книги / Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Т. 2 Компрессоры. Камеры сгорания. Форсажные камеры. Турбины. Выходные устройства

Глава 5. Компрессоры ГТД

углов поворота лопаток выбираются при проек­ тировании компрессора.

Существует множество различных конструк­ ций механизмов поворота лопаток направляю­ щих аппаратов. Привод механизма выбирается, исходя из потребного усилия и времени пере­ кладки, диапазона регулирования. В конструк­ ции механизма поворота может быть один или два привода. Привод может быть гидравличе­ ским (рабочее тело - жидкость), пневматическим (рабочее тело - воздух) или электрическим.

Перекладка поворотных лопаток НА может осуществляться:

-из одного крайнего положения в другое крайнее положение за короткий промежуток вре­ мени (десятые доли секунды);

-по программе в зависимости от изменения приведенных оборотов КВД.

На рис. 5.64, а представлена конструкция ме­ ханизма поворота лопаток НА двигателя ПС-90ГП-1. Поворот лопаток 7 ВНА осуществ­ ляется по заданной программе в зависимости от приведенной частоты вращения ротора КВД дву­ мя электрическими приводами 7, расположенны­ ми диаметрально противоположно. Поступа­ тельное движение штоков привода 8 передается на два одинаковых по конструкции ведущих ва­ ла 9, расположенных диаметрально противопо­ ложно. Рычаг ведущего вала через тягу 10 пере­ дает усилие к рычагу привода ВНА, соединенно­ го со скобой кольца привода ВНА 2. Лопатки ВНА 1 закреплены в наружном 4 и внутреннем 3 кольцах с зазором в сферических опорах и пово­ рачиваются вокруг продольной оси с помощью кольца привода ВНА, соединенного шарнирно

срычагами, жестко укрепленными на лопатках. Если для обеспечения параметров компрессо­

ра одного поворотного аппарата недостаточно, то за ним устанавливают аналогичные поворот­ ные аппараты последующих ступеней. На рис. 5.64, б представлен корпус с поворотными НА 1-й и 2-й ступеней двигателя ПС-90ГП-1. Привод осуществляется теми же ведущими вала­ ми 9. Лопатки НА 1-й и 2-й ступеней поворачива­ ются относительно своих продольных осей с по­ мощью подвижных колец 12 и 14 привода НА 1-й

и2-й ступеней, соединенных шарнирно с рычага­ ми 77 и 75, жестко укрепленных на лопатках.

При повороте рычагов ведущих валов проис­ ходит перемещение колец привода ВНА, НА 1-й

и2-й ступеней относительно корпусов в окруж­ ном направлении, что и осуществляет поворот лопаток на заданный законом управления угол.

Датчик, установленный около одного из при­ водов, измеряет фактический угол и передает эти данные в систему автоматического регулирова­

ния (САР), которая сравнивает их с заданными по программе управления значениями и выдает команду в привод на корректировку положения.

5.6.2. Перепуск воздуха из проточной части компрессора

Перепуск воздуха в группе средних ступеней компрессора позволяет увеличить расход воздуха через передние ступени на низких частотах враще­ ния, тем самым выводя их на расчетный режим ра­ боты. С помощью перепуска снижается линия ра­ бочих режимов двигателя, за счет чего удается по­ высить запас устойчивой работы компрессора. Необходимо отметить, что этот метод регулирова­ ния экономически невыгоден, так как ведет к сни­ жению тяги двигателя и увеличению удельного расхода топлива на режимах перепуска. Поэтому перепуск воздуха используется на кратковремен­ ных режимах работы двигателя, а на вновь проек­ тируемых двигателях чаще всего не применяется.

Перепуск воздуха осуществляют через отвер­ стия в корпусе, которые закрываются и открыва­ ются по программе регулирования компрессора. Открытие отверстий осуществляется разными способами:

-лентами;

-заслонками;

-клапанами.

Воздух, отобранный из проточной части ком­ прессора, сбрасывается в атмосферу (для однокон­ турных двигателей) или в проточную часть наруж­ ного контура (для двухконтурных двигателей).

