À.À. Èíîçåìöåâ, Â.Ë. Ñàíäðàöêèé
ÃÀÇÎÒ ÓÐÁÈÍÍÛÅ
ÄÂÈÃÀÒÅËÈ
ñ ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü»
Î
ã.Ïåðìü 2006 ã.
Ñîäåðæàíèå
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ
Ãëàâà 1 – Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ (ÃÒÄ)..................................23
1.1. Ââåäåíèå .................................................................................................................................................... 23
1.2. Ãàçîòóðáèííûå ÂÐÄ – îñíîâíûå äâèãàòåëè ñîâðåìåííîé àâèàöèè .................................................... 25
1.2.1. Îñíîâíûå òèïû àâèàöèîííûõ ÃÒÄ, îáúåêòû è îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ ...................................... 25
1.2.1.1. Òóðáîðåàêòèâíûå äâèãàòåëè ............................................................................................. 25
1.2.1.2. Òóðáîâèíòîâûå äâèãàòåëè è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ .............................................................. 27
1.2.1.3. Äâóõêîíòóðíûå òóðáîðåàêòèâíûå äâèãàòåëè ................................................................. 29
1.2.1.4. Äâèãàòåëè äëÿ ñàìîëåòîâ âåðòèêàëüíîãî âçëåòà è ïîñàäêè .......................................... 33
1.2.1.5. Êîìáèíèðîâàííûå äâèãàòåëè äëÿ áîëüøèõ âûñîò è ñêîðîñòåé ïîëåòà ....................... 35
1.2.1.6. Âñïîìîãàòåëüíûå àâèàöèîííûå ÃÒÄ è ñèëîâûå óñòàíîâêè .......................................... 36
1.2.2. Àâèàöèîííûå ñèëîâûå óñòàíîâêè ............................................................................................... 37
1.2.3. Èñòîðèÿ ðàçâèòèÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ .......................................................................................... 39
1.2.3.1. Ðîññèÿ ................................................................................................................................. 39
1.2.3.2. Ãåðìàíèÿ ............................................................................................................................. 44
1.2.3.3. Àíãëèÿ ................................................................................................................................ 47
1.3. ÃÒÄ íàçåìíîãî è ìîðñêîãî ïðèìåíåíèÿ ................................................................................................. 51
1.3.1. Îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ ........................................................................ 51
1.3.1.1. Ìåõàíè÷åñêèé ïðèâîä ïðîìûøëåííîãî îáîðóäîâàíèÿ ................................................. 51
1.3.1.2. Ïðèâîä ýëåêòðîãåíåðàòîðîâ ............................................................................................. 51
1.3.1.3. Ìîðñêîå ïðèìåíåíèå ........................................................................................................ 53
1.3.2. Îñíîâíûå òèïû íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ ................................................................................. 53
1.3.2.1. Ñòàöèîíàðíûå ÃÒÄ ............................................................................................................ 54
1.3.2.2. Íàçåìíûå è ìîðñêèå ÃÒÄ, êîíâåðòèðîâàííûå èç àâèàäâèãàòåëåé ............................... 55
1.3.2.3. Ìèêðîòóðáèíû ................................................................................................................... 57
1.4. Îñíîâíûå ìèðîâûå ïðîèçâîäèòåëè ÃÒÄ ................................................................................................ 57
1.4.1. Îñíîâíûå çàðóáåæíûå ïðîèçâîäèòåëè ÃÒÄ ............................................................................... 57
1.4.2. Îñíîâíûå ðîññèéñêèå ïðîèçâîäèòåëè ÃÒÄ ................................................................................ 60
1.5. Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ........................................................................................................... 61
1.6. Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ................................................................................................... 62
Ãëàâà 2 – Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ .......................................................63
2.1. Îñíîâû ðàáî÷åãî ïðîöåññà ÃÒÄ .............................................................................................................. 63
2.1.1. ÃÒÄ êàê òåïëîâàÿ ìàøèíà ............................................................................................................ 63
2.1.1.1. Ïðîñòîé ãàçîòóðáèííûé öèêë .......................................................................................... 63
2.1.1.2. Ïðèìåíåíèå ñëîæíûõ öèêëîâ â ÃÒÄ ............................................................................... 66
2.1.2. Àâèàöèîííûé ÃÒÄ êàê äâèæèòåëü .............................................................................................. 67
2.1.3. Ïîëíûé ê ï ä è òîïëèâíàÿ ýôôåêòèâíîñòü (ýêîíîìè÷íîñòü) ÃÒÄ .......................................... 68
2.2. Ïàðàìåòðû ÃÒÄ ......................................................................................................................................... 69
2.2.1. Îñíîâíûå ïàðàìåòðû àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ................................................................................... 69
2.2.2. Îñíîâíûå ïàðàìåòðû íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ïðèâîäíûõ ÃÒÄ ................................................... 73
2.3. Òðåáîâàíèÿ ê àâèàöèîííûì ÃÒÄ............................................................................................................. 75
2.3.1. Òðåáîâàíèÿ ê òÿãå (ìîùíîñòè) .................................................................................................... 75
2.3.2. Òðåáîâàíèÿ ê ãàáàðèòíûì è ìàññîâûì õàðàêòåðèñòèêàì ......................................................... 76
2.3.3. Âîçìîæíîñòü ðàçâèòèÿ ÃÒÄ ïî òÿãå (ìîùíîñòè) ....................................................................... 77
2.3.4. Òðåáîâàíèÿ ê èñïîëüçóåìûì ãîðþ÷å-ñìàçî÷íûì ìàòåðèàëàì ................................................. 78
2.3.4.1. Òîïëèâà àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ............................................................................................... 78
2.3.4.2. Àâèàöèîííûå ìàñëà .......................................................................................................... 80
2.3.4.3. Àâèàöèîííûå ãèäðàâëè÷åñêèå æèäêîñòè ....................................................................... 82
2.3.5. Íàäåæíîñòü àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ................................................................................................... 83
2.3.5.1. Îñíîâíûå ïîêàçàòåëè ........................................................................................................ 83
2.3.5.1.1 Ïîêàçàòåëè áåçîòêàçíîñòè, íåïîñðåäñòâåííî âëèÿþùèå íà áåçîïàñíîñòü
ôóíêöèîíèðîâàíèÿ äâèãàòåëÿ ............................................................................... 83
2.3.5.1.2. Ïîêàçàòåëè áåçîòêàçíîñòè, õàðàêòåðèçóþùèå òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêîå
ñîâåðøåíñòâî äâèãàòåëÿ ........................................................................................ 83
7
Ñîäåðæàíèå
7.5
7.6
7.7
7.8
7.4.2 Âèõðåâûå ÔÊ ............................................................................................................................... 356
7.4.3 ÔÊ ñ àýðîäèíàìè÷åñêîé ñòàáèëèçàöèåé ................................................................................... 356
Îñíîâíûå ýëåìåíòû ÔÊ ........................................................................................................................ 357
7.5.1 Ñìåñèòåëü .................................................................................................................................... 358
7.5.2 Äèôôóçîðû .................................................................................................................................. 359
7.5.3 Ôðîíòîâûå óñòðîéñòâà ............................................................................................................... 359
7.5.4 Êîðïóñû è ýêðàíû ....................................................................................................................... 362
Óïðàâëåíèå ðàáîòîé ÔÊ ........................................................................................................................ 363
7.6.1 Ðîçæèã ÔÊ ................................................................................................................................... 363
7.6.2 Óïðàâëåíèå ÔÊ íà ðåæèìàõ ïðèåìèñòîñòè è ñáðîñà .............................................................. 365
7.6.3 Óïðàâëåíèå ÔÊ íà ñòàöèîíàðíûõ ðåæèìàõ ............................................................................. 365
Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ......................................................................................................... 366
Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ................................................................................................. 366
Ãëàâà 8 – Òóðáèíû ÃÒÄ ................................................................................................................367
8.1 Îáùèå âîïðîñû ïðîåêòèðîâàíèÿ òóðáèí ............................................................................................. 368
8.1.1 Òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå ê êîíñòðóêöèè òóðáèí ............................................................... 375
8.1.2 Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû òóðáèí ................................................................................................. 376
8.1.2.1 Êëàññèôèêàöèÿ ãàçîâûõ òóðáèí ..................................................................................... 376
8.1.2.2 Îñíîâíûå ôàêòîðû, îïðåäåëÿþùèå êîíñòðóêöèþ òóðáèíû ....................................... 378
8.1.2.3 Íàèáîëåå óñïåøíûå êîíñòðóêöèè ãàçîâûõ òóðáèí ...................................................... 379
8.1.2.4 Êîíñòðóêöèè ãàçîâûõ òóðáèí ñ äâóõñòóïåí÷àòûìè ÒÂÄ ............................................ 380
8.1.2.5 Êîíñòðóêöèè ãàçîâûõ òóðáèí ñ îäíîñòóïåí÷àòûìè ÒÂÄ ............................................ 387
8.1.2.6 Êîíñòðóêöèè ãàçîâûõ òóðáèí òðåõâàëüíîé ñõåìû ....................................................... 393
8.1.2.7 Êîíñòðóêöèè ñòàöèîíàðíûõ ãàçîâûõ òóðáèí ............................................................... 395
8.1.3 Ìåòîäîëîãèÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ òóðáèí ...................................................................................... 397
8.1.3.1 Ïðîåêòèðîâàíèå íà öåëåâóþ ñåáåñòîèìîñòü òóðáèíû ................................................ 398
8.1.3.2 Ïðîåêòèðîâàíèå íà öåëåâóþ ñòîèìîñòü îáñëóæèâàíèÿ òóðáèíû .............................. 398
8.1.3.3 Ìèíèìèçàöèÿ ðèñêà ïðîåêòà .......................................................................................... 399
8.1.3.4 Êëþ÷åâûå òåõíîëîãèè â ðàçðàáîòêå òóðáèíû .............................................................. 401
8.1.3.5 Ýôôåêòèâíàÿ îðãàíèçàöèÿ ïðîöåññà ïðîåêòèðîâàíèÿ ................................................ 401
8.1.4 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ..................................................................................... 402
8.2 Àýðîäèíàìè÷åñêîå ïðîåêòèðîâàíèå òóðáèíû ..................................................................................... 404
8.2.1 Ýòàïû è êëþ÷åâûå òåõíîëîãèè àýðîäèíàìè÷åñêîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ ................................... 404
8.2.2 Òåõíîëîãèÿ îäíîìåðíîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ òóðáèíû ............................................................... 405
8.2.3 Îäíîìåðíîå ìîäåëèðîâà-íèå ïîòåðü â ëîïàòî÷íîì âåíöå ..................................................... 412
8.2.4 2D/3D-ìîäåëèðîâàíèå íåâÿçêîãî ïîòîêà â ïðîòî÷íîé ÷àñòè òóðáèíû .................................. 413
8.2.5 2D/3D-ìîäåëèðîâàíèå âÿçêîãî ïîòîêà â òóðáèíå .................................................................... 416
8.2.6 Ñèíòåç ãåîìåòðèè ïðîôèëåé è ëîïàòî÷íûõ âåíöîâ ................................................................ 421
8.2.7 Îäíîìåðíîå ïðîåêòèðîâàíèå òóðáèíû ..................................................................................... 423
8.2.7.1 Âûáîð êîëè÷åñòâà ñòóïåíåé ÒÂÄ .................................................................................. 423
8.2.7.2 Âûáîð êîëè÷åñòâà ñòóïåíåé ÒÍÄ .................................................................................. 425
8.2.7.3 Àýðîäèíàìè÷åñêîå ïðîåêòèðîâàíèå è ê.ï.ä. òóðáèíû ................................................. 426
8.2.8 Àýðîäèíàìè÷åñêîå ïðîåêòèðîâàíèå ëîïàòî÷íûõ âåíöîâ ....................................................... 428
8.2.9 Ìåòîäû óïðàâëåíèÿ ïðîñòðàíñòâåííûì ïîòîêîì â òóðáèíå .................................................. 431
8.2.10 Ýêñïåðèìåíòàëüíîå îáåñïå÷åíèå àýðîäèíàìè÷åñêîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ ............................. 434
8.2.11 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ................................................................................... 436
8.3 Îõëàæäåíèå äåòàëåé òóðáèíû ............................................................................................................... 438
8.3.1 Òåïëîâîå ñîñòîÿíèå ýëåìåíòîâ òóðáèí ..................................................................................... 438
8.3.1.1 Ïðèíöèïû îõëàæäåíèÿ ................................................................................................... 438
8.3.2 Êîíâåêòèâíîå, ïëåíî÷íîå è ïîðèñòîå îõëàæäåíèå ................................................................. 440
8.3.3 Ãèäðàâëè÷åñêèé ðàñ÷åò ñèñòåì îõëàæäåíèÿ ............................................................................ 444
8.3.4 Ìåòîäîëîãèÿ ðàñ÷åòà òåìïåðàòóð îñíîâíûõ äåòàëåé òóðáèí ................................................ 449
8.3.5 Ðàñ÷åò ïîëåé òåìïåðàòóð â ëîïàòêàõ ......................................................................................... 452
8.3.6 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ..................................................................................... 455
8.4 Ðîòîðû òóðáèí ......................................................................................................................................... 456
12
Ñîäåðæàíèå
8.4.1 Êîíñòðóêöèè ðîòîðîâ ................................................................................................................. 456
8.4.1.1 Äèñêè òóðáèí ................................................................................................................... 456
8.4.1.2 Ðîòîðû ÒÂÄ ...................................................................................................................... 458
8.4.1.3 Ðîòîðû ÒÍÄ è ÑÒ ............................................................................................................ 463
8.4.1.4 Ïðèìåðû äîâîäêè è ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ ðîòîðîâ ....................................................... 467
8.4.1.5 Ïðåäîòâðàùåíèå ðàñêðóòêè è ðàçðóøåíèÿ äèñêîâ ...................................................... 469
8.4.2 Ðàáî÷èå ëîïàòêè òóðáèí ............................................................................................................. 470
8.4.2.1 Ñîåäèíåíèå ðàáî÷èõ ëîïàòîê ñ äèñêîì ......................................................................... 474
8.4.3 Îõëàæäåíèå ðàáî÷èõ ëîïàòîê .................................................................................................... 476
8.4.4 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ..................................................................................... 483
8.5 Ñòàòîðû òóðáèí ....................................................................................................................................... 484
8.5.1 Êîðïóñû òóðáèí .......................................................................................................................... 484
8.5.2 Ñîïëîâûå àïïàðàòû .................................................................................................................... 486
8.5.3 Àïïàðàòû çàêðóòêè ..................................................................................................................... 492
8.5.4 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ..................................................................................... 493
8.6 Ðàäèàëüíûå çàçîðû â òóðáèíàõ ............................................................................................................. 494
8.6.1 Âëèÿíèå ðàäèàëüíîãî çàçîðà íà ê.ï.ä. òóðáèíû ....................................................................... 494
8.6.2 Èçìåíåíèå ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ òóðáèíû â ðàáîòå ................................................................. 494
8.6.3 Óïðàâëåíèå ðàäèàëüíûìè çàçîðàìè .......................................................................................... 495
8.6.4 Âûáîð ðàäèàëüíîãî çàçîðà ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ..................................................................... 497
8.6.5 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ..................................................................................... 499
8.7 Ãåðìåòèçàöèÿ ïðîòî÷íîé ÷àñòè ............................................................................................................. 499
8.7.1 Ãåðìåòèçàöèÿ ðîòîðà è ñòàòîðà îò óòå÷åê îõëàæäàþùåãî âîçäóõà ........................................ 499
8.7.2 Óïëîòíåíèÿ ìåæäó ðîòîðîì è ñòàòîðîì ................................................................................... 500
8.7.3 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ..................................................................................... 502
8.8 Ìàòåðèàëû îñíîâíûõ äåòàëåé òóðáèíû ............................................................................................... 503
8.8.1 Äèñêè è ðîòîðíûå äåòàëè òóðáèíû ........................................................................................... 503
8.8.2 Ñîïëîâûå è ðàáî÷èå ëîïàòêè ..................................................................................................... 504
8.8.3 Ïîêðûòèÿ ëîïàòîê ....................................................................................................................... 506
8.8.4 Êîðïóñû òóðáèí .......................................................................................................................... 507
8.8.5 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ..................................................................................... 507
8.9 Îñîáåííîñòè êîíñòðóêöèè òóðáèí äâèãàòåëåé íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ ............................................ 508
8.9.1 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ..................................................................................... 512
8.10 Õàðàêòåðíûå äåôåêòû â òóðáèíàõ è ïóòè èõ ïðåäîòâðàùåíèÿ........................................................ 512
8.10.1 Ïðîãàðû è òðåùèíû ëîïàòîê ÒÂÄ .......................................................................................... 513
8.10.2 Óñòàëîñòíàÿ ïîëîìêà ðàáî÷èõ ëîïàòîê ................................................................................... 515
8.10.3 Íåäîñòàòî÷íûé öèêëè÷åñêèé ðåñóðñ è ïîëîìêè ðîòîðíûõ äåòàëåé ................................... 518
8.10.4 Óñòðàíåíèå äåôåêòîâ òóðáèíû â õîäå äîâîäêè ...................................................................... 519
8.10.5 Ïåðå÷åíü èñïîëüçóåìîé ëèòåðàòóðû ....................................................................................... 520
8.11 Ïåðñïåêòèâû ðàçâèòèÿ êîíñòðóêöèé è ìåòîäîâ ïðîåêòèðîâàíèÿ òóðáèí ....................................... 521
8.11.1 2D-àýðîäèíàìèêà: ýôôåêòèâíûå îõëàæäàåìûå ëîïàòêè ÒÂÄ .............................................. 521
8.11.2 2D-àýðîäèíàìèêà: ñîêðàùåíèå êîëè÷åñòâà ëîïàòîê ............................................................. 522
8.11.3 Ïðîòèâîïîëîæíîå âðàùåíèå ðîòîðîâ ÒÂÄ è ÒÍÄ ................................................................ 524
8.11.4 2D-àýðîäèíàìèêà: ýôôåêòèâíûå ðåøåòêè ïðîôèëåé ÒÍÄ ................................................... 524
8.11.5 3D-àýðîäèíàìèêà: ýôôåêòèâíûå ôîðìû ëîïàòî÷íûõ âåíöîâ .............................................. 527
8.11.6 Íîâûå ìàòåðèàëû è ïîêðûòèÿ äëÿ ëîïàòîê è äèñêîâ ............................................................ 527
8.11.7 Ñîâåðøåíñòâîâàíèå êîíñòðóêöèé îõëàæäàåìûõ ëîïàòîê .................................................... 529
8.11.8 Îïòèìèçèðîâàííûå ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ ðàäèàëüíûìè çàçîðàìè ...................................... 529
8.11.9 Ðàçâèòèå ñðåäñòâ è ìåòîäîâ ïðîåêòèðîâàíèÿ ......................................................................... 530
8.11.10 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ................................................................................. 532
8.12 Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ....................................................................................................... 533
Ãëàâà 9 - Âûõîäíûå óñòðîéñòâà ÃÒÄ.................................................................................535
9.1 Íåðåãóëèðóåìûå ñîïëà ........................................................................................................................... 537
9.2 Âûõîäíûå óñòðîéñòâà ÒÐÄÄ .................................................................................................................. 539
9.2.1 Âûõîäíûå óñòðîéñòâà ñî ñìåøåíèåì ïîòîêîâ ........................................................................ 540
13
Ñîäåðæàíèå
9.2.2 Âûõîäíûå óñòðîéñòâà ÒÐÄÄ ñ ðàçäåëüíûì èñòå÷åíèåì ïîòîêîâ ........................................... 543
9.3 Ðåãóëèðóåìûå ñîïëà ............................................................................................................................... 545
9.3.1 Îñåñèììåòðè÷íûå ðåãóëèðóåìûå ñîïëà .................................................................................. 545
9.3.1.1 Ðåãóëèðóåìîå ñîïëî äâèãàòåëÿ Ä30-Ô6 ........................................................................ 548
9.3.2 Ïëîñêèå ñîïëà ............................................................................................................................. 556
9.3.3 Îñåñèììåòðè÷íûå ñîïëà ñ óïðàâëÿåìûì âåêòîðîì òÿãè ........................................................ 561
9.3.3.1 Îñåñèììåòðè÷íîå ñîïëî ñ ïîâîðîòíûì óçëîì ............................................................. 562
9.3.3.2 Îñåñèììåòðè÷íûå ñîïëà ñ óïðàâëÿåìûì âåêòîðîì òÿãè â ñâåðõçâóêîâîé ÷àñòè ..... 563
9.4 Âûõîäíûå óñòðîéñòâà äâèãàòåëåé ñàìîëåòîâ óêîðî÷åííîãî è âåðòèêàëüíîãî
âçëåòà-ïîñàäêè ............................................................................................................................................... 566
9.5 «Ìàëîçàìåòíûå» âûõîäíûå óñòðîéñòâà ............................................................................................... 568
9.6 Ðåâåðñèâíûå óñòðîéñòâà ........................................................................................................................ 570
9.6.1 Ðåâåðñèâíûå óñòðîéñòâà êîâøîâîãî òèïà ................................................................................ 574
9.6.2 Ðåâåðñèâíûå óñòðîéñòâà ñòâîð÷àòîãî òèïà ............................................................................. 574
9.6.3 Ðåâåðñèâíûå óñòðîéñòâà ðåøåò÷àòîãî òèïà ............................................................................. 575
9.6.3.1 Ãèäðàâëè÷åñêèé ïðèâîä ðåâåðñèâíîãî óñòðîéñòâà ...................................................... 580
9.6.3.2 Ìåõàíèçì óïðàâëåíèÿ è áëîêèðîâêè ðåâåðñèâíîãî óñòðîéñòâà ................................. 580
9.6.3.3 Ìåõàíè÷åñêèé çàìîê ôèêñàöèè ïîëîæåíèÿ ðåâåðñèâíîãî óñòðîéñòâà ...................... 583
9.7 Ïðèâîäû âûõîäíûõ óñòðîéñòâ .............................................................................................................. 586
9.7.1 Ïíåâìîïðèâîä ............................................................................................................................. 587
9.7.2 Ïíåâìîìåõàíè÷åñêèé ïðèâîä .................................................................................................... 587
9.8 Âûõîäíûå óñòðîéñòâà äèôôóçîðíîãî òèïà .......................................................................................... 587
9.8.1 Êîíè÷åñêèå äèôôóçîðû .............................................................................................................. 589
9.8.2 Îñåêîëüöåâûå äèôôóçîðû .......................................................................................................... 589
9.8.3 Óëèòêè .......................................................................................................................................... 589
9.8.4 Ñîåäèíåíèÿ ñ âûõëîïíûìè øàõòàìè ........................................................................................ 593
9.8.5 Âûõîäíûå óñòðîéñòâà âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ .................................................................................. 595
9.9 Ïðèëîæåíèå 1. Ïðîáëåìû âûõîäíûõ óñòðîéñòâ ñ øèðîêèì äèàïàçîíîì èçìåíåíèÿ πÑ*.
Îáåñïå÷åíèå àýðîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè .......................................................................................... 595
9.10 Ïðèëîæåíèå 2. Ïðèíöèï ðàáîòû âûõîäíûõ óñòðîéñòâ äèôôóçîðíîãî òèïà .................................. 597
9.11 Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ....................................................................................................... 598
9.12 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ............................................................................................... 599
Ãëàâà 10 - Ïðèâîä àãðåãàòîâ, ðåäóêòîðû, ìóôòû ÃÒÄ.....................................................600
10.1. Ïðèâîä àãðåãàòîâ ÃÒÄ .......................................................................................................................... 603
10.1.1. Öåíòðàëüíûé ïðèâîä ................................................................................................................ 603
10.1.2. Êîðîáêè ïðèâîäîâ àãðåãàòîâ ................................................................................................... 603
10.2. Ðåäóêòîðû ÃÒÄ ...................................................................................................................................... 605
10.2.1. Ðåäóêòîðû ÒÂÄ .......................................................................................................................... 605
10.2.1.1. Îáùèå òðåáîâàíèÿ, êèíåìàòè÷åñêèå ñõåìû ............................................................... 605
10.2.1.2. Êîíñòðóêöèÿ ðåäóêòîðîâ ÒÂÄ ...................................................................................... 607
10.2.2. Ðåäóêòîðû ïðèâîäà íåñóùåãî è ðóëåâîãî âèíòîâ âåðòîëåòîâ ............................................... 610
10.2.2.1. Ðåäóêòîðû ïðèâîäà íåñóùåãî âèíòà ............................................................................ 610
10.2.2.1.1. Êèíåìàòè÷åñêèå ñõåìû ãëàâíûõ ðåäóêòîðîâ âåðòîëåòîâ .............................. 610
10.2.2.1.2. Êîíñòðóêöèÿ ãëàâíûõ ðåäóêòîðîâ âåðòîëåòîâ ................................................ 613
10.2.2.2. Ðåäóêòîðû õâîñòîâûå è ïðîìåæóòî÷íûå .................................................................... 617
10.2.3. Ðåäóêòîðû ÃÒÓ .......................................................................................................................... 618
10.2.3.1. Êîíñòðóêöèÿ ðåäóêòîðîâ .............................................................................................. 618
10.3. Ìóôòû ïðèâîäîâ ÃÒÄ è ÃÒÓ ............................................................................................................... 622
10.3.1. Òðåáîâàíèÿ ê ìóôòàì ............................................................................................................... 622
10.3.2. Êîíñòðóêöèÿ ìóôò .................................................................................................................... 623
10.4. Ïðîåêòèðîâàíèå ïðèâîäîâ àãðåãàòîâ ÃÒÄ ......................................................................................... 631
10.4.1. Ïðîåêòèðîâàíèå öåíòðàëüíîãî ïðèâîäà ................................................................................. 632
10.4.1.1. Êîíñòðóêöèÿ öåíòðàëüíîãî ïðèâîäà ........................................................................... 632
10.4.2. Ïðîåêòèðîâàíèå êîðîáîê ïðèâîäîâ àãðåãàòîâ ....................................................................... 637
10.4.2.1. Êîíñòðóêöèÿ êîðîáêè ïðèâîäîâ àãðåãàòîâ ................................................................. 640
14
Ñîäåðæàíèå
10.5. Ïðîåêòèðîâàíèå ðåäóêòîðîâ ............................................................................................................... 644
10.5.1. Îñîáåííîñòè ïðîåêòèðîâàíèÿ ðåäóêòîðîâ ÒÂÄ .................................................................... 644
10.5.2. Îñîáåííîñòè ïðîåêòèðîâàíèÿ âåðòîëåòíûõ ðåäóêòîðîâ ...................................................... 645
10.5.3. Îñîáåííîñòè ïðîåêòèðîâàíèÿ ðåäóêòîðîâ ÃÒÓ .................................................................... 645
10.6. Ïðèëîæåíèå. Çóá÷àòûå ïåðåäà÷è ÃÒÄ. Îáùèå ñâåäåíèÿ .................................................................. 647
10.6.1. Òðåáîâàíèÿ ê çóá÷àòûì ïåðåäà÷àì .......................................................................................... 648
10.6.2. Êëàññèôèêàöèÿ çóá÷àòûõ ïåðåäà÷ ........................................................................................... 648
10.6.3. Èñõîäíûé ïðîèçâîäÿùèé êîíòóð ............................................................................................. 649
10.6.4. Íàãðóæåííîñòü çóá÷àòûõ ïåðåäà÷ ........................................................................................... 650
10.6.5. Êîíñòðóêòèâíûå ïàðàìåòðû çóá÷àòûõ ïåðåäà÷ ...................................................................... 651
10.6.5.1. Êîíñòðóêöèè çóá÷àòûõ êîëåñ ....................................................................................... 652
10.6.6. Ìàòåðèàëû çóá÷àòûõ êîëåñ, ñïîñîáû óïðî÷íåíèÿ ................................................................ 656
10.7. Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ....................................................................................................... 657
10.8. Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ............................................................................................... 659
Ãëàâà 11 - Ïóñêîâûå óñòðîéñòâà...................................................................................................661
11.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ .................................................................................................................................... 661
11.1.1. Îñíîâíûå òèïû ïóñêîâûõ óñòðîéñòâ ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ ...................................................... 661
11.1.2. Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïóñêîâûõ óñòðîéñòâ ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ .............................. 662
11.2. Ýëåêòðè÷åñêèå ïóñêîâûå óñòðîéñòâà ÃÒÄ ......................................................................................... 662
11.3. Âîçäóøíûå ïóñêîâûå óñòðîéñòâà ÃÒÄ ............................................................................................... 667
11.3.1. Âîçäóøíî. òóðáèííûå ïóñêîâûå óñòðîéñòâà ÃÒÄ ................................................................. 667
11.3.2. Ðåãóëèðóþùèå è îòñå÷íûå âîçäóøíûå çàñëîíêè .................................................................. 671
11.3.3. Ñòðóéíîå ïóñêîâîå óñòðîéñòâî ÃÒÄ ....................................................................................... 676
11.4. Òóðáîêîìïðåññîðíûå ïóñêîâûå óñòðîéñòâà ÃÒÄ .............................................................................. 677
11.4.1. Êëàññèôèêàöèÿ ÒÊÑ ÃÒÄ ......................................................................................................... 677
11.4.2. Ïðèíöèï äåéñòâèÿ ÒÊÑ ............................................................................................................ 677
11.4.3. Îäíîâàëüíûé ÒÊÑ .................................................................................................................... 678
11.4.4. ÒÊÑ ñî ñâîáîäíîé òóðáèíîé .................................................................................................... 680
11.4.5. Îñîáåííîñòè ñèñòåì ÒÊÑ ......................................................................................................... 683
11.4.5.1. Ñèñòåìû òóðáîêîìïðåññîðíîãî ñòàðòåðà ÒÊÑ-48, ïðèíöèï ðàáîòû ....................... 684
11.5. Ãèäðàâëè÷åñêèå ïóñêîâûå óñòðîéñòâà ÃÒÄ ....................................................................................... 687
11.5.1. Êîíñòðóêöèÿ ãèäðàâëè÷åñêèõ ñòàðòåðîâ ................................................................................ 688
11.6. Îñîáåííîñòè ïóñêîâûõ óñòðîéñòâ ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ ...................................................... 689
11.6.1. Ýëåêòðè÷åñêèå ïóñêîâûå óñòðîéñòâà ...................................................................................... 690
11.6.2. Ãàçîâûå ïóñêîâûå óñòðîéñòâà .................................................................................................. 690
11.6.3. Ãèäðàâëè÷åñêèå ïóñêîâûå óñòðîéñòâà .................................................................................... 692
11.7. Ðåäóêòîðû ïóñêîâûõ óñòðîéñòâ ........................................................................................................... 692
11.8. Ìóôòû ñâîáîäíîãî õîäà ïóñêîâûõ óñòðîéñòâ ................................................................................... 693
11.8.1. Ìóôòû ñâîáîäíîãî õîäà ðîëèêîâîãî òèïà .............................................................................. 693
11.8.2. Ìóôòû ñâîáîäíîãî õîäà õðàïîâîãî òèïà ................................................................................ 694
11.9. Ñèñòåìû ñìàçêè ïóñêîâûõ óñòðîéñòâ ................................................................................................. 697
11.10. Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ..................................................................................................... 698
11.11. Ïåðå÷åíü èñïîëüçóåìîé ëèòåðàòóðû ................................................................................................. 698
Ãëàâà 12 - Ñèñòåìû ÃÒÄ.....................................................................................................................699
12.1. Ñèñòåìû àâòîìàòè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ è êîíòðîëÿ ........................................................................... 700
12.1.1. Ñèñòåìû àâòîìàòè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ è êîíòðîëÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ............................... 700
12.1.1.1. Íàçíà÷åíèå ÑÀÓ ............................................................................................................ 700
12.1.1.2. Ñîñòàâ ÑÀÓ .................................................................................................................... 703
12.1.1.3. Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè ÑÀÓ ................................................................................... 708
12.1.1.4. Ðàáîòà ÑÀÓ .................................................................................................................... 711
12.1.1.5. Âûáîð ÑÀÓ è å¸ ýëåìåíòîâ .......................................................................................... 713
12.1.1.5.1. Âûáîð ÑÀÓ ......................................................................................................... 713
12.1.1.5.2. Ïîðÿäîê ðàçðàáîòêè ÑÀÓ .................................................................................. 713
12.1.1.5.3. Îñíîâíûå ïðèíöèïû âûáîðà âàðèàíòà ÑÀÓ â ïðîöåññå ïðîåêòèðîâàíèÿ .. 714
15
Ñîäåðæàíèå
12.1.1.5.4. Ñòðóêòóðíîå ïîñòðîåíèå ÑÀÓ .......................................................................... 715
12.1.1.5.5. Ïðîãðàììû óïðàâëåíèÿ ÃÒÄ ............................................................................ 716
12.1.1.5.6. Ðàñ÷åò è àíàëèç ïîêàçàòåëåé íàäåæíîñòè ....................................................... 721
12.1.1.5.7. Îñîáåííîñòè ÑÀÓ â ñâÿçè ñ óñëîæíåíèåì ñõåì
äâèãàòåëåé è ôîðñèðîâàíèåì èõ ïàðàìåòðîâ ................................................. 723
12.1.1.6. Îñîáåííîñòè ñèñòåìû êîíòðîëÿ è äèàãíîñòèêè àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ .............. 726
12.1.2. ÑÀÓ íàçåìíûõ ÃÒÓ .................................................................................................................. 728
12.1.2.1. Íàçíà÷åíèå ÑÀÓ ............................................................................................................ 728
12.1.2.2. Âûáîð ÑÀÓ ÃÒÓ è åå ýëåìåíòîâ .................................................................................. 728
12.1.2.3. Ñîñòàâ ÑÀÓ ÃÒÓ ........................................................................................................... 730
12.1.2.4. Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè ÑÀÓ ................................................................................... 730
12.1.2.5. Ðàáîòà ÑÀÓ ÃÒÓ ............................................................................................................ 732
12.1.2.6. Áëîê óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëåì (ÁÓÄ) ............................................................................. 733
12.1.2.7. Îñîáåííîñòè ñèñòåìû êîíòðîëÿ è äèàãíîñòèêè íàçåìíûõ ÃÒÄ ............................... 737
12.1.3. Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ........................................................................................... 738
12.1.4. Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ................................................................................... 738
12.2. Òîïëèâíûå ñèñòåìû ÃÒÄ ..................................................................................................................... 740
12.2.1. Òîïëèâíûå ñèñòåìû àâèàöèîííûõ ÃÒÄ .................................................................................. 740
12.2.1.1. Íàçíà÷åíèå òîïëèâíîé ñèñòåìû .................................................................................. 740
12.2.1.2. Ñîñòàâ òîïëèâíîé ñèñòåìû .......................................................................................... 740
12.2.1.3. Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè òîïëèâíîé ñèñòåìû ......................................................... 742
12.2.1.4. Ðàáîòà òîïëèâíîé ñèñòåìû ........................................................................................... 744
12.2.1.5. Âûáîð òîïëèâíîé ñèñòåìû è åå ýëåìåíòîâ ................................................................. 746
12.2.1.5.1. Âûáîð òîïëèâíîé ñèñòåìû ............................................................................... 746
12.2.1.5.2. Âûáîð íàñîñîâ òîïëèâíîé ñèñòåìû ................................................................. 746
12.2.1.5.3. Îïðåäåëåíèå ïîäîãðåâîâ òîïëèâà â òîïëèâíîé ñèñòåìå ............................... 747
12.2.1.5.4. Îáåñïå÷åíèå òåìïåðàòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ òîïëèâíîé ñèñòåìû ...................... 748
12.2.1.5.5. Ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü òîïëèâíîé ñèñòåìû ................................................. 748
12.2.1.6. Ãèäðîöèëèíäðû ............................................................................................................. 748
12.2.1.7. Òîïëèâíûå ôèëüòðû ...................................................................................................... 751
12.2.2. Îñîáåííîñòè òîïëèâíûõ ñèñòåì ÃÒÓ ..................................................................................... 754
12.2.2.1. Íàçíà÷åíèå òîïëèâíîé ñèñòåìû .................................................................................. 754
12.2.2.2. Âûáîð òîïëèâíîé ñèñòåìû è åå ýëåìåíòîâ ................................................................. 754
12.2.2.3. Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè òîïëèâíîé ñèñòåìû ......................................................... 756
12.2.2.4. Ðàáîòà òîïëèâíîé ñèñòåìû ........................................................................................... 756
12.2.3. Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ........................................................................................... 757
12.2.4. Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ................................................................................... 757
12.3. Ñèñòåìû äèàãíîñòèêè .......................................................................................................................... 758
12.3.1. Îáùèå âîïðîñû äèàãíîñòèðîâàíèÿ......................................................................................... 758
12.3.1.1. Çàäà÷è äèàãíîñòèðîâàíèÿ ÃÒÄ ..................................................................................... 758
12.3.1.2. Îïòèìàëüíàÿ êîíòðîëå-ïðèãîäíîñòü ÃÒÄ – îñíîâà ýôôåêòèâíîãî
äèàãíîñòèðîâàíèÿ .......................................................................................................... 760
12.3.1.3. Äèàãíîñòèðóåìûå ñèñòåìû ÃÒÄ .................................................................................. 761
12.3.1.4. Âèäû íàçåìíîãî è áîðòîâîãî äèàãíîñòèðîâàíèÿ ÃÒÄ ............................................... 762
12.3.1.5. Ñòðóêòóðà ñèñòåì äèàãíîñòèêè .................................................................................... 762
12.3.1.6. Ðåãëàìåíò äèàãíîñòèðîâàíèÿ ÃÒÄ ............................................................................... 762
12.3.1.7. Ðåãèñòðàöèÿ ïàðàìåòðîâ ÃÒÄ ....................................................................................... 762
12.3.2. Äèàãíîñòèðîâàíèå ñèñòåìû ìåõàíèçàöèè ÃÒÄ, ÑÀÓ è ÒÏ ÃÒÄ .......................................... 763
12.3.3. Äèàãíîñòèðîâàíèå ðàáîòû ìàñëîñèñòåìû è ñîñòîÿíèÿ óçëîâ ÃÒÄ,
ðàáîòàþùèõ â ìàñëå ................................................................................................................ 765
12.3.3.1. Íåèñïðàâíîñòè ìàñëîñèñòåìû è óçëîâ ÃÒÄ, ðàáîòàþùèõ â ìàñëå .......................... 765
12.3.3.2. Äèàãíîñòèðîâàíèå ïî ïàðàìåòðàì ìàñëîñèñòåìû ..................................................... 765
12.3.3.3. Êîíòðîëü ñîäåðæàíèÿ â ìàñëå ÷àñòèö èçíîñà (òðèáîäèàãíîñòèêà) .......................... 767
12.3.4. Êîíòðîëü è äèàãíîñòèêà ïî ïàðàìåòðàì âèáðàöèè ÃÒÄ ....................................................... 773
12.3.4.1. Ïàðàìåòðû âèáðàöèè è åäèíèöû èçìåíåíèÿ .............................................................. 773
12.3.4.2. Ñòàòèñòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè âèáðàöèè ................................................................ 774
16
Ñîäåðæàíèå
12.3.4.3. Ïðè÷èíû âîçíèêíîâåíèÿ âèáðàöèè â ÃÒÄ .................................................................. 776
12.3.4.4. Äàò÷èêè èçìåðåíèÿ âèáðàöèè ...................................................................................... 779
12.3.4.5. Âèáðàöèîííàÿ äèàãíîñòèêà ÃÒÄ .................................................................................. 780
12.3.5. Äèàãíîñòèðîâàíèå ÃÒÄ ïî ãàçîäèíàìè÷åñêèì ïàðàìåòðàì ................................................. 784
12.3.5.1. Íåèñïðàâíîñòè ïðîòî÷íîé ÷àñòè ÃÒÄ ......................................................................... 784
12.3.5.2. Òðåáîâàíèÿ ê ïåðå÷íþ êîíòðîëèðóåìûõ ïàðàìåòðîâ ................................................ 784
12.3.5.3. Àëãîðèòìû äèàãíîñòèðîâàíèÿ ïðîòî÷íîé ÷àñòè ÃÒÄ ............................................... 784
12.3.6. Îáåñïå÷åíèå äèàãíîñòèðîâàíèÿ ÃÒÄ èíñòðóìåíòàëüíûìè ìåòîäàìè ................................ 786
12.3.6.1. Âèäû íåèñïðàâíîñòåé, âûÿâëÿåìûõ èíñòðóìåíòàëüíûìè ìåòîäàìè ...................... 786
12.3.6.2. Ìåòîäû è àïïàðàòóðà èíñòðóìåíòàëüíîé äèàãíîñòèêè ............................................ 787
12.3.6.2.1. Îïòè÷åñêèé îñìîòð ïðîòî÷íîé ÷àñòè ÃÒÄ ..................................................... 787
12.3.6.2.2. Óëüòðàçâóêîâîé ìåòîä äèàãíîñòèðîâàíèÿ ....................................................... 790
12.3.6.2.3. Âèõðåòîêîâûé ìåòîä äèàãíîñòèðîâàíèÿ ......................................................... 790
12.3.6.2.4. Êàïèëëÿðíûé ìåòîä äèàãíîñòèðîâàíèÿ ñ ïðèìåíåíèåì
ïîðòàòèâíûõ àýðîçîëüíûõ íàáîðîâ ................................................................. 791
12.3.6.2.5. Äèàãíîñòèðîâàíèå ñîñòîÿíèÿ ïðîòî÷íîé ÷àñòè ÃÒÄ
ïåðñïåêòèâíûìè ìåòîäàìè ............................................................................... 791
12.3.7. Îñîáåííîñòè äèàãíîñòèðîâàíèÿ òåõíè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ÃÒÄ
íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ íà áàçå àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé ..................................................... 795
12.3.7.1. Îñîáåííîñòè ðåæèìîâ ýêñïëóàòàöèè ....................................................................... 796
12.3.7.2. Îáùèå îñîáåííîñòè äèàãíîñòèðîâàíèÿ íàçåìíûõ ÃÒÓ ........................................ 796
12.3.7.3. Îñîáåííîñòè äèàãíîñòèðîâàíèÿ ìàñëîñèñòåìû ..................................................... 797
12.3.7.4. Îñîáåííîñòè äèàãíîñòèðîâàíèÿ âèáðîñîñòîÿíèÿ íàçåìíûõ ÃÒÄ ........................ 798
12.3.7.5. Îñîáåííîñòè äèàãíîñòèðîâàíèÿ ïðîòî÷íîé ÷àñòè ................................................. 799
12.3.8. Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ........................................................................................... 799
12.3.9. Ïåðå÷åíü èñïîëüçóåìîé ëèòåðàòóðû ....................................................................................... 800
12.4. Ïóñêîâûå ñèñòåìû ................................................................................................................................ 802
12.4.1. Ïóñêîâûå ñèñòåìû àâèàöèîííûõ ÃÒÄ .................................................................................... 802
12.4.1.1. Íàçíà÷åíèå ..................................................................................................................... 802
12.4.1.2. Îáùèå òðåáîâàíèÿ ......................................................................................................... 802
12.4.1.3. Ñîñòàâ ïóñêîâûõ ñèñòåì ............................................................................................... 802
12.4.1.4. Îáëàñòü ýêñïëóàòàöèè äâèãàòåëÿ, îáëàñòü çàïóñêà .................................................... 802
12.4.1.5. Îïèñàíèå ïðîöåññà çàïóñêà äâèãàòåëÿ, îñîáåííîñòè ïðîöåññà çàïóñêà
â ïîëåòå ........................................................................................................................... 802
12.4.1.6. Íàäåæíîñòü çàïóñêà ...................................................................................................... 803
12.4.1.7. Õàðàêòåðèñòèêè çàïóñêà ............................................................................................... 803
12.4.1.8. Âûáîð òèïà è ïàðàìåòðîâ ñòàðòåðà ............................................................................. 805
12.4.1.9. Îñîáåííîñòè çàïóñêà äâèãàòåëåé äâóõðîòîðíûõ ñõåì .............................................. 807
12.4.1.10. Ñèñòåìû çàæèãàíèÿ ..................................................................................................... 807
12.4.1.11. Îáåñïå÷åíèå õàðàêòåðèñòèê çàïóñêà íà ðàçãîíå ...................................................... 807
12.4.1.12. Ðåãóëèðîâàíèå êîìïðåññîðà íà ïóñêîâûõ ðåæèìàõ ................................................. 808
12.4.2. Îñîáåííîñòè ïóñêîâûõ ñèñòåì íàçåìíûõ ÃÒÓ ...................................................................... 809
12.4.3. Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ........................................................................................... 810
12.4.4. Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ................................................................................... 811
12.5. Âîçäóøíûå ñèñòåìû ÃÒÄ .................................................................................................................... 812
12.5.1. Ôóíêöèè ÂÑ .............................................................................................................................. 812
12.5.2. Îñíîâíûå òðåáîâàíèÿ ê ÂÑ ..................................................................................................... 814
12.5.3. Îáùèå è ëîêàëüíûå ÂÑ ÃÒÄ .................................................................................................... 815
12.5.4. Ðàáîòà ëîêàëüíûõ ÂÑ ............................................................................................................... 815
12.5.4.1. ÂÑ îõëàæäåíèÿ òóðáèí ÃÒÄ ......................................................................................... 817
12.5.4.2. ÂÑ íàääóâà è îõëàæäåíèÿ îïîð ................................................................................... 820
12.5.4.2.1. Ðàáîòà ÂÑ íàääóâà è îõëàæäåíèÿ îïîð ........................................................... 822
12.5.4.2.2. Òèïû ÂÑ íàääóâà è îõëàæäåíèÿ îïîð ............................................................. 824
12.5.4.2.3. Ïîñòðîåíèå îáùåé ñõåìû ÂÑ íàääóâà è îõëàæäåíèÿ îïîð .......................... 827
12.5.4.3. Ïðîòèâîîáëåäåíèòåëüíàÿ ñèñòåìà (ÏÎÑ) ................................................................... 835
12.5.4.4. Ñèñòåìà êîíäèöèîíèðîâàíèÿ âîçäóõà ......................................................................... 836
17
Ñîäåðæàíèå
12.5.4.5. Ñèñòåìà àêòèâíîãî óïðàâëåíèÿ çàçîðàìè ................................................................... 838
12.5.4.6. Ñèñòåìû âíåøíåãî îõëàæäåíèÿ ÃÒÄ .......................................................................... 838
12.5.4.7. Ñèñòåìû âíåøíåãî îáîãðåâà ÃÒÄ ................................................................................ 838
12.5.5. Ïîäãîòîâêà âîçäóõà äëÿ ÂÑ ÃÒÄ ............................................................................................. 839
12.5.6. Îñîáåííîñòè ÂÑ íàçåìíûõ ÃÒÓ ............................................................................................. 841
12.5.7. Àãðåãàòû ÂÑ ............................................................................................................................. 841
12.5.8. Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ........................................................................................... 845
12.5.9. Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ................................................................................... 845
12.6. Ñèñòåìû ñìàçêè è ñóôëèðîâàíèÿ ÃÒÄ................................................................................................ 846
12.6.1. Îáùèå òðåáîâàíèÿ .................................................................................................................... 846
12.6.2. Ñõåìû ìàñëîñèñòåì ÃÒÄ .......................................................................................................... 847
12.6.2.1. Ìàñëîñèñòåìà ñ ðåãóëèðóåìûì äàâëåíèåì ìàñëà ...................................................... 848
12.6.2.2. Ìàñëîñèñòåìà ñ íåðåãóëèðóåìûì äàâëåíèåì ìàñëà .................................................. 849
12.6.2.3. Ìàñëîñèñòåìû ÃÒÄ ïðîìûøëåííîãî ïðèìåíåíèÿ .................................................... 851
12.6.3. Ìàñëîñèñòåìû ðåäóêòîðîâ ...................................................................................................... 852
12.6.3.1. Ìàñëîñèñòåìû àâèàöèîííûõ ðåäóêòîðîâ ................................................................... 852
12.6.3.2. Ìàñëîñèñòåìû ðåäóêòîðîâ ÃÒÓ .................................................................................. 855
12.6.4. Îñîáåííîñòè ïðîåêòèðîâàíèå ìàñëîñèñòåì .......................................................................... 855
12.6.5. Àãðåãàòû ìàñëîñèñòåìû ........................................................................................................... 857
12.6.5.1. Áàê ìàñëÿíûé ................................................................................................................. 857
12.6.5.2. Íàñîñû ìàñëÿíûå .......................................................................................................... 860
12.6.5.3. Òåïëîîáìåííèêè ............................................................................................................ 862
12.6.5.4. Ôèëüòðû è î÷èñòèòåëè .................................................................................................. 863
12.6.5.5. Âîçäóõîîòäåëèòåëè è ñóôëåðû ..................................................................................... 865
12.6.6. Ïåðñïåêòèâû ðàçâèòèÿ ìàñëîñèñòåì ....................................................................................... 867
12.6.7. Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ........................................................................................... 867
12.6.8. Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû .................................................................................. 868
12.7. Ãèäðàâëè÷åñêèå ñèñòåìû ÃÒÄ ............................................................................................................. 869
12.7.1. Ãèäðîñèñòåìû óïðàâëåíèÿ ðåâåðñèâíûì óñòðîéñòâîì .............................................................. 869
12.7.1.1. Öåíòðàëèçîâàííàÿ ãèäðîñèñòåìà óïðàâëåíèÿ ðåâåðñèâíûì óñòðîéñòâîì ............. 869
12.7.1.2. Àâòîíîìíàÿ ãèäðîñèñòåìà óïðàâëåíèÿ ðåâåðñèâíûì óñòðîéñòâîì ......................... 872
12.7.1.3. Ïîðÿäîê ïðîåêòèðîâàíèÿ ãèäðîñèñòåì ....................................................................... 872
12.7.2. Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ........................................................................................... 874
12.7.3. Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ................................................................................... 874
12.8. Äðåíàæíûå ñèñòåìû ............................................................................................................................. 875
12.8.1. Íàçíà÷åíèå è êëàññèôèêàöèÿ ñèñòåì ...................................................................................... 875
12.8.2. Õàðàêòåðèñòèêà îáúåêòîâ äðåíàæà ......................................................................................... 875
12.8.3. Îñíîâíûå ñõåìû è ïðèíöèï äåéñòâèÿ ñèñòåì ....................................................................... 876
12.8.4. Îñíîâíûå òðåáîâàíèÿ ê äðåíàæíûì ñèñòåìàì ...................................................................... 878
12.8.5. Îáåñïå÷åíèå ðàáîòîñïîñîáíîñòè äðåíàæíûõ ñèñòåì ........................................................... 878
12.8.6. Îñîáåííîñòè êîíñòðóêöèè äðåíàæíûõ áàêîâ ........................................................................ 879
12.8.7. Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü–ìèíèìóì ........................................................................................... 880
12.8.8. Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ................................................................................... 880
Ãëàâà 13 - Îáâÿçêà àâèàöèîííûõ ÃÒÄ .....................................................................................881
13.1. Îáùàÿ õàðàêòåðèñòèêà îáâÿçêè ........................................................................................................... 881
13.2. Êîíñòðóêöèÿ îáâÿçêè ........................................................................................................................... 883
13.2.1. Òðóáîïðîâîäíûå êîììóíèêàöèè ............................................................................................. 883
13.2.1.1. Îñíîâíûå ñâåäåíèÿ ....................................................................................................... 883
13.2.1.2. Òðóáû è ïàòðóáêè .......................................................................................................... 883
13.2.1.3. Ñîåäèíåíèÿ .................................................................................................................... 883
13.2.1.4. Êîìïåíñèðóþùèå óñòðîéñòâà ...................................................................................... 884
13.2.1.5. Ñîåäèíèòåëüíàÿ àïïàðàòóðà ......................................................................................... 888
13.2.1.6. Óçëû êðåïëåíèÿ ............................................................................................................. 888
13.2.1.7. Íåèñïðàâíîñòè òðóáîïðîâîäîâ .................................................................................... 889
13.2.2. Ýëåêòðè÷åñêèå êîììóíèêàöèè ................................................................................................. 890
18
Ñîäåðæàíèå
13.2.2.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ ............................................................................................................. 890
13.2.2.2. Êîíñòðóêöèÿ ýëåìåíòîâ ................................................................................................ 890
13.2.2.2.1. Ýëåêòðè÷åñêèå æãóòû ........................................................................................ 890
13.2.2.2.2. Ýëåêòðè÷åñêèå ïðîâîäà ..................................................................................... 891
13.2.2.2.3. Ýëåêòðè÷åñêèå ñîåäèíèòåëè ............................................................................. 891
13.2.2.2.4. Ìàòåðèàëû äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ æãóòîâ .................................... 892
13.2.2.3. Íåèñïðàâíîñòè ýëåêòðè÷åñêèõ êîììóíèêàöèé .......................................................... 894
13.2.3. Óçëû êðåïëåíèÿ àãðåãàòîâ è äàò÷èêîâ .................................................................................... 895
13.2.4. Ìåõàíè÷åñêàÿ ïðîâîäêà óïðàâëåíèÿ ....................................................................................... 897
13.3. Ïðîåêòèðîâàíèå îáâÿçêè ..................................................................................................................... 898
13.3.1. Òðåáîâàíèÿ ê îáâÿçêå ................................................................................................................ 898
13.3.2. Îñíîâíûå ïðèíöèïû è ïîðÿäîê ïðîåêòèðîâàíèÿ îáâÿçêè ................................................... 899
13.3.3. Ìåòîäû îòðàáîòêè êîíñòðóêöèè îáâÿçêè ............................................................................... 901
13.3.3.1. Íàòóðíîå ìàêåòèðîâàíèå .............................................................................................. 901
13.3.3.2. Ýëåêòðîííîå ìàêåòèðîâàíèå îáâÿçêè .......................................................................... 903
13.3.4. Ðàçìåùåíèå àãðåãàòîâ, äàò÷èêîâ è ïðîåêòèðîâàíèå óçëîâ êðåïëåíèÿ ................................ 907
13.3.5. Ïðîåêòèðîâàíèå òðóáîïðîâîäíûõ êîììóíèêàöèé ................................................................ 909
13.3.6. Ïðîåêòèðîâàíèå ýëåêòðè÷åñêèõ êîììóíèêàöèé .................................................................... 911
13.3.6.1. Òðåáîâàíèÿ ê ýëåêòðè÷åñêèì êîììóíèêàöèÿì ........................................................... 911
13.3.6.2. Ïîðÿäîê ïðîåêòèðîâàíèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ êîììóíèêàöèé ......................................... 912
13.3.6.3. Ðàçðàáîòêà ýëåêòðè÷åñêèõ ñõåì ................................................................................... 915
13.3.6.4. Ðàçðàáîòêà ìîíòàæíûõ ñõåì ........................................................................................ 916
13.3.6.5. Ðàçðàáîòêà ÷åðòåæåé ýëåêòðè÷åñêèõ æãóòîâ .............................................................. 917
13.4. Îñîáåííîñòè êîíñòðóêöèè è ïðîåêòèðîâàíèÿ îáâÿçêè íàçåìíûõ ÃÒÄ ........................................... 917
13.5. Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ....................................................................................................... 917
13.6. Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ............................................................................................... 919
ÃËÀÂÀ 14 - ÄÈÍÀÌÈÊÀ È ÏÐÎ×ÍÎÑÒÜ ÃÒÄ.......................................................................... 920
14.1 Òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû äèíàìèêè è ïðî÷íîñòè ÃÒÄ ......................................................................... 920
14.1.1 Íàïðÿæåííîå ñîñòîÿíèå, òåíçîð íàïðÿæåíèé ........................................................................ 921
14.1.2 Óðàâíåíèÿ ðàâíîâåñèÿ .............................................................................................................. 922
14.1.3 Ïåðåìåùåíèÿ â äåôîðìèðóåìîì òâåðäîì òåëå. Òåíçîð äåôîðìàöèé .................................. 923
14.1.4 Óðàâíåíèÿ ñîâìåñòíîñòè äåôîðìàöèé ................................................................................... 925
14.1.5 Îáîáùåííûé çàêîí Ãóêà .......................................................................................................... 926
14.1.6 Êðàåâàÿ çàäà÷à òåîðèè óïðóãîñòè. Ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ. Ìåòîäû ðåøåíèÿ
êðàåâûõ çàäà÷ òåîðèè óïðóãîñòè ......................................................................................................... 928
14.1.7 Ïëîñêàÿ çàäà÷à òåîðèè óïðóãîñòè .......................................................................................... 929
14.1.8 Ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ ìàòåðèàëà. Ïðîñòîå è ñëîæíîå íàãðóæåíèå ............................ 931
14.1.9 Ìîäåëè óïðóãî-ïëàñòè÷åñêèõ äåôîðìàöèé. Ìåòîä ïåðåìåííûõ ïàðàìåòðîâ óïðóãîñòè . 933
14.1.10 Ïîâåäåíèå êîíñòðóêöèé ïðè ðàçãðóçêå. Îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ ..................................... 935
14.1.11 Ïîëçó÷åñòü. Ðåëàêñàöèÿ íàïðÿæåíèé. Äëèòåëüíàÿ ïðî÷íîñòü ........................................... 937
14.1.12 Óñòàëîñòíîå ðàçðóøåíèå ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèé .............................................................. 940
14.1.13 Ìàëîöèêëîâàÿ óñòàëîñòü. Òåðìè÷åñêàÿ óñòàëîñòü .............................................................. 944
14.1.14 Íàêîïëåíèå ïîâðåæäåíèé ïðè íåñòàöèîíàðíîì íàãðóæåíèè ............................................ 946
14.1.15 Çàêîíîìåðíîñòè ðàçâèòèÿ òðåùèí â ýëåìåíòàõ êîíñòðóêöèé ............................................ 947
14.1.16 Ñâîáîäíûå êîëåáàíèÿ ñèñòåìû ñ îäíîé ñòåïåíüþ ñâîáîäû ............................................... 951
14.1.17 Âûíóæäåííûå êîëåáàíèÿ ñèñòåìû ñ îäíîé ñòåïåíüþ ñâîáîäû ......................................... 953
14.1.18 Êîëåáàíèÿ ñèñòåìû ñ âÿçêèì ñîïðîòèâëåíèåì. Äåìïôèðîâàíèå êîëåáàíèé ................... 954
14.1.19 Âûíóæäåííûå êîëåáàíèÿ ñèñòåìû ñ îäíîé ñòåïåíüþ ñâîáîäû ïîä äåéñòâèåì
ïðîèçâîëüíîé ïåðèîäè÷åñêîé âîçìóùàþùåé ñèëû .......................................................................... 956
14.1.20 Êîëåáàíèÿ ñèñòåìû ñ íåñêîëüêèìè ñòåïåíÿìè ñâîáîäû ..................................................... 958
14.1.21 Êîëåáàíèÿ ñèñòåìû ñ ðàñïðåäåëåííîé ìàññîé .................................................................... 961
14.1.22 Êîíöåïöèÿ ìåòîäà êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ ............................................................................... 964
14.1.23 Ðåàëèçàöèÿ ìåòîäà êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ â èíæåíåðíûõ ðàñ÷åòàõ ..................................... 966
14.1.24 Ïðèìåð àíàëèçà íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ òåëà â òðåõìåðíîé ïîñòàíîâêå
ìåòîäîì êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ. Êîíöåíòðàöèÿ íàïðÿæåíèé â óïðóãîì è
19
Ñîäåðæàíèå
14.2
14.3
14.4
14.5
20
óïðóãî-ïëàñòè÷åñêîì òåëå .................................................................................................................... 968
Ñòàòè÷åñêàÿ ïðî÷íîñòü è öèêëè÷åñêàÿ äîëãîâå÷íîñòü ëîïàòîê ...................................................... 971
14.2.1 Íàãðóçêè, äåéñòâóþùèå íà ëîïàòêè. Ðàñ÷åòíûå ñõåìû ëîïàòîê .......................................... 971
14.2.2 Íàïðÿæåíèÿ ðàñòÿæåíèÿ â ïðîôèëüíîé ÷àñòè ðàáî÷åé ëîïàòêè îò öåíòðîáåæíûõ ñèë .... 974
14.2.3 Èçãèáàþùèå ìîìåíòû è íàïðÿæåíèÿ èçãèáà îò ãàçîäèíàìè÷åñêèõ ñèë ............................. 976
14.2.4 Èçãèáàþùèå ìîìåíòû è íàïðÿæåíèÿ èçãèáà îò öåíòðîáåæíûõ ñèë.
Êîìïåíñàöèÿ íàïðÿæåíèé èçãèáà îò ãàçîäèíàìè÷åñêèõ ñèë íàïðÿæåíèÿìè èçãèáà
îò öåíòðîáåæíûõ ñèë ............................................................................................................................ 979
14.2.5 Ñóììàðíûå íàïðÿæåíèÿ ðàñòÿæåíèÿ è èçãèáà â ïðîôèëüíîé ÷àñòè ëîïàòêè .................... 980
14.2.6 Òåìïåðàòóðíûå íàïðÿæåíèÿ â ëîïàòêàõ ................................................................................. 982
14.2.7 Îñîáåííîñòè íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ øèðîêîõîðäíûõ ðàáî÷èõ ëîïàòîê ........................ 985
14.2.8 Îöåíêà ïðî÷íîñòè è öèêëè÷åñêîé äîëãîâå÷íîñòè ëîïàòîê .................................................. 985
14.2.9 Ðàñ÷åò ñîåäèíåíèÿ ðàáî÷èõ ëîïàòîê ñ äèñêàìè ..................................................................... 987
14.2.10 Ðàñ÷åò íà ïðî÷íîñòü àíòèâèáðàöèîííûõ (áàíäàæíûõ) ïîëîê è
óäëèíèòåëüíîé íîæêè ëîïàòêè ............................................................................................................ 989
14.2.11 Îñîáåííîñòè ðàñ÷åòà íà ïðî÷íîñòü ëîïàòîê ñòàòîðà .......................................................... 991
14.2.12 Ìåòîäèêà ðàñ÷åòà íà ïðî÷íîñòü ëîïàòîê â òðåõìåðíîé ïîñòàíîâêå ................................. 991
14.2.13 Àíàëèç òðåõìåðíûõ ïîëåé íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé â ëîïàòêàõ ................................... 995
Ñòàòè÷åñêàÿ ïðî÷íîñòü è öèêëè÷åñêàÿ äîëãîâå÷íîñòü äèñêîâ ........................................................ 998
14.3.1 Ðàñ÷åòíûå ñõåìû äèñêîâ .......................................................................................................... 998
14.3.2 Ðàñ÷åò íàïðÿæåíèé â äèñêå â ïëîñêîé îññåñèììåòðè÷íîé ïîñòàíîâêå ............................ 1000
14.3.3 Îáùèå çàêîíîìåðíîñòè íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ äèñêîâ .................................................. 1004
14.3.4 Ïëàñòè÷åñêèå äåôîðìàöèè â äèñêàõ. Àâòîôðåòèðîâàíèå äèñêîâ ...................................... 1007
14.3.5 Êðèòåðèè ñòàòè÷åñêîé ïðî÷íîñòè äèñêîâ. Çàïàñ ïðî÷íîñòè äèñêà ïî
ðàçðóøàþùåé ÷àñòîòå âðàùåíèÿ ....................................................................................................... 1009
14.3.6 Çàïàñ ïðî÷íîñòè äèñêà ïî öèêëè÷åñêîé äîëãîâå÷íîñòè ..................................................... 1012
14.3.7 Ïîäòâåðæäåíèå öèêëè÷åñêîãî ðåñóðñà äèñêîâ íà îñíîâå êîíöåïöèè
äîïóñòèìûõ ïîâðåæäåíèé .................................................................................................................. 1015
14.3.8 Ðàñ÷åò ðîòîðîâ áàðàáàííîãî òèïà ......................................................................................... 1018
14.3.9 Ðàñ÷åò äèñêîâ ðàäèàëüíûõ òóðáîìàøèí ...............................................................................1019
14.3.10 Îïòèìàëüíîå ïðîåêòèðîâàíèå äèñêîâ. Ðàâíîïðî÷íûé äèñê ............................................ 1020
14.3.11 Ðàñ÷åò îñåñèììåòðè÷íîãî íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ
ðîòîðîâ ìåòîäîì êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ .............................................................................................. 1022
14.3.12 Ðàñ÷åò òðåõìåðíîãî íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ äèñêîâ ìåòîäîì
êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ ............................................................................................................................ 1026
14.3.13 Îïòèìèçàöèÿ êîíñòðóêöèè äèñêîâ ïî ðåçóëüòàòàì òðåõìåðíîãî àíàëèçà
íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ ..................................................................................... 1028
Êîëåáàíèÿ è âèáðàöèîííàÿ ïðî÷íîñòü ëîïàòîê îñåâûõ êîìïðåññîðîâ è òóðáèí ........................ 1032
14.4.1 Ñâîáîäíûå è âûíóæäåííûå êîëåáàíèÿ ëîïàòîê. Ñîáñòâåííûå ÷àñòîòû è ôîðìû
êîëåáàíèé ëîïàòîê .............................................................................................................................. 1032
14.4.2 Ïðèáëèæåííûé ðàñ÷åò ñîáñòâåííûõ ÷àñòîò êîëåáàíèé ëîïàòîê ....................................... 1035
14.4.3 Òðåõìåðíûå ìîäåëè êîëåáàíèé ëîïàòîê ............................................................................... 1038
14.4.4 Âëèÿíèå êîíñòðóêòèâíûõ è ýêñïëóàòàöèîííûõ ôàêòîðîâ íà ñîáñòâåííûå ÷àñòîòû
êîëåáàíèé ëîïàòêè .............................................................................................................................. 1041
14.4.5 Íåñòàöèîíàðíûå ãàçîäèíàìè÷åñêèå ñèëû, äåéñòâóþùèå íà ëîïàòêó ............................... 1042
14.4.6 Àâòîêîëåáàíèÿ ëîïàòîê .......................................................................................................... 1044
14.4.7 Äåìïôèðîâàíèå êîëåáàíèé ëîïàòîê ..................................................................................... 1046
14.4.8 Âûíóæäåííûå êîëåáàíèÿ ëîïàòîê. Ðåçîíàíñíàÿ äèàãðàììà .............................................. 1049
14.4.9 Ìàòåìàòè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå âûíóæäåííûõ êîëåáàíèé ëîïàòîê ................................. 1052
14.4.10 Ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâàíèå êîëåáàíèé ëîïàòîê ..................................................... 1054
14.4.11 Êîýôôèöèåíò çàïàñà âèáðàöèîííîé ïðî÷íîñòè ëîïàòîê, ïóòè åãî ïîâûøåíèÿ ............. 1055
14.4.12 - Êîëåáàíèÿ äèñêîâ ................................................................................................................ 1057
Äèíàìèêà ðîòîðîâ. Âèáðàöèÿ ÃÒÄ ................................................................................................... 1061
14.5.1 Êðèòè÷åñêàÿ ÷àñòîòà âðàùåíèÿ ðîòîðà. Èñòîðèÿ âîïðîñà ................................................. 1061
14.5.2 Äèíàìèêà îäíîìàññîâîãî ðîòîðà. Ïîñòóïàòåëüíûå ïåðåìåùåíèÿ .................................... 1063
14.5.3 Äèíàìèêà îäíîìàññîâîãî ðîòîðà. Óãëîâûå ïåðåìåùåíèÿ .................................................. 1066
Ñîäåðæàíèå
14.5.4 Äèíàìèêà îäíîìàññîâîãî íåñèììåòðè÷íîãî ðîòîðà ...........................................................1071
14.5.5 Ðîòîð ñ ðàñïðåäåëåííûìè ïàðàìåòðàìè ...............................................................................1075
14.5.6 - Îñîáåííîñòè êîëåáàíèé ñèñòåìû ðîòîðîâ è êîðïóñîâ ...................................................... 1084
14.5.7 Äåìïôèðîâàíèå êîëåáàíèé ðîòîðîâ ..................................................................................... 1091
14.5.7.1 Êîíñòðóêöèÿ è ïðèíöèï äåéñòâèÿ äåìïôåðîâ êîëåáàíèé ðîòîðîâ ........................ 1091
14.5.7.2 Ðàñ÷åò ïàðàìåòðîâ äåìïôèðîâàíèÿ ........................................................................... 1094
14.5.7.3 Îñîáåííîñòè ãèäðîìåõàíèêè ðåàëüíûõ äåìïôåðîâ ................................................ 1097
14.5.8 Âèáðàöèÿ ÃÒÄ ......................................................................................................................... 1098
14.5.8.1 Èñòî÷íèêè âîçìóùàþùèõ ñèë è ñïåêòð âèáðàöèè .................................................. 1098
14.5.8.2 Èçìåíåíèå âèáðàöèè ïîä äåéñòâèåì âíåøíèõ è âíóòðåííèõ ôàêòîðîâ ............... 1100
14.5.8.3 Ñòàòèñòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè âèáðàöèè .............................................................. 1102
14.5.8.4 Èçìåðåíèå è íîðìèðîâàíèå âèáðàöèè ...................................................................... 1104
14.6 Ïðî÷íîñòü êîðïóñîâ è ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ ..................................................................................... 1107
14.6.1 Ñèëîâàÿ ñõåìà êîðïóñà. Óñëîâèÿ ðàáîòû ñèëîâûõ êîðïóñîâ ............................................. 1107
14.6.2 Ðàñ÷åò íàïðÿæåíèé â êîðïóñíûõ äåòàëÿõ äâèãàòåëÿ íà îñíîâå ìîäåëè
îñåñèììåòðè÷íûõ îáîëî÷åê .............................................................................................................. 1109
14.6.3 Ðàñ÷åò íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ êîðïóñîâ ñ ïîìîùüþ ìåòîäà
êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ ............................................................................................................................ 1113
14.6.4 Óñòîé÷èâîñòü êîðïóñíûõ äåòàëåé ......................................................................................... 1115
14.6.5 Ðàñ÷åò êîðïóñîâ íà íåïðîáèâàåìîñòü ................................................................................... 1118
14.6.6 Ðàñ÷åò ýëåìåíòîâ ïîäâåñêè .................................................................................................... 1120
14.7 Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì .................................................................................................... 1122
14.8 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ............................................................................................. 1122
Ãëàâà 15 - Øóì ÃÒÄ........................................................................................................................1124
15.1
15.2
15.3
15.4
Èñòî÷íèêè øóìà ÃÒÄ ......................................................................................................................... 1124
Âëèÿíèå ïàðàìåòðîâ ðàáî÷åãî ïðîöåññà è êîíñòðóê-òèâíîé ñõåìû íà øóì ÒÐÄÄ ..................... 1126
Ìåòîäû îöåíêè àêóñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ................................................................................. 1126
Ñíèæåíèå øóìà ÃÒÄ .......................................................................................................................... 1127
15.4.1 Ìåòîäîëîãèÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ ñèñòåì øóìîãëóøåíèÿ ........................................................ 1127
15.4.2 Øóìîãëóøåíèå â âûõîäíûõ óñòðîéñòâàõ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ............................................. 1128
15.4.3 Êîíñòðóêöèÿ çâóêîïîãëîùàþùèõ óçëîâ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ................................................ 1129
15.4.4 Ãëóøèòåëè øóìà â íàçåìíûõ ÃÒÓ ......................................................................................... 1130
15.4.5 Êîíñòðóêöèÿ ãëóøèòåëåé øóìà íàçåìíûõ ÃÒÄ .................................................................... 1131
15.5 Îáåñïå÷åíèå àêóñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê êîìïðåññîðîâ è âåíòèëÿòîðîâ ................................... 1132
15.6 Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ...................................................................................................... 1133
15.7 Ñïèñîê èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ................................................................................................ 1133
Ãëàâà 16 - Ãàçîòóðáèííûå äâèãàòåëè êàê ñèëîâîé ïðèâîä....................................1134
16.1 ÃÒÄ â ñèëîâîì ïðèâîäå ÃÒÝÑ è ÃÏÀ ............................................................................................... 1134
16.2 ÃÒÄ â ñèëîâûõ (ýíåðãåòè÷åñêèõ) óñòàíîâêàõ êîðàáëåé è ñóäîâ ..................................................... 1138
16.3 ÃÒÄ â ñèëîâûõ óñòàíîâêàõ òàíêîâ ..................................................................................................... 1142
16.4 Êîìïîíîâêà ÃÒÄ â ÃÒÝÑ è ÃÏÀ ........................................................................................................ 1142
16.5 Êîìïîíîâêà êîðàáåëüíûõ è ñóäîâûõ ÃÃÒÄ ...................................................................................... 1144
16.6 Êîìïîíîâêà ÃÒÄ â ñèëîâîé óñòàíîâêå òàíêà .................................................................................... 1146
16.7 Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ...................................................................................................... 1148
16.8 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû .............................................................................................. 1148
Ãëàâà 17 - Àâòîìàòèçàöèÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ è ïîääåðæêè æèçíåííîãî
öèêëà ÃÒÄ....................................................................................................................................1149
17.1 Ïðîåêòèðîâàíèå è èíôîðìàöèîííàÿ ïîääåðæêà æèçíåííîãî öèêëà ÃÒÄ (èäåîëîãèÿ CALS) ..... 1149
17.2 Æèçíåííûé öèêë èçäåëèÿ. Îáçîð ìåòîäîâ ïðîåêòèðîâàíèÿ ........................................................... 1152
17.3 Ïðîãðàììíûå ñðåäñòâà ïðîåêòèðîâàíèÿ ........................................................................................... 1152
17.4 Àïïàðàòíûå ñðåäñòâà ñèñòåì ïðîåêòèðîâàíèÿ ................................................................................. 1153
17.5 PDM-ñèñòåìû: ðîëü è ìåñòî â îðãàíèçàöèè ïðîåêòèðîâàíèÿ ......................................................... 1153
17.6 Îðãàíèçàöèÿ ïðîèçâîäñòâà è ERP-ñèñòåìû ...................................................................................... 1155
21
Ñîäåðæàíèå
17.7 Ïàðàëëåëüíûé èíæèíèðèíã. Èíòåãðàöèÿ ýñêèçíîãî è òåõíè÷åñêîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ ................ 1156
17.8 Ïåðåõîä íà áåçáóìàæíóþ òåõíîëîãèþ .............................................................................................. 1156
17.9 Âçàèìîäåéñòâèå CAD/CAM- è CAE-ñèñòåì .................................................................................... 1158
17.10 ÈÏÈ-òåõíîëîãèè è ýêñïëóàòàöèÿ èçäåëèé ..................................................................................... 1161
17.11 ÈÏÈ-òåõíîëîãèè è óïðàâëåíèå êà÷åñòâîì ..................................................................................... 1162
17.12 Àíàëèç è ðåèíæèíèðèíã áèçíåñ-ïðîöåññîâ .................................................................................. 1162
17.13 Îñíîâû òðåõìåðíîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ ........................................................................................... 1163
17.13.1 Îáùèå ïðèíöèïû òðåõìåðíîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ ............................................................... 1164
17.13.1.1 Ñïîñîáû ñîçäàíèÿ ãåîìåòðè÷åñêèõ ìîäåëåé .......................................................... 1164
17.13.1.2 Îñíîâíûå òåðìèíû îáúåìíîé ãåîìåòðè÷åñêîé ìîäåëè ........................................ 1165
17.13.1.3 Ïðèíöèï áàçîâîãî òåëà ............................................................................................. 1166
17.13.1.4 Îñíîâíûå òåðìèíû ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ãåîìåòðè÷åñêîé ìîäåëè äåòàëè ......... 1167
17.13.2 Óïðàâëÿþùèå ñòðóêòóðû ...................................................................................................... 1168
17.13.3 Ïðèíöèï «Ìàñòåð-ìîäåëè» ................................................................................................. 1170
17.13.4 Íàêîïëåíèå îïûòà êîíñòðóèðîâàíèÿ â CAD/CAM-ñèñòåìàõ. Ìàñòåð-ïðîöåññû .......... 1170
17.13.5 Ìîäåëèðîâàíèå ñáîðîê ........................................................................................................ 1171
17.14 Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ................................................................................................... 1173
17.15 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ........................................................................................... 1175
Ãëàâà 18 - Óïëîòíåíèÿ â ÃÒÄ ...................................................................................................1176
18.1 Óïëîòíåíèå íåïîäâèæíûõ ñîåäèíåíèé ............................................................................................ 1176
18.2 Óïëîòíåíèÿ ïîäâèæíûõ ñîåäèíåíèé ................................................................................................ 1180
18.2.1 Ãèäðàâëè÷åñêèé ðàñ÷åò óïëîòíåíèé ïîäâèæíûõ ñîåäèíåíèé ........................................... 1182
18.3 Óïëîòíåíèå ãàçîâîãî òðàêòà ìåæäó ðîòîðîì è ñòàòîðîì ÃÒÄ ....................................................... 1184
18.3.1 Ëàáèðèíòíûå óïëîòíåíèÿ ...................................................................................................... 1185
18.3.2 Ùåòî÷íûå óïëîòíåíèÿ ............................................................................................................ 1188
18.3.3 Ñêîëüçÿùèå ñóõèå óïëîòíåíèÿ ãàçîäèíàìè÷åñêèå .............................................................. 1191
18.3.4 Ñêîëüçÿùèå ñóõèå óïëîòíåíèÿ ãàçîñòàòè÷åñêèå ................................................................. 1191
18.3.5 Ñðàâíåíèå ýôôåêòèâíîñòåé óïëîòíåíèé ãàçîâîãî òðàêòà ìåæäó ðîòîðîì è
ñòàòîðîì ÃÒÄ ....................................................................................................................................... 1194
18.4 Ïðèìåðû óïëîòíåíèé ãàçîâîãî òðàêòà ÃÒÄ ..................................................................................... 1197
18.4.1 Ïðèìåð 1 .................................................................................................................................. 1197
18.4.2 Ïðèìåð 2. Óïëîòíåíèå ñòàòîðíîé è ðîòîðíîé ÷àñòåé òóðáèíû ......................................... 1197
18.5 Óïëîòíåíèÿ ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé îïîð ðîòîðîâ, ðåäóêòîðîâ, êîðîáîê ïðèâîäîâ ......................... 1201
18.6 Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-ìèíèìóì ..................................................................................................... 1203
18.7 Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû ............................................................................................. 1203
22
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ãëàâà 1 — Îáùèå ñâåäåíèÿ î
ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
1.1 — Ââåäåíèå
 ñîâðåìåííîé òåõíèêå ðàçðàáîòàíî è èñïîëüçóåòñÿ ìíîæåñòâî ðàçëè÷íûõ òèïîâ äâèãàòåëåé.  äàííîì ïîñîáèè ðàññìàòðèâàåòñÿ ëèøü
îäèí òèï - ãàçîòóðáèííûå äâèãàòåëè (ÃÒÄ), ò.å.
äâèãàòåëè, èìåþùèå â ñâîåì ñîñòàâå êîìïðåññîð,
êàìåðó ñãîðàíèÿ è ãàçîâóþ òóðáèíó. Íàèáîëüøåå
âíèìàíèå ïðè ýòîì óäåëåíî àâèàöèîííûì ÃÒÄ.
×òî êàñàåòñÿ ÃÒÄ, èñïîëüçóåìûõ â êà÷åñòâå ñèëîâîãî ïðèâîäà â íàçåìíûõ è ìîðñêèõ óñëîâèÿõ, òî
ó íèõ ðàññìàòðèâàåòñÿ ëèøü îñîáåííîñòè, îòëè÷èÿ îò àâèàöèîííûõ.
ÃÒÄ øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ â àâèàöèîííîé,
íàçåìíîé è ìîðñêîé òåõíèêå. Íà Ðèñ. 1.1_1 ïîêàçàíû îñíîâíûå îáúåêòû ïðèìåíåíèÿ ñîâðåìåííûõ
ÃÒÄ.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ â îáùåì îáúåìå ìèðîâîãî
ïðîèçâîäñòâà ÃÒÄ â ñòîèìîñòíîì âûðàæåíèè àâèàöèîííûå äâèãàòåëè ñîñòàâëÿþò îêîëî 70 %, íàçåìíûå è ìîðñêèå - îêîëî 30 %. Îáúåì ïðîèçâîäñòâà
íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ ðàñïðåäåëÿåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì:
- ýíåðãåòè÷åñêèå ÃÒÄ ~ 91 %;
- ÃÒÄ äëÿ ïðèâîäà ïðîìûøëåííîãî îáîðóäîâàíèÿ è íàçåìíûõ òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ ~ 5 %;
- ÃÒÄ äëÿ ïðèâîäà ñóäîâûõ äâèæèòåëåé ~ 4 %.
 ñîâðåìåííîé ãðàæäàíñêîé è âîåííîé àâèàöèè ÃÒÄ ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ âûòåñíèëè ïîðøíåâûå äâèãàòåëè è çàíÿëè äîìèíèðóþùåå ïîëîæåíèå. Èõ øèðîêîå ïðèìåíåíèå â ýíåðãåòèêå,
Ðèñóíîê 1.1_1 – Êëàññèôèêàöèÿ ÃÒÄ ïî íàçíà÷åíèþ è îáúåêòû ïðèìåíåíèÿ
23
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
ïðîìûøëåííîñòè è òðàíñïîðòå ñòàëî âîçìîæíûì
áëàãîäàðÿ áîëåå âûñîêîé ýíåðãîîòäà÷è, êîìïàêòíîñòè è ìàëîìó âåñó ïî ñðàâíåíèþ ñ äðóãèìè òèïàìè ñèëîâûõ óñòàíîâîê.
Âûñîêèå óäåëüíûå ïàðàìåòðû ÃÒÄ îáåñïå÷èâàþòñÿ îñîáåííîñòÿìè êîíñòðóêöèè è òåðìîäèíàìè÷åñêîãî öèêëà. Öèêë ÃÒÄ, õîòÿ è ñîñòîèò èç òåõ
æå îñíîâíûõ ïðîöåññîâ, ÷òî è öèêë ïîðøíåâûõ äâèãàòåëåé âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ, èìååò ñóùåñòâåííîå îòëè÷èå.  ïîðøíåâûõ äâèãàòåëÿõ ïðîöåññû
ïðîèñõîäÿò ïîñëåäîâàòåëüíî, îäèí çà äðóãèì,
â îäíîì è òîì æå ýëåìåíòå äâèãàòåëÿ - öèëèíäðå.
 ÃÒÄ ýòè æå ïðîöåññû ïðîèñõîäÿò îäíîâðåìåííî
è íåïðåðûâíî â ðàçëè÷íûõ ýëåìåíòàõ äâèãàòåëÿ.
Áëàãîäàðÿ ýòîìó â ÃÒÄ íåò òàêîé íåðàâíîìåðíîñòè óñëîâèé ðàáîòû ýëåìåíòîâ äâèãàòåëÿ, êàê â ïîðøíåâîì, à ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü è ìàññîâûé ðàñõîä ðàáî÷åãî òåëà â 50...100 ðàç âûøå, ÷åì â ïîðøíåâûõ
äâèãàòåëÿõ. Ýòî ïîçâîëÿåò ñîñðåäîòî÷èòü â ìàëîãàáàðèòíûõ ÃÒÄ áîëüøèå ìîùíîñòè [1.6.1].
Àâèàöèîííûå ÃÒÄ ïî ñïîñîáó ñîçäàíèÿ òÿãîâîãî óñèëèÿ îòíîñÿòñÿ ê êëàññó ðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé, êëàññèôèêàöèÿ êîòîðûõ ïîêàçàíà íà Ðèñ. 1.1_2.
Ðèñóíîê 1.1_2 – Êëàññèôèêàöèÿ ðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé
24
Ñðåäè ðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé ìîæíî âûäåëèòü äâå îñíîâíûå ãðóïïû.
Ïåðâóþ ãðóïïó ñîñòàâëÿþò ðàêåòíûå äâèãàòåëè. Îíè ñîçäàþò òÿãîâîå óñèëèå çà ñ÷åò óñêîðåíèÿ ðàáî÷åãî òåëà, çàïàñåííîãî íà áîðòó ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà (ËÀ).  íàñòîÿùåå âðåìÿ
íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëè æèäêîñòíûå ðàêåòíûå äâèãàòåëè (ÆÐÄ) è ðàêåòíûå äâèãàòåëè òâåðäîãî òîïëèâà (ÐÄÒÒ). Ïåðâûå èç íèõ èñïîëüçóþò äâóõêîìïîíåíòíîå æèäêîå òîïëèâî ðàçìåùåííûå â ðàçíûõ åìêîñòÿõ ãîðþ÷åå è îêèñëèòåëü. À âòîðûå - òâåðäîå òîïëèâî, êîòîðîå ñîäåðæèò ãîðþ÷èå è îêèñëÿþùèå êîìïîíåíòû è öåëèêîì ðàçìåùàåòñÿ â êàìåðå ñãîðàíèÿ. Ðàêåòíûå
äâèãàòåëè ïðèìåíÿþòñÿ, â îñíîâíîì, â ðàêåòàõ
ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ, è ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ
ïîëåòîâ â áåçâîçäóøíîì ïðîñòðàíñòâå (â êîñìîñå),
ò.ê. äëÿ ñîçäàíèÿ ñèëû òÿãè èì íå òðåáóåòñÿ îêðóæàþùàÿ ñðåäà.
Êî âòîðîé ãðóïïå îòíîñÿòñÿ âîçäóøíî-ðåàêòèâíûå äâèãàòåëè (ÂÐÄ), äëÿ êîòîðûõ àòìîñôåðíûé âîçäóõ ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì êîìïîíåíòîì ðàáî÷åãî òåëà, à êèñëîðîä âîçäóõà èñïîëüçóåòñÿ êàê
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
îêèñëèòåëü. Çàäåéñòâîâàíèå âîçäóøíîé ñðåäû ïîçâîëÿåò çíà÷èòåëüíî ñîêðàòèòü çàïàñ ðàáî÷åãî òåëà
íà áîðòó ËÀ, ïîâûñèòü ýêîíîìè÷íîñòü è äàëüíîñòü
ïîëåòà.
 ñâîþ î÷åðåäü ÂÐÄ ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà äâå
îñíîâíûå ïîäãðóïïû.
1. Áåñêîìïðåññîðíûå ÂÐÄ, âêëþ÷àþùèå ïðÿìîòî÷íûå (ÏÂÐÄ) è ïóëüñèðóþùèå (ÏóÂÐÄ) äâèãàòåëè.  ïðÿìîòî÷íûõ ÂÐÄ âîçäóõà ñæèìàåòñÿ çà
ñ÷åò ñêîðîñòíîãî íàïîðà. Äâèãàòåëè ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ äëÿ ñâåðõçâóêîâûõ ñêîðîñòåé ïîëåòà ïðè
ÌÏ≥ 2...3 (ÑÏÂÐÄ) è ãèïåðçâóêîâûõ ñêîðîñòåé
(ÃÏÂÐÄ, ÌÏ>6...7). Îäíàêî, ïðÿìîòî÷íûå ÂÐÄ íå
èìåþò ñòàðòîâîé òÿãè. Ýòîò îðãàíè÷åñêèé íåäîñòàòîê ÏÂÐÄ ìîæíî èñïðàâèòü ïåðåõîäîì ê ïóëüñèðóþùåìó ïðîöåññó ïîäà÷è âîçäóõà è ñæèãàíèþ
òîïëèâà ïðè ïîñòîÿííîì îáúåìå. Òàêîé ïðîöåññ
ðåàëèçîâàí â ïóëüñèðóþùèõ ÂÐÄ (ÏóÂÐÄ). Â íèõ
ñæàòèå âîçäóõà ïðîèñõîäèò áåç èñïîëüçîâàíèÿ
ñêîðîñòíîãî íàïîðà è êîìïðåññîðà. ÏóÂÐÄ èñïîëüçîâàëèñü â Ãåðìàíèè â êîíöå âòîðîé ìèðîâîé
âîéíû íà êðûëàòûõ ðàêåòàõ «V-1», íî äàëüíåéøåãî ðàçâèòèÿ íå ïîëó÷èëè.  ïîñëåäíåå âðåìÿ èíòåðåñ ê ïóëüñèðóþùèì ÂÐÄ âîçîáíîâèëñÿ. Àêòèâíî
èçó÷àþòñÿ òàê íàçûâàåìûå èìïóëüñíûå äåòîíàöèîííûå äâèãàòåëè, â êîòîðûõ òÿãà äèñêðåòíî ñîçäàåòñÿ çà ñ÷åò óäàðíûõ âîëí, îáðàçóþùèõñÿ â ðåçóëüòàòå äåòîíàöèîííîãî (âçðûâíîãî) ñãîðàíèÿ òîïëèâà
â êàìåðå ñãîðàíèÿ.
2. Ãàçîòóðáèííûå ÂÐÄ , ïîëó÷èâøèå ñâîå íàçâàíèå èç-çà íàëè÷èÿ òóðáîêîìïðåññîðíîãî àãðåãàòà, èìåþùåãî â ñâîåì ñîñòàâå ãàçîâóþ òóðáèíó
êàê îñíîâíîé èñòî÷íèê ìåõàíè÷åñêîé ýíåðãèè.
Êëàññèôèêàöèÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ïîêàçàíà íà
Ðèñ. 1.1_2, õàðàêòåðèñòèêà îñíîâíûõ òèïîâ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ïðèâåäåíà â ðàçäåëå 1.2.
ÂÐÄ îòäåëüíûõ òèïîâ ìîãóò áûòü êîíñòðóêòèâíî îáúåäèíåíû äðóã ñ äðóãîì èëè ñ ðàêåòíûìè
äâèãàòåëÿìè â åäèíîé äâèãàòåëüíîé óñòàíîâêå.
Òàêèå êîìáèíèðîâàííûå äâèãàòåëè ñîâìåùàþò
â ñåáå ïîëîæèòåëüíûå êà÷åñòâà èñõîäíûõ äâèãàòåëåé. Íàïðèìåð, â òóðáîïðÿìîòî÷íîì äâèãàòåëå ñî÷åòàþòñÿ âîçìîæíîñòü ñàìîñòîÿòåëüíîãî ñòàðòà
ÒÐÄ è ðàáîòîñïîñîáíîñòü ïðè âûñîêèõ ñâåðõçâóêîâûõ ñêîðîñòÿõ ïîëåòà ÑÏÂÐÄ. Ãðóïïà êîìáèíèðîâàííûõ äâèãàòåëåé ìîæåò âêëþ÷àòü áîëüøîå
÷èñëî ñõåì è âàðèàíòîâ, íàèáîëåå õàðàêòåðíûå èç
êîòîðûõ ïîêàçàíû íà Ðèñ. 1.1_2 - òóðáîïðÿìîòî÷íûé, ðàêåòíî-ïðÿìîòî÷íûé, ðàêåòíî-òóðáèííûé.
Ðåàêòèâíûå äâèãàòåëè, â êîòîðûõ âñÿ ïîëåçíàÿ ðàáîòà öèêëà çàòðà÷èâàåòñÿ íà óñêîðåíèå ðàáî÷åãî òåëà, íàçûâàþòñÿ äâèãàòåëÿìè ïðÿìîé ðåàêöèè. Ê íèì îòíîñÿòñÿ ðàêåòíûå äâèãàòåëè âñåõ
òèïîâ, êîìáèíèðîâàííûå äâèãàòåëè, ïðÿìîòî÷íûå
è ïóëüñèðóþùèå ÂÐÄ, à èç ãðóïïû ÃÒÄ — òóðáîðåàêòèâíûå äâèãàòåëè (ÒÐÄ) è äâóõêîíòóðíûå òóðáîðåàêòèâíûå äâèãàòåëè (ÒÐÄÄ) (ñì. Ðèñ. 1.1_2).
Åñëè æå îñíîâíàÿ ÷àñòü ïîëåçíîé ðàáîòû öèêëà
â âèäå ìåõàíè÷åñêîé ðàáîòû íà âàëó äâèãàòåëÿ ïåðåäàåòñÿ ñïåöèàëüíîìó äâèæèòåëþ, íàïðèìåð, âîçäóøíîìó âèíòó, òî òàêîé äâèãàòåëü íàçûâàåòñÿ äâèãàòåëåì íåïðÿìîé ðåàêöèè. Ïðèìåðàìè äâèãàòåëåé
íåïðÿìîé ðåàêöèè ÿâëÿþòñÿ òóðáîâèíòîâîé äâèãàòåëü (ÒÂÄ) è âåðòîëåòíûé ÃÒÄ. Êëàññè÷åñêèì
ïðèìåðîì äâèãàòåëÿ íåïðÿìîé ðåàêöèè ìîæåò ñëóæèòü òàêæå ïîðøíåâàÿ âèíòîìîòîðíàÿ óñòàíîâêà. Êà÷åñòâåííîãî îòëè÷èÿ ïî ñïîñîáó ñîçäàíèÿ
òÿãîâîãî óñèëèÿ ìåæäó íåé è òóðáîâèíòîâûì äâèãàòåëåì íåò.
Ïðèìåíåíèå ÃÒÄ â âîåííîé è ãðàæäàíñêîé
àâèàöèè, íà÷àâøååñÿ ïîñëå âòîðîé ìèðîâîé âîéíû, ïîçâîëèëî ñîâåðøèòü êà÷åñòâåííûé ñêà÷îê
â ðàçâèòèè àâèàöèè: îñâîèòü áîëüøèå âûñîòû ïîëåòà è ñâåðõçâóêîâûå ñêîðîñòè ñ ÷èñëîì Ìàõà äî
3,0...3,3, çíà÷èòåëüíî ïîâûñèòü ãðóçîïîäúåìíîñòü
è äàëüíîñòü.
1.2 — Ãàçîòóðáèííûå ÂÐÄ –
îñíîâíûå äâèãàòåëè ñîâðåìåííîé
àâèàöèè
1.2.1 — Îñíîâíûå òèïû àâèàöèîííûõ
ÃÒÄ, îáúåêòû è îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ
1.2.1.1 — Òóðáîðåàêòèâíûå äâèãàòåëè (ÒÐÄ)
Íàèáîëåå ïðîñòûì è ïî ýòîé ïðè÷èíå ïåðâûì
ïîëó÷èâøèì øèðîêîå ïðèìåíåíèå â àâèàöèè ÿâëÿåòñÿ ÒÐÄ, ñîñòîÿùèé èç êîìïðåññîðà, êàìåðû
ñãîðàíèÿ, òóðáèíû è ðåàêòèâíîãî ñîïëà (ñì.
Ðèñ. 1.2.1.1_1). Òóðáîêîìïðåññîðíûé àãðåãàò ñëóæèò äëÿ ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ è òåìïåðàòóðû ðàáî÷åãî òåëà (ãàçà) ïåðåä ñîïëîì ïî ñðàâíåíèþ ñ äàâëåíèåì è òåìïåðàòóðîé íà âõîäå â äâèãàòåëü. Ýòèì
îáåñïå÷èâàåòñÿ ïîñëåäóþùåå óñêîðåíèå ðàáî÷åãî
òåëà â ñîïëå è ñîçäàíèå ðåàêòèâíîé òÿãè. ÒÐÄ îáû÷íî óñòàíàâëèâàþòñÿ íà ñàìîëåòàõ ñ îêîëîçâóêîâûìè ìàêñèìàëüíûìè ñêîðîñòÿìè ïîëåòà, íî ïðè âûñîêîé òåìïåðàòóðå ãàçà ïåðåä òóðáèíîé îíè ìîãóò
ïðèìåíÿòüñÿ è äî ñêîðîñòåé, ñîîòâåòñòâóþùèõ
ÌÏ ≥ 2 (ñì. Ðèñ. 1.2.1.3_4).
Íà âîåííûõ ñàìîëåòàõ ñ áîëüøîé ïîòðåáíîé
òÿãîâîîðóæåííîñòüþ è áîëüøèìè ñêîðîñòÿìè ïîëåòà (äî ÌÏ = 3…3,3), à òàêæå íà ñâåðõçâóêîâûõ
25
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
ïàññàæèðñêèõ ñàìîëåòàõ ïðèìåíÿþòñÿ ÒÐÄ ñ ôîðñàæíîé êàìåðîé (ÒÐÄÔ). Ôîðñàæíàÿ êàìåðà (ÔÊ)
ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé äîïîëíèòåëüíóþ êàìåðó ñãîðàíèÿ (ñì. Ðèñ. 1.2.1.1_2), ðàñïîëîæåííóþ ìåæäó
òóðáèíîé è ñîïëîì. Â ÔÊ ê ïîòîêó ãàçà âíîâü ïîäâîäèòñÿ òåïëî ïðè ñæèãàíèè äîïîëíèòåëüíîãî
(ôîðñàæíîãî) òîïëèâà. Îòñóòñòâèå çà ÔÊ âðàùàþùèõñÿ äåòàëåé ïîçâîëÿåò ðåàëèçîâàòü â íåé âûñîêèå òåìïåðàòóðû, äîñòèãàþùèå ïðè αÔÊ = 1,1…1,2
çíà÷åíèé Ò*Ô = 2000…2100 Ê, è çíà÷èòåëüíî ïîâûñèòü òÿãó äâèãàòåëÿ (îò ~40 % ïðè ÌÏ = 0 äî 100 %
è áîëåå ïðè ÌÏ ≥ 2.5).
Îñíîâíîå äîñòîèíñòâî ÒÐÄ è ÒÐÄÔ – çíà÷èòåëüíûé ðîñò òÿãè ñ óâåëè÷åíèåì ñêîðîñòè ïîëåòà,
â áîëüøåé ñòåïåíè ïðîÿâëÿþùèéñÿ â ÒÐÄÔ, à îñíîâ-
íîé íåäîñòàòîê – íèçêàÿ ýêîíîìè÷íîñòü, îñîáåííî
íà äîçâóêîâûõ ñêîðîñòÿõ ïîëåòà. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ
ÒÐÄ è ÒÐÄÔ ýêñïëóàòèðóþòñÿ íà óñòàðåâøèõ òèïàõ
âîåííûõ ñàìîëåòîâ (äîçâóêîâûõ è ñâåðõçâóêîâûõ):
ÌÈÃ-21, ÌÈÃ-23, F-4 è äð. Â 1950-õ…1970-õ ãîäàõ
ÒÐÄ ýêñïëóàòèðîâàëèñü òàêæå íà íåêîòîðûõ òèïàõ
ãðàæäàíñêèõ äîçâóêîâûõ ñàìîëåòîâ (ÒÓ-104, «Êàðàâåëëà»), à ÒÐÄÔ â 1970-õ…2000-õ ã.ã. – íà ñâåðõçâóêîâûõ ïàññàæèðñêèõ ñàìîëåòàõ (ÑÏÑ) ÒÓ-144
è «Êîíêîðä».  îêòÿáðå 2003 ã. ÑÏÑ «Êîíêîðä» ñîâåðøèë ïîñëåäíèé êîììåð÷åñêèé ðåéñ. ÒÓ-144 ñíÿò
ñ ýêñïëóàòàöèè åùå ðàíüøå. Ýêñïëóàòàöèÿ ýòîãî òèïà
ñàìîëåòîâ áûëà ïðåêðàùåíà ïî ïðè÷èíå âûñîêèõ ýêñïëóàòàöèîííûõ çàòðàò, âûçâàííûõ, â òîì ÷èñëå,
è áîëüøèì ðàñõîäîì òîïëèâà ÒÐÄÔ.
Ðèñóíîê 1.2.1.1_1 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄ (Avon) (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)
1 – êîìïðåññîð; 2 – êàìåðà ñãîðàíèÿ; 3 – òóðáèíà; 4 – ðåàêòèâíîå ñîïëî
Ðèñóíîê 1.2.1.1_2 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄÔ (Ð11Ô-300)
1 – êîìïðåññîð; 2 – êàìåðà ñãîðàíèÿ; 3 – òóðáèíà; 4 – ôîðñàæíàÿ êàìåðà;
5 – ðåãóëèðóåìîå ðåàêòèâíîå ñîïëî.
26
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
1.2.1.2 — Òóðáîâèíòîâûå äâèãàòåëè
è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ
Íà ìàëûõ äîçâóêîâûõ ñêîðîñòÿõ ïîëåòà
(ÌÏ < 0,7) íàèáîëåå ýêîíîìè÷íûì â íàñòîÿùåå
âðåìÿ ÿâëÿåòñÿ ÒÂÄ. Ñõåìà ïðîñòåéøåãî îäíîâàëüíîãî ÒÂÄ ïîêàçàíà íà Ðèñ. 1.2.1.2_1.  îòëè÷èå îò ÒÐÄ, åãî êîíñòðóêöèÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ íàëè÷èåì áîëåå ìîùíîé ìíîãîñòóïåí÷àòîé òóðáèíû,
â êîòîðîé ðàñøèðåíèå ãàçà îñóùåñòâëÿåòñÿ äî
äàâëåíèÿ ëèøü íåçíà÷èòåëüíî âûøå àòìîñôåðíîãî. Èçáûòî÷íàÿ ìîùíîñòü òóðáèíû ïåðåäàåòñÿ
÷åðåç ïîíèæàþùèé ðåäóêòîð ñïåöèàëüíîìó äâèæèòåëþ – âîçäóøíîìó âèíòó. Ýêîíîìè÷íîñòü ÒÂÄ
îáóñëîâëåíà èìåííî âûñîêîé ýôôåêòèâíîñòüþ
âèíòà, êàê äâèæèòåëÿ, ñîçäàþùåãî òÿãîâîå óñèëèå çà ñ÷åò áîëüøîãî ðàñõîäà âîçäóõà ïðè åãî íåçíà÷èòåëüíîì óñêîðåíèè, à çíà÷èò — ïðè ìàëûõ
ïîòåðÿõ ýíåðãèè. Òÿãà ñîïëà ÒÂÄ ñîñòàâëÿåò íåçíà÷èòåëüíóþ ÷àñòü îáùåé òÿãè ñèëîâîé óñòàíîâêè (ÑÓ).
Ïî ïðèíöèïó ñîçäàíèÿ òÿãè ÒÂÄ àíàëîãè÷åí âèíòîìîòîðíîé ÑÓ ñ ïîðøíåâûì äâèãàòåëåì.
Îäíàêî, áëàãîäàðÿ çíà÷èòåëüíî áîëåå âûñîêîé
ýíåðãîâîîðóæåííîñòè ÃÒÄ âåñîâûå ïîêàçàòåëè
ÒÂÄ çíà÷èòåëüíî ñîâåðøåííåå, ÷òî ïîçâîëèëî ñî-
çäàòü ñàìîëåòû ñ ÒÂÄ ñî ñêîðîñòüþ ïîëåòà äî
850…900 êì/÷àñ. Ïðèìåð — ðîññèéñêèé ñòðàòåãè÷åñêèé áîìáàðäèðîâùèê ÒÓ-95 ñ òóðáîâèíòîâûì
äâèãàòåëåì ÍÊ-12 ðàçðàáîòêè «ÑÍÒÊ èì. Í.Ä.Êóçíåöîâà» (ã. Ñàìàðà), îñíàùåííûì âûñîêîýôôåêòèâíûì äâóõðÿäíûì ñîîñíûì âèíòîì èçìåíÿåìîãî
øàãà (ÂÈØ).
Ïðè ñêîðîñòè ïîëåòà ÌÏ > 0,7 ê.ï.ä. âèíòà
íà÷èíàåò èíòåíñèâíî ïàäàòü (ñì. Ðèñ. 1.2.1.2_2),
à óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà ÒÂÄ – óâåëè÷èâàòüñÿ.
Íåêîòîðîå ðàñøèðåíèå çîíû ýêîíîìè÷íîé
ýêñïëóàòàöèè ÒÂÄ âîçìîæíî ïðè ïðèìåíåíèè ñïåöèàëüíî ñïðîåêòèðîâàííûõ ìíîãîëîïàñòíûõ
ñòðåëîâèäíûõ ÂÈØ (îäíî- èëè äâóõðÿäíûõ). Òàêèå ÂÈØ (ñ óìåíüøåííûì äèàìåòðîì âèíòà) èìåþò ïîâûøåííóþ íàãðóçêó íà îìåòàåìóþ ïëîùàäü
è ñîõðàíÿþò îòíîñèòåëüíî âûñîêèé ê.ï.ä. äî
ÌÏ = 0,8…0,85 (ñì. Ðèñ. 1.2.1.2_2). Ýòîò âèíò îáû÷íî íàçûâàåòñÿ âèíòîâåíòèëÿòîðîì (ÂÂ), à äâèãàòåëü – òóðáîâèíòîâåíòèëÿòîðíûì (ÒÂÂÄ) ñ îòêðûòûì ÂÂ. Ïðèìåðîì ÒÂÂÄ ñ îòêðûòûì  ìîæåò
ñëóæèòü äâèãàòåëü Ä-27 ðàçðàáîòêè ÊÁ «Ïðîãðåññ»
(ã. Çàïîðîæüå, Óêðàèíà) äëÿ âîåííî-òðàíñïîðòíîãî ñàìîëåòà ÀÍ-70 (ñì. Ðèñ. 1.2.1.2_3).
 íà÷àëüíûé ïåðèîä ðàçâèòèÿ àâèàöèîííûõ
ÃÒÄ (â 1950-õ…1970-õ ã.ã.) ÒÂÄ øèðîêî ïðèìåíÿ-
Ðèñóíîê 1.2.1.2_1 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà è îáùèé âèä îäíîâàëüíîãî ÒÂÄ (ÀÈ-20)
1 – ðåäóêòîð; 2 – êîìïðåññîð; 3 – êàìåðà ñãîðàíèÿ; 4 – òóðáèíà
27
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ðèñóíîê 1.2.1.2_2 – Çàâèñèìîñòü ê.ï.ä. âèíòà îò ñêîðîñòè ïîëåòà
ëèñü íà ðåãèîíàëüíûõ è áëèæíåìàãèñòðàëüíûõ
ïàññàæèðñêèõ ñàìîëåòàõ, â âîåííî-òðàíñïîðòíîé
àâèàöèè, à òàêæå íà íåáîëüøèõ ÷àñòíûõ è ñëóæåáíûõ ñàìîëåòàõ áëàãîäàðÿ âûñîêîé ýêîíîìè÷íîñòè
è õîðîøèì âçëåòíûì õàðàêòåðèñòèêàì ÒÂÄ. Íî
èç-çà ñóùåñòâåííûõ íåäîñòàòêîâ ÒÂÄ îíè â íàñòîÿùåå âðåìÿ àêòèâíî âûòåñíÿþòñÿ ÒÐÄÄ. Ê ýòèì
íåäîñòàòêàì îòíîñÿòñÿ:
- ïîâûøåííàÿ âèáðàöèÿ è øóì â ñàëîíå è íà
ìåñòíîñòè;
- îïàñíîñòü ïîâðåæäåíèÿ ïëàíåðà ïðè íåëîêàëèçîâàííîì ðàçðóøåíèè ëîïàñòè âèíòà;
- õóäøèå âîçìîæíîñòè ðàçìåùåíèÿ ÑÓ ñ ÒÂÄ
ïîä êðûëîì è íà ôþçåëÿæå.
Îñíîâíîå ïðèìåíåíèå íîâåéøèõ è âíîâü ïðîåêòèðóåìûõ ÒÂÄ – âîåííî-òðàíñïîðòíûå ñàìîëåòû
è íåáîëüøèå ðåãèîíàëüíûå è ÷àñòíûå ñàìîëåòû.
Âûñîêàÿ ýíåðãîâîîðóæåííîñòü è íèçêàÿ
óäåëüíàÿ ìàññà ïîçâîëèëè óñïåøíî ïðèìåíèòü ÃÒÄ
íà âåðòîëåòàõ. Êîíñòðóêòèâíî âåðòîëåòíûå äâèãàòåëè àíàëîãè÷íû ñàìîëåòíûì ÒÂÄ. Âåðòîëåòíûå
ÃÒÄ õàðàêòåðèçóþòñÿ ïîëíûì ñðàáàòûâàíèåì ñâîáîäíîé ýíåðãèè öèêëà â òóðáèíå äâèãàòåëÿ äëÿ ïåðåäà÷è ìàêñèìàëüíîé ìîùíîñòè íà íåñóùèé âèíò.
Âåðòîëåòíûå ÃÒÄ îáû÷íî âûïîëíÿþòñÿ ïî
ñõåìå ñî ñâîáîäíîé ñèëîâîé òóðáèíîé. Ïåðåäà÷à
ìîùíîñòè íà âèíò îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç ïîíèæàþùèé ðåäóêòîð, îòëè÷àþùèéñÿ çíà÷èòåëüíî
áîëüøåé ñòåïåíüþ ðåäóêöèè, ÷åì ó ðåäóêòîðà
ÒÂÄ (èç-çà ìåíüøåé ÷àñòîòû âðàùåíèÿ íåñóùåãî âèíòà) è èìåþùèé, ïîýòîìó, áîëüøèå ãàáàðèòû è ìàññó, ÷åì ÒÂÄ.
Ðèñóíîê 1.2.1.2_3 – Îáùèé âèä è êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÂÂÄ (Ä-27)
28
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
1.2.1.3 — Äâóõêîíòóðíûå òóðáîðåàêòèâíûå äâèãàòåëè (ÒÐÄÄ)
Ñ êîíöà 1950-õ — íà÷àëà 1960-õ ãîäîâ íà÷àëîñü øèðîêîå ïðèìåíåíèå â àâèàöèè ÒÐÄÄ
è ÒÐÄÄÔ. ÒÐÄÄ ìîæíî îïðåäåëèòü êàê ÒÐÄ, â êîòîðîì ÷àñòü ñâîáîäíîé ýíåðãèè òåðìîäèíàìè÷åñêîãî öèêëà, îñóùåñòâëÿåìîãî âî âíóòðåííåì êîíòóðå, ïåðåäàåòñÿ êîìïðåññîðó íàðóæíîãî êîíòóðà
(âåíòèëÿòîðó). Ýòà ýíåðãèÿ èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ àòìîñôåðíîãî âîçäóõà, ïîñòóïàþùåãî â íàðóæíûé êîíòóð, ñ öåëüþ óâåëè÷åíèÿ
îáùåé òÿãè ïî ñðàâíåíèþ ñ îäíîêîíòóðíûì ÒÐÄ
ñ òàêèìè æå ïàðàìåòðàìè (ñì. Ðèñ. 1.2.1.3_1). Ïîòîêè âîçäóõà è ãàçà â êîíòóðàõ ÒÐÄÄ âñåãäà ýíåðãåòè÷åñêè âçàèìîäåéñòâóþò ÷åðåç ðîòîð òóðáîâåíòèëÿòîðà, à òàêæå ìîãóò èìåòü äîïîëíèòåëüíîå
âçàèìîäåéñòâèå ïóòåì ñìåøåíèÿ ïîòîêîâ. ÒÐÄÄ
ìîãóò èìåòü ÔÊ â îäíîì èëè îáîèõ êîíòóðàõ èëè
îáùóþ ÔÊ ïîñëå ñìåøåíèÿ ïîòîêîâ [1.6.2].
Âñëåäñòâèå áîëåå ñëîæíîãî ïî ñðàâíåíèþ
ñ ÒÐÄ ïðèíöèïà ðàáîòû è íàëè÷èÿ äîïîëíèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ, êîíñòðóêòèâíûé îáëèê ÒÐÄÄ äîïóñêàåò áîëüøåå êîëè÷åñòâî ðàçëè÷íûõ ñõåì, êîòîðûå îòëè÷àþòñÿ ðàñïîëîæåíèåì âåíòèëÿòîðà,
êîëè÷åñòâîì ðîòîðîâ, ñõåìîé ãàçîâîçäóøíîãî òðàêòà è ïð. Ñõåìû áóäóò ðàññìîòðåíû â ðàçäåëå 3.1.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ÒÐÄÄ ÿâëÿþòñÿ äîìèíèðóþùèì òèïîì ÃÒÄ â äîçâóêîâîé è ñâåðõçâóêîâîé
àâèàöèè, ïðàêòè÷åñêè âûòåñíèâ îäíîêîíòóðíûå
ÒÐÄ è çíà÷èòåëüíî ñóçèâ îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ ÒÂÄ.
Òàêîå ïîëîæåíèå ÒÐÄÄ îáóñëîâëåíî ðÿäîì ðåøàþùèõ ïðåèìóùåñòâ ïåðåä ÒÐÄ è ÒÂÄ:
- çíà÷èòåëüíîå ñíèæåíèå óäåëüíîãî ðàñõîäà
òîïëèâà ïî ñðàâíåíèþ ñ ÒÐÄ íà äîçâóêîâûõ ñêîðîñòÿõ ïîëåòà è ïî ñðàâíåíèþ ñ ÒÂÄ íà îêîëîçâóêîâûõ ñêîðîñòÿõ. Óëó÷øåíèå ýêîíîìè÷íîñòè
ÒÐÄÄ äîñòèãàåòñÿ îäíîâðåìåííûì ñîâåðøåíñòâîâàíèåì äâèãàòåëÿ êàê òåïëîâîé ìàøèíû
(óëó÷øåíèå òåðìè÷åñêîãî ê.ï.ä.) è ïîâûøåíèåì
åãî ýôôåêòèâíîñòè êàê äâèæèòåëÿ (ïîâûøåíèå
ïîëåòíîãî ê.ï.ä), ÷òî ïðèíöèïèàëüíî íåâîçìîæíî â îäíîêîíòóðíîì ÒÐÄ. Ïîâûøåíèå ïîëåòíîãî
ê.ï.ä. äîñòèãàåòñÿ óâåëè÷åíèåì ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè (m) ïî ìåðå ôîðñèðîâàíèÿ ïàðàìåòðîâ
òåðìîäèíàìè÷åñêîãî öèêëà;
- çíà÷èòåëüíî ìåíüøåå âðåäíîå âîçäåéñòâèå íà
îêðóæàþùóþ ñðåäó è ïëàíåð (ñíèæåíèå óðîâíÿ
øóìà íà ìåñòíîñòè è â ñàëîíå ñàìîëåòà, ñíèæåíèå
ýìèññèè âðåäíûõ âåùåñòâ è äûìà íà åäèíèöó òÿãè);
- âîçìîæíîñòü ýôôåêòèâíîãî ïðèìåíåíèÿ
ÒÐÄÄÔ â øèðîêîì äèàïàçîíå ñêîðîñòåé ïîëåòà
ñ îáåñïå÷åíèåì âûñîêîé ýêîíîìè÷íîñòè íà äîçâóêîâûõ ñêîðîñòÿõ è âûñîêèõ òÿã íà ñâåðõçâóêîâûõ
Ðèñóíîê 1.2.1.3_1 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄÄ (ÏÑ-90À)
1 – âåíòèëÿòîð; 2 – ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ; 3 – êàíàë íàðóæíîãî êîíòóðà; 4 – ðåâåðñ
òÿãè; 5 –òóðáèíà âåíòèëÿòîðà (íèçêîãî äàâëåíèÿ); 6 – ñìåñèòåëü; 7 – îáùåå ñîïëî;
8 – ïîäïîðíûå ñòóïåíè íà âàëó âåíòèëÿòîðà; 9 – êîìïðåññîð âûñîêîãî äàâëåíèÿ; 10 – êàìåðà ñãîðàíèÿ; 11 – òóðáèíà âûñîêîãî äàâëåíèÿ
29
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
ñêîðîñòÿõ. Ýòî ïðèäàåò ÒÐÄÄÔ âàæíîå êà÷åñòâî
– ìíîãîðåæèìíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ;
- âîçìîæíîñòü çíà÷èòåëüíîãî ôîðñèðîâàíèÿ
äâèãàòåëÿ ïî òÿãå ïóòåì óâåëè÷åíèÿ ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè;
- ñîêðàùåíèå îòíîñèòåëüíîé äëèíû è óäåëüíîé ìàññû ÒÐÄÄ èç-çà áîëüøåé êîìïàêòíîñòè âíóòðåííåãî êîíòóðà;
- âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ íîâîé ìåòîäîëîãèè ïðîåêòèðîâàíèÿ äâèãàòåëåé ðàçëè÷íîé òÿãè
è íàçíà÷åíèÿ íà áàçå óíèôèöèðîâàííîãî èëè ìîäåëèðóåìîãî ãàçîãåíåðàòîðà.
ÒÐÄÄÔ èìååò ïðèíöèïèàëüíóþ âîçìîæíîñòü
îñâîåíèÿ áîëüøèõ ñâåðõçâóêîâûõ ñêîðîñòåé ïîëåòà (äî ÌÏ ≈ 4) áåç êàðäèíàëüíûõ êîíñòðóêòèâíûõ
èçìåíåíèé. Ïðè ýòîì, íà÷èíàÿ ñ ÌÏ > 3, ãàçîòóðáèííàÿ ÷àñòü äâèãàòåëÿ âûêëþ÷àåòñÿ, à äâèãàòåëü
ñ ðàáîòàþùåé ÔÊ ïåðåõîäèò íà ïðÿìîòî÷íûé
ïðèíöèï ðàáîòû. Àâòîðîòèðóþùèé ðîòîð âåíòèëÿòîðà ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ ïðèâîäà àãðåãàòîâ ñàìîëåòà [1.6.3].
Îñíîâíîå íàïðàâëåíèå ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ
äîçâóêîâûõ ÒÐÄÄ – ïîâûøåíèå ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè ïðè îäíîâðåìåííîì ïîâûøåíèè ïàðàìåòðîâ öèêëà âíóòðåííåãî êîíòóðà – îáúåêòèâíî âåäåò ê óâåëè÷åíèþ ðàçìåðîâ íàðóæíîãî êîíòóðà
è ïîâûøåíèþ äîëè òÿãè, ñîçäàâàåìîé â íàðóæíîì
êîíòóðå. Ñ ïîâûøåíèåì ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè óâåëè÷èâàåòñÿ äèàìåòð âåíòèëÿòîðà, ñíèæàþòñÿ åãî îïòèìàëüíàÿ ñòåïåíü ñæàòèÿ è îêðóæíàÿ
ñêîðîñòü. Ïðè óâåëè÷åíèè ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè ñâûøå m > 9…10 ìîæåò îêàçàòüñÿ âûãîäíûì
ïðèìåíåíèå ðåäóêòîðíîãî ïðèâîäà âåíòèëÿòîðà.
Ýòî ïîçâîëèò çíà÷èòåëüíî ñîêðàòèòü ÷èñëî ñòóïåíåé òóðáèíû è ñíèçèòü îáùóþ ìàññó äâèãàòåëÿ ïðè
ñîõðàíåíèè îïòèìàëüíîé ÷àñòîòû âðàùåíèÿ âåí-
Ðèñóíîê 1.2.1.3_2à – Êëàññèôèêàöèÿ ãðàæäàíñêèõ ÒÐÄÄ ïî ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè
30
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
òèëÿòîðà è òóðáèíû. Êðîìå òîãî, äëÿ ñîãëàñîâàíèÿ
è îïòèìèçàöèè õàðàêòåðèñòèê äâèãàòåëÿ âî âçëåòíûõ è êðåéñåðñêèõ (âûñîòíûõ) óñëîâèÿõ ìîæåò ïîòðåáîâàòüñÿ ïðèìåíåíèå ïîâîðîòíûõ ðàáî÷èõ ëîïàòîê âåíòèëÿòîðà, îñîáåííî ïðè m ≥ 11…12, à äëÿ
ïîâûøåíèÿ ê.ï.ä. è ïðîèçâîäèòåëüíîñòè âåíòèëÿòîðà îí ìîæåò áûòü âûïîëíåí äâóõðÿäíûì áåç
ñïðÿìëÿþùåãî àïïàðàòà.
Âåíòèëÿòîð ÒÐÄÄ ñî ñâåðõâûñîêîé ñòåïåíüþ
äâóõêîíòóðíîñòè m > 11…12 ñ ïîâîðîòíûìè ðàáî÷èìè ëîïàòêàìè ïðèíÿòî íàçûâàòü çàêàïîòèðîâàí-
íûì ÂÂ, à òàêîé ÒÐÄÄ, ñîîòâåòñòâåííî – ÒÂÂÄ ñ çàêàïîòèðîâàííûì ÂÂ. Äàííûé òèï àâèàöèîííûõ ÃÒÄ
èìååò ìíîãî îáùåãî ñ äâèãàòåëÿìè íåïðÿìîé ðåàêöèè
(ÒÂÄ è ÒÂÂÄ ñ îòêðûòûìè ÂÂ), ò.ê. âèíòîâåíòèëÿòîð
è íàðóæíûé êîíòóð çàêàïîòèðîâàííîãî ÒÂÂÄ ìîæíî
ðàññìàòðèâàòü êàê ñàìîñòîÿòåëüíûé äâèæèòåëü, àíàëîãè÷íûé âèíòó ÒÂÄ èëè îòêðûòîìó  ÒÂÂÄ, íî
èìåþùèé íàðóæíóþ îáå÷àéêó (çàêàïîòèðîâàííûé
âèíò).
Íà Ðèñ. 1.2.1.3_2à è Ðèñ. 1.2.1.3_2á ïîêàçàíî ðàçâèòèå ãðàæäàíñêèõ ÒÐÄÄ . Ïðèíÿòî âûäå-
Ðèñóíîê 1.2.1.3_2á – Êëàññèôèêàöèÿ ãðàæäàíñêèõ ÒÐÄÄ ïî ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè
31
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
ëÿòü ÒÐÄÄ ñ íèçêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè
(m = 0,3…3,0), ÒÐÄÄ ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè (m = 4…9), ÒÐÄÄ ñî ñâåðõâûñîêîé ñòåïåíüþ
äâóõêîíòóðíîñòè (m = 9…12) è ÒÂÂÄ ñ çàêàïîòèðîâàííûì ÂÂ (îäíîðÿäíûì è äâóõðÿäíûì) ñ m = 12…20.
ÒÐÄÄ ñ íèçêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè ðàçðàáàòûâàëèñü, â îñíîâíîì, â 1960-õ è øèðîêî ýêñïëóàòèðîâàëèñü â 1960-õ…1980-õ ã.ã. íà ìàãèñòðàëüíûõ ïàññàæèðñêèõ ñàìîëåòàõ (äâèãàòåëè ñåìåéñòâ
Ä-20Ï, Ä-30, ÀÈ-25, JT3D, JT8D, «Êîíóåé», «Ñïåé»,
«Òåé»). Ñ íà÷àëà 1970-õ ã.ã. íà÷àëàñü ýêñïëóàòàöèÿ
ÒÐÄÄ ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè íà âñåõ
òèïàõ ìàãèñòðàëüíûõ ñàìîëåòîâ, â ïåðâóþ î÷åðåäü
— íà äàëüíåìàãèñòðàëüíûõ (äâèãàòåëè ñåìåéñòâ
TF39, CF6, JT9D, RB211, Ä-36, Ä-18Ò). À ñ ñåðåäèíû 1980-õ ã.ã. óæå ýêñïëóàòèðóþòñÿ áîëåå ñîâåðøåííûå ïî ïàðàìåòðàì öèêëà è ýêîíîìè÷íîñòè ÒÐÄÄ ñåìåéñòâ CFM56, PW2000, CF6-80, PW4000, V2500,
ÏÑ-90À è äð. Â 1990-õ ã.ã. ââîäÿòñÿ â ýêñïëóàòàöèþ
ìîùíûå ÒÐÄÄ ñî ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè
m = 6…8 â êëàññå òÿãè 300…400 êÍ— GE90, TRENT,
PW4084. Ýòè äâèãàòåëè èìåþò äèàìåòð âåíòèëÿòîðà 2,4…3,1 ì. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ðàçðàáàòûâàþòñÿ è ââîäÿòñÿ â ýêñïëóàòàöèþ íîâåéøèå ÒÐÄÄ
â êëàññå òÿãè 250…520 êÍ (TRENT500, TRENT900,
GP7000, GE90-115B, GenX, TRENT1000) ñî ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè m = 8…11 è âûñîêîé ñòåïåíüþ ñæàòèÿ π∗ÊΣ = 40…50.
