СОДЕРЖАНИЕ
FOREWORD.................................................................................................. …………3
ПЕРЕДМОВА …………………………………………………………………………3
ПРЕДИСЛОВИЕ ………………………………………………………………………4
Содержание ……………………………………………………………………………5
Глава 1. ВВЕДЕНИЕ ………………….……………………………………...9
1.1. История развития авиадвигателей. Классификация авиационных
газотурбинных двигателей ………………………………………………………….9
1.2. Особенности конструкции разнообразных типов газотурбинных
двигателей ……………………………………………………………………………..16
1.3. Основные стадии создания газотурбинных двигателей ………………...23
1.4. Абсолютные и удельные параметры газотурбинных двигателей
…..25
1.5. Ресурсы авиационных газотурбинных двигателей ………………………27
Глава 2. СИЛЫ И МОМЕНТЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ДЕТАЛИ
ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ………………………………… 36
2.1. Виды нагрузок, действующих на конструктивные
элементы газотурбинных двигателей
…………………………………………..36
2.2. Осевые газовые силы, действующие в газотурбинных двигателях.
Формирование тяги в газотурбинных двигателях различных типов
…………43
2.3. Определение осевой газовой силы, действующей на рабочее колесо
центробежного компрессора ………………………………………………………..46
2.4. Крутящие моменты, действующие в газотурбинных двигателях. Баланс
крутящих моментов в газотурбинных двигателях различных типов
…………40
Глава 3. СТАТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ЛОПАТОК ГАЗОТУРБИННЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ ………………………………………………………………53
3.1. Нагрузки, действующие на лопатки. Напряженное состояние лопаток .53
3.2. Определение напряжений растяжения в лопатках, вызванных
центробежными силами ……………………………………………………………..54
3.3. Определение напряжений изгиба в лопатках, вызванных газовыми
силами ………………………………………………………………………………….57
3.4. Определение напряжений изгиба в лопатках, вызванных центробежными
силами …………………………………………………………………………………63
3.5. Особенности расчета на прочность лопаток направляющих аппаратов
компрессоров и сопловых аппаратов турбин ………………………………………67
3.6. Оценка прочности лопаток газотурбинных двигателей …………………69
3.7. Расчет прочности хвостовиков рабочих лопаток …………………………72
Глава 4. СТАТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ДИСКОВ ГАЗОТУРБИНЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ ………………………………………………………………..79
4.1. Нагрузки, действующие на диски …………………………………………79
4.2. Расчетная схема и допущения, принимаемые при расчете диска на
прочность ……………………………………………………………………….…….80
4.3. Расчетные режимы …………………………………………………………81
4.4. Температурное состояние дисков …………………………………………81
4.5. Напряженное состояние дисков. Граничные условия ……………………82
4.6. Критерии прочности дисков и коэффициенты запаса прочности ……….89
4.7. Особенности расчета на прочность дисков центробежных компрессоров и
центростремительных турбин ……………………………………………………….92
4.8. Особенности расчетов на прочность барабаннодисковых конструкций ..93
4.9. Прочность узлов соединения роторов и корпусов ………………………..95
4.10. Повреждения, дисков вентиляторов, компрессоров и турбин . Меры
повышения прочности дисков ………………………………………………………101
Глава 5. СТАТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ВАЛОВ ГАЗОТУРБИННЫ
ДВИГАТЕЛЕЙ ……………………………………………………………….104
5.1. Нагрузки, действующие на валы …………………………………………104
5.2. Расчетная схема и напряженное состояние валов. Оценка коэффициентов
запасов прочности …………………………………………………………………...104
Глава
6.
ДИНАМИЧНАЯ
ПРОЧНОСТЬ
ЛОПАТОК
ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ……………………………………109
6.1. Колебания лопаток и силы, вызывающие их колебания ……………….109
6.2. Виды и формы колебаний лопаток ………………………………………113
6.3. Собственные колебания лопаток с постоянной площадью поперечного
сечения ……………………………………………………………………………….114
6.4. Собственные колебания лопаток с переменной площадью поперечного
сечения ……………………………………………………………………………….117
6.5. Влияние усилия защемления лопаток на частоту их собственных
колебаний ……………………………………………………………………………118
6.6. Влияние центробежных сил на частоту собственных колебаний
лопаток ……………………………………………………………………………….119
6.7. Влияние температуры лопаток на частоту их собственных колебаний ..121
6.8. Силы, демпфирующие колебания лопаток ………………………………121
6.9. Резонансные режимы колебаний лопаток. Частотная диаграмма ……..122
6.10. Крутильные и сложные колебания лопаток ……………………………123
6.11. Устранение вибрационных поломок лопаток ………………………….124
6.12. Понятие об автоколебаниях лопаток ……………………………………126
Глава 7. ДИНАМИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ДИСКОВ
ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ………………………………………129
7.1. Общая информация ………………………………………………………..129
7.2. Формы собственных колебаний дисков ………………………………….129
7.3. Частота собственных колебаний дисков …………………………………132
7.4. Расчет колебаний рабочих колес компрессоров и турбин методом
Релея ………………………………………………………………………………….133