На рис. 5.65 показан способ регулирования перепусков стальными лентами. С внешней сто­ роны корпуса перепуска 7 отверстия 2 закрыты двумя стальными лентами 5, которые при помо­ щи механизмов 4 управления открывают или за­ крывают одновременно оба ряда отверстий. На концах ленты имеются петли 5, которыми она при помощи звеньев 6 шарнирно соединена с поршнем 7 механизма управления. Отверстия закрываются лентой при перемещении поршня в цилиндре 8 под действием сжатого воздуха, подводимого через штуцер 9, а открываются от­ верстия под действием пружин 10 при выключе­ нии подачи сжатого воздуха.

На рисунке изображено положение деталей механизма и лент перепуска при закрытых отвер­ стиях.

Другим способом осуществления перепуска воздуха является перепуск посредством откры­ тия заслонок 7 (рис. 5.66). На осях 2 заслонок 7 крепят рычаги, связанные с гидроцилиндром управления. Такая конструкция использовалась в первых ТРД.

52

Гпава 5. Компрессоры ГТД

10

7

8

Рис. 5.65. Перепуск с лентами:

1 - корпус перепуска; 2 - отверстия; 3 - стальная лента; 4 - механизм управления; 5 - петля; б - звено;

7 - поршень; 8 - цилиндр; 9 - штуцер; 1 0 - пружина

Существуют конструкции компрессоров, в которых перепуск воздуха осуществляется при срабатывании клапанов 2 перепуска воздуха (рис. 5.67). В корпусе 1 выполняют необходимое количество отверстий 3. Над отверстиями имеет­

ся кольцевой коллектор 4, на который установле­ ны клапаны перепуска. Клапаны перепуска открываются и закрываются по заданному зако­ ну или в случае возникновения угрозы неустой­ чивой работы компрессора.

54

Глава 5. Компрессоры ГТД

Согласно предложенной ЛИИ им М.М. Гро­ мова методике определения интенсивности вих­ ревого течения все самолеты, с точки зрения ве­ роятности заброса посторонних предметов в дви­ гатель, можно разделить на «вихревые» и «невихревые» (рис. 5.70).

Из рисунка следует, что защита двигателя обеспечивается, когда величина горизонтальной составляющей скорости воздушного потока в приземном слое под воздухозаборником не превышает значения ГГтах =1,5 м/с. При этом от­ носительная высота расположения воздухоза­ борника должна быть не ниже Н0Т}{= 2.

Таким образом, можно сделать следующие выводы.

1.Для защиты двигателя необходимо обеспе­ чивать такую компоновку силовой установки на самолете, при которой высота расположения воз­ духозаборника должна быть заведомо большей, чем Ноп = 2.

2.Если обеспечить такую высоту расположе­ ния воздухозаборника не удается, то необходимо рассматривать применение специальных средств защиты, например, струйных.

Таким образом, схема размещения СУ на са­ молете, широко применяемая в настоящее время (рис. 5.71) наиболее удачная с точки зрения лет­ ных качеств самолета, - не позволяет в то же время избежать возможности появления вихре­

вого течения при работе двигателей в наземных условиях.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что для снижения вероятности попадания в двига­ тель посторонних предметов вихревым течением необходимо избегать хотя бы одну из двух сле­ дующих ситуаций:

-существование вихревого течения, что обу­ славливается наличием точки торможения линий тока на поверхности земли;

-существование в приземном слое воздуш­ ного потока достаточной интенсивности (Vrmm> 1,5 м/с).

5.8.1. Эксплуатационные мероприятия по предотвращению появления вихревого шнура

Одним из эксплуатационных методов защиты двигателя является специальный метод разбега са­ молета на стартовом участке ВПП со свободными тормозами - «роллинг-старт». Суть такого метода в том, что самолет начинает разбег при работе двигателя на пониженном режиме (режиме страгивания), а затем в процессе разбега режим рабо­ ты двигателей увеличивается до максимального.

Другим эксплуатационным мероприятием, исключающим возникновение вихревого шнура под воздухозаборником при отладке двигателей

Рис. 5.70. Значение параметра защищенности ГТД от вихревого шнура компоновочной схемой самолета

58