ÒÐÄÄ ñî ñâåðõâûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè è ÒÂÂÄ ñ çàêàïîòèðîâàííûì ÂÂ â íàñòîÿùåå
âðåìÿ íàõîäÿòñÿ íà ñòàäèè ïðîåêòíûõ ïðîðàáîòîê,
èçãîòîâëåíèÿ è èñïûòàíèé îïûòíûõ è äåìîíñòðàöèîííûõ îáðàçöîâ, íàïðèìåð:
Ðèñóíîê 1.2.1.3_3 – Âîåííûé ÒÐÄÄÔ EJ200 (m = 0,4)
32
- ïðîåêò ÒÐÄÄ PW8000 ñ ðåäóêòîðíûì ïðèâîäîì âåíòèëÿòîðà â êëàññå òÿãè 110…160 êÍ (m = 11),
- îïûòíûå ÒÐÄÄ ñ áåçðåäóêòîíûì ïðèâîäîì
âåíòèëÿòîðà â êëàññå òÿãè 260…310 êÍ äëÿ ïåðñïåêòèâíîãî âûñîêîýôôåêòèâíîãî ìàãèñòðàëüíîãî
ñàìîëåòà Boeing 787 (m = 10…11);
- îïûòíûå ÒÂÂÄ ñ çàêàïîòèðîâàííûì ÂÂ —
ÍÊ-93 ñ äâóõðÿäíûì ÂÂ è ADP ñ îäíîðÿäíûì ÂÂ.
ÒÂÂÄ ñ çàêàïîòèðîâàííûì  ïî ýêîíîìè÷íîñòè ïðèáëèæàþòñÿ ê ÒÂÂÄ ñ îòêðûòûì ÂÂ, íî
íå èìåþò íåäîñòàòêîâ, ïðèñóùèõ âèíòîâûì äâèãàòåëÿì. Ïðèìåíåíèå äàííîãî òèïà ÃÒÄ â áëèæàéøåé ïåðñïåêòèâå íà ìàãèñòðàëüíûõ ïàññàæèðñêèõ
ñàìîëåòàõ áîëåå âåðîÿòíî ïðè óñëîâèè ðåøåíèÿ
òåõíè÷åñêèõ è òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîáëåì ñîçäàíèÿ
íàäåæíûõ è âûñîêîðåñóðñíûõ ðåäóêòîðîâ è ìåõàíèçìîâ ïîâîðîòà ëîïàñòåé ÂÂ, íàëè÷èÿ áëàãîïðèÿòíîé ðûíî÷íîé êîíúþíêòóðû è, â ò.÷., ïðåîäîëåíèÿ ïñèõîëîãè÷åñêîãî áàðüåðà ýêñïëóàòàíòîâ ïî
îòíîøåíèþ ê ðåäóêòîðíûì äâèãàòåëÿì.
 âîåííîé áîåâîé àâèàöèè èñïîëüçóþòñÿ
ÒÐÄÄ è ÒÐÄÄÔ ñ íèçêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè m = 0,25…2. Íà Ðèñ. 1.2.1.3_3 ïîêàçàí ÒÐÄÄ
EJ200, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ åâðîïåéñêîãî ìíîãîöåëåâîãî èñòðåáèòåëÿ «Òàéôóí».
Ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå m = 2,0 èìååò ÒÐÄÄÔ
F101 (ñì. Ðèñ. 2.5.2.3_2), óñòàíàâëèâàåìûé íà àìåðèêàíñêîì ñòðàòåãè÷åñêîì ñâåðõçâóêîâîì áîìáàðäèðîâùèêå Â-1Â.
Äëÿ èñòðåáèòåëåé-ïåðåõâàò÷èêîâ è ìíîãîöåëåâûõ èñòðåáèòåëåé îïòèìàëüíûìè ÿâëÿþòñÿ ïîíèæåííûå çíà÷åíèÿ m = 0,2…0,5. Òàêàÿ ñòåïåíü
äâóõêîíòóðíîñòè îáåñïå÷èâàåò ìàêñèìàëüíî âûñî-
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ðèñóíîê 1.2.1.3_4 – Âîåííûé ÒÐÄÄÔ Ä-30Ô6 (m=0,57)
êèå óäåëüíûå òÿãè êàê íà ôîðñèðîâàííûõ ðåæèìàõ,
òàê è íà áåñôîðñàæíûõ, â ò.÷. äëÿ âîçìîæíîñòè îñóùåñòâëåíèÿ ýêîíîìè÷íîãî ñâåðõçâóêîâîãî êðåéñåðñêîãî ïîëåòà íà áåñôîðñàæíîì ðåæèìå.
Äëÿ èñòðåáèòåëåé ñ äëèòåëüíûì ïàòðóëèðîâàíèåì è óäàðíûõ ñàìîëåòîâ îïòèìàëüíîé ìîæåò
áûòü ñòåïåíü äâóõêîíòóðíîñòè m = 0,5…1,1. Ýòî
ïîçâîëèò ðåàëèçîâàòü âûñîêóþ ñòåïåíü ôîðñèðîâàíèÿ (âûñîêóþ òÿãó) íà âçëåòå è â ñâåðõçâóêîâîì ïîëåòå â ñî÷åòàíèè ñ âûñîêîé ýêîíîìè÷íîñòüþ íà äîçâóêîâûõ êðåéñåðñêèõ ðåæèìàõ.
 êà÷åñòâå ïðèìåðà ìíîãîðåæèìíîãî ÒÐÄÄÔ íà
Ðèñ. 1.2.1.3_4 ïîêàçàí äâèãàòåëü Ä-30Ô6 ðàçðàáîòêè ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü» (ã. Ïåðìü), óñòàíîâëåííûé íà ðîññèéñêîì ñâåðõçâóêîâîì äàëüíåì èñòðåáèòåëå-ïåðåõâàò÷èêå ÌèÃ-31. Ñõåìà ÒÐÄÄ
ñ m = 0,57 è îáùåé ÔÊ ïîñëå ñìåøåíèÿ ïîòîêîâ
îáåñïå÷èâàåò íåîáõîäèìóþ ýêîíîìè÷íîñòü ïðè
äëèòåëüíîì ïàòðóëèðîâàíèè íà äîçâóêîâûõ ñêîðîñòÿõ è âûñîêèå òÿãîâûå õàðàêòåðèñòèêè íà ñâåðõçâóêîâûõ ðåæèìàõ ïåðåõâàòà. Äâèãàòåëü ðàññ÷èòàí
íà ìàêñèìàëüíóþ ñêîðîñòü ïîëåòà, ñîîòâåòñòâóþùóþ ÷èñëó ÌÏ = 2,83 (VÏ = 3000 êì/÷àñ), êîòîðàÿ äî
íàñòîÿùåãî âðåìåíè ÿâëÿåòñÿ ðåêîðäíî âûñîêîé
äëÿ ñîâðåìåííûõ ñåðèéíûõ ÒÐÄÄÔ.
 îòëè÷èå îò ãðàæäàíñêèõ ÒÐÄÄ, ñîâåðøåíñòâîâàíèå âîåííûõ ÒÐÄÄÔ èäåò â íàïðàâëåíèè ôîðñèðîâàíèÿ ïàðàìåòðîâ öèêëà âíóòðåííåãî êîíòóðà
(Ò*ÑÀ è π*ÊΣ). Ïðè ýòîì ñîõðàíÿþòñÿ óêàçàííûå âûøå
çíà÷åíèÿ ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè äëÿ ïîâûøåíèÿ
óäåëüíîé è ëîáîâîé òÿãè, à òàê æå äëÿ ñíèæåíèÿ
óäåëüíîé ìàññû, ãàáàðèòîâ è îáúåìà äâèãàòåëåé.
Èçó÷àåòñÿ ïðèìåíåíèå áåñôîðñàæíûõ ÒÐÄÄ
ñî ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè m = 1,5…2,0 äëÿ ïåðñïåêòèâíûõ ñâåðõçâóêîâûõ ñëóæåáíûõ è ïàññàæèðñêèõ ñàìîëåòîâ. Òàêàÿ ñòåïåíü äâóõêîíòóðíîñòè ÿâëÿåòñÿ îïòèìàëüíîé äëÿ êðåéñåðñêîãî
ñâåðõçâóêîâîãî ïîëåòà íà âûñîòå Í = 15…18 êì ñî
ñêîðîñòüþ, ñîîòâåòñòâóþùåé ÌÏ = 2,0.
Îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ ÂÐÄ ðàçëè÷íûõ òèïîâ
ïîêàçàíû íà Ðèñ. 1.2.1.3_5.
1.2.1.4 — Äâèãàòåëè äëÿ ñàìîëåòîâ
âåðòèêàëüíîãî âçëåòà è ïîñàäêè
Ñïåöèôè÷åñêèì òèïîì àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ÿâëÿþòñÿ ïîäúåìíûå è ïîäúåìíî-ìàðøåâûå äâèãàòåëè, èñïîëüçóåìûå íà ñàìîëåòàõ âåðòèêàëüíîãî
âçëåòà è ïîñàäêè (ÑÂÂÏ) è ñàìîëåòàõ óêîðî÷åííîãî âçëåòà è âåðòèêàëüíîé ïîñàäêè (ÑÓÂÂÏ).
Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ âåðòèêàëüíîãî âçëåòà è âîçìîæíîñòè ìàíåâðèðîâàíèÿ â âåðòèêàëüíîì íàïðàâëåíèè òÿãîâîîðóæåííîñòü ÑÂÂÏ (îòíîøåíèå òÿãè
äâèãàòåëåé ê âçëåòíîé ìàññå ñàìîëåòà) äîëæíà
áûòü áîëüøå åäèíèöû: RΣ/GÂÇË ≈ 1,2. Ýòî íåñêîëüêî ïðåâûøàåò òÿãîâîîðóæåííîñòü áîëüøèíñòâà ãîðèçîíòàëüíî âçëåòàþùèõ ñâåðõçâóêîâûõ ñàìîëåòîâ
è â 4…5 ðàç áîëüøå òÿãîâîîðóæåííîñòè äîçâóêîâûõ
òðàíñïîðòíûõ ñàìîëåòîâ. Â ñâÿçè ñ ýòèì ÑÓ ÑÂÂÏ
â öåëîì ñóùåñòâåííî áîëüøå ïî ðàçìåðàì è ìàññå
33
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ðèñóíîê 1.2.1.3_5 – Îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ ÂÐÄ [1.6.2]
ÑÓ ñàìîëåòà îáû÷íîãî òèïà [1.6.2].
Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ðàçðàáîòàíû ðàçëè÷íûå ñõåìû ÑÓ äëÿ ÑÂÂÏ è ÑÓÂÂÏ, ñîçäàþùèõ
âåðòèêàëüíóþ òÿãó ïðè âçëåòå. Îäíà èç òàêèõ ñõåì
– ÑÓ ñ ïîâîðîòíûìè ìàðøåâûìè äâèãàòåëÿìè,
ðàñïîëîæåííûìè íà êðûëå, êîòîðûå äëÿ ñîçäàíèÿ âåðòèêàëüíîé òÿãè ïîâîðà÷èâàþòñÿ íà 90° ñîâìåñòíî ñ êðûëîì èëè îòäåëüíî íà ïîâîðîòíûõ
óçëàõ ñâîèõ ïîäâåñîê. Ïî ïîñëåäíåé ñõåìå âûïîëíåí ÑÂÂÏ Bell-Boeing V-22 Osprey (ñì.
Ðèñ. 1.2.1.4_1) ñ äâóìÿ ïîâîðîòíûìè ÒÂÄ, ðàñïîëîæåííûìè íà êîíöàõ êðûëà. Èñïîëüçóåìûå
â äàííîé ñõåìå ÒÂÄ ïðèíöèïèàëüíî íå îòëè÷àþòñÿ îò ÒÂÄ îáû÷íûõ ñàìîëåòîâ.
Äëÿ áîåâûõ äîçâóêîâûõ è ñâåðõçâóêîâûõ
ÑÂÏÏ è ÑÓÂÂÏ èñïîëüçóþòñÿ ðàçëè÷íûå ñõåìû
ÑÓ ñ ïîäúåìíûìè è ïîäúåìíî-ìàðøåâûìè äâèãàòåëÿìè, ðàñïîëîæåííûìè âíóòðè ôþçåëÿæà.
Ïîäúåìíûå ÃÒÄ – ýòî äâèãàòåëè, êîòîðûå èñïîëüçóþòñÿ òîëüêî âî âðåìÿ âçëåòà è ïîñàäêè äëÿ
ñîçäàíèÿ âåðòèêàëüíîé òÿãè, è âûêëþ÷àþòñÿ âî
âðåìÿ êðåéñåðñêîãî (ãîðèçîíòàëüíîãî) ïîëåòà.
34
Ïîäúåìíî-ìàðøåâûå äâèãàòåëè ðàáîòàþò âî
âðåìÿ âçëåòà, ãîðèçîíòàëüíîãî ïîëåòà è ïîñàäêè
íàïðàâëåíèå âåêòîðà òÿãè èçìåíÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ
ïîâîðîòíîãî ñîïëà èëè ñèñòåìû ïîâîðîòíûõ ñîïåë
(ñì. Ðèñ. 1.2.1.4_1)
Ê ÑÓ ñ ïîäúåìíûìè è ïîäúåìíî-ìàðøåâûìè
ÃÒÄ ïðåäúÿâëÿþòñÿ ñëåäóþùèå îñíîâíûå òðåáîâàíèÿ:
- ìèíèìàëüíî âîçìîæíàÿ óäåëüíàÿ ìàññà
è ìàêñèìàëüíàÿ êîìïàêòíîñòü ÑÓ;
- âûñîêàÿ íàäåæíîñòü ïðîöåññîâ âåðòèêàëüíîãî âçëåòà è ïîñàäêè;
- íèçêèé óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà íà ìàðøåâûõ ðåæèìàõ è ðåæèìàõ âçëåòà-ïîñàäêè;
- îáåñïå÷åíèå ñòàáèëèçàöèè è óïðàâëåíèÿ
ñàìîëåòîì ïðè âçëåòå, ïîñàäêå, ðåæèìå âèñåíèÿ
è ïåðåõîäà ê ãîðèçîíòàëüíîìó ïîëåòó, êîãäà àýðîäèíàìè÷åñêèå ðóëè ñàìîëåòà ìàëîýôôåêòèâíû.
Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ïîäúåìíûõ è ïîäúåìíî-ìàðøåâûõ äâèãàòåëåé è âîçìîæíûå êîíôèãóðàöèè ÑÓ áîåâûõ ÑÂÂÏ è ÑÓÂÂÏ, âêëþ÷àþùèå äàííûå äâèãàòåëè, áóäóò ðàññìîòðåíû â ðàçäåëå 3.1.
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ðèñóíîê 1.2.1.4_1 – ÑÂÂÏ ñ ðàçëè÷íûìè ñõåìàìè ñèëîâûõ óñòàíîâîê
1.2.1.5 - Êîìáèíèðîâàííûå äâèãàòåëè äëÿ áîëüøèõ âûñîò è ñêîðîñòåé
ïîëåòà
Äëÿ ïîâûøåíèÿ âûñîòíîñòè è ñêîðîñòè ïîëåòà ËÀ ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ íåîáõîäèìû ÑÓ, ýôôåêòèâíî ðàáîòàþùèå â øèðîêîì äèàïàçîíå îáëàñòè ïîëåòà è îáëàäàþùèå àâòîíîìíûì ñòàðòîì.
Ýòèì òðåáîâàíèÿì ìîãóò óäîâëåòâîðÿòü, â ïåðâóþ î÷åðåäü, ñîñòàâíûå ÑÓ, ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé
ìåõàíè÷åñêóþ êîìáèíàöèþ äâèãàòåëåé ðàçëè÷íûõ
òèïîâ, êàæäûé èç êîòîðûõ îáëàäàåò óäîâëåòâîðèòåëüíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè â îãðàíè÷åííîé îáëàñòè ðåæèìîâ ïîëåòà (íàïðèìåð, ÒÐÄ + ÆÐÄ). Îäíàêî, òàêèå ÑÓ îáëàäàþò ðÿäîì ñóùåñòâåííûõ
íåäîñòàòêîâ. Ïðè îäíîâðåìåííîé ðàáîòå äâèãàòåëåé, îáðàçóþùèõ ñîñòàâíóþ ÑÓ, íåâîçìîæíî îáåñïå÷èòü îïòèìàëüíûå óñëîâèÿ ðàáîòû êàæäîãî èç íèõ
íà âñåõ ðåæèìàõ ðàáîòû. Ïðè ïîñëåäîâàòåëüíîé æå
ðàáîòå äâèãàòåëåé óõóäøàþòñÿ ìàññîâûå ïîêàçàòåëè ÑÓ, ò.ê. íà ðàçëè÷íûõ ó÷àñòêàõ ïîëåòà âìåñòå
ñ ïîëåçíûì ãðóçîì òðàíñïîðòèðóåòñÿ íåðàáîòàþùèé äâèãàòåëü.
Îòìå÷åííûõ íåäîñòàòêîâ â èçâåñòíîé ñòåïåíè
ëèøåíû êîìáèíèðîâàííûå äâèãàòåëè, ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé îðãàíè÷íîå ñî÷åòàíèå ðàçëè÷íûõ òèïîâ ðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé (âîçäóøíî-ðåàêòèâíûõ
èëè ðàêåòíûõ) â îáùåé äâèãàòåëüíîé óñòàíîâêå.
Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ïðåäëîæåíî áîëüøîå
êîëè÷åñòâî ñõåì êîìáèíèðîâàííûõ äâèãàòåëåé.
Íåêîòîðûå èç íèõ ïðîøëè ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâàíèå.
Ê êîìáèíèðîâàííûì äâèãàòåëÿì, ÿâëÿþùèìñÿ êîìáèíàöèé ðàçëè÷íûõ òèïîâ ÂÐÄ (ÏÂÐÄ
è ÒÐÄÔ) îòíîñèòñÿ òóðáîïðÿìîòî÷íûé äâèãàòåëü
(ÒÏÄ). Ñõåìà ÒÏÄ ïðåäñòàâëåíà íà Ðèñ. 1.2.1.5_1.
 ýòîì äâèãàòåëå ÔÊ ÒÐÄÔ ÿâëÿåòñÿ îäíîâðåìåííî è êàìåðîé ñãîðàíèÿ ÏÂÐÄ. ÏÂÐÄ îáðàçóåòñÿ
îòêëþ÷åíèåì òóðáîêîìïðåññîðíîãî êîíòóðà ñïåöèàëüíûì ìåõàíèçìîì ïåðåêðûòèÿ, ñîåäèíåíèåì êàíàëà ïðÿìîòî÷íîãî êîíòóðà ñ âõîäíûì âîçäóõîçàáîðíèêîì è ïîäà÷åé òîïëèâà íåïîñðåäñòâåííî
â êàìåðó ñãîðàíèÿ ÏÂÐÄ.
Âîçìîæíà òàêæå ñõåìà ÒÏÄ ñ èñïîëüçîâàíèåì ÒÐÄÄ âìåñòî ÒÐÄ. Òàêîé ÒÏÄ ìîæåò èìåòü
ìåíüøóþ äëèíó è áîëåå âûñîêóþ ýôôåêòèâíîñòü
êàê íà ìàëûõ, òàê è íà áîëüøèõ ñêîðîñòÿõ ïîëåòà.
Êàê îòìå÷àëîñü âûøå, ñâîéñòâàìè êîìáèíèðîâàííûõ äâèãàòåëåé îáëàäàþò è îáû÷íûå ÒÐÄÄÔ —
ïðè îòêëþ÷åíèè âíóòðåííåãî êîíòóðà íà áîëüøèõ
ñêîðîñòÿõ (ÌÏ > 3), ïåðåâîäå âåíòèëÿòîðà íà ðåæèì
àâòîðîòàöèè è ïîäà÷è òîïëèâà òîëüêî â ÔÊ.
Ïðèìåðîì êîìáèíèðîâàííûõ äâèãàòåëåé, ñî÷åòàþùèõ ñâîéñòâà ÂÐÄ è ÐÄ, ìîæåò ñëóæèòü ðàêåòíî-òóðáèííûé äâèãàòåëü (ÐÒÄ).  òàêîì äâèãàòåëå ýíåðãèÿ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ òîïëèâà ÐÄ
35
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ðèñóíîê 1.2.1.5_1 — Ñõåìà ÒÏÄ íà áàçå îäíîêîíòóðíîãî ÒÐÄÔ
1 – êàíàë ïðÿìîòî÷íîãî êîíòóðà; 2 – êîìïðåññîð; 3 – êàìåðà ñãîðàíèÿ ÒÐÄÔ; 4 - òóðáèíà; 5 – ìåõàíèçì ïåðåêðûòèÿ ïðÿìîòî÷íîãî êîíòóðà; 6 – ñòàáèëèçàòîðû;
7 – ôîðñàæíàÿ êàìåðà ñãîðàíèÿ ÒÐÄÔ (ÏÂÐÄ); 8 – ðåãóëèðóåìûå ñòâîðêè ðåàêòèâíîãî
ñîïëà
ïåðåäàåòñÿ àòìîñôåðíîìó âîçäóõó, êîòîðûé ñæèìàåòñÿ â êîìïðåññîðå è ñãîðàåò çàòåì â ñìåñè ñ ïðîäóêòàìè ñãîðàíèÿ ÐÄ â îáùåé êàìåðå ñãîðàíèÿ
(ÐÒÄ ñî ñìåøåíèåì ïîòîêîâ) èëè â ñàìîñòîÿòåëüíîé êàìåðå ñãîðàíèÿ (ÐÒÄ áåç ñìåøåíèÿ ïîòîêîâ).
Ñõåìà ÐÒÄ ñî ñìåøåíèåì ïîòîêîâ ïîêàçàíà íà
Ðèñ. 1.2.1.5_2.
Ïðèìåðîì äâèãàòåëÿ, ñïîñîáíîãî ðàáîòàòü â àòìîñôåðå è â áåçâîçäóøíîì ïðîñòðàíñòâå ìîæåò áûòü
ÐÒÄ êîìáèíèðîâàííîãî òèïà. Îí ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êîìáèíàöèþ ÐÒÄ è ÆÐÄ, êîòîðûå ñìîíòèðîâàíû â åäèíîì äâèãàòåëå è îáðàçóþò áëî÷íóþ êîíñòðóêöèþ (ñì. Ðèñ. 1.2.1.5_3). Òàêàÿ èíòåãðàöèÿ äâóõ
äâèãàòåëåé â åäèíûé áëîê ïîçâîëÿåò, ìèíèìèçèðóÿ
ìàññó è îáúåì ÑÓ, îáåñïå÷èòü øèðîêèé äèàïàçîí
ðåæèìîâ ðàáîòû ÑÓ. Ýòî äîñòèãàåòñÿ ïóòåì âêëþ÷åíèÿ ÐÒÄ èëè ÆÐÄ è âàðüèðîâàíèÿ èõ ïàðàìåòðàìè
ïðè ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ ïîëåòà. ÐÒÄ êîìáèíèðîâàííîãî òèïà ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê âåðîÿòíûé òèï
ÑÓ âîçäóøíî-êîñìè÷åñêîãî ñàìîëåòà (ÂÊÑ) — ïðè
ðàáîòå ÐÒÄ â àòìîñôåðå è ÆÐÄ â êîñìîñå.
Áîëåå ïîäðîáíî ñ êîíñòðóêòèâíûìè ñõåìàìè è
òåîðèåé ðàáîòû ðàçëè÷íûõ òèïîâ êîìáèíèðîâàííûõ
äâèãàòåëåé è äâèãàòåëåé äëÿ ÂÊÑ ìîæíî îçíàêîìèòüñÿ â ñïåöèàëüíîé ëèòåðàòóðå, íàïðèìåð [1.6.4].
1.2.1.6 - Âñïîìîãàòåëüíûå
àâèàöèîííûå ÃÒÄ è ÑÓ
Ðèñóíîê 1.2.1.5_2 — Ñõåìà ÐÒÄ
1 – êîìïðåññîð; 2 – ãàçîãåíåðàòîð; 3 – òóðáèíà; 4 – ñòàáèëèçàòîðû; 5 – êàìåðà ñãîðàíèÿ;
6 – ðåãóëèðóåìîå ðåàêòèâíîå
ñîïëî; 7 – ðåäóêòîð; ã – ãîðþ÷åå; î – îêèñëèòåëü
Ðèñóíîê 1.2.1.5_3 — ÐÒÄ êîìáèíèðîâàííîãî òèïà
1 – êîìïðåññîð ÐÒÄ; 2 – ãàçîãåíåðàòîð ÐÒÄ; 3 – òóðáèíà
ÐÒÄ; 4 – ÆÐÄ
36
ÃÒÄ, êîòîðûå óñòàíàâëèâàþòñÿ íà ËÀ íå ñ öåëüþ ñîçäàíèÿ ñèëû òÿãè, à â êà÷åñòâå ãåíåðàòîðîâ
ìîùíîñòè è ñæàòîãî âîçäóõà, íàçûâàþòñÿ âñïîìîãàòåëüíûìè äâèãàòåëÿìè. Âñïîìîãàòåëüíûå äâèãàòåëè èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ïóñêà îñíîâíûõ äâèãàòåëåé,
ïèòàíèÿ âîçäóõîì ñèñòåìû êîíäèöèîíèðîâàíèÿ,
ïðèâîäà ýëåêòðîãåíåðàòîðîâ è äðóãîãî âñïîìîãàòåëüíîãî îáîðóäîâàíèÿ. Âñïîìîãàòåëüíûé ÃÒÄ,
îáúåäèíåííûé â åäèíûé êîíñòðóêòèâíûé ìîäóëü
ñ àãðåãàòàìè, îáåñïå÷èâàþùèìè îòáîð âîçäóõà è
ìîùíîñòè, íàçûâàåòñÿ âñïîìîãàòåëüíîé ñèëîâîé
óñòàíîâêîé (ÂÑÓ).
Ïðèìåíåíèå áîðòîâûõ ÂÑÓ îáåñïå÷èâàåò íåçàâèñèìîñòü ñàìîëåòà èëè âåðòîëåòà îò íàçåìíûõ
èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ è, êàê ñëåäñòâèå, îïåðàòèâíîñòü íàçåìíîãî îáñëóæèâàíèÿ, íàäåæíûé ïóñê
îñíîâíûõ äâèãàòåëåé è âîçìîæíîñòü êîíäèöèîíèðîâàíèÿ ñàëîíîâ ïðè íåðàáîòàþùèõ îñíîâíûõ
äâèãàòåëÿõ.  ïîëåòå ÂÑÓ ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà â êà÷åñòâå àâàðèéíîãî èñòî÷íèêà ýíåðãèè, ÷òî
ïîâûøàåò áåçîïàñíîñòü ïîëåòà.
Êîíñòðóêòèâíî âñïîìîãàòåëüíûé ÃÒÄ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìàëîðàçìåðíûé äâèãàòåëü îäíîâàëüíîé ñõåìû èëè ñî ñâîáîäíîé ñèëîâîé òóðáèíîé.  êà÷åñòâå èñòî÷íèêà ñæàòîãî âîçäóõà ìîæåò
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ðèñóíîê 1.2.1.6_1 — Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà òóðáîñòàðòåðà ÒÊÑ-48
1 - ýëåêòðîñòàðòåð; 2 - âõîäíîå óñòðîéñòâî; 3 - êîìïðåññîð; 4 - êàìåðà ñãîðàíèÿ;
5 - òóðáèíà; 6 - âûõîäíîå óñòðîéñòâî; 7 - ðåäóêòîð
èñïîëüçîâàòüñÿ êîìïðåññîð ÃÒÄ, êîòîðûé â ýòîì
ñëó÷àå âûïîëíÿåòñÿ íåñêîëüêî ïåðåðàçìåðåííûì,
èëè ñïåöèàëüíûé äîïîëíèòåëüíûé êîìïðåññîð,
ïðèâîäèìûé îò ÃÒÄ.
Ê ÷èñëó âñïîìîãàòåëüíûõ ÃÒÄ îòíîñÿòñÿ òàêæå òóðáîñòàðòåðû. Òóðáîñòàðòåðû âûïîëíÿþòñÿ ïî
ñõåìå ñî ñâîáîäíîé ñèëîâîé òóðáèíîé, êîòîðàÿ ÷åðåç ñèñòåìó çóá÷àòûõ ïåðåäà÷ ðàñêðó÷èâàåò ðîòîð
çàïóñêàåìîãî äâèãàòåëÿ. Íà Ðèñ. 1.2.1.6_1 ïîêàçàíà êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà òóðáîñòàðòåðà ÒÊÑ-48,
ïðåäíàçíà÷åííîãî äëÿ çàïóñêà äâèãàòåëåé ñàìîëåòà ÌÈÃ-31.
1.2.2 - Àâèàöèîííûå ÑÓ
Íàðÿäó ñ òàêèìè ýëåìåíòàìè, êàê ôþçåëÿæ,
êðûëî, âåðòèêàëüíîå è ãîðèçîíòàëüíîå îïåðåíèå,
øàññè è ò.ä., ÑÓ ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç êîíñòðóêòèâíûõ ìîäóëåé ñàìîëåòà èëè âåðòîëåòà, Îñíîâíîå
íàçíà÷åíèå ÑÓ — ñîçäàíèå òÿãîâîãî óñèëèÿ, íåîáõîäèìîãî äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ïîëåòà, à â ðÿäå
ñëó÷àåâ — è ïîäúåìíîé ñèëû (íà âåðòîëåòàõ,
ÑÂÂÏ è ÑÓÂÂÏ).
Àâèàöèîííàÿ ÑÓ îáû÷íî âêëþ÷àåò â ñåáÿ ñëåäóþùèå ýëåìåíòû:
- ñîáñòâåííî äâèãàòåëü (äâèãàòåëè) ñ óñòàíîâëåííûìè íà íåì äâèãàòåëüíûìè è ñàìîëåòíûìè àãðåãàòàìè (íàñîñû, ãåíåðàòîðû è ò.ä.) è ñèñòåìàìè
îáåñïå÷åíèÿ (óïðàâëåíèÿ, çàïóñêà, ðåâåðñà òÿãè,
îòáîðîâ âîçäóõà, ïðîòèâîïîæàðíàÿ è ïð.);
- âõîäíîå óñòðîéñòâî äîçâóêîâîãî èëè ñâåðõçâóêîâîãî òèïà ñ ïðîòèâîîáëåäåíèòåëüíîé ñèñòåìîé;
- âûõîäíîå óñòðîéñòâî (ýëåìåíòû ñîïëà è îáòåêàòåëè, íå âêëþ÷åííûå â ñîáñòâåííî äâèãàòåëü);
- ñðåäñòâà øóìîãëóøåíèÿ;
- ðåäóêòîð, åñëè îí âûïîëíåí îòäåëüíûì ìî-
äóëåì, íàïðèìåð: âûíîñíîé ðåäóêòîð ÒÂÄ, âåðòîëåòíûé ðåäóêòîð;
- óçëû êðåïëåíèÿ è ïîäâåñêè;
- âîçäóøíûé âèíò èëè îòêðûòûé âèíòîâåíòèëÿòîð;
- ìîòîãîíäîëà, åñëè äâèãàòåëü ðàñïîëîæåí âíå
ôþçåëÿæà èëè êðûëà.
ÑÓ ìîæåò ðàñïîëàãàòüñÿ â ñïåöèàëüíûõ îòñåêàõ ôþçåëÿæà èëè êðûëà, èëè â îòäåëüíîé ìîòîãîíäîëå. Ìîòîãîíäîëà ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ óñòàíîâêè è èíòåãðàöèè äâèãàòåëÿ è äðóãèõ ïåðå÷èñëåííûõ
âûøå ýëåìåíòîâ ÑÓ, è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé àýðîäèíàìè÷åñêè îáòåêàåìóþ êîíñòðóêöèþ (îáå÷àéêó).
Íà Ðèñ. 1.2.2._1à è 1.2.2._1á ïîêàçàíû ïðèìåðû ÑÓ
ñ ÒÐÄÄ, óñòàíîâëåííûõ â ìîòîãîíäîëû.
Êîíôèãóðàöèÿ ìîòîãîíäîëû äîëæíà îáåñïå÷èòü ìèíèìàëüíûå àýðîäèíàìè÷åñêèå ñîïðîòèâëåíèÿ ÑÓ è â öåëîì ñàìîëåòà, à òàê æå ìèíèìàëüíûå
ïîòåðè òÿãè äâèãàòåëÿ äëÿ ïîëó÷åíèÿ ìàêñèìàëüíîé ýôôåêòèâíîé òÿãè ÑÓ. Äëÿ óäîáñòâà îáñëóæèâàíèÿ äâèãàòåëÿ è àãðåãàòîâ ìîòîãîíäîëà îáîðóäóåòñÿ îòêðûâàþùèìèñÿ êàïîòàìè è ëþ÷êàìè.
ÑÓ ñ ÒÐÄÄ ñîâðåìåííûõ ðåãèîíàëüíûõ, ìàãèñòðàëüíûõ ïàññàæèðñêèõ è òðàíñïîðòíûõ ñàìîëåòîâ óñòàíàâëèâàþòñÿ, êàê ïðàâèëî, íà ïèëîíàõ
ïîä êðûëîì ñàìîëåòà èëè ïî áîêàì õâîñòîâîé ÷àñòè ôþçåëÿæà. Ïèëîíàìè íàçûâàþòñÿ ñïåöèàëüíûå
ñèëîâûå áàëêè êðåïëåíèÿ.  ñàìîëåòàõ ðàçðàáîòêè 1960…1980 ã.ã. ÑÓ ðàçìåùàëèñü âíóòðè õâîñòîâîé ÷àñòè ôþçåëÿæà (ÒÓ-154, ßÊ-42, Boåing 727,
L-1011) èëè â ìîòîãîíäîëå, èíòåãðèðîâàííîé ñ âåðòèêàëüíûì îïåðåíèåì (ÄÑ-10, ÌÄ-11). Ïðèìåðû
ðàçìåùåíèÿ ÑÓ ïàññàæèðñêèõ ñàìîëåòîâ ïîêàçàíû íà Ðèñ. 1.2.2._2.
ÑÓ ñîâðåìåííûõ è âíîâü ïðîåêòèðóåìûõ áîåâûõ ñàìîëåòîâ ðàçìåùàþòñÿ, êàê ïðàâèëî, âíóò-
37
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ðèñóíîê 1.2.2_1à — Ïðèìåðû êîìïîíîâêè ÑÓ ñ ÒÐÄÄ â ìîòîãîíäîëå. ÑÓ ñ ÒÐÄÄ áåç ñìåøåíèÿ (PW4084)
1 – âîçäóõîçàáîðíèê; 2 – óçëû êðåïëåíèÿ; 3 – ïèëîí; 4 – àãðåãàòû;
5 – ñîïëî íàðóæíîãî êîíòóðà; 6 – ñîïëî âíóòðåííåãî êîíòóðà
Ðèñóíîê 1.2.2_1á — Ïðèìåðû êîìïîíîâêè ÑÓ ñ ÒÐÄÄ â ìîòîãîíäîëå. ÑÓ ñ ÒÐÄÄ ñî ñìåøåíèåì (V2500)
1 – âîçäóõîçàáîðíèê; 2 – ïèëîí; 3 – àãðåãàòû; 4 – ðåâåðñ; 5 – êîëüöåâîé ñìåñèòåëü;
6 – îáùåå ñîïëî
38
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
ìè÷åñêîì ñîâåðøåíñòâå ëîïàòî÷íûõ ìàøèí,
è â ìåòàëëóðãèè.
Ðå÷ü èäåò î äîñòàòî÷íûõ ÊÏÄ êîìïðåññîðîâ
è òóðáèí è äëèòåëüíîé òåðìîïðî÷íîñòè êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ, êîòîðàÿ äîïóñêàåò äîñòàòî÷íî âûñîêèé óðîâåíü òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä òóðáèíîé. Óñëîâèå ñóùåñòâîâàíèÿ ÒÐÄ [1.6.5]:
(η ñæ − η ðàñø ) min ≥ π ê*
Ðèñóíîê 1.2.2_2 — Ïðèìåðû ðàçìåùåíèÿ ÑÓ
ïàññàæèðñêèõ ñàìîëåòîâ
ðè ôþçåëÿæà. Òàêàÿ êîìïîíîâêà ïîçâîëÿåò ñíèçèòü
ðàäèîëîêàöèîííóþ è èíôðàêðàñíóþ çàìåòíîñòü
ñàìîëåòà è ïîâûøàåò æèâó÷åñòü ÑÓ.
1.2.3 - Èñòîðèÿ ðàçâèòèÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ
ÃÒÄ âî âòîðîé ïîëîâèíå ÕÕ âåêà ñòàëè äîìèíèðóþùèìè â âîåííîé è ãðàæäàíñêîé àâèàöèè.
Îíè îáåñïå÷èëè çíà÷èòåëüíî áîëüøèå îòíîøåíèÿ
òÿãè ê ìàññå äâèãàòåëÿ, ëîáîâûå ìîùíîñòè è ëîáîâûå òÿãè ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðåäøåñòâîâàâøèìè
ïîðøíåâûìè äâèãàòåëÿìè.
Ïðèìåíåíèå ÃÒÄ ïîçâîëèëî ñîâåðøèòü êà÷åñòâåííûé ñêà÷îê â ãðóçîïîäúåìíîñòè àâèàöèè,
âûñîòå è ñêîðîñòè ïîëåòà, îñâîèòü ñâåðõçâóêîâûå
ïîëåòû ñ ÷èñëîì Ìàõà äî 3,0…3,3.
Õîòÿ ïðèíöèïèàëüíûå ñõåìû ÒÂÄ è ÒÐÄ
è áûëè ïðåäëîæåíû â ðÿäå ñòðàí åùå â ïåðâîé
÷åòâåðòè ÕÕ âåêà, ðåàëèçàöèÿ èõ êàê ýôôåêòèâíûõ
è íàäåæíûõ äâèãàòåëåé ñòàëà âîçìîæíîé ëèøü
â ðåçóëüòàòå ñèíòåçà äîñòèæåíèé è â àýðîäèíà-
κ −1
κ
⋅
ΤÍ
ΤÃ
ïîêàçûâàåò, ÷òî ïðè π*Ê = 5 è ηÑÆ = ηÐÀÑØ ≤ 0,7,
íàïðèìåð, òåìïåðàòóðà ãàçà ïåðåä òóðáèíîé äîëæíà áûòü áîëåå ÒÃ = 930 Ê.
Íàèáîëåå ñåðüåçíûìè íîâûìè ïðîáëåìàìè, êîòîðûå ïðèøëîñü ïðåîäîëåâàòü âñåì êîíñòðóêòîðàìïåðâîïðîõîäöàì ïðè ñîçäàíèè ÒÐÄ áûëè òàêæå:
- îðãàíèçàöèÿ ãîðåíèÿ;
- âèáðîïðî÷íîñòü ëîïàòîê êîìïðåññîðîâ è òóðáèí;
- ïîïìàæ êîìïðåññîðà;
- âûñîêèé óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà;
- ïñèõîëîãè÷åñêèé ôàêòîð íåäîâåðèÿ.
Ñîçäàíèå ÒÐÄ ðàçëè÷íûõ ñõåì íåëüçÿ ïðèïèñàòü îäíîìó èçîáðåòàòåëþ èëè îäíîé ñòðàíå. Èõ
ñîçäàíèå ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì èññëåäîâàíèé è ýêñïåðèìåíòîâ, íà÷àòûõ ïî÷òè îäíîâðåìåííî â ðÿäå
ðàçâèòûõ ãîñóäàðñòâ.
1.2.3.1 - Ðîññèÿ
Íå óìàëÿÿ ðîëè ïåðåäîâûõ ïðîìûøëåííûõ
ñòðàí, òàêèõ êàê Ãåðìàíèÿ è Àíãëèÿ, ñëåäóåò îòìåòèòü äîñòîéíûé âêëàä ðóññêèõ ó÷åíûõ è èíæåíåðîâ â ñîçäàíèå è ðàçâèòèå àâèàöèîííîé ãàçîòóðáèííîé òåõíèêè.
Îñíîâîïîëàãàþùèìè òåîðåòè÷åñêèìè ðàçðàáîòêàìè â îáëàñòè ðåàêòèâíîãî äâèæåíèÿ è ëîïàòî÷íûõ ìàøèí áûëè åùå äîðåâîëþöèîííûå òðóäû
ó÷åíûõ È.Â.Ìåùåðñêîãî, Í.Å.Æóêîâñêîãî, Ê.Ý.Öèîëêîâñêîãî. Ê íà÷àëó ÕÕ âåêà îòíîñÿòñÿ ïåðâûå
ïðîåêòû ÃÒÄ ðóññêèõ èíæåíåðîâ: Ï.Êóçüìèíñêîãî (1900 ã.), Â.Êàðàâîäèíà (1908 ã.), Í.Ãåðàñèìîâà
(1909 ã.), À.Ãîðîõîâà (1911 ã.), Ì.Íèêîëüñêîãî
(1914 ã.). Èçãîòîâëåíèå îïûòíîãî òóðáîâèíòîâîãî
(òóðáîðàêåòíîãî) äâèãàòåëÿ ìîùíîñòüþ 160 ë.ñ. ïî
ïðîåêòó Ì.Íèêîëüñêîãî (ñì. Ðèñ. 1.2.3.1_1à) áûëî
íà÷àòî â 1914 ãîäó íà Ðóññêî-Áàëòèéñêîì çàâîäå äëÿ
çàìåíû íåìåöêîãî ïîðøíåâîãî äâèãàòåëÿ «Àðãóñ»
ìîùíîñòüþ 140 ë.ñ. íà ñàìîëåòå «Èëüÿ Ìóðîìåö».
Îäíàêî â äîðåâîëþöèîííîé Ðîññèè íå ïîÿâèëèñü
êàêèå-ëèáî ñåðèéíûå àâèàöèîííûå äâèãàòåëè ñîáñòâåííîé ðàçðàáîòêè (äàæå ïîðøíåâûå).
39
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ïîñëå 1917 ãîäà ðàçâèòèþ àâèàöèè ñî ñòîðîíû ãîñóäàðñòâà óäåëÿëîñü ïîâûøåííîå âíèìàíèå.
Ïîñëå îðãàíèçàöèè ÖÀÃÈ (1 äåêàáðÿ 1918 ã.) ÍÒÎ
ÂÑÍÕ 4 äåêàáðÿ 1918 ã. âûäåëèë Àýðîäèíàìè÷åñêîìó èíñòèòóòó 212 650 ðóáëåé íà îêîí÷àíèå ðàáîò 1918 ãîäà.
 1918 ã. ÂÑÍÕ ÐÑÔÑÐ áûëà îðãàíèçîâàíà
íàó÷íàÿ àâòîìîáèëüíàÿ ëàáîðàòîðèÿ (ïîçäíåå ïðåîáðàçîâàííàÿ â ÍÀÌÈ) ñ îòäåëåíèåì àâèàöèîííûõ
äâèãàòåëåé.
22 ìàÿ 1919 ã. â ÖÀÃÈ ñîçäàíî âèíòîìîòîðíîå îòäåëåíèå âî ãëàâå ñ èíæåíåðîì-ìåõàíèêîì
Á.Ñ. Ñòå÷êèíûì. Óæå â 1929 ã. Á.Ñ. Ñòå÷êèí ðàçðàáîòàë è îïóáëèêîâàë òåîðèþ ÂÐÄ, ïîëó÷èâøóþ
âñåîáùåå ïðèçíàíèå â íàøåé ñòðàíå è çà ðóáåæîì.
 1923 ã. èíæåíåð-êîíñòðóêòîð Â.È. Áàçàðîâ
ïîäàë çàÿâêó íà âïîëíå ñîâðåìåííóþ ñõåìó îäíîâàëüíîãî ÒÐÄ ñ öåíòðîáåæíûì êîìïðåññîðîì (ñì.
Ðèñ. 1.2.3.1_1á)
 1925 ã. ïðåïîäàâàòåëè ÌÂÒÓ Í.Ð. Áðèëëèíã
è Â.Â. Óâàðîâ îáîñíîâàëè âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ
ìîùíîãî àâèàöèîííîãî ÒÂÄ.
 1926 ã. â ÍÀÌÈ îðãàíèçîâàíà ãðóïïà, çàíèìàâøàÿñÿ èçó÷åíèåì öèêëîâ è ñõåì ÃÒÄ, à òàêæå
ïðîöåññàìè ãîðåíèÿ. Ðóêîâîäñòâî ãðóïïîé îñóùåñòâëÿåò Í.Ð. Áðèëëèíã.  1929 ã. ðàáîòó ýòîé ãðóïïû ïðè ÂÒÈ âîçãëàâèë Â.Â.Óâàðîâ, ñîñðåäîòî÷èâøèéñÿ íà ñîçäàíèè âûñîêîïàðàìåòðè÷åñêèõ ÒÂÄ
è ãàçîòóðáèííûõ óñòàíîâîê (ÃÒÓ). Òàê íàçûâàåìîé
«Ãàçîâîé ãðóïïå» Â.Â. Óâàðîâà áûëî ïîðó÷åíî
ñïðîåêòèðîâàòü ýêñïåðèìåíòàëüíûå ñòàöèîíàðíóþ
ÃÒÓ è àâèàöèîííûé ÒÂÄ ìîùíîñòüþ 1500 ë.ñ.
 1933 ã. ÃÒÓ-1 áûëà ñïðîåêòèðîâàíà, à â 1935 ã.
- ñîáðàíà è èñïûòàíà íà Êîëîìåíñêîì ìàøèíîñòðîèòåëüíîì çàâîäå. Îáùåå âðåìÿ èñïûòàíèé ÃÒÓ-1
ïðè òåìïåðàòóðå 1120…1370 Ê ñîñòàâèëî 21 ÷àñ.
 1935 ã. ðàçðàáîòàí ïåðâûé ïðîåêò âûñîêîïàðàìåòðè÷åñêîãî àâèàöèîííîãî ÒÂÄ ÃÒÓ-3 (ñì.
Ðèñ. 1.2.3.1_2) ñ ðàñ÷åòíîé ìîùíîñòüþ 1500 ë.ñ.,
èñïûòàíèÿ êîòîðîãî ïðîõîäèëè â 1937…1939 ãã.
ÃÒÓ-3 èìåë òðè öåíòðîáåæíûå ñòóïåíè êîìïðåññîðà ñ π ∗ÊΣ = 8 è äâóõñòóïåí÷àòóþ îñåâóþ
òóðáèíó. Òóðáèíà îõëàæäàëàñü äèñòèëëèðîâàííîé
âîäîé, òàê êàê ðàñ÷åòíàÿ òåìïåðàòóðà ãàçà ïåðåä
íåé áûëà 1470 Ê. Ïðèìåíåíèå ïàðîâîäÿíîãî îõëàæäåíèÿ ïîçâîëÿëî âûäåðæèâàòü çàáðîñû ôàêòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû íà èñïûòàíèÿõ äî 1870 Ê
è äëèòåëüíî ðàáîòàòü äî 1620 Ê, èñïîëüçóÿ ñàìûé
æàðîïðî÷íûé ìàòåðèàë òîãî âðåìåíè ÝÈ-69 (ñ ðàáî÷åé òåìïåðàòóðîé íå âûøå 920…970 Ê). Ñóììàðíàÿ íàðàáîòêà ÃÒÓ-3 ñîñòàâèëà 57 ÷àñîâ, îäíàêî çàäàííàÿ ìîùíîñòü íå áûëà äîñòèãíóòà,
è ãîðÿ÷èå èñïûòàíèÿ ÃÒÓ-3 â 1941 ãîäó áûëè ïðåêðàùåíû.
40
Ðèñóíîê 1.2.3.1_1à – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÂÄ
Ì.Í Íèêîëüñêîãî
Ðèñóíîê 1.2.3.1_1á – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄ
Â.È.Áàçàðîâà
3 äåêàáðÿ 1930 ã. íà áàçå âèíòîìîòîðíîãî îòäåëà ÖÀÃÈ è àâèàìîòîðíîãî îòäåëà ÍÀÌÈ áûë
ñîçäàí ÖÈÀÌ (Öåíòðàëüíûé èíñòèòóò àâèàöèîííîãî ìîòîðîñòðîåíèÿ), è â 1940 ã. ãðóïïó Â.Â.Óâàðîâà èç ÂÒÈ ïåðåâåëè â ÖÈÀÌ.
 1943 ã. â îòäåëå ¹ 8 ÖÈÀÌ ñïðîåêòèðîâàí
è â 1945 ã. èñïûòàí ÒÂÄ Ý-30-80 (ñì. Ðèñ. 1.2.3.1_3)
ñ ðàñ÷åòíîé òåìïåðàòóðîé ãàçà ïåðåä òóðáèíîé
1520 Ê.
 1947 ã. ðàáîòû ïî çàäàííîé òåìå ïåðåâîäÿòñÿ íà çàâîä ¹ 41, âûïóñêàâøèé ïîðøíåâûå äâèãàòåëè Ì-11, à Â.Â.Óâàðîâ íàçíà÷àåòñÿ ãëàâíûì
êîíñòðóêòîðîì çàâîäà. Çäåñü áûëè ñîçäàíû ìîäèôèêàöèè Ý-30-80-2ñ, Ý-30-80À, Ý-30-80Ì, êîòîðûå
ïðîøëè 25-÷àñîâûå èñïûòàíèÿ, íî çàòåì â 1948 ã.
ðàáîòû áûëè ïðåêðàùåíû.
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ðèñóíîê 1.2.3.1_2 – Ñõåìà ÒÂÄ ÃÒÓ-3 êîíñòðóêöèè Â.Â. Óâàðîâà
Ðèñóíîê 1.2.3.1_3 – Ñõåìà ÒÂÄ Ý-30-80 êîíñòðóêöèè Â.Â. Óâàðîâà
 ýòî æå âðåìÿ â ÖÈÀÌ áûëè ðàçðàáîòàíû
ÒÂÄ Ý-30-81À ìîùíîñòüþ 3500 ë.ñ. ïî òîé æå ñõåìå, íî ñ âîçäóøíûì îõëàæäåíèåì è ñ èñïîëüçîâàíèåì áîëåå æàðîïðî÷íîãî íèêåëåâîãî ñïëàâà òèïà
Íèìîíèê (ÝÈ-437), êîòîðûå â êîëè÷åñòâå ïÿòè
øòóê ïðîøëè ÷àñòè÷íûå èñïûòàíèÿ.
 1949 ã. âñå ðàáîòû ïî ÒÂÄ ñõåìû Â.Â.Óâàðîâà áûëè ïðåêðàùåíû â ñâÿçè ñ óñïåõàìè â ïðîåêòèðîâàíèè ÒÂÄ ñ îñåâûìè êîìïðåññîðàìè â äðóãèõ ÎÊÁ. Â.Â.Óâàðîâ ïåðåøåë â ÌÂÒÓ è âîçãëàâèë
ñîçäàííóþ èì êàôåäðó ãàçîâûõ òóðáèí.
Ðàáîòû íàä ïðîåêòèðîâàíèåì è ñîçäàíèåì ÒÐÄ,
íå èìåâøèõ âèíòà è ñïîñîáíûõ îáåñïå÷èòü â íåñêîëüêî ðàç áîëüøèå ÷åì ÒÂÄ, ñêîðîñòè ïîëåòà, íà÷àë â 1937 ãîäó À.Ì. Ëþëüêà. Ñîòðóäíèê Õàðüêîâñêîãî àâèàöèîííîãî èíñòèòóòà Ëþëüêà — ñïåöèàëèñò
ïî ïàðîòóðáèííîé òåõíèêå. Îí â èíèöèàòèâíîì ïîðÿäêå ðàçðàáîòàë ïðîåêòû ÒÐÄ êàê ñ öåíòðîáåæíûì
îäíî– è äâóõñòóïåí÷àòûì êîìïðåññîðîì (ÐÒÄ-1,
1937 ã., ñì. Ðèñ. 1.2.3.1_4), òàê è ñ îñåâûì êîìïðåñ-
ñîðîì (ÐÄ-1, 1938 ã., ñì. Ðèñ. 1.2.3.1_4). Ðàáî÷èå ÷åðòåæè âûáðàííîãî ÒÐÄ ÐÄ-1 ñ îñåâûì êîìïðåññîðîì
è ñ òÿãîé 500 êãñ áûëè ñäàíû â ïðîèçâîäñòâî íà Êèðîâñêèé çàâîä â Ëåíèíãðàäå â 1940 ãîäó. Äâèãàòåëü
èìåë øåñòèñòóïåí÷àòûé êîìïðåññîð ñ π∗Ê = 3,2 è îòíîñèòåëüíî íåâûñîêóþ òåìïåðàòóðó ãàçà ïåðåä òóðáèíîé Ò*à = 923 Ê.
 1941 ã. íà÷àëàñü ñáîðêà äâèãàòåëÿ ÐÄ-1, ïðèîñòàíîâëåííàÿ íà÷àëîì Âåëèêîé Îòå÷åñòâåííîé
âîéíû. Â 1942 ãîäó óçëû ÐÄ-1 è äîêóìåíòàöèÿ áûëè
âûâåçåíû â ÖÈÀÌ. Ðàáîòû â ÖÈÀÌ ïî ÒÐÄ ïîä
ðóêîâîäñòâîì À.Ì. Ëþëüêè âîçîáíîâèëèñü òîëüêî
â 1943 ãîäó (À.Ì. Ëþëüêà íåêîòîðîå âðåìÿ ðàáîòàë
íà òàíêîâîì çàâîäå â ×åëÿáèíñêå è â ÊÁ Áîëõîâèòèíîâà). Äâèãàòåëü áûë ìîäåðíèçèðîâàí – åãî òÿãà
óâåëè÷èëàñü äî 1200 êãñ, è ïîëó÷èë îáîçíà÷åíèå
Ñ-18 (ñòåíäîâûé).  ìàðòå 1944 ã. áûëî ïîëó÷åíî
çàäàíèå îò Íàðêîìàòà íà èçãîòîâëåíèå ïÿòè ýêçåìïëÿðîâ Ñ-18, à êîëëåêòèâ À.Ì. Ëþëüêè áûë ïåðåâåäåí â ÍÈÈ-1, ãäå ñîñðåäîòà÷èâàëèñü âñå ðàáîòû
41
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ðèñóíîê 1.2.3.1_4 – Ñõåìû ÒÐÄ ÐÒÄ-1 è ÐÄ-1 êîíñòðóêöèè À.Ì. Ëþëüêè
ïî ðåàêòèâíîé òåõíèêå.  ñåíòÿáðå 1944 ã. äâèãàòåëü Ñ-18 áûë ñîáðàí è èñïûòàí.  ïðîöåññå ïåðâûõ èñïûòàíèé âûÿâèëîñü áîëüøîå êîëè÷åñòâî äåôåêòîâ, íàèáîëåå ðàçðóøèòåëüíûì èç êîòîðûõ áûë
ïîìïàæ êîìïðåññîðà. Ê êîíöó âîéíû â ÍÈÈ-1 ïîÿâèëèñü òðîôåéíûå íåìåöêèå äâèãàòåëè Þìî-004
è BMW-003 ñ òÿãîé 900 è 800 êãñ, îäíàêî äîâîäêà
è ðàçâèòèå ÒÐÄ Ñ-18 áûëè ïðîäîëæåíû, è íà åãî
áàçå áûë ñïðîåêòèðîâàí ÒÐÄ ÒÐ-1 ñ òÿãîé 1350 êãñ.
Êîïèðîâàíèå ÒÐÄ Þìî è BMW áûëî ïîðó÷åíî äðóãèì ÎÊÁ.
Ïîñëå óñïåøíîãî èñïûòàíèÿ äâèãàòåëÿ Ñ-18
â êîíöå 1945 ã. ðàáîòû ïî ÒÐ-1 ôîðñèðîâàëèñü. Ê èõ
èçãîòîâëåíèþ ìàëîé ñåðèåé áûë ïîäêëþ÷åí çàâîä ¹ 45 (ÌÌÏÏ «Ñàëþò») è áûëî îðãàíèçîâàíî íîâîå êîíñòðóêòîðñêîå áþðî ÎÊÁ-165, êîòîðîå âîçãëàâèë À.Ì. Ëþëüêà.  àâãóñòå 1946 ã.
ÒÐ-1 ïîñòàâëåí íà èñïûòàíèÿ. Â ôåâðàëå 1947 ã.
ïðîâåäåíû ãîñóäàðñòâåííûå èñïûòàíèÿ — ïîëó÷åíà òÿãà 1290 êãñ è ðåñóðñ 20 ÷àñîâ.  òå÷åíèå
1948…1950 ãã. ñîçäàåòñÿ ðÿä ìîäèôèêàöèé ñ ïîñëåäîâàòåëüíî óâåëè÷èâàþùåéñÿ òÿãîé, âïëîòü äî
òÿãè 5000 êãñ íà äâèãàòåëå ÒÐ-3À, íàçâàííîì ÀË-5.
Äâèãàòåëè èçãîòîâëÿëèñü ìàëîé ñåðèåé è óñòàíàâëèâàëèñü íà îïûòíûõ ñàìîëåòàõ Èëüþøèíà, Ñóõîãî, Ëàâî÷êèíà.
 1950-å ãîäû ïîä ðóêîâîäñòâîì À.Ì. Ëþëüêè áûë ñîçäàí ðÿä ÒÐÄ òèïà ÀË-7Ô ñ π∗ÊΣ = 9…10
è Ò*ÑÀ = 1200…1250 Ê â êëàññå òÿã 6500…10000 êãñ.
 1966 ã. ïîÿâèëèñü âûñîêîïàðàìåòðè÷åñêèå
îäíîâàëüíûå ÒÐÄ òèïà ÀË-21Ô ñ π ∗ÊΣ = 12,5…15
è Ò*ÑÀ= 1380 Ê â êëàññå òÿã 8900…11400 êãñ, óñòàíîâëåííûå íà ñàìîëåòàõ Ñó-17Ì, ÌèÃ-23Á,
Ñó-24Ì.
 1985 ã. ñîçäàí îäèí èç ëó÷øèõ âîåííûõ äâèãàòåëåé ÀË-31Ô ñ òÿãîé 12500 êãñ. Îí èìåë î÷åíü
âûñîêèå ïàðàìåòðû öèêëà: π∗ÊΣ = 23, Ò*ÑÀ = 1670 Ê,
42
à ãëàâíîå — áûë äâóõêîíòóðíûì ïðè íàëè÷èè ÔÊ
(ñòåïåíü äâóõêîíòóðíîñòè m = 0,6).
Òàê, ÷åðåç 44 ãîäà áûëî ðåàëèçîâàíî ñîáñòâåííîå èçîáðåòåíèå À. Ì. Ëþëüêè – ÒÐÄÄ. Íà ýòî
èçîáðåòåíèå Ëþëüêà ïîëó÷èë àâòîðñêîå ñâèäåòåëüñòâî ¹ 312328/25 îò 22 àïðåëÿ 1941ã.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïåðâûå îòå÷åñòâåííûå
äâóõêîíòóðíûå äâèãàòåëè íà÷àëè ñîçäàâàòüñÿ
â 1950-õ ãîäàõ â äðóãèõ ÎÊÁ. Ýòî äâèãàòåëè Ä-20
êîíñòðóêöèè Ï.À. Ñîëîâüåâà è ÍÊ-6 êîíñòðóêöèè
Í.Ä. Êóçíåöîâà, ïðåäñòàâëÿâøèå ñîáîé äâóõâàëüíûå ÒÐÄÄ ñî ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè 1,5 è 2,0
è ñ ôîðñàæîì â íàðóæíîì êîíòóðå. Äâèãàòåëè Ä-20
è ÍÊ-6 íå ïðîèçâîäèëèñü ñåðèéíî, íî îíè ïîñëóæèëè áàçîé äëÿ ñîçäàíèÿ ìíîãèõ øèðîêî èçâåñòíûõ ÒÐÄÄ è ÒÐÄÄÔ ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ, âûïóñêàâøèõñÿ áîëüøèìè ñåðèÿìè: Ä-20Ï, Ä-30,
Ä-30ÊÓ/ÊÏ, Ä-30Ô6, ÍÊ-8, ÍÊ-86, ÍÊ-144-22,
ÍÊ-32.
Ïåðâûì îòå÷åñòâåííûì ñåðèéíûì ÒÐÄÄ áûë
äâóõâàëüíûé Ä-20Ï êîíñòðóêöèè Ï.À.Ñîëîâüåâà,
ïðîøåäøèé 100-÷àñîâûå èñïûòàíèÿ â äåêàáðå
1959 ã. è îñíàùàâøèé ñàìîëåò ÒÓ-124.
Âûäâèíóòàÿ åùå â ïðåäâîåííûå ãîäû òåõíè÷åñêàÿ èäåÿ À.Ì. Ëþëüêè âî âòîðîé ïîëîâèíå ÕÕ âåêà
áûëà øèðîêî ðåàëèçîâàíà âî âñåì ìèðîâîì àâèàäâèãàòåëåñòðîåíèè — ÒÐÄÄ ñòàëè äîìèíèðóþùèìè êàê
â ãðàæäàíñêîé, òàê è â âîåííîé àâèàöèè.
Áåññïîðíî, ÷òî ðîññèéñêèå ó÷åíûå è êîíñòðóêòîðû, è ïðåæäå âñåãî — Á.Ñ. Ñòå÷êèí, Â.Â. Óâàðîâ,
À.Ì. Ëþëüêà, Â.ß. Êëèìîâ, Ñ.Ê. Òóìàíñêèé,
Â.À. Äîáðûíèí, Í.Ä. Êóçíåöîâ, Ï.À. Ñîëîâüåâ,
Ñ.Ï.Èçîòîâ âíåñëè âûäàþùèéñÿ âêëàä â ðàçâèòèå ñîâðåìåííîãî ìèðîâîãî ãàçîòóðáèííîãî àâèàäâèãàòåëåñòðîåíèÿ.
 ïîñëåâîåííûå ãîäû ðàçâèòèå îòå÷åñòâåííîé
ãàçîòóðáèííîé àâèàöèîííîé òåõíèêè, îïèðàÿñü íà
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
ñîáñòâåííûå ïðåäøåñòâóþùèå èññëåäîâàíèÿ è ðàçðàáîòêè, à òàêæå íà èçó÷åíèå òðîôåéíûõ íåìåöêèõ è çàêóïëåííûõ àíãëèéñêèõ ÒÐÄ, øëî øèðîêèì
ôðîíòîì è âûñîêèìè òåìïàìè âî ìíîãèõ äâèãàòåëåñòðîèòåëüíûõ ÊÁ.
Íàðÿäó ñ ðàçâèòèåì ÒÐÄ îòå÷åñòâåííûõ êîíñòðóêöèé â êîíöå 1940-õ ãîäîâ ñòàëè ñåðèéíî âûïóñêàòüñÿ ÒÐÄ ñ îñåâûìè è öåíòðîáåæíûìè êîìïðåññîðàìè:
- ÐÄ-10 (Þìî-004) ñ òÿãîé 920 êãñ – âûïóñêàëñÿ
â Óôå â 1946…49 ãã. äëÿ èñòðåáèòåëåé ßê-15, -17, -19;
Ëà-150, -152, -156; Ñó-9;
- ÐÄ-20 (BMW-003) ñ òÿãîé 800 êãñ – âûïóñêàëñÿ â Êàçàíè â 1945…54 ãã. äëÿ èñòðåáèòåëåé ÌèÃ-9,
È-300, È-301Ò;
- ÐÄ-500 (Äåðâåíò V) ñ òÿãîé 1590 êãñ – âûïóñêàëñÿ â Ìîñêâå íà çàâîäå ¹ 500 (ÌÌÏ èì.×åðíûøåâà) â 1947…50 ãã. è â Çàïîðîæüå â 1956 ã. äëÿ
ñàìîëåòîâ Ëà-15, ßê-23, Ñó-13, Ëà-180, Òó-14;
- ÐÄ-45 è ÐÄ-45Ô (Íèí-1 è Íèí-2) ñ òÿãàìè
2040 è 2270 êãñ – âûïóñêàëèñü â Óôå â 1947…55 ã.
è â Çàïîðîæüå â 1953…58 ãã. äëÿ ñàìîëåòîâ ÌèÃ-15,
Ñó-15, Ëà-168, -176, È-20 (ÊÁ Ìèêîÿíà).
 îäèí è òîò æå äåíü, 27 àïðåëÿ 1946 ã. ñîâåðøèëè ïåðâûå ïîëåòû ðåàêòèâíûå èñòðåáèòåëè ßê-15
è ÌèÃ-9.  êîíöå 1947 ã. ïåðâûé ïîëåò ñîâåðøèë
çíàìåíèòûé èñòðåáèòåëü ÌèÃ-15 ñ äâèãàòåëåì
ÐÄ-45Ô.
 1949 ãîäó ïîä ðóêîâîäñòâîì Â.ß. Êëèìîâà
íà áàçå äâèãàòåëåé Íèí-1 è Íèí-2 ñîçäàí ÒÐÄ ÂÊ-1
ñ òÿãîé 2700 êãñ, à â 1951 ã. – ÒÐÄÔ ÂÊ-1Ô ñ òÿãîé
3380 êãñ. Ñóììàðíûé âûïóñê ýòèõ äâèãàòåëåé â ïåðèîä ñ 1949 ïî 1958 ã.ã. ñîñòàâèë 20000 øòóê.
 ïåðèîä 1945…1946 ã.ã. íà òåððèòîðèè Âîñòî÷íîé Ãåðìàíèè ïîä ðóêîâîäñòâîì ñîâåòñêîãî
ïðåäñòàâèòåëÿ Í.Ì. Îëåõíîâè÷à äîðàáàòûâàëèñü
è ðàçâèâàëèñü ìîäèôèêàöèè äâèãàòåëåé BMW-003
è Þìî-004. Ýòî áûë ÒÂÄ BMW-109-028 (íà÷àëî
ïðîåêòèðîâàíèÿ – 1940 ã.) ñ äâåíàäöàòèñòóïåí÷àòûì îñåâûì êîìïðåññîðîì, ÷åòûðåõñòóïåí÷àòîé
òóðáèíîé, ñ ðåäóêòîðîì è äâóõðÿäíûì âèíòîì ïðîòèâîïîëîæíîãî âðàùåíèÿ ìîùíîñòüþ 7940 ë.ñ.,
à òàêæå ÒÐÄ BMW-109-018 ñ òðåõñòóïåí÷àòîé òóðáèíîé è òÿãîé 3400 êãñ.
Ñ êîíöà 1946 ãîäà íà çàâîäå ¹ 2 â Êóéáûøåâå (Ñàìàðà) ñ ó÷àñòèåì ïåðåâåäåííûõ â íîÿáðå
1946 ã. íåìåöêèõ ñïåöèàëèñòîâ èñïûòûâàëèñü è äîðàáàòûâàëèñü äâà îñíîâíûõ äâèãàòåëÿ: ÒÐÄ
BMW-018 ñ òÿãîé 3400 êãñ è ÒÐÄ Þìî-012 ñ òÿãîé 3000 êãñ (ñì. Ðèñ. 1.2.3.2_4). Ïåðâîíà÷àëüíî
ýòè äâèãàòåëè ðàçðàáàòûâàëèñü è èñïûòûâàëèñü
â 1946 ã. â Ãåðìàíèè â ã. Øòàñôóðò (ãëàâíûé êîíñòðóêòîð Ê. Ïðåñòåëü) è â ã. Äåññàó (ãëàâíûé êîíñòðóêòîð À. Øàéáå).
Åñëè BMW-018 èñïîëüçîâàëñÿ êàê ýêñïåðèìåíòàëüíûé è ó÷åáíûé, òî Þìî-012 ðàçâèâàëñÿ
è ñòàë áàçîé äëÿ ñîçäàíèÿ ÒÂÄ ÒÂ-022 ìîùíîñòüþ 5100 ë.ñ. Íà äâèãàòåëå ÒÂ-022 áûëè ñêîíöåíòðèðîâàíû âñå ñèëû çàâîäà ¹ 2, ïîñëå òîãî, êàê ïðèáûâøèé â ìàå 1949 ã. èç Óôû íîâûé Ãëàâíûé
êîíñòðóêòîð Í.Ä. Êóçíåöîâ ñìåíèë íà ýòîì ïîñòó
Í.Ì. Îëåõíîâè÷à.
 1950 ãîäó ïðîøåë 200-÷àñîâûå èñïûòàíèÿ
ÒÂÄ ÒÂ-022, ïîëó÷èâøèé ïîçäíåå îáîçíà÷åíèå
ÒÂ-2. Â 1951 ã. îí áûë ôîðñèðîâàí äî 6250 ë.ñ. è íàçâàí ÒÂ-2Ô. Ñ äâóìÿ ñïàðåííûìè ÒÂ-2Ô îïûòíûé
äàëüíèé òÿæåëûé áîìáàðäèðîâùèê Òó-95-1 âûïîëíèë øåñòíàäöàòü ïîëåòîâ äî êàòàñòðîôè÷åñêîé ïîëîìêè ðåäóêòîðà 11 ìàÿ 1953 ãîäà.
 íîÿáðå 1953 ãîäà íåìåöêèå ñïåöèàëèñòû âåðíóëèñü â ÃÄÐ â ã. Ïèðíà, ãäå äî 1960 ãîäà ïîä ðóêîâîäñòâîì ä-ðà Ð. Øåéíîñòà ñîçäàëè ðÿä ìîäèôèêàöèé: ÒÐÄ Ïèðíà-014, -020 è ÒÂÄ Ïèðíà-018
(ñ òÿãàìè 3160…3730 êãñ è ìîùíîñòüþ 3680 ë.ñ.).
 ñâÿçè ñ êàòàñòðîôîé ÒÂÄ ÒÂ-2Ô áûëî óñêîðåíî ñîçäàíèå íîâîãî, ñàìîãî ìîùíîãî â ìèðå
ÒÂÄ ÍÊ-12. Îí èìåë ìîùíîñòü 12500 ë.ñ., ÷åòûðíàäöàòèñòóïåí÷àòûé êîìïðåññîð íà π∗Ê = 9,5 è ïÿòèñòóïåí÷àòóþ òóðáèíó ñ Ò*ÑÀ = 1150 Ê. ÍÊ-12
ïðîøåë 100-÷àñîâûå Ãîñóäàðñòâåííûå èñïûòàíèÿ
25 äåêàáðÿ 1954 ã. À 19 èþíÿ 1956 ã. ïðîøëà ãîñèñïûòàíèÿ ìîäèôèêàöèÿ ÒÂÄ ÍÊ-12Ì ìîùíîñòüþ
15000 ë.ñ. Äâèãàòåëè ÍÊ-12 è ÍÊ-12Ì óñòàíàâëèâàëèñü íà ñàìîëåòû Òó-95, Òó-126, Òó-142, Òó-114,
Àí-22 («Àíòåé») è ýêðàíîïëàí.
Òàêîâà èñòîðèÿ ñîçäàíèÿ ïåðâûõ îïûòíûõ
è ñåðèéíûõ îòå÷åñòâåííûõ àâèàöèîííûõ ÒÐÄ è
ÒÂÄ.
 ñåðåäèíå 1950-õ ãîäîâ ñîçäàþòñÿ äâèãàòåëè
âòîðîãî ïîêîëåíèÿ. Èç íèõ íàèáîëåå âûäàþùèåñÿ
ÒÐÄ è ÒÐÄÔ — ÐÄ-9Á, ÀË-7Ô, Ð11-300, ÐÄ-3Ì,
ÂÄ-7, ÒÂÄ — ÍÊ-12, ÀÈ-20.
 1960-å è â íà÷àëå 1970-õ ãîäîâ â ýêñïëóàòàöèè ïîÿâëÿþòñÿ ÒÐÄÄ – ýòî Ä-20Ï, Ä-30, Ä-30ÊÓ/
ÊÏ, ÍÊ-8-4, ÍÊ-8-2Ó, ÍÊ-144 è âûñîêîïàðàìåòðè÷åñêèå ÒÐÄÔ ÀË-21Ô è Ð27, -29-300. Âñå ýòè äâèãàòåëè îòíîñÿòñÿ ê äâèãàòåëÿì òðåòüåãî ïîêîëåíèÿ ñ îòíîñèòåëüíî âûñîêèìè ïàðàìåòðàìè öèêëà
π∗ÊΣ = 12…20, Ò*ÑÀ= 1350…1430 Ê è îõëàæäàåìîé
òóðáèíîé.
Ñ ñåðåäèíû 1970-õ ãîäîâ ïî 1990-å ãîäû â ÑÑÑÐ
ñîçäàíû ðÿä âûäàþùèõñÿ äâèãàòåëåé ÷åòâåðòîãî
ïîêîëåíèÿ — ïåðâûå äâèãàòåëè ñ áîëüøîé ñòåïåíüþ
äâóõêîíòóðíîñòè Ä-36, Ä-18, ÏÑ-90À, à òàêæå âîåííûå ÒÐÄÄÔ Ä-30Ô6, ÍÊ-32, ÐÄ-33 è ÀË-31Ô, õàðàêòåðèçóþùèåñÿ âûñîêèìè ïàðàìåòðàìè öèêëà:
π ∗ÊΣ = 20…37 è Ò*ÑÀ = 1500…1670 Ê, îñâîåíèåì
íîâûõ òåõíîëîãèé è ìàòåðèàëîâ.
43
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
 ñåðåäèíå 1980-õ ãîäîâ íà÷àòî ñîçäàíèå äâèãàòåëåé ïÿòîãî ïîêîëåíèÿ — ÒÂÂÄ ÍÊ-93 è Ä-27
(ñ êàïîòèðîâàííûì è îòêðûòûì âåíòèëÿòîðîì)
è ÒÐÄÄÔ ÀË-41Ô, äîâîäêà êîòîðîãî ïðîäîëæàåòñÿ. Áîëåå ïîäðîáíî ïàðàìåòðû è êîíñòðóêòèâíûé îáëèê ïîêîëåíèé ÃÒÄ ïðèâåäåí â òàáëèöå
1.2.3.3_3.
1.2.3.2 - Ãåðìàíèÿ
Ïèîíåðàìè ðàçâèòèÿ òóðáîðåàêòèâíîãî àâèàäâèãàòåëåñòðîåíèÿ â Çàïàäíîé Åâðîïå áûëè
Ôðýíê Óèòòë (1907-1996 ã.ã.) â Àíãëèè è Ãàíñ ôîí
Îõàéí (1911-1998 ã.ã.) â Ãåðìàíèè. Ô. Óèòòë ïðè-
(ñì.Ðèñ.1.2.3.2_2). Íåñìîòðÿ íà ýòî Ã. ôîí Îõàéíó
òàê è íå óäàëîñü ñîçäàòü ìàññîâûé ñåðèéíûé ÒÐÄ.
Íàèáîëüøèõ óñïåõîâ ïðè ñîçäàíèè ïåðâîãî
ìàññîâîãî ñåðèéíîãî ðåàêòèâíîãî äâèãàòåëÿ
(Þìî-004, ñì. Ðèñ. 1.2.3.2_3) äîáèëñÿ äðóãîé íåìåöêèé êîíñòðóêòîð àâñòðèéñêîãî ïðîèñõîæäåíèÿ
- Àíñëåì Ôðàíö (1900-1994 ã.ã.). Îí ïîëó÷èë îáðàçîâàíèå â Òåõíè÷åñêîì óíèâåðñèòåòå ã. Ãðàöà,
à çàòåì â äîêòîðàíòóðå Áåðëèíñêîãî óíèâåðñèòåòà.
 1936 ãîäó À.Ôðàíö ïîñòóïèë â äâèãàòåëüíóþ
ôèðìó Þíêåðñ (ã. Äåññàó). Îí âîçãëàâëÿë îòäåë íàãíåòàòåëåé, êîãäà â 1939 ã. åãî íàçíà÷èëè ðóêîâîäèòåëåì ïðîåêòà ÒÐÄ Þìî-004.
Ðèñóíîê 1.2.3.2_1 – Ñõåìû ÒÐÄ èç ïàòåíòîâ Ô. Óèòòëà è Ã. ôîí Îõàéíà
áëèçèòåëüíî íà ïÿòü ëåò ðàíüøå Ã. ôîí Îõàéíà
íà÷àë îôîðìëåíèå êîíöåïòóàëüíîé èäåè ÒÐÄ
(ñì.Ðèñ. 1.2.3.2_1) è åå ïàòåíòîâàíèå. Îäíàêî, èñïûòàíèÿ ïåðâûõ äâèãàòåëåé-äåìîíñòðàòîðîâ ÍåS1
è W.U.-1 íà÷àëèñü ïðèáëèçèòåëüíî â îäíî è òî æå
âðåìÿ — â ìàðòå è àïðåëå 1937 ã.
Îáùèì äëÿ îáîèõ ýíòóçèàñòîâ, ñîçäàâàâøèõ
ïåðâûå â ìèðå ðàáîòàþùèå ÒÐÄ, áûëî òî, ÷òî ïåðâûå ðàñ÷åòû è ïðîåêòû îíè ñäåëàëè åùå â ñòóäåí÷åñêèå ãîäû — Ô. Óèòòë â âîçðàñòå 22 ëåò íà
÷åòâåðòîì êóðñå êîëëåäæà Êîðîëåâñêèõ ÂÂÑ â
Êðýíóýëëå, à çàòåì íà êóðñàõ èíñòðóêòîðîâ ëåòíîé
øêîëû â Óèòòåðèíãå (1928…29 ã.ã.), à Ã. ôîí Îõàéí,
òàêæå â âîçðàñòå 22 ëåò, ïðè îêîí÷àíèè Ãåòòèíãåíñêîãî óíèâåðñèòåòà (1933…34 ã.ã.).
Ã. ôîí Îõàéíà ñ 3 àïðåëÿ 1936 ã. ðàáîòàë ïî
êîíòðàêòó ñ Ý. Õåéíêåëåì. È ïåðâûé ïîëåò òîëüêî íà ðåàêòèâíîé òÿãå áûë ñîâåðøåí íà ñàìîëåòå Íå-178 ñ äâèãàòåëåì åãî êîíñòðóêöèè 27 àâãóñòà 1939 ã. — äâèãàòåëü HeS3B ñ òÿãîé 450 êãñ
44
Ðèñóíîê 1.2.3.2_2 – Ñàìîëåòû Ý. Õåéíêåëÿ He-178 ñ
äâèãàòåëåì HS3B-2 è He-162V-1
ñ äâèãàòåëåì BMW-003
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ðèñóíîê 1.2.3.2_3 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄ Þìî-004
 îòëè÷èå îò ïðîåêòîâ Ô. Óèòòëà è Ã. ôîí
Îõàéíà, îñíîâàííûõ íà ïðèìåíåíèè öåíòðîáåæíûõ êîìïðåññîðîâ, äëÿ äâèãàòåëÿ Þìî-004 áûëà
âûáðàíà îñåâàÿ ñõåìà êîìïðåññîðà, èìåþùàÿ âûèãðûø ïî ëîáîâîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòè è ÊÏÄ.
Àýðîäèíàìèêà âîñüìèñòóïåí÷àòîãî êîìïðåññîðà íà ðàñõîä âîçäóõà 21,2 êã/ñ è π*Ê = 3,14
áûëà îñíîâàíà íà ðàáîòàõ Èíñòèòóòà Àýðîäèíàìèêè â ã.Ãåòòèíãåíå. Êîìïðåññîð ïðîåêòèðîâàë
äîêòîð Ýíêå. Íàèâûñøèé ÊÏÄ êîìïðåññîðà ñîñòàâëÿë 82 %, à â ðàáî÷èõ òî÷êàõ — 75…78 %. Òóðáèíà ñ ÊÏÄ 79…80 % ñîçäàâàëàñü íà îñíîâå îïûòà ðàçðàáîòêè ïàðîâûõ òóðáèí â AEG (ã. Áåðëèí).
Ïðèçíàâàÿ ïðåâîñõîäñòâî êîëüöåâîé êàìåðû ñãîðàíèÿ, À. Ôðàíö âûáðàë êàìåðó ñ æàðîâûìè òðóáàìè äëÿ óñêîðåíèÿ äîâîäêè.
Ïåðâûé çàïóñê Þìî-004À ñîñòîÿëñÿ âåñíîé
1940 ã., à â ÿíâàðå 1941 ã. äâèãàòåëü áûë âûâåäåí
íà ïîëíûå îáîðîòû n = 9000 îá/ìèí ñ òÿãîé 430 êãñ.
Òÿãà 1000 êãñ áûëà ïîëó÷åíà ëèøü â äåêàáðå 1941 ã.
Ëåòíûå èñïûòàíèÿ îïûòíîãî Þìî-004À íà÷àëèñü
Ðèñóíîê 1.2.3.2_4 – Ñàìîëåòû Me-262A ñ äâèãàòåëÿìè Þìî-004 è Arado-234 ñ
äâèãàòåëÿìè BMW-003 èëè
Þìî-004
15 ìàðòà 1942 ã. íà ëåòàþùåé ëàáîðàòîðèè Ìå-100.
Ïåðâûé ïîëåò (òîëüêî íà ðåàêòèâíîé òÿãå) ñîñòîÿëñÿ 18 èþëÿ 1942 ã. íà ñàìîëåòå Ìå-262 ñ äâóìÿ
äâèãàòåëÿìè Þìî-004À.
Ïðè äîâîäêå Þìî-004 áûëè ïðåîäîëåíû äâå
áîëüøèå ïðîáëåìû:
- â ïåðâîé ïîëîâèíå 1941 ã. ïîâûøåííûå âèáðàöèè è ïîëîìêè ëîïàòîê ÑÀ êîìïðåññîðà,
- âî âòîðîé ïîëîâèíå 1943 ã. ïîâûøåííûå âèáðàöèè è ïîëîìêè ðàáî÷èõ ëîïàòîê òóðáèíû.
Ïåðâàÿ ïðîáëåìà áûëà âûçâàíà êîíñîëüíîé
êîíñòðóêöèåé ëîïàòîê ÑÀ êîìïðåññîðà, èçãîòîâëåííûõ èç ëèñòà, à âòîðàÿ – ðåçîíàíñíûì âîçáóæäåíèåì ðàáî÷èõ ëîïàòîê òóðáèíû øåñòüþ
æàðîâûìè òðóáàìè è òðåìÿ òîëñòûìè ñòîéêàìè çà
òóðáèíîé. Êàæäàÿ ïðîáëåìà ðåøàëàñü â òå÷åíèå
ïîëóãîäà ñ ïîìîùüþ èçâåñòíîãî ñïåöèàëèñòà ïî
âèáðàöèÿì ëîïàòîê äîêòîðà Ìàêñà Áåíòåëå.
Ìàññîâàÿ ïîñòàâêà ñåðèéíîãî âàðèàíòà
Þìî-004 ñ òÿãîé 900 êãñ íà÷àëàñü â ìàðòå 1944 ã.
Âñåãî â Ãåðìàíèè èõ áûëî èçãîòîâëåíî 6424 øò.
Äâèãàòåëè óñòàíàâëèâàëèñü íà èñòðåáèòåëÿõ
Ìå-262 (1400 øò.), áîìáàðäèðîâùèêàõ Þ-287
è Àðàäî 234Â (ñì Ðèñ. 1.2.3.2_4).
Ïîñëå âîéíû äâèãàòåëü ïîëó÷èë äàëüíåéøåå ðàçâèòèå (Þìî-012) ñ ó÷àñòèåì íåìåöêèõ
è ñîâåòñêèõ ñïåöèàëèñòîâ â Âîñòî÷íîé Ãåðìàíèè
è â ÎÊÁ çàâîäà ¹2 ã.Êóéáûøåâ (ã.Ñàìàðà) (ñì.
Ðèñ. 1.2.3.2_5).
Îäíîâðåìåííî â Ãåðìàíèè íà ôèðìàõ BMW
è Bramo (ã.Øïàíäàó) ñîçäàâàëñÿ äðóãîé ÒÐÄ –
BMW-003 (ñì. Ðèñ. 1.2.3.2_6). Îí áûë áëèçîê ïî
êîíñòðóêöèè Þìî-004, íî èìåë êîëüöåâóþ êàìåðó ñãîðàíèÿ è íåñêîëüêî ìåíüøóþ òÿãó —
800 êãñ. Ðóêîâîäèë ðàçðàáîòêîé Ãåðìàí Îéñòðèõ.
BMW-003 áûë âûïóùåí çíà÷èòåëüíî ìåíüøåé
ñåðèåé, ÷åì Þìî-004 è óñòàíàâëèâàëñÿ íà ñàìîëåòàõ Íå-162 è Ar-234. Ãåðìàí Îéñòðèõ â ïîñëåäñòâèè (ñ 1946 ã.) ðàáîòàë íà ôðàíöóçñêîé ôèðìå
Snecma è âìåñòå ñî 120 ñïåöèàëèñòàìè ôèðìû
BMW ñîçäàë òàì ÒÐÄ Atar-101.
45
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ðèñóíîê 1.2.3.2_5 – Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû äàëüíåéøåãî ðàçâèòèÿ äâèãàòåëÿ Þìî (Þìî-012Á)
Ðèñóíîê 1.2.3.2_6 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄ BMW-003
Ðèñóíîê 1.2.3.2_7 – Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû äàëüíåéøåãî ðàçâèòèÿ äâèãàòåëÿ BMW (BMW-109-028)
46
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ðèñóíîê 1.2.3.3_1 – Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ñàìîëåòîâ Ãëîñòåð Å28/39 è Ìåòåîð-1
 1949 ãîäó ïåðâûé äâèãàòåëü BMW áûë çàïóùåí. Íî îí âûäàë òÿãó âñåãî 260 êãñ. Òÿãó
460 êãñ BMW-003 ïîêàçàë íà èñïûòàíèÿõ íà ñàìîëåòå Ìå-262 òîëüêî â íîÿáðå 1941 ã. Ìå-262
èìåë, êðîìå ýòîãî íîñîâîé ïîðøíåâîé äâèãàòåëü.
Èñïûòàíèÿ áûëè íåóäà÷íûìè. Óæå ïðè âçëåòå
áûëè ïîëîìàíû ëîïàòêè êîìïðåññîðà. Ýòî ñïîñîáñòâîâàëî òîìó, ÷òî â äàëüíåéøåì ïðåäïî÷òåíèå
áûëî îòäàíî äâèãàòåëþ Þìî-004.
Ïåðâûé ñåðèéíûé BMW-003À-0 áûë èñïûòàí
â ïîëåòå â îêòÿáðå 1943 ã. Âñåãî â Ãåðìàíèè áûëî
ïîñòðîåíî îêîëî 700 øò. ðàçëè÷íûõ ìîäèôèêàöèé
BMW-003.  1940 ã. ôèðìà BMW íà÷àëà ïðîåêòèðîâàòü òàêæå ÒÂÄ BMW-109-028 ìîùíîñòüþ
7900 ë.ñ. ( ñì.Ðèñ. 1.2.3.2_6). Îïûò ïðîåêòèðîâàíèÿ ýòîãî äâèãàòåëÿ áûë èñïîëüçîâàí ïîñëå âîéíû
â ã. Êóéáûøåâå (ã. Ñàìàðà) â ÎÊÁ çàâîäà ¹ 2.
1.2.3.3 – Àíãëèÿ
Íà÷àòóþ Ô. Óèòòëîì â èíèöèàòèâíîì ïîðÿäêå ïðîãðàììó ñîçäàíèÿ è ðàçâèòèÿ àíãëèéñêèõ ÒÐÄ
ìîæíî ñ÷èòàòü (êàê è íåìåöêóþ ïðîãðàììó
Þìî-004) âåñüìà óñïåøíîé. Óèòòë ïðèíÿë óäà÷íóþ êîíöåïòóàëüíóþ èäåþ ðàçðàáîòêè ÒÐÄ — öåíòðîáåæíûé êîìïðåññîð ñ π*Ê = 4 è äâóõñòîðîííèì
âõîäîì. Ýòî ïîçâîëèëî çíà÷èòåëüíî ïîâûñèòü ëîáîâóþ òÿãó äâèãàòåëÿ.
Îò ïåðâîãî çàïóñêà ýêñïåðèìåíòàëüíîãî ÒÐÄ
Ô. Óèòòëà W.U. (Whittle Unit), ñîñòîÿâøåãîñÿ
12 àïðåëÿ 1937 ã., äî ïåðâîãî ïîëåòà îäíîäâèãàòåëüíîãî ðåàêòèâíîãî ñàìîëåòà Ãëîñòåð Å28/39
(ñì. Ðèñ. 1.2.3.3_1) ñ ÒÐÄ W.1 ( ñì. Ðèñ. 1.2.3.3._2)
15 ìàÿ 1941 ã. ïðîøëî ÷åòûðå ãîäà. Çà ýòî âðåìÿ ðåøàëîñü ìíîãî ïðîáëåì. Íî ãëàâíîé áûëà ïðîáëåìà
ñîçäàíèÿ íàäåæíîé êàìåðû ñãîðàíèÿ, êîòîðàÿ ïðåòåðïåëà ðÿä èçìåíåíèé — îò êîëüöåâîé äî òðóá÷àòîé ïðîòèâîòî÷íîé, à çàòåì è äî òðóá÷àòîé ïðÿìîòî÷íîé. Ïîñëå ðàçðóøåíèÿ òóðáèíû íà W.U.-3
Ðèñóíîê 1.2.3.3_2 – Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÒÐÄ
Ô. Óèòòëà W.1 è W.2B
(«Âåëëàíä 1»)
â ôåâðàëå 1941 ã. áûë âíåäðåí íîâûé íèêåëåâûé
ñïëàâ ôèðìû Ìîíä Íèêåëü, íàçâàííûé Íèìîíèê 80.
Îáúåäèíåííûìè óñèëèÿìè òðåõ ôèðì – Ïàóýð Äæåòñ, Ðîâåð è Ðîëëñ-Ðîéñ – áûë ñîçäàí îïûòíûé äâèãàòåëü W.2B ( ñì. Ðèñ. 1.2.3.3_1), ñòàâøèé
ïðîòîòèïîì äâèãàòåëåé «Âåëëàíä», à çàòåì «Äåðâåíò» è «Íèí» (óæå ñ ïðÿìîòî÷íûìè òðóá÷àòûìè
êàìåðàìè ñãîðàíèÿ). 5 ìàðòà 1943 ã. äâóõäâèãàòåëü-
47
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ðèñóíîê 1.2.3.3_3 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄ Ìåòðîïîëèòåí Âèêåðñ F2
Ðîëëñ-Ðîéñ ïðîäîëæèëà ðàçðàáîòêó ÒÐÄ ñ öåíòðîáåæíûì êîìïðåññîðîì, âêëþ÷àÿ Äåðâåíò
(1943 ã.), Íèí (1944 ã.) è Äàðò (1947 ã.), à â 1950-å
ãîäû ïåðåøëà íà ÒÐÄ ñ îñåâûìè êîìïðåññîðàìè
(òèïà Ýéâîí) è ÒÐÄÄ (Êîíóýé, Ñïåé è ò.ä.)
Ñðàâíåíèå îñíîâíûõ äàííûõ ïåðâûõ îïûòíûõ
è ñåðèéíûõ ÒÐÄ ÑÑÑÐ, Àíãëèè è Ãåðìàíèè äàíî â
òàáëèöå 1.2.3.3_1.
Ñðàâíèòåëüíàÿ õðîíîëîãèÿ ðÿäà âàæíåéøèõ
ñîáûòèé ïðè ñîçäàíèè ïåðâûõ ãàçîòóðáèííûõ è òóðáîðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé â ÑÑÑÐ, Àíãëèè è Ãåðìàíèè äàíà â òàáëèöå 1.2.3.3_2.
íûé èñòðåáèòåëü Ãëîñòåð «Ìåòåîð-1» ñ äâóìÿ äâèãàòåëÿìè W.2B («Âåëëàíä 1») òÿãîé ïî 770 êãñ ñîâåðøèë ïåðâûé ïîëåò. À â èþëå 1944 ã. îí ïîñòóïèë â øèðîêóþ ýêñïëóàòàöèþ (ñì. Ðèñ. 1.2.3.3_2).
Âñåãî â Åâðîïå â ïåðèîä ñ 1943 ïî 1954 ã.ã. áûëî
ïîñòðîåíî 3875 «Ìåòåîðîâ» ðàçëè÷íûõ ìîäèôèêàöèé.
Ïåðâûì áðèòàíñêèì äâèãàòåëåì ñ îñåâûì êîìïðåññîðîì áûë Ìåòðîïîëèòåí Âèêåðñ F2 (ñì.
Ðèñ. 1.2.3.3_3), ñîçäàííûé À. Ãðèôôèòîì è Õ. Êîíñòàíòîì è âïåðâûå èñïûòàííûé íà ñòåíäå â 1940 ã.
 íîÿáðå 1943 ã. äâà òàêèõ äâèãàòåëÿ òÿãîé ïî
975 êãñ áûëè óñòàíîâëåíû íà «Ìåòåîð F2/40» è ñîâåðøèëè ïåðâûé ïîëåò.
Òàáëèöà 1.2.3.3_1
Îñíîâíûå äàííûå ïåðâûõ îïûòíûõ è ñåðèéíûõ ÒÐÄ
Параметры
R, кгс
CR, кг/кгс ч
Gво, кг/с
РД-1
ТР-1
проект 1938г.
проект 1944г.
(А. М. Люлька)
Не-S8
Велланд W.2B
(Роллс-Ройс)
Юмо-004В1
BMW-003
530
1,43
-
1350
1,315
31,5
550
1,30
-
770
1,12
-
900
1,40
21,2
800
1,40
19
3,2
3,16
-
4,0
3,14
3,10
-
-
-
0,75
0,78
-
-
-
-
0,87
0,795
-
940
1050
-
-
1048
1023
Zкомпрессора
6
8
1+1
(îñåöåíòðîáåæíûé)
1 (öåíòðîáåæíûé)
8 (îñåâîé)
7 (îñåâîé)
Zтурбины
Камера
сгорания
Масса, кг
Диаметр макс.,
мм
Длина, мм
Удельная
масса, кг/кгс
1
1
1
1
1
1
êîëüöåâàÿ
êîëüöåâàÿ
êîëüöåâàÿ
òðóá÷àòàÿ
òðóá÷àòàÿ
òðóá÷àòàÿ
-
856
490
410
745
660
-
851
790
-
760
690
-
3860
2700
-
3860
3640
-
0,634
0,89
0,53
0,83
0,825
-
ìàé 1946ã. (Ñó-11)
30 ìàðòà 1941ã.
(Íå-280)
5 ìàðòà 1943ã.
(Ãëîñòåð Ìåòåîð 1)
18 èþëÿ 1942ã.
(Ìå-262À)
6 äåêàáðÿ 1944ã.
(Íå-162V-1)
π*ê
ηê
ηò
Ò
*
ã ,Ê
Дата первого
полета
реактивного
самолета
48
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Òàáëèöà 1.2.3.3_2
Õðîíîëîãèÿ ñîçäàíèÿ ïåðâûõ òóðáîðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé
Годы
СССР
ТВД В.В.Уварова
ТРД А.М.Люльки
Англия
ТРД Ф. Уиттла
1923
Çàÿâêà íà ñîâðåìåííóþ ñõåìó ÒÐÄ
(ÒÂÄ) Â.È.Áàçàðîâà
(9 èþíÿ)
1929
Çàäàíèå ÃÓÀÏ íà âûñîòíûé ÒÂÄ
ìîùíîñòüþ 1500 ë.ñ. Îáðàçîâàíèå â
ÂÒÈ «Ãàçîâîé ãðóïïû» ïîä
Èäåÿ èñïîëüçîâàíèÿ òóðáèíû äëÿ
ðóêîâîäñòâîì Â.Â.Óâàðîâà äëÿ
ðåàêòèâíîãî äâèãàòåëÿ Ô. Óèòòëà.
èçó÷åíèÿ ÃÒÄ. Ñòàòüÿ Á.Ñ.Ñòå÷êèíà
«Òåîðèÿ âîçäóøíî-ðåàêòèâíîãî
äâèãàòåëÿ»
Ïàòåíò íà ÒÐÄ Ô.Óèòòëà (îò 16
ÿíâàðÿ)
1930
1933
Ïðîåêò ïåðâîé
âûñîêîòåìïåðàòóðíîé
ýêñïåðèìåíòàëüíîé ÃÒÓ-1 Â.Â.
Óâàðîâà
1935
Ñîáðàíà ÃÒÓ-1
Ïðîåêò ÒÂÄ ÃÒÓ-3 ìîùíîñòüþ
1500 ë.ñ. Â.Â. Óâàðîâà
Íà÷àëî ñîçäàíèÿ ïåðâîãî
ýêñïåðèìåíòàëüíîãî ÒÐÄ W.U.
(Whittle Unit)
1936
Íà÷àëî èñïûòàíèé ÃÒÓ-1
(1 ÿíâàðÿ)
Îáðàçîâàíèå ôèðìû
«Ïàóýð Äæåòñ Ëòä.» (ìàðò)
1937
1938
Германия
ТРД А. Франца (Юмо)
ТРД Г.фон Охайна
ТРД Г. Ойстриха (BMW)
Íà÷àëî èñïûòàíèé ÒÂÄ ÃÒÓ-3.
Ïðîåêò ïåðâîãî ÒÐÄ ÐÒÄ-1 ñ
öåíòðîáåæíûì êîìïðåññîðîì
(À.Ì.Ëþëüêà)
Íà÷àëî ïðîåêòèðîâàíèÿ ÒÐÄ ÐÄ-1 ñ
îñåâûì êîìïðåññîðîì (À.Ì.
Ëþëüêà)
Èäåÿ ñîçäàíèÿ ÒÐÄ (Ã. ôîí Îõàéí)
Ïàòåíò íà ÒÐÄ ñ öåíòðîáåæíûì
êîìïðåññîðîì è
öåíòðîñòðåìèòåëüíîé òóðáèíîé
Ã.ôîí Îõàéíà
Èñïûòàíèå ðàáîòàþùåãî ìàêåòà
ÒÐÄ.
Íà÷àëî ðàáîò ïî ïðîåêòèðîâàíèþ
ÒÐÄ Ã.ôîí Îõàéíà íà ôèðìå
Ý.Õåéíêåëÿ.
Íà÷àëî èñïûòàíèé ÒÐÄ W.U.
1-é ìîäåëè (12 àïðåëÿ)
Íà÷àëî èñïûòàíèé äåìîíñòðàòîðà
ÒÐÄ Ã.ôîí Îõàéíà íà òÿãó 600 êãñ
(íà÷àëî ìàðòà)
Ðàçðàáîòêà ÒÐÄ ñ öåíòðîáåæíûì
êîìïðåññîðîì ôèðìîé BMW â
Ìþíõåíå
Íà÷àëî èñïûòàíèé ÒÐÄ W.U.
3-é ìîäåëè (êîíåö îêòÿáðÿ)
Èñïûòàíèÿ HeS3B-1 íà ëåòàþùåé
ëàáîðàòîðèè Íå-118 (èþíü)
Íà÷àëî ðàáîò íàä ïðîåêòàìè ÒÐÄ íà
ôèðìå Þíêåðñ ïîä ðóê. Ã.Âàãíåðà è
À.Ôðàíöà
Ïåðâûé ïîëåò îäíîäâèãàòåëüíîãî
Íå-178 ñ äâèãàòåëåì HeS3B-2
(27 àâãóñòà)
Íà÷àëî ïðîåêòèðîâàíèÿ ÒÐÄ Þìî004 À.Ôðàíöåì
1939
Íà÷àëî ïðîåêòèðîâàíèÿ ÒÐÄ HeS8 ñ
Èñïûòàíèÿ íà ñòåíäå ÒÐÄ ñ îñåâûì
îñåöåíòðîáåæíûì êîìïðåññîðîì
êîìïðåññîðîì ÌåòðîïîëèòåíÃ.ôîí Îõàéíîì è ÒÐÄ HeS30 ñ
Âèêåðñ F2 ñ òÿãîé 975 êãñ (êîíñòð.
îñåâûì êîìïðåññîðîì ãðóïïîé
À.Ãðèôôèò è Õ.Êîíñòàíò)
Ì.Ìþëëåðà íà ôèðìå Õåéíêåëü
1940
Ðàáî÷èå ÷åðòåæè ïåðâîãî ÒÐÄ ÐÄ-1
íà òÿãó 500 êãñ ïåðåäàíû íà
Êèðîâñêèé çàâîä â Ëåíèíãðàäå.
Ãðóïïà Â.Â.Óâàðîâà ïåðåâåäåíà èç
ÂÒÈ â ЦÈÀÌ
1941
Ïåðâûé ïîëåò îäíîäâèãàòåëüíîãî
Çàêîí÷åíû ãîðÿ÷èå èñïûòàíèÿ ÒÂÄ
«Ãëîñòåð Å28/39» ñ ÒÐÄ W1 ñ òÿãîé Ïåðâûé ïîëåò äâóõäâèãàòåëüíîãî
ÃÒÓ-3 Â.Â.Óâàðîâà.À.Ì.Ëþëüêà
«Õåéíêåëü Íå 280» ñ ÒÐÄ HeS8 (30
563 êãñ (êîíñòð. Ô. Óèòòë) (15
ïîëó÷èë ïàòåíò íà äâóõêîíòóðíûé
ìàðòà)
ìàÿ)W1X îòïðàâëåí â ÑØÀ íà
ÒÐÄÄ (çàÿâêà îò 22 àïðåëÿ)
ôèðìó Äæ. Ýëåêòðèê
 ÑØÀ ñîâåðøèë ïåðâûé ïîëåò
ñàìîëåò ÕÐ-59À Ýéðàêîìåò ñ ÒÐÄ
W1X (I-A)(îêòÿáðü)
1942
1943
1944
Èñïûòàíèÿ ÒÐÄ BMW-109-003 ñ
îñåâûì êîìïðåññîðîì ñ òÿãîé 800
êãñ íà çàâîäå Øïàíäàó (êîíñòð.
Ã.Îéñòðèõ). Íà÷àëî ïðîåêòèðîâàíèÿ
ÒÂÄ BMW-109-028 íà ìîùíîñòü
7900 ë.ñ.
Ïåðâûé ïîëåò äâóõäâèãàò. Ìå262À ñ
îäíèì Þìî-004 (18 àïðåëÿ)Ïåðâûé
ïîëåò Ìå-262 ñ äâóìÿ BMW-003
(íîÿáðü)
Íà HeS30 ïîëó÷åíà òÿãà 900 êãñ.
Ïîëó÷åí çàêàç íà ÒÐÄ «109-011» 2Ïåðâûé ïîëåò Ìå-262À ñ äâóìÿ
ãî ïîêîëåíèÿ ñ äèàãîíàëüíî-îñåâûì
äâèãàòåëÿìè Þìî-109-004-0 ñ òÿãîé
êîìïðåññîðîì (1+3)ñ π∗êΣ=4..5, ñ 2840 êãñ (18 èþëÿ)
ñò. òóðá., íà òÿãó 1300…1600 êãñ
(äåêàáðü)
 ЦÈÀÌ ñïðîåêòèðîâàí ÒÂÄ Ý-3080 íà ìîùíîñòü 1400
ë.ñ.À.Ì.Ëþëüêà âîçîáíîâèë ðàáîòû
ïî ÒÐÄ íà áàçå ÐÄ-1 íà òÿãó 1200
êãñ
Ïåðâûé ïîëåò äâóõ-äâèãàòåëüíîãî
«Ãëîñòåð Ìåòåîð 1» ñ ÒÐÄ W2B
Èçãîòîâëåí ïåðâûé ÒÐÄ «109-011»
(Welland) ñ òÿãîé 770 êãñ (5 ìàðòà)è
(êîíñòð. Ã.ôîí Îõàéí è Ì. Áåíòåëå)
«Ìåòåîð F2/40» ñ äâèã.
Ìåòðîïîëèòåí Âèêåðñ (íîÿáðü)
Ëåòíûå èñïûòàíèÿ BMW-003A-0
(îêòÿáðü). Ïîëîìêà ðàáî÷åé ëîïàòêè
òóðáèíû ÂÄ Þìî-004 îò
ðåçîíàíñíûõ âèáðîíàïðÿæåíèé,
âûçâàííûõ 6 ãàðìîíèêîé (ïî ÷èñëó
æàðîâûõ òðóá) (èþíü 1943… íà÷àëî
1944). Íà÷àëî ðàçðàáîòêè BMW-011
òÿãîé 1362êãñ (ìàðò)
Ñáîðêà è ïåðâûé çàïóñê ÒÐÄ Ñ-18
(ñòåíäîâûé âàðèàíò ÒÐÄ ÒÐ-1
êîíñòðóêöèè À.Ì. Ëþëüêè)
Íà÷àëî ìàññîâîé ýêñïëóàòàöèè
«Ìåòåîð 1» (èþëü).
Ïðîåêòèðîâàíèå è èñïûòàíèå ÒÐÄ Íà ÒÐÄ «109-011» ïîëó÷åíû òÿãà
«Íèí» ñ òÿãîé 2270 êãñ è «Äåðâåíò» 1300 êãñ
ñ òÿãîé 1600 êãñ íà ôèðìå Ðîëëñ
Ðîéñ (ìàé-îêòÿáðü)
Ìàññîâàÿ ïîñòàâêà ñåðèéíûõ Þìî004 íà èñòðåáèòåëü Ìå-262 è
áîìáàðäèðîâùèêè Àðàäî 234Â è Þ287. Âñåãî èçãîòîâëåíî îêîëî 6400
äâèãàò. Þìî-004. 1-é ïîëåò Íå162V-1 ñ îäíèì ÒÐÄ BMW-003 (6
äåêàáðÿ)
49
50
VI
позднее 2003 года
V
с начала 1980 гг.
IV+
с конца 1970-х гг.
до середины 1990
гг.
IV
с 1967 – 1970 гг. до
начала 1980 гг.
III
с 1958 – 1960 гг. по
1967 – 1970 гг.
ÒÊÑ=2100…2350 Ê
ZÒ =1+1
ÒÊÑ=1900…2000
ÊZÒ=1+4
πêΣ=25…40
Ζê=(1...2)+(1…5)
πêΣ=50…60
ÒÐÄÄ
ÒÐÄÄÔ
γ=0,080…0,050
ÒÐÄÄ
Ãðàæäàíñêèå
Âîåííûå (öåëåâîé îáëèê)
Ãðàæäàíñêèå
Z ÊÂÄ=6
ÒÑÀ=1750…1850 Ê
ZÒ =1+1
ÒÑÀ=1610…1780 Ê
ZÒ =(1…2)+(3…7)
πêΣ=24…35
Z Ê=(2...3)+(5…6)
πêΣ=32…45
Z ÊÂÄ=6…12
ÒÐÄÄÔ
γ=0,120…0,100
Âîåííûå
ÒÑÀ=1550…1640 Ê
ZÒ =(1…2)+(4…5)
ÒÐÄÄ
Ãðàæäàíñêèå
πêΣ=30…38
Z ÊÂÄ=9…14
ÒÐÄÄÔ
γ=0,130…0,104
Âîåííûå
ÒÑÀ=1650…1750 Ê
ZÒ =(1…2)+(1…2)
ÒÐÄÄ
Ãðàæäàíñêèå
Ñ âíóòðåííèì
êîíâåêòèâíûì
îõëàæäåíèåì ëîïàòîê
ÒÑÀ=1300…1450 Ê
10…11
0,95
<2,5
<1
6…9
11…17
0,2…0,6
2,0…2,5
<1
2,0…2,5
<1
3
<1
3
2…2,2
2,5…3,2
<1
<1
2…2,3
<1
Mmax
Òàáëèöà 1.2.3.3_3
0,2…0,5
4,3…6,6
0,2…0,5
4…6
0,4…2,0
6…8
0,7…1,5
-
0,5…2,5
-
-
-
Íåîõëàæäàåìàÿ
ÒÑÀ=1000…1150 Ê
(îõëàæäåíèå ïðè
èñïîëüçîâàíèè ñâàðíûõ
êîíñòðóêöèé)
Íåîõëàæäàåìàÿ (ïîëûå
ëîïàòêè ïåðâîãî ÑÀ)
ÒÑÀ=1150…1250 Ê
m
Турбина
Z Ê=(3…5)+(7…10)
ZÒ =(1…2)+(1…2)
Îñåâîé äâóõâàëüíûé èëè Ñ êîíâåêòèâíî-ïëåíî÷íûì
òðåõâàëüíûé
îõëàæäåíèåì ëîïàòîê
ÒÑÀ=1450…1650 Ê
πêΣ=20…30
ZÒ =(1…2)+(3…5)
Z ÊÂÄ=9…16
π êΣ=16…20 (ÒÐÄÄ)
Îñåâîé äâóõâàëüíûé èëè
îäíîâàëüíûé
π êΣ =10…15 (ÒÐÄ)
äâóõâàëüíûé πêΣ =7…13
Îñåâîé îäíîâàëüíûé ñ
ðåãóëèðóåìûìè ÍÀ èëè
πêΣ=3…5,5
Îäíîâàëüíûé îñåâîé
èëè öåíòðîáåæíûé
Компрессор
πêΣ =27…34
ZÊ=3+(7…10)
ÒÐÄÄÔ,
ÒÐÄÄ
γ=0,155…0,122
ÒÐÄÄ, ÒÐÄÄÔ
Âîåííûå
Âîåííûå
ÒÐÄ(Ô), ÒÐÄÄÔ(ÑÏÑ)
ÒÐÄÔ
ÒÐÄÄ
ÒÂÄ, ÒÐÄ
Ãðàæäàíñêèå
Ãðàæäàíñêèå
ÒÐÄÔ, ÒÐÄ, ÒÂÄ
Âîåííûå
II
с 1950 – 1953 гг. по
1958 – 1960 гг.
ÒÐÄ, ÒÐÄÔ, ÒÂÄ,
Âîåííûå
I
с 1943 – 1945 гг. по
1949 – 1952 гг.
Схема двигателя
Назначение
самолетов
Поколения
Ïîêîëåíèÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
1.3 - ÃÒÄ íàçåìíîãî è ìîðñêîãî
ïðèìåíåíèÿ
Ïàðàëëåëüíî ñ ðàçâèòèåì àâèàöèîííûõ ÃÒÄ
íà÷àëîñü ïðèìåíåíèå ÃÒÄ â ïðîìûøëåííîñòè è íà
òðàíñïîðòå. Â 1939 ã. øâåéöàðñêàÿ ôèðìà A.G.
Brown Bonery ââåëà â ýêñïëóàòàöèþ ïåðâóþ ýëåêòðîñòàíöèþ ñ ãàçîòóðáèííûì ïðèâîäîì ìîùíîñòüþ
4 ÌÂò è ê.ï.ä. 17,4 %. Ýòà ýëåêòðîñòàíöèÿ è â íàñòîÿùåå âðåìÿ íàõîäèòñÿ â ðàáîòîñïîñîáíîì ñîñòîÿíèè. Â 1941 ã. âñòóïèë â ñòðîé ïåðâûé æåëåçíîäîðîæíûé ãàçîòóðáîâîç, îáîðóäîâàííûé ÃÒÄ
ìîùíîñòüþ 1620 êÂò (2200 ë.ñ.) ðàçðàáîòêè ýòîé æå
ôèðìû. Ñ êîíöà 1940-õ ã.ã. ÃÒÄ íà÷èíàþò ïðèìåíÿòüñÿ äëÿ ïðèâîäà ìîðñêèõ ñóäîâûõ äâèæèòåëåé,
à c êîíöà 1950-õ ã.ã. – â ñîñòàâå ãàçîïåðåêà÷èâàþùèõ
àãðåãàòîâ (ÃÏÀ) íà ìàãèñòðàëüíûõ ãàçîïðîâîäàõ äëÿ
ïðèâîäà íàãíåòàòåëåé ïðèðîäíîãî ãàçà. Òàêèì îáðàçîì, ïîñòîÿííî ðàñøèðÿÿ îáëàñòü è ìàñøòàáû
ñâîåãî ïðèìåíåíèÿ, ÃÒÄ ðàçâèâàþòñÿ â íàïðàâëåíèè
ïîâûøåíèÿ åäèíè÷íîé ìîùíîñòè, ýêîíîìè÷íîñòè,
íàäåæíîñòè, àâòîìàòèçàöèè ýêñïëóàòàöèè, óëó÷øåíèÿ ýêîëîãè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê.
Áûñòðîìó âíåäðåíèþ ÃÒÄ â ðàçëè÷íûå îòðàñëè ïðîìûøëåííîñòè è òðàíñïîðòà ñïîñîáñòâîâàëè íåîñïîðèìûå ïðåèìóùåñòâà ýòîãî êëàññà òåïëîâûõ äâèãàòåëåé ïåðåä äðóãèìè ýíåðãåòè÷åñêèìè
óñòàíîâêàìè - ïàðîòóðáèííûìè, äèçåëüíûìè è äð.
Ê òàêèì ïðåèìóùåñòâàì îòíîñÿòñÿ:
- áîëüøàÿ ìîùíîñòü â îäíîì àãðåãàòå;
- êîìïàêòíîñòü, ìàëàÿ ìàññà (ñì. Ðèñ. 1.3_1);
- óðàâíîâåøåííîñòü äâèæóùèõñÿ ýëåìåíòîâ;
- øèðîêèé äèàïàçîí ïðèìåíÿåìûõ òîïëèâ;
- ëåãêèé è áûñòðûé çàïóñê, â ò.÷. ïðè íèçêèõ
òåìïåðàòóðàõ;
- õîðîøèå òÿãîâûå õàðàêòåðèñòèêè;
- âûñîêàÿ ïðèåìèñòîñòü è õîðîøàÿ óïðàâëÿåìîñòü.
Îñíîâíûì íåäîñòàòêîì ïåðâûõ ìîäåëåé íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ áûëà îòíîñèòåëüíî íèçêàÿ
ýêîíîìè÷íîñòü. Îäíàêî, ýòà ïðîáëåìà äîñòàòî÷íî
áûñòðî ïðåîäîëåâàëàñü â ïðîöåññå ïîñòîÿííîãî
ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ äâèãàòåëåé, ÷åìó ñïîñîáñòâîâàëî îïåðåæàþùåå ðàçâèòèå òåõíîëîãè÷åñêè áëèçêèõ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ è ïåðåíîñ ïåðåäîâûõ òåõíîëîãèé â íàçåìíûå äâèãàòåëè.
1.3.1 - Îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ
íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ
1.3.1.1 -Ìåõàíè÷åñêèé ïðèâîä
ïðîìûøëåííîãî îáîðóäîâàíèÿ
Íàèáîëåå ìàññîâîå ïðèìåíåíèå ÃÒÄ ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà íàõîäÿò â ãàçîâîé ïðîìûøëåííîñòè.
Îíè èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ïðèâîäà íàãíåòàòåëåé ïðèðîäíîãî ãàçà â ñîñòàâå ÃÏÀ íà êîìïðåññîðíûõ ñòàíöèÿõ ìàãèñòðàëüíûõ ãàçîïðîâîäîâ, à òàêæå äëÿ ïðèâîäà àãðåãàòîâ çàêà÷êè ïðèðîäíîãî ãàçà â ïîäçåìíûå
õðàíèëèùà (ñì. Ðèñ. 1.3.1.1_1). Ê ïðèìåðó, òîëüêî â ÎÀÎ «Ãàçïðîì» ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ýêñïëóàòèðóþòñÿ îêîëî 3100 ÃÒÄ ñóììàðíîé óñòàíîâëåííîé ìîùíîñòüþ ñâûøå 36000 ÌÂò. ÃÒÄ
èñïîëüçóþòñÿ òàêæå äëÿ ïðèâîäà íàñîñîâ,
òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïðåññîðîâ, âîçäóõîäóâîê íà
ïðåäïðèÿòèÿõ íåôòÿíîé, íåôòåïåðåðàáàòûâàþùåé, õèìè÷åñêîé è ìåòàëëóðãè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè. Ìîùíîñòíîé äèàïàçîí ÃÒÄ îò 0,5 äî
50 ÌÂò.
Îñíîâíàÿ îñîáåííîñòü ïåðå÷èñëåííîãî ïðèâîäèìîãî îáîðóäîâàíèÿ – çàâèñèìîñòü ïîòðåáëÿåìîé
ìîùíîñòè N îò ÷àñòîòû âðàùåíèÿ n (îáû÷íî áëèçêàÿ ê êóáè÷åñêîé: N~n3), òåìïåðàòóðû è äàâëåíèÿ
íàãíåòàåìûõ ñðåä. Ïîýòîìó ÃÒÄ ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà äîëæíû áûòü ïðèñïîñîáëåíû ê ðàáîòå ñ ïåðåìåííûìè ÷àñòîòîé âðàùåíèÿ è ìîùíîñòüþ. Ýòîìó
òðåáîâàíèþ â íàèáîëüøåé ñòåïåíè îòâå÷àåò ñõåìà
ÃÒÄ ñî ñâîáîäíîé ñèëîâîé òóðáèíîé. Ðàçëè÷íûå
ñõåìû íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ áóäóò ðàññìîòðåíû íèæå).
1.3.1.2 - Ïðèâîä ýëåêòðîãåíåðàòîðîâ
Ðèñóíîê 1.3_1 - Ñðàâíåíèå ãàáàðèòíûõ ðàçìåðîâ
ÃÒÄ è äèçåëüíîãî äâèãàòåëÿ
ìîùíîñòüþ 3 ÌÂò
ÃÒÄ äëÿ ïðèâîäà ýëåêòðîãåíåðàòîðîâ (ñì.
Ðèñ. 1.3.1.2_1) èñïîëüçóþòñÿ â ñîñòàâå ãàçîòóðáèííûõ ýëåêòðîñòàíöèé (ÃÒÝÑ) ïðîñòîãî öèêëà è êîíäåíñàöèîííûõ ýëåêòðîñòàíöèé êîìáèíèðîâàííîãî
ïàðîãàçîâîãî öèêëà (ÏÃÓ), âûðàáàòûâàþùèõ «÷èñòóþ» ýëåêòðîýíåðãèþ, à òàêæå â ñîñòàâå êîãåíåðàöèîííûõ óñòàíîâîê (â ðîññèéñêîé ëèòåðàòóðå
îíè ÷àñòî íàçûâàþòñÿ «ÃÒÓ-ÒÝÖ»), ïðîèçâîäÿùèõ
ñîâìåñòíî ýëåêòðè÷åñêóþ è òåïëîâóþ ýíåðãèþ.
51
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ðèñóíîê 1.3.1.1_1 - Ïðèìåíåíèå ÃÒÄ äëÿ ïðÿìîãî ïðèâîäà íàãíåòàòåëÿ ïðèðîäíîãî ãàçà
1 – ÃÒÄ; 2 – òðàíñìèññèÿ; 3 – íàãíåòàòåëü
Ñîâðåìåííûå ÃÒÝÑ ïðîñòîãî öèêëà, èìåþùèå îòíîñèòåëüíî óìåðåííûé ýëåêòðè÷åñêèé ê.ï.ä.
ηÝË = 25…40 %, â îñíîâíîì, èñïîëüçóþòñÿ â ïèêîâîì ðåæèìå ýêñïëóàòàöèè – äëÿ ïîêðûòèÿ ñóòî÷íûõ è ñåçîííûõ êîëåáàíèé ñïðîñà íà ýëåêòðîýíåðãèþ. Ýêñïëóàòàöèÿ ÃÒÄ â ñîñòàâå ïèêîâûõ ÃÒÝÑ
õàðàêòåðèçóåòñÿ âûñîêîé öèêëè÷íîñòüþ (áîëüøèì
êîëè÷åñòâîì öèêëîâ «ïóñê – íàãðóæåíèå - ðàáîòà
ïîä íàãðóçêîé - îñòàíîâ»). Âîçìîæíîñòü óñêîðåííîãî ïóñêà ÿâëÿåòñÿ âàæíûì ïðåèìóùåñòâîì ÃÒÄ
ïðè ðàáîòå â ïèêîâîì ðåæèìå.
Ýëåêòðîñòàíöèè ñ ÏÃÓ èñïîëüçóþòñÿ â áàçîâîì ðåæèìå (ïîñòîÿííàÿ ðàáîòà ñ íàãðóçêîé,
áëèçêîé ê íîìèíàëüíîé, ñ ìèíèìàëüíûì êîëè÷åñòâîì öèêëîâ «ïóñê-îñòàíîâ» äëÿ ïðîâåäåíèÿ ðåãëàìåíòíûõ è ðåìîíòíûõ ðàáîò). Ñîâðåìåííûå
ÏÃÓ, áàçèðóþùèåñÿ íà ÃÒÄ áîëüøîé ìîùíîñòè
(N > 150 ÌÂò), äîñòèãàþò ê.ï.ä. âûðàáîòêè ýëåêòðîýíåðãèè η ÝË = 58…60 % .
 êîãåíåðàöèîííûõ óñòàíîâêàõ òåïëî âûõëîïíûõ ãàçîâ ÃÒÄ èñïîëüçóåòñÿ â êîòëå- óòèëèçàòîðå äëÿ
ïðîèçâîäñòâà ãîðÿ÷åé âîäû è (èëè) ïàðà äëÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ íóæä èëè äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â ñèñòåìàõ
öåíòðàëèçîâàííîãî îòîïëåíèÿ. Ñîâìåñòíîå ïðîèçâîäñòâî ýëåêòðè÷åñêîé è òåïëîâîé ýíåðãèè çíà÷èòåëüíî ñíèæàåò å¸ ñåáåñòîèìîñòü. Êîýôôèöèåíò
èñïîëüçîâàíèÿ òåïëà òîïëèâà â êîãåíåðàöèîííûõ
óñòàíîâêàõ äîñòèãàåò 90%. Ýëåêòðîñòàíöèè ñ ÏÃÓ
è êîãåíåðàöèîííûå óñòàíîâêè ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå
ýôôåêòèâíûìè è äèíàìè÷íî ðàçâèâàþùèìèñÿ ñîâðåìåííûìè ýíåðãåòè÷åñêèìè ñèñòåìàìè.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ìèðîâîå ïðîèçâîäñòâî ýíåðãåòè÷åñêèõ
ÃÒÄ ñîñòàâëÿåò îêîëî 12000 øòóê â ãîä ñóììàðíîé
ìîùíîñòüþ îêîëî 76000 ÌÂò.
Îñíîâíàÿ îñîáåííîñòü ÃÒÄ äëÿ ïðèâîäà ýëåêòðîãåíåðàòîðîâ – ïîñòîÿíñòâî ÷àñòîòû âðàùåíèÿ
âûõîäíîãî âàëà íà âñåõ ðåæèìàõ (îò õîëîñòîãî õîäà
äî ìàêñèìàëüíîãî), à òàêæå è âûñîêèå òðåáîâàíèÿ
Ðèñóíîê 1.3.1.2_1 - Ïðèìåíåíèå ÃÒÄ äëÿ ïðèâîäà ãåíåðàòîðà (÷åðåç ðåäóêòîð)
1 – ÃÒÄ; 2 – òðàíñìèññèÿ; 3 – ðåäóêòîð; 4 – ãåíåðàòîð
52
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
ê òî÷íîñòè ïîääåðæàíèÿ ÷àñòîòû âðàùåíèÿ, îò êîòîðîé çàâèñèò êà÷åñòâî âûðàáàòûâàåìîãî òîêà.
Ýòèì òðåáîâàíèÿì â íàèáîëüøåé ñòåïåíè ñîîòâåòñòâóþò îäíîâàëüíûå ÃÒÄ, ïîýòîìó îíè øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ â ýíåðãåòèêå. ÃÒÄ áîëüøîé ìîùíîñòè
(N > 60 ÌÂò), ðàáîòàþùèå, êàê ïðàâèëî, â áàçîâîì ðåæèìå â ñîñòàâå ìîùíûõ ýëåêòðîñòàíöèé, âûïîëíÿþòñÿ èñêëþ÷èòåëüíî ïî îäíîâàëüíîé ñõåìå.
 ýíåðãåòèêå èñïîëüçóåòñÿ âåñü ìîùíîñòíîé
ðÿä ÃÒÄ îò íåñêîëüêèõ äåñÿòêîâ êÂò äî 350 ÌÂò.
