чинам отказаться от перепуска не представилось возможным, то принимаются меры по макси­ мально возможному снижению генерируемого им шума. Снижение уровня структурного шума, передающегося от ГГТД на корпус корабля, обеспечивается уже упоминавшейся системой ударно-вибрационной амортизации [14.1; 14.2].

5.ГГТД имеют эффективные, как правило, встроенные системы промывки ГВТ, обеспечи­ вающие достаточно частое и оперативное удаление солевых отложений и восстановление параметров двигателей. В зависимости от типа корабля и условий эксплуатации период между промывками ГВТ может составлять несколько часов и менее [14.2]. Кроме этого, конструкция ГГТД позволяет производить также механи­ ческую очистку элементов горячей части от трудноудаляемых отложений, образующихся вслед­ ствие осаждения солевых аэрозолей, а также смеси этих аэрозолей и частиц песка, которые могут присутствовать в атмосфере над морем, например, в зоне Персидского залива [14.2].

Среди прочих особенностей корабельных и судовых ГГТД можно выделить такие, как на­ личие силовых турбин правого и левого направ­ лений вращения, реверсивных силовых турбин (например, на некоторых типах двигателей «Зоря-Машпроект»), а также применение адап­ тированных к корабельным условиям систем топливопитания, запуска и т.д. Кроме этого, ГГТД кораблей (как собственно двигатели, так и эле­ менты оборудования) спроектированы с учетом достаточно жестких габаритных ограничений, особенно длинновых, которые обусловлены спе­ цифическими требованиями, предъявляемыми к размерам машинных отделений кораблей.

14.3. ГТД в силовых установках танков

Внастоящее время ГТД находят применение

вгазотурбинных силовых установках (ГТСУ), ко­ торыми оснащены основные боевые танки типа

14.3.ГТД в силовых установках танков

Т-80, «Абрамс» M l, а также некоторые опытные танки, например «Черный орел» [14.5; 14.6]. Ис­ пользование ГТД в качестве основного двигателя предполагается также и в силовых установках не­ которых перспективных танков [14.7].

Танковый ГТД по своей общей компоновке представляет турбовальный ГТД со свободной силовой турбиной и двухвальным газогенератором. Ближайшими аналогами танковых ГТД являются вертолетные ТВД. Для повышения экономичности на дроссельных режимах и улучшения динами­ ческих характеристик первая ступень силовой турбины танковых ГТД имеет регулируемый СА. Повышение экономичности достигается также применением на некоторых типах двигателей рекуператора тепла выходящих газов. Танковые ГТД выполняются в виде моноблока с редук­ тором и некоторыми компонентами систем ГТСУ. Конструктивные схемы некоторых танковых ГТД (например, AGT-1500, LV100-5, ГТД-1250) представлены в работах [14.6; 14.7; 14.8].

14.4.Компоновка ГТД вГТЭС и ГОА

ГТД наземного применения размещаются в электростанциях и газоперекачивающих агре­ гатах в отдельном отсеке, оборудованном сис­ темами пожаротушения и обнаружения газа, контроля допуска в отсек, освещения, вентиля­ ции, предпускового обогрева и откидными пло­ щадками для выполнения ремонтных и регла­ ментных работ.

Пример компоновки двигателя в электростан­ ции показан на рис. 14.8.

Для раскрепления двигателя в ГТЭС и ГПА наземные двигатели имеют раму, на которой может размещаться часть агрегатов двигателя, закатные устройства для монтажа двигателя. За раму также крепится двигатель в таре во вре­ мя транспортировки. Двигатель крепится к раме так же, как двигатель в самолете - с помощью тяг со сферическими подшипниками и штыря, фиксирующего осевое положение двигателя, - это обеспечивает отсутствие передачи усилия

на двигатель при деформации	рамы.	Форма
и размеры рамы определяются	исходя	из дос­

тупности осмотра двигателя при регламентных работах, замены его частей и замены самого дви­ гателя, а также с учетом того, чтобы двигатель находился в устойчивом положении с незакреп­ ленной рамой.

Свободная турбина двигателя проектируется под обороты, необходимые для привода нагруз­ ки, на разных типах двигателей это может быть от 3000 до 10 000 об/мин.

181

Глава 15

ШУМГТД

Впоследние десятилетия актуальнейшей проблемой для всего мира является защита ок­ ружающей среды, в частности, необходимость снижения шума самолетов на местности. Акус­ тические характеристики являются важнейшим параметром, определяющим возможность экс­ плуатации воздушного судна.