7.5 Факторы, влияющие на частоту собственных колебаний дисков ………135
7.6. Вынужденные волнообразные колебания дисков ……………………….136
7.7. Пути устранения опасных колебаний резонансных колебаний рабочих
колес ………………………………………………………………………………….139
Глава 8. КРИТИЧЕСКИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРОВ
ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ……………………………………..144
8.1. Понятие о критических частотах вращения роторов газотурбинных
двигателей ……………………………………………………………………………144
8.2. Критическая частота вращения двухопорного невесомого вала с
диском ………………………………………………………………………………...144
8.3. Связь критической частоты вращения ротора с его поперечными
колебаниями ………………………………………………………………………….152
8.4. Понятие о критических частотах вращения двухопорного ротора высших
порядков ……………………………………………………………………………...152
8.5. Критические частоты вращения двухопорного весомого вала с диском 153
8.6. Критические частоты вращения двухопорного весомого вала с
несколькими дисками ……………………………………………………………….153
8.7. Эксплуатационные факторы, влияющие на критические частоты
вращения роторов газурбинных двигателей ……………………………………….155
8.8. Меры, принимаемые для уменьшения опасных колебаний роторов ….176
Глава 9. ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ ОБОЛОЧКОВЫХ
КОНСТРУКЦИЙ ГАЗОТУРБИНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ …………………178
9.1. Расчет на прочность оболочковых конструкций ……………………….178
9.2. Устойчивость цилиндрических и конических оболочек ……………….180
9.3. Колебания цилиндрических оболочек ……………………………………182
Глава 10. КОНТРОЛЬ ВИБРОСОСТОЯНИЯ ГАЗОТУРБИННЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ ………………………………………………………………184
10.1. Краткая информация
о причинах
вибраций
газотурбинных
двигателей ……………………………………………………………………………184
10.2. Контроль вибраций газотурбинных двигателей ………………………..184
10.3. Пути снижения вибрационного уровня газотурбинных двигателей…..186
Глава 11. ОПОРЫ РОТОРОВ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ….190
11.1. Краткие данные об опорах роторов газотурбинных двигателей ……...190
11.2. Расчет подшипников опор роторов ……………………………………..192
Глава
12.
МАСЛЯННЫЕ
СИСТЕМЫ
ГАЗОТУРБИННЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ ………………………………………………………………200
12.1. Назначение маслосистем ………………………………………………...200
12.2. Объекты смазки в газотурбинных двигателях …………………………200
12.3. Типы применяемых масел ……………………………………………….201
12.4. Классификация маслосистем и требования к ним ……………………..206
12.5. Конструкция циркуляционных маслосистем и их типовые схемы …...207
12.6. Параметры маслосистем и их контроль в эксплуатации ………………226
12.7. Определение требуемой прокачки масла ……………………………….228
12.8. Расчет емкости маслобака ……………………………………………….229
12.9. Расчет производительности нагнетающего маслонасоса ……………...231
Глава
13.
ТОПЛИВНЫЕ
СИСТЕМЫ
ГАЗОТУРБИННЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ ……………………………………………………………….232
13.1. Назначение топливной системы …………………………………………232
13.2. Типы используемых топлив ……………………………………………..232
13.3. Требования к топливным системам ……………………………………..241
13.4. Строение топливных систем …………………………………………….241
13.5. Стандартные схемы топливных систем ………………………………...244
13.6. Элементы топливных систем и их назначение …………………………245
13.7. Расчет производительности плунжерных топливных насосов ………..273
13.8. Расчет производительности шестеренных топливных насосов ……….274
13.9. Гидравлический расчет двухсопловых топливных форсунок ………...274
Глава 14. ПУСКОВЫЕ СИСТЕМЫ
ГАЗОТУРБИННЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ ……………………………………………………………….277
14.1. Общая информация ………………………………………………………277
14.2. Структура пусковых систем газотурбинных двигателей ……………...277
14.3. Диаграмма запуска газотурбинных двигателей. Характеристика стадий
запуска ………………………………………………………………………………..279
14.4. Расчет пусковых систем газотурбинных двигателей …………………..280
14.5. Типы стартеров авиационных двигателей ……………………………...287
Глава 15. РЕДУКТОРЫ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.
ИЗМЕРИТЕЛИ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ………………………………303
15.1. Общая информация ………………………………………………………303
15.2. Основные кинематические схемы редукторов …………………………304
15.3. Измерители крутящего момента ………………………………………...307
15.4. Определение принципиальных размеров редукторов и расчет на
прочность их элементов ……………………………………………………………..311
Глава 16. ПОРШНЕВЫЕ АВИАДВИГАТЕЛИ …………………………...319
16.1. Конструкция поршневых авиадвигателей ………………………………319
16.2. Общая информация о рабочем процессе поршневых авиадвигателей.
Индикаторная диаграмма …………………………………………………………...448
16.3. Основы кинематики поршневых авиадвигателей ……………………...451
16.4. Основы динамики поршневых авиадвигателей ………………………...453
16.5. Балансирование поршневых авиадвигателей …………………………..457
Список литературы …………………………………………………………..477
ПРИЛОЖЕНИЕ ………………………………………………………………478