1.3.1.3 - Ìîðñêîå ïðèìåíåíèå
 ìîðñêèõ óñëîâèÿõ ÃÒÄ ïðèìåíÿþòñÿ
â ñîñòàâå ñèëîâûõ àãðåãàòîâ ãðàæäàíñêèõ ìîðñêèõ
ñóäîâ è áîåâûõ êîðàáëåé ðàçëè÷íîãî êëàññà: îò
áûñòðîõîäíûõ ðàêåòíûõ è ïàòðóëüíûõ êàòåðîâ âîäîèçìåùåíèåì ~500 ò äî àâèàíîñöåâ è êîðàáëåé
ñîïðîâîæäåíèÿ âîäîèçìåùåíèåì äî 50000 ò (ñì.
Ðèñ. 1.3.1.3_1).
Ãàçîòóðáèííûé ñèëîâîé àãðåãàò îáû÷íî âêëþ÷àåò îäèí èëè íåñêîëüêî ÃÒÄ è ðåäóêòîð äëÿ ïîíèæåíèÿ ÷àñòîòû âðàùåíèÿ è ïåðåäà÷è ìîùíîñòè
íà ãðåáíîé âèíò. Ïðè ýòîì ÃÒÄ ìîãóò áûòü ðàçëè÷íîé ìîùíîñòè.  ýòîì ñëó÷àå äâèãàòåëü ìåíüøåé
ìîùíîñòè èñïîëüçóåòñÿ êàê ìàðøåâûé äëÿ ýêîíîìè÷íîãî êðåéñåðñêîãî õîäà, à áîëüøåé ìîùíîñòè êàê ôîðñàæíûé äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ìàêñèìàëüíîãî
áîåâîãî õîäà ïðè ñîâìåñòíîé ðàáîòå ñ ìàðøåâûì
äâèãàòåëåì. Ïðèìåíÿþòñÿ òàêæå ñèëîâûå àãðåãàòû ñìåøàííîãî òèïà ñ èñïîëüçîâàíèåì â êà÷åñòâå
ìàðøåâîãî äâèãàòåëÿ äèçåëÿ.
Ê ÃÒÄ ìîðñêîãî ïðèìåíåíèÿ ìîãóò áûòü îòíåñåíû òàêæå äâèãàòåëè, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ ïðèâîäà ïðîìûøëåííîãî è ýíåðãåòè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ,
íî ðàáîòàþùèå â ìîðñêèõ óñëîâèÿõ - íà ìîðñêèõ
ïëàòôîðìàõ äîáû÷è íåôòè è ãàçà èëè â ïðèáðåæíîé
ïîëîñå. Òàêèå ÃÒÄ äîëæíû óäîâëåòâîðÿòü ðÿäó ñïåöèôè÷åñêèõ òðåáîâàíèé â ñâÿçè ñ òåì, ÷òî ðàáîòàþò îíè â àãðåññèâíîé ìîðñêîé ñðåäå. Êëàññ ìîùíîñòè ìîðñêèõ ÃÒÄ – îò 0,5 äî 50 ÌÂò.
Êðîìå ïåðå÷èñëåííûõ âûøå îñíîâíûõ îáúåêòîâ, ÃÒÄ ïðèìåíÿþòñÿ òàêæå êàê äâèãàòåëè íàçåìíûõ òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ (ëîêîìîòèâîâ, àâòîìîáèëåé) è áîåâîé òåõíèêè (òàíêîâ, áðîíåìàøèí).
Ïðîðàáàòûâàåòñÿ ïðèìåíåíèå ÃÒÄ äëÿ ãîðîäñêèõ òðàìâàåâ.
Äîïîëíèòåëüíûì ýôôåêòîì èñïîëüçîâàíèÿ ÃÒÄ
ìîæåò áûòü âûðàáîòêà ñæàòîãî âîçäóõà, èíåðòíûõ
ãàçîâ, îõëàæäåííîãî âîçäóõà (â ñèñòåìàõ êîíäèöèîíèðîâàíèÿ è ïðîìûøëåííûõ õîëîäèëüíèêàõ).
1.3.2 - Îñíîâíûå òèïû íàçåìíûõ
è ìîðñêèõ ÃÒÄ
Íàçåìíûå è ìîðñêèå ÃÒÄ ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ è êëàññà ìîùíîñòè ìîæíî ðàçäåëèòü íà òðè
îñíîâíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ òèïà:
- ñòàöèîíàðíûå ÃÒÄ;
- ÃÒÄ, êîíâåðòèðîâàííûå èç àâèàäâèãàòåëåé
(àâèàïðîèçâîäíûå);
- ìèêðîòóðáèíû.
Ðèñóíîê 1.3.1.3_1 – Ïðèìåíåíèå ÃÒÄ â ñîñòàâå ìîðñêîãî ñèëîâîãî àãðåãàòà
53
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
1.3.2.1 - Ñòàöèîíàðíûå ÃÒÄ
Äâèãàòåëè ýòîãî òèïà ðàçðàáàòûâàþòñÿ è ïðîèçâîäÿòñÿ íà ïðåäïðèÿòèÿõ ýíåðãîìàøèíîñòðîèòåëüíîãî êîìïëåêñà ñîãëàñíî òðåáîâàíèÿì, ïðåäúÿâëÿåìûì
ê ýíåðãåòè÷åñêîìó îáîðóäîâàíèþ:
- âûñîêèé ðåñóðñ (íå ìåíåå 100000 ÷àñ) è ñðîê
ñëóæáû (íå ìåíåå 25 ëåò);
- âûñîêàÿ íàäåæíîñòü;
- ðåìîíòîïðèãîäíîñòü â óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè;
- óìåðåííàÿ ñòîèìîñòü ïðèìåíÿåìûõ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ è ÃÑÌ äëÿ ñíèæåíèÿ ñòîèìîñòè ïðîèçâîäñòâà è ýêñïëóàòàöèè;
- îòñóòñòâèå æåñòêèõ ãàáàðèòíî-ìàññîâûõ îãðàíè÷åíèé, ñóùåñòâåííûõ äëÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ.
Ïåðå÷èñëåííûå òðåáîâàíèÿ ñôîðìèðîâàëè
îáëèê ñòàöèîíàðíûõ ÃÒÄ, äëÿ êîòîðûõ õàðàêòåðíû ñëåäóþùèå îñîáåííîñòè:
- ìàêñèìàëüíî ïðîñòàÿ êîíñòðóêöèÿ;
- èñïîëüçîâàíèå íåäîðîãèõ ìàòåðèàëîâ ñ îòíîñèòåëüíî íèçêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè;
- ìàññèâíûå êîðïóñà, êàê ïðàâèëî, ñ ãîðèçîíòàëüíûì ðàçúåìîì äëÿ âîçìîæíîñòè âûåìêè è ðåìîíòà ðîòîðà ÃÒÄ â óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè;
- êîíñòðóêöèÿ êàìåðû ñãîðàíèÿ, îáåñïå÷èâàþùàÿ âîçìîæíîñòü ðåìîíòà è çàìåíû æàðîâûõ
òðóá â óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè;
- èñïîëüçîâàíèå ïîäøèïíèêîâ ñêîëüæåíèÿ.
Òèïè÷íûé ñòàöèîíàðíûé ÃÒÄ ïîêàçàí íà
Ðèñ. 1.3.2.1_1. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ÃÒÄ ñòàöèîíàðíîãî òèïà èñïîëüçóþòñÿ âî âñåõ îáëàñòÿõ ïðèìåíåíèÿ íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ â øèðîêîì äèàïàçîíå ìîùíîñòè îò 1 ÌÂò äî 350 ÌÂò.
Íà íà÷àëüíûõ ýòàïàõ ðàçâèòèÿ â ñòàöèîíàðíûõ ÃÒÄ ïðèìåíÿëèñü óìåðåííûå ïàðàìåòðû öèêëà. Ýòî îáúÿñíÿëîñü íåêîòîðûì òåõíîëîãè÷åñêèì
Ðèñóíîê 1.3.2.1_1 – Ñòàöèîíàðíûé ÃÒÄ (ìîäåëü M501F ôèðìû Mitsubishi H. I. ìîùíîñòüþ 150 ÌÂò
54
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
îòñòàâàíèåì îò àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé èç-çà îòñóòñòâèÿ ìîùíîé ãîñóäàðñòâåííîé ôèíàíñîâîé
ïîääåðæêè, êîòîðîé ïîëüçîâàëàñü àâèàäâèãàòåëåñòðîèòåëüíàÿ îòðàñëü âî âñåõ ñòðàíàõ-ïðîèçâîäèòåëÿõ àâèàäâèãàòåëåé. Ñ êîíöà 1980 ã.ã. íà÷àëîñü
øèðîêîå âíåäðåíèå àâèàöèîííûõ òåõíîëîãèé ïðè
ïðîåêòèðîâàíèè íîâûõ ìîäåëåé ÃÒÄ è ìîäåðíèçàöèè äåéñòâóþùèõ. Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ìîùíûå
ñòàöèîíàðíûå ÃÒÄ ïî óðîâíþ òåðìîäèíàìè÷åñêîãî è òåõíîëîãè÷åñêîãî ñîâåðøåíñòâà âïëîòíóþ
ïðèáëèçèëèñü ê àâèàöèîííûì äâèãàòåëÿì ïðè ñîõðàíåíèè âûñîêîãî ðåñóðñà è ñðîêà ñëóæáû.
1.3.2.2 - Íàçåìíûå è ìîðñêèå ÃÒÄ,
êîíâåðòèðîâàííûå èç àâèàäâèãàòåëåé
ÃÒÄ äàííîãî òèïà ðàçðàáàòûâàþòñÿ íà áàçå
àâèàöèîííûõ ïðîòîòèïîâ íà ïðåäïðèÿòèÿõ àâèàäâèãàòåëåñòðîèòåëüíîãî êîìïëåêñà ñ èñïîëüçîâàíèåì
àâèàöèîííûõ òåõíîëîãèé. Ïðîìûøëåííûå ÃÒÄ,
êîíâåðòèðîâàííûå èç àâèàäâèãàòåëåé íà÷àëè ðàçðàáàòûâàòüñÿ â íà÷àëå 1960 ã.ã., êîãäà ðåñóðñ ãðàæäàíñêèõ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ äîñòèã ïðèåìëåìîé âåëè÷èíû (2500…4000 ÷.). Ïåðâûå ïðîìûøëåííûå
óñòàíîâêè ñ àâèàïðèâîäîì ïîÿâèëèñü â ýíåðãåòèêå
â êà÷åñòâå ïèêîâûõ èëè ðåçåðâíûõ àãðåãàòîâ.
Äàëüíåéøåìó áûñòðîìó âíåäðåíèþ àâèàïðîèçâîäíûõ ÃÒÄ â ïðîìûøëåííîñòü è òðàíñïîðò ñïîñîáñòâîâàëè :
- áîëåå áûñòðûé ïðîãðåññ â àâèàäâèãàòåëåñòðîåíèè ïî ïàðàìåòðàì öèêëà è ïîâûøåíèþ íàäåæíîñòè, ÷åì â ñòàöèîíàðíîì ãàçîòóðáîñòðîåíèè;
- âûñîêîå êà÷åñòâî èçãîòîâëåíèÿ àâèàöèîííûõ
ÃÒÄ è âîçìîæíîñòü îðãàíèçàöèè èõ öåíòðàëèçîâàííîãî ðåìîíòà;
- âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ àâèàäâèãàòåëåé,
îòðàáîòàâøèõ ëåòíûé ðåñóðñ, ñ íåîáõîäèìûì ðåìîíòîì äëÿ ýêñïëóàòàöèè íà çåìëå;
- ïðåèìóùåñòâà àâèàöèîííûõ ÃÒÄ - ìàëàÿ ìàññà è ãàáàðèòû, áîëåå áûñòðûé ïóñê è ïðèåìèñòîñòü,
ìåíüøàÿ ïîòðåáíàÿ ìîùíîñòü ïóñêîâûõ óñòðîéñòâ,
ìåíüøèå ïîòðåáíûå êàïèòàëüíûå çàòðàòû ïðè ñòðîèòåëüñòâå îáúåêòîâ ïðèìåíåíèÿ.
Ïðè êîíâåðòàöèè áàçîâîãî àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ â íàçåìíûé èëè ìîðñêîé ÃÒÄ â ñëó÷àå íåîáõîäèìîñòè çàìåíÿþòñÿ ìàòåðèàëû íåêîòîðûõ
äåòàëåé õîëîäíîé è ãîðÿ÷åé ÷àñòåé, íàèáîëåå ïîäâåðæåííûõ êîððîçèè. Òàê, íàïðèìåð, ìàãíèåâûå
ñïëàâû çàìåíÿþòñÿ íà àëþìèíèåâûå èëè ñòàëüíûå,
â ãîðÿ÷åé ÷àñòè ïðèìåíÿþòñÿ áîëåå æàðîñòîéêèå
ñïëàâû ñ ïîâûøåííûì ñîäåðæàíèåì õðîìà. Êàìåðà ñãîðàíèÿ è ñèñòåìà òîïëèâîïèòàíèÿ ìîäèôèöèðóþòñÿ äëÿ ðàáîòû íà ãàçîîáðàçíîì òîïëèâå èëè ïîä
ìíîãîòîïëèâíûé âàðèàíò. Äîðàáàòûâàþòñÿ óçëû,
ñèñòåìû äâèãàòåëÿ (çàïóñêà, àâòîìàòè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ (ÑÀÓ), ïðîòèâîïîæàðíàÿ, ìàñëîñèñòåìà è äð.)
è îáâÿçêà äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòû â íàçåìíûõ
è ìîðñêèõ óñëîâèÿõ. Ïðè íåîáõîäèìîñòè óñèëèâàþòñÿ íåêîòîðûå ñòàòîðíûå è ðîòîðíûå äåòàëè.
Îáúåì êîíñòðóêòèâíûõ äîðàáîòîê áàçîâîãî
àâèàäâèãàòåëÿ â íàçåìíóþ ìîäèôèêàöèþ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿåòñÿ òèïîì àâèàöèîííîãî ÃÒÄ. Íàïðèìåð, ïðè èñïîëüçîâàíèè ÒÐÄ – îáÿçàòåëüíà ðàçðàáîòêà ñâîáîäíîé ñèëîâîé òóðáèíû (ÑÒ)
èëè ïîäñòàíîâêà äîïîëíèòåëüíûõ ñòóïåíåé ê ñóùå-
Ðèñóíîê 1.3.2.2_1 – ÃÒÄ, êîíâåðòèðîâàííûé èç àâèàäâèãàòåëÿ (ìîäåëü LM2500 ôèðìû General Electric
ìîùíîñòüþ 23 ÌÂò íà áàçå ÒÐÄÄ CF6-6)
55
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
ñòâóþùåé òóðáèíå. Ïðè èñïîëüçîâàíèè ÒÐÄÄ, èìåþùèõ, êàê ìèíèìóì, ïî äâà êàñêàäà êîìïðåññîðà
è òóðáèíû, âîçìîæíà êîíâåðòàöèÿ â íàçåìíûå
è ìîðñêèå ÃÒÄ ðàçëè÷íûõ ñõåì: ñ îäíîêàñêàäíûì
ãàçîãåíåðàòîðîì è ñâîáîäíîé ÑÒ; ñ äâóõêàñêàäíûì
äâóõâàëüíûì ãàçîãåíåðàòîðîì è ñâîáîäíîé ÑÒ; ñî
«ñâÿçàííûì» ÊÍÄ.  ïåðâîì è ïîñëåäíåì âàðèàíòàõ âîçìîæíî èñïîëüçîâàíèå òóðáèíû âåíòèëÿòîðà áàçîâîãî àâèàäâèãàòåëÿ â êà÷åñòâå ñèëîâîé.
Ïðèìåð êîíâåðòèðîâàííîãî ÃÒÄ ïîêàçàí íà
Ðèñ. 1.3.2.2_1, à ñðàâíåíèå êîíâåðòèðîâàííîãî ÃÒÄ
è ÃÒÄ ñòàöèîíàðíîãî òèïà îäíîãî êëàññà ìîùíîñòè ïîêàçàíî íà Ðèñ. 1.3.2.2_2.
Àâèàöèîííûå ÒÂÄ è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ ôóíêöèîíàëüíî è êîíñòðóêòèâíî áîëåå äðóãèõ àâèàäâèãàòåëåé ïðèñïîñîáëåíû äëÿ ðàáîòû â êà÷åñòâå íàçåìíûõ
ÃÒÄ. Îíè ôàêòè÷åñêè íå òðåáóþò ìîäèôèêàöèè òóðáîêîìïðåññîðíîé ÷àñòè (êðîìå êàìåðû ñãîðàíèÿ).
Ðèñóíîê 1.3.2.2_2 – Ñðàâíåíèå òèïè÷íûõ êîíñòðóêöèé ÃÒÄ, êîíâåðòèðîâàííîãî èç àâèàäâèãàòåëÿ è ÃÒÄ
ñòàöèîíàðíîãî òèïà îäíîãî êëàññà ìîùíîñòè (25 ÌÂò, ôèðìà GE)
1 – òîíêèå êîðïóñà; 2 – ïîäøèïíèêè êà÷åíèÿ; 3 – âûíîñíûå ÊÑ; 4 – ìàññèâíûå êîðïóñà;
5 – ïîäøèïíèêè ñêîëüæåíèÿ; 6 – ãîðèçîíòàëüíûé ðàçúåì
56
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ïåðâûì ìàññîâûì êîíâåðòèðîâàííûì ÃÒÄ
ñòàë ÒÐÄ «Avon» ôèðìû Rolls-Royce, óñòàíàâëèâàâøèéñÿ íà ñàìîëåòàõ «Êàðàâåëëà». Ñ 1964 ã.
«Avon» èñïîëüçóåòñÿ êàê ãàçîãåíåðàòîð äëÿ ñòàöèîíàðíîé ÑÒ ïðîèçâîäñòâà ôèðìû «Cooper
Bessemer». Ïî àíàëîãè÷íîé ñõåìå âïîñëåäñòâèè
áûë êîíâåðòèðîâàí äâóõâàëüíûé ãàçîãåíåðàòîð
ÒÐÄÄ RB211-24G. Ìîùíîñòü ÃÒÓ, ïîëó÷èâøèõ
îáîçíà÷åíèå Coberra 2000 è Coberra 6000, ñîñòàâèëà 14,5 è 27 ÌÂò ñîîòâåòñòâåííî.
 ÑÑÑÐ â 1970-å ãîäû áûë ðàçðàáîòàí íàçåìíûé ÃÒÄ ÍÊ-12ÑÒ íà áàçå îäíîâàëüíîãî àâèàöèîííîãî ÒÂÄ ÍÊ-12, êîòîðûé ýêñïëóàòèðîâàëñÿ íà
ñàìîëåòàõ ÒÓ-95, ÒÓ-114 è ÀÍ-22. Êîíâåðòèðîâàííûé äâèãàòåëü ÍÊ-12ÑÒ ìîùíîñòüþ 6,3 ÌÂò áûë
âûïîëíåí ñî ñâîáîäíîé ÑÒ è ðàáîòàåò â ñîñòàâå
ìíîãèõ ÃÏÀ è ïî ñåé äåíü.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ êîíâåðòèðîâàííûå àâèàöèîííûå ÃÒÄ ðàçëè÷íûõ ïðîèçâîäèòåëåé øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ â ýíåðãåòèêå, ïðîìûøëåííîñòè,
â ìîðñêèõ óñëîâèÿõ è íà òðàíñïîðòå. Ìîùíîñòíîé
ðÿä – îò íåñêîëüêèõ ñîòåí êèëîâàòò äî 50 ÌÂò.
Äàííûé òèï ÃÒÄ õàðàêòåðèçóåòñÿ íàèáîëåå
âûñîêèì ýôôåêòèâíûì ê.ï.ä. ïðè ðàáîòå â ïðîñòîì öèêëå, ÷òî îáóñëîâëåíî âûñîêèìè ïàðàìåòðàìè è ýôôåêòèâíîñòüþ óçëîâ áàçîâûõ àâèàäâèãàòåëåé. ÃÒÄ LM6000PC ôèðìû General Electric
è TRENT ôèðìû Rolls-Royce èìåþò ýôôåêòèâíûé
ê.ï.ä. íà âàëó ÑÒ ηå = 42,8 %. ÃÒÄ TRENT ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå ìîùíûì äâèãàòåëåì äàííîãî òèïà Ne = 52,6 ÌÂò.
1.3.2.3 - Ìèêðîòóðáèíû
 1990-å ãîäû çà ðóáåæîì íà÷àëè èíòåíñèâíî
ðàçðàáàòûâàòüñÿ ýíåðãåòè÷åñêèå ÃÒÄ ñâåðõìàëîé
ìîùíîñòè (îò 30 äî 200 êÂò), íàçâàííûå ìèêðîòóðáèíàìè. (Ïðèìå÷àíèå: íåîáõîäèìî èìåòü â âèäó, ÷òî â çàðóáåæíîé ïðàêòèêå òåðìèíàìè «òóðáèíà», «ãàçîâàÿ òóðáèíà», îáîçíà÷àåòñÿ êàê
îòäåëüíûé óçåë òóðáèíû, òàê è ÃÒÄ â öåëîì).
Îñîáåííîñòè ìèêðîòóðáèí îáóñëîâëåíû èõ
èñêëþ÷èòåëüíî ìàëîé ðàçìåðíîñòüþ è îáëàñòüþ
ïðèìåíåíèÿ. Ìèêðîòóðáèíû èñïîëüçóþòñÿ â ìàëîé ýíåðãåòèêå â ñîñòàâå êîìïàêòíûõ êîãåíåðàöèîííûõ óñòàíîâîê (ÃÒÓ-ÒÝÖ) êàê àâòîíîìíûå èñòî÷íèêè ýëåêòðè÷åñêîé è òåïëîâîé ýíåðãèè.
Ìèêðîòóðáèíû èìåþò ìàêñèìàëüíî ïðîñòóþ êîíñòðóêöèþ - îäíîâàëüíàÿ ñõåìà è ìèíèìàëüíîå êîëè÷åñòâî äåòàëåé (ñì. Ðèñ. 1.3.2.3_1). Èñïîëüçóþòñÿ îäíîñòóïåí÷àòûé öåíòðîáåæíûé êîìïðåññîð
è îäíîñòóïåí÷àòàÿ öåíòðîñòðåìèòåëüíàÿ òóðáèíà,
âûïîëíåííûå â âèäå ìîíîêîëåñ. ×àñòîòà âðàùåíèÿ ðîòîðà èç-çà ìàëîé ðàçìåðíîñòè äîñòèãàåò
40000…120000 îá/ìèí, ïîýòîìó ïðèìåíÿþòñÿ êåðàìè÷åñêèå è ãàçîñòàòè÷åñêèå ïîäøèïíèêè. Êàìåðà ñãîðàíèÿ âûïîëíÿåòñÿ ìíîãîòîïëèâíîé è ìîæåò ðàáîòàòü íà ãàçîîáðàçíîì è æèäêîì òîïëèâå.
Êîíñòðóêòèâíî ÃÒÄ ìàêñèìàëüíî èíòåãðèðóåòñÿ
â ýíåðãåòè÷åñêóþ óñòàíîâêó - ðîòîð ÃÒÄ îáúåäèíÿåòñÿ íà îäíîì âàëó ñ ðîòîðîì âûñîêî÷àñòîòíîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ãåíåðàòîðà.
Ê.ï.ä. ìèêðîòóðáèí â ïðîñòîì öèêëå ñîñòàâëÿåò 14…18%. Äëÿ ïîâûøåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè ÷àñòî èñïîëüçóþòñÿ ðåãåíåðàòîðû òåïëà âûõëîïíûõ
ãàçîâ. Ê.ï.ä. ìèêðîòóðáèíû â ðåãåíåðàòèâíîì öèêëå äîñòèãàåò 28…32%.
Îòíîñèòåëüíî íèçêàÿ ýêîíîìè÷íîñòü ìèêðîòóðáèí îáúÿñíÿåòñÿ ìàëîé ðàçìåðíîñòüþ
è íåâûñîêèìè ïàðàìåòðàìè öèêëà, êîòîðûå ïðèìåíÿþòñÿ â äàííîì òèïå ÃÒÄ äëÿ óïðîùåíèÿ
è óäåøåâëåíèÿ óñòàíîâîê. Ïîñêîëüêó ìèêðîòóðáèíû ðàáîòàþò â ñîñòàâå êîãåíåðàöèîííûõ óñòàíîâîê (ÃÒÓ-ÒÝÖ), òî íèçêàÿ ýêîíîìè÷íîñòü
ÃÒÄ êîìïåíñèðóåòñÿ ïîâûøåííîé òåïëîâîé
ìîùíîñòüþ, âûðàáàòûâàåìîé ìèíè «ÃÒÓ-ÒÝÖ»
çà ñ÷åò òåïëà âûõëîïíûõ ãàçîâ. Êîýôôèöèåíò
èñïîëüçîâàíèÿ òåïëà òîïëèâà â ýòèõ óñòàíîâêàõ
äîñòèãàåò 80%.
1.4 - Îñíîâíûå ìèðîâûå
ïðîèçâîäèòåëè ÃÒÄ
 äàííîì ðàçäåëå äàåòñÿ êðàòêèé îáçîð êðóïíåéøèõ çàðóáåæíûõ è ðîññèéñêèõ ðàçðàáîò÷èêîâ,
ïðîèçâîäèòåëåé àâèàöèîííûõ, íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ. Óêàçûâàþòñÿ ìàðêè íàèáîëåå ìàññîâûõ
ìîäåëåé ÃÒÄ è ïåðñïåêòèâíûå ïðîåêòû, ìíîãèå èç
êîòîðûõ ïðèâîäÿòñÿ â êà÷åñòâå ïðèìåðîâ â ýòîì
ïîñîáèè.
1.4.1 - Îñíîâíûå çàðóáåæíûå
ïðîèçâîäèòåëè ÃÒÄ
General Electric, ÑØÀ. Êîìïàíèÿ General
Electric (GE) – êðóïíåéøèé ìèðîâîé ïðîèçâîäèòåëü àâèàöèîííûõ, íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ. Îòäåëåíèå êîìïàíèè General Electric Aircraft Engines
(GE AE) â íàñòîÿùåå âðåìÿ çàíèìàåòñÿ ðàçðàáîòêîé è ïðîèçâîäñòâîì àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ðàçëè÷íûõ
òèïîâ - ÒÐÄÄ, ÒÐÄÄÔ, ÒÂÄ è âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ.
Äèàïàçîí òÿã è ìîùíîñòåé ýòèõ äâèãàòåëåé î÷åíü
øèðîê: ÒÐÄÄ îò 40 äî 512 êÍ, ÒÐÄÄÔ îò 80 äî
190 êÍ, ÒÂÄ è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ îò 900 äî 3500 êÂò.
GE AE ó÷àñòâóåò â ñîâìåñòíûõ ïðîãðàììàõ. Òàê,
ñ ôðàíöóçñêîé êîìïàíèåé Snecma ðàçðàáàòûâàåòñÿ è ïðîèçâîäèòñÿ ñåìåéñòâî ÒÐÄÄ CFM56, ñ ôèðìîé Pratt & Whitney äåéñòâóåò ïðîãðàììà ÒÐÄÄ
57
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Ðèñóíîê 1.3.2.3_1 - Ìèêðîòóðáèíà (ìîäåëü TA-60 ôèðìû Elliot Energy Systems ìîùíîñòüþ 60 êÂò)
GP7000, ñ êîìïàíèåé Honeywell - ïðîãðàììà ÒÐÄÄ
CFÅ738.
Ê íàèáîëåå ìàññîâûì ñåðèéíûì àâèàöèîííûì
äâèãàòåëÿì è ïåðñïåêòèâíûì ïðîåêòàì ìîæíî îòíåñòè:
- ÒÐÄ – J85, J79;
- ÒÂÄ è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ – CT7, T58, T700;
- ÒÐÄÄ – TF39, CF6-6, CF6-50, CF6-80C2,
GE90, CF34, CFM56 (ñîâìåñòíî ñ Snecma);
- ÒÐÄÄÔ – F101, F110, F404, F414, F120 (äâèãàòåëü 5 ïîêîëåíèÿ ñ ýëåìåíòàìè ÄÈÖ).
Îòäåëåíèå êîìïàíèè General Electric Energy
ðàçðàáàòûâàåò è ïðîèçâîäèò àâèàïðîèçâîäíûå ñòàöèîíàðíûå ÃÒÄ äëÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî, ìåõàíè÷åñêîãî è ìîðñêîãî ïðèâîäà â äèàïàçîíå ìîùíîñòè îò
2 äî 300 ÌÂò. Òàêæå ýòî îòäåëåíèå îñóùåñòâëÿåò
ìàðêåòèíã è ïîñòàâêè âñåõ òèïîâ íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ ôèðìû GE.
Ïðîìûøëåííûå è ìîðñêèå ÃÒÄ ïðåäñòàâëåíû
ñëåäóþùèì ðÿäîì ìîäåëåé:
- ÃÒÄ, êîíâåðòèðîâàííûå èç àâèàäâèãàòåëåé LM500, LM1600, LM2000, LM2500, LM2500+,
LM5000, LM6000;
58
- ñòàöèîíàðíûå ÃÒÄ - PGT5, PGT10, PGT25,
MS5000, MS6000, MS7000, MS9000.
Pratt & Whitney, ÑØÀ. Ôèðìà Pratt & Whitney
(PW) âõîäèò â ñîñòàâ êîìïàíèè United Technologies
Corporations (UTC). Â íàñòîÿùåå âðåìÿ PW çàíèìàåòñÿ ðàçðàáîòêîé è ïðîèçâîäñòâîì àâèàöèîííûõ
ÒÐÄÄ ñðåäíåé è áîëüøîé òÿãè: ãðàæäàíñêèõ ÒÐÄÄ
òÿãîé îò 70 äî 440 êÍ è âîåííûõ ÒÐÄÄÔ â êëàññå
òÿãè 100…170 êÍ. PW ó÷àñòâóåò â ìåæäóíàðîäíîé
ïðîãðàììå ÒÐÄÄ V2500, ñîâìåñòíî ñ GE â ïðîãðàììå ÒÐÄÄ GP7000.
Íàèáîëåå ìàññîâûå ñåðèéíûå àâèàöèîííûå
äâèãàòåëè è ïåðñïåêòèâíûå ïðîåêòû:
- ÒÐÄ(Ô) – J57, J75, J58;
- ÒÐÄÄ – J52, JT3D, JT8D, JT9D, PW2000,
PW4000, PW6000 (îïûòíûé), PW8000 (ïðîåêò ÒÐÄÄ c
ðåäóêòîðîì è ñâåðõâûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè), ADP (îïûòíûé ÒÂÂÄ ñ çàêàïîòèðîâàííûì ÂÂ);
- ÒÐÄÄÔ – TF30, F100, F119, PW7000 (ïåðñïåêòèâíûé ïðîåêò íà áàçå ïðîãðàììû IHPTET),
ïîäúåìíî-ìàðøåâûé ÒÐÄÄÔ F135.
Îòäåëåíèå ôèðìû Pratt & Whitney Power
Systems ïðîèçâîäèò êîíâåðòèðîâàííûå íàçåìíûå
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
è ìîðñêèå ÃÒÄ íà áàçå àâèàäâèãàòåëåé PW è PWC
ìîùíîñòüþ îò 0,4 äî 28 ÌÂò.
Íàçåìíûå è ìîðñêèå ÃÒÄ ïðåäñòàâëåíû ñëåäóþùèì ðÿäîì ìîäåëåé: ST5, ST6L, ST18A, ST30,
ST40, FT8.
Pratt & Whitney Canada, (Êàíàäà). Ôèðìà
Pratt & Whitney Canada (PWC) òàêæå âõîäèò â ñîñòàâ êîìïàíèè UTC â ãðóïïó PW. PWC çàíèìàåòñÿ
ðàçðàáîòêîé è ïðîèçâîäñòâîì ìàëîðàçìåðíûõ
ÒÐÄÄ, ÒÂÄ è âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ. Áîëüøèíñòâî
ÒÐÄÄ íàõîäÿòñÿ â êëàññå òÿãè 10…33 êÍ. Ïðîåêò
íîâåéøåãî ÒÐÄÄ PW800 ðàññ÷èòàí íà êëàññ òÿãè
44…84 êÍ. Ðàçðàáîòàíû è ðàçðàáàòûâàþòñÿ ÒÂÄ
è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ ìîùíîñòüþ îò 400 äî 3800 êÂò.
Íàèáîëåå ìàññîâûå ñåðèéíûå àâèàöèîííûå
äâèãàòåëè è ïåðñïåêòèâíûå ïðîåêòû:
- ÒÐÄÄ – JT15D, PW300, PW500, PW800 (ïðîåêò
ÒÐÄÄ ñ ðåäóêòîðíûì ïðèâîäîì âåíòèëÿòîðà);
- ÒÂÄ è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ – PT6A, PW100, PW200.
Ðÿä êîíâåðòèðîâàííûõ èç áàçîâûõ ÒÂÄ è âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ ïðîìûøëåííûõ äâèãàòåëåé ìîùíîñòüþ 400…4000 êÂò.
Rolls-Royce (Âåëèêîáðèòàíèÿ). Êîìïàíèÿ
Rolls-Royce (RR) â íàñòîÿùåå âðåìÿ ðàçðàáàòûâàåò è ïðîèçâîäèò øèðîêèé ñïåêòð ÃÒÄ àâèàöèîííîãî, íàçåìíîãî è ìîðñêîãî ïðèìåíåíèÿ - ãðàæäàíñêèå ÒÐÄÄ â äèàïàçîíå òÿã îò 60 äî 420 êÍ, ÒÂÄ
è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ ìîùíîñòüþ îò 600 äî 4500 êÂò,
à òàêæå ïîäúåìíî-ìàðøåâûå äâèãàòåëè ñåìåéñòâà
Pegasus â êëàññå òÿãè 95…106 êÍ.
RR ïðèíèìàåò äîëåâîå ó÷àñòèå âî ìíîãèõ åâðîïåéñêèõ è ìåæäóíàðîäíûõ ïðîãðàììàõ:
- â ðàçðàáîòêå è ïðîèçâîäñòâå âîåííûõ ÒÐÄÄÔ
RB199, EJ200, ïîäúåìíîãî âåíòèëÿòîðà äëÿ ÑÓ èñòðåáèòåëÿ JSF;
- ÒÂÄ è âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ ñåìåéñòâà RTM 322
â êëàññå ìîùíîñòè 1500…2200 êÂò ñîâìåñòíî ñ ôèðìîé Turbomeca.
Ðàíåå RR ñîâìåñòíî ñ êîìïàíèåé Snecma ðàçðàáàòûâàëà è ïðîèçâîäèëà ÒÐÄÔ «Îëèìï» òÿãîé
140…170 êÍ äëÿ ñâåðõçâóêîâîãî ïàññàæèðñêîãî
ñàìîëåòà «Êîíêîðä».
Íàèáîëåå ìàññîâûå ñåðèéíûå àâèàöèîííûå
äâèãàòåëè è ïåðñïåêòèâíûå ïðîåêòû:
- ÒÐÄ – Derwent, Nene, Avon, Viper;
- ÒÂÄ è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ – Dart, Gazelle, Gem,
Gnome, Tyne;
- ÒÐÄÄ – Conway, Spey, RB211-24/524/535, Tay,
Trent 500/700/800/900;
- ÒÐÄÄÔ – Adour, RB199, EJ200 (ñîâìåñòíî
ñ åâðîïåéñêèìè ôèðìàìè);
- ïîäúåìíî-ìàðøåâûé ÒÐÄÄ – Pegasus.
Øèðîêèì ñïåêòðîì ìîäåëåé äëÿ ìåõàíè÷åñêîãî, ýíåðãåòè÷åñêîãî è ìîðñêîãî ïðèâîäà ïðåäñòàâëåíû ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ. Ýòè äâèãàòåëè
ìîùíîñòüþ îò 4 äî 58 ÌÂò - 501, 601, Avon, Coberra,
Trent 50 - ñîçäàíû êîíâåðòàöèåé àâèàöèîííûõ ïðîòîòèïîâ.
Honeywell (ÑØÀ). Êîìïàíèÿ Honeywell çàíèìàåòñÿ ðàçðàáîòêîé è ïðîèçâîäñòâîì àâèàöèîííûõ ÃÒÄ - ÒÐÄÄ è ÒÐÄÄÔ â ìàëîì êëàññå òÿãè
15…40 êÍ, ÒÂÄ è âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ â êëàññå ìîùíîñòè 450…2100 êÂò.
Íàèáîëåå ìàññîâûå àâèàöèîííûå äâèãàòåëè:
- ÒÂÄ è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ – T53, T55, LTS101,
LTP101, TPE331, T800;
- ÒÐÄÄ – ALF502, AS900, ATF3, LF507, TFE731;
- ÒÐÄÄÔ – TPE1042.
Snecma (Ôðàíöèÿ). Êîìïàíèÿ Snecma çàíèìàåòñÿ ðàçðàáîòêîé è ïðîèçâîäñòâîì àâèàöèîííûõ ÃÒÄ - âîåííûõ ÒÐÄÄÔ â êëàññå òÿãè
75…90 êÍ è ãðàæäàíñêèõ ÒÐÄÄ ñîâìåñòíî ñ êîìïàíèåé GE (ñåìåéñòâà ÒÐÄÄ CFM56 è GE90).
Ñîâìåñòíî ñ ôèðìîé Turbomeca ó÷àñòâóåò â ïðîãðàììå ÒÐÄÄ Larzac â êëàññå òÿãè 14 êÍ. Ñîâìåñòíî ñ ôèðìîé Rolls-Royce ðàçðàáàòûâàëà è ïðîèçâîäèëà ÒÐÄÔ «Îëèìï».
Íàèáîëåå ìàññîâûå ñåðèéíûå àâèàöèîííûå
äâèãàòåëè è ïåðñïåêòèâíûå ïðîåêòû:
- ÒÐÄÔ – Atar;
- ÒÐÄÄ – CFM56-2/3/5/7 è GE90 (ñîâìåñòíî c GE
AE), Larzac (ñîâìåñòíî ñ ôèðìîé Turbomeca), ïåðñïåêòèâíûé ÒÐÄÄ â ðàìêàõ ïðîãðàììû Tech56;
- ÒÐÄÄÔ – M53, M88.
Turbomeca (Ôðàíöèÿ). Ôèðìà Turbomeca â îñíîâíîì ðàçðàáàòûâàåò è âûïóñêàåò ÒÂÄ è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ ìàëîé è ñðåäíåé ìîùíîñòè îò 400 äî
1600 êÂò. Ñîâìåñòíî ñ êîìïàíèåé RR ó÷àñòâóåò
â ïðîãðàììå ÃÒÄ RTM322 â êëàññå ìîùíîñòè
1500…2200 êÂò.
Íàèáîëåå ìàññîâûå ñåðèéíûå àâèàöèîííûå
äâèãàòåëè è ïåðñïåêòèâíûå ïðîåêòû:
- ÒÂÄ è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ – Arriel, Arrius,
Artouste, Astazou, Bastan, Makila, TM 333.
Siemens (ÔÐÃ). Ïðîôèëåì ýòîé êðóïíîé ôèðìû ÿâëÿþòñÿ ñòàöèîíàðíûå íàçåìíûå ÃÒÄ äëÿ
ýíåðãåòè÷åñêîãî è ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà è ìîðñêîãî ïðèìåíåíèÿ â øèðîêîì äèàïàçîíå ìîùíîñòè
îò 4 äî 300 ÌÂò.
Îñíîâíûå ìàðêè ðàçðàáàòûâàåìûõ è âûïóñêàåìûõ ÃÒÄ:
- Typhoon, Tornado, Tempest, Cyclone, GT35,
GT10B/C, GTX100, V64.3A, V94.2, V94.2A, V94.3A,
W501D5A, W501F, W501G.
Alstom (Ôðàíöèÿ, Âåëèêîáðèòàíèÿ). Êîìïàíèÿ Alstom ðàçðàáàòûâàåò è ïðîèçâîäèò ñòàöèîíàðíûå îäíîâàëüíûå ýíåðãåòè÷åñêèå ÃÒÄ â äèàïàçîíå ìîùíîñòè 50…270 ÌÂò.
Îñíîâíûå ìàðêè ÃÒÄ - GT8C2, GT11N2,
GT13E2, GT24, GT26.
59
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
Solar (ÑØÀ). Ôèðìà Solar âõîäèò â ñîñòàâ êîìïàíèè Caterpillar è çàíèìàåòñÿ ðàçðàáîòêîé è ïðîèçâîäñòâîì ñòàöèîíàðíûõ ÃÒÄ ìàëîé ìîùíîñòè îò
1 äî 15 ÌÂò äëÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî è ìåõàíè÷åñêîãî
ïðèâîäà è ìîðñêîãî ïðèìåíåíèÿ.
Îñíîâíûå ìàðêè ÃÒÄ - Saturn 20, Centaur 40/
50, Taurus 60/70, Mars 90/100, Titan 130.
ÃÏ «ÇÌÊÁ «Ïðîãðåññ» èì. À.Ã. Èâ÷åíêî»
(Óêðàèíà, ã. Çàïîðîæüå). Ãîñóäàðñòâåííîå ïðåäïðèÿòèå «Çàïîðîæñêîå ìàøèíîñòðîèòåëüíîå êîíñòðóêòîðñêîå áþðî «Ïðîãðåññ» èìåíè àêàäåìèêà
À.Ã. Èâ÷åíêî» ñïåöèàëèçèðóåòñÿ íà ðàçðàáîòêå,
èçãîòîâëåíèè îïûòíûõ îáðàçöîâ è ñåðòèôèêàöèè
àâèàöèîííûõ ÃÒÄ - ÒÐÄÄ â äèàïàçîíå òÿãè
17…230 êÍ, ñàìîëåòíûå ÒÂÄ è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ
ìîùíîñòüþ 1000…10000 êÂò, à òàêæå ïðîìûøëåííûå íàçåìíûå ÃÒÄ ìîùíîñòüþ îò 2,5 äî 10000 êÂò.
Äâèãàòåëè ðàçðàáîòêè «ÇÌÊÁ «Ïðîãðåññ» ñåðèéíî âûïóñêàþòñÿ â ÎÀÎ «Ìîòîð Ñè÷» (Óêðàèíà,
ã. Çàïîðîæüå).
Íàèáîëåå ìàññîâûå ñåðèéíûå àâèàöèîííûå
äâèãàòåëè è ïåðñïåêòèâíûå ïðîåêòû:
- ÒÂÄ è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ – ÀÈ-20, ÀÈ-24, Ä-27
(ÒÂÂÄ ñ îòêðûòûì ÂÂ);
- ÒÐÄÄ – ÀÈ-25, ÄÂ-2, Ä-36, Ä-18Ò, Ä-436Ò1/
Ò2/ÒÏ.
Íàçåìíûå ÃÒÄ:
- Ä-336-1/2, Ä-336-2-8, Ä-336-1/2-10.
ÍÏÏ «Ìàøïðîåêò» (Óêðàèíà, ã. Íèêîëàåâ).
Íàó÷íî-ïðîèçâîäñòâåííîå ïðåäïðèÿòèå «ÇîðÿÌàøïðîåêò» (Óêðàèíà, ã. Íèêîëàåâ) ðàçðàáàòûâàåò è ïðîèçâîäèò ÃÒÄ äëÿ ìîðñêèõ ÑÓ, à òàêæå íàçåìíûå ÃÒÄ äëÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî è ìåõàíè÷åñêîãî
ïðèâîäà. Íàçåìíûå äâèãàòåëè ÿâëÿþòñÿ ìîäèôèêàöèÿìè ìîäåëåé ìîðñêîãî ïðèìåíåíèÿ. Êëàññ
ìîùíîñòè ÃÒÄ: 2…30 ÌÂò. Ñ 1990 ã.ã. ÍÏÏ «ÇîðÿÌàøïðîåêò» ðàçðàáàòûâàåò òàêæå ñòàöèîíàðíûé
îäíîâàëüíûé ýíåðãåòè÷åñêèé äâèãàòåëü UGT-110
ìîùíîñòüþ 110 ÌÂò .
Îñíîâíûå ìîäåëè ÃÒÄ:
- UGT-2500, UGT-3000, UGT-6000, UGT-10000,
UGT-15000, UGT-160000, UGT-250000, UGT-110 (ñîâìåñòíî ñ ÍÏÎ «Ñàòóðí», Ðîññèÿ).
1.4.2 - Îñíîâíûå ðîññèéñêèå ïðîèçâîäèòåëè ÃÒÄ
Íèæå ïðèâåäåíû îñíîâíûå ðîññèéñêèå ïðåäïðèÿòèÿ-ðàçðàáîò÷èêè ÃÒÄ, ðàñïîëîæåííûå â àëôàâèòíîì ïîðÿäêå.
ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü» (ã.Ïåðìü). Ðàçðàáàòûâàåò, èçãîòàâëèâàåò è ñåðòèôèöèðóåò àâèàöèîííûå
ÃÒÄ - ãðàæäàíñêèå ÒÐÄÄ â êëàññå òÿãè 52…200 êÍ
äëÿ ìàãèñòðàëüíûõ ñàìîëåòîâ, âîåííûå ÒÐÄÄÔ
â êëàññå òÿãè 152…194 êÍ, âåðòîëåòíûå ÃÒÄ, à òàê-
60
æå àâèàïðîèçâîäíûå íàçåìíûå ïðîìûøëåííûå
ÃÒÄ äëÿ ìåõàíè÷åñêîãî è ýíåðãåòè÷åñêîãî ïðèâîäà â êëàññå ìîùíîñòè 2,5…30 ÌÂò. Ñåðèéíîå ïðîèçâîäñòâî ÒÐÄÄ ðàçðàáîòêè ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü»
îñóùåñòâëÿåò ÎÀÎ «Ïåðìñêèé ìîòîðíûé çàâîä»
(ÎÀÎ ÏÌÇ, ã.Ïåðìü) è ÎÀΫÍÏÎ Ñàòóðí» (ã. Ðûáèíñê). Ïðîìûøëåííûå ÃÒÄ ñåðèéíî âûïóñêàþòñÿ íà ÎÀÎ ÏÌÇ.
ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü» è ÎÀÎ ÏÌÇ ñîñòàâëÿþò ÿäðî ñîçäàííîãî â êîíöå 2003 ã. «Ïåðìñêîãî
öåíòðà àâèàäâèãàòåëåñòðîåíèÿ» âî ãëàâå ñ óïðàâëÿþùåé êîìïàíèåé «Ïåðìñêèé ìîòîðîñòðîèòåëüíûé êîìïëåêñ».
Íàèáîëåå ìàññîâûå ñåðèéíûå àâèàöèîííûå
äâèãàòåëè è ïåðñïåêòèâíûå ïðîåêòû:
- ÒÐÄÄ – Ä-20Ï, Ä-30, Ä-30ÊÓ/ÊÏ, Ä-30ÊÓ154, Ä-30-Â10, ÏÑ-90À, ÏÑ-90À2, ÏÑ-90À12 (ïðîåêò), ÏÑ-12 (ïðîåêò ÒÐÄÄ 5 ïîêîëåíèÿ);
- ÒÐÄÄÔ – Ä-30Ô6;
- âåðòîëåòíûå ÃÒÄ – Ä-25Â.
ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ ïðåäñòàâëåíû
øèðîêèì ñïåêòðîì ìîäåëåé äëÿ ìåõàíè÷åñêîãî
è ýíåðãåòè÷åñêîãî ïðèâîäà. Íàçåìíûå äâèãàòåëè,
ñîçäàííûå êîíâåðòàöèåé àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé
Ä-30 è ÏÑ-90À - ÃÒÓ-2,5Ï, ÃÒÓ-4Ï, ÃÒÓ-6Ï, ÃÒÓ10Ï, ÃÒÓ-12Ï, ÃÒÓ-16Ï, ÃÒÓ-25Ï, ÃÒÝ-180 (ïðîåêò ñîâìåñòíî ñ ÎÀÎ ËÌÇ).
ÃÓÍÏÏ «Çàâîä èìåíè Â.ß.Êëèìîâà»
(ã.Ñàíêò-Ïåòåðáóðã). Ãîñóäàðñòâåííîå óíèòàðíîå íàó÷íî-ïðîèçâîäñòâåííîå ïðåäïðèÿòèå «Çàâîä
èì.Â.ß.Êëèìîâà» â ïîñëåäíèå ãîäû ñïåöèàëèçèðóåòñÿ íà ðàçðàáîòêå è ïðîèçâîäñòâå àâèàöèîííûõ
ÃÒÄ. Íîìåíêëàòóðà ðàçðàáîòîê øèðîêà - âîåííûå
ÒÐÄÄÔ â êëàññå òÿãè 81…98 êÍ, ñàìîëåòíûå ÒÂÄ
è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ â êëàññå ìîùíîñòè
1200…2600 êÂò; òàíêîâûå ÃÒÄ â êëàññå ìîùíîñòè 700…900 êÂò, à òàêæå êîíâåðòèðîâàííûõ ïðîìûøëåííûõ ÃÒÄ íà áàçå ÒÂÄ è âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ
â êëàññå ìîùíîñòè 0,8…2,5 ÌÂò.
Íàèáîëåå ìàññîâûå ñåðèéíûå àâèàöèîííûå
è íàçåìíûå äâèãàòåëè è ïåðñïåêòèâíûå ïðîåêòû:
- ÒÐÄ(Ô) – ÂÊ-1, ÂÊ-1Ô;
- ÒÐÄÄÔ – ÐÄ-33, ÐÄ-133;
- ÒÂÄ è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ – ÃÒÄ-350, ÒÂ2-117,
ÒÂ3-117, ÒÂ7-117, ÂÊ-3500;
- òàíêîâûå ÃÒÄ – ÃÒÄ-1000Ò/ÒÔ, ÃÒÄ-1250;
- íàçåìíûå ýíåðãåòè÷åñêèå ÃÒÄ: ÃÒÏ-0,8;
ÃÒÏ-1,25; ÃÒÏ-1,6; ÃÒÏ-2,5.
ÎÀÎ «ËÌÇ» (ã. Ñàíêò-Ïåòåðáóðã). ÎÀÎ «Ëåíèíãðàäñêèé Ìåòàëëè÷åñêèé çàâîä» ðàçðàáàòûâàåò è ïðîèçâîäèò ñòàöèîíàðíûå ýíåðãåòè÷åñêèå ÃÒÄ
â êëàññå ìîùíîñòè 100…180 ÌÂò.
Îñíîâíûå ìàðêè ÃÒÄ - ÃÒÝ-100 (äâèãàòåëü
ñëîæíîãî öèêëà ñ ïðîìåæóòî÷íûì îõëàæäåíèåì
è ïðîìåæóòî÷íûì ïîäîãðåâîì), ÃÒÝ-150, ÃÒÝ-180
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
(ïðîåêò ñîâìåñòíî ñ ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü»).
ÔÃÓÏ «Ìîòîð» (ã. Óôà). Ôåäåðàëüíîå ãîñóäàðñòâåííîå óíèòàðíîå ïðåäïðèÿòèå «Íàó÷íî-ïðîèçâîäñòâåííîå ïðåäïðèÿòèå «Ìîòîð» çàíèìàåòñÿ
ðàçðàáîòêîé âîåííûõ ÒÐÄ è ÒÐÄÔ äëÿ èñòðåáèòåëåé è øòóðìîâèêîâ.
Îñíîâíûå àâèàöèîííûå ÃÒÄ - Ð13-300, Ð25-300,
Ð95Ø, Ð195.
 1990-å ãîäû íà áàçå äâèãàòåëÿ Ð195 ðàçðàáîòàíà ýíåðãåòè÷åñêàÿ óñòàíîâêà ÃÒÝ-10/95 ìîùíîñòüþ 10 ÌÂò.
«Îìñêîå ÌÊÁ» (ã. Îìñê). ÀÎ «Îìñêîå ìîòîðîñòðîèòåëüíîå êîíñòðóêòîðñêîå áþðî» çàíèìàåòñÿ ðàçðàáîòêîé ìàëîðàçìåðíûõ ÃÒÄ è âñïîìîãàòåëüíûõ ÑÓ.
Îñíîâíûå äâèãàòåëè ðàçðàáîòêè «Îìñêîãî
ÌÊÁ»:
- âñïîìîãàòåëüíûå ÃÒÄ - ÂÑÓ-10, ÂÃÒÄ-43;
- ÒÂÄ - ÒÂÄ-10, ÒÂÄ-20;
- âåðòîëåòíûå ÃÒÄ - ÃÒÄ-3, ÒÂ-0-100;
- ÒÐÄÄ - ÒÐÄÄ-50 (ïðîåêò).
ÎÀÎ «ÍÏÎ «Ñàòóðí» (ã. Ðûáèíñê). ÎÀÎ
«Íàó÷íî-ïðîèçâîäñòâåííîå îáúåäèíåíèå «Ñàòóðí»
â ïîñëåäíèå ãîäû ðàçðàáàòûâàåò è ïðîèçâîäèò âîåííûå ÒÐÄÄÔ â êëàññå òÿãè 122…175 êÍ, ÒÂÄ
è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ ìîùíîñòüþ 1000…1100 êÂò,
à òàêæå êîíâåðòèðîâàííûå íàçåìíûå ÃÒÄ ìîùíîñòüþ îò 4 äî 20 ÌÂò. Ñîâìåñòíî ñ ÍÏÎ «Ìàøïðîåêò» (Óêðàèíà) ó÷àñòâóåò â ïðîãðàììå ýíåðãåòè÷åñêîãî îäíîâàëüíîãî ÃÒÄ ìîùíîñòüþ 110 ÌÂò.
Ñîâìåñòíî ñ êîìïàíèåé Snecma ðàçðàáàòûâàåò
ÒÐÄÄ äëÿ ðåãèîíàëüíûõ ñàìîëåòîâ â êëàññå òÿãè
50…70 êÍ. Ñåðèéíîå ïðîèçâîäñòâî âîåííûõ ÒÐÄÄÔ
îñóùåñòâëÿåòñÿ íà ñåðèéíûõ çàâîäàõ - â óôèìñêîì
ÎÀÎ «ÓÌÏλ è ìîñêîâñêîì ÔÍÏÖ «Ñàëþò»
Íàèáîëåå ìàññîâûå ñåðèéíûå àâèàöèîííûå
äâèãàòåëè è ïåðñïåêòèâíûå ïðîåêòû:
- ÒÐÄ(Ô) – ÀË-7Ô, ÀË-21Ô, ÂÄ-7, ÐÄ-36-41,
ÐÄ-36-51;
- ÒÐÄÄÔ – ÀË-31Ô, ÀË-41Ô (îïûòíûé äâèãàòåëü 5 ïîêîëåíèÿ);
- ÒÐÄÄ – SM146 (ñîâìåñòíûé ïðîåêò ñ êîìïàíèåé Snecma);
- ÒÂÄ è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ – ÐÄ-600, ÒÂÄ-1500.
Íàçåìíûå ÃÒÄ - ÀË-31ÑÒ, ÀË-31ÑÒÝ, ÃÒÄ-4,
ÃÒÄ-6, ÃÒÄ-8, ÃÒÄ-6,3 (ïðîåêò), ÃÒÄ-10 (ïðîåêò),
ÃÒÄ-110 (ñîâìåñòíî ñ ÍÏÎ «Ìàøïðîåêò»).
ÎÀÎ «ÑÍÒÊ èì. Í.Ä. Êóçíåöîâà». ÎÀÎ «Ñàìàðñêèé íàó÷íî-òåõíè÷åñêèé êîìïëåêñ èì. Í.Ä.Êóçíåöîâà» ðàçðàáàòûâàåò è âûïóñêàåò àâèàöèîííûå
ÃÒÄ (ÒÂÄ, ÒÐÄÄ, ÒÐÄÄÔ) è íàçåìíûå ÃÒÄ, êîíâåðòèðîâàííûå èç àâèàäâèãàòåëåé. Ïðåäïðèÿòèå
èìååò ñàìûé áîëüøîé îïûò ñðåäè ðîññèéñêèõ
ïðåäïðèÿòèé â ðàçðàáîòêå íàçåìíûõ ÃÒÄ äëÿ ãà-
çîâîé ïðîìûøëåííîñòè. Ïðîäóêöèÿ ýòîãî ïðåäïðèÿòèÿ ñåðèéíî ýêñïëóàòèðóåòñÿ ñ 1974 ãîäà. Â ïîñëåäíèå ãîäû âåäåòñÿ äîâîäêà ÒÂÂÄ ÍÊ-93 ñ äâóõðÿäíûì
çàêàïîòèðîâàííûì ÂÂ, à òàêæå ðàçðàáîòêà íîâûõ
ìîäåëåé íàçåìíûõ ÃÒÄ.
Îñíîâíûå àâèàöèîííûå ÃÒÄ ðàçðàáîòàííûå
ÎÀÎ «ÑÍÒÊ èì. Í.Ä. Êóçíåöîâà»:
- ÒÂÄ – ÍÊ-12ÌÂ, ÍÊ-4;
- ÒÐÄÄ – ÍÊ-8-4, ÍÊ-8-2/2Ó, ÍÊ-86, ÍÊ-88 (íà
êðèîãåííîì òîïëèâå);
- ÒÐÄÄÔ – ÍÊ-22, ÍÊ-25, ÍÊ-144, ÍÊ-32;
- ÒÂÂÄ – ÍÊ-93 (îïûòíûå äâèãàòåëè).
Íàçåìíûå ÃÒÄ - ÍÊ-12ÑÒ, ÍÊ-16ÑÒ, ÍÊ-36ÑÒ,
ÍÊ-38ÑÒ, ÍÊ-14ÑÒ (Ý).
ÀÌÍÒÊ «Ñîþç» (ã. Ìîñêâà). ÎÀÎ «Àâèàìîòîðíûé íàó÷íî-òåõíè÷åñêèé êîìïëåêñ «Ñîþç» ðàçðàáàòûâàåò è èçãîòàâëèâàåò àâèàöèîííûå ÃÒÄ ÒÐÄ, ÒÐÄÔ, ïîäúåìíî-ìàðøåâûå ÒÐÄÄÔ.
Îñíîâíûå àâèàöèîííûå ÃÒÄ:
- ÒÐÄ – ÀÌ-3 (ÐÄ-3), ÀÌ-5;
- ÒÐÄÔ – ÐÄ-9, Ð11-300, Ð15-300, Ð27-300;
- ÒÐÄÄÔ – Ð79 (ïîäúåìíî-ìàðøåâûé äâèãàòåëü äëÿ ÑÂÂÏ ßê-141).
Òóøèíñêîå ÌÊÁ «Ñîþç» (ã. Ìîñêâà). Ãîñóäàðñòâåííîå ïðåäïðèÿòèå «Òóøèíñêîå ìàøèíîñòðîèòåëüíîå êîíñòðóêòîðñêîå áþðî «Ñîþç» çàíèìàåòñÿ
äîâîäêîé è ìîäåðíèçàöèåé âîåííûõ ÒÐÄÔ - Ð27-300,
Ð35-300, Ð29-300. Â 1992 ã. íà áàçå Ð29-300 ðàçðàáîòàíà ÃÒÓ 55ÑÒ-20 ìîùíîñòüþ 20 ÌÂò äëÿ ïðèâîäà ýëåêòðîãåíåðàòîðîâ.
1.5 - Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðüìèíèìóì
[air] inlet – âîçäóõîçàáîðíèê
aeroderivative gas turbine – ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ, êîíâåðòèðîâàííûé èç ÀÄ
augmentor – ôîðñàæíàÿ êàìåðà
auxillary power unit (APU) – âñïîìîãàòåëüíàÿ ñèëîâàÿ óñòàíîâêà
booster – ïîäïîðíûå ñòóïåíè
combustor – êàìåðà ñãîðàíèÿ
compressor – êîìïðåññîð
engine – äâèãàòåëü
air-breathing e. – âîçäóøíî-ðåàêòèâíûé ä.
combustion e. – ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ
gas-turbine e. – ãàçîòóðáèííûé ä.
lift e. – ïîäúåìíûé ä.
piston e. – ïîðøíåâîé ä.
varied cycle e.– ä. èçìåíÿåìîãî öèêëà
exit nozzle – ðåàêòèâíîå ñîïëî
fan – âåíòèëÿòîð
fan duct – êàíàë íàðóæíîãî êîíòóðà
frame (industrial) gas turbine – ñòàöèîíàðíûé ÃÒÄ
61
Ãëàâà 1 - Îáùèå ñâåäåíèÿ î ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ
gas turbine – ÃÒÄ íàçåìíîãî è ìîðñêîãî ïðèìåíåíèÿ
gearbox – ðåäóêòîð, êîðîáêà ïðèâîäîâ
marine gas turbine – ìîðñêîé ÃÒÄ
mechanical drive – ìåõàíè÷åñêèé ïðèâîä
mixer – ñìåñèòåëü
nacelle – ìîòîãîíäîëà
power generating set – ýëåêòðîàãðåãàò (íà áàçå ÃÒÄ)
powerplant – ñèëîâàÿ óñòàíîâêà
ramjet – ïðÿìîòî÷íûé äâèãàòåëü
thrust reversor – ðåâåðñ òÿãè
turbine – òóðáèíà
turbofan – äâóõêîíòóðíûé äâèãàòåëü (ÒÐÄÄ)
turbojet – òóðáîðåàêòèâíûé äâèãàòåëü
turboprop – òóðáîâèíòîâîé äâèãàòåëü
turbo-ramjet – òóðáîïðÿìîòî÷íûé äâèãàòåëü
turboshaft – òóðáîâàëüíûé äâèãàòåëü
1.6 - Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé
ëèòåðàòóðû
1.6.1. Â.À. Êèðèëëèí è äð. Òåõíè÷åñêàÿ òåðìîäèíàìèêà. - Ì.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1983 ã.
1.6.2. Ñ.Ì. Øëÿõòåíêî è äð. Òåîðèÿ âîçäóøíî-ðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé. - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå,
1975 ã.
1.6.3. Ñ.Ì. Øëÿõòåíêî è äð. Òåîðèÿ äâóõêîíòóðíûõ
òóðáîðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé. - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1979 ã.
1.6.4. Ð.È. Êóðçèíåð. Ðåàêòèâíûå äâèãàòåëè äëÿ
áîëüøèõ ñâåðõçâóêîâûõ ñêîðîñòåé ïîëåòà. - Ì.:
Ìàøèíîñòðîåíèå, 1989 ã.
1.6.5. À.Ë.Êëÿ÷êèí Òåîðèÿ âîçäóøíî-ðåàêòèâíûõ
äâèãàòåëåé. - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1969 ã.
62
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå
ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ
ê ÃÒÄ
2.1 - Îñíîâû ðàáî÷åãî ïðîöåññà
ÃÒÄ
2.1.1 - ÃÒÄ êàê òåïëîâàÿ ìàøèíà
Ïðè îïðåäåëåíèè ýôôåêòèâíîñòè àâèàöèîííîãî
ÃÒÄ åãî íåîáõîäèìî îöåíèâàòü ñ äâóõ òî÷åê çðåíèÿ.
Âî-ïåðâûõ, êàê è ëþáîé èíîé òåïëîâîé äâèãàòåëü, àâèàöèîííûé ÃÒÄ íåîáõîäèìî ðàññìàòðèâàòü
êàê ìàøèíó, ïðåäíàçíà÷åííóþ äëÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ
âûäåëÿþùåéñÿ â êàìåðå ñãîðàíèÿ òåïëîâîé ýíåðãèè
â ìåõàíè÷åñêóþ ðàáîòó.  çàâèñèìîñòè îò òèïà
àâèàöèîííîãî ÃÒÄ ìåõàíè÷åñêàÿ ðàáîòà ïîëó÷àåòñÿ â ñëåäóþùèõ ôîðìàõ:
- â ÒÐÄ è ÒÐÄÄ – â ôîðìå ïðèðàùåíèÿ êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ñòðóè ðàáî÷åãî òåëà (âîçäóõà è ãàçà);
- â âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ – â âèäå ðàáîòû íà âàëó
òóðáèíû;
- â ÒÂÄ – â âèäå ñóììû ðàáîòû íà âàëó è ïðèðàùåíèÿ êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè.
 ýòîì ñëó÷àå ýôôåêòèâíîñòü àâèàöèîííîãî
äâèãàòåëÿ îöåíèâàåòñÿ êàê ýôôåêòèâíîñòü òåïëîâîé ìàøèíû.
Âî-âòîðûõ, àâèàöèîííûé ÃÒÄ íåîáõîäèìî îöåíèâàòü êàê ñðåäñòâî ïðåîáðàçîâàíèÿ ïîëó÷åííîé
ìåõàíè÷åñêîé ðàáîòû â ïîëåçíóþ ðàáîòó ñèëû òÿãè
ïî ïåðåìåùåíèþ ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà. Â ýòîì
ñëó÷àå ýôôåêòèâíîñòü äâèãàòåëüíîé óñòàíîâêè îöåíèâàåòñÿ êàê ýôôåêòèâíîñòü äâèæèòåëÿ.
Ýôôåêòèâíîñòü ÃÒÄ íàçåìíîãî è ìîðñêîãî
ïðèìåíåíèÿ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ïðîèçâîäñòâà
ìîùíîñòè íà âûõîäíîì âàëó, ìîæåò îöåíèâàòüñÿ
òîëüêî êàê ýôôåêòèâíîñòü òåïëîâîé ìàøèíû.
Ïðè ðàññìîòðåíèè ÃÒÄ êàê òåïëîâîé ìàøèíû ìîæíî îòâëå÷üñÿ îò êîíêðåòíîãî òèïà è íàçíà÷åíèÿ äâèãàòåëÿ, ò.ê. â áîëüøèíñòâå ðàññìîòðåííûõ
âûøå ñõåì ÃÒÄ ðåàëèçóåòñÿ îäèíàêîâûé òåðìîäèíàìè÷åñêèé öèêë, îáû÷íî íàçûâàåìûé ïðîñòûì
ãàçîòóðáèííûì öèêëîì èëè öèêëîì Áðàéòîíà.
Ïðîñòîé öèêë ñîñòîèò èç ñëåäóþùèõ òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ (ñì. Ðèñ. 2.1.1.1_1):
- àäèàáàòè÷åñêîå ñæàòèå ðàáî÷åãî òåëà (âîçäóõà) â âîçäóõîçàáîðíèêå (îòðåçîê Í- íà äèàãðàììå)
è â êîìïðåññîðå (îòðåçîê Â-Ê) îò àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ ÐÍ äî äàâëåíèÿ Ð*Ê. Â àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ïðè
ñêîðîñòè ïîëåòà ðàâíîé íóëþ (VÏ = 0) è â íàçåìíûõ
ÃÒÄ äèíàìè÷åñêîå ñæàòèå â âîçäóõîçàáîðíèêå îòñóòñòâóåò è âåñü ïðîöåññ ñæàòèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ
â êîìïðåññîðå;
- ïîäâîä òåïëà ïðè ïîñòîÿííîì äàâëåíèè ê ïîòîêó ðàáî÷åãî òåëà â êàìåðå ñãîðàíèÿ (ÊÑ) çà ñ÷åò
ñãîðàíèÿ òîïëèâà (îòðåçîê Ê-Ã). Ôàêòè÷åñêè äàâëåíèå â ÊÑ íåñêîëüêî ñíèæàåòñÿ îò Ð*Ê äî Ð*à èççà ãèäðàâëè÷åñêèõ è òåïëîâûõ ïîòåðü;
- àäèàáàòè÷åñêîå ðàñøèðåíèå ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ â òóðáèíå (îòðåçîê Ã-Ò) è ñîïëå (Ò-Ñ) îò äàâëåíèÿ Ð*à äî àòìîñôåðíîãî ÐÍ. Äëÿ âåðòîëåòíûõ
è íàçåìíûõ ÃÒÄ òî÷êè Ò è Ñ ïðàêòè÷åñêè ñîâïàäàþò, ò.ê. ðàñøèðåíèå ãàçà â òóðáèíå ïðîèñõîäèò
äî àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ;
- îòâîä òåïëà ê âíåøíåìó èñòî÷íèêó (â àòìîñôåðó) ïðè ïîñòîÿííîì äàâëåíèè ÐÍ (îòðåçîê Ñ-Í).
Ðåàëüíûé ãàçîòóðáèííûé öèêë ÿâëÿåòñÿ ðàçîìêíóòûì öèêëîì - â äàëüíåéøåì âûõëîïíûå
ãàçû íå ó÷àñòâóþò â ïåðèîäè÷åñêè ñîâåðøàåìîé
ðàáîòå è íå ïîïàäàþò íà âõîä â äâèãàòåëü. Öèêë
îñóùåñòâëÿåòñÿ ðàáî÷èì òåëîì ñ ïåðåìåííîé òåïëîåìêîñòüþ è õèìè÷åñêèì ñîñòàâîì. ßâëÿåòñÿ ïå-
2.1.1.1 – Ïðîñòîé ãàçîòóðáèííûé öèêë
Ðåàëüíûé ïðîñòîé ãàçîòóðáèííûé öèêë ïîêàçàí íà Ðèñ. 2.1.1.1_1 â T-S äèàãðàììå. Â äèàãðàììå íàãëÿäíî îòîáðàæàþòñÿ ðàáîòà öèêëà, ïîäâåäåííîå è îòâåäåííîå òåïëî è âíóòðèöèêëîâûå ïîòåðè
(â ïðîöåññàõ ñæàòèÿ, ðàñøèðåíèÿ è òå÷åíèÿ ðàáî÷åãî òåëà ïî òðàêòó ÃÒÄ).
Ðèñóíîê 2.1.1.1_1 – Ïðîñòîé ãàçîòóðáèííûé öèêë â
T-S äèàãðàììå
63
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
ðåìåííûì è ðàñõîä ðàáî÷åãî òåëà èç-çà äîáàâêè
ìàññû òîïëèâà â êàìåðå ñãîðàíèÿ âî âðåìÿ öèêëà.
Òàêæå âëèÿíèå íà îáúåì ðàáî÷åãî òåëà îêàçûâàåò
ñèñòåìà âòîðè÷íûõ ïîòîêîâ âíóòðè ÃÒÄ.
Îñíîâíûìè ïîêàçàòåëÿìè öèêëà ÿâëÿþòñÿ
óäåëüíàÿ ðàáîòà LÓÄ (ðàáîòà, îòíåñåííàÿ ê 1 êã ðàáî÷åãî òåëà) è ýôôåêòèâíûé ê.ï.ä. ηå, ðàâíûé îòíîøåíèþ ðàáîòû öèêëà LÖ ê êîëè÷åñòâó òåïëîòû
Q1, ïîäâåäåííîìó ñ òîïëèâîì ê êàìåðå ñãîðàíèÿ:
ηå = LÖ/Q1.
Ïàðàìåòðàìè ðåàëüíîãî öèêëà, îïðåäåëÿþùèìè óðîâåíü åãî ïîêàçàòåëåé (LÓÄ è ηå) ÿâëÿþòñÿ òåìïåðàòóðà ãàçà ïåðåä òóðáèíîé (êàê ïðàâèëî,
èñïîëüçóåòñÿ òåìïåðàòóðà ïåðåä ïåðâûì ðàáî÷èì
êîëåñîì - Ò*ÑÀ), ñóììàðíàÿ ñòåïåíü ñæàòèÿ (π*Σ),
óðîâåíü àýðîäèíàìè÷åñêîãî ñîâåðøåíñòâà ëîïàòî÷íûõ ìàøèí è ãèäðàâëè÷åñêèõ ïîòåðü ïî òðàêòó,
à òàêæå ðàñõîä öèêëîâîãî âîçäóõà íà îõëàæäåíèå
òóðáèíû.
Âàæíåéøèì ïàðàìåòðîì, îïðåäåëÿþùèì ñîâåðøåíñòâî öèêëà è ÃÒÄ â öåëîì, êàê òåïëîâîãî
äâèãàòåëÿ, ÿâëÿåòñÿ òåìïåðàòóðà ãàçà ïåðåä òóðáèíîé. Ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû ïðîïîðöèîíàëüíî óâåëè÷èâàåòñÿ óäåëüíàÿ ðàáîòà öèêëà, à òàêæå
ïîâûøàåòñÿ ýôôåêòèâíûé ê.ï.ä. Çàâèñèìîñòü ïîêàçàòåëåé öèêëà îò ñòåïåíè ñæàòèÿ áîëåå ñëîæíàÿ:
ñ óâåëè÷åíèåì π*Σ óäåëüíàÿ ðàáîòà è ýôôåêòèâíûé
ê.ï.ä. öèêëà ñíà÷àëà óâåëè÷èâàþòñÿ, à çàòåì, äîñòèãíóâ ìàêñèìóìà ïðè π *Σ = π *ΣÎPT, ñíèæàþòñÿ.
Îïòèìàëüíàÿ ñòåïåíü ñæàòèÿ ïî ê.ï.ä. çíà÷èòåëüíî âûøå îïòèìàëüíîé ñòåïåíè ñæàòèÿ ïî óäåëüíîé ðàáîòå: π *ΣÎPTη > π *ΣÎPTL (ñì. Ðèñ. 2.1.1.1_2).
Ïåðå÷èñëåííûå âûøå îñîáåííîñòè ãàçîòóðáèííîãî öèêëà îïðåäåëÿþò ïóòè åãî ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ, ïîñòîÿííî ðåàëèçóåìûå íà ïðàêòèêå. Äëÿ ïîâûøåíèÿ óäåëüíîé ðàáîòû è ýôôåêòèâíîãî ê.ï.ä.
â ëþáîì ñëó÷àå öåëåñîîáðàçíî èìåòü ìàêñèìàëüíî âîçìîæíóþ òåìïåðàòóðó ïåðåä òóðáèíîé. Áîëåå âûñîêàÿ Ò*ÑÀ ïîìèìî íåïîñðåäñòâåííîãî ïîâûøåíèÿ L ÓÄ. è η å ïîçâîëÿåò ïðèìåíÿòü áîëåå
âûñîêóþ ñòåïåíü ñæàòèÿ, ïîâûøàþùóþ ýêîíîìè÷íîñòü öèêëà.
Äëÿ ëþáîãî òèïà ÃÒÄ ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû ïåðåä òóðáèíîé îçíà÷àåò óëó÷øåíèå óäåëüíûõ
ïàðàìåòðîâ äâèãàòåëÿ:
- ïîâûøåíèå óäåëüíîé òÿãè ÒÐÄ è ÒÐÄÄ;
- ïîâûøåíèå óäåëüíîé ìîùíîñòè è ýêîíîìè÷íîñòè ÒÂÄ, âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ, íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ;
- ñíèæåíèå óäåëüíîé ìàññû âñåõ òèïîâ ÃÒÄ;
- ïîâûøåíèå ëîáîâîé òÿãè ÒÐÄ è ÒÐÄÄ.
Ìàêñèìàëüíî äîñòèæèìàÿ òåìïåðàòóðà (ñòåõèîìåòðè÷åñêàÿ) îïðåäåëÿåòñÿ èç óñëîâèÿ ïîëíîãî èñïîëüçîâàíèÿ â ïðîöåññå ãîðåíèÿ êèñëîðîäà
âîçäóõà (êîýôôèöèåíò èçáûòêà âîçäóõà â êàìåðå
ñãîðàíèÿ αÊÑ = 1). Äëÿ óãëåâîäîðîäíîãî òîïëèâà ýòà
òåìïåðàòóðà çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû â êîíöå ñæàòèÿ è ñîñòàâëÿåò Ò*ÑÀ ÌÀÕ = 2200…2800 Ê.
Ðèñóíîê 2.1.1.1_2 – Çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîãî ê.ï.ä. ïðîñòîãî öèêëà è óäåëüíîé ðàáîòû öèêëà îò
ñóììàðíîé ñòåïåíè ñæàòèÿ, òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä òóðáèíîé è ê.ï.ä. óçëîâ
64
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ôàêòè÷åñêàÿ âåëè÷èíà ïðèìåíÿåìûõ Ò*ÑÀ â ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ îãðàíè÷èâàåòñÿ, â îñíîâíîì, òåõíîëîãè÷åñêèìè âîçìîæíîñòÿìè. Ýòî - ñâîéñòâà òóðáèííûõ
ìàòåðèàëîâ, ýôôåêòèâíîñòü ñèñòåì îõëàæäåíèÿ, à òàêæå ýêîíîìè÷åñêèå è ýêîëîãè÷åñêèå îãðàíè÷åíèÿìè.
Ðàçâèòèå àâèàöèîííûõ è íàçåìíûõ ÃÒÄ â ÷àñòè
ïîâûøåíèÿ Ò*ÑÀ ïî ãîäàì ïîêàçàíî íà Ðèñ. 2.1.1.1_3.
Íàèáîëüøèå òåìïåðàòóðû Ò*ÑÀ = 1850…1870 Ê äîñòèãíóòû íà íîâåéøèõ âîåííûõ ÒÐÄÄÔ è ãðàæäàíñêèõ ÒÐÄÄ ñâåðõâûñîêîé òÿãè (RÂÇË ≥ 40 òñ), à òàêæå
ìîùíûõ ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ (Nå > 150 ÌÂò), â îñíîâíîì, ïðèìåíÿåìûõ â ÏÃÓ. Ó ÒÐÄÄ ìåíüøåé ðàçìåðíîñòè äëÿ ðåãèîíàëüíûõ è áëèæíåìàãèñòðàëüíûõ ñàìîëåòîâ ïàðàìåòðû öèêëà (Ò*ÑÀ è π*Ê) îòíîñèòåëüíî
áîëåå íèçêèå – äëÿ ñíèæåíèÿ ïîêóïíîé öåíû äâèãàòåëÿ è çàòðàò íà òåõíè÷åñêîå îáñëóæèâàíèå.
 ðåàëèçóåìûõ â íàñòîÿùåå âðåìÿ â ÑØÀ è Åâðîïå ïåðñïåêòèâíûõ ïðîãðàììàõ ðàçâèòèÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ (IHPTET, UEET, AMET) ðàçðàáàòûâàþòñÿ
òåõíîëîãèè è èñïûòûâàþòñÿ îïûòíûå äâèãàòåëè,
îáåñïå÷èâàþùèå ðàáîòó ñ ìàêñèìàëüíîé òåìïåðàòóðîé ãàçà ïåðåä òóðáèíîé Ò*ÑÀ ìàõ = 2000…2200 Ê.
Àêòèâíîå èñïîëüçîâàíèå íîâåéøèõ àâèàöèîííûõ òåõíîëîãèé â ïðîåêòèðîâàíèè è ïðîèçâîäñòâå
íàçåìíûõ ÃÒÄ, à òàêæå ðåàëèçàöèÿ ñëîæíûõ ñèñòåì îõëàæäåíèÿ òóðáèíû ñ èñïîëüçîâàíèåì òåïëîîáìåííèêîâ è âîäÿíîãî ïàðà â êà÷åñòâå îõëàäèòåëÿ ïîçâîëèëî íàçåìíûì ÃÒÄ ïîñòåïåííî
ïðåîäîëåòü òåõíîëîãè÷åñêîå îòñòàâàíèå îò àâèàäâèãàòåëåé. Íîâåéøèå ìîäåëè ìîùíûõ ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ äîñòèãëè ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû ãàçà
ïåðåä òóðáèíîé Ò*ÑÀ = 1700…1800 Ê. Ïðè ýòîì
ðåñóðñ íàèáîëåå íàãðóæåííûõ äåòàëåé òóðáèíû
ñîñòàâëÿåò íå ìåíåå 25000 ÷àñîâ.
Êàê óêàçûâàëîñü, ïîâûøåíèå Ò*ÑÀ ïîçâîëÿåò
ïðèìåíÿòü áîëåå âûñîêèå ñòåïåíè ñæàòèÿ, îïòèìàëüíûå çíà÷åíèÿ êîòîðûõ óâåëè÷èâàþòñÿ ñ ðîñòîì Ò*ÑÀ.  ñâÿçè ñ ýòèì, îäíîâðåìåííîå ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû ïåðåä òóðáèíîé è ñòåïåíè
ñæàòèÿ ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå ýôôåêòèâíûì ñïîñîáîì
ïîâûøåíèÿ ê.ï.ä. è óäåëüíîé ðàáîòû öèêëà. Íà
Ðèñ. 2.1.1.1_4 ïîêàçàíà òàêàÿ çàâèñèìîñòü ê.ï.ä.
ïðîñòîãî öèêëà îò π*Σ è Ò*ÑÀ, ðàññ÷èòàííàÿ äëÿ
íàçåìíûõ ÃÒÄ. Çäåñü æå ïîêàçàíà ñòàòèñòè÷åñêàÿ
çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîãî ê.ï.ä. ðåàëüíûõ ïðîìûøëåííûõ ÃÒÄ îò ñòåïåíè ñæàòèÿ. Íåîáõîäèìî
èìåòü ââèäó, ÷òî îáû÷íî ÃÒÄ ñ áîëåå âûñîêèìè
π*Σ èìåþò è áîëåå âûñîêèå Ò*ÑÀ. Ñòåïåíü ñæàòèÿ
Ðèñóíîê 2.1.1.1_3 – Ýâîëþöèÿ òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä òóðáèíîé
65
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
êîìïðåññîðà â ñîâðåìåííûõ íàçåìíûõ ÃÒÄ ïðîñòîãî öèêëà äîñòèãàåò π*Ê = 30…35. Â àâèàöèîííûõ æå
äâèãàòåëÿõ π*Ê = 40…45 è èìååò òåíäåíöèþ ê äàëüíåéøåìó ïîâûøåíèþ.
Âûáîð îïòèìàëüíîé ñòåïåíè ñæàòèÿ ÃÒÄ çàâèñèò îò íàçíà÷åíèÿ äâèãàòåëÿ, ðåæèìîâ ýêñïëóàòàöèè, ðàçìåðíîñòè. Íàïðèìåð, âûñîêàÿ ñòåïåíü
ñæàòèÿ ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ ðàçìåðîâ ïðîòî÷íîé ÷àñòè ïîñëåäíèõ ñòóïåíåé êîìïðåññîðà è ïåðâûõ ñòóïåíåé òóðáèíû. À ýòî íåáëàãîïðèÿòíî ñêàçûâàåòñÿ íà ê.ï.ä. ýòèõ óçëîâ, è âûèãðûø ê.ï.ä.
öèêëà îò ïîâûøåíèÿ π*Σ ìîæåò áûòü ñâåä¸í íà íåò
óìåíüøåíèåì ê.ï.ä. êîìïðåññîðà è òóðáèíû. Ïîýòîìó, êàê ïðàâèëî, áîëåå âûñîêèå π*Σ ïðèìåíÿþòñÿ â ÃÒÄ áîëüøèõ ðàçìåðíîñòåé.
Âûáîð ñòåïåíè ñæàòèÿ ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç çàäà÷
îïòèìèçàöèè ïàðàìåòðîâ ÃÒÄ ñ öåëüþ îáåñïå÷åíèÿ
íàèëó÷øèõ õàðàêòåðèñòèê äâèãàòåëÿ è îáúåêòà åãî
ïðèìåíåíèÿ (ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà, ïðîìûøëåííîãî îáîðóäîâàíèÿ, ýëåêòðîñòàíöèè è ò.ä.) ïðè ìèíèìàëüíîé ñòîèìîñòè æèçíåííîãî öèêëà.
Çíà÷èòåëüíûì ðåçåðâîì äëÿ ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ öèêëà è óëó÷øåíèÿ ïàðàìåòðîâ ÃÒÄ ÿâëÿåòñÿ
ñíèæåíèå âíóòðèöèêëîâûõ ïîòåðü - ïîâûøåíèå
ê.ï.ä. ëîïàòî÷íûõ ìàøèí, ñíèæåíèå ïîòåðü è óòå÷åê ïî òðàêòó ÃÒÄ è ðàñõîäà âîçäóõà íà îõëàæäåíèå.  íàñòîÿùåå âðåìÿ áëàãîäàðÿ ðàçâèòèþ ìåòîäèê òðåõìåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ïðîöåññîâ â óçëàõ
ÃÒÄ, äîñòèãíóò çíà÷èòåëüíûé ïðîãðåññ â ïîâûøåíèè èõ õàðàêòåðèñòèê.
2.1.1.2 - Ïðèìåíåíèå ñëîæíûõ
öèêëîâ â ÃÒÄ
Ðàññìîòðåííûå âûøå íàïðàâëåíèÿ ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ ïðîñòîãî öèêëà îãðàíè÷èâàþòñÿ
òåõíîëîãè÷åñêèìè âîçìîæíîñòÿìè, èìåþùèìèñÿ â äàííûé ìîìåíò âðåìåíè. Äðóãèì âîçìîæíûì
íàïðàâëåíèåì óëó÷øåíèÿ õàðàêòåðèñòèê ÃÒÄ ÿâëÿåòñÿ ïðèìåíåíèå óñëîæíåííûõ ñõåì äëÿ ðåàëèçàöèè òàê íàçûâàåìûõ ñëîæíûõ öèêëîâ.
Îáû÷íî ñëîæíûì öèêëîì íàçûâàþò öèêë ÃÒÄ,
ñîäåðæàùèé äîïîëíèòåëüíûå òåðìîäèíàìè÷åñêèå
ïðîöåññû, íå âõîäÿùèå â ïðîñòîé öèêë:
- ïðîìåæóòî÷íûé ïîäîãðåâ â ïðîöåññå ðàñøèðåíèÿ,
- ïðîìåæóòî÷íîå îõëàæäåíèå â ïðîöåññå ñæàòèÿ,
- óòèëèçàöèÿ òåïëà âûõëîïíûõ ãàçîâ,
- óâëàæíåíèå öèêëîâîãî âîçäóõà è äð.
Óòèëèçàöèÿ îòâîäèìîãî èç öèêëà òåïëà ìîæåò
áûòü ðåàëèçîâàíà ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè:
- ïîäîãðåâîì âûõëîïíûìè ãàçàìè öèêëîâîãî
âîçäóõà ïåðåä êàìåðîé ñãîðàíèÿ (ðåãåíåðàòèâíûé
öèêë);
66
- ïðîèçâîäñòâîì ïåðåãðåòîãî ïàðà âûñîêîãî
äàâëåíèÿ è âïðûñêîì åãî â êàìåðó ñãîðàíèÿ è òóðáèíó ÃÒÄ (öèêë STIG) èëè ñðàáàòûâàíèåì ïàðà
â îòäåëüíîé ïàðîâîé òóðáèíå (êîìáèíèðîâàííûé
ïàðîãàçîâûé öèêë);
- èñïîëüçîâàíèåì òåïëà âûõëîïíûõ ãàçîâ äëÿ
ïîâûøåíèÿ òåïëîòâîðíîé ñïîñîáíîñòè òîïëèâà
(õèìè÷åñêàÿ ðåãåíåðàöèÿ);
- óòèëèçàöèÿ òåïëà âûõëîïíûõ ãàçîâ â äîïîëíèòåëüíîì óòèëèçàöèîííîì öèêëå (âîçäóøíîì èëè
ñ èñïîëüçîâàíèåì íèçêîêèïÿùåé æèäêîñòè).
Äëÿ çíà÷èòåëüíîãî óëó÷øåíèÿ õàðàêòåðèñòèê
ÃÒÄ ïåðå÷èñëåííûå ïðîöåññû è ñïîñîáû óòèëèçàöèè
òåïëà ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ â ðàçëè÷íûõ ñî÷åòàíèÿõ.
Ïîñêîëüêó â íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ íåò
õàðàêòåðíûõ äëÿ àâèàäâèãàòåëåé æåñòêèõ îãðàíè÷åíèé ïî ãàáàðèòàì è ìàññå, òî äëÿ òàêèõ ÃÒÓ
ñëîæíûå öèêëû èñïîëüçóþòñÿ ÷àùå.  àâèàöèîííûõ ÃÒÄ äëÿ ïîâûøåíèÿ òÿãè øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ öèêë ñ ïðîìåæóòî÷íûì ïîäîãðåâîì â ïðîöåññå ðàñøèðåíèÿ (öèêë ÒÐÄÔ è ÒÐÄÄÔ).
Äîïîëíèòåëüíûé òåïëîïîäâîä ïîñëå ðàñøèðåíèÿ
ãàçà â òóðáèíå îñóùåñòâëÿåòñÿ â ôîðñàæíîé êàìåðå (ÔÊ), ãäå ðàáî÷åå òåë ïîäîãðåâàåòñÿ äî òåìïåðàòóðû Ò*Ô = 2000…2200 Ê (ïðè αΣ = 1,1…1,2).
Ïðîìåæóòî÷íûé ïîäîãðåâ çíà÷èòåëüíî ïîâûøàåò ðàáîòó öèêëà è, ñîîòâåòñòâåííî, ñêîðîñòü èñòå÷åíèÿ ãàçîâ èç ñîïëà è óäåëüíóþ òÿãó äâèãàòåëÿ (â 1,5…2 ðàçà).
Îäíàêî, ê.ï.ä. öèêëà ñóùåñòâåííî ñíèæàåòñÿ
èç-çà ïîäâîäà äîïîëíèòåëüíîãî òåïëà ïðè áîëåå
íèçêîì äàâëåíèè. Óäåëüíûé æå ðàñõîä òîïëèâà äâèãàòåëÿ çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàåòñÿ êàê âñëåäñòâèå
óõóäøåíèÿ ê.ï.ä. öèêëà, òàê è èç-çà ñíèæåíèÿ ïîëåòíîãî ê.ï.ä. (óâåëè÷åíèÿ ñêîðîñòè èñòå÷åíèÿ).
Èç-çà íèçêîé ýêîíîìè÷íîñòè ôîðñàæíûé ðåæèì
îáû÷íî èñïîëüçóåòñÿ â êðèòè÷åñêèõ óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè - íà âçëåòå (äëÿ ñîêðàùåíèÿ äëèíû
ÂÏÏ), äëÿ óñêîðåííîãî ðàçãîíà ñàìîëåòà, äëÿ ïðåîäîëåíèÿ çâóêîâîãî áàðüåðà è ò.ä. Ïðèìåíåíèå ôîðñàæà â ñâåðõçâóêîâîì êðåéñåðñêîì ïîëåòå îáû÷íî
ñòðåìÿòñÿ èçáåæàòü èç-çà çíà÷èòåëüíîãî ñíèæåíèÿ
äàëüíîñòè ïîëåòà.
 1940…1960 ã.ã. áûëè ñîçäàíû îïûòíûå îáðàçöû ÒÂÄ ñ ðåãåíåðàòîðîì. Ýòèì ïðèìåíåíèå ðåãåíåðàòèâíîãî öèêëà â àâèàöèîííûõ ÃÒÄ îãðàíè÷èëîñü è íå ïîëó÷èëî äàëüíåéøåãî ðàçâèòèÿ ïî
ïðè÷èíå çíà÷èòåëüíîãî âåñà è ãàáàðèòîâ òåïëîîáìåííèêà è åãî íèçêîé íàäåæíîñòè. Îäíàêî â íàñòîÿùåå âðåìÿ âíîâü ïðîÿâëÿåòñÿ èíòåðåñ ê ïðèìåíåíèþ ðåãåíåðàöèè òåïëà. Òàê, â ðàìêàõ åâðîïåéñêîé
ïðîãðàììû CLEAN ïðîðàáàòûâàþòñÿ ïåðñïåêòèâíûå ÒÂÄ è ÒÐÄÄ ñ ðåêóïåðàòîðîì (â ÒÐÄÄ - â ñî÷åòàíèè ñ ïðîìåæóòî÷íûì îõëàæäåíèåì).
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
 íàçåìíûõ ÃÒÄ ðåãåíåðàòèâíûé öèêë ïðèìåíÿåòñÿ äîñòàòî÷íî øèðîêî. Óòèëèçàöèÿ òåïëà
îñóùåñòâëÿåòñÿ â òåïëîîáìåííèêàõ-ðåêóïåðàòîðàõ è ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü ê.ï.ä. öèêëà íà 20…30%
(îòíîñèòåëüíûõ.). Ïðè ýòîì óäåëüíàÿ ðàáîòà íåñêîëüêî ñíèæàåòñÿ èç-çà ãèäðàâëè÷åñêèõ ïîòåðü
â ðåêóïåðàòîðå. Î÷åâèäíî, ÷òî ðåãåíåðàöèÿ òåïëà
âîçìîæíà, åñëè òåìïåðàòóðà âûõëîïíûõ ãàçîâ ñóùåñòâåííî âûøå òåìïåðàòóðû âîçäóõà çà êîìïðåññîðîì, ò.å. ïðè íåáîëüøîé ñòåïåíè ñæàòèÿ
π*Ê = 4…10.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ðåãåíåðàòèâíûé öèêë èñïîëüçóåòñÿ â ÃÒÄ íåáîëüøîé ðàçìåðíîñòè (ìîùíîñòüþ äî ~16 ÌÂò) è â ìèêðîòóðáèíàõ, äëÿ êîòîðûõ
ïðèìåíåíèå âûñîêîé ñòåïåíè ñæàòèÿ îãðàíè÷èâàåòñÿ ìàëîé ðàçìåðíîñòüþ ëîïàòî÷íûõ ìàøèí.
Ýíåðãåòè÷åñêèå íàçåìíûå ÃÒÄ øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ â ñîñòàâå ÏÃÓ â êîìáèíèðîâàííîì ïàðîãàçîâîì öèêëå, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ êîìáèíàöèåé
ïðîñòîãî ãàçîòóðáèííîãî öèêëà è ïàðîâîãî öèêëà
Ðåíêèíà. Â ÏÃÓ òåïëî âûõëîïíûõ ãàçîâ ÃÒÄ èñïîëüçóåòñÿ â êîòëå-óòèëèçàòîðå äëÿ ïðîèçâîäñòâà
ïåðåãðåòîãî ïàðà è âûðàáîòêè äîïîëíèòåëüíîé
ìîùíîñòè â êîíäåíñàöèîííîé ïàðîâîé òóðáèíå.
Óâåëè÷åíèå ìîùíîñòè è ê.ï.ä. óñòàíîâêè ñîñòàâëÿåò ~50 %.
Óðîâåíü ê.ï.ä. ñîâðåìåííûõ ÏÃÓ, áàçèðóþùèõñÿ íà ÃÒÄ ñ âûñîêèìè ïàðàìåòðàìè öèêëà
(Ò*ÑÀ = 1600…1700 Ê, π * Ê = 16…23) äîñòèãàåò
58…60 %.
Äîñòàòî÷íî ÷àñòî â ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ èñïîëüçóåòñÿ òàêæå öèêë ñ âïðûñêîì ïàðà â êàìåðó
ñãîðàíèÿ è òóðáèíó (öèêë STIG).  îòëè÷èå îò ÏÃÓ,
â ýòîì ñëó÷àå íåò íåîáõîäèìîñòè â ïàðîâîé òóðáèíå, ïîýòîìó óñòàíîâêè ñ âïðûñêîì ïàðà çíà÷èòåëüíî ïðîùå è äåøåâëå. Îäíàêî è ïðèðîñò ìîùíîñòè è ê.ï.ä. â òàêèõ óñòàíîâêàõ ìåíüøå, ÷åì
â ÏÃÓ. Î÷åâèäíûì íåäîñòàòêîì öèêëà ÿâëÿåòñÿ
ïîòåðÿ áîëüøîãî êîëè÷åñòâà ñïåöèàëüíî ïîäãîòîâëåííîé âîäû (ïàðîãàçîâàÿ ñìåñü ïîñëå ðàñøèðåíèÿ â òóðáèíå è îõëàæäåíèÿ â êîòëå âûáðàñûâàåòñÿ â àòìîñôåðó).
Öèêë ñ ïðîìåæóòî÷íûì ïîäîãðåâîì â íàçåìíûõ ÃÒÄ èìååò îãðàíè÷åííîå ïðèìåíåíèå èç-çà
îòðèöàòåëüíîãî âëèÿíèÿ íà ýôôåêòèâíûé ê.ï.ä.
Òàêîé öèêë â íàñòîÿùåå âðåìÿ èñïîëüçóåòñÿ òîëüêî â ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ GT24 è GT26 ôèðìû
ALSTOM. Ýòè ÃÒÄ ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ðàáîòû
â ñîñòàâå ÏÃÓ è èìåþò ìîùíîñòü180 è 260 ÌÂò.
 ÃÒÄ èìååòñÿ âòîðàÿ êàìåðà ñãîðàíèÿ, ðàñïîëîæåííàÿ ïîñëå ïåðâîé ñòóïåíè ïÿòèñòóïåí÷àòîé
òóðáèíû. Äëÿ êîìïåíñàöèè ñíèæåíèÿ ê.ï.ä. öèêëà
â GT24 è GT26 ïðèìåíåíà ïîâûøåííàÿ ñòåïåíü
ñæàòèÿ π*Ê = 30…32.
 íàçåìíûõ ÃÒÄ èñïîëüçóþòñÿ òàêæå öèêëû:
- ñ ïðîìåæóòî÷íûì îõëàæäåíèåì;
- ñ ïðîìåæóòî÷íûì îõëàæäåíèåì è ïðîìåæóòî÷íûì ïîäîãðåâîì;
- ñ ïðîìåæóòî÷íûì îõëàæäåíèåì è ðåãåíåðàöèåé;
- ñ ïðîìåæóòî÷íûì îõëàæäåíèåì, ïðîìåæóòî÷íûì ïîäîãðåâîì è ðåãåíåðàöèåé;
- ñ âïðûñêîì ïàðà â êàìåðó ñãîðàíèÿ ñ ïîñëåäóþùèì åãî èçâëå÷åíèåì íà âûõëîïå ïðè ïîìîùè
êîíòàêòíîãî êîíäåíñàòîðà;
- öèêëû ñ óâëàæíåíèåì âîçäóõà è äð.
Îäíàêî, ðåàëèçóþùèå ïåðå÷èñëåííûå öèêëû
óñòàíîâêè íå íàøëè ïîêà øèðîêîãî ïðèìåíåíèÿ
è ÿâëÿþòñÿ ëèáî îïûòíûìè îáðàçöàìè, ëèáî âûïóùåíû íåáîëüøîé ñåðèåé.
 ðàìêàõ çàðóáåæíûõ ïðîãðàìì ðàçâèòèÿ
ýíåðãåòèêè ïðîðàáàòûâàþòñÿ ïåðñïåêòèâíûå óñòàíîâêè, îáúåäèíÿþùèå ÃÒÄ ñëîæíûõ öèêëîâ ñ ðàçëè÷íûìè òåõíîëîãè÷åñêèìè ïðîöåññàìè. Íî äàííûå óñòàíîâêè ïî ñóòè óæå íå ÿâëÿþòñÿ ÃÒÄ
â êëàññè÷åñêîì åãî ïîíèìàíèè, à ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ñëîæíûå òåõíîëîãè÷åñêèå ñèñòåìû ïî ñîâìåñòíîìó ïðîèçâîäñòâó ðàçëè÷íûõ âèäîâ ýíåðãèè
(ýëåêòðè÷åñêîé, ìåõàíè÷åñêîé, òåïëîâîé, õîëîäà)
è õèìè÷åñêèõ ïðîäóêòîâ, ýêîëîãè÷åñêè ÷èñòûå
è áåçîòõîäíûå.
2.1.2 - Àâèàöèîííûé ÃÒÄ êàê äâèæèòåëü
Ïðè ðåàëèçàöèè òåðìîäèíàìè÷åñêîãî öèêëà
àâèàöèîííîãî ÃÒÄ ïîëó÷àåòñÿ ìåõàíè÷åñêàÿ ðàáîòà. Îíà äîëæíà áûòü ïðåîáðàçîâàíà â ïîëåçíóþ
ðàáîòó ñèëû òÿãè, ñ ïîìîùüþ êîòîðîé îñóùåñòâëÿåòñÿ äâèæåíèå ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà.
Êàê îòìå÷àëîñü âûøå, ÒÐÄ è ÒÐÄÄ îòíîñÿòñÿ
ê äâèãàòåëÿì ïðÿìîé ðåàêöèè - îíè îäíîâðåìåííî
âûïîëíÿþò ôóíêöèè äâèãàòåëÿ è äâèæèòåëÿ.
Ó ýòèõ äâèãàòåëåé íåò ñïåöèàëüíîãî óñòðîéñòâà
(äâèæèòåëÿ), êîòîðûé ïðåîáðàçóåò ýôôåêòèâíóþ
ìîùíîñòü ðåàêòèâíîé ñòðóè â ðàáîòó ñèëû òÿãè.
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ äîñòàòî÷íîé òÿãè íåîáõîäèìî
èìåòü èçáûòîê ñêîðîñòè èñòå÷åíèÿ èç ñîïëà WC íàä
ñêîðîñòüþ ïîëåòà VÏ. Îäíàêî, ýòîò æå èçáûòîê ñêîðîñòè îáóñëàâëèâàåò ïîòåðþ ÷àñòè êèíåòè÷åñêîé
ýíåðãèè. Ñîâåðøåíñòâî ÒÐÄ è ÒÐÄÄ êàê äâèæèòåëÿ õàðàêòåðèçóåò ïîëåòíûé ê.ï.ä., ðàâíûé îòíîøåíèþ òÿãîâîé ìîùíîñòè NÒßà ê ðàñïîëàãàåìîé ýôôåêòèâíîé ìîùíîñòè NÐÀÑÏ:
67
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
ãäå R – òÿãà, Í;
GÃ – ìàññîâûé ðàñõîä ãàçà íà ñðåçå ñîïëà, êã/ñ;
GÂ – ìàññîâûé ðàñõîä âîçäóõà íà âõîäå â äâèãàòåëü, êã/ñ;
WC – ñêîðîñòü èñòå÷åíèÿ èç ñîïëà, ì/ñ;
VÏ – ñêîðîñòü ïîëåòà, ì/ñ.
Óïðîùåííîå âûðàæåíèå ïîëåòíîãî ê.ï.ä âïåðâûå ïîëó÷åíî Á. Ñ. Ñòå÷êèíûì. Îíî ñïðàâåäëèâî
äëÿ ëþáîãî ÂÐÄ ñ îäíèì âîçäóõîçàáîðíûì óñòðîéñòâîì è îäíèì ðåàêòèâíûì ñîïëîì è èìååò âèä:
Âåëè÷èíà ïîëíîãî ê.ï.ä. îïðåäåëÿåò óäåëüíûé
ðàñõîä òîïëèâà ÑÓ, ò.å. å¸ ýêîíîìè÷íîñòü. Óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà îïðåäåëÿåòñÿ ïî ñëåäóþùèì
ôîðìóëàì.
Äëÿ ÒÐÄ è ÒÐÄÄ óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà íà
åäèíèöó òÿãè, êã/êÍ*÷:
Ïðè VÏ < 1000 ì/ñ:
Îñíîâíîé îñîáåííîñòüþ ïîëåòíîãî ê.ï.ä. ÿâëÿåòñÿ åãî ïàäåíèå ñ óâåëè÷åíèåì ñêîðîñòè èñòå÷åíèÿ èç ñîïëà. Ïðè÷èíîé òàêîãî ïàäåíèÿ ÿâëÿåòñÿ
ðîñò àáñîëþòíîé ñêîðîñòè îòáðîñà ðàáî÷åãî òåëà
WÑ-VÏ è óâåëè÷åíèå ïîòåðü ýíåðãèè ñ âûõîäíîé
ñêîðîñòüþ. Ïîýòîìó ïðèìåíåíèå îäíîêîíòóðíûõ
ÒÐÄ ñ âûñîêîé ñâîáîäíîé ýíåðãèåé (ñ âûñîêèìè
ïàðàìåòðàìè öèêëà) ïðè äîçâóêîâûõ ñêîðîñòÿõ ïîëåòà íåâûãîäíî.  ýòîì ñëó÷àå âûñîêîå çíà÷åíèå
ýôôåêòèâíîãî ê.ï.ä. öèêëà ñî÷åòàåòñÿ ñ íèçêèì ïîëåòíûì ê.ï.ä.  òî æå âðåìÿ ïîâûøåíèå ïîëåòíîãî
ê.ï.ä. ïóòåì ñíèæåíèÿ ñêîðîñòè èñòå÷åíèÿ èç ÒÐÄ
íå äàåò ýôôåêòà, ïîñêîëüêó ïàäàåò ê.ï.ä. öèêëà.
 ÒÐÄÄ íàëè÷èå íàðóæíîãî êîíòóðà ïîçâîëÿåò
ïðè âûñîêèõ ïàðàìåòðàõ öèêëà ñíèçèòü ñêîðîñòè
èñòå÷åíèÿ çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ ðàñõîäà âîçäóõà è ñî÷åòàòü âûñîêèé ê.ï.ä. öèêëà ñ âûñîêèì ïîëåòíûì
ê.ï.ä. Ýòî îáóñëàâëèâàåò çíà÷èòåëüíîå ñíèæåíèå
óäåëüíîãî ðàñõîäà òîïëèâà, ÷òî è ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç
âàæíåéøèõ ñâîéñòâ è ïðåèìóùåñòâ ÒÐÄÄ [2.8.1].
 àâèàöèîííûõ ÃÒÄ íåïðÿìîé ðåàêöèè (ÒÂÄ
è âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ) îñíîâíûì äâèæèòåëåì ÿâëÿåòñÿ âèíò, ïîýòîìó ïîëåòíûé ê.ï.ä. ïðàêòè÷åñêè
ðàâåí ê.ï.ä. âèíòà:
η ï= η â
2.1.3 - Ïîëíûé ê.ï.ä. è òîïëèâíàÿ
ýôôåêòèâíîñòü (ýêîíîìè÷íîñòü) ÃÒÄ
Äëÿ àâèàöèîííîé ÑÓ ñ ÃÒÄ îáùàÿ ýôôåêòèâíîñòü ïðåîáðàçîâàíèÿ õèìè÷åñêîé ýíåðãèè òîïëèâà â ïîëåçíóþ ðàáîòó ïåðåäâèæåíèÿ ËÀ îïðåäåëÿåòñÿ ïîëíûì (èëè îáùèì) ê.ï.ä. ηÎ. Ïîëíûé ê.ï.ä.
ðàâåí ïðîèçâåäåíèþ ýôôåêòèâíîãî ê.ï.ä. öèêëà
è ïîëåòíîãî ê.ï.ä.:
η o = η e ηï
68
Äëÿ ÒÂÄ óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà íà åäèíèöó ýêâèâàëåíòíîé ìîùíîñòè, êã/êÂò·÷:
ãäå GÒ ×ÀÑ
Hu
VÏ
NÝÊÂ
– ÷àñîâîé ðàñõîä òîïëèâà, êã/÷
– íèçøàÿ òåïëîòà ñãîðàíèÿ òîïëèâà, êÄæ/êã
– ñêîðîñòü ïîëåòà, ì/ñ
– ýêâèâàëåíòíàÿ ìîùíîñòü ÒÂÄ (ñóììà
ìîùíîñòè íà âàëó âèíòà è óñëîâíîé
ìîùíîñòè, ðàçâèâàåìîé çà ñ÷åò ïðÿìîé
ðåàêöèè äâèãàòåëÿ), êÂò
R
– òÿãà, êÍ.
Çàìåòèì, ÷òî óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà ÒÐÄ
è ÒÐÄÄ çàâèñèò íå òîëüêî îò îáùåãî ê.ï.ä., íî è îò
ñêîðîñòè ïîëåòà. Äëÿ ÒÂÄ çàâèñèìîñòü ýêîíîìè÷íîñòè îò ñêîðîñòè ïîëåòà ïðîÿâëÿåòñÿ íåÿâíî - ÷åðåç ê.ï.ä. âèíòà.
Äëÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ çàâèñèìîñòü óäåëüíîãî ðàñõîäà òîïëèâà îò ýôôåêòèâíîãî è ïîëåòíîãî
ê.ï.ä., à òàêæå îò òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä òóðáèíîé â óñëîâèÿõ H = 11 êì, M = 0,8 ïîêàçàíà íà
Ðèñ. 2.1.3_1 è 2.1.3_2.
Äëÿ íàçåìíûõ ÃÒÄ îêîí÷àòåëüíûì ïîëåçíûì
ýôôåêòîì ÿâëÿåòñÿ ìîùíîñòü íà âûõîäíîì âàëó.
Ïîýòîìó ýêîíîìè÷íîñòü íàçåìíûõ ÃÒÄ îöåíèâàåòñÿ ýôôåêòèâíûì ê.ï.ä. ηå, à óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà îïðåäåëÿåòñÿ (êã/êÂò·÷):
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ðèñóíîê 2.1.3_1 – Çàâèñèìîñòü óäåëüíîãî ðàñõîäà
òîïëèâà îò ýôôåêòèâíîãî (ηå)
è ïîëåòíîãî ÊÏÄ
2.2 - Ïàðàìåòðû ÃÒÄ
2.2.1 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû àâèàöèîííûõ ÃÒÄ
Ïàðàìåòðû, õàðàêòåðèçóþùèå ÃÒÄ, ìîæíî
ðàçäåëèòü íà äâå ãðóïïû.
Ïåðâàÿ ãðóïïà – ýòî ïàðàìåòðû, âûðàæàþùèåñÿ àáñîëþòíîé âåëè÷èíîé è çàâèñÿùèå îò ðàçìåðíîñòè äâèãàòåëÿ. Âàæíåéøèå èç íèõ:
- ðåàêòèâíàÿ òÿãà – äëÿ äâèãàòåëåé ïðÿìîé
ðåàêöèè (ÒÐÄ, ÒÐÄÔ, ÒÐÄÄ, ÒÐÄÄÔ),
- ìîùíîñòü íà âûõîäíîì âàëó – äëÿ ÃÒÄ íåïðÿìîé ðåàêöèè (ÒÂÄ è âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ);
- ðàñõîä òîïëèâà;
- ðàñõîä âîçäóõà íà âõîäå â äâèãàòåëü;
- ñóõàÿ ìàññà;
- ãàáàðèòíûå ðàçìåðû.
Òÿãà, ìîùíîñòü, ðàñõîä òîïëèâà è ðàñõîä âîçäóõà çàâèñÿò îò ìíîãèõ ôàêòîðîâ - ðåæèìà ðàáîòû
ÃÒÄ, ñêîðîñòè è âûñîòû ïîëåòà, àòìîñôåðíûõ óñëîâèé, ïðèíÿòîé ïðîãðàììû ðåãóëèðîâàíèÿ. Ïîýòîìó ýòè ïàðàìåòðû îáû÷íî óêàçûâàþòñÿ ïðè ñòàíäàðòíûõ àòìîñôåðíûõ óñëîâèÿõ äëÿ îñíîâíûõ
âàæíåéøèõ ðåæèìîâ è óñëîâèé ïîëåòà - íà âçëåòíîì ðåæèìå ïðè Í = 0 è ÌÏ = 0 è â âûñîòíî-ñêîðîñòíûõ óñëîâèÿõ, íàèáîëåå õàðàêòåðíûõ äëÿ êîíêðåòíîãî òèïà ÃÒÄ.
Ðèñóíîê 2.1.3_2 – Òåîðåòè÷åñêè äîñòèæèìûå ìèíèìàëüíûå çíà÷åíèÿ óäåëüíûõ ðàñõîäîâ òîïëèâà â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä òóðáèíîé
Íàïðèìåð, äëÿ ÒÐÄÄ ìàãèñòðàëüíûõ ãðàæäàíñêèõ è âîåííî-òðàíñïîðòíûõ ñàìîëåòîâ ýòî,
êàê ïðàâèëî, ðåæèì íàáîðà âûñîòû (íîìèíàëüíûé) è ìàêñèìàëüíûé êðåéñåðñêèé ðåæèì íà âûñîòå Í = 11 êì ïðè ñêîðîñòè ïîëåòà, ñîîòâåòñòâóþùåé ÷èñëó Ì Ï = 0,8 (V Ï = 850 êì/÷), à òàêæå
ìàêñèìàëüíûé ðåæèì ïðè Í = 0 ïðè ñêîðîñòè îòðûâà ñàìîëåòà îò ÂÏÏ (ÌÏ = 0,2…0,25).
Äëÿ âîåííûõ ÒÐÄÔ è ÒÐÄÄÔ â çåìíûõ óñëîâèÿõ îáû÷íî óêàçûâàåòñÿ ïàðàìåòðû íà âçëåòíîì ðåæèìå, êàê áåç èñïîëüçîâàíèÿ ôîðñàæà, òàê è ñ âêëþ÷åííîé ÔÊ (ïîëíûé ôîðñàæ).
 çàâèñèìîñòè îò íàçíà÷åíèÿ äâèãàòåëÿ âåëè÷èíà òÿãè è ìîùíîñòü àâèàöèîííûõ ÃÒÄ (ðàçìåðíîñòü äâèãàòåëÿ) èçìåíÿþòñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ.
Îíè îïðåäåëÿþò ðàñõîä âîçäóõà, ðàñõîä òîïëèâà,
ãàáàðèòíûå ðàçìåðû è ìàññó ÃÒÄ. Óêàçàííûå àáñîëþòíûå ïàðàìåòðû èñïîëüçóþòñÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà äëÿ îïðåäåëåíèÿ
åãî ëåòíî-òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê.
Òÿãà ñîâðåìåííûõ ÒÐÄ è ÒÐÄÄ èçìåíÿåòñÿ
â øèðîêèõ ïðåäåëàõ - îò íåñêîëüêèõ êèëîíüþòîíîâ äî íåñêîëüêèõ ñîòåí êèëîíüþòîíîâ. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ìàêñèìàëüíàÿ òÿãà äîñòèãíóòà íà ÒÐÄÄ
GE90-115B ôèðìû General Electric (GE). Ýòîò
äâèãàòåëü ïðåäíàçíà÷åí äëÿ äâóõäâèãàòåëüíîãî
69
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
äàëüíåìàãèñòðàëüíîãî ñàìîëåòà Âoeing 777. Âî
âðåìÿ èñïûòàíèé äâèãàòåëü ðàçâèâàë òÿãó 569 êÍ
(58000 êãñ) ïðè ñåðòèôèêàöèîííîé âçëåòíîé òÿãå
512 êÍ (52200 êãñ). Ñðåäè ôîðñàæíûõ äâèãàòåëåé
íàèáîëüøóþ âçëåòíóþ òÿãó RÔ = 245 êÍ (25000 êãñ)
èìååò ÒÐÄÄÔ ÍÊ-32, ðàçðàáîòàííûé â ÑÑÑÐ â ÊÁ
«Òðóä» (â íàñòîÿùåå âðåìÿ - ÎÀÎ «ÑÍÒÊ èìåíè
Í.Ä.Êóçíåöîâà», ã. Ñàìàðà), è ïðèìåíÿåìûé íà
ñòðàòåãè÷åñêîì áîìáàðäèðîâùèêå ÒÓ-160.
Ìîùíîñòü ñîâðåìåííûõ ÒÂÄ è âåðòîëåòíûõ
ÃÒÄ ñîñòàâëÿåò îò íåñêîëüêèõ ñîòåí äî íåñêîëüêèõ òûñÿ÷ êèëîâàòò. Ìàêñèìàëüíóþ ìîùíîñòü
Nå = 11030 êÂò (15000 ë.ñ.) èìååò äâèãàòåëü ÍÊ-12
ñàìàðñêîãî ÊÁ «Òðóä» äëÿ ñàìîëåòîâ ÒÓ-95, ÒÓ114, ÀÍ-22. Äâèãàòåëü ïðîøåë ãîñóäàðñòâåííûå
èñïûòàíèÿ â 1956 ã. è â òå÷åíèå ïîëóâåêà ÿâëÿåòñÿ ðåêîðäñìåíîì-äîëãîæèòåëåì, ïðîäîëæàÿ ýêñïëóàòàöèþ íà ñòðàòåãè÷åñêîì áîìáàðäèðîâùèêå
ÒÓ-95 è âîåííî-òðàíñïîðòíîì ñàìîëåòå ÀÍ-22.
Íàèáîëåå ìîùíûì âåðòîëåòíûì ÃÒÄ ÿâëÿåòñÿ äâèãàòåëü Ä-136 ìîùíîñòüþ 8400 êÂò
(11400 ë.ñ.), ñîçäàííûé â ÑÑÑÐ â ÊÁ «Ïðîãðåññ»
(ã. Çàïîðîæüå, íûíå Óêðàèíà) äëÿ òÿæåëûõ âåðòîëåòîâ ÌÈ-26.
Ñòîëü øèðîêèé äèàïàçîí òÿãè è ìîùíîñòè
ÃÒÄ îáóñëàâëèâàåò çíà÷èòåëüíûå ðàçëè÷èÿ â êîíñòðóêöèè è ïàðàìåòðàõ äâèãàòåëåé â çàâèñèìîñòè
îò èõ ðàçìåðíîñòè. Ïîýòîìó, ïðè àíàëèçå êîíñòðóêòèâíûõ îñîáåííîñòåé è ïàðàìåòðîâ ÃÒÄ îáû÷íî
óñëîâíî äåëÿò íà êëàññû òÿãè èëè ìîùíîñòè (áîëåå óçêèå äèàïàçîíû). Âõîäÿùèå â îäèí êëàññ äâèãàòåëè èìåþò îòíîñèòåëüíî áëèçêóþ ðàçìåðíîñòü
è, ñîîòâåòñòâåííî, çíà÷èòåëüíî áîëüøóþ îáùíîñòü
ïàðàìåòðîâ è êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé. Ýòî ïîçâîëÿåò áîëåå îáúåêòèâíî îöåíèâàòü è ñðàâíèâàòü ñòåïåíü ñîâåðøåíñòâà ÃÒÄ è åãî îòäåëüíûõ óçëîâ.
Íàïðèìåð, äëÿ ñîâðåìåííûõ ãðàæäàíñêèõ
ÒÐÄÄ ìîæíî óñëîâíî âûäåëèòü ñëåäóþùèå êëàññû òÿãè:
- 10…30 êÍ (~1000…3000 êãñ) – ÒÐÄÄ äëÿ
íåáîëüøèõ ñëóæåáíûõ è ðåãèîíàëüíûõ ñàìîëåòîâ;
- 30…60 êÍ (3000…6000 êãñ) – ÒÐÄÄ äëÿ
äâóõäâèãàòåëüíûõ äàëüíèõ ñëóæåáíûõ ñàìîëåòîâ è äëÿ ðåãèîíàëüíûõ ñàìîëåòîâ âìåñòèìîñòüþ 50…70 ïàññàæèðîâ;
- 60…90 êÍ (6000…9000 êãñ) – ÒÐÄÄ äëÿ
äâóõäâèãàòåëüíûõ ðåãèîíàëüíûõ ñàìîëåòîâ âìåñòèìîñòüþ 70…120 ïàññàæèðîâ;
- 90…140 êÍ (9000…14000 êãñ) – ÒÐÄÄ äëÿ
äâóõäâèãàòåëüíûõ áëèæíå- è ñðåäíåìàãèñòðàëüíûõ
ñàìîëåòîâ âìåñòèìîñòüþ 120…180 ïàññàæèðîâ;
- 140…200 êÍ (14000…20000 êãñ) – ÒÐÄÄ äëÿ
äâóõäâèãàòåëüíûõ áëèæíå- è ñðåäíåìàãèñòðàëüíûõ ñàìîëåòîâ âìåñòèìîñòüþ 180…250 ïàññàæè-
70
ðîâ è äëÿ ÷åòûðåõäâèãàòåëüíûõ äàëüíåìàãèñòðàëüíûõ ñàìîëåòîâ âìåñòèìîñòüþ 300…350 ïàññàæèðîâ;
- 200…350 êÍ (20000…35000 êãñ) ÒÐÄÄ äëÿ
äâóõäâèãàòåëüíûõ áëèæíå- è ñðåäíåìàãèñòðàëüíûõ ñàìîëåòîâ âìåñòèìîñòüþ 200…300 ïàññàæèðîâ è äëÿ ÷åòûðåõäâèãàòåëüíûõ äàëüíåìàãèñòðàëüíûõ ñàìîëåòîâ âìåñòèìîñòüþ 350…600
ïàññàæèðîâ;
- ñâûøå 350 êÍ ( > 35000 êãñ) - ÒÐÄÄ äëÿ
äâóõäâèãàòåëüíûõ äàëüíåìàãèñòðàëüíûõ ñàìîëåòîâ âìåñòèìîñòüþ ñâûøå 300 ïàññàæèðîâ.
Äëÿ âîåííûõ ÒÐÄ(Ô) è ÒÐÄÄ(Ô) ìîæíî âûäåëèòü ñëåäóþùèå êëàññû òÿãè:
- äî 10 êÍ ( < 1000 êãñ) – ìàëîðàçìåðíûå
ÒÐÄ è ÒÐÄÄ äëÿ ëåòàþùèõ ìèøåíåé, êðûëàòûõ
ðàêåò, áåñïèëîòíûõ ËÀ;
- 10…50 êÍ (1000…5000 êãñ) – äâèãàòåëè äëÿ
ó÷åáíî-òðåíèðîâî÷íûõ ñàìîëåòîâ, ëåãêèõ èñòðåáèòåëåé è óäàðíûõ ñàìîëåòîâ;
- 50…150 êÍ (5000…15000 êãñ) – äâèãàòåëè äëÿ
ñðåäíèõ è òÿæåëûõ îäíî- è äâóõäâèãàòåëüíûõ áîåâûõ ñàìîëåòîâ (èñòðåáèòåëè è óäàðíûå ñàìîëåòû);
- ñâûøå 150 êÍ (> 15000 êãñ) – äëÿ òÿæåëûõ
èñòðåáèòåëåé è óäàðíûõ ñàìîëåòîâ ñ âûñîêîé òÿãîâîîðóæåííîñòüþ, à òàêæå ñâåðõçâóêîâûõ òÿæåëûõ
ñòðàòåãè÷åñêèõ áîìáàðäèðîâùèêîâ.
ÒÂÄ è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ ìîæíî óñëîâíî ðàçäåëèòü íà äâèãàòåëè ìàëîé (< 1000 êÂò), ñðåäíåé
(1000…3000 êÂò) è âûñîêîé (> 3000 êÂò) ìîùíîñòè. ÃÒÄ ìàëîé ìîùíîñòè ïðèìåíÿþòñÿ íà ëåãêèõ òóðáîâèíòîâûõ ñàìîëåòàõ è âåðòîëåòàõ (ñëóæåáíûõ è ÷àñòíûõ). ÃÒÄ ñðåäíåé ìîùíîñòè
ïðèìåíÿþòñÿ íà òðàíñïîðòíûõ è ïàññàæèðñêèõ
äâóõ- è ÷åòûðåõäâèãàòåëüíûõ òóðáîâèíòîâûõ ñàìîëåòàõ è âåðòîëåòàõ ñðåäíåãî êëàññà. ÃÒÄ âûñîêîé ìîùíîñòè ïðèìåíÿþòñÿ íà òÿæåëûõ òðàíñïîðòíûõ ñàìîëåòàõ è áîìáàðäèðîâùèêàõ (ÀÍ-22,
Òó-95) è òÿæåëûõ âåðòîëåòàõ (ÌÈ-26).
Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî òàêîå äåëåíèå äâèãàòåëåé íà êëàññû íîñèò óñëîâíûé õàðàêòåð. Â çàâèñèìîñòè îò êîíêðåòíûõ öåëåé ñðàâíåíèÿ è àíàëèçà êëàññû òÿãè è ìîùíîñòè ÃÒÄ ìîãóò áûòü
ñóæåíû èëè ðàñøèðåíû.
Ðàñõîä âîçäóõà ñîâðåìåííûõ àâèàöèîííûõ
ÃÒÄ èçìåíÿåòñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ: îò ~1 êã/ñ
â âåðòîëåòíûõ è ñàìîëåòíûõ ÃÒÄ ìàëîé ìîùíîñòè äî ~1500 êã/ñ â ìîùíûõ ÒÐÄÄ ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè.