Международные стандарты и рекомендуемая практика по решению проблемы авиационного шума впервые были разработаны и официально изданы Советом ИКАО (Международной ор­ ганизации гражданской авиации) в 1971 г. в виде Приложения 16 (глава 2) к Конвенции о между­ народной гражданской авиации и начали дей­ ствовать с 6 января 1972 г. Прогресс в развитии гражданской авиации и применение в СУ ТРДЦ

свысокой степенью двухконтурности, снабжен­ ных развитой системой шумоглушения, обусло­ вили появление в 1978 г. новых, более жестких норм на уровни шума самолетов на местности, известных сегодня как нормы главы 3 тома 1 Приложения 16 [15.1].

В2001 г. на 33-й Ассамблее ИКАО были ут­ верждены новые нормы на уровни шума само­

летов — нормы главы 4 со	сроком	введения
в действие с 1 января 2006	г. Нормы	главы 4

в сумме по трем контрольным точкам на мест­ ности на 10EPN дБ жестче норм главы 3. С 1 апреля 2002 г. начал действовать запрет ИКАО на эксплуатацию самолетов, уровни шума кото­ рых не соответствуют требованиям норм главы 3. Нормы главы 4 распространяются только на са­ молеты, заявка на сертификацию типа которых будет подана после 1 января 2006 г.

В ИКАО продолжается обсуждение вопроса об эксплуатации самолетов, заявка на сертифи­ кацию которых подана до 1 января 2006 г. и удо­ влетворяющих нормам главы 3, но не удовлет­ воряющих нормам главы 4. Предполагается, что ИКАО предложит авиакомпаниям снимать с эксплуатации самолеты с запасом по шуму относительно норм главы 3 не более 5 EPN дБ, в течение 2006-2013 гг., а самолеты с запасом больше 5 EPN дБ, но меньше 10 EPN дБ - с 2013 по 2020 г. В марте 2002 г. Европарламент и Совет ЕС приняли директиву № 2002/30/ЕС, которая устанавливает порядок введения с 2002 г. на территории стран-членов ЕС ограничений на эксплуатацию так называемых самолетов «с малым запасом по соответствию» - самоле­ тов, уровни шума которых соответствуют тре­

бованиям норм главы 3 стандарта ИКАО с за­ пасом не более 5 EPN дБ.

Вышесказанное говорит о том, что нет осно­ ваний подвергать сомнению тенденцию непре­ рывного ужесточения норм на уровни шума са­ молетов.

15.1. Источники шума ГТД

Для понимания проблемы подавления шума двигателя необходимо знать природу его источ­ ников и их относительный вклад в общий уро­ вень шума двигателя. Основными источниками шума являются реактивная струя, вентилятор, компрессор, турбина и камера сгорания (рис. 15.1).

Эти источники подчиняются различным зако­ нам и имеют различные механизмы генерации, но в той или иной степени все они связаны со скоро­ стью потока [15.2; 15.3; 15.4].

Шум выхлопной струи в большей степени за­ висит от скорости, чем шум компрессора или турбины, поэтому снижение скорости струи бо­ лее важно, чем эквивалентное снижение окруж­ ной скорости в компрессоре или турбине. Шум выхлопной струи (см. рис. 15.1) вызывается мощ­ ным и, следовательно, крайне турбулентным смешением выхлопных газов с атмосферой и яв­ ляется следствием влияния сдвига, вызываемо­ го относительной скоростью между выхлопной струей и атмосферой (рис. 15.2).

Малые вихри, создаваемые около выхлопного канала, являются причиной высокочастотного шума, а вниз по потоку более крупные вихри вызывают низкочастотный шум. К тому же, ко­ гда скорость струи превышает местную ско­ рость звука, внутри ядра струи формируются регулярные ударные волны. Этот процесс по­ рождает дискретный тон и выборочное спект­ ральное усиление шума смешения. Снижение уровня шума происходит в тех случаях, когда ускоряется процесс смешения, сокращается зона смешения и снижается скорость струи относи­ тельно атмосферы.

Шум компрессора и турбины является ре­ зультатом взаимодействия полей давления и тур­ булентных следов лопаток ротора и статора и может быть определен как шум двух различ­ ных типов: дискретный тон (на единичной час­ тоте) и широкополосный шум (см. рис. 15.1). Дискретные тоны генерируются периодическим

187