Äëÿ ñðàâíèòåëüíîé îöåíêè óðîâíÿ òåõíè÷åñêîãî ñîâåðøåíñòâà ÃÒÄ èñïîëüçóþòñÿ óäåëüíûå ïàðàìåòðû, íå çàâèñÿùèå îò ðàçìåðíîñòè äâèãàòåëÿ:
- óäåëüíàÿ òÿãà RÓÄ – îòíîøåíèå òÿãè ÒÐÄ(Ô)
è ÒÐÄÄ(Ô) ê ðàñõîäó âîçäóõà (RÓÄ = R/GÂ);
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
- óäåëüíàÿ ìîùíîñòü NÓÄ – îòíîøåíèå ìîùíîñòè íà âàëó ÒÂÄ èëè âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ ê ðàñõîäó âîçäóõà (NÓÄ = Nå/ GÂ);
- óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà – îòíîøåíèå ÷àñîâîãî ðàñõîäà òîïëèâà ê òÿãå èëè ìîùíîñòè (äëÿ
ÒÐÄ è ÒÐÄÄ ÑR = GÒ/R, äëÿ ÒÂÄ è âåðòîëåòíûõ
ÃÒÄ Ñå = GÒ/Nå);
- óäåëüíàÿ ìàññà γ - îòíîøåíèå ñóõîé ìàññû
ê òÿãå èëè ìîùíîñòè ( äëÿ ÒÐÄ è ÒÐÄÄ γ = ÌÄÂ/R,
äëÿ ÒÂÄ è âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ γ = ÌÄÂ/Ne ).  çàðóáåæíîé ëèòåðàòóðå ÷àñòî èñïîëüçóåòñÿ îáðàòíàÿ
âåëè÷èíà – îòíîøåíèå òÿãè ê ìàññå;
- ëîáîâàÿ òÿãà RËÎÁ – îòíîøåíèå òÿãè ê ïëîùàäè âõîäà â äâèãàòåëü (RËÎÁ = R/FÂÕ).
Óäåëüíîé òÿãîé è ìîùíîñòüþ (RÓÄ , NÓÄ ) íàçûâàþò òÿãó èëè ìîùíîñòü, ïîëó÷àåìûå ñ îäíîãî
êèëîãðàììà ðàñõîäà âîçäóõà ÷åðåç äâèãàòåëü. Ïðè
çàäàííîé òÿãå èëè ìîùíîñòè ïîâûøåíèå óäåëüíûõ
ïîêàçàòåëåé îçíà÷àåò ñíèæåíèå ïîòðåáíîãî ðàñõîäà âîçäóõà ÷åðåç äâèãàòåëü è, êàê ñëåäñòâèå - óìåíüøåíèå ãàáàðèòîâ è ìàññû ÃÒÄ.
Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè íà âîåííûõ ÒÐÄÄÔ
ñ íèçêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè m = 0,25…0,5
äîñòèãíóòà íàèáîëüøàÿ âåëè÷èíà óäåëüíîé òÿãè.
Îíà ñîñòàâëÿåò 120…130 äÍ/êã/ñ è èìååò òåíäåíöèþ ê äàëüíåéøåìó óâåëè÷åíèþ â ïåðñïåêòèâíûõ
ïðîåêòàõ. Âûñîêàÿ óäåëüíàÿ òÿãà äëÿ ñîâðåìåííûõ
âîåííûõ äâèãàòåëåé ïîìèìî ñíèæåíèÿ ìàññû è ãàáàðèòîâ îáåñïå÷èâàåò âîçìîæíîñòü ñâåðõçâóêîâîãî êðåéñåðñêîãî ïîëåòà áåç âêëþ÷åíèÿ ôîðñàæíîé
êàìåðû.
Óäåëüíàÿ òÿãà ãðàæäàíñêèõ ÒÐÄÄ èìååò òåíäåíöèþ ê íåêîòîðîìó ñíèæåíèþ äàæå íåñìîòðÿ
ðîñò òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä òóðáèíîé. Ýòî ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì ïîñòîÿííîãî ïîâûøåíèÿ ñòåïåíè
äâóõêîíòóðíîñòè (ðàñõîäà âîçäóõà) äëÿ óëó÷øåíèÿ
ýêîíîìè÷íîñòè è ñíèæåíèÿ øóìà.
Ñîâåðøåíñòâîâàíèå öèêëà ÃÒÄ - ïîâûøåíèå
Ò*Ã, π *Ê, àýðîäèíàìè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè óçëîâ
- ïîçâîëÿåò íà ñîâðåìåííûõ ñàìîëåòíûõ è âåðòîëåòíûõ äâèãàòåëÿõ äîñòèãàòü óäåëüíîé ìîùíîñòè
NÓÄ = 300…350 êÂò/êã/ñ. È ýòà âåëè÷èíà íå ÿâëÿåòñÿ ïðåäåëüíîé.
Óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà (CR) õàðàêòåðèçóåò
òîïëèâíóþ ýôôåêòèâíîñòü (ýêîíîìè÷íîñòü) ÃÒÄ.
Äëÿ ñîâðåìåííûõ ãðàæäàíñêèõ ÒÐÄÄ â óñëîâèÿõ
êðåéñåðñêîãî ïîëåòà ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè
m = 1…2,5. Íîâåéøèå ÒÐÄÄ ñ âûñîêîé è ñâåðõâûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè (m = 5…16) èìåþò óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà 0,6…0,5 êã/äÍ·÷. Íà
Ðèñ.2.2.1_1 ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü óäåëüíîãî ðàñõîäà òîïëèâà îò óðîâíÿ òÿãè äëÿ ñîâðåìåííûõ ÒÐÄÄ.
Óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà ñîâðåìåííûõ ÒÂÄ
è âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ (Cå) ñîñòàâëÿåò:
- 0,25…0,3 êã/êÂò·÷ äëÿ ÃÒÄ ìîùíîñòüþ áîëåå 1000 êÂò;
- 0,3…0,35 êã/êÂò·÷ äëÿ ÃÒÄ ìàëîé ìîùíîñòè äî 1000 êÂò.
Ñíèæåíèå óäåëüíîãî ðàñõîäà òîïëèâà çíà÷èòåëüíî óìåíüøàåò ïðÿìûå ýêñïëóàòàöèîííûå ðàñõîäû è ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü äàëüíîñòü ïîëåòà âîçäóøíûõ ñóäîâ. Ïîýòîìó óëó÷øåíèå ýêîíîìè÷íîñòè
ãðàæäàíñêèõ ÒÐÄÄ, ÒÂÄ è âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ - âàæíåéøåå íàïðàâëåíèå èõ ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ.
Äëÿ âîåííûõ ÒÐÄ(Ô) è ÒÐÄÄ(Ô) ýêîíîìè÷íîñòü òàêæå ÿâëÿåòñÿ âàæíûì ôàêòîðîì, âî ìíîãîì îïðåäåëÿþùèì ðàäèóñ áîåâîãî äåéñòâèÿ è ñòîèìîñòü æèçíåííîãî öèêëà äâèãàòåëÿ. Äëÿ äàííîãî
òèïà äâèãàòåëåé ñòðåìëåíèå ê ïîâûøåíèþ óäåëüíîé òÿãè âõîäèò â ïðîòèâîðå÷èå ñ íåîáõîäèìîñòüþ
ñíèæåíèÿ óäåëüíîãî ðàñõîäà òîïëèâà. Ïîýòîìó ïðè
âûáîðå ïàðàìåòðîâ âîåííûõ ÒÐÄÄ, îñîáåííî ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ìíîãîðåæèìíûõ ñàìîëåòîâ,
èùåòñÿ îïòèìàëüíûé êîìïðîìèññ, êîòîðûé áû
óäîâëåòâîðÿë òðåáîâàíèÿ âûñîêèõ òÿãîâûõ õàðàêòåðèñòèê è ïðèåìëåìîé ýêîíîìè÷íîñòè.
Ñî÷åòàíèå âûñîêîé óäåëüíîé òÿãè íà ñâåðõçâóêîâûõ ðåæèìàõ è íèçêîãî óäåëüíîãî ðàñõîäà
òîïëèâà íà äîçâóêîâûõ êðåéñåðñêèõ ðåæèìàõ ìîæåò áûòü îáåñïå÷åíî ïðèìåíåíèåì ðàçëè÷íûõ ñõåì
äâèãàòåëåé ñ èçìåíÿåìûì öèêëîì (ÄÈÖ). Òàêèå
äâèãàòåëè îáåñïå÷èâàþò îïòèìàëüíîå èçìåíåíèå
ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè è ñòåïåíè ñæàòèÿ íà ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ.
Óäåëüíàÿ ìàññà ÃÒÄ ÿâëÿåòñÿ êîìïëåêñíûì ïîêàçàòåëåì, êîòîðûé õàðàêòåðèçóåò ïàðàìåòðè÷åñêîå,
êîíñòðóêòèâíîå è òåõíîëîãè÷åñêîå ñîâåðøåíñòâî
ÃÒÄ. Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÃÒÄ, åãî óçëîâ è àãðåãàòîâ ïðèìåíÿþòñÿ ðàçëè÷íûå ñïîñîáû, íàïðàâëåííûå
íà ñíèæåíèå óäåëüíîé ìàññû.
Îñíîâíûå èç ýòèõ ñïîñîáîâ:
- ñîâåðøåíñòâîâàíèå öèêëà ÃÒÄ - ïîâûøåíèå
ïàðàìåòðîâ öèêëà, ñíèæåíèå âíóòðèöèêëîâûõ ïîòåðü, ïðèìåíåíèå ñëîæíûõ öèêëîâ ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü óäåëüíóþ ðàáîòó öèêëà è, ïðè çàäàííîé
òÿãå, ñíèçèòü ïîòðåáíûé ðàñõîä âîçäóõà ÷åðåç
ÃÒÄ, à çíà÷èò è åãî ðàçìåðíîñòü;
- àýðîäèíàìè÷åñêîå è êîíñòðóêòèâíîå ñîâåðøåíñòâîâàíèå îñíîâíûõ óçëîâ ÃÒÄ - óâåëè÷åíèå
àýðîäèíàìè÷åñêîé íàãðóçêè ñòóïåíåé êîìïðåññîðà è òóðáèíû, à òàêæå êîíñòðóêòèâíûå è ñõåìíûå
ìåðîïðèÿòèÿ ïîçâîëÿþò ñíèçèòü ÷èñëî ñòóïåíåé è,
ñëåäîâàòåëüíî, ñíèçèòü ìàññó;
- ñîâðåìåííûå êîíñòðóêöèîííûå ìàòåðèàëû – ïðèìåíåíèå áîëåå æàðîïðî÷íûõ, ñ âûñîêèìè
ìåõàíè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè, â òîì ÷èñëå êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ êàê â «ãîðÿ÷èõ», òàê è â «õîëîäíûõ» óçëàõ ÃÒÄ, ïîçâîëÿåò ñíèçèòü ìàññó îñ-
71
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ðèñóíîê 2.2.1_1 - Çàâèñèìîñòü óäåëüíîãî ðàñõîäà òîïëèâà îò óðîâíÿ òÿãè äëÿ ñîâðåìåííûõ ÒÐÄÄ
íîâíûõ äåòàëåé ðîòîðà è ñòàòîðà ïðè ñîõðàíåíèè
çàïàñîâ äëèòåëüíîé è öèêëè÷åñêîé ïðî÷íîñòè;
- ïðèìåíåíèå ïåðñïåêòèâíûõ òåõíîëîãèé èçãîòîâëåíèÿ - ìîíîêîëåñà òèïà «blisk» è «bling»,
ïåðåäîâûå ìåòîäû ñâàðêè ðîòîðîâ è êîðïóñîâ, òåðìîçàùèòíûå ïîêðûòèÿ äåòàëåé, íàèáîëåå ïîäâåðæåííûõ âîçäåéñòâèþ âûñîêèõ òåìïåðàòóð, è äð.
Áîëåå äåòàëüíî ýòè ñïîñîáû ñíèæåíèÿ ìàññû
áóäóò ðàññìîòðåíû â ðàçäåëàõ, ïîñâÿùåííûõ ïðîåêòèðîâàíèþ îñíîâíûõ óçëîâ ÃÒÄ.
Îòìåòèì, ÷òî óäåëüíàÿ ìàññà àâèàöèîííîãî
ÃÒÄ çàâèñèò îò åãî ðàçìåðíîñòè - òÿãè èëè ìîùíîñòè. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ ñëåäóþùèì. Ïðè ñîõðàíåíèè
ãåîìåòðè÷åñêîãî ïîäîáèÿ, ìåõàíè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè è òåìïåðàòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ ìàññà äâèãàòåëÿ
äîëæíà áûëà áû çàâèñåòü îò êóáà äèàìåòðà, íàïðèìåð, äèàìåòðà íà âõîäå â êîìïðåññîð. Ïî çàâèñèìîñòè, áëèçêîé ê êóáè÷åñêîé, èçìåíÿþòñÿ, íàïðèìåð, ìàññû ðîòîðîâ ÃÒÄ. Îäíàêî, äëÿ òàêèõ
äåòàëåé êàê êîðïóñà, ñîïëà, âõîäíûå óñòðîéñòâà,
àãðåãàòû ñ êîììóíèêàöèÿìè çàâèñèìîñòü ìàññû îò
äèàìåòðà áëèæå ê êâàäðàòè÷íîé. Ïîýòîìó ìàññà
äâèãàòåëÿ ÌÄ ïðîïîðöèîíàëüíà äèàìåòðó D â ñòåïåíè n, ãäå 2 < n < 3. Äëÿ îöåíî÷íûõ ðàñ÷åòîâ ìîæíî ïðèíèìàòü n = 2,6, ò.å. ÌÄÂ~D2,6.
72
Òÿãà äâèãàòåëÿ R ïðîïîðöèîíàëüíà ðàñõîäó
âîçäóõà GÂ, êîòîðûé â ñâîþ î÷åðåäü çàâèñèò îò
ïëîùàäè íà âõîäå â êîìïðåññîð, ò.å. îò êâàäðàòà
äèàìåòðà: R~ GÂ~D2. Òîãäà óäåëüíàÿ ìàññà ÃÒÄ
ìîæåò áûòü âûðàæåíà êàê:
Ïîñêîëüêó n > 2, òî ïðè óìåíüøåíèè D (ðàçìåðíîñòè äâèãàòåëÿ) γ òîæå óìåíüøàåòñÿ.
Îäíàêî, ýòî óòâåðæäåíèå ñïðàâåäëèâî ëèøü äî
íåêîòîðîé ïðåäåëüíîé òÿãè, ïðèìåðíî ðàâíîé 10 êÍ
(1000 êãñ). Ïðè äàëüíåéøåì ñíèæåíèè òÿãè óäåëüíàÿ ìàññà áóäåò âîçðàñòàòü, ò.ê. ðàçìåðû çíà÷èòåëüíîãî êîëè÷åñòâà äåòàëåé ïðè ìàëîé ðàçìåðíîñòè
ÃÒÄ îïðåäåëÿþòñÿ óæå íå óñëîâèÿìè èõ íàãðóçêè,
à òåõíîëîãè÷åñêèìè âîçìîæíîñòÿìè [2.8.2].
Òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû êîððåêòíî ñðàâíèòü
óäåëüíûå ìàññû ðàçëè÷íûõ äâèãàòåëåé äëÿ îöåíêè èõ ñîâåðøåíñòâà, ñðàâíåíèå íåîáõîäèìî ïðîâîäèòü äëÿ ÃÒÄ áëèçêîãî êëàññà òÿãè (ìîùíîñòè),
îäíîãî òèïà è íàçíà÷åíèÿ.
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Óäåëüíàÿ ìàññà ñîâðåìåííûõ ãðàæäàíñêèõ
ÒÐÄÄ íàõîäèòñÿ â ïðåäåëàõ 0,16…0,21. Äëÿ âîåííûõ ÒÐÄÄÔ – â ïðåäåëàõ 0,1…0,15. Â ïåðñïåêòèâíûõ ïðîãðàììàõ ïëàíèðóåòñÿ ñíèæåíèå óäåëüíîé
ìàññû ÒÐÄÄÔ äî çíà÷åíèé 0,05…0,08.
Ëîáîâîé òÿãîé íàçûâàþò òÿãó, êîòîðóþ ìîæíî ïîëó÷èòü ñ åäèíèöû (1 ì2) âõîäíîãî ñå÷åíèÿ
ÃÒÄ. Ëîáîâàÿ òÿãà õàðàêòåðèçóåò âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ çàäàííîé òÿãè ïðè ãàáàðèòíûõ îãðàíè÷åíèÿõ ìàêñèìàëüíîãî äèàìåòðà äâèãàòåëÿ.
Ïðè ôèêñèðîâàííîì äèàìåòðå íà âõîäå â êîìïðåññîð ëîáîâóþ òÿãó ìîæíî ïîâûñèòü çà ñ÷åò
óâåëè÷åíèÿ óäåëüíîé òÿãè èëè ïðîèçâîäèòåëüíîñòè êîìïðåññîðà (ðàñõîäà âîçäóõà). Ïîâûøåíèå
ðàñõîäà âîçäóõà ìîæíî äîñòè÷ü óâåëè÷åíèåì
ñêîðîñòè âîçäóõà íà âõîäå â êîìïðåññîð, à òàêæå
óìåíüøåíèåì âòóëî÷íîãî äèàìåòðà íà âõîäå â êîìïðåññîð.
 îäíîòèïíûõ äâèãàòåëÿõ óâåëè÷åíèå ëîáîâîé òÿãè òàêæå êîñâåííî ãîâîðèò îá óëó÷øåíèè èõ
âåñîâûõ õàðàêòåðèñòèê.
2.2.2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ïðèâîäíûõ ÃÒÄ
 îòëè÷èå îò àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé, â íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ ñâîáîäíàÿ ýíåðãèÿ ïîëíîñòüþ ñðàáàòûâàåòñÿ íà òóðáèíå è ïåðåäàåòñÿ ïîòðåáèòåëþ â âèäå ìåõàíè÷åñêîé ðàáîòû íà âûõîäíîì
âàëó äâèãàòåëÿ. Ïî ñïîñîáó èñïîëüçîâàíèÿ ñâîáîäíîé ýíåðãèè íàèáîëåå áëèçêèì àâèàöèîííûì àíàëîãîì äëÿ íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ ÿâëÿåòñÿ âåðòîëåòíûé ÃÒÄ.
Ê îñíîâíûì ïàðàìåòðàì íàçåìíûõ è ìîðñêèõ
ÃÒÄ îòíîñÿòñÿ ýôôåêòèâíàÿ ìîùíîñòü è ýôôåêòèâíûé ê.ï.ä. íà âûõîäíîì âàëó. Òàêæå âàæíûìè ïàðàìåòðàìè ÿâëÿþòñÿ ðàñõîä âîçäóõà, ðàñõîä è òåìïåðàòóðà ãàçîâ íà âûõëîïå, ðàñïîëàãàåìàÿ òåïëîâàÿ
ìîùíîñòü íà âûõëîïå, ðàñõîä òîïëèâà. Ýòè ïàðàìåòðû èñïîëüçóþòñÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÃÒÓ è îáúåêòîâ ïðèìåíåíèÿ ÃÒÄ.
Ìàññà è ãàáàðèòû äëÿ íàçåìíûõ è ìîðñêèõ
ÃÒÄ èìåþò âòîðîñòåïåííîå çíà÷åíèå. Èñêëþ÷åíèå
ñîñòàâëÿþò òðàíñïîðòíûå ÃÒÄ, â ò.÷. è ìîðñêèå,
èñïîëüçóåìûå äëÿ ïðèâîäà ñóäîâûõ äâèæèòåëåé.
Äëÿ òðàíñïîðòíûõ äâèãàòåëåé ãàáàðèòû (îáúåì)
èìåþò âàæíîå çíà÷åíèå, ïîñêîëüêó ïðîñòðàíñòâî
äëÿ èõ ðàçìåùåíèÿ íà îáúåêòàõ ïðèìåíåíèÿ çà÷àñòóþ îãðàíè÷åíî.
Ïàðàìåòðû ÃÒÄ îáû÷íî äàþòñÿ â ñòàíäàðòíûõ óñëîâèÿõ ISO 2314:
- òåìïåðàòóðà àòìîñôåðíîãî âîçäóõà +15 °Ñ;
- äàâëåíèå àòìîñôåðíîãî âîçäóõà 760 ìì ðò.ñò.;
- îòíîñèòåëüíàÿ âëàæíîñòü âîçäóõà 60 %;
- áåç ó÷åòà ïîòåðü äàâëåíèÿ âî âñàñûâàþùåì
è âûõëîïíîì óñòðîéñòâàõ îáúåêòà ïðèìåíåíèÿ ÃÒÄ,
- ñ ó÷åòîì ïîòåðü íà âñàñå è âûõëîïå ñîáñòâåííî ÃÒÄ - âî âõîäíîì êîðïóñå êîìïðåññîðà è âûõëîïíîì òðàêòå ÃÒÄ çà òóðáèíîé, âêëþ÷àþùåì
ñòîéêè çàäíåé îïîðû, äèôôóçîð è óëèòêó.
Ìîùíîñòü íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ èçìåíÿåòñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ - îò äåñÿòêîâ êèëîâàòò
â ìèêðîòóðáèíàõ äî ñîòåí ìåãàâàòò â êðóïíûõ ñòàöèîíàðíûõ ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ. Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ñîçäàíî ìíîæåñòâî ìîäåëåé ÃÒÄ, äîñòàòî÷íî ðàâíîìåðíî çàïîëíÿþùèõ ìîùíîñòíîé
ðÿä îò 30 êÂò äî 350000 êÂò (350 ÌÂò).
Ìîùíîñòíîé ðÿä ÃÒÄ ìîæíî óñëîâíî ðàçäåëèòü íà ÷åòûðå êëàññà:
- ìèêðîòóðáèíû – èìåþò ìîùíîñòü 30 êÂò äî
250 êÂò, ïðèìåíÿþòñÿ îáû÷íî â ñîñòàâå àâòîíîìíûõ ýíåðãîàãðåãàòîâ äëÿ âûðàáîòêè ýëåêòðîýíåðãèè èëè ñîâìåñòíîãî ïðîèçâîäñòâà ýëåêòðè÷åñêîé,
òåïëîâîé ýíåðãèè è ðÿäå ñëó÷àåâ äëÿ ïðîèçâîäñòâà
õîëîäà;
- ÃÒÄ ìàëîé ìîùíîñòè - îò 250 êÂò äî 10 ÌÂò
äëÿ ìåõàíè÷åñêîãî è ìîðñêîãî ïðèâîäà, ïðèâîäà
ýëåêòðîãåíåðàòîðîâ â ñîñòàâå ÃÒÝÑ ïðîñòîãî öèêëà è â êîãåíåðàöèîííûõ óñòàíîâêàõ äëÿ ñîâìåñòíîãî ïðîèçâîäñòâà ýëåêòðè÷åñêîé è òåïëîâîé ýíåðãèè;
- ÃÒÄ ñðåäíåé ìîùíîñòè - îò 10 ÌÂò äî
60 ÌÂò äëÿ ìåõàíè÷åñêîãî è ìîðñêîãî ïðèâîäà,
â ñîñòàâå ÃÒÝÑ ïðîñòîãî è êîìáèíèðîâàííîãî ïàðîãàçîâîãî öèêëà è â êîãåíåðàöèîííûõ óñòàíîâêàõ;
- ÃÒÄ áîëüøîé ìîùíîñòè - îò 60 äî 350 ÌÂò,
èñïîëüçóþòñÿ â ñîñòàâå ÃÒÝÑ êîìáèíèðîâàííîãî
ïàðîãàçîâîãî öèêëà è â êîãåíåðàöèîííûõ óñòàíîâêàõ; çíà÷èòåëüíî ðåæå – â ïðîñòîì öèêëå.
Âàæíåéøèìè óäåëüíûìè ïàðàìåòðàìè, îïðåäåëÿþùèìè ñòåïåíü òåõíè÷åñêîãî ñîâåðøåíñòâà
íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ, ÿâëÿþòñÿ óäåëüíàÿ ìîùíîñòü è ýôôåêòèâíûé ê.ï.ä. íà âûõîäíîì âàëó.
Óäåëüíàÿ ìîùíîñòü (àíàëîãè÷íî ÒÂÄ è âåðòîëåòíûì ÃÒÄ) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìîùíîñòü,
ïðèõîäÿùóþñÿ íà åäèíèöó (1 êã/ñ) ðàñõîäà âîçäóõà GÂ, è ÷èñëåííî ðàâíà óäåëüíîé ðàáîòå öèêëà
(êÄæ/êã), êÂò/êã/ñ.
NÓÄ = Ne/GÂ.
Ñîâðåìåííûå íàçåìíûå è ìîðñêèå ÃÒÄ ïîñòîÿííî ðàçâèâàþòñÿ â ñòîðîíó ïîâûøåíèÿ óäåëüíîé
ìîùíîñòè çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ òåìïåðàòóðû ãàçà
ïåðåä òóðáèíîé, ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ àýðîäèíàìèêè ëîïàòî÷íûõ ìàøèí è ñèñòåì îõëàæäåíèÿ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ îñîáåííî çíà÷èòåëåí ïðîãðåññ â ïîâûøåíèè ïàðàìåòðîâ ìîùíûõ îäíîâàëüíûõ
ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ èíòåíñèâíûì
73
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
çàèìñòâîâàíèåì àâèàöèîííûõ òåõíîëîãèé â îáëàñòè òðåõìåðíîé àýðîäèíàìèêè, ïðèìåíåíèåì ìíîãîñëîéíûõ òåïëîçàùèòíûõ ïîêðûòèé (ÒÇÏ)
è ýôôåêòèâíûõ ñèñòåì îõëàæäåíèÿ òóðáèíû, èñïîëüçîâàíèåì òåïëîîáìåííèêîâ äëÿ ñíèæåíèÿ òåìïåðàòóðû îõëàæäàþùåãî âîçäóõà è âîäÿíîãî ïàðàâ êà÷åñòâå îõëàäèòåëÿ.
Óäåëüíàÿ ìîùíîñòü íîâåéøèõ ñåðèéíûõ
ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ äîñòèãàåò 400…450 êÂò/êã/ñ
ïðè îñâîåííîé òåìïåðàòóðå ãàçà ïåðåä òóðáèíîé
Ò*ÑÀ = 1700 Ê (ïðè ðàáîòå â áàçîâîì ðåæèìå ñ ìåæðåìîíòíûì ðåñóðñîì 25000 ÷àñîâ). Ðàçðàáàòûâàþòñÿ îïûòíûå ìîäåëè ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ ñ òåìïåðàòóðîé ãàçà ïåðåä òóðáèíîé Ò*ÑÀ = 1783 Ê.
ÃÒÄ ìàëîé è ñðåäíåé ìîùíîñòè óäåëüíàÿ
ìîùíîñòü äîñòèãàåò çíà÷åíèé 300…350 êÂò/êã/ñ
ïðè ìàêñèìàëüíîé òåìïåðàòóðå ãàçà íà íîìèíàëüíîì ðåæèìå Ò*ÑÀ = 1500…1600 Ê.
Âàæíåéøèì óäåëüíûì ïàðàìåòðîì íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ ÿâëÿåòñÿ ýôôåêòèâíûé ê.ï.ä. (ηå).
Îí õàðàêòåðèçóåò òîïëèâíóþ ýôôåêòèâíîñòü è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îòíîøåíèå ýôôåêòèâíîé ìîùíîñòè
íà âàëó Nå ê ìîùíîñòè, ïîäâåäåííîé ñ òîïëèâîì
NÒÎÏË , êÂò:
,
,
ãäå GÒ ×ÀÑ – ÷àñîâîé ðàñõîä òîïëèâà ÃÒÄ, êã/÷;
Hu – íèçøàÿ òåïëîòà ñãîðàíèÿ, êÄæ/êã.
Ó÷èòûâàÿ, ÷òî îòíîøåíèå GÒ×ÀÑ/Nå ÿâëÿåòñÿ
óäåëüíûì ðàñõîäîì òîïëèâà Ñå, âûðàæåíèå äëÿ
ýôôåêòèâíîãî ê.ï.ä. ÃÒÄ ìîæíî çàïèñàòü òàêæå
â âèäå:
.
Ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîãî ê.ï.ä. – âàæíåéøåå
íàïðàâëåíèå ðàçâèòèÿ ÃÒÄ – äîñòèãàåòñÿ ïîâûøåíèåì ïàðàìåòðîâ öèêëà Ò*ÑÀ è π*Ê â îïòèìàëüíîì
ñîîòíîøåíèè, à òàêæå óìåíüøåíèåì âíóòðèöèêëîâûõ ïîòåðü çà ñ÷åò ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ àýðîäèíàìèêè ëîïàòî÷íûõ ìàøèí, ñèñòåì îõëàæäåíèÿ è ñíèæåíèÿ ïîòåðü ïî òðàêòó ÃÒÄ.
Ýôôåêòèâíûé ê.ï.ä. çàâèñèò òàêæå è îò
êëàññà ìîùíîñòè - ó ÃÒÄ ìåíüøåãî êëàññà ìîùíîñòè ê.ï.ä., êàê ïðàâèëî, íèæå (ñì. Ðèñ. 2.2.2_1).
Ýòà çàâèñèìîñòü ïðîÿâëÿåòñÿ ÷åðåç ôàêòîð ðàçìåðíîñòè.  ÃÒÄ ìåíüøåé ìîùíîñòè áîëåå óìåðåííûå ïàðàìåòðû öèêëà, ò.ê. ñëîæíåå ïîëó÷èòü
âûñîêèé ê.ï.ä. íà ìàëîðàçìåðíûõ ëîïàòî÷íûõ
Ðèñóíîê 2.2.2_1 – Çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîãî ê.ï.ä. (ηå) íàçåìíûõ ÃÒÄ îò ìîùíîñòè
74
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
ìàøèíàõ. Ïàðàìåòðû öèêëà, êðîìå ýòîãî, âëèÿþò è íà óäåëüíóþ ñòîèìîñòü ÃÒÄ. Ýôôåêòèâíûé
ê.ï.ä. ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ ïðîñòîãî öèêëà ñîñòàâëÿåò η å = 0,18…0,43.
Óäåëüíàÿ ñòîèìîñòü ÃÒÄ – ýêîíîìè÷åñêèé
ïàðàìåòð, õàðàêòåðèçóþùèé ñòîèìîñòü 1 êÂò óñòàíîâëåííîé ìîùíîñòè ÃÒÄ â îïðåäåëåííîé ñòàíäàðòíîé êîìïëåêòàöèè. Íàïðèìåð, åñëè ÃÒÄ ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà, â ñîñòàâ
îáîðóäîâàíèÿ âõîäÿò: ñèñòåìû çàïóñêà, óïðàâëåíèÿ, ïðîòèâîîáëåäåíèòåëüíàÿ è ïðîòèâîïîæàðíàÿ,
âõîäíîå è âûõîäíîå óñòðîéñòâà, ðåäóêòîð è íåêîòîðûå äð. Ñ ðîñòîì ìîùíîñòè ÃÒÄ ñóùåñòâåííî
ñíèæàåòñÿ åãî óäåëüíàÿ ñòîèìîñòü. Òàê, íàïðèìåð,
óäåëüíàÿ ñòîèìîñòü ÃÒÄ äëÿ ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà ñîñòàâëÿåò îò 400…450 $/êÂò (äëÿ ÃÒÄ êëàññà ìîùíîñòè ~1 ÌÂò) äî 170…180 $/êÂò (äëÿ ÃÒÄ
ìîùíîñòüþ 30…40 ÌÂò).
2.3 - Òðåáîâàíèÿ ê àâèàöèîííûì ÃÒÄ
Ê àâèàöèîííûì ÃÒÄ ïðåäúÿâëÿþòñÿ ñëåäóþùèå òðåáîâàíèÿ:
- îáùèå òåõíè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ, èçëîæåííûå
â íîðìàòèâíûõ äîêóìåíòàõ,
- òåõíè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ ê êîíêðåòíîìó ðàçðàáàòûâàåìîìó äâèãàòåëþ ñ ó÷åòîì åãî óñòàíîâêè
íà êîíêðåòíûé ëåòàòåëüíûé àïïàðàò.
 ÷èñëå âàæíåéøèõ òåõíè÷åñêèõ òðåáîâàíèé
ê êîíêðåòíîìó äâèãàòåëþ - òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè, íàäåæíîñòü, ðåñóðñ, æèâó÷åñòü è áåçîïàñíîñòü, ïðîèçâîäñòâåííàÿ è ýêñïëóàòàöèîííàÿ òåõíîëîãè÷íîñòü, ýêîëîãè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè,
ýêîíîìè÷åñêèå ïîêàçàòåëè.
2.3.1 - Òðåáîâàíèÿ ê òÿãå (ìîùíîñòè)
Òÿãà è óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà – âàæíåéøèå
õàðàêòåðèñòèêè äâèãàòåëÿ, îïðåäåëÿþùèå ðàçìåðû
è îñíîâíûå âíóòðåííèå ïàðàìåòðû (Ò*ÑÀ, π *Ê, m).
Òÿãà àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ äîëæíà îáåñïå÷èâàòü íåîáõîäèìóþ òÿãîâîîðóæåííîñòü ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà â ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ ïîëåòà. Òÿãîâîîðóæåííîñòü (R) – ýòî îòíîøåíèå ñóììàðíîé
òÿãè âñåõ óñòàíîâëåííûõ íà ñàìîëåòå äâèãàòåëåé
(RÂÇË∑), ê âçëåòíîé ìàññå ñàìîëåòà (GÑÀÌ.ÂÇË):
.
Äëÿ òðàíñïîðòíûõ äîçâóêîâûõ ñàìîëåòîâ òÿãà
çàäàåòñÿ èñõîäÿ èç ñëåäóþùèõ óñëîâèé.
Ïåðâîå - îáåñïå÷åíèå íåîáõîäèìîé òÿãîâîîðóæåííîñòè íà âçëåòíîì ðåæèìå (ñ îãðàíè÷åíèåì
âðåìåíè ðàáîòû äâèãàòåëåé). Òÿãîâîîðóæåííîñòü
äîëæíà îáåñïå÷èâàòü íîðìàëüíûé âçëåò ïðè çàäàí-
íîé âçëåòíîé äèñòàíöèè, áåçîïàñíûé âçëåò è íàáîð âûñîòû ïðè îòêàçå äâèãàòåëÿ, óõîä íà âòîðîé
êðóã ïðè ñíèæåíèè è ïîñàäêå, à òàêæå ìèíèìàëüíîå àêóñòè÷åñêîå âîçäåéñòâèå ïðè âçëåòå è ïðîëåòå. Òÿãîâîîðóæåííîñòü ñîâðåìåííûõ òðàíñïîðòíûõ
ñàìîëåòîâ â çàâèñèìîñòè îò ÷èñëà äâèãàòåëåé íàõîäèòñÿ â ïðåäåëàõ 0,25…0,35. Ìåíüøåå çíà÷åíèå
îòíîñèòñÿ ê ÷åòûðåõäâèãàòåëüíûì ñàìîëåòàì,
áîëüøåå – ê äâóõäâèãàòåëüíûì.
Âòîðîå - ïîëó÷åíèå íåîáõîäèìîé òÿãîâîîðóæåííîñòè (èçáûòêà òÿãè) äëÿ íàáîðà âûñîòû ïî çàäàííîé òðàåêòîðèè H=f(L) ñ ïîñòîÿííîé ïðèáîðíîé
ñêîðîñòüþ (VÏÐ=const) è ñ îïòèìàëüíî-ìèíèìàëüíûì âðåìåíåì íàáîðà êðåéñåðñêîãî ýøåëîíà
(τ ≈ 30 ìèí), êîòîðûé îïðåäåëÿåòñÿ íàâèãàöèîííûìè è ýêîíîìè÷åñêèìè ôàêòîðàìè (ðàñõîä òîïëèâà).
Òðåòüå - ïîëó÷åíèå íåîáõîäèìîé òÿãîâîîðóæåííîñòè íà ìàêñèìàëüíîì êðåéñåðñêîì ðåæèìå
(ïðåäåëüíûé ðåæèì ñ íåîãðàíè÷åííûì âðåìåíåì
ðàáîòû), äëÿ îáåñïå÷åíèÿ óñòîé÷èâîãî ïîëåòà ñ ïîääåðæàíèåì îïòèìàëüíûõ çàäàííûõ ñêîðîñòè (ÌÏ)
è ýøåëîíà (Í) êðåéñåðñêîãî ïîëåòà. Ñàìûé âûãîäíûé ïî ðàñõîäó òîïëèâà ïîëåò ñîâåðøàåòñÿ ïî ñòàòè÷åñêîìó ïîòîëêó - ñ íàáîðîì âûñîòû ïî ìåðå âûãîðàíèÿ òîïëèâà. Îäíàêî, òàêîé ðåæèì íåïðèãîäåí
äëÿ ïàññàæèðñêèõ ìàðøðóòîâ.
Ïðè íåäîñòàòî÷íîé òÿãîâîîðóæåííîñòè íà
âçëåòíîì ðåæèìå äîïóñêàåòñÿ ïðèìåíåíèå ìàêñèìàëüíîãî âçëåòíîãî ðåæèìà (×Ð, APR) ñ î÷åíü
îãðàíè÷åííûì ñóììàðíûì âðåìåíåì ðàáîòû
(τ ≈ 5…30 ìèí). Òàêîå ìîæåò ïðîèñõîäèòü ïðè îòêàçå äâèãàòåëÿ íà âçëåòå è äðóãèõ ÷ðåçâû÷àéíûõ
ñèòóàöèÿõ. Ïðè îòêàçå äâèãàòåëÿ â âûñîòíîì ïîëåòå èñïîëüçóåòñÿ òàê íàçûâàåìûé «ïðîìåæóòî÷íûé
ðåæèì». Äëÿ ïîääåðæàíèÿ áåçîïàñíîé âûñîòû ïîëåòà òàêîé ðåæèì èìååò ìåíüøèå ïàðàìåòðû, ÷åì
âçëåòíûé ðåæèì, íî áoëüøèå, ÷åì ðåæèì íàáîðà
âûñîòû.
Ïîääåðæàíèå çàäàííîé òÿãè íà ðåæèìàõ ïðîèçâîäèòñÿ, êàê ïðàâèëî, äî òåìïåðàòóðû àòìîñôåðíîãî âîçäóõà tÍ = (ÌÑÀ+15 0Ñ) ïðè âçëåòå
è tÍ=(ÌÑÀ+10 ÎÑ) íà ðåæèìàõ íàáîðà âûñîòû
è êðåéñåðñêèõ. Ïîñêîëüêó ñêîðîñòíûå õàðàêòåðèñòèêè äâèãàòåëåé ñ ðàçíîé óäåëüíîé òÿãîé (ðàçëè÷íîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè m) îòëè÷àþòñÿ, òî, êàê ïðàâèëî, äîïîëíèòåëüíî çàäàåòñÿ òàêæå
òÿãà íà âçëåòíîì ðåæèìå ïðè ñêîðîñòè îòðûâà ñàìîëåòà îò âçëåòíî-ïîñàäî÷íîé ïîëîñû (ÂÏÏ),
îáû÷íî ñîîòâåòñòâóþùåé ÌÏ=0,20…0,24.
Äîïîëíèòåëüíûì ê ñâåðõçâóêîâûì òðàíñïîðòíûì ñàìîëåòàì ïðåäúÿâëÿåòñÿ òðåáîâàíèå âûñîêîé òÿãîâîîðóæåííîñòè ïðè ÌÏ = 0,95…1,15 äëÿ
ïðåîäîëåíèÿ çâóêîâîãî áàðüåðà íà âîçìîæíî áîëüøåé âûñîòå (Í ≥ 9…11 êì) è ïðè ÌÏ = 2,0…2,2 íà
75
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
âûñîòå êðåéñåðñêîãî ïîëåòà (Í = 17…18 êì).
Ñïåöèôè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ ïî òÿãîâîîðóæåííîñòè ïðåäúÿâëÿþòñÿ ê äâèãàòåëÿì áîåâûõ ñàìîëåòîâ (èñòðåáèòåëåé). Òðåáóåòñÿ â 3…4 ðàçà áîëüøàÿ òÿãîâîîðóæåííîñòü íà âçëåòå è â áîëüøåé
÷àñòè òàê íàçûâàåìîé îáëàñòè ïîëåòîâ Í = f(M),
÷òîáû îáåñïå÷èòü:
- ìàêñèìàëüíóþ ñêîðîïîäúåìíîñòü, ìèíèìàëüíîå âðåìÿ ðàçãîíà è ìèíèìàëüíóþ äëèíó
âçëåòíîé ïîëîñû;
- ìàêñèìàëüíûé èçáûòîê òÿãè äëÿ âåäåíèÿ âîçäóøíîãî áîÿ íà âèðàæàõ áåç ïîòåðè âûñîòû;
- ñâåðõçâóêîâîé êðåéñåðñêèé ïîëåò ïðè
ÌÏ = 1,6…1,8 íà áîëüøîé âûñîòå (äëÿ èñòðåáèòåëåé 5-ãî ïîêîëåíèÿ - áåç âêëþ÷åíèÿ ÔÊ).
Äâèãàòåëè äëÿ áîåâûõ ñàìîëåòîâ (èñòðåáèòåëè) äëÿ ýêîíîìèè ðåñóðñà ìàòåðèàëüíîé ÷àñòè
â ìèðíîå âðåìÿ ìîãóò èìåòü áîåâûå è ó÷åáíûå ðåæèìû, ìåíüøèå ïî òÿãå íà 10…15 %.
Òðåáîâàíèÿ ê òÿãàì ãðàæäàíñêèõ è âîåííûõ
ÒÐÄÄ ïðèâåäåíû â òàáëèöå 2.3.1_1.
2.3.2 – Òðåáîâàíèÿ ê ãàáàðèòíûì
è ìàññîâûì õàðàêòåðèñòèêàì
Òðåáîâàíèÿ ê ãàáàðèòíûì ðàçìåðàì àâèàöèîííûõ ÃÒÄ îáóñëîâëåíû âîçìîæíîñòüþ è óäîáñòâîì
ðàçìåùåíèÿ ÑÓ íà ñàìîëåòå. Âàæíåéøåå çíà÷åíèå
èìååò ìàêñèìàëüíûé äèàìåòð äâèãàòåëÿ, ïîñêîëüêó âî ìíîãîì îò íåãî çàâèñèò äèàìåòð ìîòîãîíäîëû. Ìàêñèìàëüíûé äèàìåòð ìîòîãîíäîëû çàâèñèò
òàêæå è îò ðàöèîíàëüíîé êîìïîíîâêè äâèãàòåëüíûõ è ñàìîëåòíûõ àãðåãàòîâ è òðóáîïðîâîäîâ îáâÿçêè, ðàçìåùàåìûõ ñíàðóæè äâèãàòåëÿ.
Äèàìåòð ìîòîãîíäîëû èìååò îñîáåííî âàæíîå
çíà÷åíèå ïðè ðàçìåùåíèè ÑÓ ïîä êðûëîì ñàìîëåòà. Ïðè òàêîé êîìïîíîâêå íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü
ìèíèìàëüíî äîïóñòèìîå ðàññòîÿíèå îò ïîâåðõíîñòè ÂÏÏ äî íèæíåé êðîìêè ìîòîãîíäîëû. Ýòî ðàññòîÿíèå îïðåäåëÿåòñÿ èñêëþ÷åíèåì âîçìîæíîñòè ïîïàäàíèÿ ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ â äâèãàòåëü
ñ ïîâåðõíîñòè ÂÏÏ, à òàêæå áåçîïàñíîñòüþ ïîñàäÒàáëèöà 2.3.1_1
Òðåáîâàíèÿ ê òÿãå àâèàöèîííûõ ÃÒÄ íà ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ
Дозвуковые транспортные самолеты
Тип ЛА
Условия полета
ÍÏ=0
ÌÏ=0;
tí=+30 °Ñ
ÍÏ=11 êì
ÌÏ=0,8
ÌÑÀ+10 °Ñ
Режим
Требования к тяге
Ìàêñèìàëüíûé âçëåòíûé
(÷ðåçâû÷àéíûé ðåæèì, ×Ð)
Rmax=(1,1…1,15)RÂÇË
Âçëåòíûé
Ìàêñèìàëüíûé ïðîäîëæèòåëüíûé
Ìàëûé ãàç
Ðåâåðñ òÿãè
Ïðîìåæóòî÷íûé
RÂÇË=(0,25…0,35)GÂÇË.ÑÀÌ/nÄÂ
R=(0,8…0,9)RÂÇË
Ìàêñèìàëüíûé ïðîäîëæèòåëüíûé (íàáîð)
(1,07…1,1) Rmax ÊÐÅЙÑ.
Ìàêñèìàëüíûé êðåéñåðñêèé
(0,19…0,22) RÂÇË(Í=0,Ì=0) èëè
GÂÇË.ÑÀÌ /(ÊÑÀÌ õ nÄÂ),
ãäå ÊÑÀÌ=17…19
Ïîëåòíûé ìàëûé ãàç
nÂÄ ≥ nÀÃÐ
RÌ.Ã. ≤ (0,04…0,06)RÂÇË
RÐÅÂ ≥ 0,2RÂÇË
(1,05…1,1) Rmax ÏÐ.
Боевые самолеты (истребители)
Áîåâûå ðåæèìû:
76
ÍÏ=0
ÌÏ=0
ÌÑÀ
ÍÏ=18 …20 êì
ÌÏ=2…2,5
ÌÑÀ
ÍÏ=0;
ÌÏ=0,7
ÍÏ=11 êì;
ÌÏ=0,8; 1,8
-ïîëíûé ôîðñàæ
-ìàêñèìàëüíûé (á/ô)
Ó÷åáíûå ðåæèìû:
-ïîëíûé ôîðñàæ
-ìàêñèìàëüíûé (á/ô)
RÁÎÅÂ ÔÎÐÑ=(1…1,25)GÂÇË
RÁÎÅÂ=(0,6…0,7)RÁÎÅÂ ÔÎÐÑ
RÓ.Ð.ÔÎÐÑ =(0,85…0,90)RÁÎÅÂ
RÓ.Ð.=(0,6…0,7) RÓ.Ð.ÔÎÐÑ
Áîåâîé ðåæèì
Ñîãëàñíî òðåáîâàíèÿì ÒÇ
Ó÷åáíûé ðåæèì
Ñîãëàñíî òðåáîâàíèÿì ÒÇ
Êðåéñåðñêèå ðåæèìû
Ñîãëàñíî òðåáîâàíèÿì ÒÇ
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
êè ñàìîëåòà ñ êðåíîì ïðè ïîëíîñòüþ îáæàòîé îñíîâíîé ñòîéêå øàññè ñî ñòîðîíû êðåíà. Äëÿ óäîâëåòâîðåíèÿ óêàçàííûõ òðåáîâàíèé ìîòîãîíäîëû
ìîãóò áûòü âûïîëíåíû ñ íåêðóãëûì ñå÷åíèåì, íåñêîëüêî îáæàòûì â íèæíåé ÷àñòè (íàïðèìåð, ìîòîãîíäîëû ÒÐÄÄ ñåìåéñòâà CFM56, óñòàíàâëèâàåìûõ íà ñàìîëåòàõ Boeing 737). Óìåíüøåíèå
äèàìåòðàëüíûõ ãàáàðèòîâ äâèãàòåëÿ è ìîòîãîíäîëû èìååò òàêæå âàæíîå çíà÷åíèå äëÿ ñíèæåíèÿ
àýðîäèíàìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ÑÓ è ñàìîëåòà â öåëîì.
Ìàëàÿ äëèíà äâèãàòåëÿ òàêæå îòíîñèòñÿ ê âàæíûì ïîêàçàòåëåì åãî êà÷åñòâà, ò.ê. ñïîñîáñòâóåò
óìåíüøåíèþ îáúåìà äâèãàòåëÿ, äëèíû ìîòîãîíäîëû èëè äâèãàòåëüíîãî îòñåêà, åñëè ÑÓ ðàñïîëàãàåòñÿ âíóòðè ôþçåëÿæà.  ïîñëåäíåì ñëó÷àå óìåíüøåíèå äëèíû äâèãàòåëÿ ñïîñîáñòâóåò ïîâûøåíèþ
ïîëåçíîãî îáúåìà âíóòðè ñàìîëåòà. Ïðè ðàçìåùåíèè ÑÓ íà ïèëîíå ïîä êðûëîì óìåíüøåíèå äëèíû
äâèãàòåëÿ è ìîòîãîíäîëû îáëåã÷àåò çàäà÷ó îïòèìàëüíîé êîìïîíîâêè ñèñòåìû «êðûëî- ïèëîí-ìîòîãîíäîëà» ñ öåëüþ ìèíèìèçàöèè âðåäíîãî âîçäåéñòâèÿ èíòåðôåðåíöèè (äîïîëíèòåëüíîãî
àýðîäèíàìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ, ñâÿçàííîãî
ñ âçàèìîäåéñòâèåì ðåàêòèâíîé ñòðóè ñîïëà (ñîïåë) è ïîòîêîâ âîçäóõà, îáòåêàþùèõ êðûëî, ïèëîí è ìîòîãîíäîëó).
Ñîâðåìåííàÿ òåíäåíöèÿ ðàçâèòèÿ ÒÐÄÄ â ñòîðîíó óâåëè÷åíèÿ ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè è, ñîîòâåòñòâåííî, óâåëè÷åíèÿ äèàìåòðîâ âåíòèëÿòîðà
è ìîòîãîíäîëû óñëîæíÿåò ðàçìåùåíèå è êîìïîíîâêó ÑÓ ïîä êðûëîì ñàìîëåòà è òðåáóåò ñîãëàñîâàííîé ïðîðàáîòêè äàííîãî âîïðîñà ñîâìåñòíî ñ ðàçðàáîò÷èêîì ñàìîëåòà.
Òðåáîâàíèÿ ê ìàññå ïðîåêòèðóåìîãî äâèãàòåëÿ çàäàþòñÿ ïðîåêòèðîâùèêîì ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà. Äëÿ ãðàæäàíñêèõ ÒÐÄÄ ðåãëàìåíòèðóåòñÿ
ñóõàÿ ìàññà äâèãàòåëÿ (ÃÎÑÒ 17106-90), à òàêæå
îòäåëüíî ìàññà ðåâåðñèâíîãî óñòðîéñòâà, êîòîðîå
ñ÷èòàåòñÿ ñàìîëåòíûì àãðåãàòîì, íî ðàçðàáàòûâàåòñÿ îáû÷íî äâèãàòåëåñòðîèòåëüíûì èëè ñïåöèàëèçèðîâàííûì ïðåäïðèÿòèåì. Åñëè ïðåäïðèÿòèåïðîåêòèðîâùèê äâèãàòåëÿ ïðîåêòèðóåò âñþ ÑÓ,
âêëþ÷àÿ ìîòîãîíäîëó, òî ìîæåò áûòü çàäàíà ìàññà
âñåé ÑÓ.
Óäåëüíàÿ ìàññà ïðîåêòèðóåìîãî äâèãàòåëÿ, êàê
ïðàâèëî, íå äîëæíà ïðåâûøàòü óäåëüíîé ìàññû
ëó÷øèõ äâèãàòåëåé àíàëîãè÷íîãî òèïà è êëàññà
òÿãè (ìîùíîñòè). Ñíèæåíèå ìàññû äîñòèãàåòñÿ
âûáîðîì ðàöèîíàëüíîé êîíñòðóêòèâíîé ñõåìû
äâèãàòåëÿ è åãî îñíîâíûõ óçëîâ, èñïîëüçîâàíèåì
êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ ñ áîëüøåé óäåëüíîé
ïðî÷íîñòüþ è ðàöèîíàëüíûì êîíñòðóèðîâàíèåì
âñåõ äåòàëåé è ýëåìåíòîâ äâèãàòåëÿ.
2.3.3 - Âîçìîæíîñòü ðàçâèòèÿ ÃÒÄ ïî
òÿãå (ìîùíîñòè)
Òðåáîâàíèå ðàçâèòèÿ ÃÒÄ ïî òÿãå ñâÿçàíî ñ ñóùåñòâóþùåé â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðàêòèêîé ñîçäàíèÿ
ñåìåéñòâ ñàìîëåòîâ íà îñíîâå áàçîâîé ìîäåëè. Êàê
ïðàâèëî, ïîñëå ðàçðàáîòêè áàçîâîé ìîäåëè ñàìîëåòà ñîçäàþòñÿ ìîäèôèêàöèè ñ óêîðî÷åííûì è óäëèíåííûì ôþçåëÿæåì, ñîîòâåòñòâåííî - ñ ïîíèæåííîé è ïîâûøåííîé ïàññàæèðîâìåñòèìîñòüþ,
à òàêæå ìîäèôèêàöèè ñ óâåëè÷åííîé äàëüíîñòüþ
ïîëåòà è ãðóçîâûå âàðèàíòû.
Âàðèàíòû áàçîâîãî ñàìîëåòà ñ óâåëè÷åííûìè
ïàññàæèðîâìåñòèìîñòüþ è äàëüíîñòüþ ïîëåòà,
èìåþò óâåëè÷åííûé âçëåòíûé âåñ è òðåáóþò ïðîïîðöèîíàëüíîãî ïîâûøåíèÿ òÿãè äâèãàòåëåé äëÿ
ñîõðàíåíèÿ òÿãîâîîðóæåííîñòè è ëåòíî-òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê. Ïîýòîìó êîíñòðóêöèÿ áàçîâîé
ìîäåëè äâèãàòåëÿ äîëæíà äîïóñêàòü ðàçâèòèå äâèãàòåëÿ â ñòîðîíó ïîâûøåíèÿ òÿãè. Ïðè èñïîëüçîâàíèè ñàìîëåòîâ íà âûñîêîãîðíûõ àýðîäðîìàõ èëè
â óñëîâèÿõ ïîñòîÿííîãî æàðêîãî êëèìàòà ìîæåò
ïîòðåáîâàòüñÿ ðàñøèðåíèå óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè.
Íàïðèìåð, ïîääåðæàíèå âçëåòíîé òÿãè äî + 45 °Ñ,
à íå äî + 30 °Ñ, ÷òî ðàâíîñèëüíî ïîâûøåíèþ òÿãè
â ñòàíäàðòíûõ óñëîâèÿõ.
Ïîâûøåíèå òÿãè äî 10 % îáåñïå÷èâàåòñÿ áåç
èçìåíåíèÿ êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ. Ïóòåì ðåãóëèðîâêè ÑÀÓ ïîâûøàþò ÷àñòîòó âðàùåíèÿ òóðáîêîìïðåññîðà (âîçðàñòàåò òåìïåðàòóð ãàçà ïåðåä òóðáèíîé) â ïðåäåëàõ ñóùåñòâóþùèõ çàïàñîâ ïî
òåìïåðàòóðå. Ôîðñèðîâàíèå äâèãàòåëÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ îáû÷íî ïîñëå íàêîïëåíèÿ îïðåäåëåííîãî
îïûòà ýêñïëóàòàöèè áàçîâîé ìîäåëè è óñòðàíåíèÿ
ïåðâîíà÷àëüíûõ äåôåêòîâ. Ïðè íåîáõîäèìîñòè
ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ áîëåå ýôôåêòèâíûå ÒÇÏ ëîïàòîê òóðáèíû.
Ìîäèôèêàöèÿ äâèãàòåëÿ ñ ïîâûøåíèåì òÿãè
äî 20 % áåç èçìåíåíèÿ ãàáàðèòíûõ äèàìåòðîâ äâèãàòåëÿ ìîæåò ïîâëå÷ü çà ñîáîé çíà÷èòåëüíîå èçìåíåíèå êîíñòðóêöèè è ïîâûøåíèå ïàðàìåòðîâ. Íàïðèìåð, ìîæåò ïîòðåáîâàòüñÿ óâåëè÷åíèå ÷èñëà
ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé, ïîâûøåíèå ðàñõîäà âîçäóõà
è ñòåïåíè ñæàòèÿ âåíòèëÿòîðà çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ
÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðîòîðà ÍÄ, åñëè èìååòñÿ çàïàñ
ïî ïðîèçâîäèòåëüíîñòè âåíòèëÿòîðà. Èëè âîçíèêíåò íåîáõîäèìîñòü ïåðåïðîôèëèðîâàíèÿ ëîïàòîê
âåíòèëÿòîðà, ïðèìåíåíèå áîëåå æàðîïðî÷íûõ ìàòåðèàëîâ â òóðáèíå è ïîñëåäíèõ ñòóïåíÿõ êîìïðåññîðà, èíòåíñèôèêàöèÿ îõëàæäåíèÿ òóðáèíû.
Ïîâûøåíèå òÿãè ñâûøå 20 % ìîæåò ïîòðåáîâàòü óâåëè÷åíèÿ äèàìåòðà âåíòèëÿòîðà äëÿ çíà÷èòåëüíîãî ïîâûøåíèÿ ðàñõîäà âîçäóõà. À ýòî îçíà÷àåò ôàêòè÷åñêè ðàçðàáîòêó íîâîãî äâèãàòåëÿ íà
77
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
áàçå ñóùåñòâóþùåãî ãàçîãåíåðàòîðà, íîâîé ìîòîãîíäîëû, ðåâåðñà è ò.ä.
Ñîçäàíèå ìîäèôèêàöèé ÃÒÄ ðàçëè÷íîé òÿãè
(ìîùíîñòè) íà áàçå åäèíîãî ãàçîãåíåðàòîðà ðàññìàòðèâàåòñÿ â ðàçäåëå 2.5.2.
2.3.4 - Òðåáîâàíèÿ ê èñïîëüçóåìûì
ãîðþ÷å-ñìàçî÷íûì ìàòåðèàëàì
Ê ãîðþ÷å-ñìàçî÷íûì ìàòåðèàëàì (ÃÑÌ) îòíîñÿòñÿ èñïîëüçóåìûå â äâèãàòåëå òîïëèâà, ìàñëà
è ãèäðàâëè÷åñêèõ æèäêîñòåé.
2.3.4.1 - Òîïëèâà àâèàöèîííûõ ÃÒÄ
Òîïëèâî – îäèí èç âàæíåéøèõ êîìïîíåíòîâ
â ñèñòåìå ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà è åãî ÑÓ, ÿâëÿþùèéñÿ îñíîâíûì èñòî÷íèêîì ïîëó÷åíèÿ ýíåðãèè.
Îñíîâíûìè òðåáîâàíèÿìè, ïðåäúÿâëÿåìûìè
ê òîïëèâó àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ÿâëÿþòñÿ:
- âûñîêèå òåïëîòâîðíàÿ ñïîñîáíîñòü è óäåëüíûé âåñ, îáåñïå÷èâàþùèå ïîâûøåííóþ äàëüíîñòü
ïîëåòà ïðè ôèêñèðîâàííîé åìêîñòè òîïëèâíûõ
áàêîâ;
- áåçîïàñíîñòü ýêñïëóàòàöèè: áåçâðåäíîñòü
òîïëèâà è ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ äëÿ ÷åëîâåêà è îêðóæàþùåé ñðåäû;
- âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ â øèðîêîì äèàïàçîíå îêðóæàþùèõ òåìïåðàòóð (îò –60 °Ñ äî
+ 60 °Ñ);
- âûñîêàÿ õèìè÷åñêàÿ è òåðìè÷åñêàÿ ñòàáèëüíîñòü - íèçêîå êîêñîîáðàçîâàíèå è íàãàðîîáðàçîâàíèå â òîïëèâíîé ñèñòåìå è êàìåðå ñãîðàíèÿ; îáëàäàíèå âûñîêèì õëàäîðåñóðñîì ïðè èñïîëüçîâàíèè
â êà÷åñòâå ïîãëîòèòåëÿ òåïëà â ñèñòåìàõ îõëàæäåíèÿ ìàñëà, âîçäóõà è ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèè;
- óäîáñòâî èñïîëüçîâàíèÿ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ
â êà÷åñòâå ðàáî÷åãî òåëà äâèãàòåëÿ;
- íàëè÷èå â áîëüøîì êîëè÷åñòâå â ïðèðîäå
ïðè ýêîíîìè÷åñêè ðàöèîíàëüíûõ ñïîñîáàõ äîáû÷è è ïåðåðàáîòêè;
- ýêîíîìè÷íîñòü è áåçîïàñíîñòü íàçåìíîé
èíôðàñòðóêòóðû äîñòàâêè, õðàíåíèÿ è çàïðàâêè.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ â êà÷åñòâå ðåàêòèâíûõ òîïëèâ íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåíû àâèàöèîííûå êåðîñèíû. Îíè êàê óäîâëåòâîðÿþò áîëüøèíñòâî óêàçàííûõ
òðåáîâàíèé. Àâèàöèîííûé êåðîñèí ÿâëÿåòñÿ ïðîäóêòîì ïðÿìîé ïåðåãîíêè ñûðîé íåôòè è èìååò â ñâîåì
ñîñòàâå, â îñíîâíîì, êåðîñèíîâûå ôðàêöèè (ñ äîáàâëåíèåì áîëåå ëåãêèõ - ëèãðîèíîâûõ) è ðàçëè÷íûå
ïðèñàäêè. Àâèàöèîííûé êåðîñèí ñîñòîèò èç óãëåâîäîðîäîâ ìåòàíîâîãî ðÿäà ÑnH2n+2, íàôòåíîâîãî
ðÿäà ÑnH2n, àðîìàòè÷åñêîãî ðÿäà ÑnH2n-6. è ñîäåðæèò
â ñðåäíåì 85 % óãëåðîäà è 15 % âîäîðîäà.
78
Ìàðêè îòå÷åñòâåííûõ àâèàöèîííûõ êåðîñèíîâ, ïðèìåíÿåìûõ â êà÷åñòâå ðàáî÷åãî, äóáëèðóþùåãî è ðåçåðâíîãî òîïëèâà ïðèâåäåíû â òàáëèöå
2.3.4.1_1.
Òàáëèöà 2.3.4.1_1
Ìàðêè àâèàöèîííûõ êåðîñèíîâ
Марка топлива
Вид топлива
Основное
ÒÑ-1
ÐÒ
Ò-6
Дублирующее
ÐÒ, Ò-8Â
Ò-8Â, ÒÑ-1
Ò-8Â, ÐÒ
Резервное
Ò-6, Ò-2
Ò-2, Ò-6
ÒÑ-1
Îñíîâíûå òîïëèâà ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ïîñòîÿííîé ýêñïëóàòàöèè ÃÒÄ è äîëæíû îáåñïå÷èâàòü
ðàáîòó â ïîëíîì ñîîòâåòñòâèè ñ ïðåäúÿâëåííûìè
ê íèì òðåáîâàíèÿìè. Äóáëèðóþùèå òîïëèâà ïðèìåíÿþòñÿ ïðè îòñóòñòâèè îñíîâíûõ è äîëæíû
îáåñïå÷èâàòü ðàáîòó ÃÒÄ ñ ó÷åòîì íåêîòîðûõ îãîâîðåííûõ îãðàíè÷åíèé. Ðåçåðâíûå òîïëèâà èñïîëüçóþòñÿ â íåîòëîæíûõ ñëó÷àÿõ ïðè îòñóòñòâèè îñíîâíûõ è äóáëèðóþùèõ ñ ó÷åòîì îãðàíè÷åíèé,
â ò.÷. ïî ðåñóðñó.
Ðåêîìåíäàöèè ïî ïðèìåíåíèþ òîïëèâ, íåêîòîðûå ñâîéñòâà òîïëèâ è ðåêîìåíäîâàííûå ÖÈÀÌ
çàðóáåæíûå çàìåíèòåëè ïðèâåäåíû â òàáëèöå
2.3.4.1_2.
Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ îáðàçîâàíèÿ êðèñòàëëîâ
ëüäà ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ ê òîïëèâàì ìîãóò
äîáàâëÿòüñÿ ñïåöèàëüíûå ïðîòèâîêðèñòàëëèçàöèîííûå ïðèñàäêè: ýòèëöåëëîçîëüâ òåõíè÷åñêèé
(æèäêîñòü È), ñïèðò òåòðàãèäðîôóðôóðèëîâûé
(æèäêîñòü È-Ì).
 ñâÿçè ñ îãðàíè÷åííîñòüþ ìèðîâûõ çàïàñîâ
íåôòè â áóäóùåì ïëàíèðóåòñÿ ïðèìåíåíèå òàê íàçûâàåìûõ àëüòåðíàòèâíûõ òîïëèâ - ñèíòåòè÷åñêîãî êåðîñèíà (ïðîäóêò ïåðåðàáîòêè êàìåííûõ óãëåé), ïðèðîäíîãî ãàçà (ìåòàíà) è âîäîðîäà.
Îñíîâíûå òåïëîôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà àëüòåðíàòèâíûõ òîïëèâ â ñðàâíåíèè ñî ñâîéñòâàìè àâèàöèîííîãî êåðîñèíà ÒÑ-1 ïðèâåäåíû â òàáëèöå 2.3.4.1_3.
Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî âîäîðîä è ìåòàí
èìåþò ïîíèæåííóþ ïëîòíîñòü â æèäêîé ôàçå è, êàê
ñëåäñòâèå, ïîíèæåííóþ ïî ñðàâíåíèþ ñ êåðîñèíîì
îáúåìíóþ òåïëîòó ñãîðàíèÿ (ìåòàí - â 1,4 ðàçà;
âîäîðîä - â 4 ðàçà), íåñìîòðÿ íà çíà÷èòåëüíî áîëüøóþ ìàññîâóþ òåïëîòó ñãîðàíèÿ. Òàê êàê âîäîðîä
è ìåòàí ÿâëÿþòñÿ êðèîãåííûìè òîïëèâàìè, èõ ïðèìåíåíèå òðåáóåò óñòàíîâêè íà ëåòàòåëüíîì àïïàðàòå òåïëîèçîëèðîâàííûõ êðèîãåííûõ òîïëèâíûõ
áàêîâ è êðèîãåííîé òîïëèâíîé àïïàðàòóðû (òåïëîîáìåííèê-ãàçèôèêàòîð, êðèîãåííûé íàñîñíûé àã-
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Òàáëèöà 2.3.4.1_2
Ðåêîìåíäàöèè ïî ïðèìåíåíèþ òîïëèâ
Марка
топлива
Температура
топлива в системе
двигателя, °С
не выше
Применение
Зарубежный
заменитель
ÒÑ-1
ÃÎÑÒ 10227-86
100,
êðàòêîâðåìåííî
120
Íà äâèãàòåëÿõ äîçâóêîâîé àâèàöèîííîé òåõíèêè (ñ
íåáîëüøîé ïðîäîëæèòåëüíîñòüþ ñâåðõçâóêîâîãî
ïîëåòà). Èìååò ñðåäíèé óðîâåíü òåðìè÷åñêîé
ñòàáèëüíîñòè è èñïàðÿåìîñòè
JET A-1; JP-8;
ATF type JET A-1;
Turbo Fuel A-1
Íà äâèãàòåëÿõ äîçâóêîâîé è ñâåðõçâóêîâîé
àâèàöèîííîé òåõíèêè â êà÷åñòâå ðåçåðâíîãî
òîïëèâà
Ò-2
ÃÎÑÒ 10227-86
ÐÒ
ÃÎÑÒ 10227-86
100,
êðàòêîâðåìåííî
120
Ò-6
ÃÎÑÒ 12308-89
Ò-8Â
ÃÎÑÒ 12308-89
JP-4
Íà äâèãàòåëÿõ äîçâóêîâîé àâèàöèîííîé òåõíèêè è
ñâåðõçâóêîâîé (ñ íåáîëüøîé ïðîäîëæèòåëüíîñòüþ
ñâåðõçâóêîâîãî ïîëåòà). Èìååò âûñîêèé óðîâåíü
JET A-1; PT; N3; PL-6
òåðìè÷åñêîé ñòàáèëüíîñòè, óëó÷øåííûå
ïðîòèâîèçíîñíûå ñâîéñòâà è ñðåäíèé óðîâåíü
èñïàðÿåìîñòè
300
Íà äâèãàòåëÿõ ñâåðõçâóêîâîé àâèàöèîííîé
òåõíèêè. Èìååò âûñîêèé óðîâåíü òåðìè÷åñêîé
ñòàáèëüíîñòè è íèçêèé óðîâåíü èñïàðÿåìîñòè.
Îáëàäàåò ìåíüøåé êîððîçèîííîé àêòèâíîñòüþ.
Ïðè îòðèöàòåëüíûõ òåìïåðàòóðàõ èìååò ïëîõèå
ïóñêîâûå ñâîéñòâà
250
Íà äâèãàòåëÿõ ñâåðõçâóêîâîé àâèàöèîííîé
òåõíèêè â êà÷åñòâå äóáëèðóþùåãî òîïëèâà.
Ëó÷øèå ïðîòèâîèçíîñíûå ñâîéñòâà. Áîëåå
òåðìîñòàáèëüíî.
Òàáëèöà 2.3.4.1_3
Ñâîéñòâà àëüòåðíàòèâíûõ òîïëèâ
Топлива
Параметры
керосин
ТС-1
бутан
(С4Н10)
пропан
(С3Н8)
метан
(СН4)
водород
(Н2)
Ïëîòíîñòü, êã/ë
0,788
0,601
0,582
0,424
0,071
Òåìïåðàòóðà êèïåíèÿ (ïðè
àòìîñôåðíîì äàâëåíèè), °Ñ
~ 410
-0,5
-42
-162
-253
43300
34120
45640
27430
46380
26990
50060
21220
121020
8590
85
15
82,7
17,3
81,7
18,3
75
25
100
Íèçøàÿ òåïëîòà ñãîðàíèÿ:
ìàññîâàÿ, êÄæ/êã
îáúåìíàÿ, êÄæ/ë
Ñîäåðæàíèå â òîïëèâå:
óãëåðîäà, %
âîäîðîäà, %
79
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
ðåãàò è äð.), à òàêæå è ñèñòåìû îáåñïå÷åíèÿ ïîæàðî-âçðûâîáåçîïàñíîñòè íà äâèãàòåëå.
Ïðàêòè÷åñêîå èñïîëüçîâàíèå êðèîãåííûõ
òîïëèâ â ãðàæäàíñêîì ÃÒÄ âïåðâûå áûëî îñóùåñòâëåíî â «ÑÍÒÊ èìåíè Í.Ä.Êóçíåöîâà» (ã. Ñàìàðà). Â 1988 ã. íà ëåòàþùåé ëàáîðàòîðèè ÒÓ-155
áûë èñïûòàí îïûòíûé äâèãàòåëü ÍÊ-88 ñ èñïîëüçîâàíèåì â êà÷åñòâå òîïëèâà æèäêîãî âîäîðîäà, à
â 1989 ã. – ñ èñïîëüçîâàíèåì ñæèæåííîãî ïðèðîäíîãî ãàçà.
Âûñîêèé õëàäîðåñóðñ êðèîãåííûõ òîïëèâ äåëàåò ïðèâëåêàòåëüíûì èõ ïðèìåíåíèå äëÿ äâèãàòåëåé ëåòàòåëüíûõ àïïàðàòîâ, ðàññ÷èòàííûõ íà
âûñîêèå ñâåðõçâóêîâûå ñêîðîñòè ïîëåòà.
2.3.4.2 – Àâèàöèîííûå ìàñëà
Ñìàçî÷íûå ìàñëà ïðèìåíÿþòñÿ â àâèàöèîííûõ ÃÒÄ è ðåäóêòîðàõ äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íàäåæíîé
è äîëãîâå÷íîé ðàáîòû óçëîâ, â êîòîðûõ èìåþòñÿ
ïàðû òðåíèÿ, â ïåðâóþ î÷åðåäü ïîäøèïíèêîâ è çóá÷àòûõ ïåðåäà÷.
Ê îñíîâíûì ôóíêöèÿì ñìàçî÷íûõ ìàñåë îòíîñÿòñÿ:
- óìåíüøåíèå òðåíèÿ äâèæóùèõñÿ îòíîñèòåëüíî äðóã äðóãà äåòàëåé;
- ñíèæåíèå èçíîñà òðóùèõñÿ ïîâåðõíîñòåé;
- îòâîä âûäåëÿþùåãîñÿ ïðè òðåíèè òåïëà, à
â ïîäøèïíèêîâûõ óçëàõ ðîòîðîâ ÃÒÄ òàêæå îòâîä
òåïëà, ïîñòóïàþùåãî ïîñðåäñòâîì òåïëîïåðåäà÷è
îò áîëåå íàãðåòûõ äåòàëåé è îò ãîðÿ÷åãî âîçäóõà
èëè ãàçà, ïðîíèêàþùåãî â îïîðó ÷åðåç óïëîòíåíèÿ;
- çàùèòà äåòàëåé ÃÒÄ îò êîððîçèè.
Ýíåðãèÿ äàâëåíèÿ ìàñëà ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ óïðàâëåíèÿ àãðåãàòàìè äâèãàòåëÿ è âîçäóøíîãî âèíòà.
Äëÿ âûïîëíåíèÿ ïåðå÷èñëåííûõ ôóíêöèé ñîâðåìåííûå àâèàöèîííûå ìàñëà äîëæíû óäîâëåòâîðÿòü ñëåäóþùèì îñíîâíûì òðåáîâàíèÿì:
- õîðîøèå ñìàçûâàþùèå ñâîéñòâà âî âñåì äèàïàçîíå ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð, îáåñïå÷èâàþùèå âûñîêóþ íåñóùóþ ñïîñîáíîñòü ìàñëÿíîé ïëåíêè
(ïëåíêà íå äîëæíà èñ÷åçàòü ïðè ìàêñèìàëüíûõ
Òàáëèöà 2.3.4.2_1
Îñíîâíûå ìàðêè àâèàöèîííûõ ìèíåðàëüíûõ ìàñåë
Марка масла
Применение
150
Äëÿ ýêñïëóàòàöèè è êîíñåðâàöèè àâèàöèîííûõ
ÃÒÄ. Âûðàáàòûâàåòñÿ íà îñíîâå ìàñëà ÌÑ-8Ï,
ñîäåðæèò äîïîëíèòåëüíî èíãèáèòîð êîððîçèè è
ïîâûøåííîå êîëè÷åñòâî àíòèîêèñëèòåëüíîé è
àíòèêîððîçèîííîé ïðèñàäêè
150
Äëÿ òåïëîíàïðÿæåííûõ àâèàöèîííûõ
òóðáîðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé. Âûðàáàòûâàåòñÿ èç
ñåðíèñòûõ íåôòåé, ñîäåðæèò àíòèîêèñëèòåëüíûå,
ïðîòèâîèçíîñíóþ è àíòèêîððîçèîííóþ ïðèñàäêè.
Îáåñïå÷èâàåò ëåãêèé çàïóñê ïðè ìèíóñ 40 °Ñ
ÌÍ-7,5ó
ÒÓ38 101722-85
150
Ìàñëî íà çàãóùåííîé îñíîâå, ñîäåðæèò
àíòèîêèñëèòåëüíóþ, ïðîòèâîèçíîñíóþ è
àíòèêîððîçèîííóþ ïðèñàäêè. Äëÿ òóðáîâèíòîâûõ
äâèãàòåëåé è ðåäóêòîðîâ
ÌÑ-8ÃÏ
ÒÓ38.301-19-59-95
150
Äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â ÃÒÓ äëÿ ÃÏÀ. Óñòóïàåò ìàñëó
ÌÑ-8Ï ïî íèçêîòåìïåðàòóðíûì ñâîéñòâàì
250
Âûñîêîâÿçêîå ìàñëî. Âûðàáàòûâàåòñÿ èç
ìàëîñåðíèñòûõ íåôòåé, áåç ïðèñàäîê. Ïðèìåíÿåòñÿ
â ñìåñè ñ ìàñëîì ÌÑ-8Ï íà ðåäóêòîðàõ
ýíåðãîóñòàíîâîê
ÌÑ-8ÐÊ
ÒÓ38 1011181-88
ÌÑ-8Ï
ÎÑÒ38.01163-78
ÌÑ-20
ÃÎÑÒ 21743-76
80
Максимальная
рабочая
температура
масла, °С
Зарубежные аналогизаменители
Aeroshell Turbine Oil 3SP;
Turbonycoil 321;
Mobil Turbo 319A-2
HP-8
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
íàãðóçêàõ);
- ïîëîãàÿ âÿçêîñòíî-òåìïåðàòóðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà, îáåñïå÷èâàþùàÿ äîñòàòî÷íóþ âÿçêîñòü ìàñëà ïðè ìàêñèìàëüíûõ ðàáî÷èõ òåìïåðàòóðàõ è íàèìåíüøåå óâåëè÷åíèå âÿçêîñòè ïðè îòðèöàòåëüíûõ
òåìïåðàòóðàõ äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íàäåæíîãî çàïóñêà
äâèãàòåëÿ;
- âûñîêàÿ òåðìîñòàáèëüíîñòü;
- ìàëàÿ èñïàðÿåìîñòü ïðè ðàáî÷èõ òåìïåðàòóðàõ;
- îòñóòñòâèå êîððîçèîííîãî âîçäåéñòâèÿ íà
ìåòàëëû è ðåçèíîòåõíè÷åñêèå èçäåëèÿ;
- îòñóòñòâèå â ñîñòàâå ìàñëà òîêñè÷íûõ âåùåñòâ;
- ñîâìåñòèìîñòü ñ äðóãèìè ìàñëàìè;
- ïðèåìëåìàÿ ñòîèìîñòü.
Èñïîëüçóåìûå â àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ìàñëà ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâå îñíîâíûå ãðóïïû - ìèíåðàëüíûå è ñèíòåòè÷åñêèå.
Òàáëèöà 2.3.4.2_2
Îñíîâíûå ìàðêè àâèàöèîííûõ ñèíòåòè÷åñêèõ ìàñåë
Марка масла
ÈÏÌ-10
ÒÓ38 1011299-90
ÂÍÈÈ ÍÏ
50-1-4ô
ÃÎÑÒ 13076-86
Максим.
рабочая
Наличие присадок
температура
масла, °С
Применение
Зарубежные аналогизаменители
200
Äëÿ òåïëîíàïðÿæåííûõ
Àíòèîêèñëèòåëüíûå, àâèàöèîííûõ òóðáîðåàêòèâíûõ
ïðîòèâîèçíîñíàÿ è äâèãàòåëåé. Îáëàäàåò
àíòèêîððîçèîííàÿ õîðîøèìè âÿçêîñòíîòåìïåðàòóðíûìè ñâîéñòâàìè.
Turbonycoil 210A;
Mobil Turbo 319A-2
200
Èìååò õîðîøèå
íèçêîòåìïåðàòóðíûå
õàðàêòåðèñòèêè. Óñòóïàåò
Àíòèîêèñëèòåëüíàÿ,
ìàñëó ÈÏÌ-10 ïî
ïðîòèâîèçíîñíàÿ
òåðìîîêèñëèòåëüíîé
ñòàáèëüíîñòè è ñìàçûâàþùåé
ñïîñîáíîñòè
Turbonycoil 210A;
Mobil Turbo 319A-2;
Aeroshell Turbine Oil 390
Äëÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ.
Âûðàáàòûâàåòñÿ íà îñíîâå
ìàñëà ÂÍÈÈ ÍÏ 50-1-4ô,
èìååò óëó÷øåííûå
õàðàêòåðèñòèêè
ÂÍÈÈ ÍÏ
50-1-4ó
ÒÓ38.401-58-12-91
200
ËÇ-240
ÒÓ301-04-010-92
175
Á-3Â
ÒÓ38 101295-85
175
Àíòèîêèñëèòåëüíàÿ, Äëÿ ÃÒÄ âåðòîëåòîâ, â
ïðîòèâîèçíîñíàÿ
ðåäóêòîðàõ
ÂÒ-301
ÒÓ38 101657-85
250
Àíòèîêèñëèòåëüíàÿ
Äëÿ ÃÒÄ. Îáëàäàåò õîðîøèìè
âÿçêîñòíî-òåìïåðàòóðíûìè
ñâîéñòâàìè
ÏÒÑ-225
ÒÓ38.401-58-1-90
225
Êîìïëåêñ ïðèñàäîê
Äëÿ ÃÒÄ, èìååò ïîâûøåííóþ
âÿçêîñòü ïðè íèçêèõ
òåìïåðàòóðàõ.
Ïåòðèì
ÒÓ38.401-58-245-99
175
Êîìïëåêñ ïðèñàäîê
Äëÿ ãàçîïåðåêà÷èâàþùèõ
àãðåãàòîâ ñ ïðèâîäîì îò
àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé
Êîìïëåêñ ïðèñàäîê
Castrol AERO 325;
Exxon Turbo Oil 2389;
Ayrex S Turbo 256;
Mobil Jet Oil 11;
Exxon Turbo Oil 2380;
Aeroshell Turbine Oil 560;
Turbonycoil 525-2A;
Turbonycoil 600
Äëÿ ãàçîòóðáèííûõ è äðóãèõ
ñïåöèàëüíûõ äâèãàòåëåé è
ðåäóêòîðîâ
81
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ìèíåðàëüíûå ìàñëà âûðàáàòûâàþòñÿ ïóòåì
ïåðåãîíêè ìàçóòà ïðè ïîíèæåííîì äàâëåíèè. Ïîëó÷åííûå ìàñëÿíûå ôðàêöèè î÷èùàþòñÿ ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè äëÿ óäàëåíèÿ íåæåëàòåëüíûõ ïðèìåñåé àñôàëüòî-ñìîëèñòûõ âåùåñòâ, îðãàíè÷åñêèõ
êèñëîò, âûñîêîïëàâêèõ ïàðàôèíîâûõ óãëåâîäîðîäîâ è ò.ï. Äëÿ óëó÷øåíèÿ ðàáî÷èõ ñâîéñòâ â ìèíåðàëüíûå ìàñëà ìîãóò äîáàâëÿòüñÿ ðàçëè÷íûå àíòèîêèñëèòåëüíûå, ïðîòèâîèçíîñíûå è àíòèêîððîçèéíûå
ïðèñàäêè.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ìèíåðàëüíûå ìàñëà ïðèìåíÿþòñÿ, â îñíîâíîì, â íèçêîòåìïåðàòóðíûõ ÃÒÄ
óñòàðåâøèõ ìîäåëåé.  ýòèõ äâèãàòåëÿõ ìàêñèìàëüíàÿ ðàáî÷àÿ òåìïåðàòóðà ìàñëà íå ïðåâûøàåò
150 °Ñ. Îñíîâíûå ìàðêè è ðàáî÷èå òåìïåðàòóðû
îòå÷åñòâåííûõ ìèíåðàëüíûõ ìàñåë, à òàêæå èìïîðòíûå àíàëîãè-çàìåíèòåëè ïðèâåäåíû â òàáëèöå
2.3.4.2_1.
 ñîâðåìåííûõ âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ ÃÒÄ
ïðèìåíÿþòñÿ ñèíòåòè÷åñêèå ìàñëà. Ñèíòåòè÷åñêèå ìàñëà âûðàáàòûâàåìûå íà îñíîâå ïîëèàëüôàîëåôèíîâ, ñëîæíûõ ýôèðîâ äâóõîñíîâíûõ îðãàíè÷åñêèõ êèñëîò, ýôèðîâ íåîïåíòèëïîëèîëîâ,
ñèëîêñàíîâ, îðòîñèëîêñàíîâ è äð. ñ äîáàâëåíèåì
àíòèîêèñëèòåëüíûõ, àíòèêîððîçèîííûõ, ïðîòèâîèçíîñíûõ è ïðîòèâîçàäèðíûõ ïðèñàäîê. Ñèíòåòè÷åñêèå ìàñëà çíà÷èòåëüíî ïðåâîñõîäÿò ìèíåðàëüíûå ïî òåðìè÷åñêîé è òåðìîîêèñëèòåëüíîé
ñòàáèëüíîñòè, îãíåñòîéêîñòè, èñïàðÿåìîñòè è ïî
ðÿäó äðóãèõ ñïåöèàëüíûõ òðåáîâàíèé. Ìàðêè è ðàáî÷èå òåìïåðàòóðû ñîâðåìåííûõ ñèíòåòè÷åñêèõ
ìàñåë, à òàêæå èìïîðòíûå àíàëîãè-çàìåíèòåëè
è ðåêîìåíäàöèè ïî ïðèìåíåíèþ ìàñåë ïðèâåäåíû
â òàáëèöå 2.3.4.2_2.
2.3.4.3 - Àâèàöèîííûå ãèäðàâëè÷åñêèå æèäêîñòè
 ãèäðîñèñòåìàõ ëåòàòåëüíûõ àïïàðàòîâ
è ÑÓ â êà÷åñòâå ðàáî÷åé æèäêîñòè ïðèìåíÿþòñÿ
ñïåöèàëüíûå ãèäðàâëè÷åñêèå æèäêîñòè.  ñîâðåìåííûõ ñàìîëåòàõ ãèäðàâëè÷åñêèå æèäêîñòè ïðèìåíÿþòñÿ â àãðåãàòàõ øàññè, òîðìîçíîé ñèñòåìû,
ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ.  àâèàöèîííûõ ÑÓ ãèäðàâëè÷åñêèå æèäêîñòè ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ â ñèëîâûõ
óçëàõ ãèäðîñèñòåì óïðàâëåíèÿ ðåâåðñîì, ñîïëîì,
ïîâîðîòíûõ ëîïàòîê êîìïðåññîðà è äð. Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî â ñèñòåìàõ óïðàâëåíèÿ ñîïëà
è ïîâîðîòíûõ ëîïàòîê â êà÷åñòâå ðàáî÷åé æèäêîñòè øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ òàêæå àâèàöèîííîå òîïëèâî (êåðîñèí).
Ê ãèäðàâëè÷åñêèì æèäêîñòÿì ïðåäúÿâëÿþòñÿ ñëåäóþùèå îñíîâíûå òðåáîâàíèÿ [2.8.3]:
- îïòèìàëüíàÿ âÿçêîñòü, îáåñïå÷èâàþùàÿ äîñòàòî÷íî áûñòðóþ ðåàêöèþ ãèäðîóñòðîéñòâ è ïëàâíîå äâèæåíèå äåòàëåé ãèäðîñèñòåìû, îòñóòñòâèå
ïåðåòåêàíèé è ïîòåðü æèäêîñòè ÷åðåç óïëîòíåíèÿ;
- øèðîêèé èíòåðâàë ðàáî÷èõ äàâëåíèé è òåìïåðàòóð;
- õîðîøèå ñìàçî÷íûå ñâîéñòâà;
- îòñóòñòâèå ëåãêîêèïÿùèõ ñîñòàâíûõ ÷àñòåé
äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ îáðàçîâàíèÿ ïàðîâûõ ïðîáîê
â ãèäðîñèñòåìå;
- æèäêîñòü íå äîëæíà ðàçëàãàòüñÿ, ðàññëàèâàòüñÿ, âûäåëÿòü êàêèå-ëèáî âåùåñòâà, ñïîñîáíûå
çàñîðèòü êàíàëû ãèäðîñèñòåìû;
- íåòîêñè÷íîñòü è âçðûâîïîæàðîáåçîïàñíîñòü.
Îñíîâíûå ìàðêè è ñâîéñòâà àâèàöèîííûõ ãèäðàâëè÷åñêèõ æèäêîñòåé íà ìèíåðàëüíîé è ñèíòåòè÷åñêîé îñíîâå ïðèâåäåíû â òàáëèöå 2.3.4.3_1.
Òàáëèöà 2.3.4.3_1
Îñíîâíûå ìàðêè è ñâîéñòâà ãèäðàâëè÷åñêèõ æèäêîñòåé
Марка жидкости
Ìàñëî ÀÌÃ-10
ÃÎÑÒ 6794-75
Ðàáî÷àÿ æèäêîñòü
ÍÃЖ-4ó
ÒÓ38 101740-80
Состав
Ìàëîâÿçêàÿ íåôòÿíàÿ ôðàêöèÿ, çàãóùåííàÿ
âèíèïîëîì ÂÁ-2. Ñîäåðæèò
àíòèîêèñëèòåëüíóþ ïðèñàäêó àëüôàíàôòîë
Îñíîâíàÿ ìàðêà ãèäðàâëè÷åñêîé æèäêîñòè
îáùåãî íàçíà÷åíèÿ äëÿ àâèàöèîííîé òåõíèêè,
ðàáîòàþùåé â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð
-60…+150 °Ñ.
Îãíåîïàñíà
Ýôèð ôîñôîðíîé êèñëîòû íà çàãóùåííîé
îñíîâå, ñ àíòèîêèñëèòåëüíîé è
àíòèêîððîçèîííîé ïðèñàäêàìè
 ãèäðàâëè÷åñêèõ óñòðîéñòâàõ, ðàáîòàþùèõ â
èíòåðâàëå òåìïåðàòóð -55…+125 °Ñ.
Âçðûâîïîæàðîáåçîïàñíàÿ.
Ñâûøå 200 °Ñ ðàçëàãàåòñÿ
Ñìåñü ýôèðîâ ôîñôîðíîé êèñëîòû ñ
Ðàáî÷àÿ æèäêîñòü
ïðèñàäêàìè, óëó÷øàþùèìè
ÍÃЖ-5ó
àíòèîêèñëèòåëüíûå, àíòèêîððîçèîííûå è
ÒÓ38.401-58-57-93 àíòèýðîçèîíûå ñâîéñòâà
82
Применение
 ãèäðàâëè÷åñêèõ óñòðîéñòâàõ, ðàáîòàþùèõ â
èíòåðâàëå òåìïåðàòóð -60…+150 °Ñ.
Âçðûâîïîæàðîáåçîïàñíàÿ.
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
2.3.5 – Íàäåæíîñòü àâèàöèîííûõ ÃÒÄ
2.3.5.1 – Îñíîâíûå ïîêàçàòåëè
Òðåáîâàíèÿ ê íàäåæíîñòè ÃÒÄ îïðåäåëÿþòñÿ
ïîêàçàòåëÿìè áåçîòêàçíîñòè, îñíîâíûìè èç êîòîðûõ ÿâëÿþòñÿ ñëåäóþùèå:
- ïîêàçàòåëè, íåïîñðåäñòâåííî âëèÿþùèå íà
áåçîïàñíîñòü ðàáîòû äâèãàòåëÿ,
- ïîêàçàòåëè, õàðàêòåðèçóþùèå òåõíèêî–ýêîíîìè÷åñêîå ñîâåðøåíñòâî äâèãàòåëÿ.
Ðàññìîòðèì îáå ãðóïïû ïîäðîáíåå.
2.3.5.1.1 – Ïîêàçàòåëè áåçîòêàçíîñòè,
íåïîñðåäñòâåííî âëèÿþùèå íà
áåçîïàñíîñòü ðàáîòû äâèãàòåëÿ
Êîýôôèöèåíò ÷àñòîòû íåëîêàëèçîâàííûõ
îòêàçîâ íà 100000 ÷àñîâ íàðàáîòêè; ñðåäíÿÿ íàðàáîòêà íà íåëîêàëèçîâàííûé îòêàç (Ê100000).
×èñëåííîå çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà ÷àñòîòû
íåëîêàëèçîâàííûõ îòêàçîâ îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
Ê100000ÍËÄ = 100000NÍËÄ / tÑ,
ãäå NÍËÄ - ÷èñëî íåëîêàëèçîâàííûõ îòêàçîâ (íåëîêàëèçîâàííûõ ðàçðóøåíèé, íåëîêàëèçîâàííûõ ïîæàðîâ) â ðàññìàòðèâàåìûé ïåðèîä ýêñïëóàòàöèè;
tÑ - cóììàðíàÿ íàðàáîòêà ïàðêà äâèãàòåëåé
â ðàññìàòðèâàåìûé ïåðèîä ýêñïëóàòàöèè, ÷.
Âåëè÷èíà ñðåäíåé íàðàáîòêè íà íåëîêàëèçîâàííûé îòêàç, ÷:
ÒÍËÄ = 100000 / Ê100000ÍËÄ.
Òðåáîâàíèÿ ê âåëè÷èíå êîýôôèöèåíòà Ê100000
îïðåäåëÿþòñÿ óñëîâèÿìè áåçîïàñíîñòè ïîëåòîâ
è óñòàíàâëèâàþòñÿ Íîðìàìè ëåòíîé ãîäíîñòè
(ÍËÃ). Ïî Àâèàöèîííûì ïðàâèëàì ÍËÃ (ÀÏ–25,
ÀÏ–33) ýòîò êîýôôèöèåíò íå äîëæåí ïðåâûøàòü
0,03 (ÒÍËÄ >3,3 ìëí.÷).
Êîýôôèöèåíò ÷àñòîòû îòêàçîâ, ïðèâîäÿùèõ
ê íåóñòðàíèìîìó â ïîëåòå âûêëþ÷åíèþ äâèãàòåëÿ
íà 1000 ÷àñîâ íàðàáîòêè (Ê1000 Ï ). Ñðåäíÿÿ
íàðàáîòêà íà îòêàç, ïðèâåäøèé ê íåóñòðàíèìîìó
â ïîëåòå âûêëþ÷åíèþ äâèãàòåëÿ (TÏÂ).
×èñëåííîå çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà Ê1000ÏÂ
îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
Ê1000ÏÂ = 1000NÏÂ / tÑ,
ãäå NÏ - êîëè÷åñòâî îòêàçîâ, ïðèâåäøèõ ê íåóñòðàíèìîìó â ïîëåòå âûêëþ÷åíèþ äâèãàòåëÿ â ðàññìàòðèâàåìûé ïåðèîä ýêñïëóàòàöèè;
tC - ñóììàðíàÿ íàðàáîòêà äâèãàòåëåé â ðàññìàòðèâàåìûé ïåðèîä ýêñïëóàòàöèè, ÷.
Ïðè ýòîì ñðåäíÿÿ íàðàáîòêà íà îòêàç, ïðèâåäøèé ê íåóñòðàíèìîìó â ïîëåòå âûêëþ÷åíèþ ðàâíà:
ÒÏÂ = 1000 / Ê100000ÏÂ.
Òðåáîâàíèÿ ê óðîâíþ êîýôôèöèåíòà ÷àñòîòû
îòêàçîâ, ïðèâîäÿùèõ ê íåóñòðàíèìîìó â ïîëåòå
âûêëþ÷åíèþ äâèãàòåëÿ, çàäàþòñÿ èç óñëîâèÿ îáåñïå÷åíèÿ ïðàêòè÷åñêîé íåâåðîÿòíîñòè âûêëþ÷åíèÿ
äâóõ äâèãàòåëåé (ïîëíîé ïîòåðè òÿãè äëÿ äâóõäâèãàòåëüíûõ ñàìîëåòîâ).
 íàñòîÿùåå âðåìÿ çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà
Ê1000Ï çàäàåòñÿ íà óðîâíå íå ìåíåå 0,02 íåçàâèñèìî îò ÷èñëà äâèãàòåëåé íà ñàìîëåòå.
2.3.5.1.2 – Ïîêàçàòåëè áåçîòêàçíîñòè,
õàðàêòåðèçóþùèå òåõíèêî–ýêîíîìè÷åñêîå ñîâåðøåíñòâî äâèãàòåëÿ
Êîýôôèöèåíò ÷àñòîòû ñúåìîâ äâèãàòåëåé
ñ ñàìîëåòà íà 1000 ÷àñîâ íàðàáîòêè äëÿ îòïðàâêè
â ðåìîíò ïðè ýêñïëóàòàöèè ïî òåõíè÷åñêîìó
ñîñòîÿíèþ ñ óïðàâëåíèåì ðåñóðñàìè ïî âòîðîé
ñòðàòåãèè (Ê1000ÑÄÐ).
×èñëåííîå çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
Ê1000ÑÄÐ = 1000NÑÄÐ / tÑ,
ãäå NÑÄÐ - êîëè÷åñòâî ñíÿòûõ äâèãàòåëåé äëÿ îòïðàâêè â ðåìîíò â ðàññìàòðèâàåìûé ïåðèîä
ýêñïëóàòàöèè;
tÑ
-ñóììàðíàÿ íàðàáîòêà äâèãàòåëåé â ðàññìàòðèâàåìûé ïåðèîä ýêñïëóàòàöèè, ÷.
Êîýôôèöèåíò Ê1000ÑÄÐ áëèçîê ê ïîêàçàòåëþ
Ê1000SV,ïðèìåíÿåìîìó çàðóáåæíûìè ôèðìàìè.
Ñðåäíÿÿ íàðàáîòêà íà ñúåì äâèãàòåëåé äëÿ îòïðàâêè â ðåìîíò, ÒÑÄÐ, ÷.
Çíà÷åíèå ïîêàçàòåëÿ ÒÑÄÐ îïðåäåëÿåòñÿ ïî
ôîðìóëå:
ÒÑÄÐ = 1000 / Ê1000ÑÄÐ
Ýòîò ïîêàçàòåëü õàðàêòåðèçóåò ñðåäíþþ ïðîäîëæèòåëüíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ äâèãàòåëÿ íà ñàìîëåòå («íà êðûëå») ìåæäó îòïðàâêàìè â ðåìîíò. Çíà÷åíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèì
83
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
àíàëèçîì è îáåñïå÷åíèåì ýêîíîìè÷åñêîé êîíêóðåíòîñïîñîáíîñòè äâèãàòåëÿ è íîñÿò ðåêîìåíäàòåëüíûé õàðàêòåð.
Êîýôôèöèåíò íàäåæíîñòè âûëåòîâ, ÊÇÂ.
ÊÇ õàðàêòåðèçóåò óðîâåíü îáåñïå÷åíèÿ áåñïåðåáîéíîé ýêñïëóàòàöèè, ïðåäïîëàãàþùèé ïðåäîòâðàùåíèå îòêàçîâ äâèãàòåëÿ, êîòîðûå ïðèâîäÿò
ê çàäåðæêàì âûëåòîâ. ×èñëåííîå çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
ÊÇÂ = (1 – NÇÂ / NÂÛË)100%
ãäå NÇ - êîëè÷åñòâî çàäåðæåê âûëåòîâ èç àýðîïîðòà íà 15 ìèíóò è áîëåå çà ðàññìàòðèâàåìûé ïåðèîä ýêñïëóàòàöèè ïî ïðè÷èíàì,
ñâÿçàííûì ñ äâèãàòåëåì;
NÂÛË - êîëè÷åñòâî âûëåòîâ çà ðàññìàòðèâàåìûé
ïåðèîä ýêñïëóàòàöèè.
Êîýôôèöèåíò ÊÇ çàäàþò èñõîäÿ èç îáåñïå÷åíèÿ êîíêóðåíòîñïîñîáíîñòè äâèãàòåëÿ ïî äàííîìó ïðèçíàêó. Çíà÷åíèÿ íà óðîâíå 99,98% ñ÷èòàþòñÿ êîíêóðåíòîñïîñîáíûìè.
2.3.5.2 – Ìåòîäîëîãèÿ îáåñïå÷åíèÿ
íàäåæíîñòè
Íàäåæíîñòü äâèãàòåëÿ îáåñïå÷èâàåòñÿ öåëûì
êîìïëåêñîì ðàáîò íà âñåõ ýòàïàõ æèçíåííîãî öèêëà (ÆÖ) äâèãàòåëÿ.
2.3.5.2.1 – Ýòàï ïðîåêòèðîâàíèÿ
Ïåðâûì ýòàïîì ÿâëÿåòñÿ ýòàï ïðîåêòèðîâàíèÿ, íà êîòîðîì îïðåäåëÿåòñÿ êîíñòðóêòèâíûé îáðàç äâèãàòåëÿ. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íàäåæíîñòè äâèãàòåëÿ óæå íà ýòîì ñàìîì ïåðâîì ýòàïå íåîáõîäèìî
âûïîëíèòü àíàëèç öåëîãî êîìïëåêñà äàííûõ, íàêîïëåííûõ â õîäå ýêñïëóàòàöèè.
Âûïîëíÿþòñÿ ñëåäóþùèå ðàáîòû:
- ôîðìèðîâàíèå ñîãëàñîâàííûõ òðåáîâàíèé
ê íàäåæíîñòè äâèãàòåëÿ è îïðåäåëåíèå òðåáîâàíèé
ê íàäåæíîñòè ïîêóïíûõ êîìïëåêòóþùèõ èçäåëèé;
- àíàëèç ìàòåðèàëîâ ïî îòêàçàì èçäåëèé–ïðîòîòèïîâ è ôîðìèðîâàíèå ïåðå÷íÿ îñíîâíûõ ìåðîïðèÿòèé ïî èõ óñòðàíåíèþ íà ðàçðàáàòûâàåìîì äâèãàòåëå;
- ðàçðàáîòêà ìåðîïðèÿòèé ïî ïîâûøåíèþ ýêñïëóàòàöèîííîé òåõíîëîãè÷íîñòè, êîíòðîëåïðèãîäíîñòè, ðåìîíòîïðèãîäíîñòè;
- àíàëèç ìàòåðèàëîâ î ïðîèçâîäñòâåííî–òåõíîëîãè÷åñêèõ íåèñïðàâíîñòÿõ è ñòàáèëüíîñòè òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ äâèãàòåëÿ–ïðîòîòèïà;
- ðàçðàáîòêà ìåðîïðèÿòèé ïî óâåëè÷åíèþ ðåñóðñà è êàëåíäàðíîãî ñðîêà ñëóæáû;
84
- àíàëèç è îöåíêà âëèÿíèÿ õðàíåíèÿ, êîíñåðâàöèè, óïàêîâêè, òðàíñïîðòèðîâêè, ïîãðóçî–ðàçãðóçî÷íûõ ðàáîò íà íàäåæíîñòü äâèãàòåëÿ (ïî ìàòåðèàëàì èñïîëüçîâàíèÿ äâèãàòåëÿ–ïðîòîòèïà);
- ðàçðàáîòêà ðåãëàìåíòà òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ äâèãàòåëÿ;
- îöåíêà îæèäàåìûõ óðîâíåé ïîêàçàòåëåé áåçîòêàçíîñòè ïî ìàòåðèàëàì òåõíè÷åñêîãî ïðîåêòà,
ïîäãîòîâëåííîãî äëÿ ïðåäñòàâëåíèÿ ìàêåòíîé êîìèññèè;
- ðàçðàáîòêà ìåðîïðèÿòèé ïî íàäåæíîñòè äâèãàòåëÿ ïî çàìå÷àíèÿì ìàêåòíîé êîìèññèè;
- ïðîâåðêà íàäåæíîé ðàáîòû äâèãàòåëÿ ïóòåì
ïðîâåäåíèÿ ñòåíäîâûõ èñïûòàíèé;
- ïðîâåðêà íàäåæíîé ðàáîòû èçäåëèÿ ïóòåì
ïðîâåäåíèÿ èñïûòàíèé íà ëåòàþùåé ëàáîðàòîðèè;
- îöåíêà ïîêàçàòåëåé áåçîòêàçíîñòè äâèãàòåëÿ ïî ðåçóëüòàòàì ñòåíäîâûõ èñïûòàíèé äëÿ ïîëó÷åíèÿ çàêëþ÷åíèÿ î âîçìîæíîñòè ïåðâîãî âûëåòà
ñàìîëåòà;
- îáåñïå÷åíèå ïðîâåäåíèÿ çàâîäñêèõ íàçåìíûõ
è ëåòíûõ èñïûòàíèé ñàìîëåòà;
- ðàçðàáîòêà «Ðóêîâîäñòâà ïî ýêñïëóàòàöèè
äâèãàòåëÿ»;
- ðàçðàáîòêà ïðîãðàììû óâåëè÷åíèÿ ðåñóðñà
äâèãàòåëÿ è îáåñïå÷åíèå ïåðåõîäà íà ýêñïëóàòàöèþ
ïî òåõíè÷åñêîìó ñîñòîÿíèþ;
- îðãàíèçàöèîííîå îáåñïå÷åíèå óñòðàíåíèÿ
äåôåêòîâ, âûÿâëåííûõ â ïðîöåññå äîâîäî÷íûõ ðàáîò, ðàçðàáîòêà ìåðîïðèÿòèé ïî èõ óñòðàíåíèþ,
ïðåäîòâðàùåíèþ;
- îáåñïå÷åíèå èññëåäîâàíèÿ îòêàçîâ è ïîâðåæäåíèé, âûÿâëåííûõ â ïðîöåññå äîâîäî÷íûõ ðàáîò;
- ðàçðàáîòêà íîìåíêëàòóðû è êîëè÷åñòâåííîãî ñîñòàâà çàï÷àñòåé äëÿ âîññòàíîâëåíèÿ äâèãàòåëÿ â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè è ïðè ðåìîíòå;
- îöåíêà ïîêàçàòåëåé áåçîòêàçíîñòè íà ýòàïå
çàâåðøåíèÿ Ãîñóäàðñòâåííûõ ñòåíäîâûõ èñïûòàíèé äâèãàòåëÿ.
2.3.5.2.2 – Ýòàï ïðîèçâîäñòâà ñåðèéíîãî äâèãàòåëÿ, åãî ýêñïëóàòàöèè è
ðåìîíòà
Íà äàííîì ýòàïå âûïîëíÿþòñÿ ðàáîòû ïî
îáåñïå÷åíèþ, ïîääåðæàíèþ çàäàííûõ óðîâíåé
íàäåæíîñòè:
- îáåñïå÷åíèå èíôîðìèðîâàíèÿ êîíñòðóêòîðñêèõ ïîäðàçäåëåíèé î äåôåêòàõ èçäåëèé;
- îáåñïå÷åíèå ñâîåâðåìåííîé ðàçðàáîòêè ìåðîïðèÿòèé ïî óñòðàíåíèþ, ïðåäîòâðàùåíèþ äåôåêòîâ äâèãàòåëÿ;
- îáåñïå÷åíèå àíàëèçà è îöåíêè ïîêàçàòåëåé
áåçîòêàçíîñòè ñåðèéíûõ èçäåëèé;
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
- ïðîâåäåíèå àâòîðñêèõ íàäçîðîâ íà çàâîäå–
èçãîòîâèòåëå, ðåìîíòíîì çàâîäå ïî êà÷åñòâó èçãîòîâëåíèÿ è ðåìîíòà äâèãàòåëÿ;
- ïðîâåäåíèå àâòîðñêèõ íàäçîðîâ â ìåñòàõ ýêñïëóàòàöèè;
- ïðîâåäåíèå ïåðèîäè÷åñêîãî àíàëèçà äåôåêòîâ, ïðîÿâèâøèõñÿ â ýêñïëóàòàöèè, âûïóñê ïëàíîâ
ïî ïîâûøåíèþ íàäåæíîñòè, ðåñóðñà, îáåñïå÷åíèå
êîíòðîëÿ èõ âûïîëíåíèÿ;
- ïðîâåäåíèå îïåðàòèâíûõ, ïåðèîäè÷åñêèõ
îöåíîê ïîêàçàòåëåé áåçîòêàçíîñòè äâèãàòåëÿ ïî
ðåçóëüòàòàì ñåðèéíîé ýêñïëóàòàöèè.
2.3.6 - Ðåñóðñ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ
Ïîä ðåñóðñîì äâèãàòåëÿ è åãî îñíîâíûõ äåòàëåé, ðàçðóøåíèå êîòîðûõ ìîæåò ïðèâåñòè ê îïàñíûì äëÿ ñàìîëåòà ïîñëåäñòâèÿì, ïîíèìàåòñÿ óñòàíîâëåííàÿ è ïîäòâåðæäåííàÿ âñåìè òðåáóåìûìè
âèäàìè èññëåäîâàíèé è èñïûòàíèé ñóììàðíàÿ íàðàáîòêà, ïðè äîñòèæåíèè êîòîðîé ýêñïëóàòàöèÿ
îñíîâíûõ äåòàëåé èëè äâèãàòåëÿ äîëæíà áûòü ïðåêðàùåíà. Ðåñóðñ îòíîñèòñÿ ê îñíîâíûì ïîêàçàòåëÿì êà÷åñòâà äâèãàòåëÿ, êîòîðûå õàðàêòåðèçóþò
ñòåïåíü ñîâåðøåíñòâà äâèãàòåëÿ è â çíà÷èòåëüíîé
ìåðå îïðåäåëÿþò ýêîíîìè÷åñêóþ ýôôåêòèâíîñòü
åãî ýêñïëóàòàöèè.
Îò ïðàâèëüíîãî íàçíà÷åíèÿ ðåñóðñà çàâèñèò
áåçîïàñíîñòü ïîëåòîâ, ïîýòîìó ÍËÃ óñòàíàâëèâàþò òðåáîâàíèÿ ê ïîäòâåðæäåíèþ ðåñóðñà ñàìîëåòà.
Ïðîöåäóðà ïîäòâåðæäåíèå ðåñóðñîâ îäíà èç ñàìûõ
äîðîãîñòîÿùèõ â ïðîöåññå ïðîèçâîäñòâà è ñåðòèôèêàöèè äâèãàòåëÿ. Â òî æå âðåìÿ ðåñóðñ äâèãàòåëÿ
çíà÷èòåëüíî âëèÿåò íà ñòîèìîñòü ýêñïëóàòàöèîííûõ
ðàñõîäîâ. Ïîýòîìó ïî ìåðå èçìåíåíèÿ òåõíè÷åñêèõ
è ýêîíîìè÷åñêèõ óñëîâèé ïðîèçâîäñòâà è ýêñïëóàòàöèè äâèãàòåëåé ïîñòîÿííî ñîâåðøåíñòâóþòñÿ
è ìåòîäèêè óïðàâëåíèÿ ðåñóðñîì.
2.3.6.1 - Ìåòîäîëîãèÿ îáåñïå÷åíèÿ
ðåñóðñà
 íàñòîÿùåå âðåìÿ â ïðàêòèêå ìèðîâîãî è îòå÷åñòâåííîãî äâèãàòåëåñòðîåíèÿ ñëîæèëèñü òðè
îñíîâíûõ ìåòîäà (ñòðàòåãèè) óïðàâëåíèÿ ðåñóðñàìè àâèàöèîííûõ ÃÒÄ. Òðàäèöèîííàÿ ìåòîäîëîãèÿ
îáîñíîâàíèÿ ðåñóðñîâ ïðåäïîëàãàåò óñòàíîâëåíèå
è ïîäòâåðæäåíèå ôèêñèðîâàííîãî âðåìåíè è ÷èñëà ïîëåòíûõ öèêëîâ (ÏÖ) ìåæäó ðåìîíòàìè äâèãàòåëÿ äî îêîí÷àíèÿ åãî ýêñïëóàòàöèè. Äâèãàòåëü
â ýêñïëóàòàöèþ ïåðåäàåòñÿ ñ íåâûñîêèì çíà÷åíèåì ïîäòâåðæäåííîãî íà÷àëüíîãî ðåñóðñà, êàê ïðàâèëî — ÷àñîâîãî. Çàòåì â òå÷åíèå âñåãî ïåðèîäà
ýêñïëóàòàöèè ïî ìåðå ïðîâåäåíèÿ ðåñóðñíûõ èñ-
ïûòàíèé ïðåäñòàâèòåëåé ïàðêà äâèãàòåëåé ïî ýêñïëóàòàöèîííûì ïðîãðàììàì íà ñòåíäàõ çàâîäà–
èçãîòîâèòåëÿ èëè íà îñíîâå ðåçóëüòàòîâ ëåòíûõ
èñïûòàíèé ðåñóðñ ïåðèîäè÷åñêè óâåëè÷èâàåòñÿ.
Òàêîé ìåòîä ïîäòâåðæäåíèÿ ðåñóðñà èçâåñòåí êàê
ñòðàòåãèÿ 1 óïðàâëåíèÿ ðåñóðñîì.
Ñòðàòåãèÿ 1 øèðîêî èñïîëüçîâàëàñü ïðè óïðàâëåíèè ðåñóðñîì äâèãàòåëåé ïåðâûõ ïîêîëåíèé.
Ó ýòèõ äâèãàòåëåé ìåæðåìîíòíûå è ïîëíûå ðåñóðñû áûëè íåâåëèêè, à ïðî÷íîñòü è äîëãîâå÷íîñòü äåòàëåé ïðàêòè÷åñêè îäíîçíà÷íî îïðåäåëÿëàñü ïàðàìåòðàìè íåñóùåé ñïîñîáíîñòè
è äëèòåëüíîé ïðî÷íîñòè. Öèêëè÷íîñòü íàãðóæåíèÿ òàêæå áûëà íåâåëèêà. Âûÿâëÿåìûå â ýêñïëóàòàöèè äåôåêòû óñòðàíÿëèñü ïðè îòíîñèòåëüíî
÷àñòûõ ðåìîíòàõ.
Ó äâèãàòåëåé ïîñëåäóþùèõ ïîêîëåíèé öèêëè÷íîñòè íàãðóæåíèÿ âîçðîñëè è îñíîâíûì ïîâðåæäàþùèì ôàêòîðîì ñòàëà ìàëîöèêëîâàÿ óñòàëîñòü ìàòåðèàëà äåòàëåé. Ýòî ïðèâåëî ê òîìó, ÷òî
ðàçðóøåíèÿ (ïîëîìêè) äåòàëåé ñòàëè ïðîèñõîäèòü
îò äåéñòâèÿ öèêëè÷åñêîãî íàãðóæåíèÿ ñ âûñîêèì
óðîâíåì çíàêîïåðåìåííûõ íàïðÿæåíèé ïðè îãðàíè÷åííîì (äî 105) ÷èñëå öèêëîâ. Ýòî ÿâëåíèå ñâÿçàíî
ñ íàëè÷èåì â äåòàëÿõ òàê íàçûâàåìûõ êîíöåíòðàòîðîâ íàïðÿæåíèé (êðèòè÷åñêèõ çîí).  êîíöåíòðàòîðàõ íàïðÿæåíèé äåéñòâóþùèå íîìèíàëüíûå íàïðÿæåíèÿ, êàê ïðàâèëî çíàêîïåðåìåííûå, ëîêàëüíî
âîçðàñòàþò — ñîçäàþòñÿ óñëîâèÿ äëÿ áûñòðîãî ðàçâèòèÿ äåôåêòîâ è ïîñëåäóþùåãî ðàçðóøåíèÿ äåòàëè. Âîçíèêëà íåîáõîäèìîñòü ïîäðîáíîãî èññëåäîâàíèÿ ïîâåäåíèÿ ìàòåðèàëà â êðèòè÷åñêèõ çîíàõ
è îïðåäåëåíèÿ ïðîãíîçèðóåìîãî ðåñóðñà äåòàëåé,
êîòîðûé ñâÿçàí ñ èõ íàëè÷èåì.
 ðàìêàõ ñòðàòåãèè 1 òðàäèöèîííûå ðåñóðñíûå èñïûòàíèÿ ïîëíîðàçìåðíûõ äâèãàòåëåé ñòàëè
ïðîâîäèòüñÿ ïî ýêâèâàëåíòíî–öèêëè÷åñêèì ïðîãðàììàì. Ýòè ïðîãðàììû ó÷èòûâàëè è îòðàáàòûâàëè âñå ïåðåìåííûå ðåæèìû äâèãàòåëÿ, õàðàêòåðíûå
äëÿ åãî ðàáîòû â ÏÖ. Îäíîâðåìåííî ðàçâèâàëèñü
è óñëîæíÿëèñü ðàñ÷åòíûå ìåòîäèêè îïðåäåëåíèÿ
íàïðÿæåííî–äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ äåòàëåé
â êðèòè÷åñêèõ çîíàõ.
Ðàçâèâàåòñÿ ïðîèçâîäñòâî äâèãàòåëåé, ðåñóðñû
êîòîðûõ èñ÷èñëÿþòñÿ äåñÿòêàìè òûñÿ÷ öèêëîâ è ÷àñîâ, è ìåòîäèêà îáîñíîâàíèÿ ðåñóðñà ïóòåì ïðîâåäåíèÿ ýêâèâàëåíòíî–öèêëè÷åñêèõ èñïûòàíèé ïîëíîðàçìåðíûõ äâèãàòåëåé òðåáóåò îãðîìíûõ çàòðàò
âðåìåíè è ñðåäñòâ. À äëÿ ïîäòâåðæäåíèÿ ïîëíîãî
ðåñóðñà òàêîãî äâèãàòåëÿ ñ íåîáõîäèìûìè íîðìàòèâíûìè çàïàñàìè ïî öèêëè÷åñêîé äîëãîâå÷íîñòè íóæíû ìíîãèå ãîäû è ÷ðåçâû÷àéíî áîëüøîå êîëè÷åñòâî
òîïëèâà. Ïîýòîìó â ìèðîâîé ïðàêòèêå â ïîñëåäíèå
ãîäû ðàçðàáîòàíû íîâûå ïîäõîäû ê óïðàâëåíèþ
85
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
ðåñóðñàìè àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé. Îñîáåííîñòüþ íîâûõ ïîäõîäîâ ÿâëÿåòñÿ ñàìîå ïðèñòàëüíîå
âíèìàíèå, óäåëÿåìîå ðåñóðñó äâèãàòåëÿ ñ ñàìîãî
íà÷àëà ñîçäàíèÿ äâèãàòåëÿ, ò.å. îñóùåñòâëÿåòñÿ
ïðîöåññ ðåñóðñíîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ. Îäíîâðåìåííî ñ ïðîåêòèðîâàíèåì äâèãàòåëÿ ðåøàþòñÿ âîïðîñû î ñèñòåìå óâåëè÷åíèÿ åãî ðåñóðñà, êîòîðàÿ èñïîëüçóåòñÿ â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè.
Îñíîâíîå ïîëîæåíèå íîâîé ìåòîäîëîãèè óïðàâëåíèÿ ðåñóðñîì äâèãàòåëåé ñîñòîèò â òîì, ÷òîáû ýêñïëóàòèðîâàòü äâèãàòåëü ïî òåõíè÷åñêîìó
ñîñòîÿíèþ åãî îñíîâíûõ äåòàëåé. Â ñîâðåìåííîì
ïîíèìàíèè ýêñïëóàòàöèÿ ïî òåõíè÷åñêîìó ñîñòîÿíèþ íå òðåáóåò èñïûòàíèé ïîëíîðàçìåðíîãî
äâèãàòåëÿ äëÿ ïîäòâåðæäåíèÿ âîçðàñòàþùåãî ðåñóðñà. Ðåñóðñ óâåëè÷èâàåòñÿ íà îñíîâå áîëüøåãî
îáúåìà ïðîâåðîê òåõíè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ äâèãàòåëÿ è åãî îñíîâíûõ äåòàëåé ïîñëå îòðàáîòêè ðàçëè÷íûõ ýòàïîâ ðåñóðñà, à òàêæå íà îñíîâå îïûòà
ïðåäûäóùåé ýêñïëóàòàöèè, ýêñïëóàòàöèè ïðîòîòèïîâ, íàçíà÷åííîãî öèêëè÷åñêîãî ðåñóðñà îñíîâíûõ äåòàëåé. Ðåñóðñ îñíîâíûõ äåòàëåé â ñâîþ
î÷åðåäü îïðåäåëÿåòñÿ ïóòåì îïåðåæàþùèõ öèêëè÷åñêèõ èñïûòàíèé íà ñòåíäàõ ïîóçëîâîé äîâîäêè âíå äâèãàòåëÿ (ñòðàòåãèÿ 2) èëè ðàñ÷åòíûì
ïóòåì íà áàçå ðàçâèòîãî áàíêà äàííûõ ïî ìåõàíè÷åñêèì ñâîéñòâàì ìàòåðèàëîâ äåòàëåé (ñòðàòåãèÿ 3).
2.3.6.2 - Êîëè÷åñòâåííûå ïîêàçàòåëè
ðåñóðñà
Äëÿ ýêñïëóàòèðóþùèõñÿ ïî ñòðàòåãèè 1 àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ïåðâûõ ïîêîëåíèé óñòàíàâëèâàåòñÿ ïîëíûé (íàçíà÷åííûé) è ìåæðåìîíòíûé ðåñóðñ
â ÷àñàõ. Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ñîâðåìåííûõ äâèãàòåëåé ó÷èòûâàåòñÿ òî, ÷òî ýêñïëóàòèðîâàòüñÿ
îíè áóäóò ïî òåõíè÷åñêîìó ñîñòîÿíèþ. Ïîýòîìó
ïî ñòðàòåãèè 2 è 3 óïðàâëåíèÿ ðåñóðñîì äëÿ íèõ
óñòàíàâëèâàåòñÿ ðåñóðñ äëÿ äåòàëåé «ãîðÿ÷åé»
è «õîëîäíîé» ÷àñòè, êîòîðûé îïðåäåëÿåòñÿ êîëè÷åñòâîì ÏÖ.
Òèïîâîé ÏÖ äâèãàòåëÿ âêëþ÷àåò â ñåáÿ óñòàíîâèâøèåñÿ è ïåðåìåííûå ðåæèìû — çàïóñê íà
çåìëå ïåðåä ïîëåòîì, ïîëåò, ïîñàäêà è ðóëåíèå (äî
âûêëþ÷åíèÿ äâèãàòåëÿ). Èñõîäíûìè äàííûìè äëÿ
òåïëîâûõ è ïðî÷íîñòíûõ ðàñ÷åòîâ äåòàëåé è óçëîâ
ÿâëÿþòñÿ ðåæèìû ÏÖ. Äëÿ ýòîãî ÏÖ çàäàåòñÿ íàáîðîì ðàñ÷åòíûõ ðåæèìîâ äâèãàòåëÿ è ðàñïðåäåëåíèåì âðåìåíè íàðàáîòêè íà ýòèõ ðåæèìàõ. Ïðè
ðàñïðåäåëåíèè âðåìåíè íàðàáîòêè íåîáõîäèìî
ó÷èòûâàòü ðåæèìû ñ îòêëîíåíèåì ïàðàìåòðîâ àòìîñôåðû îò ñòàíäàðòíûõ, óõóäøåíèå ïàðàìåòðîâ
äâèãàòåëÿ ñ óâåëè÷åíèåì íàðàáîòêè («íîâûé äâè-
86
ãàòåëü» è äâèãàòåëü «â êîíöå ðåñóðñà»), à òàêæå
âîçìîæíûé ðàçáðîñ ïàðàìåòðîâ ïî ïðè÷èíàì ïðîèçâîäñòâà («ïëîõîé» äâèãàòåëü è «ñðåäíèé» äâèãàòåëü). Êðîìå ýòîãî, äâèãàòåëü ìîæåò èìåòü íåñêîëüêî òèïîâûõ ÏÖ (íàïðèìåð, ïðè óñòàíîâêå íà
ðàçëè÷íûå òèïû ñàìîëåòîâ).
 êà÷åñòâå ïðèìåðà ïðèâåäåíû çíà÷åíèÿ
òðåáóåìûõ ïîêàçàòåëåé ðåñóðñà òèïîâîãî ÒÐÄÄ
ïÿòîãî ïîêîëåíèÿ — äëÿ ïåðñïåêòèâíîãî áëèæíå–
ñðåäíåìàãèñòðàëüíîãî ñàìîëåòà, äëèòåëüíîñòü îáîáùåííîãî ÏÖ 2,5 ÷àñà.
1. Íà ýòàïå ðàçâèòîé ýêñïëóàòàöèè ÒÐÄÄ:
- ðåñóðñ îñíîâíûõ äåòàëåé «õîëîäíîé» ÷àñòè
äâèãàòåëÿ ≥30000 ÏÖ (75000 ÷àñ);
- ðåñóðñ îñíîâíûõ äåòàëåé «ãîðÿ÷åé» ÷àñòè
äâèãàòåëÿ ≥15000 ÏÖ (37500 ÷àñ);
- êàëåíäàðíûé ñðîê ñëóæáû â ïðåäåëàõ ðåñóðñà îñíîâíûõ äåòàëåé «õîëîäíîé» ÷àñòè äâèãàòåëÿ
≥25 ëåò;
2. Ê íà÷àëó ýêñïëóàòàöèè ïîäòâåðæäåííûå ýêâèâàëåíòíî — öèêëè÷åñêèìè èñïûòàíèÿìè (ñ íåîáõîäèìûìè çàïàñàìè) íà÷àëüíûå ðåñóðñû:
- îñíîâíûõ äåòàëåé «õîëîäíîé» ÷àñòè äâèãàòåëÿ ≥7500 ÏÖ (18750 ÷àñ);
- îñíîâíûõ äåòàëåé «ãîðÿ÷åé» ÷àñòè äâèãàòåëÿ ≥5000 ÏÖ (12500 ÷àñ).
2.3.7 - Òðåáîâàíèÿ ïðîèçâîäñòâåííîé
òåõíîëîãè÷íîñòè
Îäíèì èç òðåáîâàíèé ïðè ïðîåêòèðîâàíèè
è êîíñòðóèðîâàíèè ÃÒÄ ÿâëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèå òåõíîëîãè÷íîñòè êîíñòðóêöèè. Òåõíîëîãè÷íîñòü êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ — ýòî ñîâîêóïíîñòü ñâîéñòâ
êîíñòðóêöèè, êîòîðûå îïðåäåëÿþò åå ïðèñïîñîáëåííîñòü ê äîñòèæåíèþ îïòèìàëüíûõ çàòðàò ïðè
ïðîèçâîäñòâå, òåõíè÷åñêîì îáñëóæèâàíèè è ðåìîíòå ïðè çàäàííîì êà÷åñòâå, îáúåìå âûïóñêà è óñëîâèÿõ âûïîëíåíèÿ ðàáîò.
Êîíñòðóêöèÿ äâèãàòåëÿ ìîæåò ñ÷èòàòüñÿ òåõíîëîãè÷íîé ïðè âûïîëíåíèè ñëåäóþùèõ óñëîâèé:
- ïðîñòîòà êîíñòðóêöèè îñíîâíûõ óçëîâ è äâèãàòåëÿ â öåëîì, ëåãêîñòü èçãîòîâëåíèÿ, óäîáñòâî ïðè
ñáîðêå è ýêñïëóàòàöèè;
- ýëåìåíòû êîíñòðóêöèè ïî âîçìîæíîñòè óíèôèöèðîâàíû è ñòàíäàðòèçèðîâàíû;
- ïðè èçãîòîâëåíèè äåòàëåé è óçëîâ ìàêñèìàëüíî èñïîëüçîâàíû òèïîâûå, ãðóïïîâûå è ïðîãðåññèâíûå òåõíîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû, â òîì ÷èñëå îáðàáîòêà íà ñòàíêàõ ñ ×ÏÓ;
- îãðàíè÷åíà íîìåíêëàòóðà èñïîëüçóåìûõ ìàòåðèàëîâ è èõ òèïîðàçìåðîâ;
- ïðè èçãîòîâëåíèè ìèíèìèçèðîâàíû çàòðàòû
ìàòåðèàëüíûõ è ëþäñêèõ ðåñóðñîâ;
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
- êîíñòðóêöèè îáëàäàåò êîíñòðóêòèâíîé è òåõíîëîãè÷åñêîé ïðååìñòâåííîñòüþ, ÷òî ïîçâîëÿåò
ñîêðàòèòü ñðîêè èçãîòîâëåíèÿ è îñâîåíèÿ äâèãàòåëÿ â ïðîèçâîäñòâå;
- îáåñïå÷èâàåòñÿ íàäåæíîñòü äâèãàòåëÿ â ýêñïëóàòàöèè.
Ïðîèçâîäñòâåííàÿ òåõíîëîãè÷íîñòü êîíñòðóêöèè
äâèãàòåëÿ îòðàáàòûâàåòñÿ îñîáåííî ýôôåêòèâíî, êîãäà åñòü òåñíîå âçàèìîäåéñòâèå êîíñòðóêòîðîâ è òåõíîëîãîâ íà âñåõ ñòàäèÿõ ïðîåêòèðîâàíèÿ èçäåëèÿ.
Ðóêîâîäÿùèìè äîêóìåíòàìè ïðè îòðàáîòêå êîíñòðóêöèè íà òåõíîëîãè÷íîñòü ÿâëÿþòñÿ
ÃÎÑÒ14.201 — 83, ÃÎÑÒ14.205 — 83.
ðåãàòû ðàñïîëàãàþòñÿ â òðóäíîäîñòóïíûõ ìåñòàõ, èëè êîãäà äëÿ äåìîíòàæà òîãî èëè èíîãî áëîêà íåîáõîäèìî ñíÿòü íåñêîëüêî ñìåæíûõ. Òàêîé
ïîäõîä óæå íà ýòàïàõ ïðîåêòèðîâàíèÿ è äîâîäêè
íîâîãî äâèãàòåëÿ ïîçâîëÿåò ñâåñòè ê ìèíèìóìó
âîçìîæíûå êîíñòðóêòèâíûå èçìåíåíèÿ ïî ïðè÷èíå ÝÒ, à çíà÷èò — ñíèçèòü ñòîèìîñòü ýêñïëóàòàöèè äâèãàòåëÿ.
Ñàìûé ñîâåðøåííûé äâèãàòåëü è ñàìîëåò áóäåò áåñïîëåçåí è íåèíòåðåñåí ýêñïëóàòàíòó, åñëè
èç–çà ïëîõîé ÝÒ åãî òåõíè÷åñêîå îáñëóæèâàíèå
èëè ðåìîíò ïîòðåáóåò ñðåäñòâ è âðåìåíè åäâà ëè
íå áîëüøå, ÷åì íà ýêñïëóàòàöèþ.
2.3.8 - Òðåáîâàíèÿ ýêñïëóàòàöèîííîé
òåõíîëîãè÷íîñòè
2.3.8.2 - Îñíîâíûå êà÷åñòâåííûå
õàðàêòåðèñòèêè ÝÒ
2.3.8.1 - Ýêñïëóàòàöèîííàÿ òåõíîëîãè÷íîñòü - ïîêàçàòåëü ñîâåðøåíñòâà
ÃÒÄ
Ýêñïëóàòàöèîííàÿ òåõíîëîãè÷íîñòü (ÝÒ) ÿâëÿåòñÿ âàæíûì òåõíèêî–ýêîíîìè÷åñêèì ïîêàçàòåëåì ñîâåðøåíñòâà àâèàöèîííûõ ÃÒÄ.
ÝÒ äâèãàòåëÿ — ñîâîêóïíîñòü ñâîéñòâ äâèãàòåëÿ è åãî óçëîâ (íàïðèìåð, ïðîåêòíûå õàðàêòåðèñòèêè, êîíñòðóêòèâíûå ðåøåíèÿ, íîâûå ìàòåðèàëû è ïðîãðåññèâíûå òåõíîëîãèè), êîòîðûå
ïîçâîëÿþò âûïîëíÿòü åãî òåõíè÷åñêîå îáñëóæèâàíèå îãðàíè÷åííûì êîëè÷åñòâîì èñïîëíèòåëåé
ñðåäíåé êâàëèôèêàöèè ñ ïðèìåíåíèåì ïðîñòûõ
ñðåäñòâ äëÿ òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ è ìèíèìàëüíûìè çàòðàòàìè. Ñîâðåìåííûå äâèãàòåëè
ïðîåêòèðóþòñÿ ñ ó÷åòîì òðåáîâàíèé ÝÒ. Äâèãàòåëü äîëæåí èìåòü òàêóþ êîíñòðóêöèþ, êîòîðàÿ
ìîæåò ñîõðàíÿòü èëè âîññòàíàâëèâàòü ïðèãîäíîå
ê ýêñïëóàòàöèè ñîñòîÿíèå íà ïðîòÿæåíèè âñåãî
ïåðèîäà ýêñïëóàòàöèè.
Îïûò ðàçðàáîòêè, ïðîèçâîäñòâà è ýêñïëóàòàöèè àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî â ðåøàþùåé ñòåïåíè ÝÒ çàêëàäûâàåòñÿ íà ýòàïå ðàçðàáîòêè äâèãàòåëÿ. Íî íà âñåõ
äðóãèõ ýòàïàõ ÝÒ äîëæíà îöåíèâàòüñÿ è ïîäòâåðæäàòüñÿ. Îáåñïå÷èòü òðåáîâàíèÿ ÝÒ íà ñàìûõ ðàííèõ ýòàïàõ ïðîåêòèðîâàíèÿ ïîçâîëÿþò
ñîâðåìåííûå òðåõìåðíûå ãðàôè÷åñêèå ïðîãðàììû. Îíè øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÃÒÄ.  äàëüíåéøåì ÝÒ îòðàáàòûâàåòñÿ
è ïîäòâåðæäàåòñÿ íà ìàêåòàõ äâèãàòåëÿ. Êîíñòðóêòîðû ïîëó÷èëè âîçìîæíîñòü âèäåòü ðàáîòó
ïðîåêòèðóåìûõ äåòàëåé âî âñåé ñèñòåìå â öåëîì.
Ýòî ïîçâîëÿåò èçáåæàòü ñèòóàöèé, êîãäà êðåïåæ
äåòàëåé, ÷àñòî îáñëóæèâàåìûå ýëåìåíòû èëè àã-
Êà÷åñòâî ÝÒ äâèãàòåëÿ îïðåäåëÿåòñÿ åãî ïðèñïîñîáëåííîñòüþ ê òåõíè÷åñêîìó îáñëóæèâàíèþ
è ðåìîíòó (ÒÎ è Ð) ñ ìèíèìàëüíûìè çàòðàòàìè.
Ê îñíîâíûì êà÷åñòâåííûì õàðàêòåðèñòèêàì ÝÒ
îòíîñÿòñÿ:
1) ìîäóëüíîñòü — âîçìîæíîñòü ïðîñòîé çàìåíû íåêîòîðûõ îñíîâíûõ ñåêöèé äâèãàòåëÿ â ýêñïëóàòàöèè áåç îòïðàâêè äâèãàòåëÿ â ðåìîíò (íàïðèìåð, ðàáî÷åå êîëåñî âåíòèëÿòîðà, êîðîáêà
ïðèâîäîâ), âîçìîæíîñòü ðàçáîðêè íà ìîäóëè ïðè
ðåìîíòå äâèãàòåëÿ;
2) ðåìîíòîïðèãîäíîñòü — ïðèñïîñîáëåííîñòü
êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ ê âîññòàíîâëåíèþ ðàáîòîñïîñîáíîñòè äâèãàòåëÿ, åãî õàðàêòåðèñòèê è ïàðàìåòðîâ ñ ïîìîùüþ ðåìîíòíûõ òåõíîëîãèé è çàìåíû äåòàëåé, àãðåãàòîâ è ìîäóëåé;
3) êîíòðîëåïðèãîäíîñòü — ïðèñïîñîáëåííîñòü êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ äëÿ êîíòðîëÿ ìåõàíè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ, õàðàêòåðèñòèê è ïàðàìåòðîâ
äâèãàòåëÿ, äîñòàòî÷íûõ äëÿ îáíàðóæåíèÿ ðàííèõ
ïðèçíàêîâ íåèñïðàâíîñòè èëè ðàçðóøåíèÿ, à òàêæå äëÿ ïðîâåäåíèÿ íàçåìíîãî àíàëèçà è êîíòðîëÿ
òåêóùåãî òåõíè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ;
4) äîñòóïíîñòü — ñâîáîäíûé äîñòóï ê ñèñòåìàì, óçëàì, àãðåãàòàì, êîíòðîëüíûì ýëåìåíòàì
è äåòàëÿì äâèãàòåëÿ, òðåáóþùèì ðåãëàìåíòíîãî
îáñëóæèâàíèÿ, ïðîâåðêè, ðåãóëèðîâêè èëè ÷àñòîé
çàìåíû, áåç ñíÿòèÿ äðóãèõ äåòàëåé èëè óçëîâ è áåç
ðàçáîðêè äâèãàòåëÿ;
5) ëåãêîñúåìíîñòü — ïðèñïîñîáëåííîñòü êîíñòðóêöèè ê ñíÿòèþ è óñòàíîâêå óçëîâ, àãðåãàòîâ
è äåòàëåé ñ ìèíèìàëüíûìè òðóäîçàòðàòàìè;
6) âçàèìîçàìåíÿåìîñòü — ñâîéñòâî êîíñòðóêöèè, îáåñïå÷èâàþùåå âîçìîæíîñòü çàìåíû áåç
ïîäãîíêè îäíîèìåííûõ äåòàëåé, óçëîâ, àãðåãàòîâ
è ìîäóëåé ñ ñîõðàíåíèåì çàäàííûõ õàðàêòåðèñòèê
äâèãàòåëÿ;
87
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
7) âîññòàíàâëèâàåìîñòü ïîñëå ýêñïëóàòàöèîííûõ ïîâðåæäåíèé áåç îòïðàâêè äâèãàòåëÿ â ðåìîíò;
8) ïðîñòîòà òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ïðè
ÒÎ è Ð — âîçìîæíîñòü âûïîëíåíèÿ ÒÎ è Ð îãðàíè÷åííûì êîëè÷åñòâîì îáñëóæèâàþùåãî ïåðñîíàëà ñðåäíåé êâàëèôèêàöèè ñ ìèíèìàëüíûìè çàòðàòàìè;
9) ðåãóëèðóåìîñòü — ñâîéñòâî êîíñòðóêöèè
äâèãàòåëÿ, îáåñïå÷èâàþùåå âîçìîæíîñòü è óäîáñòâî ðåãóëèðîâàíèÿ ïðè ðåìîíòå è èñïûòàíèÿõ äëÿ
ïîääåðæàíèÿ çàäàííûõ ïàðàìåòðîâ è ðàáîòîñïîñîáíîñòè. Ïðè ýòîì îáúåì íåîáõîäèìûõ ðåãóëèðîâî÷íûõ ðàáîò ïðè ÒÎ â ýêñïëóàòàöèè äîëæåí
áûòü ñâåäåí ê ìèíèìóìó;
10)ïðååìñòâåííîñòü — ïðèñïîñîáëåííîñòü
êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ ê ïðèìåíåíèþ ñòàíäàðòíîãî ðó÷íîãî èíñòðóìåíòà äëÿ ïðîâåäåíèÿ îáñëóæèâàíèÿ, ðåãóëèðîâîê, ñáîðêè è ðàçáîðêè. Âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ ñïåöèàëüíîãî èíñòðóìåíòà,
èñïûòàòåëüíîãî îáîðóäîâàíèÿ, êîíòðîëüíî–ïðîâåðî÷íîé àïïàðàòóðû è òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ,
êîòîðûå ñóùåñòâóþò è èñïîëüçóþòñÿ äëÿ îáñëóæèâàíèÿ äâèãàòåëåé äðóãèõ òèïîâ, íàõîäÿùèõñÿ â ýêñïëóàòàöèè. Ïîòðåáíîñòü â íîâûõ ñïåöèàëüíûõ
èíñòðóìåíòàõ, êîíòðîëüíî–ïðîâåðî÷íîé àïïàðàòóðå è òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññàõ äîëæíà áûòü ñâåäåíà ê ìèíèìóìó, è îáîñíîâûâàòüñÿ òåõíèêî–ýêîíîìè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòüþ èõ ïðèìåíåíèÿ.
2.3.8.3 - Êîëè÷åñòâåííûå ïîêàçàòåëè
ÝÒ
Êîëè÷åñòâåííûå ïîêàçàòåëè ÝÒ îïðåäåëÿþòñÿ íà îñíîâå ñòàòèñòè÷åñêèõ äàííûõ ïî çàòðàòàì
âðåìåíè, òðóäà è ñðåäñòâ ðàñõîäóåìûõ íà ÒÎ è Ð,
õðàíåíèå è òðàíñïîðòèðîâàíèå. Êîëè÷åñòâåííûå
ïîêàçàòåëè ÝÒ õàðàêòåðèçóþò äîñòèãíóòûå êîíñòðóêòèâíî–òåõíîëîãè÷åñêèå ñâîéñòâà è ñîâåðøåíñòâî êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ, à òàêæå ñîâåðøåíñòâî
ïðèìåíÿåìûõ ìåòîäîâ ÒÎ è Ð, õðàíåíèÿ è òðàíñïîðòèðîâàíèÿ.
Îñíîâíîé ïàðàìåòð êîëè÷åñòâåííîé îöåíêè
ÝÒ — êîëè÷åñòâî çàòðà÷åííûõ íà ÒÎ è Ð ÷åëîâåêî–÷àñîâ, îòíåñåííîå íà îäèí ÷àñ ðàáîòû äâèãàòåëÿ â ïîëåòå.
Óðîâåíü ÝÒ äâèãàòåëÿ îöåíèâàåòñÿ êàê â ñîñòàâå âîçäóøíîãî ñóäíà, òàê è îòäåëüíî íà äâèãàòåëü. Äëÿ îöåíêè äîñòèãíóòîé ÝÒ ñîñòàâëÿåòñÿ
ïàñïîðò íà äâèãàòåëü ñ ðàñ÷åòîì ÝÒ, êîòîðàÿ â äàëüíåéøåì ïîäòâåðæäàåòñÿ íà ýòàïå Ãîñóäàðñòâåííûõ
èñïûòàíèé è ýêñïëóàòàöèè.
88
2.3.9 - Ýêîíîìè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ
ê àâèàöèîííûì ÃÒÄ
2.3.9.1 - Ñåáåñòîèìîñòü ïðîèçâîäñòâà
 íàñòîÿùåå âðåìÿ æåñòêàÿ êîíêóðåíöèÿ íà
ìèðîâîì ðûíêå àâèàäâèãàòåëåé âûíóæäàåò ïðîåêòèðîâùèêîâ ïðè ñîçäàíèè íîâîé òåõíèêè íå
òîëüêî çàêëàäûâàòü òåõíè÷åñêè ñîâåðøåííûå õàðàêòåðèñòèêè óçëîâ è ìîäóëåé, íî è çàðàíåå ðåøàòü âîïðîñû ýêîíîìè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè äâèãàòåëåé.  ÷àñòíîñòè ïëàíèðóåòñÿ ìàêñèìàëüíî
äîïóñòèìàÿ ñåáåñòîèìîñòü äâèãàòåëÿ â ñåðèéíîì
ïðîèçâîäñòâå - ïðîåêòèðîâàíèå íà «çàäàííóþ ñòîèìîñòü». Äëÿ ýòîãî óæå íà ýòàïå ïðîåêòèðîâàíèÿ
ïðèíèìàþòñÿ íåîáõîäèìûå òåõíè÷åñêèå (ïî êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ) è ïðîèçâîäñòâåííî–òåõíîëîãè÷åñêèå ðåøåíèÿ.
Èíòåðåñíûì è ïåðñïåêòèâíûì íàïðàâëåíèåì
ÿâëÿåòñÿ ïðîåêòèðîâàíèå äâèãàòåëÿ íà çàäàííûé
óðîâåíü ýêñïëóàòàöèîííûõ ðàñõîäîâ, õîòÿ ýòî
è çíà÷èòåëüíî áîëåå ñëîæíàÿ çàäà÷à ïðåæäå âñåãî
èç–çà áîëåå ñëîæíîé ñòðóêòóðû ýêñïëóàòàöèîííûõ
çàòðàò.
2.3.9.2 - Ñòîèìîñòü ÆÖ äâèãàòåëÿ
Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûì â ìèðîâîé ïðàêòèêå ìåòîäîì îöåíêè ýêîíîìè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè ýêñïëóàòàöèè äâèãàòåëÿ ÿâëÿåòñÿ ðàñ÷åò ñòîèìîñòè ÆÖ.  ñòîèìîñòü ÆÖ âêëþ÷àþòñÿ çàòðàòû
íà çàêóïêó íîâîãî äâèãàòåëÿ è ýêñïëóàòàöèîííûå
ðàñõîäû íà îáåñïå÷åíèå áåñïåðåáîéíîé ýêñïëóàòàöèè îäíîé ÑÓ ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà (ËÀ) â òå÷åíèå âðåìåíè, ðàâíîì ðåñóðñó ïëàíåðà. Êàê ïðàâèëî, ñðàâíèòåëüíàÿ îöåíêà âåëè÷èíû ñòîèìîñòè
ÆÖ äëÿ ðàçëè÷íûõ âàðèàíòîâ ïðîèçâîäèòñÿ ÷åðåç
ïîêàçàòåëü çàòðàò íà îäèí ëåòíûé ÷àñ ýêñïëóàòàöèè:
C×=CÆÖ/tÏË
ãäå C× - ñòîèìîñòü ÆÖ äâèãàòåëÿ, ïðèõîäÿùàÿñÿ
íà îäèí ÷àñ ýêñïëóàòàöèè;
CÆÖ - ñòîèìîñòü ÆÖ ñóììàðíûå çàòðàòû íà
îáåñïå÷åíèå îáñëóæèâàíèå îäíîé ÑÓ
â òå÷åíèå íàçíà÷åííîãî ðåñóðñà ïëàíåðà;
tÏË - íàçíà÷åííûé ðåñóðñ ïëàíåðà.
Íà ñòàäèè ïðîåêòèðîâàíèÿ èëè íà÷àëüíîé ñòàäèè ýêñïëóàòàöèè íàçíà÷åííûé ðåñóðñ ïëàíåðà tÏË
ïðèíèìàåòñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ òåõíè÷åñêèì çàäàíèåì íà ñàìîëåò. Äëÿ ñàìîëåòîâ ãðàæäàíñêîé àâèàöèè íàçíà÷åííûé ðåñóðñ ïëàíåðà ñîñòàâëÿåò
40000…60000 ÷àñîâ.
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ñòîèìîñòü ÆÖ CÆÖ — ýòî êîìïëåêñíûé ïîêàçàòåëü, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ ñëåäóþùèå çàòðàòû:
CÆÖ = CÇÀÊ + CÝÊÑÏË
ãäå CÇÀÊ - çàòðàòû íà çàêóïêó äâèãàòåëåé;
CÝÊÑÏË - çàòðàòû, ñâÿçàííûå ñ îáåñïå÷åíèåì
ýêñïëóàòàöèè îäíîé ÑÓ ËÀ.
Ñòîèìîñòü çàêóïîê CÇÀÊ — ñòîèìîñòü íîâîãî
äâèãàòåëÿ (èëè äâèãàòåëåé), îáåñïå÷èâàþùèõ áåñïåðåáîéíóþ ðàáîòó ÑÓ â òå÷åíèå íàçíà÷åííîãî ðåñóðñà tÏË.
Äëÿ äâèãàòåëåé, èìåþùèõ ôèêñèðîâàííûé
íàçíà÷åííûé ðåñóðñ tÄÂ:
CÇÀÊ = ( tÏË/tÄÂ)KÎÁÑÄÂ ,
ãäå tÄ - íàçíà÷åííûé ðåñóðñ äâèãàòåëÿ;
ÊÎÁ - êîýôôèöèåíò îáîðîòà äâèãàòåëåé, ó÷èòûâàþùèé íåîáõîäèìîñòü íàëè÷èÿ ðåçåðâíûõ äâèãàòåëåé (äëÿ ïîäìåíû ñíèìàåìûõ è îòïðàâëÿåìûõ â ðåìîíò ). Êàê
ïðàâèëî ÊÎÁ = 1,1…1,3;
ÑÄÂ - ñòîèìîñòü íîâîãî äâèãàòåëÿ.
Äëÿ äâèãàòåëåé, ýêñïëóàòèðóþùèõñÿ ïî òåõíè÷åñêîìó ñîñòîÿíèþ ñ çàìåíîé âûðàáîòàâøèõ
ðåñóðñ îñíîâíûõ äåòàëåé ïðè òåêóùèõ ðåìîíòàõ:
CÇÀÊ = KÎÁÑÄÂ.
Ýêñïëóàòàöèîííûå çàòðàòû ÑÝÊÑÏË — çàòðàòû
àâèàêîìïàíèé íåïîñðåäñòâåííî íà ýêñïëóàòàöèþ
äâèãàòåëåé:
ÑÝÊÑÏË= ÑÐÅÌ+ ÑÀÃÐ+ ÑÝÊÑ.ÎÁÑ.+ ÑÒÎÏË ,
ãäå ÑÐÅÌ - ñòîèìîñòü ðåìîíòîâ äâèãàòåëÿ
(äâèãàòåëåé) íà ðåìîíòíîì ïðåäïðèÿòèè çà âðåìÿ íàðàáîòêè ÑÓ, ðàâíîå
tÏË;
ÑÀÃÐ
- ñòîèìîñòü àãðåãàòîâ äâèãàòåëÿ,
çàìåíÿåìûõ ïî âûðàáîòêå íàçíà÷åííîãî ðåñóðñà â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè;
ÑÝÊÑ.ÎÁÑ. - ñòîèìîñòü îáñëóæèâàíèÿ äâèãàòåëÿ
â àýðîïîðòàõ çà âðåìÿ tÏË;
ÑÒÎÏË
- ñòîèìîñòü òîïëèâà, âûðàáàòûâàåìîãî äâèãàòåëåì çà âðåìÿ tÏË.
Ñòîèìîñòü îáñëóæèâàíèÿ â àýðîïîðòàõ îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
ÑÝÊÑ.ÎÁÑ.= ÑÇÀÐ ÏË. + ÑÎÁÎÐ+ ÑÎÁÑ.ÎÁÎÐ.+ ÑÀÏÒ,
ãäå ÑÇÀÐ.ÏË.
- çàòðàòû íà çàðàáîòíóþ ïëàòó ïåðñîíàëà, îáñëóæèâàþùåãî äâèãàòåëè â ýêñïëóàòàöèè, îòíåñåííûå ê îäíîé ÑÓ;
ÑÎÁÎÐ
- ñòîèìîñòü îáîðóäîâàíèÿ è ðàñõîäíûõ ìàòåðèàëîâ äëÿ îáñëóæèâàíèÿ
äâèãàòåëåé â ýêñïëóàòàöèè, îòíåñåííûå ê îäíîé ÑÓ;
ÑÎÁÑË.ÎÁÎÐ. - ñòîèìîñòü òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ îáîðóäîâàíèÿ óêàçàííîãî
âûøå, îòíåñåííàÿ ê îäíîé ÑÓ;
ÑÀÏÒ
- ñòîèìîñòü òåõíè÷åñêîé àïòå÷êè
(êîìïëåêòà çàïàñíûõ ÷àñòåé è
àãðåãàòîâ äëÿ îïåðàòèâíûõ çàìåí
â ýêñïëóàòàöèè), îòíåñåííàÿ ê
îäíîé ÑÓ.
Ñòîèìîñòü òîïëèâà îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
ÑÒÎÏË = Ñ×ÀÑ tÏË
ãäå Ñ×ÀÑ - ñðåäíèé ÷àñîâîé ðàñõîä òîïëèâà íà îäèí
äâèãàòåëü (îïðåäåëÿåòñÿ ðàñ÷åòîì ïî
òèïîâîìó ÏÖ èëè îïûòíî–ýêñïåðèìåíòàëüíûì ïóòåì).
2.3.10 - Ýêîëîãè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ
2.3.10.1 - Òðåáîâàíèÿ ê ýìèññèè àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé ãðàæäàíñêîé
àâèàöèè
Îñíîâíûì ìåæäóíàðîäíûì îðãàíîì, ðåãóëèðóþùèì âîïðîñû çàùèòû îêðóæàþùåé ñðåäû îò
âîçäåéñòâèÿ àâèàöèè, ÿâëÿåòñÿ Ìåæäóíàðîäíàÿ
îðãàíèçàöèÿ ãðàæäàíñêîé àâèàöèè — ÈÊÀÎ. Îíà
îáúåäèíÿåò 185 ãîñóäàðñòâ, â òîì ÷èñëå Ðîññèéñêóþ Ôåäåðàöèþ. ÈÊÀÎ — ñïåöèàëèçèðîâàííîå
îòäåëåíèå ÎÎÍ, íà êîòîðîå âîçëîæåíà îòâåòñòâåííîñòü çà ðàçðàáîòêó ñòàíäàðòîâ, ðåêîìåíäóåìîé
ïðàêòèêè è èíñòðóêòèâíîãî ìàòåðèàëà ïî ðàçëè÷íûì àñïåêòàì äåÿòåëüíîñòè ìåæäóíàðîäíîé
ãðàæäàíñêîé àâèàöèè.
Ìåæäóíàðîäíûå ñòàíäàðòû ïî ýìèññèè âðåäíûõ
âåùåñòâ îò àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé ãðàæäàíñêîé
àâèàöèè ñóùåñòâóþò â âèäå òîìà II «Ýìèññèÿ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé» Ïðèëîæåíèÿ 16 ê Êîíâåíöèè
î ìåæäóíàðîäíîé ãðàæäàíñêîé àâèàöèè. Â ïðåäåëàõ
Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè ýìèññèÿ âðåäíûõ âåùåñòâ
ðåãóëèðóåòñÿ ÀÏ–34 «Îõðàíà îêðóæàþùåé ñðåäû.
Íîðìû ýìèññèè äëÿ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé»
[2.8.4].  ñîîòâåòñòâèè ñ ìåæäóíàðîäíûìè è îòå÷åñòâåííûìè ñòàíäàðòàìè â íàñòîÿùåå âðåìÿ íîðìèðóåòñÿ ýìèññèÿ îêñèäîâ àçîòà (NÎx), îêñèäà óãëåðîäà (ÑÎ), íåñãîðåâøèõ óãëåâîäîðîäîâ (HC) è äûìà
89
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
(SN). Íîðìèðóåìûì ïàðàìåòðîì ýìèññèè ãàçîîáðàçíûõ âðåäíûõ âåùåñòâ ÿâëÿåòñÿ óñëîâíûé âàëîâûé
âûáðîñ êàæäîãî âåùåñòâà, îòíåñåííûé ê òÿãå äâèãàòåëÿ íà âçëåòíîì ðåæèìå. Ýìèññèÿ äûìà íîðìèðóåòñÿ ïî ìàêñèìàëüíîìó èçìåðåííîìó çíà÷åíèþ
óñëîâíîãî ÷èñëà äûìíîñòè SN.
Ìåòîäèêà îïðåäåëåíèÿ ýìèññèè àâèàöèîííûõ
äâèãàòåëåé è íîðìèðóåìûå çíà÷åíèÿ ýìèññèè ñîãëàñíî òðåáîâàíèÿì íîðì ÈÊÀÎ èçëîæåíû â ãëàâå 6.
2.3.10.2 - Îãðàíè÷åíèÿ ïî øóìó
Ìåæäóíàðîäíûå ñòàíäàðòû è ðåêîìåíäóåìàÿ
ïðàêòèêà ïî ðåøåíèþ ïðîáëåìû àâèàöèîííîãî
øóìà âïåðâûå áûëè ðàçðàáîòàíû è îôèöèàëüíî
èçäàíû Ñîâåòîì ÈÊÀÎ â 1971 ã. â âèäå Ïðèëîæåíèÿ 16 (ãëàâà 2) ê Êîíâåíöèè î ìåæäóíàðîäíîé
ãðàæäàíñêîé àâèàöèè è íà÷àëè äåéñòâîâàòü ñ 6 ÿíâàðÿ 1972 ã. Ïðîãðåññ â ðàçâèòèè ãðàæäàíñêîé àâèàöèè, â ÷àñòíîñòè, ïðèìåíåíèå ÒÐÄÄ âûñîêîé ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè ñ ðàçâèòîé ñèñòåìîé
øóìîãëóøåíèÿ, îáóñëîâèëè ïîÿâëåíèå â 1978 ã.
íîâûõ, áîëåå æåñòêèõ íîðì íà óðîâíè øóìà ñàìîëåòîâ íà ìåñòíîñòè. Ýòè íîðìû èçâåñòíû ñåãîäíÿ
êàê íîðìû ãëàâû 3 òîìà 1 Ïðèëîæåíèÿ 16. Â 2001 ã.
íà 33–é Àññàìáëåå ÈÊÀÎ áûëè óòâåðæäåíû íîâûå
íîðìû íà óðîâíè øóìà ñàìîëåòîâ — íîðìû ãëàâû 4 ñî ñðîêîì ââåäåíèÿ â äåéñòâèå ñ 1 ÿíâàðÿ
2006 ã. Íîðìû ãëàâû 4 â ñóììå íà 10 EPN äÁ æåñò÷å íîðì ãëàâû 3. Ïðè ýòîì îòìåíÿåòñÿ ïðàâèëî êîìïåíñàöèè, è çàïàñ îòíîñèòåëüíî ãëàâû 3 ïî ñóììå
â ëþáûõ äâóõ êîíòðîëüíûõ òî÷êàõ äîëæåí áûòü íå
ìåíåå 2 EPN äÁ.
Ðèñóíîê 2.3.10.2_1 — Íîðìû ãëàâû 3 ñòàíäàðòà ÈÊÀÎ
90
Äëÿ äîçâóêîâûõ ðåàêòèâíûõ ñàìîëåòîâ óðîâåíü øóìà, ðåãëàìåíòèðóåìûé íîðìàìè ÈÊÀÎ,
îïðåäåëÿåòñÿ â òðåõ êîíòðîëüíûõ òî÷êàõ.
1. Øóì ïðè ðàçáåãå è âçëåòå íà ðàññòîÿíèè
450 ìåòðîâ îò ÂÏÏ, èçìåðÿåìûé ìèêðîôîíàìè â ïÿòè òî÷êàõ.
2. Øóì ïðè íàáîðå âûñîòû, èçìåðÿåìûé íà
ïðîäîëæåíèè îñè ÂÏÏ íà ðàññòîÿíèè 6500 ìåòðîâ
îò íà÷àëà ðàçáåãà. Äîïóñòèìûé óðîâåíü øóìà âî
âòîðîé êîíòðîëüíîé òî÷êå íîðìèðóåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò êîëè÷åñòâà äâèãàòåëåé íà ñàìîëåòå. Ýòèì
ó÷èòûâàåòñÿ âîçìîæíîñòü äâóõ– è òðåõäâèãàòåëüíûõ ñàìîëåòîâ, èìåþùèõ áîëåå âûñîêóþ òÿãîâîîðóæåííîñòü, âçëåòàòü ïî áîëåå êðóòîé òðàåêòîðèè,
÷åì ÷åòûðåõäâèãàòåëüíûå. Ïîýòîìó äëÿ ÷åòûðåõäâèãàòåëüíûõ ñàìîëåòîâ äîïóñêàåòñÿ áîëåå âûñîêèé ïðåäåëüíûé óðîâåíü øóìà â äàííîé òî÷êå.
3. Øóì ïðè ïîñàäêå, èçìåðÿåìûé â òî÷êå ïðîäîëæåíèÿ îñè ÂÏÏ íà ðàññòîÿíèè 2000 ìåòðîâ îò
ïîñàäî÷íîãî òîðöà ÂÏÏ íà âûñîòå 120 ìåòðîâ.
Íîðìû øóìà â êàæäîé êîíòðîëüíîé òî÷êå
îïðåäåëÿþòñÿ èíäèâèäóàëüíî äëÿ êàæäîãî òèïà
ñàìîëåòà ïî ëèíåéíîìó çàêîíó â çàâèñèìîñòè îò
ëîãàðèôìà âçëåòíîãî âåñà.
Ãðàôèêè çàâèñèìîñòè ïðåäåëüíîãî äîïóñòèìîãî óðîâíÿ øóìà îò âçëåòíîé ìàññû ñàìîëåòà äëÿ
òðåõ êîíòðîëüíûõ òî÷åê â ñîîòâåòñòâèè ñ íîðìàìè
ãëàâû 3 ïðèâåäåíû íà Ðèñ. 2.3.10.2_1.
Îñíîâíàÿ èíôîðìàöèÿ îá èñòî÷íèêàõ øóìà
ÃÒÄ, ïðèðîäå åãî âîçíèêíîâåíèÿ è ñïîñîáàõ ñíèæåíèÿ, à òàêæå ìåòîäèêè îöåíêè è êîíòðîëÿ èçëîæåíû â ãëàâå 15.
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
2.3.11 - Íåêîòîðûå ñïåöèôè÷åñêèå
òðåáîâàíèÿ ê àâèàöèîííûì ÃÒÄ
â çàâèñèìîñòè îò èõ ïðèìåíåíèÿ
(íåçàìåòíîñòü â èíôðàêðàñíîì
è ðàäèîëîêàöèîííîì äèàïàçîíàõ
äëèí âîëí)
Ê ËÀ âîåííîãî íàçíà÷åíèÿ ïðåäúÿâëÿþòñÿ
òðåáîâàíèÿ ïî îáåñïå÷åíèþ íèçêèõ óðîâíåé çàìåòíîñòè â ðàäèîëîêàöèîííîì (ÐË) è èíôðàêðàñíîì
(ÈÊ) äèàïàçîíàõ äëèí âîëí.
Âïåðâûå êîíöåïöèÿ ìàëîé çàìåòíîñòè ËÀ
è êîíêðåòíûå òðåáîâàíèÿ ê óðîâíÿì äåìàñêèðóþùèõ ïðèçíàêîâ â ÐË è ÈÊ–äèàïàçîíàõ ñïåêòðà
áûëè ðàçðàáîòàíû â ÑØÀ â 70-õ ãîäàõ ïðîøëîãî
ñòîëåòèÿ, è ïîñëóæèëè òîë÷êîì ê ðàçâåðòûâàíèþ
øèðîêîìàñøòàáíûõ ðàáîò â ðàìêàõ ïðîãðàììû
«Stealth» («Ñòåëñ»). Ñóòü êîíöåïöèè — ñàìîëåò
äîëæåí èìåòü ìèíèìàëüíóþ çàìåòíîñòü äëÿ ñèñòåì îáíàðóæåíèÿ è íàâåäåíèÿ îðóæèÿ çåíèòíî–ðàêåòíûõ êîìïëåêñîâ è èñòðåáèòåëåé–ïåðåõâàò÷èêîâ.
Èñõîäÿ èç ýòîé êîíöåïöèè áûëè ñîçäàíû «ñàìîëåòû–íåâèäèìêè» F–117A è B–2, êîòîðûå íàõîäÿòñÿ
íà âîîðóæåíèè ÂÂÑ ÑØÀ è ïðèíèìàëè ó÷àñòèå
â áîåâûõ äåéñòâèÿõ.
Ïðè ðàçðàáîòêå òðåáîâàíèé ê óðîâíÿì çàìåòíîñòè ËÀ ó÷èòûâàþòñÿ ñëåäóþùèå ôàêòîðû:
- ïðåäíàçíà÷åíèå ËÀ, åãî öåëè è çàäà÷è;
- ïîòðåáíûå ëåòíî–òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ËÀ, õàðàêòåðèñòèêè íàâèãàöèîííî–ïðèöåëüíîãî
îáîðóäîâàíèÿ è âîîðóæåíèÿ;
- òåõíè÷åñêèé óðîâåíü ñèñòåì îáíàðóæåíèÿ
è íàâåäåíèÿ îðóæèÿ è áîåâûå âîçìîæíîñòè
ñðåäñòâ ïîðàæåíèÿ ËÀ, èìåþùèõñÿ íà âîîðóæåíèè ïðîòèâíèêà;
- ñîñòàâ è õàðàêòåðèñòèêè ñèñòåì áîðòîâîãî
êîìïëåêñà îáîðîíû ËÀ (ñèñòåìà ïðåäóïðåæäåíèÿ
îá îáëó÷åíèè è ïóñêàõ ðàêåò, ñèñòåìû ïîñòàíîâêè
àêòèâíûõ è ïàññèâíûõ ïîìåõ â ðàçëè÷íûõ äèàïàçîíàõ ñïåêòðà);
- èìåþùèåñÿ íàó÷íî–òåõíè÷åñêèå ðàçðàáîòêè
â îáëàñòè òåõíèêè è òåõíîëîãèè ìàëîçàìåòíîñòè;
- ýêîíîìè÷åñêèé ïîòåíöèàë ñòðàíû–ðàçðàáîò÷èêà.
Îáùèå òðåáîâàíèÿ ê óðîâíÿì çàìåòíîñòè ËÀ
â ÐË è ÈÊ–äèàïàçîíàõ ñïåêòðà âêëþ÷àþò â ñåáÿ:
- ïåðå÷åíü òèïîâ ËÀ è èõ ìàññîâûå õàðàêòåðèñòèêè;
- óñëîâèÿ ïîëåòà ËÀ è ðåæèì ðàáîòû ÑÓ;
- äèàïàçîíû äëèí âîëí â ÐË è ÈÊ–äèàïàçîíàõ
ñïåêòðà è ïîòðåáíûå óðîâíè çàìåòíîñòè â ðàçëè÷íûõ óãëîâûõ çîíàõ ïåðåäíåé è çàäíåé ïîëóñôåðû.
Íà îñíîâå îáùèõ òðåáîâàíèé ê çàìåòíîñòè
ËÀ óñòàíàâëèâàþòñÿ òðåáîâàíèÿ ê ñèñòåìàì è ýëåìåíòàì ËÀ, ôîðìèðóþùèì åãî ÐË è ÈÊ–ñèãíàòóðó. Óñòàíîâëåíû òàêèå òðåáîâàíèÿ è ê äâèãàòåëþ
ËÀ. Îíè ñîäåðæàò äàííûå î òðåáóåìûõ óðîâíÿõ
ÐË–êîíòðàñòíîñòè (ýôôåêòèâíîé ïëîùàäè ðàññåÿíèÿ, ì2) è ÈÊ–êîíòðàñòíîñòè (ñèëå èçëó÷åíèÿ,
Âò/ñð) äâèãàòåëÿ â ðàçëè÷íûõ óãëîâûõ çîíàõ ïåðåäíåé è çàäíåé ïîëóñôåðû íà ðåæèìàõ ìàëîé çàìåòíîñòè.  êà÷åñòâå ïðèìåðà èñïîëüçîâàíèÿ
ñðåäñòâ óìåíüøåíèÿ ÐË è ÈÊ–çàìåòíîñòè íà
Ðèñ. 2.3.11_1 ïîêàçàí ïðîåêò ïåðñïåêòèâíîãî
ÒÐÄÄÔ (6 ïîêîëåíèÿ) ñ êðèâîëèíåéíûìè âõîäíûì
óñòðîéñòâîì è ïëîñêèì ðåãóëèðóåìûì ñîïëîì.
2.3.12 - Ñîîòâåòñòâèå òðåáîâàíèÿì
ëåòíîé ãîäíîñòè
Ïî êëàññèôèêàöèè Àâèàöèîííîãî Ðåãèñòðà
Ìåæãîñóäàðñòâåííîãî Àâèàöèîííîãî Êîìèòåòà
(ÌÀÊ) âîçäóøíîé ñóäíî âêëþ÷àåò â ñåáÿ êîìïîíåíòû I, II è III êëàññà.
Ê êîìïîíåíòàì I êëàññà îòíîñÿòñÿ:
- àâèàöèîííûé ìàðøåâûé äâèãàòåëü (ÀÌÄ);
Ðèñóíîê 2.3.11_1 — Ïåðñïåêòèâíûé ÒÐÄÄÔ ñî ñðåäñòâàìè ïîäàâëåíèÿ çàìåòíîñòè
91
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
- âîçäóøíûé âèíò (ÂÂ);
- âñïîìîãàòåëüíûé äâèãàòåëü (ÂÄ).
Ê êîìïîíåíòàì II êëàññà îòíîñÿòñÿ ÷àñòè êîíñòðóêöèè ïëàíåðà âîçäóøíîãî ñóäíà, ðàáîòîñïîñîáíîñòü êîòîðûõ âëèÿåò íà ëåòíóþ ãîäíîñòü (ôþçåëÿæ, êðûëî, ñåêöèè ìåõàíèçàöèè êðûëà, øàññè,
ìåõàíè÷åñêàÿ ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ è äð.).
Ê êîìïîíåíòàì III êëàññà îòíîñÿòñÿ êîìïëåêòóþùèå èçäåëèÿ (ÊÈ), êîòîðûìè ÿâëÿþòñÿ ëþáûå
ãîòîâûå èçäåëèÿ (ìåõàíèçìû, àãðåãàòû, ïðèáîðû,
áëîêè è äð.), óñòàíàâëèâàåìûå íà âîçäóøíîå ñóäíî, ÀÌÄ, ÂÂ, ÂÄ.
Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ áåçîïàñíîñòè ïîëåòîâ ê âîçäóøíîìó ñóäíó è åãî êîìïîíåíòàì ïðåäúÿâëÿåòñÿ
êîìïëåêñ òðåáîâàíèé ïî îáåñïå÷åíèþ ëåòíîé ãîäíîñòè. ÍËà àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé ïðèâåäåíû
â ÀÏ–33 [2.8.4]. Îíè ñîäåðæàò òðåáîâàíèÿ ê ïðîåêòèðîâàíèþ è êîíñòðóèðîâàíèþ óçëîâ è ñèñòåì
äâèãàòåëÿ ïî îáåñïå÷åíèþ ïðî÷íîñòè, íàäåæíîñòè è áåçîïàñíîñòè, à òàêæå êîìïëåêñ ñòåíäîâûõ
è ëåòíûõ èñïûòàíèé ïî ïðîâåðêå âûïîëíåíèÿ òðåáîâàíèé ÍËÃ.
Êðîìå òðåáîâàíèé ëåòíîé ãîäíîñòè âîçäóøíûå
ñóäà è èõ êîìïîíåíòû äîëæíû âûïîëíÿòü òðåáîâàíèÿ ïî îõðàíå îêðóæàþùåé ñðåäû ñîãëàñíî äåéñòâóþùèì îãðàíè÷åíèÿì âûáðîñîâ âðåäíûõ âåùåñòâ
â àòìîñôåðó (îêèñè óãëåðîäà ÑÎ, íåñãîðåâøèõ óãëåâîäîðîäîâ ÍÑ, îêèñëîâ àçîòà NOX, à òàêæå äûìà
CN) è óðîâíÿ øóìà, ñîçäàâàåìîãî ñàìîëåòîì íà
ìåñòíîñòè âî âðåìÿ âçëåòà è ïîñàäêè.
Ðàáîòû ïî óñòàíîâëåíèþ ñîîòâåòñòâèÿ âîçäóøíîãî ñóäíà è åãî êîìïîíåíòîâ òðåáîâàíèÿì ïî
îáåñïå÷åíèþ ëåòíîé ãîäíîñòè è îõðàíå îêðóæàþùåé ñðåäû íàçûâàþòñÿ ñåðòèôèêàöèåé. Êîìïîíåíòû âîçäóøíîãî ñóäíà ñåðòèôèöèðóþòñÿ ëèáî â åãî
ñîñòàâå (êîìïîíåíòû III êëàññà), ëèáî íà íà÷àëüíîì ýòàïå ñàìîñòîÿòåëüíî, à çàòåì — â ñîñòàâå
âîçäóøíîãî ñóäíà (êîìïîíåíòû I è II êëàññà).
Ñåðòèôèêàöèè òàêæå ïîäâåðãàþòñÿ ïðåäïðèÿòèÿ è îðãàíèçàöèè, ðàçðàáàòûâàþùèå è ïðîèçâîäÿùèå àâèàöèîííóþ òåõíèêó.
Ãîñóäàðñòâåííûì êîìïåòåíòíûì îðãàíîì,
îñóùåñòâëÿþùèì íîðìèðîâàíèå ëåòíîé ãîäíîñòè,
ïðîöåäóðû ñåðòèôèêàöèè è âûäàþùèì ñîîòâåòñòâóþùèå ñåðòèôèêàòû íà îáðàçöû àâèàöèîííîé
òåõíèêè ÿâëÿåòñÿ Àâèàöèîííûé Ðåãèñòð ÌÀÊ, êîòîðûé äåéñòâóåò íà òåððèòîðèè ãîñóäàðñòâ–ó÷ðåäèòåëåé ÌÀÊ: â Àçåðáàéäæàíå, Àðìåíèè, Áåëàðóñè, Ãðóçèè, Êàçàõñòàíå, Êûðãûçñòàíå, Ìîëäîâå,
Òàäæèêèñòàíå, Óçáåêèñòàíå, Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè, Òóðêìåíèñòàíå è Óêðàèíå.
Ïðîöåäóðû ñåðòèôèêàöèè àâèàöèîííîé òåõíèêè ïðèâåäåíû â ÀÏ–21.
Ïîñëå ïðîâåäåíèÿ ñåðòèôèêàöèè äâèãàòåëÿ
92
Ðàçðàáîò÷èê ïîëó÷àåò îò Àâèàöèîííîãî Ðåãèñòðà
ÌÀÊ Ñåðòèôèêàò òèïà íà äâèãàòåëü.
2.4 - Îñîáåííîñòè òðåáîâàíèé ê ÃÒÄ
íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ
 äàííîì ðàçäåëå ðàññìàòðèâàþòñÿ îñîáåííîñòè òðåáîâàíèé ê íàçåìíûì ÃÒÄ, èñïîëüçóåìûì
â êà÷åñòâå ïðèâîäà íàãíåòàòåëåé ïðèðîäíîãî ãàçà
â ñîñòàâå ÃÏÀ è äëÿ ïðèâîäà ýëåêòðîãåíåðàòîðîâ
â ñîñòàâå ÃÒÝÑ ðàçëè÷íîãî òèïà.
Ýíåðãåòèêà è ìåõàíè÷åñêèé ïðèâîä ÿâëÿþòñÿ
âàæíåéøèìè îáëàñòÿìè ïðèìåíåíèÿ íàçåìíûõ
ÃÒÄ: â ñóììàðíîì îáúåìå ìèðîâîãî ïðîèçâîäñòâà
íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ ýíåðãåòè÷åñêèå ÃÒÄ ñîñòàâëÿþò îêîëî 91 %, ïðèâîäíûå ÃÒÄ – îêîëî 5 %
(ïî ñòîèìîñòè). Â Ðîññèè îñíîâíîé ïîòðåáèòåëü
ÃÒÄ – ãàçîòðàíñïîðòíûå ïîäðàçäåëåíèÿ ÎÀÎ «Ãàçïðîì», îäíàêî è â ýíåðãåòèêå â ïîñëåäíåå âðåìÿ
íàáëþäàåòñÿ áûñòðûé ðîñò ñïðîñà íà ãàçîòóðáèííûå ïðèâîäû.
2.4.1 - Îñîáåííîñòè òðåáîâàíèé
ê ïðèâîäíûì ÃÒÄ äëÿ ÃÏÀ
2.4.1.1 - Òðåáîâàíèÿ ê õàðàêòåðèñòèêàì ÃÒÄ
Îñíîâíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ÃÒÄ, îïðåäåëÿþùèìè åãî ðàçìåðíîñòü è òåõíè÷åñêîå ñîâåðøåíñòâî ÿâëÿþòñÿ íîìèíàëüíàÿ ìîùíîñòü íà âûõîäíîì âàëó (Nå ÍÎÌ) è ýôôåêòèâíûé ê.ï.ä. (η å) íà
ðåæèìå íîìèíàëüíîé ìîùíîñòè.
Nå ÍÎÌ – ýòî ìàêñèìàëüíàÿ äëèòåëüíàÿ ìîùíîñòü â îïðåäåëåííûõ ñòàíäàðòíûõ óñëîâèÿõ (ñì.
íèæå), ïðè êîòîðîé îáåñïå÷èâàþòñÿ çàÿâëåííûå
ïîêàçàòåëè ðåñóðñà, íàäåæíîñòè è ýêîíîìè÷íîñòè.
Nå ÍÎÌ è ηå îïðåäåëÿþòñÿ äëÿ äâóõ óñëîâèé: óñëîâèé ïî ISO 2314 è ñòàíöèîííûõ óñëîâèé.
Óñëîâèÿ ISO 2314 (ÃÎÑÒ 20440–75):
1) ïàðàìåòðû âîçäóõà íà âõîäå (â ïëîñêîñòè
âõîäíîãî ïàòðóáêà êîìïðåññîðà): ïîëíîå äàâëåíèå
0,1013 ÌÏÀ, ïîëíàÿ òåìïåðàòóðà +15 °Ñ, îòíîñèòåëüíàÿ âëàæíîñòü 60 %;
2) ïàðàìåòðû íà âûõëîïå (â ïëîñêîñòè âûõëîïíîãî ïàòðóáêà òóðáèíû èëè íà âûõîäå èç ðåãåíåðàòîðà, åñëè èñïîëüçóåòñÿ ðåãåíåðàòèâíûé öèêë):
ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå 0,1013 ÌÏÀ;
3) ñîïðîòèâëåíèå âõîäíîãî è âûõëîïíîãî
òðàêòîâ ÃÏÀ íå ó÷èòûâàåòñÿ.
Ïàðàìåòðû ÃÒÄ â óñëîâèÿõ ISO èñïîëüçóþòñÿ äëÿ îïðåäåëåíèÿ òåõíè÷åñêîãî óðîâíÿ äâèãàòå-
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
ëÿ è ñðàâíåíèÿ åãî ñ áëèæàéøèìè àíàëîãàìè.
Ñòàíöèîííûå óñëîâèÿ îòëè÷àþòñÿ îò óñëîâèé
ISO ó÷åòîì ïîòåðü ïîëíîãî äàâëåíèÿ âî âõîäíîì
è âûõëîïíîì óñòðîéñòâàõ ÃÏÀ, êîòîðûå îáû÷íî
íå ïðåâûøàþò 1000 Ïà (100 ìì âîä.ñò.).
Íîìèíàëüíàÿ ìîùíîñòü äîëæíà îáåñïå÷èâàòüñÿ äî òåìïåðàòóðû àòìîñôåðíîãî âîçäóõà
+25 °Ñ (ýòî òðåáîâàíèå ìîæåò áûòü èçìåíåíî äëÿ
êîíêðåòíîãî äâèãàòåëÿ).
Ìàêñèìàëüíàÿ ìîùíîñòü ÃÒÄ – ýòî ïðåäåëüíàÿ ðàáî÷àÿ ìîùíîñòü, ðàçâèâàåìàÿ ïðè áîëüøèõ
îòðèöàòåëüíûõ òåìïåðàòóðàõ àòìîñôåðíîãî âîçäóõà. Ìàêñèìàëüíàÿ ìîùíîñòü äîëæíà áûòü äî 20 %
âûøå íîìèíàëüíîé.
Íîìèíàëüíûé ê.ï.ä. ïðîåêòèðóåìûõ ÃÒÄ äîëæåí ñîîòâåòñòâîâàòü ñîâðåìåííîìó òåõíè÷åñêîìó
óðîâíþ èëè áûòü âûøå. Çíà÷åíèÿ ê.ï.ä. ñîâðåìåííûõ ñåðèéíûõ ÃÒÄ äëÿ ðàçëè÷íûõ êëàññîâ ìîùíîñòè ïðèâåäåíû â òàáëèöå 2.4.1.1_1 [2.8.5].
Ïðèìå÷àíèå: ïîêàçàòåëè îòíîñÿòñÿ ê ñåðèéíîé
òîâàðíîé ïðîäóêöèè ìèðîâîãî ðûíêà ïðîñòîãî
è ðåãåíåðàòèâíîãî öèêëà è íå îòíîñÿòñÿ ê óñòàíîâêàì ñëîæíûõ è êîìáèíèðîâàííûõ öèêëîâ.
Ïåðñïåêòèâíûå ðàçðàáîòêè è ïðîòîòèïû ìîãóò
èìåòü ê.ï.ä. íà 1,5…2 % (àáñîëþòíûõ) âûøå.
Íàãðóçî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà äâèãàòåëÿ ÃÏÀ
(çàâèñèìîñòü ìîùíîñòè îò ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ñèëîâîé òóðáèíû ïðè ïîñòîÿííîì ðåæèìå ãàçîãåíåðàòîðà) äîëæíà áûòü ïîëîãîé — íå áîëåå 5 % ñíèæåíèÿ ìîùíîñòè ïðè ÷àñòîòå âðàùåíèÿ ÑÒ 70 %
îò íîìèíàëüíîé.
Ìèíèìàëüíàÿ ìîùíîñòü, ïðè êîòîðîé äîïóñêàåòñÿ äëèòåëüíàÿ ýêñïëóàòàöèÿ ÃÒÄ, ìîæåò ñîñòàâëÿòü äî 50 % îò íîìèíàëüíîé ìîùíîñòè.
Êîíñòðóêöèÿ ÃÒÄ äîëæíà äîïóñêàòü âîçìîæíîñòü îòáîðà ñæàòîãî âîçäóõà èç–çà êîìïðåññîðà
íà ñòàíöèîííûå íóæäû è â ïðîòèâîîáëåäåíèòåëüíóþ ñèñòåìó. Ïðè ýòîì ñîîòâåòñòâåííî ñíèæàþòñÿ ìîùíîñòü è ê.ï.ä.
Äâèãàòåëè ÃÏÀ ðàáîòàþò íà çåìëå, â óñëîâèÿõ çàïûëåííîñòè, ïîýòîìó â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè
ìîùíîñòü ñíèæàåòñÿ èç–çà çàãðÿçíåíèÿ ãàçîâîçäóøíîãî òðàêòà äâèãàòåëÿ (â îñíîâíîì, ïðîòî÷íîé ÷àñòè êîìïðåññîðà). Äëÿ âîññòàíîâëåíèÿ ìîùíîñòè
âûïîëíÿþò ïðîìûâêó ãàçîâîçäóøíîãî òðàêòà. Ïðè
ïðîìûâêå íà âõîä â äâèãàòåëü ïðè ïîìîùè ïðîìûâî÷íûõ óñòðîéñòâ ïîäàþòñÿ ñïåöèàëüíûå ìîþùèå
ðàñòâîðû. Ïðîìûâêó âûïîëíÿþò íà ðàáî÷åì ðåæèìå èëè íà ðåæèìå õîëîäíîé ïðîêðóòêè. Îòëè÷èå
ïðîìûâêè íà ðàáî÷èõ ðåæèìàõ îò ïðîìûâêè íà õîëîäíîé ïðîêðóòêå çàêëþ÷àåòñÿ â ðàñõîäàõ ïðîìûâî÷íîé æèäêîñòè — íà õîëîäíîé ïðîêðóòêå ïîäàåòñÿ çíà÷èòåëüíî áîëüøå ìîþùåé æèäêîñòè.
Ðåêîìåíäóåìàÿ ïåðèîäè÷íîñòü ïðîìûâêè:
- íà ðàáî÷åì ðåæèìå – ÷åðåç 300…1000 ÷àñîâ
ðàáîòû;
- íà ðåæèìå õîëîäíîé ïðîêðóòêè – ÷åðåç
3000…5000 ÷àñîâ ðàáîòû.
Ïðîìûâêè ìîãóò ïðîèçâîäèòüñÿ è ÷àùå â ñëó÷àå çíà÷èòåëüíîãî ñíèæåíèÿ ìîùíîñòè ÃÒÄ ïðè
ñèëüíîé çàãðÿçíåííîñòè âîçäóõà.
2.4.1.2 - Òðåáîâàíèÿ ê ðåñóðñàì
è íàäåæíîñòè
Êëàññ èñïîëüçîâàíèÿ ÃÒÄ äëÿ ÃÏÀ, êàê ïðàâèëî, áàçîâûé:
- âðåìÿ ðàáîòû ñâûøå 6000 ÷àñ/ãîä,
- ÷èñëî ïóñêîâ íå ìåíåå 20 â ãîä,
- âðåìÿ íåïðåðûâíîé ðàáîòû — áîëåå 300 ÷àñ/
ïóñê.
Ñðîê ñëóæáû ÃÒÄ – íå ìåíåå 20 ëåò.
Ðåñóðñû:
- íàçíà÷åííûé — íå ìåíåå 100000 ÷àñ;
- ìåæðåìîíòíûé — 20000…25000 ÷àñ.
Íàçíà÷åííûé ðåñóðñ ãàçîãåíåðàòîðà ÃÒÄ, êîíâåðòèðîâàííîãî èç àâèàäâèãàòåëÿ, äîëæåí áûòü íå
ìåíåå 50000 ÷àñ.
Íàäåæíîñòü ÃÒÄ äëÿ ÃÏÀ îïðåäåëÿåòñÿ ñëåäóþùèìè îñíîâíûìè ïîêàçàòåëÿìè:
à) íàðàáîòêà íà îòêàç ïî ïðè÷èíàì, ñâÿçàííûì
ñ äâèãàòåëåì, ÷:
Òàáëèöà 2.4.1.1_1
Ñîâðåìåííûé óðîâåíü ê.ï.ä. ÃÒÄ
93
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
TÎÒÊÀÇ= TÐ / ×ÎÒÊÀÇ,
ãäå ÒÐ
– ñóììàðíîå âðåìÿ ðàáîòû ïàðêà äâèãàòåëåé, ÷;
×ÎÒÊÀÇ – êîëè÷åñòâî îòêàçîâ.
Íîðìèðóåìîå çíà÷åíèå ÒÎÒÊÀÇ ≥ 3500 ÷àñ.
íûìè òðàíñïîðòíûìè ñðåäñòâàìè ñ ïðèìåíåíèåì
ðàñïðîñòðàíåííûõ ãðóçîïîäúåìíûõ ìåõàíèçìîâ.
Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ïðîìûøëåííûõ äâèãàòåëåé
äëÿ ÃÏÀ íåò íåîáõîäèìîñòè ââîäèòü â êîíñòðóêöèþ
ýëåìåíòû, ñíèæàþùèå ìàññó äåòàëåé: âûáîðêè,
ïðîòî÷êè, îòâåðñòèÿ è ò.ï. Òàêæå íå ñëåäóåò ïðèìåíÿòü áåç îñîáîé íåîáõîäèìîñòè äîðîãîñòîÿùèå ëåãêèå ñïëàâû — (òèòàíîâûå, àëþìèíèåâûå, ìàãíèåâûå) è âûñîêîëåãèðîâàííûå ñòàëè.
á) êîýôôèöèåíò íàäåæíîñòè ïóñêîâ:
ÊÍÏ = Ï / ÏÎÁÙ,
ãäå Ï
– êîëè÷åñòâî óäàâøèõñÿ ïóñêîâ;
ÏÎÁÙ – îáùåå êîëè÷åñòâî ïóñêîâ ñ ó÷åòîì
íåóäàâøèõñÿ.
Íîðìèðóåìîå çíà÷åíèå ÊÍÏ ≥ 0,95.
â) êîýôôèöèåíò ãîòîâíîñòè:
ÊÃ = ÒÐ / (ÒÐ + Òïðîñò)
ãäå ÒÐ
– ñóììàðíîå âðåìÿ ðàáîòû ïàðêà äâèãàòåëåé, ÷;
Òïðîñò – ñóììàðíîå âðåìÿ âûíóæäåííûõ ïðîñòîåâ, ñâÿçàííîå ñ óñòðàíåíèåì îòêàçîâ, ÷.
Íîðìèðóåìîå çíà÷åíèå Êà ≥ 0,98.
ã) êîýôôèöèåíò òåõíè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ:
ÊÒÈ = ÒÐ / (ÒÐ + ÒÂÎÑÑÒ + ÒÒÎÐ),
ãäå ÒÐ
– ñóììàðíîå âðåìÿ ðàáîòû ïàðêà äâèãàòåëåé, ÷;
ÒÂÎÑÑÒ – ñóììàðíîå âðåìÿ âîññòàíîâëåíèÿ, ñâÿçàííîå ñ óñòðàíåíèåì îòêàçîâ, ÷;
ÒÒÎÐ – âðåìÿ ïðîñòîåâ íà ïëàíîâîå òåõíè÷åñêîå îáñëóæèâàíèå è ðåìîíò, çàïëàíèðîâàííûé íà âðåìÿ ïðîñòîåâ,÷.
Íîðìèðóåìîå çíà÷åíèå ÊÒÈ ≥ 0,9.
Ôàêòè÷åñêè ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè îöåíèâàþòñÿ ïî ðåçóëüòàòàì ýêñïëóàòàöèè è äîëæíû áûòü
ïîäòâåðæäåíû ïî èñòå÷åíèè ïÿòè ëåò ýêñïëóàòàöèè äâèãàòåëåé.
2.4.1.3 - Òðåáîâàíèÿ ê ãàáàðèòàì
è âåñîâûì õàðàêòåðèñòèêàì
 îòëè÷èå îò àâèàöèîííûõ, ê ÃÒÄ íàçåìíîãî
ïðèìåíåíèÿ ïðåäúÿâëÿþòñÿ ìåíåå æåñòêèå òðåáîâàíèÿ ïî ãàáàðèòàì è ìàññå.
Îñíîâíûìè îãðàíè÷åíèÿìè ÿâëÿþòñÿ ãàáàðèòû êîíòåéíåðîâ äëÿ òðàíñïîðòèðîâêè è õðàíåíèÿ
äâèãàòåëåé. ÃÒÄ äîëæíû òðàíñïîðòèðîâàòüñÿ îáû÷-
94
2.4.1.4 - Èñïîëüçóåìûå ÃÑÌ
 êà÷åñòâå òîïëèâà äëÿ ÃÒÄ ÃÏÀ â îñíîâíîì
èñïîëüçóåòñÿ ïðèðîäíûé ãàç, îòáèðàåìûé èç òðàíñïîðòíûõ ãàçîïðîâîäîâ. Ñîñòàâ è õàðàêòåðèñòèêè
òîïëèâíîãî ãàçà ðåãëàìåíòèðóþòñÿ îòðàñëåâûì
ñòàíäàðòîì. Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÃÒÄ, îñîáåííî
äåòàëåé êàìåðû ñãîðàíèÿ, ëîïàòîê è äèñêîâ òóðáèíû, ñëåäóåò ó÷èòûâàòü, ÷òî â ñîñòàâ ïðèðîäíîãî
ãàçà âõîäÿò ñåðîâîäîðîä è ìåðêàïòàíîâàÿ ñåðà. Ýòè
êîìïîíåíòû ãàçà ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ âûçûâàþò îêñèäíî–ñåðíèñòóþ êîððîçèþ äåòàëåé. Ïîâûøåííûì ñîäåðæàíèåì ñåðîâîäîðîäà îòëè÷àåòñÿ ïðèðîäíûé ãàç, îòêà÷èâàåìûé èç ïîäçåìíûõ
õðàíèëèù ãàçà.  íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ â êà÷åñòâå
òîïëèâà ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ ïîïóòíûå íåôòÿíûå
ãàçû.
Òðàíñïîðòèðóåìûé ãàç, èñïîëüçóåìûé â êà÷åñòâå òîïëèâà, ïðîõîäèò íà êîìïðåññîðíûõ ñòàíöèÿõ ÷åðåç ñïåöèàëüíûå áëîêè ïîäãîòîâêè  ýòèõ áëîêàõ ãàç äîâîäèòñÿ äî òðåáîâàíèé ñòàíäàðòà ïî
÷èñòîòå, ñîäåðæàíèþ âëàãè è òåìïåðàòóðå.
Âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ òðàíñïîðòèðóåìûé ïðèðîäíûé ãàç èñïîëüçóåòñÿ è â êà÷åñòâå ðàáî÷åãî òåëà äëÿ
òóðáîñòàðòåðîâ äâèãàòåëÿ – òàê íàçûâàåìûé ïóñêîâîé ãàç. Ïóñêîâîé ãàç òàêæå ïîäàåòñÿ ê ñòàðòåðó äâèãàòåëÿ èç áëîêîâ ïîäãîòîâêè ãàçà êîìïðåññîðíîé
ñòàíöèè.
 ñèñòåìàõ ñìàçêè ÃÒÄ äëÿ ÃÏÀ èñïîëüçóþòñÿ ìèíåðàëüíûå ìàñëà òèïà ÌÑ–8Ï, â íåêîòîðûõ
äâèãàòåëÿõ èñïîëüçóåòñÿ ìàñëî òóðáèííîå òèïà
ÒÏ–22å.  âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ ÃÒÄ, êîíâåðòèðîâàííûõ èç àâèàäâèãàòåëåé, ïðèìåíÿþòñÿ ñèíòåòè÷åñêèå ìàñëà ïðè óñëîâèè ìèíèìèçàöèè ïîòåðü
ìàñëà.
2.4.1.5 - Òðåáîâàíèÿ ýêîëîãèè
è áåçîïàñíîñòè
Ñóùåñòâóþò äîïóñòèìûå íîðìû ñîäåðæàíèÿ
îêèñëîâ àçîòà è óãëåðîäà â âûõëîïíûõ ãàçàõ ïðèâîäíûõ ÃÒÄ ÃÏÀ.
Ñîäåðæàíèå îêèñëîâ àçîòà (â ñóõèõ ïðîäóêòàõ ñãîðàíèÿ ïðè òåìïåðàòóðå 0 °Ñ, äàâëåíèè
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
0,1013 ÌÏÀ è óñëîâíîé êîíöåíòðàöèè êèñëîðîäà
15 %):
– äëÿ âíîâü ïðîåêòèðóåìûõ ÃÒÄ – íå áîëåå
50 ìã/íì3;
– äëÿ ìîäåðíèçèðóåìûõ ÃÒÄ – íå áîëåå
150 ìã/íì3;
Ñîäåðæàíèå îêñèäîâ óãëåðîäà — íå áîëåå
100 ìã/íì3.
Êîìïðåññîðíûå ñòàíöèè ìàãèñòðàëüíûõ ãàçîïðîâîäîâ ÿâëÿþòñÿ îáúåêòàìè ïîâûøåííîé ïîæàðîâçðûâîîïàñíîñòè. Ïîýòîìó ê ÃÒÄ äëÿ ÃÏÀ
ïðåäúÿâëÿþòñÿ îñîáûå òðåáîâàíèÿ ïî îáåñïå÷åíèþ
áåçîïàñíîñòè ðàáîòû. Êîíñòðóêöèÿ äâèãàòåëÿ â öåëîì, åãî ñîñòàâíûõ ÷àñòåé, àãðåãàòîâ, òðóáíîé
è ýëåêòðè÷åñêîé îáâÿçêè äîëæíû ãàðàíòèðîâàííî
èñêëþ÷àòü èñêðîîáðàçîâàíèå, óòå÷êó òîïëèâíîãî
ãàçà, íåëîêàëèçîâàííûå ðàçðóøåíèÿ ðîòîðîâ.  êîíñòðóêöèè äîëæíû ïðèìåíÿòüñÿ äàò÷èêè è àãðåãàòû âçðûâîáåçîïàñíîãî èñïîëíåíèÿ, êîðïóñà êîìïðåññîðîâ, òóðáèí ñëåäóåò ïðîåêòèðîâàòü áîëåå
ïðî÷íûìè. Äâèãàòåëè íåîáõîäèìî îáîðóäîâàòü
ñèñòåìîé àâòîìàòè÷åñêîé çàùèòû îò ðàñêðóòêè
ðîòîðîâ, à â ñëó÷àå åå îòêàçà ðàçðóøåíèå ëîïàòîê
äîëæíî ïðåäøåñòâîâàòü ðàçðóøåíèþ äèñêîâ.
 îòëè÷èå îò àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé, ÃÒÄ
äëÿ ÃÏÀ óñòàíàâëèâàþòñÿ â ñïåöèàëüíûõ óêðûòèÿõ, çàêðûâàþòñÿ øóìîòåïëîèçîëèðóþùèìè êîæóõàìè. Êðîìå òîãî, â ñîñòàâå ñàìèõ ÃÏÀ ïðåäóñìîòðåíû øóìîãëóøàùèå óñòðîéñòâà âî âõîäíîé øàõòå
è â ñèñòåìå âûõëîïà. Ïîýòîìó â êîíñòðóêöèè ñîáñòâåííî äâèãàòåëÿ íå ïðåäóñìàòðèâàþòñÿ êàêèå–
ëèáî óñòðîéñòâà äëÿ ñíèæåíèÿ óðîâíÿ øóìà.
2.4.1.6 - Òðåáîâàíèÿ ïðîèçâîäñòâåííîé è ýêñïëóàòàöèîííîé òåõíîëîãè÷íîñòè
êðåòíûõ ýíåðãåòè÷åñêèõ îáúåêòîâ èñïîëüçóþòñÿ
ïàðàìåòðû ÃÒÄ â ñòàíöèîííûõ óñëîâèÿõ ñ ó÷åòîì
ïîòåðü ïîëíîãî äàâëåíèÿ íà âõîäå è âûõëîïå, îòáîðîâ âîçäóõà è ìîùíîñòè íà íóæäû ñòàíöèè ñîãëàñíî òðåáîâàíèé çàêàç÷èêà.
Ýíåðãåòè÷åñêèå ÃÒÄ ìîãóò ðàáîòàòü â ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ â ñîîòâåòñòâèè ñ êëàññàìè èñïîëüçîâàíèÿ, êîòîðûå îòëè÷àþòñÿ ñóììàðíûì âðåìåíåì ðàáîòû è ÷èñëîì çàïóñêîâ â òå÷åíèå ãîäà.
Âûäåëÿåìûå ïî ÃÎÑÒ 29328 êëàññû èñïîëüçîâàíèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ ïðåäñòàâëåíû â òàáëèöå
2.4.2.1_1 [2.8.6].
Êëàññ èñïîëüçîâàíèÿ ÃÒÄ, îïðåäåëÿþùèé êîëè÷åñòâî öèêëîâ «çàïóñê – íàãðóæåíèå – ðàáîòà ïîä
íàãðóçêîé – ðàçãðóæåíèå – îñòàíîâ», äîëæåí ó÷èòûâàòüñÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÃÒÄ è îïðåäåëåíèè
åãî ðåñóðñà.
ÃÒÄ äîëæåí íàäåæíî ðàáîòàòü ñ ìîùíîñòüþ
äî 20 % âûøå íîìèíàëüíîé ïðè áîëüøèõ îòðèöàòåëüíûõ òåìïåðàòóðàõ àòìîñôåðíîãî âîçäóõà, íî
áåç ïðåâûøåíèÿ íîìèíàëüíîé òåìïåðàòóðû ãàçà
ïåðåä òóðáèíîé.
 ïåðèîäû ðåçêîãî âîçðàñòàíèÿ ïîòðåáíîñòè
â ýëåêòðîýíåðãèè ÃÒÄ ìîæåò ðàáîòàòü â òàê íàçûâàåìîì «ïèêîâîì» ðåæèìå (íå ïóòàòü ñ ïèêîâûì
êëàññîì èñïîëüçîâàíèÿ). Ïèêîâûé ðåæèì äîïóñêàåò ïðåâûøåíèå íîìèíàëüíîé ìîùíîñòè äî 10%
çà ñ÷åò íåêîòîðîãî óâåëè÷åíèÿ òåìïåðàòóðû ãàçà
ïåðåä òóðáèíîé âûøå íîìèíàëüíîãî çíà÷åíèÿ.
Äîïóñòèìàÿ âåëè÷èíà ïðåâûøåíèÿ íîìèíàëüíîé
ìîùíîñòè â ïèêîâîì ðåæèìå, âðåìÿ ðàáîòû è ñîîòâåòñòâóþùåå ñíèæåíèå ðåñóðñà ÃÒÄ ñîãëàñîâûâàåòñÿ ñ çàêàç÷èêîì è îãîâàðèâàåòñÿ â òåõíè÷åñêîì
çàäàíèè (ÒÇ) íà äâèãàòåëü.
 ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè ÃÒÄ â òå÷åíèå ìåæðåìîíòíîãî ïåðèîäà äîïóñêàåòñÿ ñíèæåíèå ìîùíîñòè äî 4 %, à ê.ï.ä. äî 2 % (îòíîñèòåëüíûõ).
Òðåáîâàíèÿ ïðîèçâîäñòâåííîé è ýêñïëóàòàöèîííîé òåõíîëîãè÷íîñòè äëÿ ïðîìûøëåííûõ ÃÒÄ
â öåëîì àíàëîãè÷íû òðåáîâàíèÿì ê àâèàöèîííûì
ÃÒÄ.
2.4.2 - Îñîáåííîñòè òðåáîâàíèé
ê ÃÒÄ ýíåðãåòè÷åñêèõ óñòàíîâîê
2.4.2.1 - Òðåáîâàíèÿ ê õàðàêòåðèñòèêàì ÃÒÄ
Îñíîâíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ, òàêæå êàê è ÃÒÄ ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà,
Nå ÍÎÌ è η å íà ðåæèìå íîìèíàëüíîé ìîùíîñòè, êîòîðûå îáû÷íî óêàçûâàþòñÿ â ñòàíäàðòíûõ óñëîâèÿõ ISO (ñì. ðàçäåë 2.4.1). Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè êîí-
Òàáëèöà 2.4.2.1_1
Êëàññû èñïîëüçîâàíèÿ ÃÒÄ
Клàññ
èñпîльзîвàíèя
ГТД
Áàçîâûé
Ïîëóïèêîâûé
Ïèêîâûé
Îïåðàòèâíûé
ðåçåðâ
Пîêàзàòåлè èñпîльзîвàíèя
Врåìя рàбîòы,
чàñ/гîд
Чèñлî пуñêîв,
пуñê/гîд
ñâûøå 6000
ñâûøå 2000 äî 6000
âêëþ÷èòåëüíî
ñâûøå 500 äî 2000
âêëþ÷èòåëüíî
íå áîëåå 100
ñâûøå 100 äî 200
âêëþ÷èòåëüíî
ñâûøå 200 äî 500
âêëþ÷èòåëüíî
äî 500
âêëþ÷èòåëüíî
ñâûøå 500
95
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
2.4.2.2 - Èñïîëüçóåìûå ÃÑÌ
Ýíåðãåòè÷åñêèå ÃÒÄ äîëæíû ðàáîòàòü íà ãàçîîáðàçíîì èëè æèäêîì âèäå òîïëèâà èëè íà îáîèõ âèäàõ òîïëèâà. Âèä è ñîñòàâ òîïëèâà, óñëîâèÿ
ïåðåõîäà äâèãàòåëÿ ñ îäíîãî òîïëèâà íà äðóãîå îãîâàðèâàþòñÿ â ÒÇ íà ÃÒÄ.
 êà÷åñòâå ãàçîîáðàçíîãî òîïëèâà îáû÷íî èñïîëüçóåòñÿ ïðèðîäíûé ãàç. Ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ
òàêæå ïîïóòíûé ãàç íåôòÿíûõ ìåñòîðîæäåíèé,
ñèíòåòè÷åñêèé ãàç, íèçêîêàëîðèéíûå ãàçû (áèîãàç,
äîìåííûé ãàç è äð.).  êà÷åñòâå æèäêîãî òîïëèâà
èñïîëüçóåòñÿ äèçåëüíîå òîïëèâî (ÃÎÑÒ 305) èëè
ãàçîòóðáèííîå òîïëèâî (ÃÎÑÒ 10433). Ãàçîîáðàçíîå è æèäêîå òîïëèâî ïåðåä ïîäà÷åé â êàìåðó ñãîðàíèÿ ÃÒÄ äîëæíî áûòü ïîäãîòîâëåíî.
Òðåáîâàíèÿ ê èñïîëüçóåìûì ìàñëàì íå îòëè÷àþòñÿ îò àíàëîãè÷íûõ òðåáîâàíèé äëÿ ÃÒÄ ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà (ñì. ðàçäåë 2.4.1).
2.4.2.3 - Òðåáîâàíèÿ ê ðåñóðñàì
è íàäåæíîñòè
Ðåñóðñû ÃÒÄ ñîãëàñíî ÃÎÑÒ 29328 äîëæíû
áûòü íå ìåíåå óêàçàííûõ â òàáëèöå 2.4.2.3_1.
Ðåñóðñû ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ ó÷èòûâàþòñÿ,
êàê ïðàâèëî, â ýêâèâàëåíòíûõ ÷àñàõ. Ïðè ðàñ÷åòå
Òàáëèöà 2.4.2.3_1
Ðåñóðñû ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ
Клàññ èñпîльзîвàíèя
Пîêàзàòåлè
Бàзîвыé
Пèêîвыé
Ñðåäíèé ðåñóðñ
1000 ïóñêîâ èëè
ìåæäó
Íå ìåíåå 25000 ÷àñ 4000 ÷àñ ðàáîòû ïîä
êàïèòàëüíûìè
íàãðóçêîé
ðåìîíòàìè
Ðåñóðñ äî
ñïèñàíèÿ
100000 ÷àñ
5000 ïóñêîâ
Òàáëèöà 2.4.2.3_2
Îïðåäåëåíèå ýêâèâàëåíòíîé íàðàáîòêè
ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ.
Уñлîвèя рàбîòы
Кîэффèцèåíò прè
îпрåдåлåíèè
эêвèвàлåíòíîé
íàрàбîòêè, эêв. чàñ
Ðàáîòà íà ïèêîâîì ðåæèìå
Ðàáîòà íà äèçåëüíîì òîïëèâå
Ðàáîòà íà çîëîñîäåðæàùåì
Ðàáîòà ñ âïðûñêîì âîäû äëÿ
Íîðìàëüíûé çàïóñê
Óñêîðåííûé çàïóñê
Îòêëþ÷åíèå ñ ïîëíîé
4…6
1,5
2…4
1.5…2,0
5…10
20
10…130
96
íàðàáîòêè ÃÒÄ â ýêâèâàëåíòíûõ ÷àñàõ çà ýòàëîííûé ðåæèì îáû÷íî áåðåòñÿ íîìèíàëüíûé ðåæèì
ïðè ðàáîòå íà ïðèðîäíîì ãàçå (ò.å., îäèí ÷àñ ðàáîòû íà äàííîì ðåæèìå ðàâåí îäíîìó ýêâèâàëåíòíîìó ÷àñó). Ïðè íåðàñ÷åòíûõ óñëîâèÿõ ðàáîòû êàæäûé ÷àñ íàðàáîòêè ðàññ÷èòûâàåòñÿ ñ îïðåäåëåííûì
ïîâûøàþùèì êîýôôèöèåíòîì, êîòîðûé ó÷èòûâàåò ïîâûøåííóþ ïîâðåæäàåìîñòü äåòàëåé ÃÒÄ ïðè
ðàáîòå â íåðàñ÷åòíûõ óñëîâèÿõ (ñì. òàáëèöó
2.4.2.3_2) [2.8.7].
Êîíêðåòíûå çíà÷åíèÿ óêàçàííûõ â òàáëèöå êîýôôèöèåíòîâ îïðåäåëÿåò ðàçðàáîò÷èê ÃÒÄ â ïðîöåññå ïðîåêòèðîâàíèÿ è äîâîäêè.
 òå÷åíèå ìåæðåìîíòíîãî ïåðèîäà ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè ÃÒÄ äîëæíû ñîñòàâëÿòü:
1) ñðåäíÿÿ íàðàáîòêà íà îòêàç:
- â ïèêîâîì êëàññå èñïîëüçîâàíèÿ – íå ìåíåå
800 ÷àñ;
- â áàçîâîì êëàññå èñïîëüçîâàíèÿ – íå ìåíåå
3500 ÷àñ;
2) êîýôôèöèåíò íàäåæíîñòè ïóñêîâ – íå ìåíåå 0,95;
3 ) êîýôôèöèåíò ãîòîâíîñòè – íå ìåíåå 0,98;
4 ) êîýôôèöèåíò òåõíè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ:
- äëÿ ñòàöèîíàðíûõ ÃÒÄ – íå ìåíåå 0,92;
- äëÿ àâèàïðîèçâîäíûõ ÃÒÄ – íå ìåíåå 0,95.
2.4.2.4 - Òðåáîâàíèÿ ê ýêîëîãèè
è áåçîïàñíîñòè
Êàê ïðàâèëî, ýíåðãåòè÷åñêèå îáúåêòû ðàñïîëàãàþòñÿ âíóòðè íàñåëåííûõ ïóíêòîâ èëè â èõ íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè. Ýòî îïðåäåëÿåò æåñòêèå
òðåáîâàíèÿ ê ýêîëîãè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì
ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ è èõ êîíòðîëü. Ñîäåðæàíèå
îêñèäîâ àçîòà â îòðàáîòàâøèõ ãàçàõ ÃÒÄ ïðè ðàáîòå ñ íàãðóçêîé îò 0,5 äî 1,0 íîìèíàëüíîé íå äîëæíà ïðåâûøàòü 50 ìã/ì3 íà ãàçîîáðàçíîì òîïëèâå
è 100 ìã/ì3 íà æèäêîì òîïëèâå.
Òðåáîâàíèÿ ê áåçîïàñíîñòè, â îñíîâíîì, àíàëîãè÷íû ðàññìîòðåííûì âûøå òðåáîâàíèÿì ê ÃÒÄ
ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà.
2.4.2.5 - Òðåáîâàíèÿ ê êîíòðîëåïðèãîäíîñòè, ðåìîíòîïðèãîäíîñòè è äð.
Êîíñòðóêöèÿ ÃÒÄ äîëæíà îáåñïå÷èâàòü ìàêñèìàëüíî âîçìîæíûé âèçóàëüíûé è èíñòðóìåíòàëüíûé êîíòðîëü êðèòè÷åñêèõ è íàèáîëåå îòâåòñòâåííûõ ýëåìåíòîâ è óçëîâ áåç ðàçáîðêè èëè ïðè
íåçíà÷èòåëüíîé ðàçáîðêå.
Êîíñòðóêöèÿ ÃÒÄ äîëæíà îáåñïå÷èâàòü ìàêñèìàëüíî–âîçìîæíûé îáúåì ðåìîíòíî–âîññòàíî-
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
âèòåëüíûõ ðàáîò áåç äåìîíòàæà äâèãàòåëÿ â óñëîâèÿõ ýëåêòðîñòàíöèè. Ìîùíûå ýíåðãåòè÷åñêèå
ÃÒÄ îáÿçàòåëüíî âûïîëíÿþòñÿ ñ ïîëíûì ãîðèçîíòàëüíûì ðàçúåìîì äëÿ âîçìîæíîñòè âûåìêè è ðåìîíòà ðîòîðà ÃÒÄ â óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè.
Ê ãàáàðèòíûì è ìàññîâûì õàðàêòåðèñòèêàì
ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ, êàê ïðàâèëî, íå ïðåäúÿâëÿåòñÿ æåñòêèõ òðåáîâàíèé.  îñíîâíîì ýòè îãðàíè÷åíèÿ ñâÿçàíû ñ íåîáõîäèìîñòüþ òðàíñïîðòèðîâêè ÃÒÄ è åãî ýëåìåíòîâ îáû÷íûìè òðàíñïîðòíûìè
ñðåäñòâàìè, à òàêæå ñ èñïîëüçîâàíèåì äëÿ ìîíòàæà äâèãàòåëÿ íà ìåñòå ýêñïëóàòàöèè îáû÷íûõ ãðóçîïîäúåìíûõ ìåõàíèçìîâ.
2.5 - Ìåòîäîëîãèÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ
2.5.1 - Îñíîâíûå ýòàïû ïðîåêòèðîâàíèÿ ÃÒÄ
Ðàçðàáîòêà íîâûõ èçäåëèé â ñîâðåìåííîì
àâèàöèîííîì äâèãàòåëåñòðîåíèè, êàê ïðàâèëî,
âûïîëíÿåòñÿ â íåñêîëüêî ýòàïîâ:
- ðàçðàáîòêà òåõíè÷åñêîãî çàäàíèÿ (ÒÇ);
- ðàçðàáîòêà òåõíè÷åñêîãî ïðåäëîæåíèÿ;
- âûïîëíåíèå ýñêèçíîãî ïðîåêòà;
- âûïîëíåíèå òåõíè÷åñêîãî ïðîåêòà;
- ðàçðàáîòêà êîíñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòàöèè.
2.5.1.1 - Òåõíè÷åñêîå çàäàíèå
ÒÇ – ýòî êîíñòðóêòîðñêèé äîêóìåíò, â êîòîðîì ïðåäñòàâëåíà ñîâîêóïíîñòü òåõíè÷åñêèõ, ýêîíîìè÷åñêèõ, ýêîëîãè÷åñêèõ òðåáîâàíèé ê âíîâü
ñîçäàâàåìîìó èçäåëèþ.
ÒÇ ñîñòîèò èç ñëåäóþùèõ îñíîâíûõ ðàçäåëîâ:
- íàèìåíîâàíèå è íàçíà÷åíèå äâèãàòåëÿ;
- îñíîâíûå òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè äâèãàòåëÿ;
- òðåáîâàíèÿ ïî ýêîëîãè÷åñêèì ïîêàçàòåëÿì
(ýìèññèÿ, øóì);
- òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ;
- ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè;
- òðåáîâàíèÿ ïî ðåñóðñàì îñíîâíûõ äåòàëåé;
- ñîñòàâ äâèãàòåëÿ, òðåáîâàíèÿ ê îòäåëüíûì
ìîäóëÿì è óçëàì;
- òðåáîâàíèÿ ê ñèñòåìàì è êîìïëåêòóþùèì
èçäåëèÿì;
- òðåáîâàíèÿ ê ñåðòèôèêàöèè äâèãàòåëÿ è åãî
ñèñòåì;
- òðåáîâàíèÿ ê ìàòåðèàëàì (êëèìàòè÷åñêîìó
èñïîëíåíèþ äâèãàòåëÿ);
- òðåáîâàíèÿ ïî ÝÒ, óäîáñòâó ÒÎ è Ð, óäîáñòâó
õðàíåíèÿ;
- òðåáîâàíèÿ ïî êîíñåðâàöèè, ñðîêó õðàíåíèÿ
è ñëóæáû;
- òðåáîâàíèÿ ïî òðàíñïîðòèðîâêå ãîòîâûõ äâèãàòåëåé.
Íà áàçå ÒÇ ðàçðàáàòûâàåòñÿ òåõíè÷åñêîå ïðåäëîæåíèå è îñóùåñòâëÿþòñÿ ýòàïû ýñêèçíîãî è òåõíè÷åñêîãî ïðîåêòà. Ãîñóäàðñòâåííàÿ èëè âåäîìñòâåííàÿ ïðèåìêà ãîòîâîãî èçäåëèÿ ïðîâîäèòñÿ
ñ öåëüþ ïðîâåðêè ñîîòâåòñòâèÿ èçäåëèÿ çàÿâëåííûì â ÒÇ òðåáîâàíèÿì.
2.5.1.2 – Òåõíè÷åñêîå ïðåäëîæåíèå
Òåõíè÷åñêîå ïðåäëîæåíèå – ýòî ñîâîêóïíîñòü
êîíñòðóêòîðñêèõ äîêóìåíòîâ, êîòîðûå äîëæíû
ñîäåðæàòü òåõíè÷åñêèå è òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèå
îáîñíîâàíèÿ öåëåñîîáðàçíîñòè ðàçðàáîòêè äîêóìåíòàöèè äâèãàòåëÿ íà îñíîâàíèè:
- àíàëèçà ÒÇ çàêàç÷èêà;
- àíàëèçà ðàçëè÷íûõ âàðèàíòîâ âîçìîæíûõ
ðåøåíèé;
- ñðàâíèòåëüíîé îöåíêè ðåøåíèé ñ ó÷åòîì êîíñòðóêòèâíûõ è ýêñïëóàòàöèîííûõ îñîáåííîñòåé
ðàçðàáàòûâàåìîãî è ñóùåñòâóþùèõ äâèãàòåëåé;
- ïàòåíòíûõ èññëåäîâàíèé.
Òåõíè÷åñêîå ïðåäëîæåíèå ïîñëå ñîãëàñîâàíèÿ
è óòâåðæäåíèÿ â óñòàíîâëåííîì ïîðÿäêå ÿâëÿåòñÿ
îñíîâàíèåì äëÿ ðàçðàáîòêè ýñêèçíîãî ïðîåêòà.  îáùåì ñëó÷àå ïðè ðàçðàáîòêå òåõíè÷åñêîãî ïðåäëîæåíèÿ âûïîëíÿþò ñëåäóþùèå ðàáîòû:
- ðàçðàáîòêó âàðèàíòîâ âîçìîæíûõ êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé, óñòàíîâëåíèå îñîáåííîñòåé
âàðèàíòîâ (ïðèíöèïîâ äåéñòâèÿ, ðàçìåùåíèÿ
ôóíêöèîíàëüíûõ ñîñòàâíûõ ÷àñòåé è ò.ï.), èõ êîíñòðóêòîðñêóþ ïðîðàáîòêó. Ãëóáèíà òàêîé ïðîðàáîòêè äîëæíà áûòü äîñòàòî÷íîé äëÿ ñðàâíèòåëüíîé îöåíêè âàðèàíòîâ;
- ïðîâåðêó âàðèàíòîâ íà ïàòåíòíóþ ÷èñòîòó
è êîíêóðåíòîñïîñîáíîñòü, îôîðìëåíèå çàÿâîê íà
èçîáðåòåíèÿ;
- ïðîâåðêó ñîîòâåòñòâèÿ âàðèàíòîâ ýêîëîãè÷åñêèì òðåáîâàíèÿì;
- ñðàâíèòåëüíóþ îöåíêó âàðèàíòîâ. Ñðàâíåíèå ïðîâîäèòñÿ ïî ïîêàçàòåëÿì êà÷åñòâà èçäåëèÿ,
íàïðèìåð: íàäåæíîñòè, òåõíè÷åñêèì, ýêîíîìè÷åñêèì, ýðãîíîìè÷åñêèì ïàðàìåòðàì. Ñîïîñòàâëåíèå
âàðèàíòîâ ìîæåò ïðîâîäèòüñÿ òàêæå ïî ïîêàçàòåëÿì òåõíîëîãè÷íîñòè (îðèåíòèðîâî÷íîé óäåëüíîé
òðóäîåìêîñòè èçãîòîâëåíèÿ, îðèåíòèðîâî÷íîé
óäåëüíîé ìàòåðèàëîåìêîñòè è äð.), ñòàíäàðòèçàöèè
è óíèôèêàöèè. Ïðè ýòîì ñëåäóåò ó÷èòûâàòü êîíñòðóêòèâíûå è ýêñïëóàòàöèîííûå îñîáåííîñòè
ðàçðàáàòûâàåìîãî è ñóùåñòâóþùèõ äâèãàòåëåé,
òåíäåíöèè è ïåðñïåêòèâû ðàçâèòèÿ îòå÷åñòâåííî-
97
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
ãî è çàðóáåæíîãî àâèàäâèãàòåëåñòðîåíèÿ;
- âûáîð îïòèìàëüíîãî âàðèàíòà äâèãàòåëÿ,
îáîñíîâàíèå âûáîðà;
- óñòàíîâëåíèå òðåáîâàíèé ê äâèãàòåëþ (òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê, ýêîëîãè÷åñêèõ ïîêàçàòåëåé è äð.) è ê ïîñëåäóþùåé ñòàäèè ðàçðàáîòêè äâèãàòåëÿ (îïðåäåëåíèå íåîáõîäèìîãî îáúåìà ðàáîò,
âàðèàíòû âîçìîæíûõ ðåøåíèé, êîòîðûå ñëåäóåò
ðàññìîòðåòü íà ïîñëåäóþùåé ñòàäèè è äð.).
2.5.1.3 – Ýñêèçíûé ïðîåêò
Ýñêèçíûé ïðîåêò – ñîâîêóïíîñòü êîíñòðóêòîðñêèõ äîêóìåíòîâ, êîòîðûå äîëæíû ñîäåðæàòü
ïðèíöèïèàëüíûå êîíñòðóêòèâíûå ðåøåíèÿ, äàþùèå îáùåå ïðåäñòàâëåíèå î ñîñòàâå è îñîáåííîñòÿõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ è åãî óçëîâ, à òàêæå äàííûå,
îïðåäåëÿþùèå íàçíà÷åíèå, îñíîâíûå ïàðàìåòðû
è ãàáàðèòíûå ðàçìåðû ðàçðàáàòûâàåìîãî èçäåëèÿ.
Ýñêèçíûé ïðîåêò ïîñëå ñîãëàñîâàíèÿ è óòâåðæäåíèÿ â óñòàíîâëåííîì ïîðÿäêå ñëóæèò îñíîâàíèåì
äëÿ ðàçðàáîòêè òåõíè÷åñêîãî ïðîåêòà èëè ðàáî÷åé
êîíñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòàöèè.
 ýñêèçíîì ïðîåêòå âûïîëíÿþò:
- ðàçðàáîòêó è àíàëèç âàðèàíòîâ âîçìîæíûõ
ðåøåíèé, îïðåäåëåíèå òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê
âàðèàíòîâ, èõ êîíñòðóêòîðñêóþ ïðîðàáîòêó. Ãëóáèíà ïðîðàáîòêè äîëæíà áûòü äîñòàòî÷íîé äëÿ
ñîïîñòàâëåíèÿ ðàññìàòðèâàåìûõ âàðèàíòîâ;
- ðàçðàáîòêó è îáîñíîâàíèå òåõíè÷åñêèõ ðåøåíèé, íàïðàâëåííûõ íà îáåñïå÷åíèå ïîêàçàòåëåé
íàäåæíîñòè, óñòàíîâëåííûõ òåõíè÷åñêèì çàäàíèåì è òåõíè÷åñêèì ïðåäëîæåíèåì;
- îöåíêó äâèãàòåëÿ íà òåõíîëîãè÷íîñòü è ïðàâèëüíîñòü âûáîðà ñðåäñòâ è ìåòîäîâ êîíòðîëÿ (èñïûòàíèé, àíàëèçà, èçìåðåíèé);
- îöåíêó äâèãàòåëÿ â îòíîøåíèè åãî ñîîòâåòñòâèÿ òðåáîâàíèÿì ýêñïëóàòàöèîííîé òåõíîëîãè÷íîñòè;
- ïðîâåðêó âàðèàíòîâ òåõíè÷åñêèõ ðåøåíèé íà
ïàòåíòíóþ ÷èñòîòó è êîíêóðåíòîñïîñîáíîñòü,
îôîðìëåíèå çàÿâîê íà èçîáðåòåíèÿ;
- ïðîâåðêó ñîîòâåòñòâèÿ âàðèàíòîâ ýêîëîãè÷åñêèì òðåáîâàíèÿì, òðåáîâàíèÿì òåõíèêè áåçîïàñíîñòè;
- ñðàâíèòåëüíóþ îöåíêó ðàññìàòðèâàåìûõ âàðèàíòîâ äâèãàòåëÿ. Ïðè ýòîì ñëåäóåò ó÷èòûâàòü
êîíñòðóêòèâíûå è ýêñïëóàòàöèîííûå îñîáåííîñòè
ðàçðàáàòûâàåìîãî è ñóùåñòâóþùèõ äâèãàòåëåé,
òåíäåíöèè è ïåðñïåêòèâû ðàçâèòèÿ îòå÷åñòâåííîãî è çàðóáåæíîãî àâèàäâèãàòåëåñòðîåíèÿ;
- âûáîð îïòèìàëüíîãî âàðèàíòà èç ïðåäëîæåííûõ òåõíè÷åñêèõ ðåøåíèé, îáîñíîâàíèå âûáîðà;
98
ïðèíÿòèå ïðèíöèïèàëüíûõ ðåøåíèé;
- ïîäòâåðæäåíèå (èëè óòî÷íåíèå) ïðåäúÿâëÿåìûõ ê äâèãàòåëþ òðåáîâàíèé, óñòàíîâëåííûõ òåõíè÷åñêèì çàäàíèåì è òåõíè÷åñêèì ïðåäëîæåíèåì,
è îïðåäåëåíèå òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê è ïîêàçàòåëåé, íå óñòàíîâëåííûõ òåõíè÷åñêèì
çàäàíèåì è òåõíè÷åñêèì ïðåäëîæåíèåì;
- âûÿâëåíèå íà îñíîâå ïðèíÿòûõ ïðèíöèïèàëüíûõ ðåøåíèé íîâûõ ñîñòàâíûõ ÷àñòåé, êîìïëåêòóþùèõ èçäåëèé è ìàòåðèàëîâ, êîòîðûå äîëæíû áûòü ðàçðàáîòàíû äðóãèìè ïðåäïðèÿòèÿìè
(îðãàíèçàöèÿìè), ñîñòàâëåíèå òåõíè÷åñêèõ òðåáîâàíèé ê ýòèì èçäåëèÿì è ìàòåðèàëàì;
- ñîñòàâëåíèå ïåðå÷íÿ ðàáîò, êîòîðûå ñëåäóåò ïðîâåñòè íà ïîñëåäóþùåé ñòàäèè ðàçðàáîòêè,
â äîïîëíåíèå èëè óòî÷íåíèå ðàáîò, ïðåäóñìîòðåííûõ òåõíè÷åñêèì çàäàíèåì è òåõíè÷åñêèì ïîëîæåíèåì;
- ïðîðàáîòêó îñíîâíûõ âîïðîñîâ òåõíîëîãèè
èçãîòîâëåíèÿ äëÿ âíåäðåíèÿ íîâûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ (îáîðóäîâàíèÿ);
- ïðåäâàðèòåëüíîå ðåøåíèå âîïðîñîâ óïàêîâêè è òðàíñïîðòèðîâàíèÿ äâèãàòåëÿ.
2.5.1.4 – Òåõíè÷åñêèé ïðîåêò
Òåõíè÷åñêèé ïðîåêò – ñîâîêóïíîñòü êîíñòðóêòîðñêèõ äîêóìåíòîâ, êîòîðûå äîëæíû ñîäåðæàòü
îêîí÷àòåëüíûå òåõíè÷åñêèå ðåøåíèÿ, äàþùèå ïîëíîå ïðåäñòàâëåíèå îá óñòðîéñòâå ðàçðàáàòûâàåìîãî
äâèãàòåëÿ, è èñõîäíûå äàííûå äëÿ ðàçðàáîòêè ðàáî÷åé äîêóìåíòàöèè. Òåõíè÷åñêèé ïðîåêò ïîñëå
ñîãëàñîâàíèÿ è óòâåðæäåíèÿ â óñòàíîâëåííîì ïîðÿäêå ñëóæèò îñíîâàíèåì äëÿ ðàçðàáîòêè ðàáî÷åé
êîíñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòàöèè.
Ïåðå÷åíü ðàáîò, âûïîëíÿåìûõ íà ñòàäèè òåõíè÷åñêîãî ïðîåêòà:
- ðàçðàáîòêà êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé äâèãàòåëÿ è åãî îñíîâíûõ ñîñòàâíûõ ÷àñòåé;
- ïðîâåäåíèå íåîáõîäèìûõ ðàñ÷åòîâ, â òîì
÷èñëå ïîäòâåðæäàþùèõ òåõíèêî – ýêîíîìè÷åñêèå
ïîêàçàòåëè, óñòàíîâëåííûå òåõíè÷åñêèì çàäàíèåì;
- âûïîëíåíèå íåîáõîäèìûõ ïðèíöèïèàëüíûõ
ñõåì, ñõåì ñîåäèíåíèé è äð.;
- îöåíêà äâèãàòåëÿ ïî ýêîëîãè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì;
- àíàëèç êîíñòðóêöèè äåòàëåé, ñáîðî÷íûõ
åäèíèö è äâèãàòåëÿ â öåëîì íà òåõíîëîãè÷íîñòü
ñ ó÷åòîì ïðåäëîæåíèé ïðåäïðèÿòèé-èçãîòîâèòåëåé â ÷àñòè îáåñïå÷åíèÿ òåõíîëîãè÷íîñòè â óñëîâèÿõ äàííîãî êîíêðåòíîãî ïðîèçâîäñòâà, â òîì
÷èñëå ïî èñïîëüçîâàíèþ èìåþùåãîñÿ íà ïðåäïðèÿòèè îáîðóäîâàíèÿ, à òàêæå ó÷åòà â äàííîì
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
ïðîåêòå òðåáîâàíèé íîðìàòèâíî-òåõíè÷åñêîé
äîêóìåíòàöèè, äåéñòâóþùåé íà ïðåäïðèÿòèè-èçãîòîâèòåëå; âûÿâëåíèÿ íåîáõîäèìîãî äëÿ ïðîèçâîäñòâà èçäåëèé íîâîãî îáîðóäîâàíèÿ (îáîñíîâàíèå ðàçðàáîòêè èëè ïðèîáðåòåíèÿ); ðàçðàáîòêó
ìåòðîëîãè÷åñêîãî îáåñïå÷åíèÿ (âûáîð ìåòîäîâ
è ñðåäñòâ èçìåðåíèÿ);
- ðàçðàáîòêà, èçãîòîâëåíèå è èñïûòàíèå îïûòíûõ îáðàçöîâ äâèãàòåëÿ è åãî ñîñòàâíûõ ÷àñòåé;
- îöåíêà èçäåëèÿ â îòíîøåíèè åãî ñîîòâåòñòâèÿ ýêîíîìè÷åñêèì òðåáîâàíèÿì;
- îöåíêà òðàíñïîðòèðîâàíèÿ, õðàíåíèÿ, à òàêæå ìîíòàæà äâèãàòåëÿ íà ñàìîëåòå;
- îöåíêà ýêñïëóàòàöèîííîé òåõíîëîãè÷íîñòè
äâèãàòåëÿ (âçàèìîçàìåíÿåìîñòè, óäîáñòâà îáñëóæèâàíèÿ, ðåìîíòîïðèãîäíîñòè, óñòîé÷èâîñòè ïðîòèâ
âîçäåéñòâèÿ âíåøíåé ñðåäû, âîçìîæíîñòè áûñòðîãî óñòðàíåíèÿ îòêàçîâ, êîíòðîëÿ êà÷åñòâà ðàáîòû
èçäåëèÿ, îáåñïå÷åííîñòü ñðåäñòâàìè êîíòðîëÿ òåõíè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ è äð.);
- îêîí÷àòåëüíîå îôîðìëåíèå äîãîâîðîâ íà ðàçðàáîòêó è èçãîòîâëåíèå íîâûõ êîìïëåêòóþùèõ
èçäåëèé, â òîì ÷èñëå ñðåäñòâ èçìåðåíèÿ è ìàòåðèàëîâ, ïðèìåíÿåìûõ â ðàçðàáàòûâàåìîì äâèãàòåëå;
- îöåíêà óðîâíÿ ñòàíäàðòèçàöèè è óíèôèêàöèè èçäåëèÿ;
- ïðîâåðêà äâèãàòåëÿ íà ïàòåíòíóþ ÷èñòîòó
è êîíêóðåíòîñïîñîáíîñòü, îôîðìëåíèå çàÿâîê íà
èçîáðåòåíèÿ;
- âûÿâëåíèå íîìåíêëàòóðû ïîêóïíûõ èçäåëèé,
ñîãëàñîâàíèå ïðèìåíåíèÿ ïîêóïíûõ èçäåëèé;
- ñîãëàñîâàíèå ãàáàðèòíûõ, óñòàíîâî÷íûõ
è ïðèñîåäèíèòåëüíûõ ðàçìåðîâ äâèãàòåëÿ ñ çàêàç÷èêîì (ïîòðåáèòåëåì);
- ÷àñòè÷íàÿ ðàçðàáîòêà ÷åðòåæåé ñáîðî÷íûõ
åäèíèö è äåòàëåé, äâèãàòåëÿ äëÿ óñêîðåíèÿ âûäà÷è çàäàíèÿ íà ðàçðàáîòêó ñïåöèàëèçèðîâàííîãî
îáîðóäîâàíèÿ äëÿ èõ èçãîòîâëåíèÿ èëè âûäà÷è çàäàíèé ïî ïîëó÷åíèþ ñïåöèàëüíûõ çàãîòîâîê;
- ïðîâåðêà ñîîòâåòñòâèÿ ïðèíèìàåìûõ ðåøåíèé òðåáîâàíèÿì òåõíèêè áåçîïàñíîñòè è ïðîèçâîäñòâåííîé ñàíèòàðèè;
- ñîñòàâëåíèå ïåðå÷íÿ ðàáîò, êîòîðûå ñëåäóåò
ïðîâåñòè íà ñòàäèè ðàçðàáîòêè ðàáî÷åé äîêóìåíòàöèè, â äîïîëíåíèå è (èëè) óòî÷íåíèå ðàáîò, ïðåäóñìîòðåííûõ òåõíè÷åñêèì çàäàíèåì, òåõíè÷åñêèì ïðåäëîæåíèåì è ýñêèçíûì ïðîåêòîì.
2.5.1.5 – Ðàçðàáîòêà êîíñòðóêòîðñêîé
äîêóìåíòàöèè
Ê êîíñòðóêòîðñêèì äîêóìåíòàì (äàëåå - äîêóìåíòû) îòíîñÿò ãðàôè÷åñêèå è òåêñòîâûå äîêó-
ìåíòû, êîòîðûå â îòäåëüíîñòè èëè â ñîâîêóïíîñòè îïðåäåëÿþò ñîñòàâ äâèãàòåëÿ è ñîäåðæàò íåîáõîäèìûå äàííûå äëÿ åãî èçãîòîâëåíèÿ, êîíòðîëÿ,
ïðèåìêè, ýêñïëóàòàöèè è ðåìîíòà.
Äîêóìåíòû ïîäðàçäåëÿþò íà âèäû, óêàçàííûå
â òàáë. 2.5.1.5_1.
Ñ öåëüþ îáåñïå÷åíèÿ óäîáñòâà ïîëüçîâàíèÿ
êîíñòðóêòîðñêàÿ äîêóìåíòàöèÿ àâèàöèîííûõ
äâèãàòåëåé îôîðìëÿåòñÿ â åäèíîé ñèñòåìå, êîòîðàÿ íîñèò íàçâàíèå ÅÑÊÄ (åäèíàÿ ñèñòåìà êîíñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòàöèè). Åäèíûå ïðàâèëà
âûïóñêà êîíñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòàöèè îïèñàíû â ðÿäå íîðìàòèâíûõ äîêóìåíòîâ ÅÑÊÄ – ãîñóäàðñòâåííûõ ñòàíäàðòàõ (ÃÎÑÒ), êîòîðûå îáÿçàòåëüíû äëÿ ïðèìåíåíèÿ íà âñåé òåððèòîðèè
Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè.
2.5.2 - Ðàçðàáîòêà êîíñòðóêöèé ÃÒÄ
íà îñíîâå áàçîâûõ ãàçîãåíåðàòîðîâ
2.5.2.1 - Ãàçîãåíåðàòîð – áàçîâûé
óçåë ÃÒÄ
Ïîä ãàçîãåíåðàòîðîì ÃÒÄ ñëîæíûõ ñõåì
(ÒÐÄÄ, ÒÐÄÄÔ, ìíîãîâàëüíûõ ÒÂÄ, âåðòîëåòíûõ
è íàçåìíûõ ÃÒÄ) îáû÷íî ïîíèìàþò êàñêàä âûñîêîãî äàâëåíèÿ, ñîñòîÿùèé èç êîìïðåññîðà, êàìåðû
ñãîðàíèÿ è òóðáèíû.  òðåõâàëüíîì ÒÐÄÄ â êà÷åñòâå ãàçîãåíåðàòîðíîé ÷àñòè äâèãàòåëÿ ìîæíî ðàññìàòðèâàòü äâóõâàëüíûé òóðáîêîìïðåññîð, êîòîðûé îáúåäèíÿåò êàñêàäû ñðåäíåãî è âûñîêîãî
äàâëåíèÿ. Ïîíÿòèå ãàçîãåíåðàòîðà âîçíèêëî ñ ïîÿâëåíèåì àâèàöèîííûõ ÒÐÄÄ, à âïîñëåäñòâèè ñòàëî øèðîêî èñïîëüçîâàòüñÿ è äëÿ äðóãèõ òèïîâ ìíîãîâàëüíûõ ìíîãîêàñêàäíûõ ÃÒÄ.
Ãàçîãåíåðàòîð ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå îòâåòñòâåííûì àãðåãàòîì ÃÒÄ, íåïîñðåäñòâåííî îïðåäåëÿþùèì ïàðàìåòðû è õàðàêòåðèñòèêè äâèãàòåëÿ. Ãàçîãåíåðàòîð ÿâëÿåòñÿ òàêæå íàèáîëåå íàïðÿæåííîé
÷àñòüþ äâèãàòåëÿ â îòíîøåíèè ïðî÷íîñòè, òåïëîñòîéêîñòè, ýêñïëóàòàöèîííîé íàäåæíîñòè. Îí
âêëþ÷àåò óçëû è ñèñòåìû, ðàáîòàþùèå ïðè íàèáîëüøèõ òåìïåðàòóðå è äàâëåíèè â òðàêòå äâèãàòåëÿ è íàèáîëüøèõ æå îêðóæíûõ ñêîðîñòÿõ (êîìïðåññîð, êàìåðà ñãîðàíèÿ, òóðáèíà, òðàíñìèññèÿ).
Ïîýòîìó â ãàçîãåíåðàòîðå ñîñðåäîòî÷åíû ñàìûå
ïåðåäîâûå è äîðîãîñòîÿùèå òåõíîëîãèè è ìàòåðèàëû, èñïîëüçóåìûå ïðè ïðîèçâîäñòâå ÃÒÄ. Çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü òåõíè÷åñêèõ ïðîáëåì, âîçíèêàþùèõ
ïðè ñîçäàíèè è äîâîäêå íîâûõ äâèãàòåëåé, à òàêæå ôèíàíñîâûõ è âðåìåííûõ çàòðàò òàêæå ñâÿçàíà
ñ ãàçîãåíåðàòîðíîé ÷àñòüþ.
99
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðè ðàçðàáîòêå ÃÒÄ äëÿ
ñîêðàùåíèÿ ñðîêîâ ñîçäàíèÿ è ñíèæåíèÿ òåõíè÷åñêîãî è ôèíàíñîâîãî ðèñêîâ øèðîêî ïðàêòèêóåòñÿ îïåðåæàþùàÿ ðàçðàáîòêà è äîâîäêà êëþ÷åâûõ óçëîâ è òåõíîëîãèé.  äàëüíåéøåì ýòè óçëû
è òåõíîëîãèè èñïîëüçóþòñÿ â êîììåð÷åñêèõ ïðîåêòàõ – ýòèì ñâîäÿòñÿ ê ìèíèìóìó ðàçëè÷íûå
ðèñêè. Êàê ïðàâèëî, ýòîò ïðîöåññ èäåò ïðè ôèíàíñîâîé ïîääåðæêå ãîñóäàðñòâà. Òàêîé ïîäõîä
â ïîëíîé ìåðå ïðèìåíÿåòñÿ ïðè ðàçðàáîòêå ãàçîãåíåðàòîðà, êàê íàèáîëåå ñëîæíîãî è äîðîãîñòîÿùåãî àãðåãàòà ÃÒÄ, îïðåäåëÿþùåãî òåõíè÷åñêîå
ñîâåðøåíñòâî äâèãàòåëÿ â öåëîì.
Òàáëèöà 2.5.1.5_1
Âèäû äîêóìåíãòîâ
Вèд дîêуìåíòà
×åðòåæ äåòàëè
Ñáîðî÷íûé ÷åðòåæ
×åðòåæ îáùåãî âèäà
Òåîðåòè÷åñêèé ÷åðòåæ
Ãàáàðèòíûé ÷åðòåæ
Ýëåêòðîìîíòàæíûé
÷åðòåæ
Опрåдåлåíèå
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé èçîáðàæåíèå äåòàëè è äðóãèå äàííûå, íåîáõîäèìûå äëÿ åå èçãîòîâëåíèÿ
è êîíòðîëÿ
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé èçîáðàæåíèå ñáîðî÷íîé åäèíèöû è äðóãèå äàííûå, íåîáõîäèìûå äëÿ åå
ñáîðêè (èçãîòîâëåíèÿ) è êîíòðîëÿ. Ê ñáîðî÷íûì ÷åðòåæàì òàêæå îòíîñÿò ÷åðòåæè, ïî êîòîðûì
âûïîëíÿþò ìîíòàæ, àãðåãàòîâ è îáâÿçêè
Äîêóìåíò, îïðåäåëÿþùèé êîíñòðóêöèþ äâèãàòåëÿ, ðàñïîëîæåíèå îñíîâíûõ àãðåãàòîâ,
âçàèìîäåéñòâèå åãî ñîñòàâíûõ ÷àñòåé è ïîÿñíÿþùèé ïðèíöèï ðàáîòû èçäåëèÿ
Äîêóìåíò, îïðåäåëÿþùèé ãåîìåòðè÷åñêóþ ôîðìó (îáâîäû) èçäåëèÿ è êîîðäèíàòû ðàñïîëîæåíèÿ
ñîñòàâíûõ ÷àñòåé
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé êîíòóðíîå (óïðîùåííîå) èçîáðàæåíèå èçäåëèÿ ñ ãàáàðèòíûìè,
óñòàíîâî÷íûìè è ïðèñîåäèíèòåëüíûìè ðàçìåðàìè
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé äàííûå, íåîáõîäèìûå äëÿ âûïîëíåíèÿ ìîíòàæà ýëåêòðîîáâÿçêè èçäåëèÿ
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé êîíòóðíîå (óïðîùåííîå) èçîáðàæåíèå èçäåëèÿ, à òàêæå äàííûå,
íåîáõîäèìûå äëÿ åãî óñòàíîâêè (ìîíòàæà) íà ìåñòå ïðèìåíåíèÿ
Óïàêîâî÷íûé ÷åðòåæ
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé äàííûå, íåîáõîäèìûå äëÿ âûïîëíåíèÿ óïàêîâûâàíèÿ èçäåëèÿ
Äîêóìåíò, íà êîòîðîì ïîêàçàíû â âèäå óñëîâíûõ èçîáðàæåíèé èëè îáîçíà÷åíèé ñîñòàâíûå ÷àñòè
Ñõåìà
èçäåëèÿ è ñâÿçè ìåæäó íèìè
Ñïåöèôèêàöèÿ
Äîêóìåíò, îïðåäåëÿþùèé ñîñòàâ ñáîðî÷íîé åäèíèöû, êîìïëåêñà èëè êîìïëåêòà
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé ïåðå÷åíü âñåõ ñïåöèôèêàöèé ñîñòàâíûõ ÷àñòåé èçäåëèÿ ñ óêàçàíèåì èõ
Âåäîìîñòü ñïåöèôèêàöèé
êîëè÷åñòâà è âõîäèìîñòè
Âåäîìîñòü ññûëî÷íûõ
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé ïåðå÷åíü äîêóìåíòîâ, íà êîòîðûå èìåþòñÿ ññûëêè â êîíñòðóêòîðñêèõ
äîêóìåíòîâ
äîêóìåíòàõ èçäåëèÿ
Âåäîìîñòü ïîêóïíûõ
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé ïåðå÷åíü ïîêóïíûõ èçäåëèé, ïðèìåíåííûõ â ðàçðàáàòûâàåìîì èçäåëèè
èçäåëèé
Âåäîìîñòü ðàçðåøåíèÿ
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé ïåðå÷åíü ïîêóïíûõ èçäåëèé, ðàçðåøåííûõ ê ïðèìåíåíèþ
Âåäîìîñòü òåõíè÷åñêîãî Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé ïåðå÷åíü äîêóìåíòîâ, âîøåäøèõ â òåõíè÷åñêîå ïðåäëîæåíèå
Âåäîìîñòü ýñêèçíîãî
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé ïåðå÷åíü äîêóìåíòîâ, âîøåäøèõ â ýñêèçíûé ïðîåêò
Âåäîìîñòü òåõíè÷åñêîãî Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé ïåðå÷åíü äîêóìåíòîâ, âîøåäøèõ â òåõíè÷åñêèé ïðîåêò
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé îïèñàíèå óñòðîéñòâà è ïðèíöèïà äåéñòâèÿ ðàçðàáàòûâàåìîãî èçäåëèÿ,
Ïîÿñíèòåëüíàÿ çàïèñêà
à òàêæå îáîñíîâàíèå ïðèíÿòûõ ïðè åãî ðàçðàáîòêå òåõíè÷åñêèõ è òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèõ
ðåøåíèé
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé òðåáîâàíèÿ (ñîâîêóïíîñòü âñåõ ïîêàçàòåëåé, íîðì, ïðàâèë è ïîëîæåíèé)
Òåõíè÷åñêèå óñëîâèÿ
ê èçäåëèþ, åãî èçãîòîâëåíèþ, êîíòðîëþ, ïðèåìêå è ïîñòàâêå
Ïðîãðàììà è ìåòîäèêà
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé òåõíè÷åñêèå äàííûå, ïîäëåæàùèå ïðîâåðêå ïðè èñïûòàíèè èçäåëèé,
èñïûòàíèé
à òàêæå ïîðÿäîê è ìåòîäû èõ êîíòðîëÿ
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé â çàâèñèìîñòè îò åãî íàçíà÷åíèÿ ñîîòâåòñòâóþùèå äàííûå, ñâåäåííûå
Òàáëèöà
â òàáëèöó
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé ðàñ÷åòû ïàðàìåòðîâ è âåëè÷èí, íàïðèìåð, ðàñ÷åò ðàçìåðíûõ öåïåé,
Ðàñ÷åò
ðàñ÷åò íà ïðî÷íîñòü è äð.
Ýêñïëóàòàöèîííûå
Äîêóìåíòû, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ ïðè ýêñïëóàòàöèè, îáñëóæèâàíèè è ðåìîíòå
äîêóìåíòû
èçäåëèÿ â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè
Äîêóìåíòû, ñîäåðæàùèå äàííûå äëÿ ïðîâåäåíèÿ ðåìîíòíûõ ðàáîò íà ñïåöèàëèçèðîâàííûõ
Ðåìîíòíûå äîêóìåíòû
ïðåäïðèÿòèÿõ
Äîêóìåíò, ñîäåðæàùèé óêàçàíèÿ è ïðàâèëà, èñïîëüçóåìûå ïðè èçãîòîâëåíèè èçäåëèÿ (ñáîðêå,
Èíñòðóêöèÿ
ðåãóëèðîâêå, êîíòðîëå, ïðèåìêå è ò.ï.)
Ìîíòàæíûé ÷åðòåæ
100
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
2.5.2.2 – Îñíîâíûå ïàðàìåòðû
è êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ãàçîãåíåðàòîðîâ ÃÒÄ
Ðàññìîòðèì ïîíÿòèå ðàçìåðíîñòü ãàçîãåíåðàòîðà. Ðàçìåðíîñòü ãàçîãåíåðàòîðà õàðàêòåðèçóåòñÿ ïðèâåäåííûì ðàñõîäîì âîçäóõà íà âõîäå â êîìïðåññîð GÊÎ è íà âûõîäå èç êîìïðåññîðà GÏÐ ÂÛÕ.
Ïðèâåäåííûé ðàñõîä (êã/ñ)íà âûõîäå îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
 ïðèáëèæåííûõ îöåíêàõ ìîæíî ïîëüçîâàòüñÿ óïðîùåííîé ôîðìóëîé:
.
Ïðèâåäåííûé ðàñõîä âîçäóõà íà âõîäå â êîìïðåññîð ãàçîãåíåðàòîðà GÊÎ õàðàêòåðèçóåò ïëîùàäü
è äèàìåòð íà âõîäå â êîìïðåññîð (ïðè îïðåäåëåííîé ïðèâåäåííîé ñêîðîñòè íà âõîäå λ ÂÕ è âòóëî÷íîì îòíîøåíèè dÂÒ).
Ïðèâåäåííûé ðàñõîä âîçäóõà ïî âûõîäó èç
êîìïðåññîðà GÏÐ ÂÛÕ õàðàêòåðèçóåò ïëîùàäü è äèàìåòð (âûñîòó ëîïàòêè) íà âûõîäå èç êîìïðåññîðà.
Ýòèì ïàðàìåòðîì óäîáíî ïîëüçîâàòüñÿ ïðè îöåíêå äîñòèæèìîãî óðîâíÿ ìîùíîñòè (òÿãè) ÃÒÄ, ñîçäàâàåìûõ íà áàçå ãàçîãåíåðàòîðà. Áîëåå âûñîêàÿ
ðàçìåðíîñòü ãàçîãåíåðàòîðà (GÏÐ ÂÛÕ) ïðè ôèêñèðîâàííîé ñóììàðíîé ñòåïåíè ñæàòèÿ êîìïðåññîðà
ïîçâîëÿåò èìåòü áîëüøèé ôèçè÷åñêèé ðàñõîä âîçäóõà ÷åðåç äâèãàòåëü è, ñîîòâåòñòâåííî, áîëüøóþ
ìîùíîñòü (èëè òÿãó).
GÏÐ ÂÛÕ íå çàâèñèò îò «íàääóâà» (íàëè÷èÿ êîìïðåññîðà íèçêîãî äàâëåíèÿ (ÊÍÄ)) íà âõîäå, òàêæå
êàê è îò ïîäñòàíîâêè ñòóïåíåé âïåðåäè êîìïðåññîðà. Äîáàâëåíèå ñòóïåíåé çà êîìïðåññîðîì óìåíüøàåò GÏÐ ÂÛÕ (ðàçìåðíîñòü ãàçîãåíåðàòîðà) è òðåáóåò áîëåå ðàäèêàëüíîãî èçìåíåíèÿ êîíñòðóêöèè
ãàçîãåíåðàòîðà.
Íåîáõîäèìî èìåòü â âèäó, ÷òî äëÿ ÃÒÄ ñ îñåâûì êîìïðåññîðîì ìîæåò ñóùåñòâîâàòü îãðàíè÷åíèå ìèíèìàëüíîé ðàçìåðíîñòè ãàçîãåíåðàòîðà ïðè
GÏÐ ÂÛÕ < 2…2,5 êã/ñ. Ýòî ñâÿçàíî ñ óìåíüøåíèåì
âûñîòû ëîïàòîê ïîñëåäíèõ ñòåïåíåé êîìïðåññîðà
äî ηË < 16…18 ìì, âûçûâàþùèì çíà÷èòåëüíîå ïàäåíèå ê.ï.ä. èç-çà óâåëè÷åíèÿ îòíîñèòåëüíûõ çàçîðîâ è íåáëàãîïðèÿòíîãî âëèÿíèÿ ÷èñëà Ðåéíîëüäñà. Ýòîò ïðåäåë ìîæåò áûòü íåñêîëüêî óìåíüøåí,
åñëè ïðèìåíèòü ïîíèæàþùóþñÿ ôîðìó ïðîòî÷íîé
÷àñòè êîìïðåññîðà èëè óñòàíîâèòü íà âûõîäå öåíòðîáåæíóþ ñòóïåíü. Ãàçîãåíåðàòîðû ñ îñåöåíòðîáåæíûìè è öåíòðîáåæíûìè êîìïðåññîðàìè ÷àñòî
ïðèìåíÿþòñÿ â ìàëîðàçìåðíûõ àâèàöèîííûõ è íàçåìíûõ ÃÒÄ.
Ãàçîãåíåðàòîð õàðàêòåðèçóåòñÿ òåðìîäèíàìè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè:
- ìàêñèìàëüíîé òåìïåðàòóðîé ãàçà ïåðåä òóðáèíîé;
- ñòåïåíüþ ñæàòèÿ â êîìïðåññîðå;
- ðàñ÷åòíîé ñòåïåíüþ ðàñøèðåíèÿ â òóðáèíå;
- ê.ï.ä. êîìïðåññîðà è òóðáèíû.
Ýòè ïàðàìåòðû â ðåøàþùåé ñòåïåíè îïðåäåëÿþò ïàðàìåòðû öèêëà è îñíîâíûå äàííûå ÃÒÄ.
Ê.ï.ä. óçëîâ ãàçîãåíåðàòîðà, êàê îñíîâíîãî ïðîèçâîäèòåëÿ ñâîáîäíîé ýíåðãèè, èìåþò ïîâûøåííîå
âëèÿíèå íà òÿãó (ìîùíîñòü) è ýêîíîìè÷íîñòü äâèãàòåëÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ ê.ï.ä. äðóãèõ óçëîâ ÃÒÄ (íàïðèìåð, òóðáîêîìïðåññîðà íèçêîãî äàâëåíèÿ).
Òàêæå âàæíû ãåîìåòðè÷åñêèå è àýðîäèíàìè÷åñêèå ïàðàìåòðû óçëîâ ãàçîãåíåðàòîðà:
- ïðèâåäåííàÿ îêðóæíàÿ ñêîðîñòü êîìïðåññîðà;
- âòóëî÷íûå ñîîòíîøåíèÿ êîìïðåññîðà íà âõîäå è âûõîäå;
- ôîðìà ïðîòî÷íîé ÷àñòè;
- àýðîäèíàìè÷åñêàÿ íàãðóçêà ñòóïåíåé êîìïðåññîðà è òóðáèíû (êîýôôèöèåíò òåîðåòè÷åñêîãî
íàïîðà êîìïðåññîðà ÍZ è ïàðàìåòð íàãðóæåííîñòè
òóðáèíû Y) îïðåäåëÿþò êîëè÷åñòâî ñòóïåíåé êîìïðåññîðà è òóðáèíû è âëèÿþò íà êîíñòðóêòèâíûé
îáëèê è âûáîð ñèëîâîé ñõåìû ãàçîãåíåðàòîðà.
Ïîèñê îïòèìàëüíîãî ñî÷åòàíèÿ ãåîìåòðè÷åñêèõ è àýðîäèíàìè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ âûñîêèå ê.ï.ä. êîìïðåññîðà è òóðáèíû, ïðî÷íîñòü îñíîâíûõ äåòàëåé è ìèíèìàëüíóþ ìàññó
ãàçîãåíåðàòîðà äëÿ ÃÒÄ ðàçëè÷íûõ ñõåì è íàçíà÷åíèÿ – ñëîæíàÿ îïòèìèçàöèîííàÿ çàäà÷à, ðåøàåìàÿ
íà ýòàïå ïðîåêòèðîâàíèÿ ãàçîãåíåðàòîðà è ÃÒÄ.
Ãàçîãåíåðàòîðû ÃÒÄ ìàëîé ðàçìåðíîñòè âûïîëíÿþòñÿ ñ îñåöåíòðîáåæíûìè èëè öåíòðîáåæíûìè (îäíî- è äâóõñòóïåí÷àòûìè) êîìïðåññîðàìè.
Òóðáèíû ãàçîãåíåðàòîðà äàæå ïðè ìàëîé ðàçìåðíîñòè, êàê ïðàâèëî, âûïîëíÿþòñÿ îñåâûìè. Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ãàçîãåíåðàòîðîâ ðàçëè÷íîé
ðàçìåðíîñòè ïîêàçàíû íà Ðèñ. 2.5.2.2_1. Ïàðàìåòðû ãàçîãåíåðàòîðîâ íåêîòîðûõ ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ
äàíû â òàáëèöå 2.5.2.2_1.
Îñíîâíûå òåíäåíöèè ðàçâèòèÿ ãàçîãåíåðàòîðîâ ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ:
- ïîâûøåíèå àýðîäèíàìè÷åñêîé íàãðóæåííîñòè ñòóïåíåé êîìïðåññîðà è òóðáèíû äëÿ ñîêðàùåíèÿ êîëè÷åñòâà ñòóïåíåé ãàçîãåíåðàòîðà è ñîîòâåòñòâóþùåãî ñíèæåíèÿ ñòîèìîñòè ïðîèçâîäñòâà
è ðåìîíòà;
101
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ðèñóíîê 2.5.2.2_1 – Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ãàçîãåíåðàòîðîâ ðàçëè÷íîé ðàçìåðíîñòè
102
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Òàáëèöà 2.5.2.2_1
Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ãàçîãåíåðàòîðîâ íåêîòîðûõ ñîâðåìåííûõ ÒÐÄÄ
GКО,
íîì./
Пàрàìåòры
ìàêñ. êр.
êг/ñ
πК*
íîì./
ìàêñ.
êр.
zК
DК,
ìì
CFM-56-5C2
27,9/27,4
12,5/12,2
9
~615
V2500-À1
32,1/30,8
16…18
/15
10
567
ÏÑ-90À
47,6/47,1
16,2/15,9
13
648
PW 2037
41,0/40,2
13,0/12,5
12
660
CF6-80C2
58,2/
11,9/
14
750
10/
11
850
/22,8
10
~965
PW 4084
GE90-90Â
/94
UК0,
ηК пîл,
ηК*
*
dвò,
ТСА ,
íîì./
íîì./
íîì./
вх/вых ìàêñ. êр.
К
ìàêñ. êр ìàêñ. êр
ì/ñ
0,70/
0,92
0,53/
0,92
0,488/
0,905
0,63/
0,91
0,48/
0,895
0,66/
0,875
0,53/
0,92
- ïîâûøåíèå ìàêñèìàëüíîé òåìïåðàòóðû ãàçà
ïåðåä òóðáèíîé;
- óìåíüøåíèå ðàçìåðíîñòè ãàçîãåíåðàòîðà äëÿ
ÃÒÄ ôèêñèðîâàííîé òÿãè (ìîùíîñòè) â ñâÿçè ñ îáùåé òåíäåíöèåé ïîâûøåíèÿ òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä òóðáèíîé è ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè (äëÿ
ãðàæäàíñêèõ ÒÐÄÄ);
- óëó÷øåíèå ýìèññèîííûõ õàðàêòåðèñòèê êàìåðû ñãîðàíèÿ: ñíèæåíèå âðåäíûõ âûáðîñîâ NOx,
CO, CN, äûìíîñòè;
- ïðèìåíåíèå ïåðåäîâûõ òåõíîëîãèé: êîëåñ
òèïà «blisk» è «bling» â êîìïðåññîðå, ìíîãîñëîéíûõ ÒÇÏ è ýôôåêòèâíûõ ñèñòåì îõëàæäåíèÿ â òóðáèíå è äð.
Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî ñîêðàùåíèå êîëè÷åñòâà ñòóïåíåé ãàçîãåíåðàòîðà íàèáîëåå àêòóàëüíî äëÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ — â ïåðâóþ î÷åðåäü äëÿ
áîåâûõ ÒÐÄÄÔ, ïîñêîëüêó ýòèì ïîâûøàåòñÿ êîìïàêòíîñòü è ñíèæàåòñÿ ìàññà. Òàêæå ýòî î÷åíü
âàæíî è äëÿ äâèãàòåëåé ðåãèîíàëüíûõ è áëèæíåìàãèñòðàëüíûõ ñàìîëåòîâ. Äëÿ íèõ ñíèæåíèå ïîêóïíîé öåíû, ñòîèìîñòè ðåìîíòà è îáñëóæèâàíèÿ
èìååò áîëüøåå âëèÿíèå íà ñíèæåíèå ïðÿìûõ ýêñïëóàòàöèîííûõ ðàñõîäîâ, ÷åì ýêîíîìè÷íîñòü äâèãàòåëÿ.
Äëÿ íàçåìíûõ, â îñîáåííîñòè äëÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ, êîìïàêòíîñòü è ìàëûé âåñ èìåþò âòîðîñòåïåííîå çíà÷åíèå. Ðåøàþùèìè ÿâëÿþòñÿ òðåáîâàíèÿ ýêîíîìè÷íîñòè è íàäåæíîñòè. Äëÿ ýòèõ
ÃÒÄ îáû÷íî èñïîëüçóþòñÿ óìåðåííûå îêðóæíûå
ñêîðîñòè è àýðîäèíàìè÷åñêèå íàãðóçêè, îáåñïå÷èâàþùèå ìàêñèìàëüíî âûñîêèå ê.ï.ä. ëîïàòî÷íûõ
ìàøèí è ýêîíîìè÷íîñòü ÃÒÄ, à òàêæå ñíèæàþùèå
ýðîçèîííûé èçíîñ ëîïàòîê ïðè ðàáîòå â áîëåå çà-
420/413
0,86/0,861 0,9/0,901
πТ*
ηТ*
zТ
1635
4,2
0,882
1
1592
4,8
0,896
2
1640
5,1
0,888
2
1593
4,1
0,905
2
0,861/
0,867
0,834/
0,838
0,868/
0,87
0,904/
0,908
0,885/
0,888
0,906/
0,907
346/
0,876/
0,91/
1638
4,0
0,929
2
366/
0,861/
~0,9/
1780
3,9
0,91
2
/~440
/~0,86
/0,906
1750
5,1
0,924
2
363,5/
361
/348
ïûëåííîì è çàãðÿçíåííîì âîçäóõå ïî ñðàâíåíèþ
ñ àâèàöèîííûìè ÃÒÄ.
2.5.2.3 – Ñîçäàíèå ÃÒÄ ðàçëè÷íîãî
íàçíà÷åíèÿ íà áàçå åäèíîãî ãàçîãåíåðàòîðà
Ñòîèìîñòü ñîçäàíèÿ ïîëíîñòüþ íîâîãî ÃÒÄ,
íàïðèìåð, ÒÐÄÄ êëàññà òÿãè 100…400 êÍ, (ïðè
ïðîåêòèðîâàíèè «ñ îñåâîé ëèíèè») äîñòèãàåò 1…3
ìèëëèàðäà äîëëàðîâ ÑØÀ è ïðèáëèæàåòñÿ ê ñòîèìîñòè ðàçðàáîòêè ïëàíåðà ñàìîëåòà. Ïîýòîìó ãàçîãåíåðàòîð âíîâü ñîçäàííîãî äâèãàòåëÿ öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü äëÿ ðàçðàáîòêè íà åãî áàçå
ìîäèôèêàöèé áoëüøåé èëè ìeíüøåé òÿãè èëè ñîçäàíèÿ ÃÒÄ äðóãîãî íàçíà÷åíèÿ. Êðîìå çíà÷èòåëüíîé ýêîíîìèè ôèíàíñîâûõ ñðåäñòâ, èñïîëüçîâàíèå
äîâåäåííîãî ãàçîãåíåðàòîðà ïîçâîëÿåò ñóùåñòâåííî ñíèçèòü òåõíè÷åñêèé ðèñê è ñðîêè ñîçäàíèÿ íîâûõ ÃÒÄ, à òàêæå îáåñïå÷èòü áîëåå âûñîêèé óðîâåíü íà÷àëüíîé íàäåæíîñòè äâèãàòåëåé, ÷òî
ïîâûøàåò èõ êîíêóðåíòîñïîñîáíîñòü.
Êîíñòðóêòèâíî ñîçäàíèå ÃÒÄ ðàçëè÷íûõ ñõåì
íà áàçå åäèíîãî ãàçîãåíåðàòîðà îñóùåñòâëÿåòñÿ
íàäñòðîéêîé ãàçîãåíåðàòîðà íåîáõîäèìûìè äîïîëíèòåëüíûìè óçëàìè è ñèñòåìàìè (Ðèñ. 2.5.2.3_1).
Íàïðèìåð, ïðè ðàçðàáîòêå ÒÐÄ ãàçîãåíåðàòîð äîïîëíÿåòñÿ âõîäíûì óñòðîéñòâîì è ñîïëîì. Ïðè
ñîçäàíèè ÒÐÄÄ ãàçîãåíåðàòîð íàäñòðàèâàåòñÿ êàñêàäîì íèçêîãî äàâëåíèÿ (âåíòèëÿòîðîì è òóðáèíîé
íèçêîãî äàâëåíèÿ (ÒÍÄ)), íàðóæíûì êîíòóðîì
è âûõëîïíîé ñèñòåìîé, êîòîðàÿ ìîæåò áûòü âûïîëíåíà ñ ðàçäåëüíûìè ñîïëàìè âíóòðåííåãî
è íàðóæíîãî êîíòóðîâ èëè ñ îáùèì ñîïëîì. Ïðè
103
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ðèñóíîê 2.5.2.3_1 — Ñõåìà ñîçäàíèÿ ðàçëè÷íûõ ÃÒÄ íà áàçå îáùåãî ãàçîãåíåðàòîðà
ñîçäàíèè ïðîìûøëåííûõ ÃÒÄ ðàçðàáàòûâàåòñÿ
óçåë ÑÒ, à ïðè íåîáõîäèìîñòè çíà÷èòåëüíîãî ïîâûøåíèÿ ìîùíîñòè ãàçîãåíåðàòîð ìîæåò áûòü
íàäñòðîåí êàñêàäîì ÍÄ äëÿ óâåëè÷åíèÿ ðàñõîäà
âîçäóõà.
Ïðè ðàçðàáîòêå ÃÒÄ íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü
êîíñòðóêòèâíûå è ïðî÷íîñòíûå îãðàíè÷åíèÿ ãàçîãåíåðàòîðà, êîòîðûå îïðåäåëÿþò âîçìîæíûé ïðåäåë ïîâûøåíèÿ òÿãè (ìîùíîñòè) äâèãàòåëÿ.
Ïðè íàëè÷èè íà âõîäå ãàçîãåíåðàòîðà ÊÍÄ,
ò.å. êîãäà ãàçîãåíåðàòîð ðàáîòàåò ïðè ïîâûøåííûõ
äàâëåíèè (Ð*ÂÕ )è òåìïåðàòóðå (Ò*ÂÕ) íà âõîäå, ïðîïîðöèîíàëüíî Ð*ÂÕ è Ò*ÂÕ ïîâûøàþòñÿ äàâëåíèå
è òåìïåðàòóðà ïî òðàêòó ãàçîãåíåðàòîðà, à òàêæå
óâåëè÷èâàþòñÿ ôèçè÷åñêàÿ ÷àñòîòà âðàùåíèÿ
è ðàñõîä âîçäóõà. Ïîâûøåíèå óêàçàííûõ ïàðàìåòðîâ âîçìîæíî äî îïðåäåëåííûõ ìàêñèìàëüíûõ çíà÷åíèé, íà êîòîðûå ðàññ÷èòàí ãàçîãåíåðàòîð èç óñëîâèÿ îáåñïå÷åíèÿ íîðìèðîâàííûõ çàïàñîâ
ïðî÷íîñòè îñíîâíûõ äåòàëåé è ðàáîòîñïîñîáíîñòè òðàíñìèññèè.
Âàæíûì êîíñòðóêòèâíûì ïàðàìåòðîì ÿâëÿåòñÿ âíóòðåííèé äèàìåòð ïîäøèïíèêîâ ãàçîãåíåðàòîðà, îãðàíè÷èâàþùèé ìàêñèìàëüíûé äèàìåòð
âàëà êàñêàäà ÍÄ, êîòîðûé ïðîõîäèò âíóòðè âàëà
ãàçîãåíåðàòîðà. Ïîâûøåíèå ìîùíîñòè è êðóòÿùåãî ìîìåíòà íà âàëó êàñêàäà ÍÄ (íàïðèìåð, ïðè
óâåëè÷åíèè ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè ÒÐÄÄ) ïðè
ôèêñèðîâàííîì äèàìåòðå âàëà ÍÄ ìîæåò âûçâàòü
òðóäíîñòè ñ îáåñïå÷åíèåì ïðî÷íîñòè âàëà. Óâåëè÷åíèå æå äèàìåòðà ïîäøèïíèêîâ ãàçîãåíåðàòîðà îãðàíè÷èâàåòñÿ âåëè÷èíîé ïàðàìåòðà D*n, îïðåäåëÿþùåãî äîëãîâå÷íîñòü ïîäøèïíèêîâ,
104
à òàêæå ïðî÷íîñòüþ äèñêîâ òóðáèíû ãàçîãåíåðàòîðà ïðè óâåëè÷åíèè äèàìåòðà âíóòðåííåãî îòâåðñòèÿ äèñêà.
Äëÿ ñíÿòèÿ òàêîãî ðîäà ïðî÷íîñòíûõ è êîíñòðóêòèâíûõ îãðàíè÷åíèé ìîæåò ïîòðåáîâàòüñÿ ðàäèêàëüíàÿ ìîäåðíèçàöèÿ ãàçîãåíåðàòîðà: èçìåíåíèå
êîíñòðóêöèè, èñïîëüçîâàíèå íîâûõ ìàòåðèàëîâ,
êåðàìè÷åñêèõ ïîäøèïíèêîâ èëè ïðèìåíåíèå ðåäóêòîðà äëÿ ïðèâîäà âåíòèëÿòîðà.
Èñïîëüçîâàíèå áàçîâîãî ãàçîãåíåðàòîðà øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ â ïðàêòèêå ãàçîòóðáîñòðîåíèÿ.
Íàïðèìåð, â Ñîâåòñêîì Ñîþçå â ÊÁ «Òðóä» (ã. Êóéáûøåâ, íûíå Ñàìàðà) â 1960…1970 ã.ã. íà áàçå ãàçîãåíåðàòîðà îïûòíîãî äâèãàòåëÿ ÍÊ-6 áûëî ðàçðàáîòàíî ñåìåéñòâî ÒÐÄÄ ÍÊ-8 (RÂÇË = 93…103 êÍ)
äëÿ ìàãèñòðàëüíûõ ñàìîëåòîâ ÈË-62 è ÒÓ-154
è ÒÐÄÄ ÍÊ-86 ñ RÂÇË = 127 êÍ äëÿ ñàìîëåòà ÈË-86,
à òàêæå ÒÐÄÄÔ ÍÊ-144 äëÿ ïàññàæèðñêîãî ñâåðõçâóêîâîãî ñàìîëåòà ÒÓ-144 ñ RÔ = 172 êÍ è ÒÐÄÄÔ
ÍÊ-22 ñ RÔ = 196 êÍ äëÿ ñâåðõçâóêîâîãî äàëüíåãî
áîìáàðäèðîâùèêà ÒÓ-22Ì.
Åùå îäíèì ïðèìåðîì óñïåøíîé â òåõíè÷åñêîì è êîììåð÷åñêîì ïëàíå ðàçðàáîòêè àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ íà îñíîâå åäèíîãî ãàçîãåíåðàòîðà ÿâëÿåòñÿ ñîçäàíèå àìåðèêàíñêîé
ôèðìîé General Electric äâóõ ðàçëè÷íûõ ñåìåéñòâ
àâèàöèîííûõ ÃÒÄ íà áàçå ãàçîãåíåðàòîðà âîåííîãî ÒÐÄÄÔ F101 òÿãîé 133 êÍ, ïðåäíàçíà÷åííîãî
äëÿ ñòðàòåãè÷åñêîãî áîìáàðäèðîâùèêà Â-1Â
(Ðèñ. 2.5.2.3_2).
Ñîâìåñòíî ñ ôðàíöóçñêîé ôèðìîé Snecma
áûëî ðàçðàáîòàíî ñåìåéñòâî ÒÐÄÄ CFM56 ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè m = 4,9…6,6
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ðèñóíîê 2.5.2.3_2 – Ñåìåéñòâà ÒÐÄÄ ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ íà áàçå åäèíîãî ãàçîãåíåðàòîðà
105
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
â êëàññå òÿãè 82…152 êÍ, âêëþ÷àþùåå áîëüøîå
êîëè÷åñòâî ìîäèôèêàöèé, äëÿ ìàãèñòðàëüíûõ ñàìîëåòîâ Boeing 737, Airbas A320 è A340 è äð. Äâèãàòåëè âûïîëíåíû ïî äâóõâàëüíîé ñõåìå ñ ïîäïîðíûìè ñòóïåíÿìè íà âàëó âåíòèëÿòîðà.  ïðîöåññå
ðàçâèòèÿ CFM56 ñ 1977 ã. ïî 2001 ã. áûëî ðàçðàáîòàíî è ââåäåíî â ýêñïëóàòàöèþ øåñòü áàçîâûõ ïîäñåìåéñòâ, îòëè÷àþùèõñÿ äèàìåòðîì âåíòèëÿòîðà
è êîëè÷åñòâîì ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé. Ýòî ïîçâîëèëî CFM56 çàêðûòü øèðîêèé äèàïàçîí òÿãè îò 82 äî
152 êÍ è ýêñïëóàòèðîâàòüñÿ íà 20 ìîäåëÿõ ñàìîëåòîâ. Çà 20 ëåò ðàçâèòèÿ ñåìåéñòâà CFM56 áàçîâûé
ãàçîãåíåðàòîð òàêæå áûë çíà÷èòåëüíî ìîäåðíèçèðîâàí â ÷àñòè ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ àýðîäèíàìèêè
è êîíñòðóêöèè êîìïðåññîðà è òóðáèíû, à òàêæå
óëó÷øåíèÿ ýêîëîãè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê êàìåðû
ñãîðàíèÿ. Ýòî ïîçâîëèëî óìåíüøèòü óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà ïîñëåäíèõ ìîäåëåé ÒÐÄÄ áîëåå ÷åì
íà 10 % ïðè áëèçêèõ ïàðàìåòðàõ öèêëà.
Âòîðûì ñåìåéñòâîì ÃÒÄ íà áàçå ãàçîãåíåðàòîðà F101 ñòàëî ñåìåéñòâî âîåííûõ ÒÐÄÄÔ F110,
ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ èñòðåáèòåëåé F-14, F-15
è F-16. Ïî ñðàâíåíèþ ñ áàçîâûì äâèãàòåëåì F101
(ñì. Ðèñ. 2.5.2.3_2) áûëà ñíèæåíà ñòåïåíü äâóõêîíòóðíîñòè ñ 2,0 äî 0,8 è ïðèìåíåí òðåõñòóïåí÷àòûé
ÊÍÄ ñ ïîâûøåííîé ñòåïåíüþ ñæàòèÿ è óìåíüøåííûì äèàìåòðîì íà âõîäå. Áûëè ñîçäàíû ÷åòûðå ìîäèôèêàöèè äâèãàòåëÿ â äèàïàçîíå òÿãè
RÔ=19…151 êÍ, à òàêæå áåñôîðñàæíûé âàðèàíò F118
äëÿ ñòðàòåãè÷åñêîãî áîìáàðäèðîâùèêà Â-2À.
Òàêæå íà áàçå êîíâåðòèðîâàííûõ ãàçîãåíåðàòîðîâ àâèàäâèãàòåëåé âîçìîæíà ðàçðàáîòêà íàçåìíûõ ÃÒÄ ðàçëè÷íûõ ñõåì. Ïðèìåð ñîçäàíèÿ ñåìåéñòâà ïðîìûøëåííûõ ÃÒÄ â êëàññàõ ìîùíîñòè 10,
12, 16 è 25 ÌÂò íà áàçå ÒÐÄÄ ÏÑ-90À ðàçðàáîòêè
ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü» ïîêàçàí íà Ðèñ. 2.5.2.3_3.
Áàçîâûé àâèàöèîííûé äâèãàòåëü ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ýêîíîìè÷íûé ìàëîøóìíûé ÒÐÄÄ ñ âûñîêèìè
ïàðàìåòðàìè öèêëà: Ò*ÑÀ max= 1640 Ê, π*Êmax = 38,
m = 4,5, ýêñïëóàòèðóþùèéñÿ íà ñàìîëåòàõ òèïà
ÈË-96, ÒÓ-204 è ÈË-76. Êîíñòðóêòèâíî äâèãàòåëü
âûïîëíåí ïî äâóõâàëüíîé ñõåìå ñ äâóìÿ ïîäïîðíûìè ñòóïåíÿìè íà âàëó âåíòèëÿòîðà è ñî ñìåøåíèåì ïîòîêîâ âíóòðåííåãî è íàðóæíîãî êîíòóðîâ.
Ãàçîãåíåðàòîð áàçîâîãî äâèãàòåëÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âûñîêîíàïîðíûé îäíîâàëüíûé òóðáîêîìïðåññîð, âêëþ÷àþùèé òðèíàäöàòèñòóïåí÷àòûé êîìïðåññîð ñî ñòåïåíüþ ñæàòèÿ π*Ê = 16,
òðóá÷àòî-êîëüöåâóþ êàìåðó ñãîðàíèÿ ñ äâåíàäöàòüþ æàðîâûìè òðóáàìè è äâóõñòóïåí÷àòóþ òóðáèíó âûñîêîãî äàâëåíèÿ (ÒÂÄ). Ðàçìåðíîñòü ãàçîãåíåðàòîðà õàðàêòåðèçóåòñÿ ïðèâåäåííûì
ðàñõîäîì âîçäóõà íà âõîäå GÂÎ = 47 êã/ñ è ïî âûõîäó GÂ ÏÐ ÂÛÕ = 4,6 êã/ñ. Â ñèñòåìå áàçîâîãî ÒÐÄÄ
106
ÏÑ-90À ãàçîãåíåðàòîð ðàáîòàåò ñ «íàääóâîì» îò
âåíòèëÿòîðà è ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé è, ïîýòîìó
ðàññ÷èòàí íà âûñîêèå òåìïåðàòóðó è äàâëåíèå ïî
ãàçîâîçäóøíîìó òðàêòó è ïîâûøåííóþ ôèçè÷åñêóþ ÷àñòîòó âðàùåíèÿ.
Ïåðâîé ìîäåëüþ íàçåìíîãî ÃÒÄ ñòàë äâèãàòåëü ãàçîòóðáèííîé óñòàíîâêè ÃÒÓ-12Ï â êëàññå
ìîùíîñòè 12 ÌÂò ñ ê.ï.ä. 34,6 %. Îí ïðåäñòàâëÿë
ñîáîé êîíâåðòèðîâàííûé ãàçîãåíåðàòîð áàçîâîãî
ÒÐÄÄ è âíîâü ñïðîåêòèðîâàííóþ äâóõñòóïåí÷àòóþ
ñèëîâóþ òóðáèíó (ÑÒ) ñ íîìèíàëüíîé ÷àñòîòîé
âðàùåíèÿ nÑÒ=6500 îá/ìèí.
Ïðèìå÷àíèå: òåðìèí «ãàçîòóðáèííàÿ óñòàíîâêà» — ÃÒÓ — ÷àñòî óïîòðåáëÿåòñÿ â íàçåìíîì ãàçîòóðáîñòðîåíèè. ÃÒÓ âêëþ÷àåò ïîìèìî
äâèãàòåëÿ ïîäìîòîðíóþ ðàìó, ÑÀÓ è ðÿä äðóãèõ
ñèñòåì îáåñïå÷åíèÿ äâèãàòåëÿ. Ñîñòàâ îáîðóäîâàíèÿ, âêëþ÷àåìûé â ÃÒÓ, ìîæåò áûòü ðàçëè÷íûì
â çàâèñèìîñòè îò ïðèìåíåíèÿ. îäíàêî, êîãäà èäåò
ðå÷ü îá îñíîâíûõ äàííûõ è ïàðàìåòðàõ ÃÒÓ, èìåþòñÿ â âèäó ïàðàìåòðû è îñíîâíûå äàííûå äâèãàòåëÿ, íàïðèìåð: ìîùíîñòü è ê.ï.ä. íà âàëó, ðàñõîä âîçäóõà, ñòåïåíü ñæàòèÿ è ò.ä.
 äàëüíåéøåì íà áàçå ãàçîãåíåðàòîðà ÏÑ-90À
áûë ðàçðàáîòàí äâèãàòåëü äëÿ óñòàíîâêè ÃÒÓ-10Ï
ìîùíîñòüþ 10 ÌÂò ñ âûñîêîîáîðîòíîé ÑÒ
(nÑÒ = 9000 îá/ìèí) äëÿ ïðèâîäà êîìïðåññîðîâ çàêà÷êè ïðèðîäíîãî ãàçà â ïîäçåìíûå õðàíèëèùà.
 ñâÿçè ñ îòñóòñòâèåì íàääóâà îò ÊÍÄ, ôèçè÷åñêàÿ ÷àñòîòà âðàùåíèÿ ãàçîãåíåðàòîðà è òåìïåðàòóðà ïåðåä òóðáèíîé ÃÒÓ-12Ï è ÃÒÓ-10Ï çíà÷èòåëüíî íèæå, ÷åì íà áàçîâîì ÏÑ-90À.
Äëÿ ñîçäàíèÿ ÃÒÄ â êëàññå ìîùíîñòè 16 ÌÂò
áàçîâûé ãàçîãåíåðàòîð áûë ìîäèôèöèðîâàí —
ñïåðåäè êîìïðåññîðà áûëà óñòàíîâëåíà äîïîëíèòåëüíàÿ ñòóïåíü äëÿ óâåëè÷åíèÿ ðàñõîäà âîçäóõà
è ñòåïåíè ñæàòèÿ. Ïîñêîëüêó ïðè ýòîì, êàê îòìå÷àëîñü ðàíåå, ïðèâåäåííûé ðàñõîä âîçäóõà ïî
âûõîäó ïðàêòè÷åñêè íå èçìåíèëñÿ, òî äîðàáîòêà
êàìåðû ñãîðàíèÿ è ÒÂÄ íå ïîòðåáîâàëàñü. Âñëåäñòâèå «íàääóâà» áàçîâîãî êîìïðåññîðà îò äîïîëíèòåëüíîé ñòóïåíè íà âõîäå ÷àñòîòà âðàùåíèÿ ìîäèôèöèðîâàííîãî ãàçîãåíåðàòîðà ïîâûñèëàñü.
Áûëà ðàçðàáîòàíà òàêæå íîâàÿ òðåõñòóïåí÷àòàÿ
ÑÒ. Óâåëè÷åíèå ðàñõîäà âîçäóõà äî GÂÎ = 57 êã/ñ
è ñòåïåíè ñæàòèÿ äî π*Ê = 20 â ñî÷åòàíèè ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä òóðáèíîé îáåñïå÷èëî óâåëè÷åíèå ìîùíîñòè äî 116,5 ÌÂò
è ê.ï.ä. äî 37 % (â óñëîâèÿõ ISO).
Íàèáîëåå ìîùíàÿ ìîäèôèêàöèÿ — ÃÒÓ-25Ï
â êëàññå ìîùíîñòè 25 ÌÂò — áûëà ñîçäàíà ïóòåì
íàäñòðîéêè áàçîâîãî ãàçîãåíåðàòîðà êàñêàäîì íèçêîãî äàâëåíèÿ äëÿ çíà÷èòåëüíîãî ïîâûøåíèÿ ðàñõîäà âîçäóõà è ñòåïåíè ñæàòèÿ. ÑÒ ðàçðàáîòàíà
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ðèñóíîê 2.5.2.3_3 – Ñåìåéñòâî íàçåìíûõ ÃÒÄ íà áàçå ãàçîãåíåðàòîðà ÒÐÄÄ ÏÑ-90À
107
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ðèñóíîê 2.5.2.3_4 – Ïðèìåð ïðîåêòèðîâàíèÿ ñåìåéñòâà ÒÐÄÄ íà áàçå óíèôèöèðîâàííîãî ãàçîãåíåðàòîðà
108
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
âíîâü íà áàçå ÑÒ ÃÒÓ-16Ï. Òóðáîêîìïðåññîð ÍÄ
âêëþ÷àåò òðåõñòóïåí÷àòûé ÊÍÄ ÏÑ-90À ñî ñðåçàííîé íàðóæíîé ÷àñòüþ ëîïàòîê âåíòèëÿòîðà è íîâóþ îäíîñòóïåí÷àòóþ ÒÍÄ.  êîíñòðóêöèè
ÃÒÓ-25Ï â íàèáîëüøåé ñòåïåíè èñïîëüçóåòñÿ ïàðàìåòðè÷åñêèé è ïðî÷íîñòíîé ïîòåíöèàë áàçîâîãî àâèàäâèãàòåëÿ ÏÑ-90À, à âûñîêèå ïàðàìåòðû
öèêëà: Ò*ÑÀ = 1512 Ê, π *ÊΣ = 28 îáåñïå÷èâàþò âûñîêèé óðîâåíü ýôôåêòèâíîãî ê.ï.ä. ηå = 40 %.
Î÷åâèäíî, ÷òî èñïîëüçîâàíèå îáùåãî ãàçîãåíåðàòîðà â ñåìåéñòâå ÃÒÄ ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ
ìîæåò ïðèâíåñòè íåêîòîðûå îòêëîíåíèÿ îò îïòèìóìîâ äëÿ êîíêðåòíûõ òèïîâ ÃÒÄ è ñîîòâåòñòâóþùèå êîìïðîìèññû. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè óçëîâ â ðàçëè÷íûõ ïðèìåíåíèÿõ (îñîáåííî
â ÒÐÄÄÔ íà ñâåðõçâóêîâûõ ðåæèìàõ) ìîæåò ïîòðåáîâàòüñÿ ðÿä êîíñòðóêòèâíûõ èçìåíåíèé ãàçîãåíåðàòîðà, çàìåíà ìàòåðèàëîâ, óëó÷øåíèå îõëàæäåíèÿ, ïåðåñîãëàñîâàíèå ðàáî÷èõ òî÷åê êîìïðåññîðà.
Îäíàêî, ïðè äâîéíîì èëè òðîéíîì ïðèìåíåíèè
îáùåãî ãàçîãåíåðàòîðà äîñòèãàåòñÿ çíà÷èòåëüíàÿ
ýêîíîìèÿ âðåìåíè è ñðåäñòâ íà òðóäîåìêóþ àýðîäèíàìè÷åñêóþ è ïðî÷íîñòíóþ äîâîäêó ëîïàòî÷íûõ ìàøèí, à èìåííî: ïîëó÷åíèå ê.ï.ä., çàïàñîâ
óñòîé÷èâîñòè, ÷àñòîòíîé îòñòðîéêè äåòàëåé êîìïðåññîðà è òóðáèíû îò îïàñíûõ âèáðîíàïðÿæåíèé, îáåñïå÷åíèå äîëãîâå÷íîñòè ðîòîðíûõ äåòàëåé è ïîäøèïíèêîâûõ óçëîâ.
Ïðèìåð ïðîåêòèðîâàíèÿ ÒÐÄÄ ðàçëè÷íîãî
êëàññà òÿãè íà áàçå îáùåãî ãàçîãåíåðàòîðà ïîêàçàí íà Ðèñ. 2.5.2.3_4. Ïðåäñòàâëåíî ñåìåéñòâî
ãðàæäàíñêèõ ÒÐÄÄ â øèðîêîì äèàïàçîíå òÿãè
(R = 90…220 êÍ) ñî ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè
5…12, â ò.÷. ñ ðåäóêòîðíûì ïðèâîäîì âåíòèëÿòîðà.
2.5.2.4 – Èñïîëüçîâàíèå ãåîìåòðè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÃÒÄ
 ïðàêòèêå ïðîåêòèðîâàíèÿ ÃÒÄ íàðÿäó ñ èñïîëüçîâàíèåì ïîëíîðàçìåðíûõ áàçîâûõ ãàçîãåíåðàòîðîâ íàõîäèò øèðîêîå ïðèìåíåíèå ãåîìåòðè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå ãàçîãåíåðàòîðîâ, îòäåëüíûõ
óçëîâ ÃÒÄ è ñòóïåíåé ëîïàòî÷íûõ ìàøèí.
Îòíîøåíèå ñõîäíûõ ëèíåéíûõ ðàçìåðîâ êîíñòðóêòèâíûõ óçëîâ ìîäåëèðóåìîãî è áàçîâîãî ÃÒÄ
íàçûâàåòñÿ êîýôôèöèåíòîì ìîäåëèðîâàíèÿ. Äëÿ
îïðåäåëåíèÿ êîýôôèöèåíòà ìîäåëèðîâàíèÿ óçëà
èëè ñòóïåíè ÷àùå âñåãî èñïîëüçóåòñÿ õàðàêòåðíûé
äèàìåòð. Íàïðèìåð, äëÿ êîìïðåññîðà – ýòî íàðóæíûé äèàìåòð ïåðâîãî ðàáî÷åãî êîëåñà:
ÊÌÎÄ = DÍÀÐ / D ÍÀÐ ÁÀÇ.
Òàáëèöà 2.5.2.4_1
Ïðèìåðû ÃÒÄ, ñîçäàííûõ ìîäåëèðîâàíèåì áàçîâûõ ãàçîãåíåðàòîðîâ
ГТД ñ ìîдåлèрîвàííыì
гàзîгåíåрàòîрîì (фèрìà –
рàзрàбîòчèê)
Вåлèчèíà èзìåíåíèя
лèíåéíых рàзìåрîв
прè ìîдåлèрîвàíèè
Кìîд
Иñхîдíыé ГТД
(фèрìà – рàзрàбîòчèê)
Гîд íàчàлà
рàбîòы
Авèàцèîííыå ТРДД
Ä-30ÊÓ/ÊÏ (ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü»)
R=103…118 êÍ
1,11
ÀË-31Ô (ÎÀÎ «Ñàòóðí») R=123 êÍ
1,13
BR710,715 (Rolls-Royce) R=66…93 êÍ
0,9
ÐÄ-33 (ÃÓÍÏÏ «Çàâîä èì. Êëèìîâà»)
R=81…86 êÍ
V2500 (IAE) R=98…147 êÍ
Trent 900 (Rolls-Royce) R=303…374 êÍ
0,9
Trent 800 (Rolls-Royce) R=332…463 êÍ
1996
GP 7000 (Engine Alliance) R=298…362 êÍ
0,86
GE90 (General Electric) R=340…512 êÍ
1996
Trent 500 (Rolls-Royce) R=236…249 êÍ
0,8
Trent 800 (Rolls-Royce) R=332…463 êÍ
1997
CF34-10 (General Electric) R=80…82 êÍ
0,915
CFM56-5 (CFMI) R=98…151 êÍ
2001
Ä-30 (ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü») R=66…68 êÍ
1967
1975
1993
Прîìышлåííыå íàзåìíыå ГТД
Tempest (Siemens) Nýë = 7,7 ÌÂò
1,25
Typhoon (Siemens) Nýë=4,3…5,2 ÌÂò
Titan 130 (Solar) Ne = 13,3 ÌÂò
1,36
Taurus 70 (Solar) Ne=7,2 ÌÂò
MS 9000H (General Electric) Nýë » 320
ÌÂò
3,1
ÒÐÄÄ CF6-80C2 (General Electric)
1994
(ââîä â ýêñïë.)
1998
(ââîä â ýêñïë.)
1999
109
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ðèñóíîê 2.5.2.4_1 – Èñïîëüçîâàíèå ãåîìåòðè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ïðè ñîçäàíèè êîìïðåññîðîâ
ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü»
Ìîäåëèðîâàíèå ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ êàê â ñòîðîíó óâåëè÷åíèÿ ðàçìåðîâ (ÊÌÎÄ > 1), òàê è â ñòîðîíó óìåíüøåíèÿ (ÊÌÎÄ < 1).  ìîäåëèðîâàííûõ óçëàõ
ÃÒÄ âñå ëèíåéíûå ðàçìåðû ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíû
êîýôôèöèåíòó ìîäåëèðîâàíèÿ - ðàñõîä âîçäóõà (ãàçà)
è ìîùíîñòü (òÿãà) ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíû êâàäðàòó ÊÌÎÄ, à îáúåì è ìàññà ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíû
êóáó ÊÌÎÄ.
110
Ìîäåëèðîâàíèå óçëîâ ÃÒÄ îñíîâàíî íà ãèäðîäèíàìè÷åñêîé òåîðèè ïîäîáèÿ, îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ êîòîðîé ðàññìàòðèâàþòñÿ â êóðñå «Òåîðèè
ÃÒÄ». Åñëè â ãåîìåòðè÷åñêè ïîäîáíûõ êîíñòðóêöèÿõ âûäåðæèâàåòñÿ ðàâåíñòâî ãèäðîäèíàìè÷åñêèõ
êðèòåðèåâ ïîäîáèÿ (îòíîñèòåëüíûõ ñêîðîñòåé ïîòîêà â îñåâîì è îêðóæíîì íàïðàâëåíèè − λ à è λu,
÷èñåë Ðåéíîëüäñà (Re), Ïåêëå (Ðå), Ôðóäà (Fr) è ïî-
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
êàçàòåëåé àäèàáàòû (ê = ÑÐ/ÑV ) â ñõîäñòâåííûõ
òî÷êàõ), òî âîçìîæíî ðàñïðîñòðàíåíèå ðåçóëüòàòîâ àýðîäèíàìè÷åñêîãî è ïðî÷íîñòíîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ è èñïûòàíèé áàçîâîãî óçëà íà ìîäåëèðóåìûé óçåë. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïðè èäåíòè÷íûõ
ïàðàìåòðàõ öèêëà (Ò*ÑÀ è π*Ê) è âíåøíèõ óñëîâèÿõ â ìîäåëüíîì óçëå ñîõðàíÿþòñÿ àýðîäèíàìèêà
ïîòîêà, òåìïåðàòóðû è äàâëåíèÿ ïî òðàêòó, èñõîäíîå êîëè÷åñòâî ëîïàòîê, íàïðÿæåíèÿ è çàïàñû
ïðî÷íîñòè, âèáðîñîñòîÿíèå äåòàëåé, çàïàñû ïî
êðèòè÷åñêîé ÷àñòîòå âðàùåíèÿ. Ïîýòîìó, èñïîëüçîâàíèå ñòðàòåãèè ïðîåêòèðîâàíèÿ ÃÒÄ, îñíîâàííîé íà ìîäåëèðîâàíèè, çíà÷èòåëüíî ñíèæàåò îáúå-
ìû ïðîåêòíûõ ðàáîò è òåõíè÷åñêèå ðèñêè, à òàêæå äåëàåò âîçìîæíûì ïðèìåíåíèå ðåçóëüòàòîâ
èñïûòàíèé è îïûòà ýêñïëóàòàöèè ñóùåñòâóþùèõ
ÃÒÄ ïðè ðàçðàáîòêå ìîäåëèðóåìûõ.
 òàáëèöå 2.5.2.4_1 äàíû ïðèìåðû ÃÒÄ, ñîçäàííûõ ñ èñïîëüçîâàíèåì ìîäåëèðîâàíèÿ áàçîâûõ ãàçîãåíåðàòîðîâ. Íà Ðèñ. 2.5.2.4_1 è 2.5.2.4_2
ïîêàçàíû ïðèìåðû ðàçðàáîòêè êîìïðåññîðîâ
ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü» è ôèðìû Solar (ÑØÀ) ñ èñïîëüçîâàíèåì ìîäåëèðîâàíèÿ áàçîâûõ êîìïðåññîðîâ è îòäåëüíûõ ñòóïåíåé. Íà Ðèñ. 2.5.2.4_3 ïîêàçàíû ëîïàòêè òóðáèíû ìîäåëüíûõ ÃÒÄ ôèðìû
Solar: Titan 130 è Taurus 70.
Ðèñóíîê 2.5.2.4_2 – Ïðèìåð ðàçðàáîòêè êîìïðåññîðîâ ÃÒÄ ôèðìû Solar ñ èñïîëüçîâàíèåì ìîäåëèðîâàíèÿ
êàñêàäîâ êîìïðåññîðà è îòäåëüíûõ ñòóïåíåé
111
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ðèñóíîê 2.5.2.4_3 – Ðàáî÷èå è ñîïëîâûå ëîïàòêè òóðáèíû ìîäåëüíûõ ÃÒÄ Titan 130 è Taurus 70 ôèðìû Solar
Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî íà ïðàêòèêå ïðè
ìîäåëèðîâàíèè íåâîçìîæíî òî÷íî âûäåðæàòü âñå
êðèòåðèè è ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ. Òàê, ïðè èçìåíåíèè
ëèíåéíûõ ðàçìåðîâ ïðîïîðöèîíàëüíî èçìåíÿþòñÿ
êðèòåðèè ïîäîáèÿ (Re, Pe, Fr), ìîãóò íå âûäåðæèâàòüñÿ îòíîñèòåëüíûå ðàäèàëüíûå çàçîðû, îòíîñèòåëüíûå ðàäèóñû êðîìîê ëîïàòîê, ñîïðÿæåíèé è ò.ä.
Ïîýòîìó ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÃÒÄ, è â îñîáåííîñòè àâèàöèîííûõ, ÷àùå èñïîëüçóåòñÿ ïðèíöèï «ìàëîãî ìîäåëèðîâàíèÿ». Ïî ýòîìó ïðèíöèïó äîâåäåííûé ïî àýðîäèíàìèêå è ïðî÷íîñòè ãàçîãåíåðàòîð
èëè óçåë ìîäåëèðóåòñÿ â ìàëîì äèàïàçîíå èçìåíåíèÿ ëèíåéíûõ ðàçìåðîâ - ïðèáëèçèòåëüíî ±20 %.
Ýòî ïîçâîëÿåò ñ îòíîñèòåëüíî íåáîëüøîé äîâîäêîé
ñîõðàíèòü âñå àýðîäèíàìè÷åñêèå è ïðî÷íîñòíûå õàðàêòåðèñòèêè òóðáîêîìïðåññîðà.
Ïðè ðàçðàáîòêå íàçåìíûõ ÃÒÄ èñïîëüçóþòñÿ
è áîëåå çíà÷èòåëüíîå ìîäåëèðîâàíèå (ñì. òàáëèöó 2.5.2.4_1). Òàê, íàïðèìåð, ïðè ðàçðàáîòêå êîìïðåññîðà ýíåðãåòè÷åñêîãî ÃÒÄ MS9000H ôèðìû
General Electric êîýôôèöèåíò ìîäåëèðîâàíèÿ áàçîâîãî êîìïðåññîðà àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ
CF6-80C2 ñîñòàâèë Êìîä=3,1.  äàííîì ñëó÷àå
ìîäåëèðîâàëàñü òîëüêî ïðîòî÷íàÿ ÷àñòü (ïðîôèëè
ëîïàòîê), à êîíñòðóêöèÿ êîìïðåññîðà ðàçðàáàòûâàëàñü çàíîâî â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíöèïàìè ýíåðãåòè÷åñêîãî òóðáîìàøèíîñòðîåíèÿ. Ýòî ïîçâîëèëî
ñýêîíîìèòü çíà÷èòåëüíûå ñðåäñòâà çà ñ÷åò ïðîâåäåíèÿ èñïûòàíèé è ñíÿòèÿ õàðàêòåðèñòèê êîìïðåññîðà íà ìàëîðàçìåðíîé ìîäåëè.
112
2.6 – Ñåðòèôèêàöèÿ àâèàöèîííûõ
ÃÒÄ, ÃÒÓ äëÿ ÃÏÀ è ÃÒÝÑ, èõ
ïðîèçâîäñòâà è ñèñòåì
ìåíåäæìåíòà êà÷åñòâà ýòîãî
ïðîèçâîäñòâà
2.6.1 — Îáùèå ïîëîæåíèÿ
2.6.1.1 — Îáùèå ïîëîæåíèÿ ïî
àâèàöèîííûì ÃÒÄ
Íàõîäÿñü â âîçäóøíîì ïðîñòðàíñòâå âîçäóøíîå ñóäíî ñ ïàññàæèðàìè è (èëè) ãðóçîì ñòàíîâèòñÿ ïîòåíöèàëüíî îïàñíûì äëÿ ÷åëîâåêà è ïðèðîäû îáúåêòîì.
Ëþáîé îòêàç (ðàçðóøåíèå èëè ïðîñòî ïîòåðÿ
ðàáîòîñïîñîáíîñòè) êàêîãî-ëèáî æèçíåííî âàæíîãî ýëåìåíòà êîíñòðóêöèè ïëàíåðà èëè äðóãîãî êîìïîíåíòà âîçäóøíîãî ñóäíà (â ïåðâóþ î÷åðåäü àâèàöèîííîãî ìàðøåâîãî äâèãàòåëÿ) ìîæåò ïðèâåñòè
ê àâèàöèîííîìó ïðîèñøåñòâèþ, àâàðèè èëè äàæå
êàòàñòðîôå. Â ðåçóëüòàòå ìîæåò áûòü íàíåñåí âðåä
(óùåðá) çäîðîâüþ ëþäåé, íàõîäÿùèõñÿ íà áîðòó
âîçäóøíîãî ñóäíà è (èëè) íà çåìëå, ïîð÷à è (èëè)
ïîòåðÿ èìóùåñòâà: âîçäóøíîãî ñóäíà, áàãàæà ïàññàæèðîâ, ãðóçà è (èëè) èìóùåñòâà òðåòüèõ ëèö,
íàõîäÿùèõñÿ íà çåìëå â ðàéîíå àâàðèè èëè êàòàñòðîôû, âðåä è óùåðá ïðèðîäíîé ñðåäå â ìåñòå àâàðèè èëè êàòàñòðîôû âîçäóøíîãî ñóäíà.
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ðàçëè÷íîãî âèäà èçíîñû, âûçâàííûå äëèòåëüíîé ýêñïëóàòàöèåé âîçäóøíîãî ñóäíà è ïðèâîäÿùèå ê óõóäøåíèþ òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê è ïàðàìåòðîâ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé óõóäøàþò
ýêîëîãè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ýòèõ äâèãàòåëåé è,
êàê ñëåäñòâèå, îòðèöàòåëüíî âîçäåéñòâóþò íà îêðóæàþùóþ ñðåäó.
Ó÷èòûâàÿ îáùåñòâåííóþ è ãîñóäàðñòâåííóþ
çíà÷èìîñòü íåîáõîäèìîñòè çàùèòû æèçíè è çäîðîâüÿ ãðàæäàí ÐÔ, ãîñóäàðñòâåííîãî è ìóíèöèïàëüíîãî èìóùåñòâà, èìóùåñòâà ôèçè÷åñêèõ
è þðèäè÷åñêèõ ëèö, à òàêæå îõðàíû îêðóæàþùåé
ñðåäû, æèçíè è çäîðîâüÿ æèâîòíûõ è ðàñòåíèé,
â ÐÔ ñîçäàíà, çàðåãèñòðèðîâàíà â Ãîññòàíäàðòå
è ôóíêöèîíèðóåò Ñèñòåìà ñåðòèôèêàöèè àâèàöèîííîé òåõíèêè è îáúåêòîâ ãðàæäàíñêîé àâèàöèè (ÑÑ ÀÒ è ÎÃÀ).  ðàìêàõ ýòîé ñèñòåìû îáÿçàòåëüíîé ñåðòèôèêàöèè ïîäëåæèò, â ÷àñòíîñòè,
òèïîâàÿ êîíñòðóêöèÿ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé
âîçäóøíûõ ñóäîâ òðàíñïîðòíîé êàòåãîðèè, îñóùåñòâëÿþùèõ ïåðåâîçêè ïàññàæèðîâ, áàãàæà, ïî÷òû
è (èëè) ãðóçà â èíòåðåñàõ ãðàæäàíñêîé è (èëè) ãîñóäàðñòâåííîé àâèàöèè è ïðîèçâîäñòâî àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé. Òàêæå â ðàìêàõ ýòîé ñèñòåìû
Àâèàðåãèñòðîì ÌÀÊ ïðîâîäèòñÿ ñåðòèôèêàöèÿ
òèïîâîé ïðîäóêöèè àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ è åãî
ïðîèçâîäñòâà íà ñîîòâåòñòâèå òðåáîâàíèÿì Àâèàöèîííûõ ïðàâèë.
 äàííîì ðàçäåëå â êà÷åñòâå îáúåêòîâ ñåðòèôèêàöèè ðàññìàòðèâàþòñÿ:
- àâèàöèîííûé ìàðøåâûé ÃÒÄ îñíîâíûõ ÑÓ
âîçäóøíûõ ñóäîâ òðàíñïîðòíîé êàòåãîðèè, èñïîëüçóåìûõ äëÿ ïàññàæèðñêèõ è (èëè) ãðóçîâûõ ïåðåâîçîê â ýêñïëóàòèðóþùèõ îðãàíèçàöèÿõ ãðàæäàíñêîé
è (èëè) ãîñóäàðñòâåííîé àâèàöèè,
- ÃÒÓ íà áàçå àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé, ðàáîòàþùèå íà ïðèðîäíîì ãàçå, äëÿ ïðèâîäà ãåíåðàòîðîâ (â ÃÒÝÑ) èëè íàãíåòàòåëåé (â ÃÏÀ),
- ïðîèçâîäñòâî àâèàöèîííûõ ÃÒÄ è ñèñòåìà
ìåíåäæìåíòà êà÷åñòâà (ÑÌÊ) ðàçðàáîòêè è èçãîòîâëåíèÿ ÃÒÓ.
Òåðìèíû è èõ îïðåäåëåíèÿ, à òàêæå ïðèíÿòûå ñîêðàùåíèÿ è îáîçíà÷åíèÿ ïðèâåäåíû â ðàçäåëå 2.6.2. Îðãàíû ðåãóëèðîâàíèÿ äåÿòåëüíîñòè
â îáëàñòè ãðàæäàíñêîé àâèàöèè è ÃÒÓ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ ïðèâåäåíû â ðàçäåëå 2.6.1.4. Çàêîíîäàòåëüíûå è èíûå íîðìàòèâíûå äîêóìåíòû,
ðåãëàìåíòèðóþùèå ñåðòèôèêàöèþ òèïîâîé êîíñòðóêöèè àâèàöèîííûõ ÃÒÄ, ñåðòèôèêàöèþ ïðîèçâîäñòâà àâèàöèîííûõ ÃÒÄ è ÑÌÊ, ïðèâåäåíû
â ðàçäåëàõ 2.8.8, 2.8.9.
2.6.1.2 — Îáùèå ïîëîæåíèÿ ïî
ñåðòèôèêàöèè íàçåìíîé òåõíèêè
Íàçåìíàÿ òåõíèêà îòëè÷àåòñÿ îò àâèàöèîííîé
îñîáåííîñòÿìè ýêñïëóàòàöèè è ðàçëè÷íûìè âåäîìñòâåííûìè ïîäõîäàìè ê ïðîöåññó ñåðòèôèêàöèè.
Ïîýòîìó äëÿ íàçåìíîé òåõíèêè ïðèíÿòû îòëè÷àþùèåñÿ îò àâèàöèîííûõ ïðàâèëà ñåðòèôèêàöèè.
Öåëü ñåðòèôèêàöèè íàçåìíîé òåõíèêè:
- ñîçäàíèå óñëîâèé äëÿ äåÿòåëüíîñòè þðèäè÷åñêèõ ëèö íà åäèíîì òîâàðíîì ðûíêå ÐÔ;
- ñîçäàíèå óñëîâèé äëÿ ó÷àñòèÿ â ìåæäóíàðîäíîì ýêîíîìè÷åñêîì, íàó÷íî-òåõíè÷åñêîì ñîòðóäíè÷åñòâå è ìåæäóíàðîäíîé òîðãîâëå;
- ñîäåéñòâèå ïîòðåáèòåëÿì â êîìïåòåíòíîì
âûáîðå ïðîäóêöèè;
- çàùèòà ïîòðåáèòåëÿ îò íåäîáðîñîâåñòíîñòè
èçãîòîâèòåëÿ (ïðîäàâöà, èñïîëíèòåëÿ);
- êîíòðîëü áåçîïàñíîñòè ïðîäóêöèè äëÿ îêðóæàþùåé ñðåäû, æèçíè, çäîðîâüÿ è èìóùåñòâà;
- ïîäòâåðæäåíèå ïîêàçàòåëåé êà÷åñòâà ïðîäóêöèè, çàÿâëåííûõ èçãîòîâèòåëåì.
2.6.1.3 — Îáùèå ïîëîæåíèÿ ïî ñåðòèôèêàöèè ïðîèçâîäñòâà è ÑÌÊ
Ïðîèçâîäñòâî àâèàöèîííûõ ÃÒÄ â îáÿçàòåëüíîì ïîðÿäêå ñåðòèôèöèðóåòñÿ ñïåöèàëüíî óïîëíîìî÷åííûì îðãàíîì ïî ñåðòèôèêàöèè ÀÐ ÌÀÊ
â ñîîòâåòñòâèå ñ ÀÏ-21 (ðàçäåëû F è G). Ïðè ýòîì
Èçãîòîâèòåëü àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ìîæåò ïîëó÷èòü
äîêóìåíò, ïîäòâåðæäàþùèé ñîîòâåòñòâèå ïðîèçâîäñòâà, â âèäå Îäîáðåíèÿ ïðîèçâîäñòâà èëè â âèäå Ñåðòèôèêàòà ñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà - â çàâèñèìîñòè îò ãîòîâíîñòè ïðîèçâîäñòâà ïðè íàëè÷èè
ñåðòèôèêàòà òèïà íà àâèàöèîííûé ÃÒÄ.
Ñåðòèôèêàöèÿ ÑÌÊ ïðîèçâîäñòâà íàçåìíûõ
ÃÒÓ ïðîèçâîäèòñÿ â äîáðîâîëüíîì ïîðÿäêå àêêðåäèòîâàííûì â ÃÎÑÑÒÀÍÄÀÐÒå ÐÔ ñåðòèôèöèðóþùèì îðãàíîì â ñîîòâåòñòâèè ñ âûáðàííîé ñèñòåìîé ñåðòèôèêàöèè ÑÌÊ. Ñåðòèôèêàöèÿ ÑÌÊ ÃÒÓ
îñóùåñòâëÿåòñÿ, êàê ïðàâèëî, íà ñîîòâåòñòâèå òðåáîâàíèÿì ÃÎÑÒ Ð ÈÑÎ 9001-2001 (ÈÑÎ 9001-2000)
«Ñèñòåìû ìåíåäæìåíòà êà÷åñòâà. Òðåáîâàíèÿ»
[2.8.10].
2.6.1.4 — Îðãàíû ðåãóëèðîâàíèÿ äåÿòåëüíîñòè
2.6.1.4.1 — Àâèàöèîííàÿ òåõíèêà
Îðãàíàìè ðåãóëèðîâàíèÿ äåÿòåëüíîñòè â îáëàñòè ãðàæäàíñêîé àâèàöèè ÿâëÿþòñÿ:
113
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
- Ìåæäóíàðîäíàÿ îðãàíèçàöèÿ ãðàæäàíñêîé
àâèàöèè (ÈKAO).
- Ñîâåò ïî àâèàöèè è èñïîëüçîâàíèþ âîçäóøíîãî ïðîñòðàíñòâà. Îáðàçîâàí ñòàíàìè ÑÍà – ó÷àñòíèêàìè Ìèíñêîãî ñîãëàøåíèÿ.
- Ìåæãîñóäàðñòâåííûé àâèàöèîííûé êîìèòåò
(ÌÀÊ). Ïîñòîÿííî äåéñòâóþùèé èñïîëíèòåëüíûé
îðãàí Ñîâåòà ïî àâèàöèè è èñïîëüçîâàíèþ âîçäóøíîãî ïðîñòðàíñòâà.
- Àâèàöèîííûé ðåãèñòð Ìåæãîñóäàðñòâåííîãî àâèàöèîííîãî êîìèòåòà (Àâèàðåãèñòð ÌÀÊ).
Êîìïåòåíòíûé ïîñòîÿííî äåéñòâóþùèé îðãàí
Ìåæãîñóäàðñòâåííîãî àâèàöèîííîãî êîìèòåòà.
Îñóùåñòâëÿåò ñåðòèôèêàöèþ èçäåëèé àâèàöèîííîé òåõíèêè (ÀÒ), ñåðòèôèêàöèþ ïðåäïðèÿòèé
àâèàöèîííîé ïðîìûøëåííîñòè, îñóùåñòâëÿþùèõ
ðàçðàáîòêó, èçãîòîâëåíèå è ðåìîíò ÀÒ.
- Ðîññèéñêîå àâèàöèîííî-êîñìè÷åñêîå àãåíòñòâî (Ðîñàâèàêîñìîñ). Óïðàâëåíèå àâèàöèîííîé
ïðîìûøëåííîñòè Ôåäåðàëüíîãî àãåíòñòâà ïî ïðîìûøëåííîñòè. Îñóùåñòâëÿåò íà ïðåäïðèÿòèÿõ
àâèàöèîííîé ïðîìûøëåííîñòè ëèöåíçèðîâàíèå
äåÿòåëüíîñòè ïî ðàçðàáîòêå, ïðîèçâîäñòâó, èñïûòàíèþ è ðåìîíòó ÀÒ.
- Ãîñóäàðñòâåííàÿ ñëóæáà ãðàæäàíñêîé àâèàöèè (Ðîñàâèàöèÿ). Ôåäåðàëüíàÿ ñëóæáà ïî íàäçîðó â ñôåðå òðàíñïîðòà (Ðîñòðàíñíàäçîð). Îñóùåñòâëÿåò êîíòðîëü è íàäçîð çà ñîáëþäåíèåì
çàêîíîäàòåëüñòâà ÐÔ è ìåæäóíàðîäíûõ äîãîâîðîâ
ÐÔ î Ãðàæäàíñêîé àâèàöèè (ÃÀ), ëèöåíçèðîâàíèå
ñëåäóþùèõ âèäîâ äåÿòåëüíîñòè íà îáúåêòàõ ÃÀ:
ðåìîíò ÀÒ, äåÿòåëüíîñòü ïî òåõíè÷åñêîìó îáñëóæèâàíèþ âîçäóøíûõ ñóäîâ, äåÿòåëüíîñòü ïî ðåìîíòó âîçäóøíûõ ñóäîâ. Ïðîâîäèò ñåðòèôèêàöèþ
þðèäè÷åñêèõ ëèö, îñóùåñòâëÿþùèõ òåõíè÷åñêîå
îáñëóæèâàíèå è ðåìîíò ÀÒ.
- Íåçàâèñèìàÿ èíñïåêöèÿ Àâèàðåãèñòðà
ÌÀÊ. Ôóíêöèè Íåçàâèñèìîé èíñïåêöèè (ïî óïîëíîìî÷èþ Àâèàðåãèñòðà ÌÀÊ) ïî íàäçîðó è êîíòðîëþ ïðîöåññà ñîçäàíèÿ (ðàçðàáîòêè è ñåðòèôèêàöèè) àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ èñïîëíÿåò Âîåííîå
ïðåäñòàâèòåëüñòâî Ìèíîáîðîíû Ðîññèè â Îðãàíèçàöèè – Ðàçðàáîò÷èêå ýòîãî äâèãàòåëÿ.
- ÃÎÑÑÒÀÍÄÀÐÒ ÐÔ. Ôåäåðàëüíîå àãåíòñòâî
ïî òåõí÷åñêîìó ðåãóëèðîâàíèþ è ìåòðîëîãèè (Ðîñòåõíàäçîð).
- ÃÎÑÃÎÐÒÅÕÍÀÄÇÎÐ ÐÔ, ÃÎÑÝÍÅÐÃÎÍÀÄÇÎÐ ÐÔ, Ãîñêîìèòåò ïî îõðàíå îêðóæàþùåé
ñðåäû ÐÔ. Ôåäåðàëüíàÿ ñëóæáà ïî ýêîëîãè÷åñêîìó, òåõíîëîãè÷åñêîìó è àòîìíîìó íîäçîðó (Ðîñòåõíàäçîð).
- ÓÃÏÑ ÌÂÄ Ì×Ñ ÐÔ. Ãëàâíîå óïðàâëåíèå
Ãîñóäàðñòâåííîé ïðîòèâîïîæàðíîé ñëóæáû Ìèíèñòåðñòâà ÐÔ ïî äåëàì ãðàæäàíñêîé îáîðîíû, ÷ðåç-
114
âû÷àéíûì ñèòóàöèÿì è ëèêâèäàöèè ïîñëåäñòâèé
ñòèõèéíûõ áåäñòâèé ( ÃÓ ÃÏÑ Ì×Ñ ÐÔ).
2.6.1.4.2 — Îðãàíû ðåãóëèðîâàíèÿ
äåÿòåëüíîñòè ïî ñåðòèôèêàöèè
ïðîèçâîäñòâà è ÑÌÊ
Îðãàíàìè ðåãóëèðîâàíèÿ äåÿòåëüíîñòè ïî ñåðòèôèêàöèè ïðîèçâîäñòâà è ÑÌÊ ÿâëÿþòñÿ ÀÐ ÌÀÊ
è ÃÎÑÑÒÀÍÄÀÐÒ ÐÔ.
2.6.2 — Òåðìèíû è îïðåäåëåíèÿ
2.6.2.1 — Àâèàöèîííàÿ òåõíèêà
ÀÂÈÀÖÈÎÍÍÀß ÄÅßÒÅËÜÍÎÑÒÜ. Îðãàíèçàöèîííàÿ, íàó÷íàÿ, òåõíè÷åñêàÿ, ïðîèçâîäñòâåííàÿ, ýêñïëóàòàöèîííàÿ è èíàÿ äåÿòåëüíîñòü, íàïðàâëåííàÿ íà óäîâëåòâîðåíèå íóæä ýêîíîìèêè,
þðèäè÷åñêèõ è (èëè) ôèçè÷åñêèõ ëèö â âîçäóøíûõ
ïåðåâîçêàõ è àâèàöèîííûõ ðàáîòàõ è óñëóãàõ,
à òàêæå íà ïîääåðæêó è ðàçâèòèå àâèàöèè, â òîì
÷èñëå íà ñîçäàíèå (ðàçðàáîòêó), ïðîèçâîäñòâî è ýêñïëóàòàöèþ îáúåêòîâ àâèàöèîííîé òåõíèêè.
ÀÂÈÀÖÈÎÍÍÀß ÏÐÎÌÛØËÅÍÍÎÑÒÜ.
Îòðàñëü ïðîìûøëåííîñòè, â êîòîðîé îñóùåñòâëÿþòñÿ ðàçðàáîòêà, ïðîèçâîäñòâî, ðåàëèçàöèÿ, ïîñëåïðîäàæíîå îáñëóæèâàíèå, ðåìîíò èëè óòèëèçàöèÿ îáúåêòîâ àâèàöèîííîé òåõíèêè.
ÀÂÈÀÖÈÎÍÍÀß ÎÐÃÀÍÈÇÀÖÈß. Þðèäè÷åñêîå ëèöî, èìåþùåå â ñâîåé ñîáñòâåííîñòè (èëè
íà äðóãîì çàêîííîì îñíîâàíèè) åäèíûé èìóùåñòâåííûé ïðîèçâîäñòâåííûé êîìïëåêñ (ïðåäïðèÿòèå), èñïîëüçóåìûé äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ àâèàöèîííîé äåÿòåëüíîñòè, îñíîâíîé öåëüþ äåÿòåëüíîñòè
êîòîðîãî ÿâëÿþòñÿ ðàçðàáîòêà, ïðîèçâîäñòâî, ðåàëèçàöèÿ, ïîñëåïðîäàæíîå îáñëóæèâàíèå, ðåìîíò
èëè óòèëèçàöèÿ àâèàöèîííîé òåõíèêè.
ÀÂÈÀÖÈÎÍÍÀß ÒÅÕÍÈÊÀ. Âîçäóøíûå
ñóäà, èõ ìàðøåâûå è âñïîìîãàòåëüíûå äâèãàòåëè,
áîðòîâîå îáîðóäîâàíèå è àãðåãàòû, âîîðóæåíèå,
ñðåäñòâà ñïàñåíèÿ, òðåíàæåðû, íàçåìíûå ñðåäñòâà
óïðàâëåíèÿ âîçäóøíûì äâèæåíèåì, íàâèãàöèè,
ïîñàäêè è ñâÿçè, à òàêæå ñðåäñòâà íàçåìíîãî îáñëóæèâàíèÿ âîçäóøíûõ ñóäîâ.
ÂÎÇÄÓØÍÎÅ ÑÓÄÍÎ. Ñàìîëåò èëè âèíòîêðûëûé àïïàðàò (âåðòîëåò) òðàíñïîðòíîé êàòåãîðèè,
èñïîëüçóåìûé â öåëÿõ ãðàæäàíñêîé, ãîñóäàðñòâåííîé è (èëè) ýêñïåðèìåíòàëüíîé àâèàöèè.
ÀÂÈÀÖÈÎÍÍÛÉ ÄÂÈÃÀÒÅËÜ. Ìàðøåâûé
èëè âñïîìîãàòåëüíûé äâèãàòåëü âîçäóøíîãî ñóäíà òðàíñïîðòíîé êàòåãîðèè.
ÂÎÇÄÓØÍÛÅ ÏÅÐÅÂÎÇÊÈ. Ïåðåâîçêè ïàññàæèðîâ, áàãàæà, ãðóçîâ è ïî÷òû íà êîììåð÷åñêîé
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
(çà ïëàòó) èëè áåçâîçìåçäíîé (áåñïëàòíî) îñíîâå,
âûïîëíÿåìûå íà âîçäóøíûõ ñóäàõ ãðàæäàíñêîé
è (èëè) ãîñóäàðñòâåííîé àâèàöèè. Âîçäóøíûå ïåðåâîçêè ìîãóò áûòü êàê âíóòðåííèìè (â âîçäóøíîì ïðîñòðàíñòâå íàä òåððèòîðèåé ÐÔ), òàê è ìåæäóíàðîäíûìè (â âîçäóøíîì ïðîñòðàíñòâå äâóõ
è áîëåå ãîñóäàðñòâ).
ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÎÅ ÐÅÃÓËÈÐÎÂÀÍÈÅ.
Ñèñòåìà ïðàâîâîãî, òåõíè÷åñêîãî è (èëè) ýêîíîìè÷åñêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ àâèàöèîííîé äåÿòåëüíîñòè Îðãàíèçàöèé àâèàöèîííîé ïðîìûøëåííîñòè ïî
óäîâëåòâîðåíèþ ïîòðåáíîñòåé ôèçè÷åñêèõ è þðèäè÷åñêèõ ëèö â âîçäóøíûõ ïåðåâîçêàõ â öåëÿõ çàùèòû èõ ïðàâ íà áåçîïàñíûå è êà÷åñòâåííûå âîçäóøíûå ïåðåâîçêè (íà áåçîïàñíîñòü ïîëåòîâ
è ýêîëîãè÷åñêóþ áåçîïàñíîñòü âîçäóøíûõ ñóäîâ).
ÁÅÇÎÏÀÑÍÎÑÒÜ ÏÎËÅÒÎÂ. Îáåñïå÷åííîñòü ðåãóëÿðíûõ âîçäóøíûõ òðàññ âîçäóøíûìè
ñóäàìè, â ïîëíîé ìåðå óäîâëåòâîðÿþùèìè òðåáîâàíèÿì ê ëåòíîé ãîäíîñòè âîçäóøíûõ ñóäîâ è èõ êîìïîíåíòîâ, â òîì ÷èñëå è àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé.
ÝÊÎËÎÃÈ×ÅÑÊÀß ÁÅÇÎÏÀÑÍÎÑÒÜ. Ìèíèìàëüíî âðåäíîå âîçäåéñòâèå íà ëþäåé è ïðèðîäó îò äåÿòåëüíîñòè â îáëàñòè àâèàöèè, â òîì ÷èñëå è â ïåðâóþ î÷åðåäü: (à) îò âðåäíîãî âîçäåéñòâèÿ
øóìà íà ìåñòíîñòè îò ðàáîòàþùèõ äâèãàòåëåé
â ðàéîíàõ âçëåòà è ïîñàäêè âîçäóøíîãî ñóäíà è (á)
îò âðåäíîãî âîçäåéñòâèÿ ýìèññèè âûõîäÿùèõ èç
äâèãàòåëåé ãàçîâ.
ËÅÒÍÀß ÃÎÄÍÎÑÒÜ. Ñîîòâåòñòâèå âîçäóøíîãî ñóäíà è åãî êîìïîíåíòîâ, â òîì ÷èñëå è àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé, äåéñòâóþùèì â ÐÔ òðåáîâàíèÿì ê ëåòíîé ãîäíîñòè ãðàæäàíñêèõ âîçäóøíûõ
ñóäîâ è îõðàíå îêðóæàþùåé ñðåäû (ýêîëîãè÷åñêèì
òðåáîâàíèÿì ïî øóìó è ýìèññèè ãàçîâ).
ÑÅÐÒÈÔÈÊÀÖÈß. Ñîñòàâíàÿ ÷àñòü ãîñóäàðñòâåííîãî ðåãóëèðîâàíèÿ àâèàöèîííîé äåÿòåëüíîñòè. Ñåðòèôèêàöèåé óñòàíàâëèâàåòñÿ è óäîñòîâåðÿåòñÿ ñîîòâåòñòâèå òèïîâîé êîíñòðóêöèè îáúåêòà
àâèàöèîííîé òåõíèêè (à òàêæå åãî ïðîèçâîäñòâà)
òðåáîâàíèÿì ê ëåòíîé ãîäíîñòè è îõðàíå îêðóæàþùåé ñðåäû.
ÀÂÈÀÖÈÎÍÍÛÅ ÏÐÀÂÈËÀ. Ñâîä ïðîöåäóð, ïðàâèë, íîðì è ñòàíäàðòîâ, âûïîëíåíèå êîòîðûõ ïðèçíàåòñÿ â êà÷åñòâå îáÿçàòåëüíîãî óñëîâèÿ
îáåñïå÷åíèÿ áåçîïàñíîñòè ïîëåòîâ è îõðàíû îêðóæàþùåé ñðåäû îò âðåäíîãî âîçäåéñòâèÿ àâèàöèè
(îáåñïå÷åíèÿ ëåòíîé ãîäíîñòè).
ÍÎÐÌÛ ËÅÒÍÎÉ ÃÎÄÍÎÑÒÈ. ×àñòü Àâèàöèîííûõ ïðàâèë, êîòîðàÿ ñîäåðæèò òðåáîâàíèÿ ê òèïîâîé êîíñòðóêöèè, ïàðàìåòðàì è ëåòíûì êà÷åñòâàì
âîçäóøíûõ ñóäîâ è èõ êîìïîíåíòîâ, â òîì ÷èñëå
è àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé, íàïðàâëåííûå íà îáåñïå÷åíèå áåçîïàñíîñòè ïîëåòîâ.
ÒÈÏÎÂÀß ÊÎÍÑÒÐÓÊÖÈß. Êîíñòðóêöèÿ
îáúåêòà àâèàöèîííîé òåõíèêè (âêëþ÷àÿ åãî ëåòíûå õàðàêòåðèñòèêè è ýêñïëóàòàöèîííûå îãðàíè÷åíèÿ – îãðàíè÷åíèÿ â îæèäàåìûõ óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè), ñîîòâåòñòâèå êîòîðîé òðåáîâàíèÿì
Íîðì ëåòíîé ãîäíîñòè, ïðèìåíèìûõ äëÿ äàííîãî
òèïà àâèàöèîííîé òåõíèêè, óñòàíàâëèâàåòñÿ ïî
ðåçóëüòàòàì ñåðòèôèêàöèè ýòîãî òèïà.
2.6.2.2 — Íàçåìíàÿ òåõíèêà
ÁÅÇÎÏÀÑÍÎÑÒÜ ïðîäóêöèè, ïðîöåññîâ ïðîèçâîäñòâà, ýêñïëóàòàöèè, õðàíåíèÿ, ïåðåâîçêè, ðåàëèçàöèè è óòèëèçàöèè - ñîñòîÿíèå, ïðè êîòîðîì
îòñóòñòâóåò íåäîïóñòèìûé ðèñê, ñâÿçàííûé ñ ïðè÷èíåíèåì âðåäà æèçíè èëè çäîðîâüþ ãðàæäàí, èìóùåñòâó ôèçè÷åñêèõ èëè þðèäè÷åñêèõ ëèö, ãîñóäàðñòâåííîìó èëè ìóíèöèïàëüíîìó èìóùåñòâó,
îêðóæàþùåé ñðåäå, æèçíè èëè çäîðîâüþ æèâîòíûõ è ðàñòåíèé.
ÄÅÊËÀÐÈÐÎÂÀÍÈÅ ÑÎÎÒÂÅÒÑÒÂÈß ôîðìà ïîäòâåðæäåíèÿ ñîîòâåòñòâèÿ ïðîäóêöèè
òðåáîâàíèÿì òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ.
ÄÅÊËÀÐÀÖÈß Î ÑÎÎÒÂÅÒÑÒÂÈÈ - äîêóìåíò, óäîñòîâåðÿþùèé ñîîòâåòñòâèå âûïóñêàåìîé
â îáðàùåíèå ïðîäóêöèè òðåáîâàíèÿì òåõíè÷åñêèõ
ðåãëàìåíòîâ.
ÏÎÄÒÂÅÐÆÄÅÍÈÅ ÑÎÎÒÂÅÒÑÒÂÈß - äîêóìåíòàëüíîå óäîñòîâåðåíèå ñîîòâåòñòâèÿ ïðîäóêöèè èëè èíûõ îáúåêòîâ, ïðîöåññîâ ïðîèçâîäñòâà,
ýêñïëóàòàöèè, õðàíåíèÿ, ïåðåâîçêè, ðåàëèçàöèè
è óòèëèçàöèè, âûïîëíåíèÿ ðàáîò èëè îêàçàíèÿ óñëóã òðåáîâàíèÿì òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ, ïîëîæåíèÿì ñòàíäàðòîâ èëè óñëîâèÿì äîãîâîðîâ.
ÐÈÑÊ - âåðîÿòíîñòü ïðè÷èíåíèÿ âðåäà æèçíè
èëè çäîðîâüþ ãðàæäàí, èìóùåñòâó ôèçè÷åñêèõ èëè
þðèäè÷åñêèõ ëèö, ãîñóäàðñòâåííîìó èëè ìóíèöèïàëüíîìó èìóùåñòâó, îêðóæàþùåé ñðåäå, æèçíè
èëè çäîðîâüþ æèâîòíûõ è ðàñòåíèé ñ ó÷åòîì òÿæåñòè ýòîãî âðåäà.
ÑÅÐÒÈÔÈÊÀÒ ÑÎÎÒÂÅÒÑÒÂÈß - äîêóìåíò,
óäîñòîâåðÿþùèé ñîîòâåòñòâèå îáúåêòà òðåáîâàíèÿì òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ, ïîëîæåíèÿì ñòàíäàðòîâ èëè óñëîâèÿì äîãîâîðîâ.
ÇÍÀÊ ÎÁÐÀÙÅÍÈß ÍÀ ÐÛÍÊÅ - îáîçíà÷åíèå, ñëóæàùåå äëÿ èíôîðìèðîâàíèÿ ïðèîáðåòàòåëåé î ñîîòâåòñòâèè âûïóñêàåìîé â îáðàùåíèå ïðîäóêöèè òðåáîâàíèÿì òåõíè÷åñêèõ
ðåãëàìåíòîâ.
ÊÎÍÒÐÎËÜ (íàäçîð) çà ñîáëþäåíèåì òðåáîâàíèé òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ - ïðîâåðêà âûïîëíåíèÿ þðèäè÷åñêèì ëèöîì èëè èíäèâèäóàëüíûì
ïðåäïðèíèìàòåëåì òðåáîâàíèé òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ ê ïðîäóêöèè, ïðîöåññàì ïðîèçâîäñòâà, ýê-
115
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
ñïëóàòàöèè, õðàíåíèÿ, ïåðåâîçêè, ðåàëèçàöèè
è óòèëèçàöèè è ïðèíÿòèå ìåð ïî ðåçóëüòàòàì ïðîâåðêè.
ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÎÅ ÐÅÃÓËÈÐÎÂÀÍÈÅ - ïðàâîâîå ðåãóëèðîâàíèå îòíîøåíèé â îáëàñòè óñòàíîâëåíèÿ, ïðèìåíåíèÿ è èñïîëíåíèÿ îáÿçàòåëüíûõ
òðåáîâàíèé ê ïðîäóêöèè, ïðîöåññàì ïðîèçâîäñòâà, ýêñïëóàòàöèè, õðàíåíèÿ, ïåðåâîçêè, ðåàëèçàöèè è óòèëèçàöèè, à òàêæå â îáëàñòè óñòàíîâëåíèÿ è ïðèìåíåíèÿ íà äîáðîâîëüíîé îñíîâå
òðåáîâàíèé ê ïðîäóêöèè, ïðîöåññàì ïðîèçâîäñòâà, ýêñïëóàòàöèè, õðàíåíèÿ, ïåðåâîçêè, ðåàëèçàöèè è óòèëèçàöèè, âûïîëíåíèþ ðàáîò èëè îêàçàíèþ óñëóã è ïðàâîâîå ðåãóëèðîâàíèå îòíîøåíèé
â îáëàñòè îöåíêè ñîîòâåòñòâèÿ.
ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÈÉ ÐÅÃËÀÌÅÍÒ - äîêóìåíò,
êîòîðûé ïðèíÿò ìåæäóíàðîäíûì äîãîâîðîì ÐÔ,
ðàòèôèöèðîâàííûì â ïîðÿäêå, óñòàíîâëåííîì çàêîíîäàòåëüñòâîì ÐÔ, èëè ôåäåðàëüíûì çàêîíîì,
èëè óêàçîì Ïðåçèäåíòà ÐÔ, èëè ïîñòàíîâëåíèåì
Ïðàâèòåëüñòâà ÐÔ è óñòàíàâëèâàåò îáÿçàòåëüíûå
äëÿ ïðèìåíåíèÿ è èñïîëíåíèÿ òðåáîâàíèÿ ê îáúåêòàì òåõíè÷åñêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ (ïðîäóêöèè,
â òîì ÷èñëå çäàíèÿì, ñòðîåíèÿì è ñîîðóæåíèÿì,
ïðîöåññàì ïðîèçâîäñòâà, ýêñïëóàòàöèè, õðàíåíèÿ,
ïåðåâîçêè, ðåàëèçàöèè è óòèëèçàöèè).
ÔÎÐÌÀ ÏÎÄÒÂÅÐÆÄÅÍÈß ÑÎÎÒÂÅÒÑÒÂÈß - îïðåäåëåííûé ïîðÿäîê äîêóìåíòàëüíîãî óäîñòîâåðåíèÿ ñîîòâåòñòâèÿ ïðîäóêöèè èëè
èíûõ îáúåêòîâ, ïðîöåññîâ ïðîèçâîäñòâà, ýêñïëóàòàöèè, õðàíåíèÿ, ïåðåâîçêè, ðåàëèçàöèè è óòèëèçàöèè, âûïîëíåíèÿ ðàáîò èëè îêàçàíèÿ óñëóã òðåáîâàíèÿì òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ, ïîëîæåíèÿì
ñòàíäàðòîâ èëè óñëîâèÿì äîãîâîðîâ.
ÇÀßÂÈÒÅËÜ – ôèçè÷åñêîå èëè þðèäè÷åñêîå
ëèöî, îáðàòèâøååñÿ ñ çàÿâêîé íà ïðîâåäåíèå ñåðòèôèêàöèè èëè àêêðåäèòàöèè.
ÑÈÑÒÅÌÀ ÑÅÐÒÈÔÈÊÀÖÈÈ – ñîâîêóïíîñòü ïðàâèë âûïîëíåíèÿ ðàáîò ïî ñåðòèôèêàöèè,
åå ó÷àñòíèêîâ è ïðàâèë ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ñèñòåìû ñåðòèôèêàöèè â öåëîì.
ÑÅÐÒÈÔÈÊÀÖÈß - ôîðìà îñóùåñòâëÿåìîãî
îðãàíîì ïî ñåðòèôèêàöèè ïîäòâåðæäåíèÿ ñîîòâåòñòâèÿ îáúåêòîâ òðåáîâàíèÿì òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ, ïîëîæåíèÿì ñòàíäàðòîâ èëè óñëîâèÿì äîãîâîðîâ.
ÑÅÐÒÈÔÈÊÀÖÈß ÏÐÎÄÓÊÖÈÈ – ïðîöåäóðà ïîäòâåðæäåíèÿ ñîîòâåòñòâèÿ, ïîñðåäñòâîì êîòîðîé íåçàâèñèìàÿ îò èçãîòîâèòåëÿ (ïðîäàâöà, èñïîëíèòåëÿ) è ïîòðåáèòåëÿ (ïîêóïàòåëÿ) îðãàíèçàöèÿ
óäîñòîâåðÿåò â ïèñüìåííîé ôîðìå, ÷òî ïðîäóêöèÿ
ñîîòâåòñòâóåò óñòàíîâëåííûì òðåáîâàíèÿì.
ÑÅÐÒÈÔÈÊÀÒ ÑÎÎÒÂÅÒÑÒÂÈß – äîêóìåíò, óäîñòîâåðÿþùèé ñîîòâåòñòâèå îáúåêòà òðå-
116
áîâàíèÿì íîðìàòèâíûõ äîêóìåíòîâ, óêàçûâàþùèé, ÷òî îáåñïå÷èâàåòñÿ íåîáõîäèìàÿ óâåðåííîñòü
â òîì, ÷òî äîëæíûì îáðàçîì èäåíòèôèöèðîâàííàÿ
ïðîäóêöèÿ ñîîòâåòñòâóåò êîíêðåòíîìó ñòàíäàðòó
èëè äðóãîìó íîðìàòèâíîìó äîêóìåíòó.
ÎÐÃÀÍ ÏÎ ÑÅÐÒÈÔÈÊÀÖÈÈ – þðèäè÷åñêîå ëèöî, àêêðåäèòîâàííîå â óñòàíîâëåííîì ïîðÿäêå íà íåçàâèñèìîñòü è òåõíè÷åñêóþ êîìïåòåíòíîñòü, äëÿ âûïîëíåíèÿ ðàáîò ïî ñåðòèôèêàöèè.
ÈÄÅÍÒÈÔÈÊÀÖÈß ÏÐÎÄÓÊÖÈÈ – óñòàíîâëåíèå òîæäåñòâåííîñòè õàðàêòåðèñòèê ïðîäóêöèè åå ñóùåñòâåííûì ïðèçíàêàì.
ÎÖÅÍÊÀ ÑÎÎÒÂÅÒÑÒÂÈß – ïðÿìîå èëè
êîñâåííîå îïðåäåëåíèå ñîáëþäåíèÿ òðåáîâàíèé,
ïðåäúÿâëÿåìûõ ê îáúåêòó.
ÏÎÄÒÂÅÐÆÄÅÍÈÅ ÑÎÎÒÂÅÒÑÒÂÈß – äîêóìåíòàëüíîå óäîñòîâåðåíèå ñîîòâåòñòâèÿ ïðîäóêöèè, ïðîöåññîâ ïðîèçâîäñòâà, ýêñïëóàòàöèè, õðàíåíèÿ, ïåðåâîçêè, ðåàëèçàöèè è óòèëèçàöèè,
âûïîëíåíèÿ ðàáîò èëè îêàçàíèÿ óñëóã òðåáîâàíèÿì íîðìàòèâíûõ äîêóìåíòîâ.
2.6.2.3 Ïðîèçâîäñòâî è ÑÌÊ
ÎÐÃÀÍ ÏÎ ÑÅÐÒÈÔÈÊÀÖÈÈ – þðèäè÷åñêîå ëèöî èëè èíäèâèäóàëüíûé ïðåäïðèíèìàòåëü,
àêêðåäèòîâàííûå â óñòàíîâëåííîì ïîðÿäêå äëÿ
âûïîëíåíèÿ ðàáîò ïî ñåðòèôèêàöèè.
ÎÖÅÍÊÀ ÑÎÎÒÂÅÒÑÒÂÈß – ïðÿìîå èëè
êîñâåííîå îïðåäåëåíèå ñîáëþäåíèÿ òðåáîâàíèé,
ïðåäúÿâëÿåìûõ ê îáúåêòó.
ÏÎÄÒÂÅÐÆÄÅÍÈÅ ÑÎÎÒÂÅÒÑÒÂÈß – äîêóìåíòàëüíîå óäîñòîâåðåíèå ñîîòâåòñòâèÿ ïðîäóêöèè èëè èíûõ îáúåêòîâ, ïðîöåññîâ ïðîèçâîäñòâà,
ýêñïëóàòàöèè, õðàíåíèÿ, ïåðåâîçêè, ðåàëèçàöèè
è óòèëèçàöèè, âûïîëíåíèÿ ðàáîò èëè îêàçàíèÿ óñëóã òðåáîâàíèÿì òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ, ïîëîæåíèÿì ñòàíäàðòîâ èëè óñëîâèÿì äîãîâîðîâ.
ÑÅÐÒÈÔÈÊÀÖÈß – ôîðìà îñóùåñòâëÿåìîãî îðãàíîì ïî ñåðòèôèêàöèè ïîäòâåðæäåíèÿ ñîîòâåòñòâèÿ îáúåêòîâ òðåáîâàíèÿì òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ, ïîëîæåíèÿì ñòàíäàðòîâ èëè óñëîâèÿì
äîãîâîðîâ.
ÑÅÐÒÈÔÈÊÀÒ ÑÎÎÒÂÅÒÑÒÂÈß – äîêóìåíò, óäîñòîâåðÿþùèé ñîîòâåòñòâèå îáúåêòà òðåáîâàíèÿì òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ, ïîëîæåíèÿì
ñòàíäàðòîâ èëè óñëîâèÿì äîãîâîðîâ.
ÑÈÑÒÅÌÀ ÑÅÐÒÈÔÈÊÀÖÈÈ – ñîâîêóïíîñòü ïðàâèë âûïîëíåíèÿ ðàáîò ïî ñåðòèôèêàöèè,
åå ó÷àñòíèêîâ è ïðàâèë ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ñèñòåìû ñåðòèôèêàöèè â öåëîì.
ÑÅÐÒÈÔÈÊÀÖÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ – óñòàíîâëåíèå ñîîòâåòñòâèÿ ïðîèçâîäñòâà ó Èçãîòîâèòåëÿ òðåáîâàíèÿì Àâèàöèîííûõ Ïðàâèë, à èìåí-
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
íî åãî ñïîñîáíîñòè èçãîòàâëèâàòü êàæäîå ñåðèéíîå
èçäåëèå ñ ñîáëþäåíèåì òîãî, ÷òî îíî ñîîòâåòñòâóåò òèïîâîé êîíñòðóêöèè è íàõîäèòñÿ â ñîñòîÿíèè,
îáåñïå÷èâàþùåì áåçîïàñíîñòü ýêñïëóàòàöèè,
à òàêæå âûïîëíåíèþ èì ïðåäïèñàííûõ äåéñòâèé
ïî ïîääåðæàíèþ ëåòíîé ãîäíîñòè.
ÎÁßÇÀÒÅËÜÍÀß ÑÅÐÒÈÔÈÊÀÖÈß – ôîðìà ïîäòâåðæäåíèÿ ñîîòâåòñòâèÿ îáúåêòà òðåáîâàíèÿì, óñòàíîâëåííûì â ðåãëàìåíòèðóþùèõ íîðìàòèâíûõ è ïðàâîâûõ äîêóìåíòàõ, òðåáóþùèõ
îáÿçàòåëüíîãî èñïîëíåíèÿ.
ÄÎÁÐÎÂÎËÜÍÀß ÑÅÐÒÈÔÈÊÀÖÈß – ôîðìà ïîäòâåðæäåíèÿ ñîîòâåòñòâèÿ îáúåêòà óñòàíîâëåííûì òðåáîâàíèÿì â äîáðîâîëüíîì ïîðÿäêå.
Òåðìèíû è îïðåäåëåíèÿ ïî ñåðòèôèêàöèè
ÑÌÊ èçëîæåíû â ÃÎÑÒ Ð ÈÑÎ 9000-2001 «Ñèñòåìû ìåíåäæìåíòà êà÷åñòâà. Òåðìèíû è ñëîâàðü»
[2.8.11].
2.6.2.4 — Ïðèíÿòûå ñîêðàùåíèÿ
è îáîçíà÷åíèÿ
ÌÀÊ – Ìåæãîñóäàðñòâåííûé àâèàöèîííûé
êîìèòåò;
ÀÂÈÀÐÅÃÈÑÒÐ ÌÀÊ – Àâèàöèîííûé ðåãèñòð
Ìåæãîñóäàðñòâåííîãî àâèàöèîííîãî êîìèòåòà;
ÂÑ – âîçäóøíîå ñóäíî;
ÀÄ – àâèàöèîííûé äâèãàòåëü;
ÀÌÄ – àâèàöèîííûé ìàðøåâûé äâèãàòåëü;
ÀÂÄ – àâèàöèîííûé âñïîìîãàòåëüíûé äâèãàòåëü;
ÀÏ – àâèàöèîííûå ïðàâèëà;
ÍËÃ – íîðìû ëåòíîé ãîäíîñòè;
ÑÇÈ – ñåðòèôèêàöèîííûå çàâîäñêèå èñïûòàíèÿ;
ÑÊÈ – ñåðòèôèêàöèîííûå êîíòðîëüíûå èñïûòàíèÿ.
2.6.3 — Ïîðÿäîê è ïðîöåäóðà ñåðòèôèêàöèè àâèàöèîííîé òåõíèêè
2.6.3.1 — Îñíîâíûå ýòàïû ñîçäàíèÿ
àâèàöèîííûõ ÃÒÄ
Ñåðòèôèêàöèÿ òèïîâîé êîíñòðóêöèè àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ çàíèìàåò îñîáîå ìåñòî âî âñåì
ïðîöåññå ñîçäàíèÿ (ðàçðàáîòêè è ñåðòèôèêàöèè)
ëþáîãî äâèãàòåëÿ íîâîãî òèïà.
Ïðîöåññ ñîçäàíèÿ àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ
ñõåìàòè÷íî ìîæíî ðàçáèòü íà ñëåäóþùèå îñíîâíûå ýòàïû:
1) ìàðêåòèíãîâûå èññëåäîâàíèÿ ìèðîâîãî
ðûíêà âîçäóøíûõ ïåðåâîçîê. Îïðåäåëåíèå âîñòðåáîâàííîãî ðûíêîì (ñ ó÷åòîì íà ïåðñïåêòèâó) íî-
âîãî òèïà àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ ñ êîíêðåòíûìè
òåõíè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè è õàðàêòåðèñòèêàìè.
Ôîðìèðîâàíèå êîíñòðóêòèâíîãî îáëèêà íîâîãî
äâèãàòåëÿ ñ ó÷åòîì íàó÷íî-òåõíè÷åñêîãî îïûòà
è òåõíè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà (òåõíè÷åñêîãî «çàäåëà») êîíêðåòíîé Àâèàöèîííîé îðãàíèçàöèè – Ðàçðàáîò÷èêà äâèãàòåëÿ íîâîãî òèïà;
2) äîêóìåíòàëüíîå îôîðìëåíèå Òåõíè÷åñêîãî
ïðåäëîæåíèÿ íà ðàçðàáîòêó äâèãàòåëÿ íîâîãî òèïà.
Ïðåäëîæåíèå ïîòåíöèàëüíîìó Çàêàç÷èêó âàðèàíòà
âîçìîæíîãî ïðèìåíåíèÿ äâèãàòåëåé ïðåäëàãàåìîãî òèïà â ñâÿçêå «Âîçäóøíîå ñóäíî – Àâèàöèîííûé
ìàðøåâûé äâèãàòåëü», òî åñòü ïîèñê âîçìîæíîãî
Çàêàç÷èêà íà ðàçðàáîòêó ïðåäëîæåííîãî äâèãàòåëÿ,
ãîòîâîãî ôèíàíñèðîâàòü ýòîò ïðîåêò;
3) ïðîåêòèðîâàíèå (ðàçðàáîòêà) êîíñòðóêöèè
îñíîâíûõ (êëþ÷åâûõ) ñîñòàâíûõ ÷àñòåé äâèãàòåëÿ, åãî óçëîâ è ñèñòåì. Ðàçðàáîòêà êîìïîíîâîê
êëþ÷åâûõ óçëîâ. Âûïóñê ðàáî÷èõ ÷åðòåæåé äåòàëåé è ñáîðî÷íûõ åäèíèö ýòèõ óçëîâ. Èçãîòîâëåíèå, ñáîðêà è èñïûòàíèÿ êëþ÷åâûõ óçëîâ äâèãàòåëÿ â öåëÿõ ïîäòâåðæäåíèÿ îáîñíîâàííîñòè
âûáîðà îñíîâíûõ (êëþ÷åâûõ) ïàðàìåòðîâ è õàðàêòåðèñòèê äâèãàòåëÿ;
4) ïîëó÷åíèå îò Çàêàç÷èêà îôîðìëåííîãî Òåõíè÷åñêîãî çàäàíèÿ íà ðàçðàáîòêó àâèàöèîííîãî
äâèãàòåëÿ íîâîãî òèïà è îôîðìëåíèå (çàêëþ÷åíèå)
ñ íèì ñîîòâåòñòâóþùåãî õîçÿéñòâåííîãî Äîãîâîðà íà ôèíàíñèðîâàíèå ïðîåêòà. Íà÷àëî ôèíàíñèðîâàíèÿ Çàêàç÷èêîì ïðîåêòà ñîçäàíèÿ äâèãàòåëÿ
íîâîãî òèïà;
5) ðàçðàáîòêà ïîëíûõ êîìïëåêòîâ ðàáî÷åé êîíñòðóêòîðñêîé è òåõíîëîãè÷åñêîé äîêóìåíòàöèè
(êîìïëåêòîâ ÐÊÄ è êîìïëåêòîâ ÐÒÄ) íà èçãîòîâëåíèå äâèãàòåëåé êàê â îïûòíîì, òàê è â ñåðèéíîì
ïðîèçâîäñòâå. Èçãîòîâëåíèå, ñáîðêà è êîíòðîëü
ïàðòèè îïûòíûõ äâèãàòåëåé. Ñïåöèàëüíûå è äîâîäî÷íûå èñïûòàíèÿ îïûòíûõ äâèãàòåëåé. Îïðåäåëåíèå òèïîâîé êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ, îáåñïå÷èâàþùåé çàäàííûå ïàðàìåòðû è õàðàêòåðèñòèêè.
Êîððåêòèðîâàíèå äîêóìåíòàöèè êîìïëåêòîâ ÐÊÄ
è ÐÒÄ ïî ðåçóëüòàòàì äîâîäî÷íûõ èñïûòàíèé è îïðåäåëåíèÿ (óòâåðæäåíèÿ Ðàçðàáîò÷èêîì) òèïîâîé
êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ;
6) ñåðòèôèêàöèîííûå çàâîäñêèå èñïûòàíèÿ
(ÑÇÈ) îïûòíîãî äâèãàòåëÿ (äâèãàòåëÿ, èçãîòîâëåííîãî â îïûòíîì ïðîèçâîäñòâå Ðàçðàáîò÷èêà)
è ïîëíîñòüþ ñîîòâåòñòâóþùåãî ïî åãî êîíñòðóêöèè òèïîâîé êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ, îïðåäåëåííîé è óòâåðæäåííîé Ðàçðàáîò÷èêîì. Èñïûòàíèÿ
ïðîâîäÿòñÿ ïîä ïîëíûì íàäçîðîì è êîíòðîëåì Íåçàâèñèìîé èíñïåêöèè – Âîåííîãî ïðåäñòàâèòåëüñòâà Ìèíîáîðîíû Ðîññèè ó Ðàçðàáîò÷èêà, óïîëíîìî÷åííîãî Àâèàðåãèñòðîì ÌÀÊ íà èñïîëíåíèå
117
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
ýòèõ ôóíêöèé. Êîððåêòèðîâàíèå êîìïëåêòîâ ÐÊÄ
è ÐÒÄ ïî ðåçóëüòàòàì èñïûòàíèé. Îêîí÷àòåëüíîå
óòâåðæäåíèå Ðàçðàáîò÷èêîì òèïîâîé êîíñòðóêöèè
äâèãàòåëÿ. Ïðèíÿòèå ðåøåíèÿ î ïðåäúÿâëåíèè
äâèãàòåëÿ íà ñåðòèôèêàöèîííûå êîíòðîëüíûå èñïûòàíèÿ (ÑÊÈ);
7) ñåðòèôèêàöèîííûå êîíòðîëüíûå èñïûòàíèÿ (ÑÊÈ) äâèãàòåëÿ, èçãîòîâëåííîãî â ñåðèéíîì
ïðîèçâîäñòâå Ïðîèçâîäèòåëÿ (ïîòåíöèàëüíîãî Èçãîòîâèòåëÿ íîâûõ è ðåìîíòíûõ äâèãàòåëåé íîâîãî òèïà) è ïîëíîñòüþ ñîîòâåòñòâóþùåãî ïî åãî
êîíñòðóêöèè îêîí÷àòåëüíî óòâåðæäåííîé Ðàçðàáîò÷èêîì òèïîâîé êîíñòðóêöèè. Èñïûòàíèÿ ïðîâîäÿòñÿ ïîä ïîëíûì íàäçîðîì è êîíòðîëåì êîìèññèè Àâèàðåãèñòðà ÌÀÊ, èìåþùåé â ýòîì ñëó÷àå
ñòàòóñ Ãîñóäàðñòâåííîé êîìèññèè. Êîððåêòèðîâàíèå êîìïëåêòîâ ÐÊÄ è ÐÒÄ ïî ðåçóëüòàòàì èñïûòàíèé. Ïðèíÿòèå Àâèàðåãèñòðîì ÌÀÊ òèïîâîé
êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ ñåðòèôèöèðîâàííîãî òèïà.
Âûäà÷à Àâèàðåãèñòðîì ÌÀÊ è ïîëó÷åíèå Ðàçðàáîò÷èêîì Ñåðòèôèêàòà òèïà íà âíîâü ñîçäàííûé
è ñåðòèôèöèðîâàííûé äâèãàòåëü íîâîãî òèïà;
8) ïðèíÿòèå ðåøåíèÿ î ïîñòàíîâêå ñîçäàííîãî (ðàçðàáîòàííîãî è ñåðòèôèöèðîâàííîãî) äâèãàòåëÿ íîâîãî òèïà íà ïðîèçâîäñòâî (èçãîòîâëåíèå
íîâûõ è ðåìîíòíûõ äâèãàòåëåé), íà ýêñïëóàòàöèþ
(ïàññàæèðñêèå ïåðåâîçêè Ýêñïëóàòèðóþùèìè
îðãàíèçàöèÿìè íà ðåãóëÿðíûõ ìàðøðóòàõ) è íà
ðåìîíò (ïðîèçâîäñòâî ðåìîíòíûõ äâèãàòåëåé â Ðåìîíòíûõ îðãàíèçàöèÿõ àâèàöèîííîé ïðîìûøëåííîñòè è ãðàæäàíñêîé àâèàöèè).
2.6.3.2 — Ýòàïû ïðîöåññà ñåðòèôèêàöèè àâèàöèîííûõ ÃÒÄ
Ïðè êîíñòðóèðîâàíèè àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ íàðÿäó ñ îáåñïå÷åíèåì çàÿâëåííûõ è çàäàííûõ
òåõíè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ è õàðàêòåðèñòèê íåîáõîäèìî â áåçóñëîâíîì ïîðÿäêå îáåñïå÷èòü ñîîòâåòñòâèå òèïîâîé êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ (à ñëåäîâàòåëüíî è ëþáîé åãî ñîñòàâíîé ÷àñòè) òðåáîâàíèÿì
ê ëåòíîé ãîäíîñòè è ê îõðàíå îêðóæàþùåé ïðèðîäíîé ñðåäû, èçëîæåííûì â ÀÏ-33, ÀÏ-34 è ÀÏ-36,
ïî ïðîöåäóðàì ñîãëàñíî ÀÏ-21. Ýòî äîëæåí èìåòü
â âèäó êàæäûé ó÷àñòíèê ïðîöåññà ñîçäàíèÿ äâèãàòåëÿ è åãî ñîñòàâíûõ ÷àñòåé äî «ñàìîãî ìåëêîãî
âèíòèêà».  ïåðâóþ î÷åðåäü – Êîíñòðóêòîð.
Ïîýòîìó â öåëÿõ îáåñïå÷åíèÿ òðåáîâàíèé ê ëåòíîé ãîäíîñòè è îõðàíå îêðóæàþùåé ñðåäû Êîíñòðóêòîð è (èëè) ëþáîé èíîé Ó÷àñòíèê ïðîöåññà
ñîçäàíèÿ äâèãàòåëÿ íîâîãî òèïà ïðè êîíñòðóèðîâàíèè (âûïîëíåíèè ðàñ÷åòîâ è êîìïîíîâîê), ðàçðàáîòêå ðàáî÷åé êîíñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòàöèè
(âûïóñêå ðàáî÷èõ äåòàëüíûõ è ñáîðî÷íûõ ÷åðòå-
118
æåé, ñïåöèôèêàöèé, âåäîìîñòåé, ïðîãðàìì, ìåòîäèê, èíñòðóêöèé è èíûõ êîíñòðóêòîðñêèõ äîêóìåíòîâ) è ïðè äàëüíåéøåé äîâîäêå òèïîâîé
êîíñòðóêöèè «ñâîåé» ñîñòàâíîé ÷àñòè äâèãàòåëÿ
(ñ êîððåêòèðîâàíèåì êîíñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòàöèè ñîîòâåòñòâóþùåé ÷àñòè) äîëæåí è ïðîñòî îáÿçàí â áåçóñëîâíîì ïîðÿäêå:
1) êîíñòðóêòèâíî îáåñïå÷èòü äîëæíûé óðîâåíü
ëåòíîé ãîäíîñòè è ïðè íåîáõîäèìîñòè ýêîëîãè÷åñêèõ
õàðàêòåðèñòèê «ñâîåé» ñîñòàâíîé ÷àñòè äâèãàòåëÿ;
2) ïîäãîòîâèòü è îôîðìèòü â óñòàíîâëåííîì
ÀÏ ïîðÿäêå âñå ñåðòèôèêàöèîííûå äîêàçàòåëüíûå
äîêóìåíòû, ïîäòâåðæäàþùèå ëåòíóþ ãîäíîñòü
è ýêîëîãè÷åñêóþ áåçîïàñíîñòü ýòîé ÷àñòè â ñîñòàâå ñåðòèôèöèðîâàííîãî äâèãàòåëÿ;
3) óáåäèòåëüíî ïðîäåìîíñòðèðîâàòü Àâèàðåãèñòðó ÌÀÊ ñîîòâåòñòâèå ñîçäàííîé êîíñòðóêöèè
íîðìèðóåìûì òðåáîâàíèÿì â ñîñòàâå ñåðòèôèöèðîâàííîãî äâèãàòåëÿ è â äàëüíåéøåì â ñîñòàâå
ñåðòèôèöèðîâàííîãî âîçäóøíîãî ñóäíà ñîâìåñòíî ñ äàííûì ñåðòèôèöèðîâàííûì äâèãàòåëåì.
Ñåðòèôèêàöèÿ òèïà àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé,
ðàçðàáàòûâàåìûõ â öåëÿõ èõ èñïîëüçîâàíèÿ â ñîñòàâå âîçäóøíûõ ñóäîâ òðàíñïîðòíîé êàòåãîðèè,
ïðèìåíÿåìûõ â ãðàæäàíñêîé àâèàöèè äëÿ âîçäóøíûõ ïåðåâîçîê ïàññàæèðîâ è (èëè) ãðóçîâ, ïîñëåäîâàòåëüíîñòü åå ýòàïîâ è (èëè) êëþ÷åâûõ ìîìåíòîâ ðåãëàìåíòèðîâàíû Àâèàðåãèñòðîì ÌÀÊ, ×àñòü
21 (ÀÏ-21).
Ñõåìàòè÷íî âåñü ïðîöåññ ñåðòèôèêàöèè òèïîâîé êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ ìîæíî ðàçáèòü íà
ñëåäóþùèå ýòàïû.
Ïåðâûé ýòàï. Îðãàíèçàöèÿ – ðàçðàáîò÷èê äâèãàòåëÿ ïîäàåò Çàÿâêó â Àâèàðåãèñòð ÌÀÊ íà ïîëó÷åíèå Ñåðòèôèêàòà òèïà ðàçðàáàòûâàåìîãî äâèãàòåëÿ. Íåîáõîäèìî èìåòü â âèäó, ÷òî Çàÿâêó ìîæíî
(è íóæíî) ïîäàâàòü òîëüêî òîãäà, êîãäà îïðåäåëåí
êîíñòðóêòèâíûé îáëèê äâèãàòåëÿ, èëè îïðåäåëåíû
äðóãèå èñòî÷íèêè ôèíàíñèðîâàíèÿ (â òîì ÷èñëå çàåìíûå ñðåäñòâà èëè ñîáñòâåííûå ôèíàíñîâûå ðåñóðñû). Ðåøåíèå î ïîäà÷å Çàÿâêè (è î ñðîêàõ åå ïîäà÷è) ïðèíèìàåò Ðóêîâîäèòåëü îðãàíèçàöèè –
ðàçðàáîò÷èêà ýòîãî äâèãàòåëÿ. Òàê êàê ñðîê äåéñòâèÿ
Çàÿâêè â îòíîøåíèè àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé îãðàíè÷åí òðåìÿ ãîäàìè, ýòàï ñîçäàíèÿ (ðàçðàáîòêè
è ñåðòèôèêàöèè) äâèãàòåëÿ, â ïåðèîä ïðîâåäåíèÿ
êîòîðîãî íåîáõîäèìî ïîäàâàòü Çàÿâêó, âûáèðàåòñÿ
è óòâåðæäàåòñÿ Ðóêîâîäèòåëåì îðãàíèçàöèè ñ ó÷åòîì íåîáõîäèìîñòè ñèíõðîíèçàöèè (ñîâìåùåíèÿ)
ñðîêà îêîí÷àíèÿ ðàáîò ïî äîâîäêå êîíñòðóêöèè
è ñåðòèôèêàöèè äâèãàòåëÿ è ñðîêà äåéñòâèÿ Çàÿâêè. Ïðèíÿâ Çàÿâêó, Àâèàðåãèñòð ÌÀÊ îïðåäåëÿåò
(è èíôîðìèðóåò îá ýòîì Ðàçðàáîò÷èêà) Ñåðòèôèêàöèîííûå öåíòðû è äðóãèå Îðãàíèçàöèè, ïðèíèìà-
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
þùèå ó÷àñòèå â ðàáîòàõ ïî ñåðòèôèêàöèè òèïîâîé
êîíñòðóêöèè êîíêðåòíîãî äâèãàòåëÿ.
Âòîðîé ýòàï. Ðàçðàáîòêà è óòâåðæäåíèå
Àâèàðåãèñòðîì ÌÀÊ Ñåðòèôèêàöèîííîãî áàçèñà äâèãàòåëÿ (êîìïëåêñà òðåáîâàíèé ê ëåòíîé ãîäíîñòè è îõðàíå îêðóæàþùåé ñðåäû ïðèìåíèòåëüíî ê òèïîâîé êîíñòðóêöèè äàííîãî äâèãàòåëÿ).
Êðîìå òðåáîâàíèé êàê òàêîâûõ (êîíêðåòíûõ ïóíêòîâ ÀÏ-33, ÀÏ-34, ÀÏ-36, à òàêæå ïóíêòîâ ÀÏ-25),
â Ñåðòèôèêàöèîííîì áàçèñå ïðèâîäÿòñÿ ñåðòèôèêàöèîííûå ðàáîòû, ó÷àñòíèêè ýòèõ ðàáîò (Ñåðòèôèêàöèîííûå öåíòðû è èíûå Îðãàíèçàöèè)
è âèäû ñåðòèôèêàöèîííûõ äîêàçàòåëüíûõ äîêóìåíòîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ ïîëó÷åíèå îò Àâèàðåãèñòðà ÌÀÊ Ñåðòèôèêàòà òèïà.
Òðåòèé ýòàï. Ïðîâåäåíèå ýòàïà ìàêåòà îáðàçöà (äâèãàòåëÿ) âìåñòå ñ åãî êîìïîíåíòàìè (àãðåãàòàìè è èíûìè ïîêóïíûìè êîìïëåêòóþùèìè
äâèãàòåëÿ èçäåëèÿ) â îäíîì «ïàêåòå» ñèñòåìû
«Âîçäóøíîå ñóäíî – àâèàöèîííûé ìàðøåâûé äâèãàòåëü», ðàññìàòðèâàåìûé êàê êîíå÷íûé ïðîäóêò,
«ïîòðåáëÿåìûé» ïàññàæèðîì.
Íà äàííîì ýòàïå îñóùåñòâëÿåòñÿ «ïðèâÿçêà»
äâèãàòåëÿ ê âîçäóøíîìó ñóäíó êîíêðåòíîãî òèïà,
îñíàùåíèå äâèãàòåëÿ àãðåãàòàìè è èíûìè ïîêóïíûìè êîìïëåêòóþùèìè èçäåëèÿìè (â òîì ÷èñëå
àãðåãàòàìè äëÿ òàê íàçûâàåìûõ «ñàìîëåòíûõ
íóæä») è ïàðàëëåëüíî è «ïîëíûì õîäîì» ïðîâîäèòñÿ êîìïëåêñ äîâîäî÷íûõ è ñåðòèôèêàöèîííûõ
ðàáîò (â òîì ÷èñëå è èñïûòàíèé) ïî ñåðòèôèöèðóåìîìó äâèãàòåëþ ñ âûïóñêîì è îôîðìëåíèåì
â óñòàíîâëåííîì ïîðÿäêå ñîîòâåòñòâóþùèõ ñåðòèôèêàöèîííûõ äîêàçàòåëüíûõ äîêóìåíòîâ.
Äîïîëíèòåëüíî íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî óæå
íà ýòîì ýòàïå äîëæåí áûòü îïðåäåëåí Èçãîòîâèòåëü ñåðèéíûõ ýêçåìïëÿðîâ âíîâü ðàçðàáàòûâàåìîãî äâèãàòåëÿ è äîëæíû íà÷àòüñÿ ðàáîòû ïî ïîäãîòîâêå è îñâîåíèþ ñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà. Ýòî
ñâÿçàíî è ñ òåì, ÷òî óæå íà ÑÊÈ (íà ïÿòîì ýòàïå
ñåðòèôèêàöèè äâèãàòåëÿ), òî åñòü åùå äî çàâåðøåíèÿ ðàáîò ïî ñåðòèôèêàöèè è ïîñòàíîâêå äâèãàòåëÿ íà ñåðèéíîå ïðîèçâîäñòâî, äîëæåí áûòü
ïðåäúÿâëåí Àâèàðåãèñòðó ÌÀÊ ýêçåìïëÿð ñåðòèôèöèðóåìîãî äâèãàòåëÿ, ïîñòàâëÿåìûé Èçãîòîâèòåëåì (èçãîòîâëåííûé ñåðèéíûì ïðîèçâîäñòâîì íà
ýòàïå åãî ïîäãîòîâêè è îñâîåíèÿ) è ñîîòâåòñòâóþùåé òèïîâîé êîíñòðóêöèè, óñòàíîâëåííîé ïî ðåçóëüòàòàì ÑÇÈ (÷åòâåðòîãî ýòàïà ñåðòèôèêàöèè
äâèãàòåëÿ).
×åòâåðòûé ýòàï. Ýòàï èñïûòàíèé Çàÿâèòåëÿ – Ðàçðàáîò÷èêà ñåðòèôèöèðóåìîãî äâèãàòåëÿ.
Ïîäãîòîâêà, ïðåäúÿâëåíèå è ïðîâåäåíèå Ñåðòèôèêàöèîííûõ çàâîäñêèõ èñïûòàíèé (ÑÇÈ) ýêçåìïëÿðà îïûòíîãî äâèãàòåëÿ .
Äëÿ ÑÇÈ âûáèðàåòñÿ îäèí ýêçåìïëÿð èç
ïàðòèè îïûòíûõ äâèãàòåëåé, ïîëíîñòüþ ñîîòâåòñòâóþùèé òèïîâîé êîíñòðóêöèè, óòâåðæäåííîé
Ãåíåðàëüíûì êîíñòðóêòîðîì ïî ðåçóëüòàòàì äîâîäî÷íûõ ðàáîò. Äâèãàòåëü ïîñëå ïðåäúÿâèòåëüñêèõ
èñïûòàíèé ðàçáèðàåòñÿ, êîìïëåêòóåòñÿ, äåôåêòèðóåòñÿ è ïðåäúÿâëÿåòñÿ Íåçàâèñèìîé èíñïåêöèè
Àâèàðåãèñòðà ÌÀÊ – Âîåííîìó ïðåäñòàâèòåëüñòâó Ìèíîáîðîíû Ðîññèè ó Ðàçðàáîò÷èêà ñåðòèôèöèðóåìîãî äâèãàòåëÿ. Èñïûòàíèÿ, êàê è âåñü
êîìïëåêñ ñåðòèôèêàöèîííûõ äîêàçàòåëüíûõ ðàáîò, ïðîâîäÿòñÿ ïî îôîðìëåííîé â óñòàíîâëåííîì
ïîðÿäêå è îäîáðåííîé Àâèàðåãèñòðîì ÌÀÊ Ïðîãðàììå ÑÇÈ ïîä íàäçîðîì è ïîëíûì êîíòðîëåì
ïðåäñòàâèòåëåé Íåçàâèñèìîé èíñïåêöèè è ïðîâîäÿòñÿ â öåëÿõ:
à) äîâåäåíèÿ êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ, åãî ïàðàìåòðîâ è õàðàêòåðèñòèê, îáåñïå÷èâàþùèõ òðåáîâàíèÿ Òåõíè÷åñêîãî çàäàíèÿ íà ðàçðàáîòêó äâèãàòåëÿ;
á) óñòàíîâëåíèÿ òèïîâîé êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ, îáåñïå÷èâàþùåé äoëæíûé óðîâåíü ëåòíîé
ãîäíîñòè è îõðàíû îêðóæàþùåé ñðåäû;
â) îïðåäåëåíèÿ óñëîâèé ïðåäúÿâëåíèÿ äâèãàòåëÿ íà ÑÊÈ.
Ïî ðåçóëüòàòàì ÑÇÈ êîððåêòèðóåòñÿ (ïðè íåîáõîäèìîñòè) êîìïëåêò ÐÊÄ, îôîðìëÿåòñÿ Àêò
äîâîäî÷íûõ è ñåðòèôèêàöèîííûõ ðàáîò, âêëþ÷àÿ
ÑÇÈ êàê òàêîâûå, è ïðèíèìàåòñÿ Ðåøåíèå î ïðåäúÿâëåíèè äâèãàòåëÿ íà ÑÊÈ.
Ïÿòûé ýòàï. Ýòàï èñïûòàíèé Àâèàðåãèñòðà
ÌÀÊ, ïðîâîäèìûõ ïîä åãî ðóêîâîäñòâîì Êîìèññèåé (èìåþùåé ñòàòóñ «Ãîñóäàðñòâåííîé êîìèññèè»). Ïîäãîòîâêà, ïðåäúÿâëåíèå è ïðîâåäåíèå
Ñåðòèôèêàöèîííûõ êîíòðîëüíûõ èñïûòàíèé
(ÑÊÈ) ýêçåìïëÿðà äâèãàòåëÿ, èçãîòîâëåííîãî ñåðèéíûì ïðîèçâîäñòâîì Èçãîòîâèòåëÿ íà ýòàïå åãî
ïîäãîòîâêè è îñâîåíèÿ è ñîîòâåòñòâóþùåãî òèïîâîé êîíñòðóêöèè, óñòàíîâëåííîé ïî ðåçóëüòàòàì
ÑÇÈ (÷åòâåðòîãî ýòàïà ñåðòèôèêàöèè äâèãàòåëÿ).
Ïîñòàâëåííûé (ïîëó÷åííûé) îò Èçãîòîâèòåëÿ
ýêçåìïëÿð äâèãàòåëÿ ïîñëå ïðåäúÿâèòåëüñêèõ èñïûòàíèé ðàçáèðàåòñÿ, äåôåêòèðóåòñÿ è ïðåäúÿâëÿåòñÿ Êîìèññèè Àâèàðåãèñòðà ÌÀÊ – Ãîñóäàðñòâåííîé êîìèññèè. ÑÊÈ äâèãàòåëÿ (êàê è åãî ÑÇÈ)
îáåñïå÷èâàþòñÿ Çàÿâèòåëåì, òî åñòü ïðîâîäÿòñÿ íà
ïðîèçâîäñòâåííîé ïëîùàäêå Îðãàíèçàöèè – Ðàçðàáîò÷èêà äâèãàòåëÿ è çà ñ÷åò åãî ñðåäñòâ, çàëîæåííûõ â ïðîåêò «Ðàçðàáîòêà äâèãàòåëÿ». Èñïûòàíèÿ,
êàê è âåñü êîìïëåêñ ñåðòèôèêàöèîííûõ äîêàçàòåëüíûõ ðàáîò, ïðîâîäÿòñÿ ïî îôîðìëåííîé â óñòàíîâëåííîì ïîðÿäêå Ïðîãðàììå ÑÊÈ (ðàçðàáîòàííîé
Ñåðòèôèêàöèîííûì öåíòðîì, óòâåðæäåííîé Ïðåäñåäàòåëåì êîìèññèè è ñîãëàñîâàííîé ñ Çàÿâèòåëåì),
119
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
îäîáðåííîé Àâèàðåãèñòðîì ÌÀÊ. Èñïûòàíèÿ ïðîâîäÿòñÿ ïîä íàäçîðîì è ïîëíûì êîíòðîëåì Êîìèññèè Àâèàðåãèñòðà ÌÀÊ.
Èñïûòàíèÿ ïðîâîäÿòñÿ â öåëÿõ:
à) êîíòðîëüíîé ïðîâåðêè è ïîäòâåðæäåíèÿ
ñîîòâåòñòâèÿ ïàðàìåòðîâ è õàðàêòåðèñòèê äâèãàòåëÿ òðåáîâàíèÿì Òåõíè÷åñêîãî çàäàíèÿ íà åãî ðàçðàáîòêó è òðåáîâàíèÿì, îáåñïå÷èâàþùèì äoëæíûé
óðîâåíü ëåòíîé ãîäíîñòè è îõðàíû îêðóæàþùåé
ñðåäû;
á) îêîí÷àòåëüíîãî óñòàíîâëåíèÿ (óòî÷íåíèÿ
ïðè íåîáõîäèìîñòè) è óòâåðæäåíèÿ òèïîâîé êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ;
â) ïðèíÿòèÿ ðåøåíèÿ î âûäà÷å Ðàçðàáîò÷èêó Ñåðòèôèêàòà òèïà íà âíîâü ðàçðàáîòàííûé
è ñåðòèôèöèðîâàííûé äâèãàòåëü è ðåøåíèÿ
î âîçìîæíîñòè ïîñòàíîâêè íà ïðîèçâîäñòâî (ïîäãîòîâêó è îñâîåíèå) è íà ñàìî ïðîèçâîäñòâî êàê
òàêîâîå (èçãîòîâëåíèå íîâûõ è ðåìîíòíûõ äâèãàòåëåé) â óñëîâèÿõ ñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà êîíêðåòíîãî Èçãîòîâèòåëÿ, à òàêæå íà ýêñïëóàòàöèþ
(ïàññàæèðñêèå ïåðåâîçêè) è ðåìîíò äâèãàòåëåé
ñåðòèôèöèðîâàííîãî òèïà â óñëîâèÿõ êîíêðåòíûõ àâèàöèîííûõ Ýêñïëóàòèðóþùèõ è Ðåìîíòíûõ îðãàíèçàöèé.
Øåñòîé ýòàï. Àíàëèç ðåçóëüòàòîâ ñåðòèôèêàöèè (ðàáîò ïî äîâåäåíèþ êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ äî òèïîâîãî, äîâîäî÷íûõ è èíûõ ñåðòèôèêàöèîííûõ èñïûòàíèé, ðåçóëüòàòîâ ÑÇÈ è ÑÊÈ
äâèãàòåëÿ, êîððåêòèðîâàíèÿ ðàáî÷åé êîíñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòàöèè ïî ðåçóëüòàòàì èñïûòàíèé),
ïðèíÿòèå ðåøåíèÿ è âûäà÷à Àâèàðåãèñòðîì ÌÀÊ
Ñåðòèôèêàòà òèïà íà âíîâü ñîçäàííûé äâèãàòåëü.
Íà äàííîì ýòàïå Êîìèññèåé Àâèàðåãèñòðà
ÌÀÊ – Ãîñóäàðñòâåííîé êîìèññèåé îôîðìëÿåòñÿ ñîãëàñîâàííûé ñ Ðàçðàáîò÷èêîì äâèãàòåëÿ Àêò
ïî ðåçóëüòàòàì ÑÊÈ, êîòîðûé â îêîí÷àòåëüíîì
âèäå óòâåðæäàåòñÿ Àâèàðåãèñòðîì ÌÀÊ. Ïîñëå
óòâåðæäåíèÿ Àêòà Ðàçðàáîò÷èê íàïðàâëÿåò â Àâèàðåãèñòð ÌÀÊ Ïðåäñòàâëåíèå íà ïîëó÷åíèå ñîîòâåòñòâóþùåãî Ñåðòèôèêàòà òèïà, ê êîòîðîìó,
â ÷àñòíîñòè, ïðèëàãàåòñÿ Óâåäîìëåíèå Çàÿâèòåëÿ – Ðàçðàáîò÷èêà äâèãàòåëÿ è ïîòåíöèàëüíîãî
Èçãîòîâèòåëÿ – Ïðîèçâîäèòåëÿ ñåðèéíûõ äâèãàòåëåé äàííîãî òèïà, ñîãëàñîâàííîå ñ Íåçàâèñèìûìè èíñïåêöèÿìè â ýòèõ Îðãàíèçàöèÿõ, î òîì, ÷òî
Êîìïëåêò ÐÊÄ â ïîäëèííèêàõ íà èçãîòîâëåíèå,
ïîñëåïðîäàæíîå îáñëóæèâàíèå (â ýêñïëóàòàöèè,
ïðè õðàíåíèè è òðàíñïîðòèðîâàíèè), ðåìîíò
è óòèëèçàöèþ îòêîððåêòèðîâàí ïî ðåçóëüòàòàì
ñåðòèôèêàöèîííûõ ðàáîò, â ïîëíîé ìåðå îòðàæàåò òèïîâóþ êîíñòðóêöèþ äâèãàòåëÿ, ïðèãîäåí äëÿ
ñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà, ïîñëåïðîäàæíîãî îáñëóæèâàíèÿ â ýêñïëóàòàöèè è ðåìîíòà, ÿâëÿåòñÿ ñîá-
120
ñòâåííîñòüþ Ðàçðàáîò÷èêà – Àâòîðà òèïîâîé
êîíñòðóêöèè, õðàíèòñÿ ó Ðàçðàáîò÷èêà è ìîæåò
áûòü ïåðåäàí Èçãîòîâèòåëþ ïî Ëèöåíçèîííîìó
ñîãëàøåíèþ. Ïî ðåçóëüòàòàì ðàññìîòðåíèÿ
Ïðåäñòàâëåíèÿ ïðèíèìàåòñÿ Ðåøåíèå î âûäà÷å
Ðàçðàáîò÷èêó Ñåðòèôèêàòà òèïà, îïðåäåëÿþòñÿ
è îôîðìëÿþòñÿ èìóùåñòâåííûå ïðàâà Ðàçðàáîò÷èêà – Àâòîðà êîíñòðóêöèè íà òèïîâóþ êîíñòðóêöèþ âíîâü ñîçäàííîãî äâèãàòåëÿ êàê îáúåêòà èíòåëëåêòóàëüíîé ïðîìûøëåííîé ñîáñòâåííîñòè.
Îäíîâðåìåííî ïðèíèìàåòñÿ Ðåøåíèå î Ïðîèçâîäèòåëå ñåðèéíûõ äâèãàòåëåé è îá óñëîâèÿõ èõ ñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà.
Íà ýòîì ïðîöåññ ñåðòèôèêàöèè (êàê ñîñòàâíîé è íåîòúåìëåìîé ÷àñòè ïðîöåññà ñîçäàíèÿ)
àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ ìîæíî ñ÷èòàòü çàâåðøåííûì ñ ó÷åòîì ñëåäóþùåãî.  äàëüíåéøåì Ðàçðàáîò÷èê – Àâòîð òèïîâîé êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ
íåñåò âñþ ïîëíîòó îòâåòñòâåííîñòè çà ñîîòâåòñòâèå ýòîé òèïîâîé êîíñòðóêöèè äåéñòâóþùèì
Íîðìàì ëåòíîé ãîäíîñòè è îõðàíû îêðóæàþùåé
ñðåäû íà âñåõ ýòàïàõ æèçíåííîãî öèêëà ýòîãî òèïà,
âêëþ÷àÿ ýòàïû ðàçðàáîòêè, ïðîèçâîäñòâà, ýêñïëóàòàöèè, ðåìîíòà è ìîäèôèêàöèè âïëîòü äî ñïèñàíèÿ è óòèëèçàöèè.
2.6.4 — Ïîðÿäîê è ïðîöåäóðû
âûïîëíåíèÿ ðàáîò ïî ñåðòèôèêàöèè íàçåìíîé òåõíèêè
Ñåðòèôèêàöèÿ íàçåìíîé òåõíèêè â çàâèñèìîñòè îò âèäà ïðîäóêöèè èìååò îáÿçàòåëüíûé èëè
äîáðîâîëüíûé õàðàêòåð. Ïðàâîâûå îñíîâû îáÿçàòåëüíîé è äîáðîâîëüíîé ñåðòèôèêàöèè, ïðàâà, îáÿçàííîñòè è îòâåòñòâåííîñòü ó÷àñòíèêîâ ñåðòèôèêàöèè îïðåäåëåíû Çàêîíîì «Î ñåðòèôèêàöèè
ïðîäóêöèè è óñëóã» [2.8.12].
Ïðèìåíèòåëüíî ê ãàçîòóðáèííîé òåõíèêå íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ ñîãëàñíî ðîññèéñêîìó çàêîíîäàòåëüñòâó [2.8.13] îïðåäåëåíû ñëåäóþùèå òðåáîâàíèÿ îá îáÿçàòåëüíîé ñåðòèôèêàöèè ïðèâîäíûõ
è ýíåðãåòè÷åñêèõ ãàçîòóðáèííûõ óñòàíîâîê íà ñîîòâåòñòâèå òðåáîâàíèÿì:
- ÃÎÑÒ 29328-92 «Óñòàíîâêè ãàçîòóðáèííûå
äëÿ ïðèâîäà òóðáîãåíåðàòîðîâ. Îáùèå òåõíè÷åñêèå óñëîâèÿ».
- ÃÎÑÒ 28775-90 «Àãðåãàòû ãàçîïåðåêà÷èâàþùèå ñ ãàçîòóðáèííûì ïðèâîäîì».
- ÃÎÑÒ Ð ÈÑÎ 11042-1-2001 «Óñòàíîâêè ãàçîòóðáèííûå. Ìåòîäû îïðåäåëåíèÿ âûáðîñîâ âðåäíûõ âåùåñòâ»[2.8.14].
Ñåðòèôèêàöèÿ íàçåìíîé òåõíèêè âêëþ÷àåò:
- ïîäà÷ó çàÿâêè íà ñåðòèôèêàöèþ êîíêðåòíîãî
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
âèäà ïðîäóêöèè ñ óêàçàíèåì ðåêâèçèòîâ îðãàíèçàöèè-çàÿâèòåëÿ, êîäà ïðîäóêöèè ïî ÎÊÏ; èíôîðìàöèè î ñîîòâåòñòâèè òðåáîâàíèé íîðìàòèâíûõ äîêóìåíòîâ, ñõåìû ñåðòèôèêàöèè;
- ïðèíÿòèå ðåøåíèÿ ïî çàÿâêå, â òîì ÷èñëå
âûáîð ñõåìû ñåðòèôèêàöèè;
- îòáîð, èäåíòèôèêàöèþ îáðàçöîâ ïðîäóêöèè
è èõ èñïûòàíèÿ;
- îöåíêó ïðîèçâîäñòâà (åñëè ýòî ïðåäóñìîòðåíî ñõåìîé ñåðòèôèêàöèè);
- àíàëèç ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ è ïðèíÿòèå
ðåøåíèÿ î âûäà÷å (îá îòêàçå â âûäà÷å) ñåðòèôèêàòà ñîîòâåòñòâèÿ (äàëåå - ñåðòèôèêàò);
- âûäà÷ó ñåðòèôèêàòà;
- îñóùåñòâëåíèå èíñïåêöèîííîãî êîíòðîëÿ çà
ñåðòèôèöèðîâàííîé ïðîäóêöèåé (åñëè ýòî ïðåäóñìîòðåíî ñõåìîé ñåðòèôèêàöèè);
- êîððåêòèðóþùèå ìåðîïðèÿòèÿ ïðè íàðóøåíèè ñîîòâåòñòâèÿ ïðîäóêöèè óñòàíîâëåííûì òðåáîâàíèÿì è íåïðàâèëüíîì ïðèìåíåíèè çíàêà ñîîòâåòñòâèÿ;
- èíôîðìàöèÿ î ðåçóëüòàòàõ ñåðòèôèêàöèè.
Ñåðòèôèêàöèþ ïðîäóêöèè ïðîâîäÿò ñïåöèàëüíî óïîëíîìî÷åííûå è àêêðåäèòîâàííûå îðãàíû
ïî ñåðòèôèêàöèè, èìåþùèå ñîîòâåòñòâóþùèå ëèöåíçèè è Àòòåñòàò àêêðåäèòàöèè â ñèñòåìå ñåðòèôèêàöèè ÃÎÑÒ Ð.
Ñåðòèôèêàöèÿ ïðîâîäèòñÿ íà óñëîâèÿõ äîãîâîðîâ ìåæäó çàÿâèòåëåì, îðãàíîì ïî ñåðòèôèêàöèè
è, â ðÿäå ñëó÷àåâ, èñïûòàòåëüíîé ëàáîðàòîðèåé.
Çàÿâèòåëü âïðàâå âûáðàòü ëþáîé îðãàí ïî ñåðòèôèêàöèè, ëþáóþ èñïûòàòåëüíóþ ëàáîðàòîðèþ
èñõîäÿ èç ýêîíîìè÷åñêèõ, òåððèòîðèàëüíûõ, âåäîìñòâåííûõ, êîíúþíêòóðíûõ ñîîáðàæåíèé.
Ïðè ñåðòèôèêàöèè ÃÒÓ ïðîâåðÿþòñÿ õàðàêòåðèñòèêè (ïîêàçàòåëè) ïðîäóêöèè â êîíêðåòíîì îáúåìå òðåáîâàíèé, óñòàíîâëåííûõ ñîãëàñíî [2.8.15].
Ïðè ýòîì, äëÿ ïðèâîäíûõ ÃÒÓ (ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ïðèâîäà íàãíåòàòåëåé ÃÏÀ) ïðîâåðÿþòñÿ
îáÿçàòåëüíûå òðåáîâàíèÿ (õàðàêòåðèñòèêè) â îáúåìå òðåáîâàíèé [2.8.15, 2.8.16], à äëÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÓ (ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ïðèâîäà òóðáîãåíåðàòîðîâ ÃÒÝÑ) [2.8.12, 2.8.16].
Ïîðÿäîê ïðîâåäåíèÿ ñåðòèôèêàöèè ïðîäóêöèè, ðåêîìåíäóåìûå ñõåìû, ôîðìà çàÿâêè, ôîðìà
ðåøåíèÿ îðãàíà ïî ñåðòèôèêàöèè, ôîðìà ñåðòèôèêàòà ñîîòâåòñòâèÿ, ïðàâèëà çàïîëíåíèÿ áëàíêà ñåðòèôèêàòà ïðèâåäåíû â [2.8.16].
Äîáðîâîëüíàÿ ñåðòèôèêàöèÿ ïðîâîäèòñÿ ïî
èíèöèàòèâå çàÿâèòåëåé (èçãîòîâèòåëåé, ïðîäàâöîâ,
èñïîëíèòåëåé) â öåëÿõ ïîäòâåðæäåíèÿ ñîîòâåòñòâèÿ ïðîäóêöèè òðåáîâàíèÿì ñòàíäàðòîâ, òåõíè÷åñêèõ óñëîâèé è äðóãèõ äîêóìåíòîâ, îïðåäåëÿåìûõ çàÿâèòåëåì.
 ñîîòâåòñòâèè ñ ðîññèéñêèì çàêîíîäàòåëüñòâîì äëÿ ÃÏÀ è ÃÒÝÑ, êîòîðûå âêëþ÷àþò â ñâîé
ñîñòàâ ñîîòâåòñòâåííî ïðèâîäíûå è ýíåðãåòè÷åñêèå ÃÒÓ, âîçìîæíà ïðîöåäóðà òîëüêî äîáðîâîëüíîé ñåðòèôèêàöèè.
Íà îñíîâàíèè [2.8.17] þðèäè÷åñêè îäíîçíà÷íî îïðåäåëåíà íîìåíêëàòóðà ïðîäóêöèè, ïîäòâåðæäåíèå ñîîòâåòñòâèÿ òðåáîâàíèÿì íîðìàòèâíûõ
äîêóìåíòîâ êîòîðûõ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïóòåì îôîðìëåíèÿ äåêëàðàöèè î ñîîòâåòñòâèè.
2.6.5 — Ñåðòèôèêàöèÿ ïðîèçâîäñòâà
è ÑÌÊ
Ýòàïû ðàáîò ïî ñåðòèôèêàöèè ÑÌÊ:
1. Îðãàíèçàöèÿ ðàáîò (Çàÿâêà íà ñåðòèôèêàöèþ ïðåäïðèÿòèÿ Ðàçðàáîò÷èêà èëè Èçãîòîâèòåëÿ
â ñåðòèôèöèðóþùèé îðãàí, ïîäãîòîâêà êîìïëåêòà
äîêóìåíòîâ ïî ÑÌÊ Çàÿâèòåëåì, ôîðìèðîâàíèå
êîìèññèè).
2. Àíàëèç äîêóìåíòîâ ÑÌÊ ïðîâåðÿåìîé îðãàíèçàöèè – Çàÿâèòåëÿ.
3. Ïîäãîòîâêà ê àóäèòó (ïðîâåðêå) «íà ìåñòå».
4. Ïðîâåäåíèå àóäèòà (ïðîâåðêè) «íà ìåñòå»
è ïîäãîòîâêà àêòà ïî ðåçóëüòàòàì àóäèòà.
5. Çàâåðøåíèå ñåðòèôèêàöèè, âûäà÷à è ðåãèñòðàöèÿ ñåðòèôèêàòà.
6. Èíñïåêöèîííûé êîíòðîëü ñåðòèôèöèðîâàííîé ñèñòåìû ìåíåäæìåíòà êà÷åñòâà [2.8.18,
2.8.19].
2.6.6 — Çàêîí î òåõíè÷åñêîì
ðåãóëèðîâàíèè
2.6.6.1 — Àâèàöèîííàÿ òåõíèêà
ÀÏ – ñîñòàâíàÿ ÷àñòü ñèñòåìû òåõíè÷åñêîãî
ðåãóëèðîâàíèÿ ÐÔ, ðåãëàìåíòèðóåìîé ôåäåðàëüíûì çàêîíîì «î òåõíè÷åñêîì ðåãóëèðîâàíèè»
Ãîñóäàðñòâåííîå ïðàâîâîå è òåõíè÷åñêîå ðåãóëèðîâàíèå â îáëàñòè óñòàíîâëåíèÿ, ïðèìåíåíèÿ
è èñïîëíåíèÿ îáÿçàòåëüíûõ òðåáîâàíèé ê ïðîäóêöèè àâèàöèîííûõ îðãàíèçàöèé – Àâèàöèîííûì
äâèãàòåëÿì, à òàêæå ê ïðîöåññàì èõ ðàçðàáîòêè,
ïðîèçâîäñòâà, ðåàëèçàöèè, ïîñëåïðîäàæíîãî îáñëóæèâàíèÿ, ýêñïëóàòàöèè, õðàíåíèÿ, òðàíñïîðòèðîâàíèÿ, ðåìîíòà, ñïèñàíèÿ è óòèëèçàöèè îñóùåñòâëÿåòñÿ â ïîëíîì ñîîòâåòñòâèè ñ òðåáîâàíèÿìè,
íîðìàìè, ïðàâèëàìè è ñòàíäàðòàìè ÀÏ, äåéñòâóþùèõ íà ïðàâîâîé òåððèòîðèè Ãîñóäàðñòâ ÑÍÃ –
ó÷àñòíèêîâ Ìèíñêîãî ñîãëàøåíèÿ 1991 ãîäà, â òîì
÷èñëå íà òåððèòîðèè ÐÔ – èíèöèàòîðà è ó÷àñòíèêà ýòîãî Ñîãëàøåíèÿ.
121
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ó÷èòûâàÿ, ÷òî ñ 1 èþëÿ 2003 ãîäà âñòóïàåò â ñèëó Ôåäåðàëüíûé çàêîí ¹ 184-ÔÇ îò 27.12.2002 ã.
«Î òåõíè÷åñêîì ðåãóëèðîâàíèè» [2.8.20], êîòîðûì
îïðåäåëåíî, ÷òî â öåëÿõ:
à) çàùèòû æèçíè è çäîðîâüÿ ãðàæäàí (ôèçè÷åñêèõ ëèö);
á) çàùèòû èìóùåñòâà ôèçè÷åñêèõ è þðèäè÷åñêèõ ëèö, ãîñóäàðñòâåííîãî è (èëè) ìóíèöèïàëüíîãî èìóùåñòâà;
â) îõðàíû îêðóæàþùåé ïðèðîäíîé ñðåäû,
â òîì ÷èñëå æèçíè è (èëè) çäîðîâüÿ æèâîòíûõ è ðàñòåíèé îò ïîòåíöèàëüíî îïàñíûõ îáúåêòîâ (â íàøåì ñëó÷àå îò àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ â ñîñòàâå
âîçäóøíîãî ñóäíà) óñòàíàâëèâàþòñÿ òåõíè÷åñêèå
ðåãëàìåíòû – îáÿçàòåëüíûå äëÿ ïðèìåíåíèÿ è èñïîëüçîâàíèÿ òðåáîâàíèÿ ê îáúåêòàì òåõíè÷åñêîãî
ðåãóëèðîâàíèÿ, âûøåóêàçàííûì Çàêîíîì óñòàíîâëåíî, ÷òî òàêèå Ðåãëàìåíòû äîëæíû èìåòü ñòàòóñ
«Ôåäåðàëüíûõ çàêîíîâ» è ââîäèòüñÿ â äåéñòâèå
òàêæå Ôåäåðàëüíûìè çàêîíàìè.
ÀÏ, èìåþùèå ñòàòóñ «Ìåæäóíàðîäíîãî äîãîâîðà», ââåäåíû â äåéñòâèå íà ïðàâîâîé òåððèòîðèè ÐÔ Ïîñòàíîâëåíèåì Ïðàâèòåëüñòâà ÐÔ. Ñëåäîâàòåëüíî, ÀÏ ôàêòè÷åñêè ÿâëÿþòñÿ ñîñòàâíîé
÷àñòüþ Âîçäóøíîãî çàêîíîäàòåëüñòâà ÐÔ è ïî ñóùåñòâó ÿâëÿþòñÿ äîïîëíåíèåì ê Âîçäóøíîìó êîäåêñó ÐÔ.
 öåëÿõ ãàðìîíèçàöèè Âîçäóøíîãî çàêîíîäàòåëüñòâà ÐÔ ñî âíîâü ââåäåííûì Çàêîíîì «Î òåõíè÷åñêîì ðåãóëèðîâàíèè» íåîáõîäèìà çàêîíîäàòåëüíàÿ ëåãàëèçàöèÿ ÀÏ, â òîì ÷èñëå è â ïåðâóþ
î÷åðåäü ×àñòåé 21, 23, 33, 34, 36, 145 è 183 (ÀÏ-21,
ÀÏ-25, ÀÏ-33, ÀÏ-34, ÀÏ-36, ÀÏ-145 è ÀÏ-183)
[2.8.21, 2.8.22], îïðåäåëÿþùèõ ïðàâèëà, íîðìû,
òðåáîâàíèÿ è ïðîöåäóðû ñåðòèôèêàöèè àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé.
2.6.6.2 — Çàêîí «Î òåõíè÷åñêîì
ðåãóëèðîâàíèè» ïðèìåíèòåëüíî
ê íàçåìíîé òåõíèêå
Çàêîí «Î òåõíè÷åñêîì ðåãóëèðîâàíèè» (Çàêîí)
[2.8.23] – ýòî áàçèñíûé äîêóìåíò äëÿ ïðîèçâîäñòâåííèêîâ. Îí ïðåäóñìàòðèâàåò, ÷òî â òå÷åíèå
ñåìè ëåò áóäóò ðàçðàáîòàíû è óñòàíîâëåíû òåõíè÷åñêèå ðåãëàìåíòû, â êîòîðûõ áóäóò ïðîïèñàíû
òðåáîâàíèÿ ê âûïóñêàåìîé ïðîäóêöèè, ïðîöåññàì
åå ïðîèçâîäñòâà, ýêñïëóàòàöèè, õðàíåíèÿ è óòèëèçàöèè.
Îñíîâíàÿ èäåÿ Çàêîíà èñõîäèò èç íåîáõîäèìîñòè ââåäåíèÿ íîâîãî, îòâå÷àþùåãî ðûíî÷íîé ýêîíîìèêå è ìåæäóíàðîäíîé ïðàêòèêå ïîäõîäà ê âîïðîñàì
óñòàíîâëåíèÿ è ïðèìåíåíèÿ îáÿçàòåëüíûõ è ðåêîìåíäóåìûõ (äîáðîâîëüíûõ) òðåáîâàíèé ê ïðîäóêöèè,
122
ïðîöåññàì åå ïðîèçâîäñòâà è îáðàùåíèÿ, ðàáîòàì
è óñëóãàì è çàêëþ÷àåòñÿ:
- âî ââåäåíèè â ïðàêòèêó îáÿçàòåëüíûõ òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ;
- â óñòàíîâëåíèè äîáðîâîëüíîãî ñòàòóñà íàöèîíàëüíûõ ñòàíäàðòîâ;
- â ïðåäîñòàâëåíèè ïðîèçâîäèòåëþ âîçìîæíîñòè âûáîðà ðàçëè÷íûõ ñõåì îöåíêè ñîîòâåòñòâèÿ
ïðîäóêöèè è óñëóã óñòàíîâëåííûì òðåáîâàíèÿì
â çàâèñèìîñòè îò ñòåïåíè ïîòåíöèàëüíîé îïàñíîñòè ïðîäóêöèè è óñëóã;
- â îòäåëåíèè ôóíêöèé ãîñóäàðñòâåííûõ êîíòðîëüíûõ è íàäçîðíûõ îðãàíîâ îò ôóíêöèé îðãàíîâ ïî ñåðòèôèêàöèè;
- â ñîçäàíèè åäèíîé èíôîðìàöèîííîé ñèñòåìû òåõíè÷åñêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ.
Òåõíè÷åñêîå ðåãóëèðîâàíèå îñóùåñòâëÿåòñÿ
â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíöèïàìè:
- ïðèìåíåíèÿ åäèíûõ ïðàâèë óñòàíîâëåíèÿ òðåáîâàíèé ê ïðîäóêöèè, ïðîöåññàì ïðîèçâîäñòâà, ýêñïëóàòàöèè, õðàíåíèÿ, ïåðåâîçêè, ðåàëèçàöèè è óòèëèçàöèè, âûïîëíåíèþ ðàáîò èëè îêàçàíèþ óñëóã;
- ñîîòâåòñòâèÿ òåõíè÷åñêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ
óðîâíþ ðàçâèòèÿ íàöèîíàëüíîé ýêîíîìèêè, ðàçâèòèÿ ìàòåðèàëüíî - òåõíè÷åñêîé áàçû, à òàêæå óðîâíþ íàó÷íî - òåõíè÷åñêîãî ðàçâèòèÿ;
- íåçàâèñèìîñòè îðãàíîâ ïî àêêðåäèòàöèè,
îðãàíîâ ïî ñåðòèôèêàöèè îò èçãîòîâèòåëåé, ïðîäàâöîâ, èñïîëíèòåëåé è ïðèîáðåòàòåëåé;
- åäèíîé ñèñòåìû è ïðàâèë àêêðåäèòàöèè;
- åäèíñòâà ïðàâèë è ìåòîäîâ èññëåäîâàíèé
(èñïûòàíèé) è èçìåðåíèé ïðè ïðîâåäåíèè ïðîöåäóð îáÿçàòåëüíîé îöåíêè ñîîòâåòñòâèÿ;
- åäèíñòâà ïðèìåíåíèÿ òðåáîâàíèé òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ íåçàâèñèìî îò âèäîâ èëè îñîáåííîñòåé ñäåëîê;
- íåäîïóñòèìîñòè îãðàíè÷åíèÿ êîíêóðåíöèè
ïðè îñóùåñòâëåíèè àêêðåäèòàöèè è ñåðòèôèêàöèè;
- íåäîïóñòèìîñòè ñîâìåùåíèÿ ïîëíîìî÷èé
îðãàíà ãîñóäàðñòâåííîãî êîíòðîëÿ (íàäçîðà) è îðãàíà ïî ñåðòèôèêàöèè;
- íåäîïóñòèìîñòè ñîâìåùåíèÿ îäíèì îðãàíîì
ïîëíîìî÷èé íà àêêðåäèòàöèþ è ñåðòèôèêàöèþ;
- íåäîïóñòèìîñòè âíåáþäæåòíîãî ôèíàíñèðîâàíèÿ ãîñóäàðñòâåííîãî êîíòðîëÿ (íàäçîðà) çà ñîáëþäåíèåì òðåáîâàíèé òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ.
Òåõíè÷åñêèå ðåãëàìåíòû ïðèíèìàþòñÿ â öåëÿõ:
- çàùèòû æèçíè èëè çäîðîâüÿ ãðàæäàí, èìóùåñòâà ôèçè÷åñêèõ èëè þðèäè÷åñêèõ ëèö, ãîñóäàðñòâåííîãî èëè ìóíèöèïàëüíîãî èìóùåñòâà;
- îõðàíû îêðóæàþùåé ñðåäû, æèçíè èëè çäîðîâüÿ æèâîòíûõ è ðàñòåíèé;
- ïðåäóïðåæäåíèÿ äåéñòâèé, ââîäÿùèõ â çàáëóæäåíèå ïðèîáðåòàòåëåé.
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
Ïðèíÿòèå òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ â èíûõ
öåëÿõ íå äîïóñêàåòñÿ.
Òåõíè÷åñêèå ðåãëàìåíòû ñ ó÷åòîì ñòåïåíè
ðèñêà ïðè÷èíåíèÿ âðåäà óñòàíàâëèâàþò ìèíèìàëüíî íåîáõîäèìûå òðåáîâàíèÿ, êîòîðûå îáåñïå÷èâàþò:
- áåçîïàñíîñòü èçëó÷åíèé;
- áèîëîãè÷åñêóþ áåçîïàñíîñòü;
- âçðûâîáåçîïàñíîñòü;
- ìåõàíè÷åñêóþ áåçîïàñíîñòü;
- ïîæàðíóþ áåçîïàñíîñòü;
- ïðîìûøëåííóþ áåçîïàñíîñòü;
- òåðìè÷åñêóþ áåçîïàñíîñòü;
- õèìè÷åñêóþ áåçîïàñíîñòü;
- ýëåêòðè÷åñêóþ áåçîïàñíîñòü;
- ÿäåðíóþ è ðàäèàöèîííóþ áåçîïàñíîñòü;
- ýëåêòðîìàãíèòíóþ ñîâìåñòèìîñòü â ÷àñòè
îáåñïå÷åíèÿ áåçîïàñíîñòè ðàáîòû ïðèáîðîâ è îáîðóäîâàíèÿ;
- åäèíñòâî èçìåðåíèé.
Ñîäåðæàùèåñÿ â òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòàõ
îáÿçàòåëüíûå òðåáîâàíèÿ ÿâëÿþòñÿ èñ÷åðïûâàþùèìè, èìåþò ïðÿìîå äåéñòâèå íà âñåé òåððèòîðèè
ÐÔ è ìîãóò áûòü èçìåíåíû òîëüêî ïóòåì âíåñåíèÿ
èçìåíåíèé è äîïîëíåíèé â ñîîòâåòñòâóþùèé òåõíè÷åñêèé ðåãëàìåíò. Íåâêëþ÷åííûå â òåõíè÷åñêèå
ðåãëàìåíòû òðåáîâàíèÿ íå ìîãóò íîñèòü îáÿçàòåëüíûé õàðàêòåð.
Òåõíè÷åñêèå ðåãëàìåíòû ìîãóò áûòü äâóõ âèäîâ:
- îáùèå òåõíè÷åñêèå ðåãëàìåíòû;
- ñïåöèàëüíûå òåõíè÷åñêèå ðåãëàìåíòû.
Òðåáîâàíèÿ îáùåãî òåõíè÷åñêîãî ðåãëàìåíòà
îáÿçàòåëüíû äëÿ ïðèìåíåíèÿ è ñîáëþäåíèÿ â îòíîøåíèè ëþáûõ âèäîâ ïðîäóêöèè, ïðîöåññîâ ïðîèçâîäñòâà, ýêñïëóàòàöèè, õðàíåíèÿ, ïåðåâîçêè, ðåàëèçàöèè è óòèëèçàöèè.
Òðåáîâàíèÿìè ñïåöèàëüíîãî òåõíè÷åñêîãî
ðåãëàìåíòà ó÷èòûâàþòñÿ òåõíîëîãè÷åñêèå è èíûå
îñîáåííîñòè îòäåëüíûõ âèäîâ ïðîäóêöèè, ïðîöåññîâ ïðîèçâîäñòâà, ýêñïëóàòàöèè, õðàíåíèÿ, ïåðåâîçêè, ðåàëèçàöèè è óòèëèçàöèè, ñòåïåíü ðèñêà
ïðè÷èíåíèÿ âðåäà êîòîðûìè âûøå ñòåïåíè ðèñêà
ïðè÷èíåíèÿ âðåäà, ó÷òåííîé îáùèì òåõíè÷åñêèì
ðåãëàìåíòîì.
Îáÿçàòåëüíûå òðåáîâàíèÿ îïðåäåëÿþòñÿ ñîâîêóïíîñòüþ òðåáîâàíèé îáùèõ è ñïåöèàëüíûõ òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ.
Îáÿçàòåëüíûå òðåáîâàíèÿ, êàñàþùèåñÿ âîïðîñîâ áåçîïàñíîñòè ïðîäóêöèè, çàùèòû îêðóæàþùåé
ñðåäû, ïðåäóïðåæäåíèÿ äåéñòâèé, ââîäÿùèõ â çàáëóæäåíèå ïðèîáðåòàòåëåé, ñîäåðæàùèåñÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ â ðàçëè÷íûõ âåäîìñòâåííûõ íîðìàòèâíûõ
àêòàõ, â òîì ÷èñëå â ãîñóäàðñòâåííûõ ñòàíäàðòàõ,
âûíîñÿòñÿ â òåõíè÷åñêèå ðåãëàìåíòû.
Ñîçäàåòñÿ ïðîçðà÷íàÿ äâóõóðîâíåâàÿ ñòðóêòóðà íîðìàòèâíûõ è íîðìàòèâíî-ïðàâîâûõ äîêóìåíòîâ: âåðõíÿÿ ñòóïåíü – òåõíè÷åñêèå ðåãëàìåíòû,
íèæíÿÿ – ãàðìîíèçèðîâàííûå ñ òåõíè÷åñêèìè ðåãëàìåíòàìè äîáðîâîëüíûå ñòàíäàðòû.
Ñòàíäàðòû ïðèçâàíû ïîìî÷ü ïðîèçâîäèòåëþ
ïðàâèëüíî ïîíÿòü è âûïîëíèòü òðåáîâàíèÿ ðåãëàìåíòîâ.
Ïðèíöèï äîáðîâîëüíîãî ïðèìåíåíèÿ ñòàíäàðòîâ ãîâîðèò î âîëåèçúÿâëåíèè ëþáîãî ëèöà –
ñóáúåêòà õîçÿéñòâåííîé äåÿòåëüíîñòè – ïðèìåíÿòü
èëè íå ïðèìåíÿòü êîíêðåòíûå ñòàíäàðòû.
Çàêîí ïðåäóñìàòðèâàåò äâà âèäà ñòàíäàðòîâ:
íàöèîíàëüíûå ñòàíäàðòû, êîòîðûå ïðèíèìàþòñÿ è íàöèîíàëüíûì îðãàíîì ïî ñòàíäàðòèçàöèè,
è ñòàíäàðòû îðãàíèçàöèé. Ñóùåñòâóþùèå â íàñòîÿùåå âðåìÿ îòðàñëåâûå ñòàíäàðòû íå ïðåäóñìîòðåíû çàêîíîì, è îíè äîëæíû áûòü ïåðåâåäåíû ëèáî â ðàíã íàöèîíàëüíûõ ñòàíäàðòîâ, ëèáî
â ñòàíäàðòû îðãàíèçàöèé, ëèáî â òåõíè÷åñêèå äîêóìåíòû.
Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ñîõðàíèòñÿ ïðèâû÷íàÿ
àááðåâèàòóðà «ÃÎÑÒ» äëÿ íàöèîíàëüíûõ ñòàíäàðòîâ. Ðàçðàáîòêó ñòàíäàðòîâ, êàê è òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ, ìîæåò îñóùåñòâëÿòü ëþáîå ëèöî ïðè óñëîâèè ñîáëþäåíèÿ âñåõ íåîáõîäèìûõ òðåáîâàíèé,
óñòàíîâëåííûõ çàêîíîì. Ðåøåíèå î ïðèíÿòèè èëè
îòêëîíåíèè òîãî èëè èíîãî ïðîåêòà íàöèîíàëüíîãî ñòàíäàðòà ïðèíèìàåòñÿ íàöèîíàëüíûì îðãàíîì
ïî ñòàíäàðòèçàöèè. Åñëè ïðîèçâîäèòåëü ïðèíÿë
äîáðîâîëüíîå ðåøåíèå î ïðèìåíåíèè êîíêðåòíîãî ñòàíäàðòà, òî ñ äàííîãî ìîìåíòà ñîáëþäåíèå
âñåõ òðåáîâàíèé ñòàíîâèòñÿ äëÿ íåãî îáÿçàòåëüíûì.
Òåõíè÷åñêèå ðåãëàìåíòû è ñòàíäàðòû, ïðåæäå âñåãî, äîëæíû áàçèðîâàòüñÿ íà ìåæäóíàðîäíûõ
ñòàíäàðòàõ. Ïðè ýòîì â íàöèîíàëüíûõ ñòàíäàðòàõ
äîëæíû óñòàíàâëèâàòüñÿ, êàê ïðàâèëî, ýêñïëóàòàöèîííûå, ïîòðåáèòåëüñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïðîäóêöèè, íî íå òðåáîâàíèÿ ê êîíñòðóêöèè è äèçàéíó. Ýòî ñäåëàíî äëÿ òîãî, ÷òîáû ó ïðîèçâîäèòåëåé
áûëà âîçìîæíîñòü ñàìèì âûáèðàòü òåõíè÷åñêèå,
òåõíîëîãè÷åñêèå è ýðãîíîìè÷åñêèå ðåøåíèÿ – ýêîíîìè÷åñêè íàèáîëåå öåëåñîîáðàçíûå.
Ñòàíäàðòèçàöèÿ, ïîäòâåðæäåíèå ñîîòâåòñòâèÿ,
àêêðåäèòàöèÿ è ãîñóäàðñòâåííûé íàäçîð – ýòî ýëåìåíòû òåõíè÷åñêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ. Èñïûòàíèÿ,
ñåðòèôèêàöèÿ, äåêëàðèðîâàíèå – èíñòðóìåíòû, ïîçâîëÿþùèå ãîñóäàðñòâó îãðàäèòü è çàùèòèòü ñâîèõ
ãðàæäàí îò ïîòðåáëåíèÿ îïàñíîé è íåíàäëåæàùåãî
êà÷åñòâà ïðîäóêöèè. Ïîäòâåðæäåíèå ñîîòâåòñòâèÿ
– ôèíàëüíàÿ ÷àñòü îöåíêè ñîîòâåòñòâèÿ, äîêóìåíòàëüíîå ñâèäåòåëüñòâî òîãî, ÷òî ïðîäóêöèÿ èëè óñëóãà ñîîòâåòñòâóþò óñòàíîâëåííûì òðåáîâàíèÿì,
123
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
çàâåðøàåòñÿ ëèáî âûäà÷åé ñåðòèôèêàòà, ëèáî ïîäà÷åé äåêëàðàöèè î ñîîòâåòñòâèè.
Ïðàâèòåëüñòâîì åæåãîäíî óòî÷íÿåòñÿ ïåðå÷åíü ïðîäóêöèè, äëÿ êîòîðîé òðåáóåòñÿ îáÿçàòåëüíîå ïîäòâåðæäåíèå ñîîòâåòñòâèÿ, à òàêæå äîïîëíÿåòñÿ ïåðå÷åíü îòäåëüíûõ âèäîâ ïðîäóêöèè,
â îòíîøåíèè êîòîðûõ îáÿçàòåëüíàÿ ñåðòèôèêàöèÿ
çàìåíÿåòñÿ äåêëàðèðîâàíèåì ñîîòâåòñòâèÿ. Ãîññòàíäàðò óòâåðæäàåò ïåðå÷íè ïðîäóêöèè ñ óêàçàíèåì, êàêèì êîíêðåòíûì òðåáîâàíèÿì ýòà ïðîäóêöèÿ äîëæíà ñîîòâåòñòâîâàòü. Êîãäà áóäåò
ðàçðàáîòàí òåõíè÷åñêèé ðåãëàìåíò, òàêèå òðåáîâàíèÿ äîëæíû áóäóò óêàçûâàòüñÿ â òåõíè÷åñêèõ
ðåãëàìåíòàõ. Òåõíè÷åñêèìè ðåãëàìåíòàìè áóäóò
îïðåäåëåíû è ôîðìû ïîäòâåðæäåíèÿ ñîîòâåòñòâèÿ (äåêëàðàöèÿ ëèáî ñåðòèôèêàò), à òàêæå âîçìîæíûå ñõåìû (ïðåäóñìàòðèâàþùèå âîçìîæíîñòü
âûáîðà ïðîèçâîäèòåëåì íàèáîëåå ïðåäïî÷òèòåëüíîãî èç íåñêîëüêèõ âàðèàíòîâ) ïî êîòîðûì îáÿçàòåëüíîå ïîäòâåðæäåíèå ñîîòâåòñòâèÿ ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ.
Ïîäòâåðæäåíèå ñîîòâåòñòâèÿ ìîæåò íîñèòü
äîáðîâîëüíûé èëè îáÿçàòåëüíûé õàðàêòåð. Äîáðîâîëüíîå ïîäòâåðæäåíèå ñîîòâåòñòâèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ â ôîðìå äîáðîâîëüíîé ñåðòèôèêàöèè.
Îáÿçàòåëüíîå ïîäòâåðæäåíèå ñîîòâåòñòâèÿ
îñóùåñòâëÿåòñÿ â ôîðìàõ:
- ïðèíÿòèÿ äåêëàðàöèè î ñîîòâåòñòâèè (äàëåå
- äåêëàðèðîâàíèå ñîîòâåòñòâèÿ);
- îáÿçàòåëüíîé ñåðòèôèêàöèè.
Îáÿçàòåëüíîå ïîäòâåðæäåíèå ñîîòâåòñòâèÿ ïðîâîäèòñÿ òîëüêî â ñëó÷àÿõ, óñòàíîâëåííûõ ñîîòâåòñòâóþùèì òåõíè÷åñêèì ðåãëàìåíòîì, è èñêëþ÷èòåëüíî íà ñîîòâåòñòâèå òðåáîâàíèÿì òåõíè÷åñêîãî
ðåãëàìåíòà. Äåêëàðàöèÿ î ñîîòâåòñòâèè è ñåðòèôèêàò ñîîòâåòñòâèÿ èìåþò ðàâíóþ þðèäè÷åñêóþ ñèëó
íåçàâèñèìî îò ñõåì îáÿçàòåëüíîãî ïîäòâåðæäåíèÿ ñîîòâåòñòâèÿ è äåéñòâóþò íà âñåé òåððèòîðèè Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî áîëåå øèðîêî
áóäåò èñïîëüçîâàòüñÿ äåêëàðèðîâàíèå ñîîòâåòñòâèÿ.
Îáÿçàòåëüíàÿ ñåðòèôèêàöèÿ áóäåò ïðèìåíÿòüñÿ, êàê
ïðàâèëî, äëÿ íàèáîëåå îïàñíûõ âèäîâ ïðîäóêöèè.
Ïðîäóêöèÿ, ñîîòâåòñòâèå êîòîðîé òðåáîâàíèÿì òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ ïîäòâåðæäåíî â ïîðÿäêå, ïðåäóñìîòðåííîì íàñòîÿùèì Çàêîíîì, ìàðêèðóåòñÿ çíàêîì îáðàùåíèÿ íà ðûíêå.
Óêàçàííûå ïðîöåäóðû ïî îòíîøåíèþ ê ïðîäóêöèè ïðîâîäÿòñÿ íà äîðûíî÷íîé ñòàäèè. Íà ñòàäèè îáðàùåíèÿ íà ðûíêå ñîîòâåòñòâèå ïðîäóêöèè
òðåáîâàíèÿì òåõíè÷åñêèõ ðåãëàìåíòîâ áóäåò ïðîâåðÿòüñÿ ïóòåì ïðîâåäåíèÿ ãîñóäàðñòâåííîãî êîíòðîëÿ (íàäçîðà) óïîëíîìî÷åííûìè â ñîîòâåòñòâèè
ñ çàêîíîäàòåëüñòâîì ÐÔ ôåäåðàëüíûìè îðãàíàìè
èñïîëíèòåëüíîé âëàñòè.
124
Ïðè âûÿâëåíèè â ðåçóëüòàòå ïðîâåäåíèÿ êîíòðîëüíî-íàäçîðíûõ ìåðîïðèÿòèé íåñîîòâåòñòâèÿ
ïðîäóêöèè óñòàíîâëåííûì òðåáîâàíèÿì îðãàíû
ãîñóäàðñòâåííîãî êîíòðîëÿ (íàäçîðà) ïðèìåíÿþò
çàêîíîäàòåëüíî ïðåäóñìîòðåííûå ìåðû ïî íåäîïóùåíèþ ïðè÷èíåíèÿ âðåäà ïîòðåáèòåëþ.  èõ
÷èñëå ïðèîñòàíîâêà ïðîèçâîäñòâà, çàïðåò ïåðåäà÷è ïðîäóêöèè, ïðèîñòàíîâëåíèå èëè ïðåêðàùåíèå
äåéñòâèÿ äåêëàðàöèè î ñîîòâåòñòâèè èëè ñåðòèôèêàòà ñîîòâåòñòâèÿ, îòçûâ ïðîäóêöèè ñ ðûíêà, à òàêæå ìåðû, ïðåäóñìîòðåííûå àäìèíèñòðàòèâíûì
çàêîíîäàòåëüñòâîì.
Òåõíè÷åñêèå ðåãëàìåíòû äîëæíû áûòü ïðèíÿòû â òå÷åíèå ñåìè ëåò ñî äíÿ âñòóïëåíèÿ â ñèëó
íàñòîÿùåãî Ôåäåðàëüíîãî çàêîíà. Îáÿçàòåëüíûå
òðåáîâàíèÿ ê ïðîäóêöèè, ïðîöåññàì ïðîèçâîäñòâà,
ýêñïëóàòàöèè, õðàíåíèÿ, ïåðåâîçêè, ðåàëèçàöèè
è óòèëèçàöèè, â îòíîøåíèè êîòîðûõ òåõíè÷åñêèå
ðåãëàìåíòû â óêàçàííûé ñðîê íå áûëè ïðèíÿòû,
ïðåêðàùàþò äåéñòâèå ïî èñòå÷åíèè ñåìèëåòíåãî
ñðîêà.
2.7 - Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðüìèíèìóì
air flow – ðàñõîä âîçäóõà íà âõîäå â äâèãàòåëü
air humidification – óâëàæíåíèå âîçäóõà
bypass ratio (BPR) – ñòåïåíü äâóõêîíòóðíîñòè
core [engine] – ãàçîãåíåðàòîð
cycle – öèêë
thermodynamic c. – òåðìîäèíàìè÷åñêèé ö.
simple c. – ïðîñòîé ö.
combined c. – êîìáèíèðîâàííûé ö.
open c. – ðàçîìêíóòûé ö.
closed c. – çàìêíóòûé ö.
topping c. – âíóòðåííèé öèêë
bottoming c. – âíåøíèé öèêë
dry weight – ñóõàÿ ìàññà
efficiency – êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ
thermal e. – ýôôåêòèâíûé ÊÏÄ
propulsion e. – ïîëåòíûé (òÿãîâûé) ÊÏÄ
overall e. – îáùèé (ïîëíûé) ÊÏÄ äâèãàòåëÿ
shaft e. – ýôôåêòèâíûé ÊÏÄ (íà âûõîäíîì
âàëó ÃÒÄ)
envelope dimensions – ãàáàðèòíûå ðàçìåðû
fuel – òîïëèâî
fuel flow – ðàñõîä òîïëèâà
gas generator – ãàçîãåíåðàòîð
heat addition – ïîäâîä òåïëà
heat removal (heat extraction) – îòâîä òåïëà
intercooling – ïðîìåæóòî÷íîå îõëàæäåíèå
kerosene – êåðîñèí
lube oil – ñìàçî÷íîå ìàñëî
Ãëàâà 2 - Îñíîâíûå ïàðàìåòðû è òðåáîâàíèÿ ê ÃÒÄ
natural gas – ïðèðîäíûé ãàç
overall pressure ratio (OPR) – ñóììàðíàÿ ñòåïåíü
ñæàòèÿ
power - ìîùíîñòü
gross p. – ïîëíàÿ ìîùíîñòü
net p. – ïîëåçíàÿ ìîùíîñòü
[output] shaft p. – ýôôåêòèâíàÿ ìîùíîñòü
(íà âûõîäíîì âàëó ÃÒ Ä)
specific p. – óäåëüíàÿ ìîùíîñòü
scaling – ãåîìåòðè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå
(up – â ñòîðîíó óâåëè÷åíèÿ ðàçìåðîâ)
(down – â ñòîðîíó óìåíüøåíèÿ ðàçìåðîâ)
sequential combustion – ïðîìåæóòî÷íûé ïîäîãðåâ
specific fuel consumption (SFC) – óäåëüíûé ðàñõîä
òîïëèâà
specific thrust – óäåëüíàÿ òÿãà
specific work – óäåëüíàÿ ðàáîòà
steam (water) injection – âïðûñê ïàðà (âîäû)
thrust – òÿãà
tubine rotor inlet temperature (TRIT) – òåìïåðàòóðà
ãàçà ïåðåä òóðáèíîé
2.8 – Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé
ëèòåðàòóðû
2.8.1. Ñ. Ì. Øëÿõòåíêî è äð. «Òåîðèÿ äâóõêîíòóðíûõ òóðáîðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé». - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1979 ã.
2.8.2. Ã.Ñ. Ñêóáà÷åâñêèé «Àâèàöèîííûå ãàçîòóðáèííûå äâèãàòåëè. Êîíñòðóêöèÿ è ðàñ÷åò äåòàëåé».
- Ì.:Ìàøèíîñòðîåíèå, 1981 ã.
2.8.3. Ì.Å.Ðåçíèêîâ «Àâèàöèîííûå è ðàêåòíûå
òîïëèâà è ñìàçî÷íûå ìàòåðèàëû». - Ì.: Âîåíèçäàò,
1960 ã.
2.8.4. Àâèàöèîííûå ïðàâèëà. Ìåæãîñóäàðñòâåííûé
àâèàöèîííûé êîìèòåò.
2.8.4.1. ×àñòü 21 «Ïðîöåäóðû ñåðòèôèêàöèè àâèàöèîííîé òåõíèêè». Ðàçäåëû A, B, C, D, E, F, G.
1999 ã.
2.8.4.2. ×àñòü 33 «Íîðìû ëåòíîé ãîäíîñòè äâèãàòåëåé âîçäóøíûõ ñóäîâ». 1994 ãîä.
2.8.4.3. ×àñòü 34 «Îõðàíà îêðóæàþùåé ñðåäû. Íîðìû ýìèññèè äëÿ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé». 1999 ã.
2.8.4.4. ×àñòü 36 «Ñåðòèôèêàöèÿ âîçäóøíûõ ñóäîâ
ïî øóìó íà ìåñòíîñòè». 1994 ã.
2.8.5. ÃÎÑÒ 28775-90 «Àãðåãàòû ãàçîïåðåêà÷èâàþùèå ñ ãàçîòóðáèííûì ïðèâîäîì».
2.8.6. ÃÎÑÒ 29328-92 «Óñòàíîâêè ãàçîòóðáèííûå
äëÿ ïðèâîäà òóðáîãåíåðàòîðîâ. Îáùèå òåõíè÷åñêèå óñëîâèÿ».
2.8.7. Æóðíàë «Òåïëîýíåðãåòèêà» ¹1, 1999 ã.
2.8.8. Âîçäóøíûé êîäåêñ Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè.
Ôåäåðàëüíûé çàêîí ¹ 60-ÔÇ îò 19.03.1997.
2.8.9. Ôåäåðàëüíûé çàêîí ¹ 10-ÔÇ îò 08.01.1998
«Î ãîñóäàðñòâåííîì ðåãóëèðîâàíèè ðàçâèòèÿ àâèàöèè».
2.8.10. ÃÎÑÒ Ð ÈÑÎ 9001-2001 (ISO 9001-2000)
Ñèñòåìû ìåíåäæìåíòà êà÷åñòâà. Òðåáîâàíèÿ
2.8.10. ÃÎÑÒ Ð ÈÑÎ 9001-2001 (ISO 9001-2000)
Ñèñòåìû ìåíåäæìåíòà êà÷åñòâà. Òåðìèíû è ñëîâàðü
2.8.12. Ôåäåðàëüíûé çàêîí î ñåðòèôèêàöèè ïðîäóêöèè è óñëóã îò 10.06.93ã ¹ 5151-1 (â ðåäàêöèè
Ôåäåðàëüíûõ çàêîíîâ îò 27.12.95ã., ¹ 211-ÔÇ, îò
02.03.98, ¹ 30-ÔÇ, îò 31.07.98, ¹ 154-ÔÇ).
2.8.13. Ïîñòàíîâëåíèå Ãîññòàíäàðòà ÐÔ îò
30.06.2002ã. ¹ 64 «Íîìåíêëàòóðà ïðîäóêöèè è óñëóã (ðàáîò), â îòíîøåíèè êîòîðûõ çàêîíîäàòåëüíûìè àêòàìè Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè ïðåäóñìîòðåíà
èõ îáÿçàòåëüíàÿ ñåðòèôèêàöèÿ)» Ââåäåíî â äåéñòâèå ñ 1 äåêàáðÿ 2002 ãîäà (ñì. ïèñüìî Ãîññòàíäàðòà ÐÔ îò 18.11.2002ã. ¹ ÈÊ –11-23/3791).
2.8.14. ÃÎÑÒ Ð ÈÑÎ 11042-1-2001 «Óñòàíîâêè ãàçîòóðáèííûå. Ìåòîäû îïðåäåëåíèÿ âûáðîñîâ âðåäíûõ âåùåñòâ».
2.8.15. Ïîñòàíîâëåíèå Ãîññòàíäàðòà ÐÔ îò
21.09.1994ã. ¹ 15 (ðåäàêöèè 11.07.2002ã) «Ïîðÿäîê ñåðòèôèêàöèè ïðîäóêöèè â Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè»
2.8.16. Ïîñòàíîâëåíèå Ãîññòàíäàðòà ÐÔ îò
17.03.1998 ¹12, «Ñèñòåìà ñåðòèôèêàöèè ÃÎÑÒ Ð.
Ôîðìû îñíîâíûõ äîêóìåíòîâ, ïðèìåíÿåìûõ â ñèñòåìå»
2.8.17. Ïîñòàíîâëåíèå Ãîññòàíäàðòà ÐÔ îò
31.12.2002 ¹127, «Íîìåíêëàòóðà ïðîäóêöèè, ñîîòâåòñòâèå êîòîðîé ìîæåò áûòü ïîäòâåðæäåíî äåêëàðàöèåé î ñîîòâåòñòâèè».
2.8.18. Ðóêîâîäñòâî 21.2Ñ ïî ñåðòèôèêàöèè è íàäçîðó çà ïðîèçâîäñòâîì èçäåëèé àâèàöèîííîé òåõíèêè. ÀÐ ÌÀÊ. Ìîñêâà. 2004 ãîä.
2.8.19. Ð 50.3.005-2003. Âðåìåííûé ïîðÿäîê ñåðòèôèêàöèè ÑÌÊ íà ñîîòâåòñòâèå ÃÎÑÒ Ð ÈÑÎ
9001-2001 (ÈÑÎ 9001:2001).
2.8.20. Ôåäåðàëüíûé çàêîí ¹ 184-ÔÇ îò 27.12.2002
«Î òåõíè÷åñêîì ðåãóëèðîâàíèè».
2.8.21. ÀÏ-145. Àâèàöèîííûå ïðàâèëà, ÷àñòü 145.
Ðåìîíòíûå îðãàíèçàöèè, 1999.
2.8.22. ÀÏ-183. Àâèàöèîííûå ïðàâèëà, ÷àñòü 183.
Ïðåäñòàâèòåëè Àâèàöèîííîãî ðåãèñòðà, 1999.
2.8.23. Ñòàòüÿ «Ìèðîâûå ñòàíäàðòû äëÿ Ðîññèè»,
Å. Ïîëÿêîâà, Ðîññèéñêàÿ áèçíåñ-ãàçåòà îò 01 èþëÿ
2003 ãîäà ¹25.
125
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ãëàâà 3 - ÊÎÍÑÒÐÓÊÒÈÂÍÛÅ
ÑÕÅÌÛ ÃÒÄ
3.1 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû
àâèàöèîííûõ ÃÒÄ
3.1.1 - Òóðáîðåàêòèâíûå äâèãàòåëè
Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÒÐÄ ìîæíî êëàññèôèöèðîâàòü ïî ñëåäóþùèì îñíîâíûì ïðèçíàêàì:
- ïî òèïó êîìïðåññîðà - ñ öåíòðîáåæíûì èëè
îñåâûì êîìïðåññîðîì;
- ïî êîëè÷åñòâó ðîòîðîâ òóðáîêîìïðåññîðà îäíîâàëüíûå è äâóõâàëüíûå;
- ïî íàëè÷èþ èëè îòñóòñòâèþ ÔÊ.
ÒÐÄ ïåðâîãî ïîêîëåíèÿ ïðîåêòèðîâàëèñü êàê
ñ öåíòðîáåæíûìè, òàê è ñ îñåâûìè êîìïðåññîðàìè. Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄ ñ öåíòðîáåæíûì
êîìïðåññîðîì ïîêàçàíà íà Ðèñ. 3.1.1_1, à ñ îñåâûì êîìïðåññîðîì – íà Ðèñ. 3.1.1_2 è 3.1.1_3.
Ïðè îãðàíè÷åííûõ äèàìåòðàëüíûõ ãàáàðèòàõ äëÿ
óâåëè÷åíèÿ ðàñõîäà âîçäóõàïðèìåíÿþòñÿ öåíòðîáåæíûå êîìïðåññîðû ñ äâóõñòîðîííèì âõîäîì (ñì.
Ðèñ. 3.1.1_1).
Èç-çà çíà÷èòåëüíî áîëüøåãî ìèäåëåâîãî ñå÷åíèÿ öåíòðîáåæíîãî êîìïðåññîðà ïî ñðàâíåíèþ
ñ îñåâûì, è ,ñîîòâåòñòâåííî, ìåíüøåé ëîáîâîé òÿãè
ÒÐÄ ñ öåíòðîáåæíûìè êîìïðåññîðàìè íå ïîëó÷èëè äàëüíåéøåãî ðàçâèòèÿ, çà èñêëþ÷åíèåì ìàëîðàçìåðíûõ äâèãàòåëåé.
ÒÐÄ è ÒÐÄÔ âòîðîãî è òðåòüåãî ïîêîëåíèé ðàçðàáàòûâàëèñü ñ îñåâûìè êîìïðåññîðàìè. Â ïðîöåññå ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ äâèãàòåëåé ñòåïåíü ñæàòèÿ
â îäíîêàñêàäíûõ îñåâûõ êîìïðåññîðàõ äîñòèãëà
π ∗Ê = 12…15 ïðè êîëè÷åñòâå ñòóïåíåé ZÊ = 14…17.
Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ óñòîé÷èâîé ðàáîòû è âûñîêîãî ê.ï.ä. îäíîêàñêàäíûõ âûñîêîíàïîðíûõ êîìïðåññîðîâ íà íåðàñ÷åòíûõ ðåæèìàõ âõîäíîé íàïðàâëÿþùèé àïïàðàò (ÂÍÀ) è íàïðàâëÿþùèå àïïàðàòû
(ÍÀ) íåñêîëüêèõ ïåðåäíèõ ñòóïåíåé âûïîëíÿþòñÿ ïîâîðîòíûìè (ñì. Ðèñ. 3.1.1_2). Â ÒÐÄ ÀË-21Ô
ðàçðàáîòêè ÍÏÎ «Ñàòóðí» â 14-ñòóïåí÷àòîì êîìïðåññîðå ñî ñòåïåíüþ ñæàòèÿ π*Ê = 14,7 ïîâîðîòíûìè áûëè âûïîëíåíû íàïðàâëÿþùèå àïïàðàòû íå
òîëüêî ïÿòè ïåðâûõ, íî è ïÿòè ïîñëåäíèõ ñòóïåíåé.
Ïðåèìóùåñòâàìè ÒÐÄ îäíîâàëüíîé ñõåìû
ìîæíî ñ÷èòàòü ïðîñòîòó òðàíñìèññèè (ìèíèìàëüíîå êîëè÷åñòâî âàëîâ, îïîð è ïîäøèïíèêîâ), à òàêæå õîðîøóþ ïðèåìèñòîñòü äâèãàòåëÿ, êîòîðàÿ îáåñïå÷èâàåòñÿ çà ñ÷åò âûñîêîé ÷àñòîòû âðàùåíèÿ
ðîòîðà ÃÒÄ íà ðåæèìå ìàëîãî ãàçà ïðè «çàêðûòîì»
ïîëîæåíèè ðåãóëèðóåìûõ ÍÀ. Ê íåäîñòàòêàì ñõåìû ìîæíî îòíåñòè ðàçâèòóþ ìåõàíèçàöèþ êîìïðåññîðà, êîòîðàÿ óñëîæíÿåò êîíñòðóêöèþ è òðóäîåìêîñòü èçãîòîâëåíèÿ.
Ðèñóíîê 3.1.1_1 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄ ñ öåíòðîáåæíûì êîìïðåññîðîì (ÂÊ-1)
1 – öåíòðîáåæíûé êîìïðåññîð ñ äâóõñòîðîííèì âõîäîì; 2 – òðóá÷àòàÿ êàìåðà ñãîðàíèÿ;
3 – îäíîñòóïåí÷àòàÿ îñåâàÿ òóðáèíà; 4 – ðåàêòèâíîå ñîïëî; 5 – äèôôóçîð êîìïðåññîðà ñ
íàïðàâëÿþùèìè ëîïàòêàìè; 6 – îïîðû ñ ïîäøèïíèêàìè; 7 – àãðåãàòû
126
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.1.1_2 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà 1-âàëüíîãî ÒÐÄ ñ îñåâûì êîìïðåññîðîì
(ÒÐÄÔ J79 ôèðìû General Electric)
1 – 17-ñòóïåí÷àòûé êîìïðåññîð ñ ïîâîðîòíûìè ÂÍÀ è ÍÀ 1…6 ñòóïåíåé;
2 – òðóá÷àòî-êîëüöåâàÿ êàìåðà ñãîðàíèÿ; 3 – òðåõñòóïåí÷àòàÿ òóðáèíà; 4 – ÔÊ;
5 – ðåãóëèðóåìîå ñîïëî; 6 – îïîðû ñ ïîäøèïíèêàìè
Ðèñóíîê 3.1.1_3 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà äâóõâàëüíîãî ÒÐÄ ñ îñåâûì êîìïðåññîðîì
(òóðáîêîìïðåññîð ÒÐÄÔ Ð11Ô-300)
1 – òðåõñòóïåí÷àòûé ÊÍÄ; 2 – òðåõñòóïåí÷àòûé ÊÂÄ; 3 – êàìåðà ñãîðàíèÿ;
4 – îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ; 5 – îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÍÄ; 6 – âàë òóðáîêîìïðåññîðà ÂÄ;
7 – âàë òóðáîêîìïðåññîðà ÍÄ; 8 – ïîäøèïíèêè
 äâóõâàëüíûõ ÒÐÄ (ñì. Ðèñ. 3.1.1_3) êîìïðåññîð ñîñòîèò èç äâóõ êàñêàäîâ - êîìïðåññîðà íèçêîãî äàâëåíèÿ (ÊÍÄ) è êîìïðåññîðà âûñîêîãî äàâëåíèÿ (ÊÂÄ), êîòîðûå ïðèâîäÿòñÿ, ñîîòâåòñòâåííî,
òóðáèíàìè íèçêîãî è âûñîêîãî äàâëåíèÿ (ÒÍÄ
è ÒÂÄ). ÊÂÄ è ÒÂÄ îáðàçóþò òóðáîêîìïðåññîð
âûñîêîãî äàâëåíèÿ (ÂÄ), à ÊÍÄ è ÒÍÄ îáðàçóþò
òóðáîêîìïðåññîð íèçêîãî äàâëåíèÿ (ÍÄ). Ðîòîðà
òóðáîêîìïðåññîðîâ ÂÄ è ÍÄ êèíåìàòè÷åñêè íå ñâÿçàíû è èìåþò âîçìîæíîñòü âðàùàòüñÿ ñ ðàçëè÷íîé
(îïòèìàëüíîé äëÿ êàæäîãî êàñêàäà) ÷àñòîòîé.
Ïîâûøåííàÿ ÷àñòîòà âðàùåíèÿ òóðáîêîìïðåññîðà ÂÄ ïîçâîëÿåò ñîêðàòèòü ÷èñëî ñòóïåíåé ÊÂÄ,
îáùåå ÷èñëî ñòóïåíåé äâóõêàñêàäíîãî êîìïðåññîðà
è åãî äëèíó ïî ñðàâíåíèþ ñ îäíîêàñêàäíûì êîìïðåññîðîì ñ òîé æå ñòåïåíüþ ñæàòèÿ. Ìåíüøàÿ äëèíà ðîòîðîâ îáåñïå÷èâàåò èõ ïîâûøåííóþ æåñòêîñòü.
Íåäîñòàòêîì äâóõâàëüíûõ ÒÐÄ ìîæíî ñ÷èòàòü
óñëîæíåíèå òðàíñìèññèè (óâåëè÷åíèå ÷èñëà âàëîâ,
îïîð, ïîäøèïíèêîâ, óïëîòíåíèé), ïîâûøåííûå
òðåáîâàíèÿ ê òî÷íîñòè èçãîòîâëåíèÿ ñîïëîâûõ àïïàðàòîâ òóðáèí (ò.ê. èçìåíåíèå ïëîùàäè ñîïëîâûõ
àïïàðàòîâ âûçûâàåò èçìåíåíèå ñêîëüæåíèÿ ðîòîðîâ è çàïàñîâ óñòîé÷èâîñòè ÊÍÄ), à òàêæå ñâÿçàííûå ñî ñêîëüæåíèåì ðîòîðîâ íåêîòîðûå òðóäíîñòè
îáåñïå÷åíèÿ âûñîêîé ïðèåìèñòîñòè
127
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
3.1.2 - Äâóõêîíòóðíûå òóðáîðåàêòèâíûå äâèãàòåëè
ÒÐÄÄ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì
òèïîì àâèàöèîííûõ ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëåé äëÿ
ãðàæäàíñêèõ è âîåííûõ ñàìîëåòîâ. Áîëåå ñëîæíûé
ïðèíöèï ðàáîòû ïî ñðàâíåíèþ ñ ÒÐÄ è íàëè÷èå
â ñâÿçè ñ ýòèì äîïîëíèòåëüíûõ êîíñòðóêòèâíûõ
ýëåìåíòîâ îáóñëàâëèâàåò áîëüøîå êîëè÷åñòâî âîçìîæíûõ êîíñòðóêòèâíûõ ñõåì ÒÐÄÄ.
ÒÐÄÄ ìîæíî êëàññèôèöèðîâàòü ïî ñëåäóþùèì îñíîâíûì êîíñòðóêòèâíûì ïðèçíàêàì.
Ïî òèïó âûõëîïíîé ñèñòåìû:
- ñ ðàçäåëüíûìè ñîïëàìè âíóòðåííåãî è íàðóæíîãî êîíòóðîâ;
- ñ îáùèì ñîïëîì (ñî ñìåøåíèåì ïîòîêîâ
âíóòðåííåãî è íàðóæíîãî êîíòóðîâ).
Ïî ÷èñëó ðîòîðîâ (âàëîâ):
- îäíîâàëüíûå,
- äâóõâàëüíûå;
- òðåõâàëüíûå.
Ïî ðàñïîëîæåíèþ âåíòèëÿòîðà:
- ïåðåäíèì ðàñïîëîæåíèåì;
- çàäíèì ðàñïîëîæåíèåì.
Ïî íàëè÷èþ èëè îòñóòñòâèþ ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé íà âàëó âåíòèëÿòîðà.
Ïî òèïó ïðèâîäà âåíòèëÿòîðà:
- ñ ïðÿìûì ïðèâîäîì;
- ñ ïðèâîäîì ÷åðåç ðåäóêòîð.
Ïî íàëè÷èþ èëè îòñóòñòâèþ ÔÊ.
Ïî ðàñïîëîæåíèþ ÔÊ:
- âî âíåøíåì êîíòóðå;
- â îáîèõ êîíòóðàõ ;
- ñ îáùåé ÔÊ ïîñëå ñìåøåíèÿ ïîòîêîâ.
Ñîâðåìåííûå ÒÐÄÄ ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè âûïîëíÿþòñÿ êàê ñ ðàçäåëüíûì èñòå÷åíèåì, òàê è ñ îáùèì ñîïëîì.
Ñìåøåíèå ïîòîêîâ äàåò ñóùåñòâåííîå óëó÷øåíèå ýêîíîìè÷íîñòè ÒÐÄÄ, ìàêñèìóì êîòîðîãî
ðåàëèçóåòñÿ ïðè óìåðåííîé ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè m = 2…3 (∆CR ≈ -4%), íî ñîõðàíÿåòñÿ è ïðè
âûñîêèõ çíà÷åíèÿõ m = 8…10 (∆CR ≈-2%). Äëÿ ðåàëèçàöèè ìàêñèìàëüíîãî âûèãðûøà ïî óäåëüíîìó
ðàñõîäó òîïëèâà ïðèìåíÿþòñÿ ñïåöèàëüíî ïðîôèëèðîâàííûå ëåïåñòêîâûå ñìåñèòåëè. Òàêèå ñìåñèòåëè îáåñïå÷èâàþò âûñîêóþ ñòåïåíü ñìåøåíèÿ
ïîòîêîâ è âûðàâíèâàíèÿ ïîëÿ òåìïåðàòóð è ñêîðîñòåé íà ñðåçå ñîïëà. Ïðèìåíÿþòñÿ òàêæå êîíñòðóêòèâíî áîëåå ïðîñòûå è òåõíîëîãè÷íûå êîëüöåâûå
ñìåñèòåëè, èìåþùèå ìèíèìàëüíîå ãèäðàâëè÷åñêîå
ñîïðîòèâëåíèå, íî è ìåíüøèé âûèãðûø ïî óäåëüíîìó ðàñõîäó òîïëèâà. ÒÐÄÄ ñ ëåïåñòêîâûì ñìåñèòåëåì ïîêàçàí íà Ðèñ. 1.2.1.3_1, à ÒÐÄÄ ñ êîëüöåâûì ñìåñèòåëåì – íà Ðèñ. 3.1.2_1.
ÒÐÄÄ ñ îáùèì ñîïëîì èìåþò ïðåèìóùåñòâà
â àêóñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèêàõ - áîëåå íèçêèé
óðîâåíü øóìà. Ýòî äîñòèãàåòñÿ êàê çà ñ÷åò âûðàâíèâàíèÿ ïîëÿ ñêîðîñòåé íà ñðåçå ñîïëà, òàê è áëàãîäàðÿ âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ çâóêîïîãëîùàþùèõ ïàíåëåé áîëüøåé ïëîùàäè èç-çà áîëåå
Ðèñóíîê 3.1.2_1 – ÒÐÄÄ ñ êîëüöåâûì ñìåñèòåëåì (RB211)
1 – îáùåå ñîïëî; 2 – êîëüöåâîé ñìåñèòåëü
128
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
äëèííîé íàðóæíîé îáå÷àéêè äâèãàòåëÿ.
Íà ðåæèìàõ ðåâåðñèðîâàíèÿ ÒÐÄÄ ñ îáùèì
ñîïëîì îáåñïå÷èâàþò áîëåå âûñîêóþ îáðàòíóþ
òÿãó. Ïðè ðàñïîëîæåíèè ðåâåðñà òÿãè â íàðóæíîì
êîíòóðå ýòî ïðîèñõîäèò áëàãîäàðÿ çíà÷èòåëüíîìó
ñíèæåíèþ ïðÿìîé òÿãè âíóòðåííåãî êîíòóðà èç-çà
ïåðåðàñøèðåíèÿ ïîòîêà ãàçà â îáùåì ñîïëå (ñì.
âåðõíþþ ÷àñòü Ðèñ. 1.2.1.3_1). À ïðè ðàñïîëîæåíèè
ðåâåðñà çà ñìåñèòåëåì – çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ ïîòîêîâ îáîèõ êîíòóðîâ äëÿ ñîçäàíèÿ îáðàòíîé òÿãè.
Ïðèìåðû êîíñòðóêöèè ðåâåðñèâíûõ óñòðîéñòâ ðàçëè÷íûõ òèïîâ ïðèâåäåíû â ãëàâå 9.
ÒÐÄÄ ñ îáùèì ñîïëîì èìåþò áîëåå äëèííûé
êàíàë íàðóæíîãî êîíòóðà è ìîòîãîíäîëó (ñì.
Ðèñ. 1.2.2_1) è, ñîîòâåòñòâåííî, íåñêîëüêî áîëüøóþ ìàññó. Ïðè âûñîêîé è ñâåðõâûñîêîé ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè áîëåå äëèííàÿ ìîòîãîíäîëà
ñ îáùèì ñîïëîì ïðè óñòàíîâêå ïîä êðûëîì ìîæåò èìåòü ïîâûøåííîå ñîïðîòèâëåíèå èíòåðôåðåíöèè.
ÒÐÄÄ ñ ðàçäåëüíûì èñòå÷åíèåì (áåç ñìåøåíèÿ) èìåþò áîëåå êîðîòêèé êàíàë íàðóæíîãî êîíòóðà. ÑÓ ñ òàêèì ÒÐÄÄ èìååò õàðàêòåðíóþ ñòóïåí÷àòóþ êîíôèãóðàöèþ (ñì. Ðèñ. 1.2.2_1), îáðàçóåìóþ
ñîïëàìè íàðóæíîãî è âíóòðåííåãî êîíòóðîâ. Áîëåå
êîðîòêàÿ îáå÷àéêà íàðóæíîãî êîíòóðà îáëåã÷àåò
êîìïîíîâêó ÑÓ íà ïèëîíå ïîä êðûëîì ñ ìèíèìàëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì èíòåðôåðåíöèè, à òàêæå ñïîñîáñòâóåò ñíèæåíèþ åå ìàññû.
Ñ óâåëè÷åíèåì ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè ýòè
ôàêòîðû ïðèîáðåòàþò âñå áîëüøåå çíà÷åíèå. Íîâåéøèå ñåðèéíûå è ðàçðàáàòûâàåìûå ÒÐÄÄ ñ m = 8…11
(GE90, TRENT800, TRENT500, TRENT900, GP7000,
ïðîåêòû ÒÐÄÄ äëÿ Boeing 7E7) âûïîëíÿþòñÿ áåç
ñìåøåíèÿ ïîòîêîâ. Âûáîð ñõåìû ñ ðàçäåëüíûì èñòå÷åíèåì äëÿ ÒÐÄÄ ñî ñâåðõâûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè îïðåäåëÿåòñÿ òàêæå è òåì, ÷òî ñ óâåëè÷åíèåì ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè îáëåã÷àåòñÿ
îáåñïå÷åíèå íîðìèðóåìîãî óðîâíÿ øóìà è íåîáõîäèìîãî óðîâíÿ îáðàòíîé òÿãè íà ðåæèìå ðåâåðñèðîâàíèÿ.
Ñîâðåìåííûå ÒÐÄÄ ñ óìåðåííî âûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè m = 4…7 âûïîëíÿþòñÿ ñ âûõëîïíîé ñèñòåìîé êàê ñî ñìåøåíèåì, òàê è áåç ñìåøåíèÿ ïîòîêîâ. Âûáîð òèïà âûõëîïíîé ñèñòåìû
ÿâëÿåòñÿ êîìïðîìèññíûì ðåøåíèåì, ó÷èòûâàþùèì ïåðå÷èñëåííûå ôàêòîðû è õàðàêòåðèñòèê
ÒÐÄÄ, à òàêæå ñïîñîá óñòàíîâêè äâèãàòåëÿ íà êîíêðåòíûé òèï ñàìîëåòà. Íàïðèìåð, äëÿ äàëüíåìàãèñòðàëüíîãî ïàññàæèðñêîãî ñàìîëåòà ïîíèæåííûé óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà äëÿ ÒÐÄÄ ñ îáùèì
ñîïëîì ìîæåò èìåòü ðåøàþùåå çíà÷åíèå.
Ïî ÷èñëó ðîòîðîâ ñîâðåìåííûå ÒÐÄÄ ðàçäåëÿþòñÿ íà îäíî-, äâóõ- è òðåõâàëüíûå.
Î÷åâèäíûì ïðåèìóùåñòâîì îäíîâàëüíîé ñõåìû ÿâëÿåòñÿ îòíîñèòåëüíàÿ ïðîñòîòà êîíñòðóêöèè
- ìèíèìàëüíîå êîëè÷åñòâî âàëîâ, îïîð, ïîäøèïíèêîâ, óïëîòíåíèé. Íî ïðàêòè÷åñêîå èñïîëüçîâàíèå îäíîâàëüíîé ñõåìû âîçìîæíî ëèøü ïðè íèçêîé ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè, êîãäà âåíòèëÿòîð
è ÊÂÄ èìåþò áëèçêèå ïî âåëè÷èíå äèàìåòðû è ÷àñòîòû âðàùåíèÿ è ìîãóò áûòü îáúåäèíåíû íà îäíîì âàëó.
Ñóùåñòâåííûìè íåäîñòàòêàìè îäíîâàëüíîé
ñõåìû ÿâëÿþòñÿ:
- îãðàíè÷åííûå âîçìîæíîñòè ïîâûøåíèÿ ñòåïåíè ñæàòèÿ ïðè ïðèåìëåìîì êîëè÷åñòâå ñòóïåíåé
êîìïðåññîðà,
- õóäøàÿ ïðèåìèñòîñòü,
- íåîáõîäèìîñòü áîëåå ìîùíîãî ïóñêîâîãî
óñòðîéñòâà.
ÒÐÄÄ îäíîâàëüíîé ñõåìû íå ïîëó÷èëè øèðîêîãî ïðèìåíåíèÿ. Åäèíñòâåííûì ñåðèéíûì îäíîâàëüíûì äâóõêîíòóðíûì äâèãàòåëåì ÿâëÿåòñÿ
ÒÐÄÄÔ Ì53 ôèðìû Snecma òÿãîé 95 êÍ, ïðèìåíÿåìûé íà ôðàíöóçñêîì ñâåðõçâóêîâîì èñòðåáèòåëå Ìèðàæ 2000 (ñì. Ðèñ. 3.1.2_2).
Äâóõâàëüíàÿ ñõåìà â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñòàëà
êëàññè÷åñêîé è ïðèìåíÿåòñÿ êàê â ãðàæäàíñêèõ
ÒÐÄÄ ñ âûñîêîé è ñâåðõâûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè (ñì. Ðèñ. 3.1.2_3), òàê è â âîåííûõ ÒÐÄÄ
è ÒÐÄÄÔ ñ íèçêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè.
Âåíòèëÿòîð, ðàáîòàþùèé íà íàðóæíûé è âíóòðåííèé êîíòóðû, ïîäïîðíûå ñòóïåíè íà âàëó âåíòèëÿòîðà è ÒÍÄ, ðàñïîëîæåííûå âî âíóòðåííåì
êîíòóðå, îáðàçóþò òóðáîêîìïðåññîð ÍÄ, íàçûâàåìûé ÷àñòî òóðáîâåíòèëÿòîðîì. ÊÂÄ è ÒÂÄ îáðàçóþò òóðáîêîìïðåññîð ÂÄ, êîòîðûé âìåñòå ñ êàìåðîé
ñãîðàíèÿ (ÊÑ) îáðàçóåò ãàçîãåíåðàòîð. Òóðáîêîìïðåññîðû ÍÄ è ÂÄ èìåþò òîëüêî ãàçîäèíàìè÷åñêóþ
ñâÿçü, êèíåìàòè÷åñêè îíè íå ñâÿçàíû è èìåþò ðàçíóþ ÷àñòîòó âðàùåíèÿ.
Âàæíàÿ ðîëü ãàçîãåíåðàòîðà, êàê íàèáîëåå
íàïðÿæåííîãî è òåõíîëîãè÷åñêè ñëîæíîãî óçëà
ÒÐÄÄ, åãî ïàðàìåòðû è êîíñòðóêòèâíûå îñîáåííîñòè áûëè ðàññìîòðåíû â ðàçäåëå 2.5.2.
Âåíòèëÿòîðû ñîâðåìåííûõ ÒÐÄÄ è ÒÐÄÄÔ,
èìåþùèõ íèçêóþ ñòåïåíü äâóõêîíòóðíîñòè è ñòåïåíü ñæàòèÿ π*Ê = 2,0…5,0, âûïîëíÿþòñÿ ìíîãîñòóïåí÷àòûìè (Z = 2…5). À âåíòèëÿòîðû ÒÐÄÄ
ñ âûñîêîé è ñâåðõâûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè - îäíîñòóïåí÷àòûìè.
Íà âàëó âåíòèëÿòîðà âî âíóòðåííåì êîíòóðå
÷àñòî óñòàíàâëèâàþòñÿ äîïîëíèòåëüíûå ñòóïåíè,
íàçûâàåìûå ïîäïîðíûìè èëè áóñòåðíûìè. Îíè
ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ óâåëè÷åíèÿ ðàñõîäà âîçäóõà
÷åðåç âíóòðåííèé êîíòóð è ïîâûøåíèÿ ìîùíîñòè
ãàçîãåíåðàòîðà (ñì. Ðèñ. 3.1.2_3). Êîëè÷åñòâî
129
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.1.2_2 – Îáùèé âèä è ñõåìà òóðáîêîìïðåññîðà îäíîâàëüíîãî ÒÐÄÄÔ (M53)
1 – òðåõñòóïåí÷àòûé ÊÍÄ; 2 – 5-ñòóïåí÷àòûé ÊÂÄ; 3 – êàíàë íàðóæíîãî êîíòóðà;
4 – ÊÑ; 5 – äâóõñòóïåí÷àòàÿ òóðáèíà; 6 – îïîðû ñ ïîäøèïíèêàìè
ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé â ñîâðåìåííûõ ÒÐÄÄ âàðüèðóåòñÿ îò îäíîé äî ñåìè. Ïðè ôèêñèðîâàííîé òÿãå,
ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè è ñòåïåíè ñæàòèÿ óñòàíîâêà ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé ïîçâîëÿåò ñíèçèòü ðàçìåðíîñòü, ìàññó è ñòîèìîñòü ãàçîãåíåðàòîðà, à çíà÷èò - è äâèãàòåëÿ â öåëîì. Èçìåíåíèåì êîëè÷åñòâà
ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé è äèàìåòðà âåíòèëÿòîðà (ïðè
ôèêñèðîâàííîé ðàçìåðíîñòè ãàçîãåíåðàòîðà) ìîæåò
áûòü ñîçäàíî ñåìåéñòâî ÒÐÄÄ ñ ðàçëè÷íîé òÿãîé íà
áàçå åäèíîãî (óíèôèöèðîâàííîãî) ãàçîãåíåðàòîðà.
Ïðèìåðû ñîçäàíèÿ ÃÒÄ ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ è òÿãè (ìîùíîñòè) ðàññìîòðåíû â ðàçäåëå 2.5.2.
Ñåðèéíûå òðåõâàëüíûå ÒÐÄÄ (èëè ÒÐÄÄ
ñ äâóõâàëüíûì ãàçîãåíåðàòîðîì) âïåðâûå áûëè
ðàçðàáîòàíû â êîíöå 1960-õ…íà÷àëå 1970-õ ã.ã.
ôèðìîé Rolls-Royce (Âåëèêîáðèòàíèÿ). Ýòî áûëî
ñåìåéñòâî ÒÐÄÄ RB211 ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè â êëàññå òÿãè 200 êÍ äëÿ ìàãèñòðàëüíûõ ïàññàæèðñêèõ ñàìîëåòîâ (ñì. Ðèñ. 3.1.2_4).
Äâóõâàëüíàÿ ñõåìà ãàçîãåíåðàòîðà ïðè óìåðåííîé ñòåïåíè ñæàòèÿ òàê æå, êàê è â äâóõâàëüíûõ ÒÐÄ, ïîçâîëÿëà ñîêðàòèòü êîëè÷åñòâî ñòóïåíåé êîìïðåññîðà è îáåñïå÷èòü ãàçîäèíàìè÷åñêóþ
óñòîé÷èâîñòü áåç ïðèìåíåíèÿ ìåõàíèçàöèè. Îäíàêî, â íàñòîÿùåå âðåìÿ äëÿ íîâåéøèõ ÒÐÄÄ
130
(π*ÊΣ = 40…45 â òðåõâàëüíûõ ÒÐÄÄ) ñ óâåëè÷åíèåì îáùåé ñòåïåíè ñæàòèÿ ïðèõîäèòñÿ ïðèìåíÿòü
ðåãóëèðîâàíèå ÍÀ êîìïðåññîðà.
Äîñòîèíñòâàìè òðåõâàëüíîé ñõåìû ÒÐÄÄ
ñ÷èòàþòñÿ áîëüøàÿ æåñòêîñòü êîðîòêèõ ðîòîðîâ
è ñòàáèëüíîñòü ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ â ýêñïëóàòàöèè. Î÷åâèäíûé íåäîñòàòîê òðåõâàëüíîé ñõåìû
– âûñîêàÿ ñëîæíîñòü òðàíñìèññèè ñ áîëüøèì êîëè÷åñòâîì âàëîâ, îïîð, ïîäøèïíèêîâ è óïëîòíåíèé.
Ðàçâèòèå ïî òÿãå òðåõâàëüíûõ ÒÐÄÄ îñóùåñòâëÿåòñÿ àíàëîãè÷íî ÒÐÄÄ äâóõâàëüíîé ñõåìû äîáàâëÿþòñÿ ñòóïåíè íà âõîäå â ÊÍÄ è óâåëè÷èâàåòñÿ äèàìåòð âåíòèëÿòîðà. Ïåðâûå ñòóïåíè îòíîñèòåëüíî áûñòðîõîäíûõ ÊÍÄ òðåõâàëüíûõ äâèãàòåëåé èìåþò çíà÷èòåëüíî áîëüøóþ íàïîðíîñòü,
÷åì ïîäïîðíûå ñòóïåíè äâóõâàëüíîãî ÒÐÄÄ, êîòîðûå íàõîäÿòñÿ íà òèõîõîäíîì âàëó âåíòèëÿòîðà.
Ïîýòîìó, äëÿ îäèíàêîâîãî óâåëè÷åíèÿ ðàñõîäà âîçäóõà ÷åðåç âíóòðåííèé êîíòóð â òðåõâàëüíîì äâèãàòåëå òðåáóåòñÿ ìåíüøåå êîëè÷åñòâî äîïîëíèòåëüíûõ ñòóïåíåé, ÷òî ìîæíî ñ÷èòàòü ïðåèìóùåñòâîì
òðåõâàëüíîé ñõåìû.
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, äîáàâëåíèå ñòóïåíåé íà
âõîäå ÊÍÄ ïî ñóòè ÿâëÿåòñÿ ìîäåðíèçàöèåé äâóõ-
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.1.2_3 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà äâóõâàëüíîãî ÒÐÄÄ (CFM56-5B)
1 – âåíòèëÿòîð ñ àíòèâèáðàöèîííûìè ïîëêàìè; 2 – ïîäïîðíûå ñòóïåíè;
3 – ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ; 4 – äåâÿòèñòóïåí÷àòûé ÊÂÄ; 5 – ÊÑ;
6 – îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ; 7 – ÷åòûðåõñòóïåí÷àòàÿ ÒÍÄ; 8 – îïîðû ñ ïîäøèïíèêàìè;
9 – âàë òóðáîêîìïðåññîðà ÍÄ; 10 – âàë òóðáîêîìïðåññîðà ÂÄ; 1
11 – ñïðÿìëÿþùèé àïïàðàò âåíòèëÿòîðà; 12 – êîðîáêà ïðèâîäîâ
âàëüíîãî ãàçîãåíåðàòîðà. Ýòî â èòîãå ìîæåò áûòü
òåõíè÷åñêè áîëåå ðèñêîâàííûì, òðóäîåìêèì è ôèíàíñîâî çàòðàòíûì ìåðîïðèÿòèåì, ÷åì äîáàâëåíèå
áîëüøåãî êîëè÷åñòâà íèçêîíàïîðíûõ ïîäïîðíûõ
ñòóïåíåé íà âàëó âåíòèëÿòîðà â äâóõâàëüíîì ÒÐÄÄ
ñ ñîõðàíåíèåì óíèôèöèðîâàííîãî ãàçîãåíåðàòîðà.
 öåëîì æå òðåõâàëüíàÿ ñõåìà ÿâëÿåòñÿ òåõíè÷åñêè áîëåå ñëîæíîé, ïîýòîìó ïî òàêîé ñõåìå
âûïîëíåíî ìåíüøå ìîäåëåé äâèãàòåëåé, ÷åì ïî
äâóõâàëüíîé. Ýòî ãðàæäàíñêèå ÒÐÄÄ ñ âûñîêîé
ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè ñåìåéñòâà RB211
è Trent ôèðìû Rolls-Royce, Ä-36 , Ä-436 è Ä-18
ÇÌÊÁ «Ïðîãðåññ» (Óêðàèíà), à òàêæå âîåííûå
ÒÐÄÄÔ RB199 (îáúåäèíåíèå åâðîïåéñêèõ ôèðì),
ÍÊ-25 è ÍÊ-32 «ÑÍÒÊ èì. Í.Ä.Êóçíåöîâà» (ã. Ñàìàðà, Ðîññèÿ).
Ïðè óâåëè÷åíèè ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè
ñâûøå m = 9…11 ìîæåò îêàçàòüñÿ âûãîäíûì ðåäóêòîðíûé ïðèâîä âåíòèëÿòîðà, êîòîðûé îáåñïå-
÷èâàåò âðàùåíèå âåíòèëÿòîðà è òóðáèíû ÍÄ ñ ðàçëè÷íîé ÷àñòîòîé. Ýòà âûãîäà îáúÿñíÿåòñÿ ñëåäóþùèìè îáñòîÿòåëüñòâàìè.
1. Ñ óâåëè÷åíèåì ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè
ñíèæàþòñÿ îïòèìàëüíûå ñòåïåíü ñæàòèÿ è ïðèâåäåííàÿ îêðóæíàÿ ñêîðîñòü âåíòèëÿòîðà. Ñîîòâåòñòâåííî ñíèæàåòñÿ è îïòèìàëüíàÿ ÷àñòîòà âðàùåíèÿ, â òî âðåìÿ êàê ìîùíîñòü, ïîòðåáëÿåìàÿ
âåíòèëÿòîðîì, óâåëè÷èâàåòñÿ.  ðåçóëüòàòå çíà÷èòåëüíî âîçðàñòàåò êðóòÿùèé ìîìåíò íà âàëó òóðáîâåíòèëÿòîðà. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íåîáõîäèìîé
ïðî÷íîñòè òðåáóåòñÿ óâåëè÷åíèå íàðóæíîãî äèàìåòðà âàëà è ïðèìåíåíèå ñïåöèàëüíûõ ñâåðõïðî÷íûõ ìàòåðèàëîâ. Óâåëè÷åíèå äèàìåòðà âàëà ÍÄ,
ïðîõîäÿùåãî âíóòðè âàëà ãàçîãåíåðàòîðà, â ñâîþ
î÷åðåäü òðåáóåò óâåëè÷åíèÿ äèàìåòðîâ ïîäøèïíèêîâ ãàçîãåíåðàòîðà è îòâåðñòèé â äèñêàõ ÒÂÄ
è ÊÂÄ. Óâåëè÷åíèå äèàìåòðà ïîäøèïíèêîâ îãðàíè÷èâàåòñÿ ïàðàìåòðîì (D·n), îïðåäåëÿþùèì èõ
131
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.1.2_4 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà òðåõâàëüíîãî ÒÐÄÄ (RB211-535E4)
1 – øèðîêîõîðäíûé âåíòèëÿòîð; 2 – øåñòèñòóïåí÷àòûé ÊÍÄ; 3 – êàíàë íàðóæíîãî
êîíòóðà; 4 – øåñòèñòóïåí÷àòûé ÊÂÄ; 5 – RC; 6 – îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ;
7 – îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÑÄ; 8 – òðåõñòóïåí÷àòàÿ ÒÍÄ; 9 – îïîðû ñ ïîäøèïíèêàìè;
10 – âàë òóðáîêîìïðåññîðà ÂÄ; 11 – âàë òóðáîêîìïðåññîðà ÑÄ; 12 – âàë òóðáîêîìïðåññîðà
ÍÄ; 13 – ñïðÿìëÿþùèé àïïàðàò âåíòèëÿòîðà; 14 – êîðîáêà ïðèâîäîâ
äîëãîâå÷íîñòü, à óâåëè÷åíèå äèàìåòðîâ îòâåðñòèé
â äèñêàõ – ïðî÷íîñòüþ è ìàññîé äèñêîâ.
2. Ñíèæåíèå ÷àñòîòû âðàùåíèÿ òóðáîâåíòèëÿòîðà è ïîâûøåíèå åãî ìîùíîñòè (îñîáåííî ïðè
íàëè÷èè íà âàëó âåíòèëÿòîðà áîëüøîãî êîëè÷åñòâà
ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé) òðåáóåò óâåëè÷åíèÿ ÷èñëà
ñòóïåíåé ÒÍÄ äëÿ ñîõðàíåíèÿ ïðèåìëåìîãî ê.ï.ä.
 ñîâðåìåííûõ ÒÐÄÄ ñ m = 6…9 ÷èñëî ñòóïåíåé
ÒÍÄ äîñòèãàåò ZÒÍÄ = 7, ÷òî óñëîæíÿåò êîíñòðóêöèþ,
óâåëè÷èâàåò ÷èñëî äåòàëåé, äëèíó, ìàññó è ñòîèìîñòü
ÒÍÄ è äâèãàòåëÿ â öåëîì. Ïðè îòñóòñòâèè ðåäóêòîðà âûáîð ÷àñòîòû âðàùåíèÿ òóðáîâåíòèëÿòîðà (ïðèâåäåííîé îêðóæíîé ñêîðîñòè âåíòèëÿòîðà) è êîëè÷åñòâà ñòóïåíåé ÒÍÄ âñåãäà ÿâëÿåòñÿ êîìïðîìèññîì,
îáåñïå÷èâàþùèì ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå ïðîèçâåäåíèÿ ê.ï.ä. âåíòèëÿòîðà è ê.ï.ä. ÒÍÄ (η*Â, η*ÒÍÄ).
Ýòîò ïàðàìåòð îïðåäåëÿåò ýôôåêòèâíîñòü òóðáîâåíòèëÿòîðà â öåëîì ïðè ìèíèìàëüíî âîçìîæíîì êîëè÷åñòâå ñòóïåíåé ÒÍÄ. Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè íà
«çàäàííóþ ñòîèìîñòü» äâèãàòåëÿ èëè ëåòíîãî ÷àñà
132
ïðè âûáîðå ZÒÍÄ ó÷èòûâàþòñÿ òàêæå è ýêîíîìè÷åñêèå ïîêàçàòåëè (ñòîèìîñòü èçãîòîâëåíèÿ, ðåìîíòà
è òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ).
Ïðèìåíåíèå ðåäóêòîðà ïîçâîëÿåò íåçàâèñèìî
îïòèìèçèðîâàòü ÷àñòîòû âðàùåíèÿ è äðóãèå ïàðàìåòðû âåíòèëÿòîðà è òóðáèíû ñ îáåñïå÷åíèåì ìàêñèìàëüíîãî ê.ï.ä. è íèçêîãî óðîâíÿ øóìà âåíòèëÿòîðà, ìàêñèìàëüíîãî ê.ï.ä. è ìàëîãî ÷èñëà ñòóïåíåé
ÒÍÄ, ïðî÷íîñòè âàëà òóðáîâåíòèëÿòîðà ïðè óìåíüøåííîì äèàìåòðå. Ïðèâîä ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé äëÿ
ñîêðàùåíèÿ èõ ÷èñëà ìîæíî îñóùåñòâèòü îò âûñîêîîáîðîòíîãî âàëà ÒÍÄ.
Ðàçðàáîòêà êîìïàêòíûõ è ëåãêèõ àâèàöèîííûõ ðåäóêòîðîâ áîëüøîé ìîùíîñòè ñ âûñîêèì
ê.ï.ä. äëÿ ÒÐÄÄ è ÒÂÂÄ ÿâëÿåòñÿ ñëîæíîé òåõíè÷åñêîé çàäà÷åé. Òàê â ÒÐÄÄ ñ RÂÇË = 120…240 êÍ
è m = 11…15 ìîùíîñòü òóðáîâåíòèëÿòîðà ñîñòàâëÿåò 18000…33000 êÂò. Äëÿ ñîçäàíèÿ ðåäóêòîðîâ
òàêîé ìîùíîñòè íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü ðàáîòîñïîñîáíîñòü çóá÷àòûõ ïåðåäà÷ ïðè âûñîêèõ êîíòàêòíûõ
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
íàïðÿæåíèÿõ, äîëãîâå÷íîñòü âûñîêîíàãðóæåííûõ
ïîäøèïíèêîâ, ðàçðàáîòàòü ýôôåêòèâíóþ ñèñòåìó
ñìàçêè ðåäóêòîðà è ñèñòåìó îõëàæäåíèÿ ìàñëà.
Äàæå ïðè âûñîêîì ê.ï.ä. ðåäóêòîðà (0,99…0,995),
êîòîðûé îáåñïå÷èâàåòñÿ âûñîêîòî÷íûì îáîðóäîâàíèåì ïðè èçãîòîâëåíèÿ çóá÷àòûõ êîëåñ, äëÿ óêàçàííîãî êëàññà òÿãè ìîùíîñòü òåïëîîòäà÷è â ìàñëî ñîñòàâèò NÒÅÏË = 90…330 êÂò. Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà
ÒÐÄÄ ñî ñâåðõâûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè
ñ ðåäóêòîðíûì ïðèâîäîì âåíòèëÿòîðà ïîêàçàíà íà
Ðèñ. 3.1.2_5.
Ðåäóêòîðíûé ïðèâîä âåíòèëÿòîðà â íàñòîÿùåå
âðåìÿ ïðàêòè÷åñêè ïðèìåíÿåòñÿ â íåêîòîðûõ ìîäåëÿõ ñåðèéíûõ ÒÐÄÄ ìàëîé ðàçìåðíîñòè òÿãîé
RÂÇË = 15…35 êÍ ñ óìåðåííî âûñîêîé m = 4…6.
Ìîùíîñòü òóðáîâåíòèëÿòîðà òàêèõ äâèãàòåëåé íà
ïîðÿäîê ìåíüøå óêàçàííûõ âûøå çíà÷åíèé (ñì.
Ðèñ. 3.1.2_6).
Ñîçäàíèå ìîùíûõ ðåäóêòîðíûõ ÒÐÄÄ ñî
ñâåðõâûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè è ÒÂÂÄ
ñ çàêàïîòèðîâàííûì  â êëàññå òÿãè R > 100 êÍ
íàõîäèòñÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ íà ñòàäèè ïðîåêòíûõ
ïðîðàáîòîê èëè ñîçäàíèÿ îïûòíûõ è äåìîíñòðàöèîííûõ îáðàçöîâ. Íà Ðèñ. 3.1.2_7 ïîêàçàíà êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà îïûòíîãî ÒÂÂÄ ÍÊ-93 â êëàññå òÿãè
180…200 êÍ ðàçðàáîòêè «ÑÍÒÊ èì. Í.Ä.Êóçíåöîâà» (ã. Ñàìàðà) ñ äâóõðÿäíûì çàêàïîòèðîâàííûì
ÂÂ. ÒÂÂÄ òðåõâàëüíûé ñ äâóõâàëüíûì ãàçîãåíåðàòîðîì, îñíàùåí äâóõðÿäíûì ÂÂ ñ ïîâîðîòíûìè
ëîïàñòÿìè, îáåñïå÷èâàþùèìè îïòèìàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ÒÂÂÄ íà ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ ïðè ïðÿìîé òÿãå, à òàêæå ðåâåðñèðîâàíèå òÿãè çà ñ÷åò ïîâîðîòà ëîïàñòåé.  ïðèâîäèòñÿ âî âðàùåíèå
òðåõñòóïåí÷àòîé ÒÍÄ ÷åðåç ïëàíåòàðíî- äèôôåðåíöèàëüíûé ðåäóêòîð ìîùíîñòüþ ñâûøå 22000 êÂò.
Îäíîé èç âîçìîæíûõ ñõåì ÒÐÄÄ ñî ñâåðõâûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè áåç èñïîëüçîâàíèÿ ðåäóêòîðà ìîæåò áûòü ñõåìà ñ çàäíèì ðàñïîëîæåíèåì âåíòèëÿòîðà (ñì. Ðèñ. 3.1.2_8). Äâóõðÿäíûé
âåíòèëÿòîð ñ ïðîòèâîâðàùåíèåì ðàáî÷èõ êîëåñ ïðèâîäèòñÿ áèðîòàòèâíîé ÒÍÄ, èìåþùåé äâà âðàùàþùèõñÿ â ïðîòèâîïîëîæíûå ñòîðîíû ðîòîðà. Ïåðâûé ðîòîð îáðàçóþò ðàáî÷èå ëîïàòêè, à âòîðîé –
ñîïëîâûå, êîòîðûå â äàííîé êîíñòðóêöèè òàêæå
ñòàíîâÿòñÿ ðàáî÷èìè. Áèðîòàòèâíàÿ òóðáèíà ìîæåò
áûòü âûïîëíåíà ñ ñóùåñòâåííî ìåíüøèì êîëè÷åñòâîì ñòóïåíåé. Äàííóþ êîíöåïöèþ ÒÐÄÄ ñî
ñâåðõâûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè ïðîðàáàòûâàëà ôèðìà Rolls-Royce â 1980-õ ã.ã. â ïðîåêòå
«Contrafan» (RÂÇË = 230…270 êÍ, m = 15,6).
Áåçðåäóêòîðíûé ïðèâîä äâóõðÿäíîãî âåíòèëÿòîðà ñ ïîìîùüþ áèðîòàòèâíîé òóðáèíû âîçìîæåí
è ïðè ïåðåäíåì ðàñïîëîæåíèè âåíòèëÿòîðà (ñì.
Ðèñ. 3.1.2_9). Â ïîêàçàííîé ñõåìå èñïîëüçóåòñÿ ðàç-
Ðèñóíîê 3.1.2_5 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄÄ ñî ñâåðõâûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè è ðåäóêòîðíûì
ïðèâîäîì âåíòèëÿòîðà (ïðîåêò)
1 – ðåäóêòîð; 2 – ïîäïîðíûå ñòóïåíè íà âûñîêîîáîðîòíîì âàëó ÍÄ
133
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.1.2_6 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄÄ ìàëîé ðàçìåðíîñòè ñ ðåäóêòîðíûì ïðèâîäîì âåíòèëÿòîðà
(ALF 507)
1 – ðåäóêòîð; 2 – ïîäïîðíûå ñòóïåíè íà íèçêîîáîðîòíîì âàëó
Ðèñóíîê 3.1.2_7 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà îïûòíîãî ÒÂÂÄ ÍÊ-93
1 – äâóõðÿäíûé âèíòîâåíòèëÿòîð ñ ïîâîðîòíûìè ëîïàñòÿìè;
2 – ìåõàíèçì ïîâîðîòà ëîïàñòè; 3 – ðåäóêòîð
134
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.1.2_8 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄÄ ñ çàäíèì ðàñïîëîæåíèåì âåíòèëÿòîðà (êîíöåïöèÿ
«Contrafan» ôèðìû Rolls-Royce)
1 – äâóõâàëüíûé ãàçîãåíåðàòîð; 2 – áèðîòàòèâíàÿ ÒÍÄ; 3 – äâóõðÿäíûé
âåíòèëÿòîð
Ðèñóíîê 3.1.2_9 - Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄÄ ñ ðàçâåðíóòûì ãàçîãåíåðàòîðîì è áèðîòàòèâíîé
òóðáèíîé ÍÄ (ïðîåêò)
1 – äâóõðÿäíûé âåíòèëÿòîð; 2 – áèðîòàòèâíàÿ òóðáèíà âåíòèëÿòîðà; 3 – ãàçîãåíåðàòîð;
4 – ñìåñèòåëü; 5 – ïîâîðîò ïîòîêîâ âîçäóõà è ãàçà íà 180°
âåðíóòûé íà 180° (ïðîòèâ ïîëåòà) ãàçîãåíåðàòîð
è ïîâîðîò ïîòîêîâ âîçäóõà è ãàçà âíóòðè äâèãàòåëÿ
íà 180 °. Áëàãîäàðÿ ýòîìó âàëû áèðîòàòèâíîé òóðáèíû âåíòèëÿòîðà íå ïðîõîäÿò ÷åðåç ãàçîãåíåðàòîð
è îòñóòñòâóþò ñâÿçàííûå ñ ýòèì ïðîáëåìû. Ñõåìà
ïîçâîëÿåò âûïîëíÿòü ñìåøåíèå ïîòîêîâ ïðè êîðîòêîé íàðóæíîé îáå÷àéêå, õàðàêòåðíîé äëÿ ÒÐÄÄ áåç
ñìåøåíèÿ, êîòîðàÿ îáåñïå÷èâàåò ïîíèæåííîå ñîïðîòèâëåíèå îò èíòåðôåðåíöèè ñ êðûëîì. Àíàëîãè÷íàÿ ñõåìà äâèãàòåëÿ, íî ñ îáû÷íûì îäíîðÿäíûì
135
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
âåíòèëÿòîðîì ïðèìåíÿëàñü íà ìàëîðàçìåðíîì
ÒÐÄÄ ATF3 ôèðìû Honywell ñ RÂÇË = 24 êÍ è óìåðåííîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè m = 2,8.
Ñîâðåìåííûå âîåííûå ÒÐÄÄÔ ñ íèçêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè âûïîëíÿþòñÿ ïî äâóõâàëüíîé ñõåìå ñ îáùåé ÔÊ ïîñëå ñìåøåíèÿ ïîòîêîâ íàðóæíîãî è âíóòðåííåãî êîíòóðîâ. Íà
Ðèñ. 3.1.2_10 ïîêàçàí ÒÐÄÄÔ ïîêîëåíèÿ 4+ F100PW229 ôèðìû Pratt & Whitney òÿãîé RÔ = 130 êÍ
è ÒÐÄÄÔ 5 ïîêîëåíèÿ Ì88-2 ôèðìû Snecma
(Ôðàíöèÿ) ñ RÔ = 75 êÍ, èñïîëüçóåìûé íà èñòðåáèòåëå «Ðàôàëü».
Îñíîâíûå êîíñòðóêòèâíûå îñîáåííîñòè íîâåéøèõ ÒÐÄÄÔ:
- ìàëîå ÷èñëî ñòóïåíåé êîìïðåññîðà è òóð-
áèíû ñ ïîâûøåííîé àýðîäèíàìè÷åñêîé íàãðóçêîé
(ó ÒÐÄÄÔ ïÿòîãî ïîêîëåíèÿ ZÂ = 3, ZÊÂÄ = 5…6,
ZÒÂÄ = 1, ZÒÍÄ = 1; äëÿ äâèãàòåëåé øåñòîãî ïîêîëåíèÿ ïðîðàáàòûâàåòñÿ âîçìîæíîñòü ñíèæåíèÿ êîëè÷åñòâà ñòóïåíåé äî Z = 2(1) è ZÊÂÄ = 3…4);
- ïðèìåíåíèå ïðîòèâîâðàùåíèÿ ðîòîðîâ äëÿ
ïîâûøåíèÿ ê.ï.ä. òóðáèíû è ñíèæåíèÿ íàãðóçîê îò
ãèðîñêîïè÷åñêèõ ìîìåíòîâ;
- ïðèìåíåíèå ìàòåðèàëîâ è òåõíîëîãèé è èñïîëüçîâàíèå êîìïîíîâîê ÑÓ, ñíèæàþùèõ èíôðàêðàñíóþ è ðàäèîëîêàöèîííóþ çàìåòíîñòü.
Îäíèì èç ïåðñïåêòèâíûõ íàïðàâëåíèé ðàçâèòèÿ ÒÐÄÄ ÿâëÿåòñÿ ðàçðàáîòêà äâèãàòåëåé èçìåíÿåìîãî öèêëà (ÄÈÖ), â êîòîðûõ â çàâèñèìîñòè îò
ðåæèìà ïîëåòà ìåíÿåòñÿ ñòåïåíü äâóõêîíòóðíîñ-
Ðèñóíîê 3.1.2_10 – Îáùèé âèä è êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÐÄÄÔ ñ îáùåé ôîðñàæíîé êàìåðîé
1 – òðåõñòóïåí÷àòûé ÊÍÄ; 2 – øåñòèñòóïåí÷àòûé ÊÂÄ; 3 – îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ;
4 – îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÍÄ; 5 – ÔÊ; 6 – ðåãóëèðóåìîå ñîïëî
136
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.1.2_11 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà äâèãàòåëÿ- äåìîíñòðàòîðà èçìåíÿåìîãî öèêëà (ÄÈÖ) ôèðìû
General Electric
1 – ïåðâûé áëîê âåíòèëÿòîðà; 2 – ïåðåïóñêíîé êîëüöåâîé êàíàë;
3 – âòîðîé áëîê âåíòèëÿòîðà; 4 – ãàçîãåíåðàòîð; 5 – ïîâîðîòíûé ÑÀ ÒÍÄ;
6 – ðåãóëèðóåìûé ñìåñèòåëü; 7 – ðåãóëèðóåìîå ñîïëî ñ öåíòðàëüíûì òåëîì
òè m. Èçìåíåíèå ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç òðåáîâàíèé ñîâðåìåííûõ ìíîãîöåëåâûõ (ìíîãîðåæèìíûõ) áîåâûõ ñàìîëåòîâ. Ðåãóëèðîâàíèå m ìîæåò ïîòðåáîâàòüñÿ è äëÿ äâèãàòåëåé
ïåðñïåêòèâíûõ ñâåðõçâóêîâûõ ïàññàæèðñêèõ è àäìèíèñòðàòèâíûõ ñàìîëåòîâ, â òîì ÷èñëå äëÿ ñíèæåíèÿ øóìà ïðè âçëåòå.
Íà Ðèñ. 3.1.2_11 ïîêàçàíà êîíñòðóêòèâíàÿ
ñõåìà äåìîíñòðàöèîííîãî ÄÈÖ, èñïûòàííîãî
ôèðìîé General Electric (ÑØÀ). Äëÿ âîçìîæíîñòè ðåãóëèðîâàíèÿ ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè âåíòèëÿòîð äâèãàòåëÿ ðàçäåëåí íà äâà áëîêà. Ïåðâûé
äâóõñòóïåí÷àòûé áëîê ïðèâîäèòñÿ òóðáèíîé ÍÄ,
à âòîðîé áëîê (îäíîñòóïåí÷àòûé) – ãàçîãåíåðàòîðîì. Îáà áëîêà èìåþò ðåãóëèðóåìûå ÂÍÀ è ÍÀ
äëÿ ñîãëàñîâàíèÿ ðàñõîäîâ âîçäóõà. Ìåæäó áëîêàìè ðàñïîëîæåí êîëüöåâîé ïåðåïóñêíîé êàíàë
ñ êëàïàíàìè. Êëàïàíû çàêðûòû ïðè ðàáîòå â ðåæèìå îáû÷íîãî ÒÐÄÄ è îòêðûâàþòñÿ ïðè ðàáîòå
â ðåæèìå «äâîéíîé ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè»,
÷òî ïîçâîëÿåò ïåðåïóñêàòü ÷àñòü âîçäóõà çà ïåðåäíèì áëîêîì âåíòèëÿòîðà â íàðóæíûé êîíòóð.
Ïåðåïóñêíîé êàíàë çàêàí÷èâàåòñÿ ðåãóëèðóåìûìè ñòâîðêàìè äëÿ ýôôåêòèâíîãî ñìåøåíèÿ äâóõ
ïîòîêîâ âîçäóõà â íàðóæíîì êîíòóðå. Äëÿ ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ ìîùíîñòè ìåæäó ÒÂÄ è ÒÍÄ ïðè
ðåãóëèðîâàíèè ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè ÒÍÄ
èìååò ðåãóëèðóåìûé ñîïëîâîé àïïàðàò (ÑÀ). Êàíàë íàðóæíîãî êîíòóðà çàêàí÷èâàåòñÿ ðåãóëèðóåìûì ñìåñèòåëåì äëÿ ñîãëàñîâàíèÿ ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè è íàãðóçêè âåíòèëÿòîðà.
Òàêàÿ ñõåìà ïîçâîëÿåò ðåãóëèðîâàòü ñòåïåíü
äâóõêîíòóðíîñòè â äèàïàçîíå m = 0,25…0,6. Ýòî
äàåò ñíèæåíèå óäåëüíîãî ðàñõîäà òîïëèâà íà êðåéñåðñêîì ðåæèìå ïðèìåðíî íà 8 %. Èç-çà ñëîæíîé
êîíñòðóêöèè ñ áîëüøèì êîëè÷åñòâîì ðåãóëèðóåìûõ ýëåìåíòîâ, â ò.÷. è â ãîðÿ÷åé ÷àñòè äâèãàòåëÿ,
ÄÈÖ ïîêà íå ïîëó÷èëè ïðàêòè÷åñêîãî ïðèìåíåíèÿ.
Îäíàêî, âíåäðåíèå îòäåëüíûõ êîíñòðóêòèâíûõ ýëåìåíòîâ íà áîåâûõ ÒÐÄÄ ñëåäóþùèõ ïîêîëåíèé
âïîëíå âîçìîæíî.
3.1.3 - Òóðáîâèíòîâûå è âåðòîëåòíûå
ÃÒÄ
Ïðèíöèïèàëüíàÿ îñîáåííîñòü òóðáîâèíòîâûõ
è âåðòîëåòíûõ äâèãàòåëåé ñîñòîèò â òîì, ÷òî îñíîâíîå òÿãîâîå óñèëèå ñîçäàåòñÿ ñïåöèàëüíûì äâèæèòåëåì – âèíòîì, à äîëÿ ðåàêòèâíîé òÿãè, ñîçäàâàåìîé ïðîõîäÿùèì ÷åðåç äâèãàòåëü ïîòîêîì ãàçà,
îòíîñèòåëüíî ìàëà. Îñíîâíîå íàçíà÷åíèå ÃÒÄ ýòîãî òèïà – ïðîèçâîäñòâî ìîùíîñòè íà âàëó äâèãàòåëÿ äëÿ ïðèâîäà âîçäóøíîãî âèíòà ÑÓ. Äëÿ òîãî,
÷òîáû ýôôåêòèâíî ñðàáîòàòü áîëüøîé òåïëîïåðåïàä, òóðáèíû ÒÂÄ è âåðòîëåòíûõ ÃÒÄ âûïîëíÿþò
ìíîãîñòóïåí÷àòûìè, à âûõëîïíîå óñòðîéñòâî äâèãàòåëÿ – â âèäå äèôôóçîðà. Âèíò ïðèâîäèòñÿ ÷åðåç
ðåäóêòîð, ò.ê. ÷àñòîòà âðàùåíèÿ âàëà ÃÒÄ çíà÷èòåëüíî âûøå òðåáóåìîé ÷àñòîòû âðàùåíèÿ âèíòà.
ÒÂÄ è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ ìîæíî êëàññèôèöèðîâàòü ïî íåñêîëüêèì êîíñòðóêòèâíûì ïðèçíàêàì.
Ïî êèíåìàòè÷åñêîé ñõåìå:
- îäíîâàëüíûå;
- ñî ñâîáîäíîé òóðáèíîé (ÃÒÄ ñî ñâîáîäíîé
òóðáèíîé ìîãóò áûòü âûïîëíåíû ñ îäíî- è äâóõâàëüíûì ãàçîãåíåðàòîðîì);
- ñî «ñâÿçàííûì» ÊÍÄ, ïðèâîä êîòîðîãî ïðîèçâîäèòñÿ ñèëîâîé òóðáèíîé (ÑÒ).
Ïî ðàñïîëîæåíèþ ðåäóêòîðà:
- ñî âñòðîåííûì ðåäóêòîðîì;
- ñ âûíîñíûì ðåäóêòîðîì.
Ïî ðàñïîëîæåíèþ âèíòà ÒÂÄ:
- ñ òÿíóùèì âèíòîì;
- ñ òîëêàþùèì âèíòîì.
Äâèãàòåëè îäíîâàëüíîé ñõåìû íàèáîëåå ïðîñòû ïî êîíñòðóêöèè è ïîýòîìó, øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ
âî âñåõ êëàññàõ ìîùíîñòè. Ïî îäíîâàëüíîé ñõåìå
âûïîëíåí, íàïðèìåð, íàèáîëåå ìîùíûé â íàñòîÿùåå
âðåìÿ ÒÂÄ ÍÊ-12Ì (Nå = 11030 êÂò) ðàçðàáîòêè
ÑÍÒÊ èì. Í.Ä. Êóçíåöîâà (ã. Ñàìàðà), ïîêàçàííûé
íà Ðèñ. 3.1.3_1. Äâèãàòåëü èìååò âñòðîåííûé îäíîðÿäíûé äèôôåðåíöèàëüíûé ðåäóêòîð, ïåðåäàþùèé èçáûòî÷íóþ ìîùíîñòü îò ïÿòèñòóïåí÷àòîé
137
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.1.3_1 – Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà îäíîâàëüíîãî ÒÂÄ (ÍÊ-12ÌÂ)
1 – äâóõðÿäíûé âèíò; 2 – ðåäóêòîð; 3 – âõîäíîå óñòðîéñòâî; 4 – 14-ñòóïåí÷àòûé îñåâîé
êîìïðåññîð; 5 – êîëüöåâàÿ ÊÑ; 6 – ïÿòèñòóïåí÷àòàÿ òóðáèíà; 7 – îïîðû ñ ïîäøèïíèêàìè
òóðáèíû íà äâóõðÿäíûé âèíò èçìåíÿåìîãî øàãà
(ÂÈØ) äèàìåòðîì 5,6 ì. Äîñòîèíñòâîì îäíîâàëüíûõ äâèãàòåëåé ÿâëÿåòñÿ âûñîêàÿ ïðèåìèñòîñòü íà ðåæèìå ìàëîãî ãàçà ïîääåðæèâàåòñÿ âûñîêàÿ
÷àñòîòà âðàùåíèÿ (áëèçêàÿ ê âçëåòíîé), ïðè ýòîì
óãîë óñòàíîâêè ëîïàñòåé âèíòà îáåñïå÷èâàtò ìèíèìàëüíîå ïîòðåáëåíèå ìîùíîñòè. Ïîâûøåíèå
ìîùíîñòè (òÿãè âèíòà) âûïîëíÿåòñÿ ïîäà÷åé òîïëèâà â ÊÑ ïðè îäíîâðåìåííîì óâåëè÷åíèè óãëà óñòàíîâêè («çàòÿæåëåíèè») âèíòà òàêèì îáðàçîì,
÷òîáû îáåñïå÷èâàëàñü ìàêñèìàëüíàÿ òÿãà. Íåäîñòàòîê îäíîâàëüíûõ äâèãàòåëåé – ñëîæíîñòü ñîãëàñîâàíèÿ ðàáîòû êîìïðåññîðà, òóðáèíû è âèíòà.
Øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëà òàêæå
ñõåìà ñî ñâîáîäíîé òóðáèíîé, ðàñïîëîæåííîé íà
îòäåëüíîì âàëó è ñëóæàùåé òîëüêî äëÿ ïðèâîäà
âèíòà. Êîìïðåññîð, ÊÑ è ÒÂÄ (òóðáèíà êîìïðåññîðà) îáðàçóåò îòäåëüíûé ìîäóëü – ãàçîãåíåðàòîð,
êîòîðûé èìååò ñ ÑÒ òîëüêî ãàçîäèíàìè÷åñêóþ
ñâÿçü. ÒÂÄ è âåðòîëåòíûå ÃÒÄ ñî ñâîáîäíîé òóðáèíîé áîëåå ãèáêè â ïðèìåíåíèè. Îíè òðåáóþò
ìåíüøóþ ìîùíîñòü ïóñêîâûõ óñòðîéñòâ, ÷åì îäíîâàëüíûå äâèãàòåëè, íî îòëè÷àþòñÿ õóäøåé ïðèåìèñòîñòüþ. Îáû÷íî ïî òàêîé ñõåìå âûïîëíÿþòñÿ
ÃÒÄ äëÿ âåðòîëåòîâ.
Íà Ðèñ. 3.1.3_2 à, á, â ïîêàçàíû êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ ñî ñâîáîäíîé òóðáèíîé.
Òóðáîâèíòîâîé äâèãàòåëü ÒÂ7-117 ðàçðàáîòêè ÃÓÍÏÏ «Çàâîä èì. Â.ß.Êëèìîâà» (ã. ÑàíêòÏåòåðáóðã). Äâèãàòåëü èìååò ìîùíîñòü 2000 êÂò
è ýêñïëóàòèðóåòñÿ íà ñàìîëåòå ÈË-114. Äâèãàòåëü
ñ îäíîâàëüíûì ãàçîãåíåðàòîðîì, ñ îñåöåíòðîáåæíûì êîìïðåññîðîì è âñòðîåííûì ñîîñíûì ðåäóêòîðîì.
Âåðòîëåòíûé ÃÒÄ ÒÂ3-117 ðàçðàáîòêè ÃÓÍÏÏ
«Çàâîä èì. Â.ß. Êëèìîâà» äëÿ áîåâûõ âåðòîëåòîâ
138
ñåìåéñòâ ÌÈ-17, ÌÈ-24, ÊÀ-28, ÊÀ-32, ÊÀ-50/52.
Äâèãàòåëü ìîùíîñòüþ 1600 êÂò ñ îñåâûì êîìïðåññîðîì. Âàë ÑÒ âûõîäèò íàçàä è ñîåäèíÿåòñÿ ñ âåðòîëåòíûì ðåäóêòîðîì.
Òóðáîâèíòîâîé äâèãàòåëü ÒÂ3-117ÂÌÀÑÁÌ1 äëÿ ðåãèîíàëüíîãî ñàìîëåòà ÀÍ-140, ÿâëÿåòñÿ ìîäèôèêàöèåé âåðòîëåòíîãî ÃÒÄ ÒÂ3-117.
Äâèãàòåëü èìååò îðèãèíàëüíóþ òðàíñìèññèþ ïðèâîäà âèíòà, ðàçðàáîòàííóþ äëÿ ñîõðàíåíèÿ áåç èçìåíåíèé êîíñòðóêöèè áàçîâîãî âåðòîëåòíîãî äâèãàòåëÿ (ñì. Ðèñ. 3.1.3_2). Ìîùíîñòü ÑÒ ïåðåäàåòñÿ
ãëàâíîìó âûíîñíîìó ðåäóêòîðó ïðèâîäà âèíòà ñ ïîìîùüþ çàäíåãî ïðîìåæóòî÷íîãî ðåäóêòîðà è âàëàðåññîðû, ïðîõîäÿùåãî ñâåðõó äâèãàòåëÿ. Áëàãîäàðÿ
òàêîé ñõåìå òðàíñìèññèè íåò íåîáõîäèìîñòè ïðîïóñêàòü ñèëîâîé âàë ñâîáîäíîé òóðáèíû ÷åðåç ãàçîãåíåðàòîð ïðè «åñòåñòâåííîì» ðàñïîëîæåíèè äâèãàòåëÿ «ïî ïîëåòó».
Ïðèìåíÿåòñÿ òàêæå ðàñïîëîæåíèå äâèãàòåëÿ
â ìîòîãîíäîëå «ïðîòèâ ïîëåòà».  ýòîì ñëó÷àå íåò
íåîáõîäèìîñòè â äëèííîé òðàíñìèññèè, ðåäóêòîð
ìîæåò áûòü âûïîëíåí âñòðîåííûì, íî òðåáóþòñÿ
ïîâîðîòû íà 180 ° ïîòîêîâ âîçäóõà è âûõëîïíûõ
ãàçîâ (ñì. Ðèñ. 3.1.3_3). Íåäîñòàòêàìè ñõåìû ÿâëÿþòñÿ òðóäíîñòè ñîãëàñîâàíèÿ õàðàêòåðèñòèê êîìïðåññîðà è âîçäóøíîãî âèíòà è îáåñïå÷åíèå óñòîé÷èâîé ðàáîòû ÊÍÄ, ÷àñòîòà âðàùåíèÿ êîòîðîãî
îïðåäåëÿåòñÿ ÷àñòîòîé âðàùåíèÿ âèíòà.
Ïî ñõåìå ñî «ñâÿçàííûì» ÊÍÄ âûïîëíåí ÒÂÄ
Tyne (Rolls-Royce) ìîùíîñòüþ 2600 êÂò. Íà
Ðèñ. 3.1.3_4 â êà÷åñòâå ïðèìåðà ïîêàçàí ïðîåêò
ÒÂÄ Ì138 â êëàññå ìîùíîñòè 6000…9000 êÂò êîíñîðöèóìà åâðîïåéñêèõ ôèðì. Ýòîò äâèãàòåëü ñòàë
ïðîòîòèïîì ðàçðàáàòûâàåìîãî â íàñòîÿùåå âðåìÿ
ÒÂÄ ÒÐ400 äëÿ ïåðñïåêòèâíîãî åâðîïåéñêîãî âîåííî-òðàíñïîðòíîãî ñàìîëåòà À400Ì. Äëÿ ÒÐ400
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
à) 1 – âàë âèíòà; 2 – ðåäóêòîð; 3 – îñåöåíòðîáåæíûé êîìïðåññîð (5 îñåâûõ + 1 öåíòðîáåæíàÿ ñòóïåíü);
4 – ïðîòèâîòî÷íàÿ ÊÑ; 5 – äâóõñòóïåí÷àòàÿ òóðáèíà ãàçîãåíåðàòîðà; 6 – äâóõñòóïåíñàòàÿ ÑÒ;
7 – âàë ãàçîãåíåðàòîðà; 8 – âàë ÑÒ
á) 1 – 12-ñòóïåí÷àòûé îñåâîé êîìïðåññîð; 2 – êîëüöåâàÿ ÊÑ; 3 – äâóõñòóïåí÷àòàÿ òóðáèíà ãàçîãåíåðàòîðà;
4 – äâóõñòóïåí÷àòàÿ ÑÒ; 5 – âàë ãàçîãåíåðàòîðà; 6 – âàë ÑÒ
â) 1 – 12-ñòóïåí÷àòûé îñåâîé êîìïðåññîð; 2 – êîëüöåâàÿ ÊÑ; 3 – äâóõñòóïåí÷àòàÿ òóðáèíà ãàçîãåíåðàòîðà;
4 – äâóõñòóïåí÷àòàÿ ÑÒ; 5 – âàë ãàçîãåíåðàòîðà; 6 – âàë ÑÒ; 7 – ïðîìåæóòî÷íûé ðåäóêòîð;
8 – òðàíñìèññèÿ; 9 – âàë âèíòà; 10 – îñíîâíîé ðåäóêòîð; 11 – âîçäóõîçàáîðíèê; 12 – âûõëîïíîé äèôôóçîð
Ðèñóíîê 3.1.3_2 – Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ ñî ñâîáîäíîé òóðáèíîé
139
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
âûáðàíà ñõåìà ñî ñâîáîäíîé òóðáèíîé ñ ïðèâîäîì
ÊÍÄ îò îòäåëüíîé òóðáèíû
Äëÿ ïåðåäà÷è ìîùíîñòè îò ÑÒ âîçäóøíîìó
âèíòó èñïîëüçóþòñÿ âñòðîåííûå è âûíîñíûå ðåäóêòîðû. Ñõåìû ÒÂÄ ñî âñòðîåííûì ðåäóêòîðîì
ïîêàçàíû íà Ðèñ. 3.1.3_1, 3.1.3_3, 3.1.3_4. Îáùèé
âèä ÒÂÄ ñ âûíîñíûì ðåäóêòîðîì ïîêàçàí íà
Ðèñ. 3.1.3_5.
ÑÓ âåðòîëåòîâ òàêæå âûïîëíÿþòñÿ ñ âûíîñíûìè ðåäóêòîðàìè. Âåðòîëåòíûå ðåäóêòîðû çíà-
Ðèñóíîê 3.1.3_3 – Îáùèé âèä ÒÂÄ ñ ïîâîðîòîì ïîòîêîâ âîçäóõà è âûõëîïíûõ ãàçîâ íà 180 ° (Walter M601-E)
1 – âõîäíîå óñòðîéñòâî ñ ïîâîðîòîì ïîòîêà íà 180 °; 2 – îñåöåíòðîáåæíûé êîìïðåññîð;
3 – ÊÑ; 4 – òóðáèíà ãàçîãåíåðàòîðà; 5 – ÑÒ; 6 – ðåäóêòîð;
7 – âûõëîïíîå óñòðîéñòâî ñ ïîâîðîòîì ïîòîêà ãàçà íà 180 °; 8 – âàë âèíòà
Ðèñóíîê 3.1.3_4 – Îáùèé âèä ÒÂÄ ñ ïîâîðîòîì ïîòîêîâ âîçäóõà è âûõëîïíûõ ãàçîâ íà 180 ° (Walter M601-E)
1 – âèíò èçìåíÿåìîãî øàãà; 2 – ðåäóêòîð; 3 – ÊÍÄ íà âûñîêîîáîðîòíîì âàëó ÍÄ; 4 –ÊÂÄ;
5 – êîëüöåâàÿ ÊÑ; 6 – òóðáèíà ÂÄ; 7 – òóðáèíà ÍÄ (ÑÒ); 8 – âàë ÂÄ; 9 – âàë ÍÄ
140
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
÷èòåëüíî ïðåâûøàþò ïî ãàáàðèòàì ðåäóêòîðû
ÒÂÄ, ïîñêîëüêó èìåþò áîëüøåå ïåðåäàòî÷íîå ÷èñëî èç-çà áîëåå íèçêîé ÷àñòîòû âðàùåíèÿ íåñóùåãî
âèíòà. ÑÓ âåðòîëåòîâ äëÿ ïîâûøåíèÿ áåçîïàñíîñòè ýêñïëóàòàöèè, êàê ïðàâèëî, âêëþ÷àþò äâà ÃÒÄ,
êîòîðûå ïåðåäàþò ìîùíîñòü íà âèíò ÷åðåç îáùèé
ðåäóêòîð.
Íà ñàìîëåòàõ ñ ÒÂÄ îáû÷íî ïåðåäíåå ðàñïîëîæåíèå âèíòà (îòíîñèòåëüíî äâèãàòåëÿ è ìîòîãîíäîëû), êîòîðûé â äàííîì ñëó÷àå ÿâëÿåòñÿ «òÿíóùèì».
Ñóùåñòâóþò ÑÓ ñ ÒÂÄ è ñ çàäíèì ðàñïîëîæåíèåì
âèíòà («òîëêàþùèé» âèíò). Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà
ÃÒÄ è îáùèé âèä ÑÓ ñ ÒÂÄ è «òîëêàþùèì» âèíòîì
ïîêàçàíû íà Ðèñ. 3.1.3_6.
Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî ïðèâîä äâóõðÿäíîãî òîëêàþùåãî âèíòà ìîæåò áûòü îñóùåñòâëåí
è áåç ðåäóêòîðà - ñ ïîìîùüþ áèðîòàòèâíîé òóðáèíû. Ñõåìà ÒÂÄ â ýòîì ñëó÷àå àíàëîãè÷íà ñõåìå
ÒÐÄÄ ñ çàäíèì ðàñïîëîæåíèåì äâóõðÿäíîãî âåíòèëÿòîðà è áèðîòàòèâíîé òóðáèíîé, ïîêàçàííîé íà
Ðèñ. 3.1.2_8, íî áåç îáòåêàòåëÿ íàðóæíîãî êîíòóðà. Îïûòíûé ÒÂÂÄ GE36 ôèðìû General Electric,
âûïîëíåííûé ïî äàííîé ñõåìå, ïðîõîäèë ëåòíûå
èñïûòàíèÿ â 1986 ã.
Ðèñóíîê 3.1.3_5 – Îáùèé ÒÂÄ ñ âûíîñíûì ðåäóêòîðîì (CT7 ôèðìû GE AE)
1 – âàë âèíòà; 2 – ýëåìåíòû êðåïëåíèÿ; 3 – äâèãàòåëü; 4 – âûíîñíîé ðåäóêòîð;
5 – òðàíñìèññèÿ
Ðèñóíîê 3.1.3_6 – Îáùèé è êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÂÄ ñ òîëêàþùèì âèíòîì (TPF351-20)
1 – «òîëêàþùèé» âèíò; 2 – âõîäíîå óñòðîéñòâî; 3 – äâóõñòóïåí÷àòûé öåíòðîáåæíûé
êîìïðåññîð; 4 – ïðîòèâîòî÷íàÿ ÊÑ; 5 – äâóõñòóïåí÷àòàÿ òóðáèíà ãàçîãåíåðàòîðà;
6 – òðåõñòóïåí÷àòàÿ ñâîáîäíàÿ òóðáèíà; 7 – âûõëîïíîå óñòðîéñòâî;
8 – ðåäóêòîð; 9 – âàë âèíòà; 10 – ïðèâîä àãðåãàòîâ
141
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
3.1.4 - Ïîäúåìíûå è ïîäúåìíî-ìàðøåâûå ÃÒÄ
 êà÷åñòâå îñíîâíûõ êîìïîíåíòîâ ÑÓ âåðòèêàëüíî âçëåòàþùèõ ñàìîëåòîâ èñïîëüçóþòñÿ ñëåäóþùèå òèïû äâèãàòåëåé:
- ïîäúåìíûå äâèãàòåëè, ðàáîòàþùèå òîëüêî
ïðè âçëåòå è ïîñàäêå;
- ïîäúåìíî-ìàðøåâûå äâèãàòåëè ñ óñòðîéñòâàìè äëÿ ïîâîðîòà ðåàêòèâíîé ñòðóè, ðàáîòàþùèå
ïðè âçëåòå-ïîñàäêå è â êðåéñåðñêîì ïîëåòå;
- ïîäúåìíî-ìàðøåâûå äâèãàòåëè ñ ïîäúåìíûì
âåíòèëÿòîðîì, ïðèâîäèìûì îò äâèãàòåëÿ ïðè âçëåòå è ïîñàäêå è îòêëþ÷àåìûì â êðåéñåðñêîì ïîëåòå.
ÑÂÂÏ è ÑÓÂÂÏ ìîãóò èìåòü ðàçëè÷íûå ñõåìû ñ èñïîëüçîâàíèåì óêàçàííûõ òèïîâ äâèãàòåëåé.
Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ïðàêòè÷åñêîå ïðèìåíåíèå
ïîëó÷èëè òðè òèïà ÑÓ:
1) ÑÓ, ñîñòîÿùàÿ èç îäíîãî ïîäúåìíî-ìàðøåâîãî äâèãàòåëÿ (ÒÐÄÄ), ðàñïîëîæåííîãî âáëèçè
öåíòðà ìàññ ñàìîëåòà è èìåþùåãî ïîâîðîòíûå ñîïëà âíóòðåííåãî è íàðóæíîãî êîíòóðîâ. Äâèãàòåëü
îáåñïå÷èâàåò âåðòèêàëüíóþ òÿãó è ñòàáèëèçàöèþ
ñàìîëåòà íà ðåæèìàõ âçëåòà-ïîñàäêè è ãîðèçîíòàëüíóþ òÿãó â êðåéñåðñêîì ïîëåòå. Òàêàÿ ñõåìà
èñïîëüçóþòñÿ íà ÑÓÂÂÏ «Harrier» ñ ïîäúåìíîìàðøåâûì äâèãàòåëåì «Pegasus»;
2) ÑÓ, ñîñòîÿùàÿ èç íåñêîëüêèõ ïîäúåìíûõ
äâèãàòåëåé è ïîäúåìíî-ìàðøåâîãî äâèãàòåëÿ. Ïî
äàííîé ñõåìå âûïîëíåíû ÑÓ ðîññèéñêèõ ÑÓÂÂÏ
ßÊ-38 è ßÊ-141;
3) ÑÓ ñ ïîäúåìíî-ìàðøåâûì äâèãàòåëåì
è ïîäúåìíûì âåíòèëÿòîðîì. Òàêîé òèï ÑÓ èñïîëüçóåòñÿ â îïûòíîì ÑÓÂÂÏ F-35 ôèðìû Lockheed
Martin, ðàçðàáàòûâàåìîì ïî ïðîãðàììå JSF.
Ñõåìû è ïàðàìåòðû ðàçëè÷íûõ ÑÓ äëÿ ÑÂÂÏ/
ÑÓÂÂÏ ïðèâåäåíû íà Ðèñ. 3.1.4_6.
Ïîäúåìíûå äâèãàòåëè ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ
ñîçäàíèÿ âåðòèêàëüíîé òÿãè íà ýòàïàõ âçëåòà
è ïîñàäêè. Òàê êàê â ãîðèçîíòàëüíîì ïîëåòå ýòè
äâèãàòåëè íå èñïîëüçóþòñÿ, îíè äîëæíû èìåòü
ìèíèìàëüíûé âåñ è îáúåì, ÷òîáû óìåíüøèòü îòðèöàòåëüíîå âëèÿíèå íà õàðàêòåðèñòèêè ñàìîëåòà.  êà÷åñòâå ïîäúåìíûõ äâèãàòåëåé îáû÷íî
ïðèìåíÿþòñÿ ÒÐÄ. Äëÿ óìåíüøåíèÿ ýðîçèîííîãî âîçäåéñòâèÿ íà àýðîäðîìíîå ïîêðûòèå ðàññìàòðèâàåòñÿ èñïîëüçîâàíèå ÒÐÄÄ, èìåþùèõ
áîëåå íèçêóþ ñêîðîñòü èñòå÷åíèÿ è òåìïåðàòóðó
âûõëîïíûõ ãàçîâ, íî è çíà÷èòåëüíî áîëüøèå ãàáàðèòû.
Óäåëüíàÿ ìàññà ïîäúåìíûõ ÒÐÄ äîñòèãàåò
âåëè÷èíû γ = 0,07…0,05. Íèçêàÿ ìàññà îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðîñòîòîé êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ è åãî ñèñòåì, à òàêæå øèðîêèì èñïîëüçîâàíèåì ëåãêèõ
142
êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ, â òîì ÷èñëå êîìïîçèöèîííûõ.
Êîíñòðóêöèÿ ïîäúåìíîãî äâèãàòåëÿ äîëæíà
îáåñïå÷èâàòü åãî ðàáîòîñïîñîáíîñòü â âåðòèêàëüíîì ïîëîæåíèè. Òàê êàê äâèãàòåëü ðàáîòàåò î÷åíü
êîðîòêîå âðåìÿ, âîçìîæíî ìàêñèìàëüíîå óïðîùåíèå òîïëèâíîé ñèñòåìû èëè åå îáúåäèíåíèå ñ òîïëèâíîé ñèñòåìîé ìàðøåâîãî äâèãàòåëÿ. Ìàñëîñèñòåìà ïîäúåìíîãî äâèãàòåëÿ ìîæåò áûòü ðàñõîäíîãî
òèïà, êîãäà ìàñëî èç ìàñëîñèñòåìû âûáðàñûâàåòñÿ
çà áîðò. Àãðåãàòû ìàñëîñèñòåìû ìîãóò áûòü ðàçìåùåíû â êîêå êîìïðåññîðà. Äâèãàòåëü ìîæåò áûòü
îñíàùåí ïîâîðîòíûì ñîïëîì, ÷òîáû îáåñïå÷èòü
îïðåäåëåííîå óïðàâëåíèå âåêòîðîì òÿãè. Çàïóñê
ïîäúåìíîãî äâèãàòåëÿ ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ ïîäà÷åé ñæàòîãî âîçäóõà îò ìàðøåâîãî äâèãàòåëÿ íåïîñ-
Ðèñóíîê 3.1.4_1 – Ïîäúåìíûé ÒÐÄ (ÐÄ-38)
1 – àãðåãàòû äâèãàòåëÿ â êîêå
êîìïðåññîðà; 2 – íåðåãóëèðóåìûé
øåñòèñòóïåí÷àòûé êîìïðåññîð;
3 – êîðîòêàÿ êàìåðà ñãîðàíèÿ ñî
âñòðîåííûì òîïëèâíûì êîëëåêòîðîì; 4 – îõëàæäàåìàÿ òóðáèíà
ñ äèñêîì èç òèòàíîâîãî ñïëàâà;
5 – äâóõïîçèöèîííîå ïîâîðîòíîå
ñîïëî
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
ðåäñòâåííî íà òóðáèíó. Íà Ðèñ. 3.1.4_1 ïîêàçàíà
êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ïîäúåìíîãî ÒÐÄ ÐÄ-38 ðàçðàáîòêè ÍÏÎ «Ñàòóðí».
Ïîäúåìíî-ìàðøåâûå äâèãàòåëè îáåñïå÷èâàþò
ãîðèçîíòàëüíóþ è âåðòèêàëüíóþ òÿãó ïîñðåäñòâîì
èçìåíåíèÿ âåêòîðà òÿãè. Äëÿ ýòîãî ïðåäíàçíà÷åíà
ñïåöèàëüíàÿ îòêëîíÿþùàÿ ñèñòåìà, ñîñòîÿùàÿ èç
îäíîãî, äâóõ èëè ÷åòûðåõ ïîâîðîòíûõ ñîïåë. Òàê,
íàïðèìåð, ïîäúåìíî-ìàðøåâûé ÒÐÄÄ «Pegasus»
äëÿ ÑÂÂÏ «Harrier» (ñì. Ðèñ. 3.1.4_2) èìååò ÷åòûðå ïîâîðîòíûõ ñîïëà - ïî äâà â êàæäîì êîíòóðå
äâèãàòåëÿ. Ñîïëà îáåñïå÷èâàþò óñòîé÷èâîñòü ñàìîëåòà ïðè âçëåòå-ïîñàäêå áåç èñïîëüçîâàíèÿ äîïîëíèòåëüíûõ ïîäúåìíûõ äâèãàòåëåé.
Íåäîñòàòêîì òàêîãî òèïà ÑÓ, ñîñòîÿùåé èç
îäíîãî äâèãàòåëÿ, ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìîñòü çíà÷èòåëüíîãî ïåðåðàçìåðèâàíèÿ äâèãàòåëÿ äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ïîòðåáíîé òÿãîâîîðóæåííîñòè ñàìîëåòà ïðè
âåðòèêàëüíîì âçëåòå. Êàê ðåçóëüòàò - â ãîðèçîíòàëüíîì êðåéñåðñêîì ïîëåòå ïîäúåìíî-ìàðøåâûé äâèãàòåëü ðàáîòàåò íà ãëóáîêèõ äðîññåëüíûõ ðåæèìàõ
ñ ïîâûøåííûì óäåëüíûì ðàñõîäîì òîïëèâà.
Óëó÷øåíèå ýêîíîìè÷íîñòè ïîäúåìíî-ìàðøåâîãî äâèãàòåëÿ íà êðåéñåðñêèõ ðåæèìàõ ìîæåò
áûòü äîñòèãíóòî äâóìÿ ñïîñîáàìè. Ïåðâûé - óñòàíîâêà ïåðåä ïîâîðîòíûìè ñîïëàìè ÔÊ, âêëþ÷àåìûõ ïðè âåðòèêàëüíîì âçëåòå (ïðè ýòîì óìåíüøàåòñÿ ïîòðåáíàÿ ðàçìåðíîñòü äâèãàòåëÿ è ñòåïåíü
Ðèñóíîê 3.1.4_2 – Ñõåìà ðàáîòû è îáùèé âèä ïîäúåìíî-ìàðøåâîãî ÒÐÄÄ (Pegasus)
1 – âåíòèëÿòîð; 2 – ïîâîðîòíûå ñîïëà íàðóæíîãî êîíòóðà; 3 – ïîâîðîòíûå ñîïëà
âíóòðåííåãî êîíòóðà; 4 – ÊÂÄ; 5 – ÊÑ; 6 – ÒÂÄ; 7 – ÒÍÄ
143
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
äðîññåëèðîâàíèÿ â êðåéñåðñêîì ïîëåòå). Âòîðîé ïðèìåíåíèåì ÑÓ ñ ïîäúåìíûìè äâèãàòåëÿìè, ñîçäàþùèìè ÷àñòü âåðòèêàëüíîé òÿãè [3.4.1].
Íà Ðèñ. 3.1.4_3 ïîêàçàíû ïîäúåìíî-ìàðøåâûå
äâèãàòåëè R-27B-300 ñ äâóìÿ ïîâîðîòíûìè ñîïëàìè äëÿ ÑÂÂÏ ßÊ-38 è R-79B-300 ñ îäíèì ïîâîðîòíûì ñîïëîì äëÿ ïåðâîãî â ìèðå ñâåðõçâóêîâîãî
ÑÓÂÂÏ ßÊ-141. ÑÓ ñàìîëåòîâ ßÊ-38 è ßÊ-141
ñîñòîÿò èç äâóõ ïîäúåìíûõ è îäíîãî ïîäúåìíîìàðøåâîãî äâèãàòåëÿ. Îñîáåííîñòè óñòðîéñòâà ïîâîðîòíûõ ñîïåë ïîäúåìíî-ìàðøåâûõ äâèãàòåëåé
áóäóò ðàññìîòðåíû â ãëàâå 9.
Íà Ðèñ. 3.1.4_4 ïîêàçàíà ÑÓ ñ ïîäúåìíî-ìàðøåâûì äâèãàòåëåì è ïîäúåìíûì âåíòèëÿòîðîì,
ðàçðàáîòàííàÿ äëÿ ÑÓÂÂÏ F-35. Äâóõñòóïåí÷àòûé
áèðîòàòèâíûé âåíòèëÿòîð (ñì. Ðèñ. 3.1.4_5) èìååò
ìåõàíè÷åñêèé ïðèâîä îò òóðáîêîìïðåññîðà ÍÄ
ïîäúåìíî-ìàðøåâîãî äâèãàòåëÿ. Òðàíñìèññèÿ ïðè-
Ðèñóíîê 3.1.4_3 – Ïîäúåìíî-ìàðøåâûå ÒÐÄ è ÒÐÄÄ
144
âîäà âêëþ÷àåò âàë, ôðèêöèîííóþ ìóôòó äëÿ ïëàâíîãî ïîäêëþ÷åíèÿ âåíòèëÿòîðà è êîíè÷åñêèé ðåäóêòîð äëÿ ðàçäà÷è ìîùíîñòè íà îáà âàëà âåíòèëÿòîðà. Ïîäúåìíûé âåíòèëÿòîð èìååò ðåãóëèðóåìûå
ÂÍÀ è ÍÀ è ðåãóëèðóåìîå ñîïëî ñ âîçìîæíîñòüþ
îòêëîíåíèÿ âåêòîðà òÿãè.
Ïîäúåìíî-ìàðøåâûå äâèãàòåëè äîëæíû îáåñïå÷èâàòü ñòàáèëèçàöèþ è óïðàâëåíèå ñàìîëåòîì ïðè
âçëåòå, íà ðåæèìå âèñåíèÿ è ïðè ìàëûõ ñêîðîñòÿõ
äâèæåíèÿ, êîãäà àýðîäèíàìè÷åñêèå ðóëè ñàìîëåòà
íå ýôôåêòèâíû. Äëÿ ýòèõ öåëåé ïðèìåíÿþò ñèñòåìû ðåàêòèâíîãî óïðàâëåíèÿ ñàìîëåòîì - óïðàâëåíèå ñ ïîìîùüþ èçìåíåíèÿ âåðòèêàëüíîé òÿãè ñàìèõ
ïîäúåìíûõ è ïîäúåìíî-ìàðøåâûõ äâèãàòåëåé, è óïðàâëåíèå ñ ïîìîùüþ ñæàòîãî âîçäóõà, îòáèðàåìîãî
çà êîìïðåññîðîì äâèãàòåëåé è âûïóñêàåìîãî ÷åðåç
ñïåöèàëüíûå ðåàêòèâíûå ñîïëà, ðàñïîëîæåííûå íà
êîíöàõ êðûëüåâ è ôþçåëÿæà [3.4.2].
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.1.4_4 – Ñèëîâàÿ óñòàíîâêà ñ ïîäúåìíî-ìàðøåâûì äâèãàòåëåì è ïîäúåìíûì âåíòèëÿòîðîì
äëÿ ÑÓÂÂÏ (F-35)
1 – ïîäúåìíûé âåíòèëÿòîð; 2 – ìóôòà; 3 – òðàíñìèññèÿ; 4 – ðóêàâà îòáîðà âîçäóõà
â ñèñòåìó ñòàáèëèçàöèè ñàìîëåòà; 5 – ïîâîðîòíîå ñîïëî â ïîëîæåíèè âåðòèêàëüíîé
òÿãè; 6 – ïîäúåìíî-ìàðøåâûé äâèãàòåëü
Ðèñóíîê 3.1.4_5 – Ñèëîâàÿ óñòàíîâêà ñ ïîäúåìíîìàðøåâûì äâèãàòåëåì è ïîäúåìíûì âåíòèëÿòîðîì äëÿ ÑÓÂÂÏ
(F-35)
1 – ïîäúåìíûé âåíòèëÿòîð;
2 – ìóôòà; 3 – òðàíñìèññèÿ;
4 – ðóêàâà îòáîðà âîçäóõà â ñèñ
òåìó ñòàáèëèçàöèè ñàìîëåòà;
5 – ïîâîðîòíîå ñîïëî â ïîëîæåíèè âåðòèêàëüíîé òÿãè;
6 – ïîäúåìíî-ìàðøåâûé äâèãàòåëü
145
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.1.4_6 – Ñõåìû è ïàðàìåòðû ðàçëè÷íûõ ñèëîâûõ óñòàíîâîê äëÿ ÑÂÂÏ/ÑÓÂÂÏ
146
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
3.2 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû
íàçåìíûõ è ìîðñêèõ ÃÒÄ
Ðàññìîòðåííûå â ãëàâå 1 òèïû íàçåìíûõ
è ìîðñêèõ ÃÒÄ ìîãóò áûòü âûïîëíåíû ñ ïîìîùüþ
ðàçëè÷íûõ êîíñòðóêòèâíûõ ñõåì.
3.2.1 - Îäíîâàëüíûå ÃÒÄ
Îäíîâàëüíàÿ ñõåìà ÿâëÿåòñÿ êëàññè÷åñêîé äëÿ
íàçåìíûõ ÃÒÄ è ïðèìåíÿåòñÿ âî âñåì äèàïàçîíå ìîùíîñòè îò 30 êÂò äî 350 ÌÂò. Ïî îäíîâàëüíîé ñõåìå
ìîãóò áûòü âûïîëíåíû ÃÒÄ ïðîñòîãî è ñëîæíîãî
öèêëîâ, â òîì ÷èñëå è ïàðîãàçîâûå óñòàíîâêè (ÏÃÓ).
Êîíñòðóêòèâíî îäíîâàëüíûé íàçåìíûé èëè
ìîðñêîé ÃÒÄ àíàëîãè÷åí îäíîâàëüíûì àâèàöèîííûì ÒÂÄ è âåðòîëåòíûì ÃÒÄ è âêëþ÷àåò êîìïðåññîð, ÊÑ è òóðáèíó (ñì. Ðèñ. 3.2.1_1).
Ðàñøèðåíèå ãàçà â òóðáèíå îäíîâàëüíîãî íàçåìíîãî ÃÒÄ ïðîèñõîäèò ïðàêòè÷åñêè äî àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ, ïîýòîìó ìîùíîñòü òóðáèíû
çíà÷èòåëüíî áîëüøå ìîùíîñòè êîìïðåññîðà, à èçáûòî÷íàÿ ìîùíîñòü ñ âàëà ÃÒÄ ïåðåäàåòñÿ ïîòðåáèòåëþ. Âàë îòáîðà ìîùíîñòè ìîæåò áûòü âûïîëíåí êàê ñî ñòîðîíû êîìïðåññîðà, òàê è ñî ñòîðîíû
òóðáèíû (ñì. Ðèñ. 3.2.1_1). Ýòî îáåñïå÷èâàåò áîëüøóþ ãèáêîñòü ïðè êîìïîíîâêå ÃÒÄ â ñîñòàâå ðàçëè÷íûõ îáúåêòîâ ïðèìåíåíèÿ.
Îäíîâàëüíàÿ ñõåìà ïðîñòà ïî êîíñòðóêöèè –
îíà èìååò ìèíèìàëüíîå êîëè÷åñòâî îïîð, ïîäøèïíèêîâ, óïëîòíåíèé.  îäíîâàëüíûõ ïðîìûøëåííûõ ÃÒÄ íåò äîðîãîñòîÿùèõ óçëîâ ÑÒ è çàäíåé
îïîðû, ãàçîâîäà ìåæäó òóðáèíîé ãàçîãåíåðàòîðà
è ÑÒ (ñì. Ðèñ. 3.2.2_4), ÷òî ñóùåñòâåííî ñíèæàåò
ñòîèìîñòü ÃÒÄ.
Íåäîñòàòêè ñõåìû îáóñëîâëåíû ñîåäèíåíèåì
âàëà òóðáîêîìïðåññîðà ÃÒÄ è ïðèâîäèìîãî îáîðóäîâàíèÿ. Ïðè çàãðóçêå ñ ïåðåìåííîé ÷àñòîòîé âðàùåíèÿ ëèíèè ðàáî÷èõ ðåæèìîâ êîìïðåññîðà îäíîâàëüíîãî ÃÒÄ çàâèñÿò îò õàðàêòåðà ôóíêöèè
«ìîùíîñòü çàãðóçêè - ÷àñòîòà âðàùåíèÿ» (N = f(n)),
à òàêæå îò òåìïåðàòóðû íà âõîäå â ÃÒÄ. Ýòî âûçûâàåò òðóäíîñòè ðåãóëèðîâàíèÿ ÃÒÄ, ïîääåðæàíèÿ
íåîáõîäèìûõ çàïàñîâ óñòîé÷èâîñòè êîìïðåññîðà
è ïðèåìëåìîãî òåìïåðàòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ äâèãàòåëÿ. Íåäîñòàòêîì îäíîâàëüíîé ñõåìû ÿâëÿåòñÿ
òàêæå áîëüøàÿ ïîòðåáíàÿ ìîùíîñòü ñòàðòåðà.
Ïî ïðè÷èíå óêàçàííûõ îñîáåííîñòåé îäíîâàëüíûå ÃÒÄ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðàêòè÷åñêè íå
ïðèìåíÿþòñÿ äëÿ ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà.  êîíöå
1950-õ…íà÷àëå 1960-õ ã.ã. îíè èñïîëüçîâàëèñü íà
ãàçîïðîâîäàõ, íî çàòåì áûëè ïîëíîñòüþ çàìåíåíû
íà ÃÒÄ ñî ñâîáîäíîé òóðáèíîé. Îñíîâíîå ïðèìå-
íåíèå ÃÒÄ îäíîâàëüíîé ñõåìû – ýòî ïðèâîä ýëåêòðîãåíåðàòîðîâ ñ ïîñòîÿííîé ÷àñòîòîé âðàùåíèÿ.
Âàæíåéøèì ïðåèìóùåñòâîì ýíåðãåòè÷åñêèõ ÃÒÄ
îäíîâàëüíîé ñõåìû ÿâëÿåòñÿ âûñîêàÿ òî÷íîñòü
ïîääåðæàíèÿ ÷àñòîòû âðàùåíèÿ, îïðåäåëÿþùàÿ
âûñîêîå êà÷åñòâî ýëåêòðîýíåðãèè. Çàïóñê ÃÒÄ ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ îò ïðèâîäèìîãî ãåíåðàòîðà,
ðàáîòàþùåãî âî âðåìÿ çàïóñêà â ðåæèìå ýëåêòðîäâèãàòåëÿ.
Ïðè ðàáîòå îäíîâàëüíîãî ÃÒÄ â ñîñòàâå ÏÃÓ
èëè ÃÒÓ-ÒÝÖ âûïîëíÿåòñÿ ðåãóëèðîâàíèå (ïðèêðûòèå) ÂÍÀ êîìïðåññîðà íà äðîññåëüíûõ ðåæèìàõ äëÿ ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿííîé òåìïåðàòóðû ãàçîâ íà âûõëîïå ÃÒÄ, ÷òî áëàãîïðèÿòíî ñêàçûâàåòñÿ
íà ê.ï.ä. ïàðîâîãî êîíòóðà è ýíåðãåòè÷åñêîé óñòàíîâêè â öåëîì.
3.2.2 - ÃÒÄ ñî ñâîáîäíîé ñèëîâîé
òóðáèíîé
Ñõåìà ÃÒÄ ñî ñâîáîäíîé ÑÒ ïîêàçàíà íà
Ðèñ. 3.2.2_1. Â ýòîé ñõåìå òóðáèíà ðàçäåëåíà íà äâà
êàñêàäà. Ïåðâûé êàñêàä – ÒÂÄ – èñïîëüçóåòñÿ äëÿ
ïðèâîäà êîìïðåññîðà, à âòîðîé êàñêàä – ñâîáîäíàÿ
ÑÒ – ïðèâîäèò íàãðóçêó (íàãíåòàòåëü, ýëåêòðîãåíåðàòîð, íàñîñ è ò.ä.) ÒÂÄ è ÑÒ ìåõàíè÷åñêè íå
ñâÿçàíû è èìåþò âîçìîæíîñòü âðàùàòüñÿ ñ ðàçëè÷íîé ÷àñòîòîé. Êîìïðåññîð, ÊÑ è ÒÂÄ îáðàçóþò
åäèíûé êîíñòðóêòèâíûé ìîäóëü – ãàçîãåíåðàòîð
(òóðáîêîìïðåññîð ÂÄ), êîòîðûé ñëóæèò äëÿ ïîäà÷è ðàáî÷åãî ãàçà ñ çàäàííûìè ïàðàìåòðàìè íà ñâîáîäíóþ ÑÒ. ×àñòîòà âðàùåíèÿ ãàçîãåíåðàòîðà îïðåäåëÿåòñÿ ïîòðåáíûì ðàñõîäîì âîçäóõà äëÿ
îáåñïå÷åíèÿ çàäàííîé ìîùíîñòè ÃÒÄ. ×àñòîòà âðàùåíèÿ ÑÒ îïðåäåëÿåòñÿ íàãðóçêîé.
Íåçàâèñèìîñòü ÷àñòîò âðàùåíèÿ ãàçîãåíåðàòîðà è ÑÒ îáóñëàâëèâàþò îñíîâíûå ïðåèìóùåñòâà
äàííîé ñõåìû:
- óíèâåðñàëüíîñòü ïðèìåíåíèÿ ÃÒÄ äëÿ ïðèâîäà ðàçëè÷íûõ íàãðóçîê êàê ñ ïîñòîÿííîé, òàê è ñ ïåðåìåííîé ÷àñòîòîé âðàùåíèÿ;
- ñòàáèëüíîñòü ïðîòåêàíèÿ ëèíèè ðàáî÷èõ ðåæèìîâ íà õàðàêòåðèñòèêå êîìïðåññîðà ïðè èçìåíåíèè óñëîâèé çàãðóçêè ÑÒ è àòìîñôåðíûõ óñëîâèé;
- ìåíüøàÿ ïîòðåáíàÿ ìîùíîñòü ïóñêîâîãî óñòðîéñòâà.
Îñíîâíûìè íåäîñòàòêàìè ñõåìû ñî ñâîáîäíîé
ÑÒ ÿâëÿåòñÿ óñëîæíåíèå è óäîðîæàíèå êîíñòðóêöèè ïî ñðàâíåíèþ ñ îäíîâàëüíîé ñõåìîé (ñì.
Ðèñ. 3.2.2_4). À â ñëó÷àå ïðèâîäà ýëåêòðîãåíåðàòîðà – òàêæå è ìåíüøàÿ òî÷íîñòü ïîääåðæàíèÿ ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ÑÒ ïðè ðåçêèõ êîëåáàíèÿõ çàãðóçêè è íà ïåðåõîäíûõ ðåæèìàõ.
147
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.2.1_1 - Îäíîâàëüíûå ÃÒÄ
à) ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà îäíîâàëüíîãî ÃÒÄ; á) Îäíîâàëüíûé ÃÒÄ V84.3A ôèðìû Siemens
ìîùíîñòüþ 180 ÌÂò; â) îäíîâàëüíûé ÃÒÄ PG9171(E) ôèðìû General Electric ìîùíîñòüþ
123 ÌÂò
1 – âõîäíîå óñòðîéñòâî; 2 – êîìïðåññîð; 3 – ÊÑ; 4 – òóðáèíà; 5 – âûõëîïíîé äèôôóçîð;
6 – âàë îòáîðà ìîùíîñòè
148
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
1 – âõîäíîé êîðïóñ; 2 – êîìïðåññîð; 3 – êàìåðà ñãîðàíèÿ; 4 – ÒÂÄ; 5 – ÑÒ; 6 – çàäíÿÿ îïîðà; 7 – âàë îòáîðà
ìîùíîñòè
1 – âõîäíîå óñòðîéñòâî; 2 – êîìïðåññîð; 3 – êàìåðà ñãîðàíèÿ; 4 – ÒÂÄ; 5 – ÑÒ; 6 – çàäíÿÿ îïîðà; 7 – âûõëîïíîé äèôôóçîð; 8 – âàë îòáîðà ìîùíîñòè
Ðèñóíîê 3.2.2_1 - ÃÒÄ ñ ÑÒ è îäíîêàñêàäíûì òóðáîêîìïðåññîðîì
à) ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ÃÒÄ ñ ÑÒ ñ âûõîäîì ñèëîâîãî âàëà íàçàä; á) äâèãàòåëü ÃÒÓ-16Ï
ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü» ìîùíîñòüþ 16 ÌÂò; â) ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ÃÒÄ ñ ÑÒ è âûõîäîì ñèëîâîãî âàëà âïåðåä; ã) Äâèãàòåëü ÃÒÓ-4Ï ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü» ìîùíîñòüþ 4 ÌÂò
149
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.2.2_2 - ÃÒÄ ñ ÑÒ è äâóõêàñêàäíûì òóðáîêîìïðåññîðîì
à)ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ÃÒÄ ñ ÑÒ ñ äâóõêàñêàäíûì òóðáîêîìïðåññîðîì; á) äâèãàòåëü ÃÒÓ25Ï ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü» ìîùíîñòüþ 25 ÌÂò; â) ÃÒÄ Coberra 6000 ôèðìû Rolls-Royce
ìîùíîñòüþ 24…32 ÌÂò; ã) ÃÒÄ LM1600 ôèðìû General Electric ìîùíîñòüþ 14 ÌÂò
1 – âõîäíîå óñòðîéñòâî; 2 – ÊÍÄ; 3 – ÊÂÄ; 4 – ÊÑ; 5 – ÒÂÄ; 6 – ÒÍÄ; 7 – ÑÒ; 8 – çàäíÿÿ
îïîðà; 9 – âûõëîïíîé äèôôóçîð; 10 – âàë îòáîðà ìîùíîñòè
150
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Íà Ðèñ. 3.2.2_1 ïîêàçàí äâèãàòåëü ÃÒÓ-16Ï
ðàçðàáîòêè ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü» ìîùíîñòüþ
16 ÌÂò, âûïîëíåííûé ïî ñõåìå ñ ÑÒ ñ âûõîäîì
ñèëîâîãî âàëà íàçàä. Äâèãàòåëü èìååò âûñîêîíàïîðíûé îäíîêàñêàäíûé êîìïðåññîð ñî ñòåïåíüþ
ñæàòèÿ π*Êmax = 23 â ÷åòûðíàäöàòè ñòóïåíÿõ è òðåõñòóïåí÷àòóþ êîíñîëüíóþ ñâîáîäíóþ ÑÒ. Íà ýòîì
æå ðèñóíêå ïîêàçàí àíàëîãè÷íûé ïî ñõåìå äâèãàòåëü ÃÒÓ-4Ï ìîùíîñòüþ 4 ÌÂò ñ âûõîäîì ñèëîâîãî âàëà âïåðåä â ñòîðîíó êîìïðåññîðà.
 ñâÿçè ñ îáùåé òåíäåíöèåé ðàçâèòèÿ ÃÒÄ
â íàïðàâëåíèè ïîâûøåíèÿ ñòåïåíè ñæàòèÿ, à òàêæå ñëîæíîñòüþ ðàçðàáîòêè îäíîêàñêàäíûõ âûñîêîíàïîðíûõ êîìïðåññîðîâ, â íàñòîÿùåå âðåìÿ ãàçîãåíåðàòîð (òóðáîêîìïðåññîð) ÷àñòî âûïîëíÿþò
äâóõâàëüíûì, àíàëîãè÷íî äâóõâàëüíîìó ãàçîãåíåðàòîðó ÒÐÄÄ. Äëÿ ïðîìûøëåííûõ ÃÒÄ ñî ñâîáîäíîé ÑÒ áîëåå òî÷íûì áóäåò èñïîëüçîâàíèå òåðìèíà
«äâóõâàëüíûé òóðáîêîìïðåññîð», ò.ê. çíà÷èòåëüíîå
êîëè÷åñòâî íàçåìíûõ ÃÒÄ, êîíâåðòèðîâàííûõ èç
àâèàöèîííûõ ÒÐÄÄ, ñîçäàíû íà áàçå îäíîâàëüíîãî
ãàçîãåíåðàòîðà è ìîäèôèöèðîâàííîãî êàñêàäà íèçêîãî
äàâëåíèÿ (ÊÍÄ è ÒÍÄ) áàçîâîãî äâèãàòåëÿ ñ äîáàâëåíèåì âíîâü ñïðîåêòèðîâàííîé ÑÒ.
Íà Ðèñ. 3.2.2_2 ïîêàçàíû ïðèìåðû ÃÒÄ ñ äâóõêàñêàäíûì òóðáîêîìïðåññîðîì è ÑÒ:
- äâèãàòåëü ÃÒÓ-25Ï ìîùíîñòüþ 25 ÌÂò ðàçðàáîòêè ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü», ñîçäàííûé íà áàçå
âûñîêîíàïîðíîãî ãàçîãåíåðàòîðà è ÊÍÄ ãðàæäàíñêîãî ÒÐÄÄ ÏÑ-90À.
- ÃÒÄ Coberra 6000 â êëàññå ìîùíîñòè
24…32 ÌÂò, ñîçäàííûé íà áàçå äâóõâàëüíîãî ãàçîãåíåðàòîðà òðåõâàëüíîãî ãðàæäàíñêîãî ÒÐÄÄ
RB211-24G ôèðìû Rolls-Royce;
- ÃÒÄ LM1600 ìîùíîñòüþ 14 ÌÂò, ñîçäàííûé
íà áàçå ãàçîãåíåðàòîðà è ìîäèôèöèðîâàííîãî êàñêàäà íèçêîãî äàâëåíèÿ âîåííîãî ÒÐÄÄÔ F404 ôèðìû General Electric;
Íà áàçå òðåõâàëüíûõ àâèàöèîííûõ ÒÐÄÄ âîçìîæíî ñîçäàíèå íàçåìíûõ ÃÒÄ ñî ñâîáîäíîé ÑÒ,
èìåþùèõ òðåõâàëüíûé òóðáîêîìïðåññîð. Íà
Ðèñ. 3.2.2_3 ïîêàçàíà ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà
è ïðîäîëüíûé ðàçðåç åäèíñòâåííîãî â ìèðîâîé
ïðàêòèêå ñåðèéíîãî ïðîìûøëåííîãî ÃÒÄ, âûïîë-
Ðèñóíîê 3.2.2_3 - ÃÒÄ ñ ÑÒ è òðåõêàñêàäíûì òóðáîêîìïðåññîðîì
à) ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ÃÒÄ ñ ÑÒ ñ òðåõêàñêàäíûì òóðáîêîìïðåññîðîì; á) ÃÒÄ ÍÊ-36ÑÒ
«ÑÍÒÊ èì. Êóçíåöîâà» ìîùíîñòüþ 25…30 ÌÂò
1 – âõîäíîå óñòðîéñòâî; 2 – ÊÍÄ; 3 – ÊÑÄ; 4 – ÊÂÄ; 5 – ÊÑ; 6 – ÒÂÄ; 7 – ÒÑÄ; 8 – ÒÍÄ;
9 – ÑÒ; 10 – çàäíÿÿ îïîðà; 11 – âàë îòáîðà ìîùíîñòè
151
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
íåííîãî ïî äàííîé ñõåìå. Ýòî ðîññèéñêèé äâèãàòåëü ÍÊ-36ÑÒ â êëàññå ìîùíîñòè 25…30 ÌÂò, ðàçðàáîòàííûé â «ÑÍÒÊ èì. Êóçíåöîâà» (ã. Ñàìàðà) íà
áàçå òðåõâàëüíîãî ÒÐÄÄÔ ÍÊ-32.
Îòìå÷åííûå âûøå ñóùåñòâåííûå íåäîñòàòêè
ñõåìû ÃÒÄ ñî ñâîáîäíîé ÑÒ â ýíåðãåòè÷åñêîì ïðèìåíåíèè âûíóæäàþò ðàçðàáîò÷èêîâ ÃÒÄ ñîçäàâàòü
äëÿ ïðèâîäà ýëåêòðîãåíåðàòîðîâ îäíîâàëüíûå ìîäèôèêàöèè äâèãàòåëåé ïóòåì èñêëþ÷åíèÿ óçëà ÑÒ
ñ çàäíåé îïîðîé è ïîäñòàíîâêè äîïîëíèòåëüíîé
ñòóïåíè ê òóðáèíå ãàçîãåíåðàòîðà. Îäíîâàëüíóþ
è äâóõâàëüíóþ ìîäèôèêàöèè èìåþò ÃÒÄ ôèðìû
Solar (ÑØÀ) â êëàññå ìîùíîñòè 2…13 ÌÂò (ìîäåëè Centaur 40, Taurus 60, Taurus 70, Titan130)
è ôèðìû Siemens (ÔÐÃ) â êëàññå ìîùíîñòè
4…7 ÌÂò (ìîäåëè Typhoon, Tornado). Ñõåìà ïîäîáíîé ìîäåðíèçàöèè ïîêàçàíà íà Ðèñ. 3.2.2_4 íà ïðèìåðå ïðîåêòà îäíîâàëüíîãî ÃÒÄ ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü» íà áàçå äâèãàòåëÿ ÃÒÓ-12Ï, âûïîëíåííîãî
ïî ñõåìå ñî ñâîáîäíîé òóðáèíîé.
Ñõåìà ñî ñâîáîäíîé òóðáèíîé (ñ îäíîâàëüíûì è äâóõâàëüíûì ãàçîãåíåðàòîðîì) øèðîêî
ïðèìåíÿåòñÿ â ÃÒÄ ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ. Îíà
÷àñòî èñïîëüçóåòñÿ â ÃÒÄ, ðàçðàáîòàííûõ íà áàçå
àâèàöèîííûõ, êàê ïðàâèëî – ìíîãîâàëüíûõ, ïðîòîòèïîâ. Ïî äàííîé ñõåìå âûïîëíåíî áîëüøîå
êîëè÷åñòâî ìîäåëåé ÃÒÄ â êëàññå ìîùíîñòè îò
0,5 äî 51 ÌÂò. Íàèáîëüøàÿ ìîùíîñòü 51 ÌÂò
ðåàëèçîâàíà â ýíåðãåòè÷åñêîì ÃÒÄ ôèðìû
General Electric LM5000STIG, ðàáîòàþùåì ïî
öèêëó ñ âïðûñêîì ïàðà.
3.2.3 - ÃÒÄ ñî «ñâÿçàííûì» ÊÍÄ
Ñõåìû ÃÒÄ ñî «ñâÿçàííûì» ÊÍÄ ïîêàçàíû íà
Ðèñ. 3.2.3_1.  îòëè÷èå îò ðàññìîòðåííûõ âûøå ñõåì
ñî ñâîáîäíîé òóðáèíîé, â êîòîðûõ êîëè÷åñòâî êàñêàäîâ òóðáèíû âñåãäà íà åäèíèöó áîëüøå, ÷åì êîëè÷åñòâî êàñêàäîâ êîìïðåññîðà, â ñõåìå ñî «ñâÿçàííûì» ÊÍÄ êîëè÷åñòâî êàñêàäîâ êîìïðåññîðà
è òóðáèíû îäèíàêîâî. Äëÿ ïðèâîäà ÊÍÄ èñïîëüçóåòñÿ ÑÒ, à ÒÍÄ îòñóòñòâóåò. Äàííàÿ ñõåìà ïîçâîëÿåò ñóùåñòâåííî óäåøåâèòü ìíîãîâàëüíûå ÃÒÄ èç-çà
èñêëþ÷åíèÿ îäíîãî êàñêàäà òóðáèíû, óìåíüøåíèÿ
êîëè÷åñòâà îïîð, ïîäøèïíèêîâ è óïëîòíåíèé.
Ñõåìà ñî «ñâÿçàííûì» ÊÍÄ óäîáíà äëÿ êîíâåðñèè ìíîãîâàëüíûõ àâèàöèîííûõ ÒÐÄÄ ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè â ïðîìûøëåííûå
ÃÒÄ, ïîñêîëüêó ïîçâîëÿåò ìàêñèìàëüíî èñïîëüçîâàòü ìàòåðèàëüíóþ ÷àñòü áàçîâûõ äâèãàòåëåé.
 äàííîì ñëó÷àå èñïîëüçóåòñÿ íå òîëüêî ãàçîãåíåðàòîð, íî è êàñêàä ÍÄ áàçîâîãî äâèãàòåëÿ ñ òðàíñìèññèåé. ÊÍÄ áàçîâîãî ÒÐÄÄ (âåíòèëÿòîð è ïîäïîðíûå ñòóïåíè) ìîäèôèöèðóþòñÿ äëÿ íàçåìíîãî
ïðèìåíåíèÿ, à òóðáèíà âåíòèëÿòîðà èñïîëüçóåòñÿ
è êàê ñèëîâàÿ, è êàê ïðèâîä ÊÍÄ. Âûñîêàÿ ñòåïåíü
óíèôèêàöèè ñ áàçîâûì àâèàäâèãàòåëåì ïîçâîëÿåò
äîïîëíèòåëüíî óäåøåâèòü ÃÒÄ çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ
ñåðèéíîñòè ïðîèçâîäñòâà çíà÷èòåëüíîé ÷àñòè äåòàëåé èëè èñïîëüçîâàíèÿ äåòàëåé áàçîâûõ àâèàäâèãàòåëåé, îòðàáîòàâøèõ ëåòíûé ðåñóðñ.
Ñõåìà ñî «ñâÿçàííûì» ÊÍÄ èìååò âîçìîæíîñòü ïðèâîäà íàãðóçêè êàê ñî ñòîðîíû êîìïðåññî-
Ðèñóíîê 3.2.2_4 - Ïðèìåð ìîäåðíèçàöèè ÃÒÄ ñ ÑÒ â ÃÒÄ îäíîâàëüíîé ñõåìû
1 – êîìïðåññîð; 2 – ÊÑ; 3 – ÒÂÄ; 4 – äîïîëíèòåëüíàÿ ñòóïåíü òóðáèíû; 5 – ÑÒ;
6 – çàäíÿÿ îïîðà; 7 – âàë îòáîðà ìîùíîñòè
152
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.2.3_1 - ÃÒÄ ñî «ñâÿçàííûì» ÊÍÄ
à)ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ÃÒÄ ñî «ñâÿçàííûì» ÊÍÄ ñ äâóõêàñêàäíûì òóðáîêîìïðåññîðîì;
á) ÃÒÄ LM6000 ôèðìû General Electric ìîùíîñòüþ 43 ÌÂò; 1- âõîäíîå óñòðîéñòâî;
2 - ÊÍÄ; 3 - êîðïóñ ïåðåïóñêà âîçäóõà èç-çà ÊÍÄ; 4 - ÊÂÄ; 5 - ÊÑ; 6 - ÒÂÄ; 7 - ÑÒ (ÒÍÄ);
8 – çàäíÿÿ îïîðà; 9 – âàë îòáîðà ìîùíîñòè;
â) ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ÃÒÄ ñî «ñâÿçàííûì» ÊÍÄ ñ òðåõêàñêàäíûì òóðáîêîìïðåññîðîì;
ã) ÃÒÄ Trent ôèðìû Rolls-Royce ìîùíîñòüþ 52 ÌÂò; 1- âõîäíîå óñòðîéñòâî; 2 - ÊÍÄ;
3 – ÊÑÄ; 4 – ÊÂÄ; 5 – ÊÑ; 6 – ÒÂÄ; 7 – ÒÑÄ; 8 – ÑÒ (ÒÍÄ); 9 – çàäíÿÿ îïîðà; 10 – âàë îòáîðà
ìîùíîñòè
153
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
ðà, òàê è ñî ñòîðîíû òóðáèíû. Êàê ïðèâîä ýëåêòðîãåíåðàòîðà äàííàÿ ñõåìà ïî òî÷íîñòè ïîääåðæàíèÿ
÷àñòîòû âðàùåíèÿ ÑÒ çàíèìàåò ïðîìåæóòî÷íîå
ïîëîæåíèå ìåæäó ñõåìàìè ñî ñâîáîäíîé ÑÒ è îäíîâàëüíîé ñõåìîé.
Íåäîñòàòêè ñõåìû – ýòî íåîáõîäèìîñòü ñîãëàñîâàíèÿ õàðàêòåðèñòèê ÊÍÄ è çàãðóçêè, ñëîæíîñòü îáåñïå÷åíèÿ óñòîé÷èâîñòè ÊÍÄ, îñîáåííî
ïðè ðàáîòå ÑÒ ñ ïîñòîÿííîé ÷àñòîòîé âðàùåíèÿ
â ýíåðãåòè÷åñêîì ïðèìåíåíèè. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ
óñòîé÷èâîñòè ïðèìåíÿþòñÿ ïîâîðîòíûå ÂÍÀ è ÍÀ
ÊÍÄ è ïåðåïóñê âîçäóõà èç-çà ÊÍÄ â àòìîñôåðó.
Íà Ðèñ. 3.2.3_1 ïîêàçàíû ÃÒÄ ñî «ñâÿçàííûì»
ÊÍÄ - äâóõâàëüíûé ÃÒÄ LM6000 ôèðìû General
Electric ìîùíîñòüþ 43 ÌÂò è òðåõâàëüíûé ÃÒÄ
TRENT ôèðìû Rolls-Royce ìîùíîñòüþ 52 ÌÂò,
ñîçäàííûå êîíâåðñèåé áàçîâûõ ÒÐÄÄ ïî îïèñàííîé ñõåìå. LM6000 èìååò âîçìîæíîñòü ïðèâîäà
íàãðóçêè êàê ñî ñòîðîíû òóðáèíû, òàê è ñî ñòîðîíû êîìïðåññîðà.
Ñõåìà ñî «ñâÿçàííûì» ÊÍÄ ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà äëÿ ìîäåðíèçàöèè (óâåëè÷åíèÿ ìîùíîñòè) ÃÒÄ, âûïîëíåííûõ ïî ñõåìå ñî ñâîáîäíîé òóðáèíîé ïóòåì ïîäñòàíîâêè ÊÍÄ ïåðåä èìåþùèìñÿ
êîìïðåññîðîì. Ïðèâîä ÊÍÄ â ýòîì ñëó÷àå áóäåò
îò ñóùåñòâóþùåé ñâîáîäíîé ÑÒ. Êîíñòðóêöèÿ áàçîâîãî ÃÒÄ äîëæíà èìåòü âîçìîæíîñòü ïðîïóñêà
âàëà ïðèâîäà ÊÍÄ âíóòðè âàëà ãàçîãåíåðàòîðà,
à ÑÒ äîëæíà äîïóñêàòü ðàáîòó ñ óâåëè÷åííûì ðàñõîäîì ãàçà èëè èìåòü âîçìîæíîñòü ïîäñòàíîâêè äîïîëíèòåëüíîé ñòóïåíè íà âûõîäå. Íà Ðèñ. 3.2.3_2
ïîêàçàí ïðèìåð ïîäîáíîé ìîäåðíèçàöèè ïðîìûøëåííîãî ÃÒÄ 601-Ê9 ìîùíîñòüþ 6,5 ÌÂò ôèðìû
Rolls-Royce â áîëåå ìîùíóþ ìîäèôèêàöèþ 601Ê11 ìîùíîñòüþ 8 ÌÂò ïóòåì ïîäñòàíîâêè ÊÍÄ
ê áàçîâîìó ÃÒÄ ñ ïðèâîäîì åãî îò ÑÒ.
Ðèñóíîê 3.2.3_2 - Ïðèìåð óâåëè÷åíèÿ ìîùíîñòè ÃÒÄ (ñõåìà ñî ñâîáîäíîé ÑÒ) ïóòåì ïîäñòàíîâêè ÊÍÄ
ñ ïðèâîäîì åãî îò ÑÒ (ñõåìà ÃÒÄ ñî «ñâÿçàííûì» ÊÍÄ)
154
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
3.2.4 - Êîíñòðóêòèâíûå îñîáåííîñòè
íàçåìíûõ ÃÒÄ ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ
 îñíîâíîì, ÃÒÄ ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà â íàñòîÿùåå âðåìÿ âûïîëíÿþòñÿ ïî ñõåìàì ñî ñâîáîäíîé òóðáèíîé, è, çíà÷èòåëüíî ðåæå – ïî ñõåìå «ñî
ñâÿçàííûì» ÊÍÄ. Äëÿ ïðèâîäà ýëåêòðîãåíåðàòîðîâ èñïîëüçóþòñÿ âñå ðàññìîòðåííûå âûøå ñõåìû. Îäíàêî, ìîùíûå ýíåðãåòè÷åñêèå ÃÒÄ
(Ne > 60 ÌÂò), êîòîðûå èñïîëüçóþòñÿ íà ýëåêòðîñòàíöèÿõ, äëÿ ïîääåðæàíèÿ ÷àñòîòû òîêà â ñåòè
â áàçîâîì ðåæèìå, êàê ïðàâèëî, âûïîëíÿþòñÿ ïî
îäíîâàëüíîé ñõåìå.
Êîíñòðóêöèÿ ñîáñòâåííî äâèãàòåëÿ, ïðåäíàçíà÷åííîãî äëÿ ìåõàíè÷åñêîãî è ýíåðãåòè÷åñêîãî
ïðèâîäà, ïðàêòè÷åñêè èäåíòè÷íà. Îòëè÷èÿ ìîãóò
áûòü â êîíñòðóêöèè òðàíñìèññèè, ñîåäèíÿþùåé
ÃÒÄ ñ íàãðóçêîé, â óçëàõ êðåïëåíèÿ ÃÒÄ, â ñèñòåìå òîïëèâîïèòàíèÿ (åñëè ïðåäóñìàòðèâàåòñÿ ðàáîòà íà ðàçëè÷íûõ âèäàõ òîïëèâà), â ñîñòàâå è ðàñïîëîæåíèè íåêîòîðûõ àãðåãàòîâ ñèñòåì äâèãàòåëÿ,
â ïðîãðàììíîì îáåñïå÷åíèè ÑÀÓ.
ÃÒÄ, èñïîëüçóåìûå â ñîñòàâå ñèëîâûõ àãðåãàòîâ ìîðñêèõ ãðàæäàíñêèõ ñóäîâ è âîåííûõ êîðàáëåé, âûïîëíÿþòñÿ, â îñíîâíîì, ïî ñõåìàì ñî ñâî-
áîäíîé ÑÒ. Ðåæå – ñî «ñâÿçàííûì» ÊÍÄ. Â ìîðñêèõ óñëîâèÿõ èñïîëüçóþòñÿ êàê ÃÒÄ ñòàöèîíàðíîãî òèïà, òàê è ÃÒÄ, êîíâåðòèðîâàííûå èç àâèàäâèãàòåëåé. Êîíñòðóêöèÿ ìîðñêèõ ÃÒÄ äîëæíà
óäîâëåòâîðÿòü ðÿäó ñïåöèôè÷åñêèõ òðåáîâàíèé:
- ñòîéêîñòü ê êîððîçèè â óñëîâèÿõ àãðåññèâíîé ìîðñêîé ñðåäû;
- ñïîñîáíîñòü âûäåðæèâàòü áîëüøèå óäàðíûå
íàãðóçêè (äëÿ ÃÒÄ áîåâûõ êîðàáëåé);
- âîçìîæíîñòü ðàáîòû íà íèçêîñîðòíîì æèäêîì òîïëèâå;
- âûñîêàÿ ýêîíîìè÷íîñòü íå òîëüêî íà íîìèíàëüíîì ðåæèìå, íî è íà ãëóáîêèõ äðîññåëüíûõ
ðåæèìàõ (0,2…0,3 îò NÍÎÌ).
Âîçìîæíî òàêæå òðåáîâàíèå ðåâåðñèðîâàíèÿ
íàïðàâëåíèÿ âðàùåíèÿ ñâîáîäíîé ÑÒ.
 ÃÒÄ äëÿ ìîðñêîãî ïðèìåíåíèÿ èñïîëüçóþòñÿ êîððîçèîííîñòîéêèå ìàòåðèàëû è ïîêðûòèÿ, óñèëåííûå îïîðû è ïîäøèïíèêîâûå óçëû.
Ïðè ðàáîòå íà íèçêîñîðòíûõ ñîðòàõ æèäêîãî òîïëèâà èñïîëüçóþòñÿ ñèñòåìû òîïëèâîïîäãîòîâêè
äëÿ óäàëåíèé ïðèìåñåé âàíàäèÿ, íàòðèÿ, êàëüöèÿ,
ñåðû è äð. Ìîðñêèå ÃÒÄ äîëæíû áûòü îáîðóäîâàíû ýôôåêòèâíûìè ñèñòåìàìè î÷èñòêè (ïðîìûâêè) ãàçîâîçäóøíîãî òðàêòà îò ñîëåâûõ îòëî-
Ðèñóíîê 3.2.4_1 – Îáùèé âèä òàíêîâîãî ÃÒÄ ñ ðåêóïåðàòîðîì (AGT 1500 ôèðìû Honeywell)
Ôîòîãðàôèÿ ëþáåçíî ïðåäîñòàâëåíà êîìïàíèåé Honeywell
155
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
æåíèé. Ïðè íåîáõîäèìîñòè ðåâåðñèðîâàíèÿ íàïðàâëåíèÿ âðàùåíèÿ, ÑÒ âûïîëíÿåòñÿ ñ äâóõÿðóñíûìè
ëîïàòêàìè. Ðåâåðñèðîâàíèå îñóùåñòâëÿåòñÿ ïåðåêëþ÷åíèåì ïîòîêà ãàçà çà òóðáîêîìïðåññîðîì íà
âíåøíèé ÿðóñ ÑÒ, ëîïàòêè êîòîðîãî ñïðîôèëèðîâàíû äëÿ îáåñïå÷åíèÿ îáðàòíîãî âðàùåíèÿ ÑÒ.
Íåäîñòàòêîì ðåâåðñèâíûõ òóðáèí ÿâëÿåòñÿ ñíèæåíèå ê.ï.ä. ÑÒ è ÃÒÄ â öåëîì íà âåíòèëÿöèîííûå ïîòåðè ïðè ïðÿìîì âðàùåíèè ðîòîðà ÑÒ.
Äëÿ óäîâëåòâîðåíèÿ òðåáîâàíèé ýêîíîìè÷íîñòè íà äðîññåëüíûõ ðåæèìàõ èñïîëüçóþòñÿ ÃÒÄ
ñëîæíûõ öèêëîâ, íàïðèìåð, ñ ðåãåíåðàöèåé òåïëà
èëè ñ ïðîìåæóòî÷íûì îõëàæäåíèåì è ðåãåíåðàöèåé. Âûñîêàÿ ýêîíîìè÷íîñòü íà äðîññåëüíûõ ðåæèìàõ äîñòèãàåòñÿ ïîääåðæàíèåì ïîñòîÿííî âûñîêîé
òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä ðåêóïåðàòîðîì ïóòåì ïîâîðîòà («ïðèêðûòèÿ») ñîïëîâîãî àïïàðàòà ñâîáîäíîé ÑÒ èëè ÂÍÀ êîìïðåññîðà (â îäíîâàëüíîé ñõåìå ÃÒÄ).
 ÑÓ æåëåçíîäîðîæíûõ ëîêîìîòèâîâ ÃÒÄ
÷àùå èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ïðèâîäà ýëåêòðîãåíåðàòîðîâ, ïèòàþùèõ òÿãîâûå ýëåêòðîäâèãàòåëè. Çíà÷èòåëüíî ðåæå – äëÿ ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà êîëåñ
ëîêîìîòèâà.  ïîñëåäíåì ñëó÷àå èñïîëüçóþòñÿ
ÃÒÄ ñî ñâîáîäíîé ÑÒ. Ëîêîìîòèâíûå ÃÒÄ ìîãóò
áûòü ñòàöèîíàðíîãî è êîíâåðòèðîâàííîãî òèïà,
à èõ êîíñòðóêòèâíîå èñïîëíåíèå íå îáëàäàåò îñîáîé ñïåöèôèêîé, çà èñêëþ÷åíèåì íåêîòîðûõ âñïîìîãàòåëüíûõ ñèñòåì [3.4.2].
ÃÒÄ, íàðÿäó ñ äèçåëüíûìè äâèãàòåëÿìè, ïðèìåíÿþòñÿ äëÿ ïðèâîäà íàçåìíîé áîåâîé òåõíèêè òàíêîâ, êîìàíäíî-øòàáíûõ áðîíåìàøèí è ïð. Îñíîâíàÿ êîíñòðóêòèâíàÿ îñîáåííîñòü òàíêîâûõ
ÃÒÄ – íàëè÷èå ìîùíîé ñèñòåìû ïûëåî÷èñòêè öèêëîâîãî âîçäóõà, ñèñòåìû óäàëåíèÿ ïûëåâûõ îòëîæåíèé. Íàïðèìåð, ðîññèéñêèé òàíêîâûé äâèãàòåëü
ÃÒÄ-1000Ò/ÒÔ ìîùíîñòüþ 740…810 êÂò ðàçðàáîòêè ÃÓÍÏÏ èì. Êëèìîâà (ã. Ñàíêò-Ïåòåðáóðã) îáîðóäîâàí ñïåöèàëüíûìè ïíåâìîóäàðíèêàìè, êîòîðûå
ïîçâîëÿþò äâèãàòåëþ ïðîïóñòèòü çà ñâîé ðåñóðñ
îêîëî 500 êã ïûëè áåç îáñëóæèâàíèÿ âîçäóõîî÷èñòèòåëÿ. ÑÒ ÃÒÄ-1000Ò/ÒÔ âûïîëíåíà ñ ïîâîðîòíûì
ñîïëîâûì àïïàðàòîì äëÿ óëó÷øåíèÿ äèíàìè÷åñêèõ
õàðàêòåðèñòèê ÃÒÄ, ïîâûøåíèÿ ýêîíîìè÷íîñòè íà
äðîññåëüíûõ ðåæèìàõ, à òàêæå äëÿ âîçìîæíîñòè
ðàáîòû ÑÒ â ðåæèìå ïîòðåáèòåëÿ ìîùíîñòè (ïðè
òîðìîæåíèè òàíêà). Äëÿ ïîâûøåíèÿ ýêîíîìè÷íîñòè òàíêîâûå ÃÒÄ ìîãóò âûïîëíÿòüñÿ ñ ðåãåíåðàòîðàìè òåïëà (ñì. Ðèñ. 3.2.4_1).
Ïðèìåíåíèå ÃÒÄ â àâòîìîáèëüíîì òðàíñïîðòå
íå íàøëî ïîêà øèðîêîãî ïðèìåíåíèÿ èç-çà íèçêîé
ýêîíîìè÷íîñòè íà âñåõ ðåæèìàõ (äàæå ïðè èñïîëüçîâàíèè ðåãåíåðàöèè òåïëà) è õóäøåé ïðèåìèñòîñòè, íåñìîòðÿ íà ïðåèìóùåñòâà êîìïàêòíîñòè, ìà-
156
ëîãî âåñà, ìíîãîòîïëèâíîñòè è äð. ïî ñðàâíåíèþ
ñ òðàäèöèîííûìè êàðáþðàòîðíûìè è äèçåëüíûìè
äâèãàòåëÿìè. Êàê ïðàâèëî, àâòîìîáèëüíûå ÃÒÄ âûïîëíÿþòñÿ ïî ñõåìå ñî ñâîáîäíîé ÑÒ. Èç-çà ìàëîé
ðàçìåðíîñòè (Ne < 300 êÂò) â êîíñòðóêöèè øèðîêî
èñïîëüçóþòñÿ ðàäèàëüíûå òóðáîìàøèíû, à äëÿ ïîâûøåíèÿ ýêîíîìè÷íîñòè – ðåãåíåðàòîðû òåïëà.
3.2.5 - Êîíñòðóêòèâíûå îñîáåííîñòè
ÃÒÄ ñëîæíûõ öèêëîâ
Èç-çà íàëè÷èÿ äîïîëíèòåëüíûõ ñïåöèôè÷åñêèõ óçëîâ êîíñòðóêòèâíûé îáëèê ÃÒÄ ñëîæíûõ
öèêëîâ ñóùåñòâåííî îòëè÷àåòñÿ îò ÃÒÄ ïðîñòîãî
öèêëà. Ê òàêèì óçëàì îòíîñÿòñÿ - ïðîìåæóòî÷íûå
îõëàäèòåëè, òåïëîîáìåííèêè-ðåêóïåðàòîðû, äîïîëíèòåëüíûå ÊÑ, ñèñòåìû âïðûñêà âîäû è ïàðà
â ãàçîâîçäóøíûé òðàêò ÃÒÄ è äð.
ÃÒÄ ðåãåíåðàòèâíîãî öèêëà èìååò äîñòàòî÷íî ñëîæíóþ ñèñòåìó òðóáîïðîâîäîâ ïîäâîäà
è îòâîäà âîçäóõà è ãàçà ê ðåêóïåðàòîðó. Êðîìå
ýòîãî ìåíÿåòñÿ êîíñòðóêöèÿ óçëà ÊÑ – ââîäÿòñÿ
ôëàíöû îòâîäà è ïîäâîäà âîçäóõà. ÃÒÄ ðåãåíåðàòèâíîãî öèêëà äîñòàòî÷íî øèðîêî ïðèìåíÿëèñü
â 1950…1970 ã.ã. â êëàññå ìîùíîñòè äî 25 ÌÂò.
Ïîñêîëüêó ÃÒÄ ïåðâûõ ïîêîëåíèé èìåëè îòíîñèòåëüíî íèçêóþ ñòåïåíü ñæàòèÿ, ïðèìåíåíèå ðåãåíåðàöèè òåïëà ïîçâîëÿëî ïîâûñèòü èõ ýêîíîìè÷íîñòü äî 25%,. Ðåãåíåðàòèâíûé öèêë èñïîëüçóåòñÿ
â ñîâðåìåííûõ è ïåðñïåêòèâíûõ ìàëîðàçìåðíûõ
ÃÒÄ - â íèõ ñëîæíî ðåàëèçîâàòü âûñîêóþ ñòåïåíü
ñæàòèÿ ñ âûñîêèì ê.ï.ä. Íà Ðèñ. 3.2.5_1 ïîêàçàí
íîâåéøèé îäíîâàëüíûé ýíåðãåòè÷åñêèé ÃÒÄ ñ ðåêóïåðàòîðîì ìîùíîñòüþ 4,6 ÌÂò ôèðìû Solar
(ÑØÀ). Äâèãàòåëü Mercury 50 èìååò îðèãèíàëüíóþ êîìïîíîâêó óçëîâ, îáåñïå÷èâàþùóþ ìèíèìàëüíóþ äëèíó òðóáîïðîâîäîâ öèêëîâîãî âîçäóõà, è âûíîñíóþ ÊÑ.
Íà Ðèñ. 3.2.5_2 ïîêàçàí ÃÒÄ WR-21 ìîùíîñòüþ 25 ÌÂò ôèðìû Rolls-Royce ñ òðàäèöèîííîé
êîìïîíîâêîé óçëîâ è ñèñòåìû îòâîäà è ïîäâîäà
âîçäóõà ê ðåêóïåðàòîðó. Äâèãàòåëü ðàáîòàåò ïî áîëåå ñëîæíîìó öèêëó ñ ïðîìåæóòî÷íûì îõëàæäåíèåì è ðåãåíåðàöèåé òåïëà. WR-21 ðàçðàáîòàí äëÿ
ÂÌÔ ÑØÀ, èìååò âûñîêóþ ýêîíîìè÷íîñòü íå
òîëüêî íà íîìèíàëüíîì, íî è íà ãëóáîêèõ äðîññåëüíûõ ðåæèìàõ. Òàêàÿ ýêîíîìè÷íîñòü îáåñïå÷èâàåòñÿ ïîääåðæàíèåì ïîñòîÿííîé òåìïåðàòóðû ïåðåä
ðåêóïåðàòîðîì ïðè ñíèæåíèè ìîùíîñòè çà ñ÷åò
ðåãóëèðîâàíèÿ («ïðèêðûòèÿ») ÑÀ ñâîáîäíîé ÑÒ.
Ïðîìåæóòî÷íûé îõëàäèòåëü âûïîëíåí â âèäå êîìïàêòíîãî âîçäóøíî-æèäêîñòíîãî òåïëîîáìåííèêà,
ðàñïîëîæåííîãî ìåæäó ÊÍÄ è ÊÂÄ ïî ïåðèìåòðó
âîêðóã äâèãàòåëÿ.
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.2.5_1 - Êîíñòðóêòèâíàÿ êîìïîíîâêà ïåðñïåêòèâíîãî îäíîâàëüíîãî ÃÒÄ ñ ðåêóïåðàòîðîì
Mercury 50 ôèðìû Solar ìîùíîñòüþ 4,6 ÌÂò
1 – ðåêóïåðàòîð; 2 – êàíàë ïîäâîäà ãàçà îò òóðáèíû ê ðåêóïåðàòîðó; 3 – êàíàë ïîäâîäà
âîçäóõà îò ðåêóïåðàòîðà ê ÊÑ; 4 – âûíîñíàÿ ÊÑ; 5 – òóðáèíà; 6 – âõîäíîå óñòðîéñòâî;
7 – êîìïðåññîð; 8 – òðóáîïðîâîäû ïîäâîäà âîçäóõà îò êîìïðåññîðà ê ðåêóïåðàòîðó
Ïðîìåæóòî÷íîå îõëàæäåíèå ìîæåò áûòü
îñóùåñòâëåíî òàêæå ïðè âïðûñêå âîäû çà ÊÍÄ
- ïðîèñõîäèò îòáîð òåïëà îò âîçäóõà ïðè èñïàðåíèè êàïåëü âîäû â êàíàëå ìåæäó ÊÍÄ è ÊÂÄ
è â ïåðâûõ ñòóïåíÿõ ÊÂÄ. Äëÿ áûñòðîãî èñïàðåíèÿ ñèñòåìà ðàñïûëà äîëæíà îáåñïå÷èâàòü
äðîáëåíèå êàïåëü äî ðàçìåðà ìåíåå 20 ìêì. Ïîäîáíûé öèêë îñóùåñòâëåí â ÃÒÄ LM6000 ôèðìû General Electric, ïîëó÷èâøåì îáîçíà÷åíèå
LM6000 SPRINT. Íà Ðèñ. 3.2.5_3 ïîêàçàíà ñèñòåìà ðàñïûëà âîäû â êàíàëå ìåæäó ÊÍÄ è ÊÂÄ.
Âïðûñê âîäû îñóùåñòâëÿåòñÿ îáû÷íî ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ àòìîñôåðíîãî âîçäóõà è ïîçâîëÿåò çíà÷èòåëüíî ïîâûñèòü ìîùíîñòü ÃÒÄ ïðè
íåêîòîðîì ðîñòå ýôôåêòèâíîãî ê.ï.ä. Òàê, ïðè
tÍ = +30°Ñ ìîùíîñòü óâåëè÷èâàåòñÿ íà 20 %.
Íà Ðèñ. 3.2.5_4 ïîêàçàí ýíåðãåòè÷åñêèé ÃÒÄ,
ðàáîòàþùèé ïî öèêëó ñ ïðîìåæóòî÷íûì îõëàæäåíèåì - ïðîåêò LMS100 ôèðìû General Electric
ìîùíîñòüþ 100 ÌÂò. Îõëàæäåíèå âîçäóõà çà ÊÍÄ
îñóùåñòâëÿåòñÿ â âîçäóøíî-æèäêîñòíîì èëè â âîçäóõî-âîçäóøíîì òåïëîîáìåííèêå.
ÃÒÄ, ðàáîòàþùèå ïî öèêëó ñ ïðîìåæóòî÷íûì
ïîäîãðåâîì â ïðîöåññå ðàñøèðåíèÿ, âêëþ÷àþò äîïîëíèòåëüíóþ ÊÑ, ðàñïîëîæåííóþ ïîñëå ÷àñòè
ñòóïåíåé òóðáèíû. Íà Ðèñ. 3.2.5_5 ïîêàçàí îäíîâàëüíûé ýíåðãåòè÷åñêèé ÃÒÄ GT26 ìîùíîñòüþ
260…280 ÌÂò ôèðìû Alstom, âûïîëíåííûé ïî
äàííîé ñõåìå. Äîïîëíèòåëüíàÿ (âòîðàÿ) ÊÑ ðàñïîëîæåíà ïîñëå ïåðâîé ñòóïåíè òóðáèíû. Äëÿ êîìïåíñàöèè ñíèæåíèÿ ê.ï.ä. öèêëà â GT26 ïðèìåíåíà ïîâûøåííàÿ ñòåïåíü ñæàòèÿ π * Ê = 30…32,
ðåàëèçîâàííàÿ â 22-ñòóïåí÷àòîì îäíîêàñêàäíîì
êîìïðåññîðå.
Äâèãàòåëè, ðàáîòàþùèå ïî öèêëó ñ âïðûñêîì
ïàðà, îáîðóäóþòñÿ ñèñòåìîé ïîäà÷è ïàðà â ÊÑ è,
â ðÿäå ñëó÷àåâ, â òðàêò òóðáèíû. ×àñòü ïàðà, âïðûñêèâàåìîãî â ÊÑ, ïîäàåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî â çîíó
ãîðåíèÿ ÷åðåç îáúåäèíåííûå òîïëèâíî-ïàðîâûå ôîðñóíêè äëÿ ñíèæåíèÿ ýìèññèè îêèñëîâ àçîòà (NOx).
Ýòî òàê íàçûâàåìûé ýêîëîãè÷åñêèé âïðûñê, âåëè÷èíà êîòîðîãî ïðèìåðíî ðàâíà ðàñõîäó òîïëèâà. Îñíîâíàÿ ÷àñòü ïàðà âïðûñêèâàåòñÿ îáû÷íî â äèôôóçîð ÊÑ è íàçûâàåòñÿ ýíåðãåòè÷åñêèì âïðûñêîì.
157
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.2.5_2 - ÃÒÄ ñ ïðîìåæóòî÷íûì îõëàæäåíèåì è ðåãåíåðàöèåé WR-21 ôèðìû Rolls-Royce
ìîùíîñòüþ 25 ÌÂò
1 – âõîäíîå óñòðîéñòâî; 2 – ÊÍÄ; 3 – ÊÂÄ; 4 – ÒÂÄ; 5 – ÒÍÄ; 6 – ÑÒ; 7 – ÊÑ;
8 – òåïëîîáìåííèê-îõëàäèòåëü; 9 – ðåêóïåðàòîð; 10 – âàë îòáîðà ìîùíîñòè
Ðèñóíîê 3.2.5_3 - Ñèñòåìà ïðîìåæóòî÷íîãî îõëàæäåíèÿ âïðûñêîì âîäû çà ÊÍÄ â ÃÒÄ LM6000 SPRINT
ôèðìû General Electric
1 – ÊÍÄ; 2 – âîçäóøíûé êîëëåêòîð; 3 – âîäÿíîé êîëëåêòîð; 4 – ôîðñóíêè ìåëêîãî ðàñïûëà
âîäû; 5 – îòáîð âîçäóõà çà 8 ñòóï. ÊÂÄ äëÿ ñèñòåìû ðàñïûëà âîäû; 6 – ÊÂÄ
158
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 3.2.5_4 - ÃÒÄ ñ ïðîìåæóòî÷íûì îõëàæäåíèåì âîçäóõà â òåïëîîáìåííèêå (ïðîåêò LMS100 ôèðìû
General Electric ìîùíîñòüþ 100 ÌÂò)
1 – âõîäíîå óñòðîéñòâî; 2 – ÊÍÄ; 3 – êîëëåêòîð îòâîäà âîçäóõà ê ïðîì. îõëàäèòåëþ;
4 – êîëëåêòîð ïîäâîäà âîçäóõà îò ïðîì. îõëàäèòåëÿ; 5 – ÊÂÄ; 6 – ÊÑ; 7 – ÒÂÄ; 8 – ÒÍÄ;
9 – ÑÒ; 10 – âûõëîïíîé äèôôóçîð
Ðèñóíîê 3.2.5_5 - ÃÒÄ ñ ïðîìåæóòî÷íûì ïîäîãðåâîì GT26 ôèðìû Alstom ìîùíîñòüþ 260 ÌÂò
1 – âõîäíîå óñòðîéñòâî; 2 – êîìïðåññîð; 3 – ïåðâàÿ (îñíîâíàÿ) ÊÑ; 4 – 1 ñòóïåíü òóðáèíû;
5 – âòîðàÿ (äîïîëíèòåëüíàÿ) ÊÑ; 6 – 2…5 ñòóïåíè òóðáèíû; 7 – âàë îòáîðà ìîùíîñòè
159
Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ
3.3 - Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðüìèíèìóì
architecture – ñõåìà (äâèãàòåëÿ)
counter-rotational fan - áèðîòàòèâíûé âåíòèëÿòîð
direct fan drive – ïðÿìîé ïðèâîä âåíòèëÿòîðà
engine – äâèãàòåëü
bare engine – èçîëèðîâàííûé äâèãàòåëü
combustion engine – ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ
installed engine – óñòàíîâëåííûé äâèãàòåëü
mixed flow engine – äâèãàòåëü ñî ñìåøåíèåì
ïîòîêîâ
separate flow engine – äâèãàòåëü ñ ðàçäåëüíûì
èñòå÷åíèåì
single-shaft engine – îäíîâàëüíûé äâèãàòåëü
twin-shaft (two-shaft) engine – äâóõâàëüíûé
äâèãàòåëü
twin-spool core engine – äâóõêàñêàäíûé òóðáîêîìïðåññîð
two-spool engine – äâóõêàñêàäíûé äâèãàòåëü
varied cycle engine – äâèãàòåëü èçìåíÿåìîãî
öèêëà
free (power) – turbine ñâîáîäíàÿ (ñèëîâàÿ) òóðáèíà
gas turbine – ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ
geared fan drive – ðåäóêòîðíûé ïðèâîä âåíòèëÿòîðà
heat exchanger – òåïëîîáìåííèê
jopping combustor – âûíîñíàÿ êàìåðà ñãîðàíèÿ
recuperator – ðåêóïåðàòîð
single-rotation fan – îäíîðÿäíûé âåíòèëÿòîð
turbofan – ÒÐÄÄ
turbofan with augmentor (afterburner) – ÒÐÄÄÔ
turbojet - ÒÐÄ
turbojet with augmentor (afterburner) – ÒÐÄÔ
turboprop – òóðáîâèíòîâîé äâèãàòåëü
turboshaft – òóðáîâàëüíûé äâèãàòåëü
3.4 - Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé
ëèòåðàòóðû
3.4.1. Ñ.Ì.Øëÿõòåíêî è äð. «Òåîðèÿ âîçäóøíî-ðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé». - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå,
1975 ã.
3.4.2. Â.À.Øâàðö «Êîíñòðóêöèè ãàçîòóðáèííûõ
óñòàíîâîê». - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1970 ã.
160
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ãëàâà 4 — Ñèëîâûå ñõåìû
ÃÒÄ
Ïðè ðàáîòå ÃÒÄ âñå åãî äåòàëè è óçëû èñïûòûâàþò âîçäåéñòâèå ðàçíîîáðàçíûõ íàãðóçîê
- ãàçîâûõ, öåíòðîáåæíûõ, èíåðöèîííûõ, âèáðàöèîííûõ, àêóñòè÷åñêèõ, îò òåìïåðàòóðíûõ äåôîðìàöèé, îò êðóòÿùèõ è èçãèáàþùèõ ìîìåíòîâ
è äð. Óñèëèÿ îò ýòèõ íàãðóçîê ïåðåäàþòñÿ îò äåòàëè ê äåòàëè. Â èòîãå óñèëèÿ ñóììèðóþòñÿ è ïåðåäàþòñÿ íà âíåøíþþ ïîäâåñêó äâèãàòåëÿ èëè
âçàèìíî êîìïåíñèðóþòñÿ («óíè÷òîæàþòñÿ») áåç
ïåðåäà÷è íà íàðóæíûå ýëåìåíòû ÃÒÄ. Äåòàëè
è óçëû, êîòîðûå âîñïðèíèìàþò îñíîâíûå âíóòðåííèå óñèëèÿ è ïî êîòîðûì îñóùåñòâëÿåòñÿ èõ
äàëüíåéøàÿ ïåðåäà÷à, íàçûâàþò ñèëîâûìè. Ñîâîêóïíîñòü ñèëîâûõ äåòàëåé è óçëîâ îïðåäåëÿåò
ñèëîâóþ ñõåìó äâèãàòåëÿ.
Äëÿ óäîáñòâà àíàëèçà ðàáîòû äåòàëåé è óçëîâ
ÃÒÄ, âõîäÿùèõ â ñèëîâóþ ñõåìó, ïðèìåíÿåòñÿ åå
óïðîùåííîå ãðàôè÷åñêîå èçîáðàæåíèå. Îáû÷íî
äëÿ òàêèõ ñõåì èñïîëüçóþò óñëîâíûå èçîáðàæåíèÿ
äåòàëåé è óçëîâ, íî îáÿçàòåëüíî ïîêàçûâàþò èõ
âçàèìíîå ðàñïîëîæåíèå è íàëè÷èå âñåõ ñóùåñòâóþùèõ ñâÿçåé ìåæäó îòäåëüíûìè ýëåìåíòàìè. Ñèëîâàÿ ñõåìà äâèãàòåëÿ âî ìíîãîì çàâèñèò îò êîíñòðóêòèâíûõ îñîáåííîñòåé åãî óçëîâ – êîìïðåññîðà,
êàìåðû ñãîðàíèÿ è òóðáèíû, ñîïëà, îïîð ðîòîðà,
à òàêæå îò âûáîðà ñõåìû êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ ê ñàìîëåòó èëè ê ðàìå (íàçåìíûå ÃÒÓ). Êàê ïðàâèëî,
ïðè ïðî÷íîñòíûõ ðàñ÷åòàõ ñèëîâûå ñõåìû êîðïóñîâ è ðîòîðîâ ðàññìàòðèâàþò îòäåëüíî.
Ïðè àíàëèçå ðàáîòû äåòàëåé, âõîäÿùèõ â ñèëîâóþ ñõåìó ÃÒÄ, íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü èõ òåìïåðàòóðíîå ñîñòîÿíèå. ×àñòü äåòàëåé íàãðåòà äî
âûñîêîé òåìïåðàòóðû è, ñëåäîâàòåëüíî, òåìïåðàòóðíûå äåôîðìàöèè ýòèõ äåòàëåé ìîãóò ÿâëÿòüñÿ
äîïîëíèòåëüíûìè íàãðóæàþùèìè ôàêòîðàìè.
Ñèëîâàÿ ñõåìà ÃÒÄ ïîçâîëÿåò ïðåäñòàâèòü
îáùóþ êàðòèíó âçàèìîäåéñòâèÿ îòäåëüíûõ ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ äâèãàòåëÿ, ïîìîãàåò îïðåäåëèòü
óñèëèÿ, äåéñòâóþùèå íà êîíêðåòíóþ äåòàëü, ÷òî
íåîáõîäèìî äëÿ îöåíêè ïðî÷íîñòè è æåñòêîñòè
êîíñòðóêöèè.
4.1 - Óñèëèÿ, äåéñòâóþùèå â ÃÒÄ
 ðÿäå ñëó÷àåâ óñèëèÿ, äåéñòâóþùèå íà äåòàëè ÃÒÄ, çàìûêàþòñÿ âíóòðè äåòàëè è âíåøíå íå
ïðîÿâëÿþòñÿ. Ýòî ïðåæäå âñåãî îòíîñèòñÿ ê äåòàëÿì, ðàáîòàþùèì â ïîëå öåíòðîáåæíûõ ñèë (äèñêè, âàëû, ðàáî÷èå ëîïàòêè êîìïðåññîðà è òóðáèíû). Òàêèå óñèëèÿ íàçûâàþòñÿ âíóòðåííèìè.
Óñèëèÿ â óçëàõ ÃÒÄ, â îñíîâíîì, ïåðåäàþòñÿ íà
ñîñåäíèå ýëåìåíòû ñèëîâîé ñõåìû, ÷àñòè÷íî çàìûêàþòñÿ âíóòðè äâèãàòåëÿ, à ÷àñòè÷íî ïåðåäàþòñÿ
÷åðåç äåòàëè ñèñòåìû ïîäâåñêè íà ñàìîëåò. Òàê ñèëà
òÿãè ïåðåäàåòñÿ íà ñàìîëåò êàê ðàâíîäåéñòâóþùàÿ
îñåâûõ ñîñòàâëÿþùèõ ñèë, äåéñòâóþùèõ íà ýëåìåíòû ñèëîâîé ñõåìû äâèãàòåëÿ. Óñèëèÿ, íå çàìûêàþùèåñÿ âíóòðè äâèãàòåëÿ íàçûâàþò ñâîáîäíûìè.
Îñíîâíûå íàãðóçêè ìîæíî ðàçäåëèòü íà òðè
ãðóïïû ïî ïðèðîäå âîçíèêíîâåíèÿ:
- ãàçîâûå - îáóñëîâëåíû ïåðåïàäîì äàâëåíèÿ
â ãàçîâîì òðàêòå äâèãàòåëÿ è èçìåíåíèåì ñêîðîñòè è íàïðàâëåíèÿ ãàçîâîãî ïîòîêà;
- ìàññîâûå (ñèëû èíåðöèè è èíåðöèîííûå
ìîìåíòû) - âîçíèêàþò ïðè âðàùåíèè ðîòîðîâ äâèãàòåëÿ, ïðè ýâîëþöèÿõ ñàìîëåòà, ïðè âçëåòå è ïîñàäêå, ïðè íàëè÷èè ñòàòè÷åñêîãî è äèíàìè÷åñêîãî
äèñáàëàíñîâ ðîòîðîâ;
- òåìïåðàòóðíûå - âîçíèêàþò èç-çà íåðàâíîìåðíîãî íàãðåâà è/èëè îõëàæäåíèÿ äåòàëåé, ðàçëè÷íîãî êîýôôèöèåíòà ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ èõ
ìàòåðèàëîâ, à òàêæå ïðè ñòåñíåíèè òåìïåðàòóðíûõ
äåôîðìàöèé.
Ñèëû è ìîìåíòû, äåéñòâóþùèå íà óçëû è äåòàëè äâèãàòåëÿ, ìîæíî ðàçäåëèòü íà íåñêîëüêî âèäîâ ïî õàðàêòåðó äåôîðìàöèè:
- ðàñòÿãèâàþùèå èëè ñæèìàþùèå ñèëû - âîçíèêàþò âñëåäñòâèå äàâëåíèÿ ãàçîâ íà äåòàëè äâèãàòåëÿ è îò äåéñòâèÿ öåíòðîáåæíûõ ñèë âðàùàþùèõñÿ ìàññ;
- èçãèáàþùèå ìîìåíòû - âîçíèêàþò îò ãàçîâûõ ñèë, ìàññ óçëîâ è äåòàëåé, à òàêæå îò èíåðöèîííûõ ñèë;
- êðóòÿùèå ìîìåíòû - âîçíèêàþò â ðîòîðàõ îò
äåéñòâèÿ âîçäóõà è ãàçîâ íà ðàáî÷èå ëîïàòêè êîìïðåññîðà è òóðáèíû è â êîðïóñíûõ äåòàëÿõ îò äåéñòâèÿ âîçäóõà è ãàçîâ íà íàïðàâëÿþùèå ëîïàòêè
êîìïðåññîðà è ñîïëîâûå ëîïàòêè òóðáèíû.
 çàâèñèìîñòè îò íàïðàâëåíèÿ äåéñòâèÿ íàãðóçêè ìîãóò áûòü ðàçäåëåíû íà îñåâûå è ïîïåðå÷íûå,
äåéñòâóþùèå â âåðòèêàëüíîé è ãîðèçîíòàëüíîé
ïëîñêîñòÿõ. Ìîìåíòû ðàçëè÷íîãî ïðîèñõîæäåíèÿ
ìîãóò äåéñòâîâàòü âîêðóã âñåõ òðåõ îñåé – ïðîäîëüíîé (ñîâïàäàþùåé ñ îñüþ äâèãàòåëÿ), âåðòèêàëüíîé
è ãîðèçîíòàëüíîé.
4.1.1 — Îñåâûå ãàçîâûå ñèëû
Îñåâîå óñèëèå ÐÎ, âîçíèêàþùåå íà ýëåìåíòàõ
êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ îò ãàçîâûõ ñèë, îïðåäåëÿåòñÿ êàê ñóììà ñèë ñòàòè÷åñêèõ ÐÑ è äèíàìè÷åñêèõ ÐÄ:
ÐÎ = ÐÑ + ÐÄ
(4.1.1-1)
161
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ñòàòè÷åñêèå ñèëû âîçíèêàþò èç-çà èçìåíåíèÿ
ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ PÑ ãàçà âî âõîäíîì è âûõîäíîì ñå÷åíèè ýëåìåíòà. Ãàçîäèíàìè÷åñêèå ñèëû
âîçíèêàþò èç-çà èçìåíåíèÿ èìïóëüñà ãàçà (âîçäóõà) ïðè ïðîõîæäåíèè åãî ÷åðåç ðàññìàòðèâàåìûé
ýëåìåíò êîíñòðóêöèè.
 îáùåì ñëó÷àå óñèëèå îò ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ êàê:
ÐÑ = ðF,
(4.1.1-2)
Äèíàìè÷åñêàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ëïðåäåëÿåòñÿ ïî
ôîðìóëå 4.1.1-3.
Êðîìå òîãî, íà âíåøíþþ ñòåíêó âõîäíîãî óñòðîéñòâà äåéñòâóåò îñåâàÿ ñèëà ÐÂ, ïîëó÷àþùàÿñÿ
îò äàâëåíèÿ ÐÂÍÅØ âîçäóõà íà íàðóæíóþ ñòåíêó
îáòåêàòåëÿ (îïðåäåëÿåòñÿ ðàñ÷åòîì èëè ïðîäóâêîé
âõîäíîãî óñòðîéñòâà â àýðîäèíàìè÷åñêîé òðóáå).
Òàêèì îáðàçîì, ñóììàðíàÿ îñåâàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà âõîäíîå óñòðîéñòâî äâèãàòåëÿ ðàññ÷èòûâàåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì:
ãäå ð - ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå â ðàññìàòðèâàåìîì
ñå÷åíèè;
F - ïëîùàäü ðàññìàòðèâàåìîãî ñå÷åíèÿ.
Äèíàìè÷åñêîå óñèëèå îò èçìåíåíèÿ èìïóëüñà ãàçà îïðåäåëÿåòñÿ êàê:
ÐÄ = m (V2 – V1),
ÐÎ ÂÓ= ÐC+ÐÄ+ÐÂ= P1 f1 – Ð2 f2+ m(V2 - V1)+ ÐÂ,
(4.1.1.1-3)
Ðâíåø
(4.1.1-3)
ãäå m
- ðàñõîä ãàçà (âîçäóõà);
V1 è V2 - ñêîðîñòü ãàçà (âîçäóõà) âî âõîäíîì
è âûõîäíîì ñå÷åíèÿõ ðàññìàòðèâàåìîãî ýëåìåíòà.
Ðàññìîòðèì îïðåäåëåíèå îñåâûõ ñèë â îòäåëüíûõ óçëàõ è äåòàëÿõ ÃÒÄ.
Çà ïîëîæèòåëüíîå íàïðàâëåíèå ñèë ïðèìåì
íàïðàâëåíèå äâèæåíèÿ âîçäóõà (ãàçà) â ïðîòî÷íîé
÷àñòè äâèãàòåëÿ.
Ð2
Ð1
d1
d3
d2
Ðèñ. 4.1.1.1_1 – Ñõåìà äåéñòâèÿ ñòàòè÷åñêèõ ñèë
âî âõîäíîì óñòðîéñòâå
4.1.1.1 — Âõîäíîå óñòðîéñòâî äâèãàòåëÿ
4.1.1.2 — Îñåâîé êîìïðåññîð äèñêîâîãî òèïà
Îïðåäåëÿåì óñèëèå íà âíóòðåííþþ ñòåíêó
âõîäíîãî óñòðîéñòâà (ñì.Ðèñ. 4.1.1.1_1)..
Âûáðàíû äâà ñå÷åíèÿ I-I – âõîäíîå è II-II –
âûõîäíîå. Èç ãàçîäèíàìè÷åñêîãî ðàñ÷åòà â ñå÷åíèÿõ èçâåñòíû ñêîðîñòè âîçäóõà (V1, V2)è ñòàòè÷åñêèå äàâëåíèÿ (P1, Ð2).
Ðàâíîäåéñòâóþùàÿ ñèë ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ
ðàâíà:
Äëÿ îñåâîãî êîìïðåññîðà äèñêîâîãî òèïà ïðèëîæåííàÿ ê ðîòîðó îñåâàÿ ñèëà îïðåäåëÿåòñÿ
(ñì.Ðèñ. 4.1.1.2_1):
ÐÑ = P1 f1 – Ð2 f2 ,
(4.1.1.1-1)
ãäå f1 è f2 – ïëîùàäè âõîäíîãî è âûõîäíîãî ñå÷åíèé.
 íàøåì ñëó÷àå:
f1= (π / 4)d12,
(4.1.1.1-2)
f2=(π / 4)(d2 - d3 ).
2
162
2
ÐÊ∑ = ∑ÐÑÒi ,
(4.1.1.2-1)
ãäå ÐÑÒi – îñåâàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà êàæäîå
ðàáî÷åå êîëåñî.
Îñåâàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà îòäåëüíîå ðàáî÷åå êîëåñî îïðåäåëÿåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì:
ÐÑÒi = ÐÑi + ÐÄi ,
(4.1.1.2-2)
ãäå ÐÑi – ñóììà ñòàòè÷åñêèõ äàâëåíèé, äåéñòâóþùèõ íà ðàáî÷åå êîëåñî (ò.å. íà ëîïàòêè è
äèñêè);
ÐÄi – ãàçîäèíàìè÷åñêîå óñèëèå, âûçâàííîå
èçìåíåíèåì èìïóëüñà âîçäóõà ïðè ïðîõîæäåíèè ÷åðåç ëîïàòêè.
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
 íàøåì ïðèìåðå ðàññìîòðåí âàðèàíò ðàñ÷åòà áîëåå ñëîæíîãî ïî êîíñòðóêöèè ðàáî÷åãî êîëåñà ÊÂÄ ñ äâóõñòóïåí÷àòûì ëàáèðèíòíûì óïëîòíåíèåì çà ðàáî÷èì êîëåñîì. Íåîáõîäèìî îòìåòèòü,
÷òî â ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ äàâëåíèå âîçäóõà çà êîìïðåññîðîì äîñòèãàåò çíà÷èòåëüíûõ âåëè÷èí - ñâûøå 30 êãñ/ñì2. Ïîýòîìó äëÿ ìèíèìèçàöèè óòå÷åê
âîçäóõà èç ïðîòî÷íîé ÷àñòè ïðèìåíÿþòñÿ ëàáèðèíòíûå óïëîòíåíèÿ èç íåñêîëüêèõ ñòóïåíåé. Åñòåñòâåííî, äëÿ ðàáî÷èõ êîëåñ ïðîìåæóòî÷íûõ ñòóïåíåé, ãäå îòñóòñòâóþò ëàáèðèíòíûå óïëîòíåíèÿ,
ðàñ÷åò ñóììû ñèë ñòàòè÷åñêèõ äàâëåíèé çíà÷èòåëüíî ïðîùå è ïðåäñòàâëÿåò ÷àñòíûé ñëó÷àé ðàññìàòðèâàåìîãî ïðèìåðà.
Ñóììà ñèë ñòàòè÷åñêèõ äàâëåíèé, äåéñòâóþùèõ íà ðàáî÷åå êîëåñî (ñì. Ðèñ. 4.1.1.2_2), áóäåò
ðàâíà:
Ðèñ. 4.1.1.2_1 – Ñõåìà îñåâîãî êîìïðåññîðà
äèñêîâîãî òèïà
1 – äèñêè; 2 – ðàáî÷èå ëîïàòêè;
3 – ëàáèðèíòíûå óïëîòíåíèÿ
ÐÑ= pÏ iπ/4( DÏ i2-dÏ i2) + piπ/4(dÏ i2-dÂ2) –
– pÇi π/4(DÇi2-dÇi2) – p2 π/4(dÇ12-dÂ22) –
– p3π/4(dÂ22- dÂ12) – p4π/4(dÂ12- dÂ2)
(4.1.1.2-3)
Äèíàìè÷åñêàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ îñåâîãî óñèëèÿ
äëÿ ðàáî÷åãî êîëåñà:
ÐÄi = m (C2V – C1V),
(4.1.1.2-4)
ãäå m
– ðàñõîä âîçäóõà;
C2V è C1V – îñåâûå ñîñòàâëÿþùèå ñêîðîñòè âîçäóõà
íà âõîäå è âûõîäå èç ðàáî÷åãî êîëåñà.
Òàêèì îáðàçîì, îñåâîå óñèëèå íà îòäåëüíîì
ðàáî÷åì êîëåñå îñåâîãî êîìïðåññîðà îïðåäåëÿåì
êàê:
ÐÑ= pÏ iπ/4( DÏ i2-dÏ i2) + p1π/4(dÏ i2-dÂ2) –
– pÇi π/4(DÇi2-dÇi2) – p2 π/4(dÇ12-dÂ22) –
– p3π/4(dÂ22- dÂ12) – p4π/4(dÂ12- dÂ2) +
+ m (C2V – C1V)
(4.1.1.2-5)
Ðèñ. 4.1.1.2_2 – Ñõåìà äåéñòâèÿ ñòàòè÷åñêèõ ñèë
íà ðàáî÷åå êîëåñî îñåâîãî êîìïðåññîðà
Êîíñòðóêòèâíî èçìåíÿÿ äèàìåòðàëüíîå ðàñïîëîæåíèå ëàáèðèíòîâ, ìîæíî äîâîëüíî â øèðîêèõ
ïðåäåëàõ âàðüèðîâàòü âåëè÷èíó îñåâîé ñèëû, äåéñòâóþùåé íà äèñê. Òàêèì ìåòîäîì øèðîêî ïîëüçóþòñÿ ïðè îòñòðîéêå ñóììàðíîãî îñåâîãî óñèëèÿ,
ïåðåäàâàåìîãî íà îïîðó ðîòîðà (ðàçäåë 4.1.1.6).
Îñåâîå óñèëèå, äåéñòâóþùåå íà ëîïàòêè ÍÀ
êîìïðåññîðà îñåâîãî òèïà, îïðåäåëÿåòñÿ àíàëîãè÷íûì ñïîñîáîì.
163
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Îïðåäåëåíèå îñåâûõ óñèëèé äëÿ îñåâûõ êîìïðåññîðîâ áàðàáàííîãî òèïà (ñì. Ðèñ. 4.1.1.2_4)
ïðîèçâîäèòñÿ ïî ýòîé æå ìåòîäèêå, íî îíî óïðîùåíî, ò.ê. äëÿ ñðåäíèõ ñòóïåíåé êîìïðåññîðà íåò
íåîáõîäèìîñòè îïðåäåëÿòü ïåðåïàäû ñòàòè÷åñêèõ
äàâëåíèé íà äèñêàõ.
Ðèñ. 4.1.1.2_3 – Ñõåìà äåéñòâèÿ ñòàòè÷åñêèõ ñèë íà
ëîïàòêó íàïðàâëÿþùåãî àïïàðàòà
îñåâîãî êîìïðåññîðà
Îñåâàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà ïðîòî÷íóþ
÷àñòü ÍÀ i ñòóïåíè (ñì. Ðèñ. 4.1.1.2_3), îïðåäåëÿåòñÿ òàê æå, êàê è äëÿ ðàáî÷åãî êîëåñà, ïî ñëåäóþùåé ôîðìóëå:
Ðèñ. 4.1.1.2_4 – Ñõåìà îñåâîãî êîìïðåññîðà
áàðàáàííîãî òèïà
1 – äèñêè; 2 – ðàáî÷èå ëîïàòêè;
3 – ëàáèðèíòíûå óïëîòíåíèÿ;
4 – áàðàáàí ðîòîðà
PÑÒi = pÏi (DÏi2 – dÏi2) π/4 – pÇi( DÇi2 – dÇi2) π/4 +
+ m (C2V – C1V),
(4.1.1.2-6)
ãäå pÏi, pÇi, C1V ,C2V – ñòàòè÷åñêèå äàâëåíèÿ è îñåâûå ñêîðîñòè íà ñðåäíèõ ðàäèóñàõ ëîïàòêè ïåðåä è çà ðàáî÷èì êîëåñîì;
– íàðóæíûé è âíóòðåííèé
DÏi, dÏi, DÇi, dÇi
äèàìåòðû âõîäíîé è âûõîäíîé
êðîìêè ëîïàòêè;
m
– ðàñõîä âîçäóõà.
Îñåâûå ñèëû íà ðàáî÷èå ëîïàòêè è ÍÀ êîìïðåññîðà äåéñòâóþò â ñòîðîíó âõîäà è äîñòèãàþò âåëè÷èí, â íåñêîëüêî ðàç ïðåâûøàþùèõ òÿãó äâèãàòåëÿ. Èõ îïðåäåëåíèå íåîáõîäèìî äëÿ ðàñ÷åòà íà
ïðî÷íîñòü è äåôîðìàöèþ ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèè
ðîòîðîâ, êîðïóñîâ îñåâîãî êîìïðåññîðà è îïîð.
Îñåâûå ñèëû âûçûâàþò ðàñòÿæåíèå ðîòîðà
êîìïðåññîðà è êîðïóñà. Óñèëèÿ ðàñòÿæåíèÿ âîçðàñòàþò îò ïåðâîé ñòóïåíè ê ïîñëåäíåé, ò.ê. ïðîèñõîäèò ñëîæåíèå îñåâûõ ñèë ñòóïåíåé.
164
4.1.1.3 — Êàìåðà ñãîðàíèÿ
Îñåâûå óñèëèÿ, äåéñòâóþùèå íà ÊÑ, îïðåäåëÿþòñÿ êàê ñóììà ïðèëîæåííûõ ê íåé ñòàòè÷åñêèõ
è äèíàìè÷åñêèõ óñèëèé.
Äëÿ ÊÑ, èçîáðàæåííîé íà Ðèñ. 4.1.1.3_1, îñåâàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà âíóòðåííèå ïîâåðõíîñòè, áóäåò ðàâíà:
PÎÊÑ = mÂV1 – mÃV2 + P1 (DÏ2 – dÏ2) π/4 – P2( DÇ2 – dÇ2) π/4
(4.1.1.3-1)
ãäå P1, V1, P2, V2 – ñòàòè÷åñêèå äàâëåíèÿ è ñêîðîñòè âîçäóõà è ãàçà íà âõîäå è
âûõîäå èç ÊÑ;
mÂ
– ðàñõîä âîçäóõà íà âõîäå â ÊÑ;
mÃ
– ðàñõîä ãàçà íà âûõîäå èç ÊÑ;
DÏ, dÏ, DÇ, dÇ – ãåîìåòðè÷åñêèå ðàçìåðû ÊÑ íà
âõîäå è âûõîäå.
Ó÷èòûâàÿ, ÷òî ðàñõîä ãàçà íà âûõîäå èç ÊÑ
áîëüøå ðàñõîäà âîçäóõà íà âõîäå â íåå âñåãî íà
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
(äëÿ ïðîñòîòû ðàñ÷åòîâ ïðèìåì, ÷òî ñìåøåíèå ïîòîêîâ âîçäóõà íàðóæíîãî êîíòóðà è ãàçà âíóòðåííåãî êîíòóðà ïðîèñõîäèò ìãíîâåííî â ïëîñêîñòè
ñìåøåíèÿ):
Ð0 Ñ = ∑ Ð0 Ñ + ∑ Ð0 Ä
Ðèñ. 4.1.1.3_1 – Ñõåìà äåéñòâèÿ îñåâûõ ñèë íà ÊÑ
1…2 %, ýòó ôîðìóëó ìîæíî óïðîñòèòü, ò.å.:
ÐÎÊÑ = mÂ(V1 – V2 )+ π/4(P1 (DÏ2- dÏ2) – P2( DÇ2-dÇ2)) ,
(4.1.1.3-2)
Îñåâàÿ ñèëà ÊÑ äåéñòâóåò â ñòîðîíó êîìïðåññîðà è äîñòèãàåò âåëè÷èíû çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàþùåé âåëè÷èíó òÿãè äâèãàòåëÿ.
4.1.1.4 — Òóðáèíà
(4.1.1.5-1)
ãäå Ð0 Ñ
– ñóììàðíîå îñåâîå óñèëèå, äåéñòâóþùåå íà ñîïëî;
∑ Ð0 Ñ – ñóììà îñåâûõ ñîñòàâëÿþùèõ ñòàòè÷åñêèõ óñèëèé, äåéñòâóþùèõ íà
ðàçíûå ýëåìåíòû ñîïëà;
∑ ÐÎ Ä – ñóììà äèíàìè÷åñêèõ óñèëèé ïîòîêà
âîçäóõà è ãàçà.
 ñâîþ î÷åðåäü:
∑ ÐÎ ÑÒ = ÐÎ ÂÕ-ÐÎ ÑÐ-ÐÎ Ê+ÐÎ ÂÍ+ÐÎ ÑÌ+ÐÎ Ê
(4.1.1.5-2)
Îïðåäåëèì âåëè÷èíó êàæäîé èç ñîñòàâëÿþùèõ.
Îñåâîå óñèëèå îò ãàçîâûõ ñèë, äåéñòâóþùåå
íà ðàáî÷åå êîëåñî è ñîïëîâûå àïïàðàòû òóðáèíû,
îïðåäåëÿåòñÿ òî÷íî òàê æå, êàê è äëÿ êîìïðåññîðà,
ïðè ýòîì îñåâàÿ ñèëà òóðáèíû âñåãäà íàïðàâëåíà
â ñòîðîíó ñîïëà.
Îñåâàÿ ðàâíîäåéñòâóþùàÿ ñèë ñòàòè÷åñêîãî
äàâëåíèÿ íà âõîäå:
4.1.1.5 — Ñîïëî
ãäå ÐÍÀÐ
Îñåâîå óñèëèå, äåéñòâóþùèå íà ñîïëî, îïðåäåëÿåòñÿ êàê ñóììà îñåâûõ ñîñòàâëÿþùèõ ñòàòè÷åñêèõ ñèë, äåéñòâóþùèõ íà ðàçíûå ýëåìåíòû ñîïëà, è äèíàìè÷åñêèõ óñèëèé ïîòîêà âîçäóõà (ãàçà).
 íàèáîëåå ñëîæíîì ñëó÷àå äâóõêîíòóðíîãî
äâèãàòåëÿ ñ âíóòðåííèì ñìåøåíèåì ïîòîêîâ îñåâàÿ
ñèëà ìîæåò áûòü îïðåäåëåíà ñëåäóþùèì îáðàçîì
ÐÎÂÕ = ÐÍÀÐ (DÂÕ2 - dÂÕÍ2) π/4 – ÐÂÍ( dÂÕÍ2- dÂÕÂ2)π/4 ,
ÐÂÍ
DÂÕ, dÂÕÍ
(4.1.1.5-3)
- ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå âîçäóõà
íàðóæíîãî êîíòóðà íà âõîäå â
ñîïëî;
- ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå ãàçà
âíóòðåííåãî êîíòóðà íà âõîäå
â ñîïëî;
- äèàìåòðàëüíûå ðàçìåðû êàíàëà
íàðóæíîãî êîíòóðà íà âõîäå
â ñîïëî;
Ðèñ. 4.1.1.5_1 – Ñõåìà äåéñòâèÿ ñèë íà ðåàêòèâíîå ñîïëî äâóõêîíòóðíîãî äâèãàòåëÿ ñ âíóòðåííèì
ñìåùåíèåì ïîòîêîâ
165
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
dÂÕÂ - âíóòðåííèé äèàìåòð êàíàëà âíóòðåííåãî êîíòóðà íà âõîäå â ñîïëî.
Äëÿ óïðîùåíèÿ ðàñ÷åòîâ íàðóæíûé äèàìåòð
âíóòðåííåãî êîíòóðà íà âõîäå â ñîïëî ïðèíèìàåì
ðàâíûì âíóòðåííåìó äèàìåòðó êàíàëà íàðóæíîãî
êîíòóðà.
Îñåâàÿ ðàâíîäåéñòâóþùàÿ ñèë ñòàòè÷åñêîãî
äàâëåíèÿ íà âûõîäå èç ñîïëà:
ÐÎÑÐ = PÑ dÑ2 π/4 ,
(4.1.1.5-4)
Ïîñëå ïðåîáðàçîâàíèé ïîëó÷èì:
ÐÎÑÌ = π/4(dÂÕÍ2 – DÑÌ2)(ÐÂÍ – ÐÍÀÐ)/2
(4.1.1.5-9)
Îñåâàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ñèë ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ íà âíóòðåííèé êîðïóñ ñîïëà:
ÐÎÊ = π/4(dÂÕÂ2 – dÊ2)ÐÊÂ –
– π/4(dÂÕÍ2 – dÊ2)(ÐÂÍ +ÐÊÂ)/2
ãäå ÐÑ - ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå ãàçà íà ñðåçå ñîïëà;
dC – äèàìåòð ñîïëà.
ÐÎÊ = PÊÂ dÊ2 π/4 ,
(4.1.1.5_5)
ãäå ÐÊ - ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå ãàçà íà ñðåçå ñîïëà;
dÊ - äèàìåòð ñîïëà.
Îñåâàÿ ðàâíîäåéñòâóþùàÿ ñèë ñòàòè÷åñêîãî
äàâëåíèÿ íà íàðóæíóþ ñòåíêó ñîïëà:
ÐÎÂÍ = ÐÍÂ (DÂÕ2 – dÑ2) π/4 –
– ÐÍ( DÂÕ2 – dÑ2) π/4
(4.1.1.5-6)
ãäå ÐÍ - ñðåäíåå âíóòðåííåå ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå
âîçäóõà íà íàðóæíóþ ñòåíêó ñîïëà (äëÿ
óïðîùåíèÿ ïðèìåì ÐÍÂ = (ÐÍÀÐ +ÐÑ)/2
ÐÍ - ñòàòè÷åñêîå íàðóæíîå äàâëåíèå (÷àñòî ýòî
äàâëåíèå ïðèíèìàåòñÿ ðàâíûì
àòìîñôåðíîìó, ò.å. ÐÍ = ÐÀÒÌ).
Òàêèì îáðàçîì:
ÐÎÂÍ = π/4(DÂÕ2 – dÑ2)(ÐÍÀÐ +ÐÑ – 2ÐÀÒÌ)/2
(4.1.1.5-7)
Àíàëîãè÷íî îïðåäåëÿåòñÿ îñåâàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ñèë ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ íà ñòåíêó ñìåñèòåëÿ:
ÐÎÑÌ = π/4(dÂÕÍ2 – DÑÌ2)(ÐÂÍ +ÐÑÌ)/2 –
– π/4(dÂÕÍ2 – DÑÌ2)(ÐÍÀÐ +ÐÑÌ)/2
(4.1.1.5-8)
– ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå
â êàìåðå ñìåøåíèÿ;
DÑÌ
– äèàìåòð ñìåñèòåëÿ;
(ÐÂÍ +ÐÑÌ)/2 – ñðåäíåå âíóòðåííåå ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå íà ñòåíêó
ñìåñèòåëÿ;
(ÐÍÀÐ + ÐÑÌ)/2 – ñðåäíåå íàðóæíîå ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå íà ñòåíêó
ñìåñèòåëÿ.
ãäå ÐÍ
166
(4.1.1.5-10)
ãäå (ÐÂÍ +ÐÊÂ)/2 – ñðåäíåå íàðóæíîå ñòàòè÷åñêîå
äàâëåíèå íà êîðïóñ ñîïëà.
Ïîñëå ïðåîáðàçîâàíèé ïîëó÷èì:
ÐÎÊ = π/4(dÂÕÂ2 – dÊ2)(ÐÊÂ – ÐÂÍ)/2
(4.1.1.5-11)
Ñóììà äèíàìè÷åñêèõ óñèëèé îò ïîòîêà âîçäóõà è ãàçà ÷åðåç ñîïëî ñîñòàâèò:
∑Ð=(m ÍÀÐ+ mà ÂÍ)VC - m ÍÀÐVÍÀÐ – mà ÂÍ VÂÍ
(4.1.1.5-12)
ãäå m ÍÀÐ – ðàñõîä âîçäóõà ÷åðåç íàðóæíûé
êîíòóð;
mà ÂÍ – ðàñõîä ãàçà ÷åðåç âíóòðåííèé êîíòóð;
VC
– ñêîðîñòü ãàçà íà ñðåçå ñîïëà;
VÍÀÐ – ñêîðîñòü âîçäóõà â íàðóæíîì êîíòóðå
íà âõîäå â ñîïëî;
VÂÍ – ñêîðîñòü ãàçà âî âíóòðåííåì êîíòóðå
íà âõîäå â ñîïëî.
Îñåâàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà ñóæàþùååñÿ
ðåàêòèâíîå ñîïëî, âñåãäà èìååò íàïðàâëåíèå «íàçàä» (ò.å. ïðîòèâ ïîëåòà äëÿ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé). Íà ðàñøèðÿþùóþñÿ ÷àñòü ñîïëà Ëàâàëÿ îñåâîå óñèëèå èìååò íàïðàâëåíèå «âïåðåä»
Ïðåäëîæåííàÿ âûøå ìîäåëü ðàñ÷åòà îñåâûõ
ñèë, äåéñòâóþùèõ íà ñîïëî, ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ îòíîñèòåëüíî êîíñòðóêòèâíî ñëîæíîãî äâóõêîíòóðíîãî àâèàöèîííîãî ÃÒÄ. Îïðåäåëåíèå îñåâûõ ñèë äëÿ
äðóãèõ êîíñòðóêöèé ñîïëà ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ
êàê ÷àñòíûé ñëó÷àé ïðèâåäåííîé ìåòîäèêè.
4.1.1.6 — Îñåâàÿ ñèëà
 ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ âàë òóðáèíû ñâÿçàí ñ âàëîì êîìïðåññîðà, áëàãîäàðÿ ÷åìó îñåâàÿ
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
ñèëà êîìïðåññîðà â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè óðàâíîâåøèâàåòñÿ îñåâûì óñèëèåì òóðáèíû, à íåóðàâíîâåøåííàÿ ÷àñòü îñåâîãî óñèëèÿ âîñïðèíèìàåòñÿ
óïîðíûì ïîäøèïíèêîì ðîòîðà è ïåðåäàåòñÿ ÷åðåç
ñèëîâûå ýëåìåíòû îïîðû íà êîðïóñíûå äåòàëè äâèãàòåëÿ. Âåëè÷èíà îñåâîé ñèëû, õàðàêòåð åå èçìåíåíèÿ îò çàïóñêà äî ìàêñèìàëüíîãî ðåæèìà ðàáîòû äâèãàòåëÿ ÿâëÿåòñÿ âàæíûì ïàðàìåòðîì,
âëèÿþùèì íà ðàáîòîñïîñîáíîñòü ïîäøèïíèêà.
Ñ öåëüþ êîíòðîëÿ ðàñ÷åòíûõ âåëè÷èí îñåâîé ñèëû
ïðîâîäÿò çàìåð ôàêòè÷åñêîé îñåâîé ñèëû, äåéñòâóþùåé íà øàðèêîïîäøèïíèê ðîòîðà íà ñïåöèàëüíî
îáîðóäîâàííîì äâèãàòåëå.
Íåîáõîäèìî çàìåòèòü, ÷òî îñåâîå óñèëèå íà
ðàáî÷åì êîëåñå ìîæíî ðåãóëèðîâàòü, ìåíÿÿ ðàñïîëîæåíèå íà åãî áîêîâûõ ïîâåðõíîñòÿõ óïëîòíåíèé,
è, ñëåäîâàòåëüíî, ñîñòàâëÿþùóþ îñåâîé ñèëû íà
îáðàçîâàííûõ èìè êîëüöåâûõ ïîâåðõíîñòÿõ. Äëÿ
òîãî, ÷òîáû ðàçíîñòü îñåâûõ ñèë êîìïðåññîðà
è òóðáèíû, íàçûâàåìàÿ ïðîñòî «îñåâàÿ ñèëà», íå
ïðåâûøàëà âåëè÷èíó äîïóñòèìóþ äëÿ óïîðíîãî
ïîäøèïíèêà, ðàñïîëîæåíèå óïëîòíåíèé íà äèñêàõ
îïðåäåëÿþò ðàñ÷åòíûìè ìåòîäàìè è óòî÷íÿþò ýêñïåðèìåíòàëüíî.
Äëÿ èçìåðåíèÿ îñåâîé ñèëû ïðèìåíÿþò òåíçîìåòðè÷åñêèå êîëüöà, óñòàíîâëåííûå â êîðïóñå
îïîðû ñ îáåèõ ñòîðîí íàðóæíîãî êîëüöà óïîðíîãî
øàðèêîïîäøèïíèêà.
Òåíçîêîëüöà ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïëîñêèå
óïðóãèå êîëüöà 1 ñïåöèàëüíîé êîíñòðóêöèè (ñì.
Ðèñ. 4.1.1.6_ 1)
Íà ïîâåðõíîñòÿõ Î1, Î2 êîëüöà 1 çåðêàëüíî
óñòàíîâëåíû (íàêëååíû) òåíçîäàò÷èêè 2. Ïðè ïðèëîæåíèè îñåâîãî óñèëèÿ íà îïîðíûå ïëîùàäêè
âûñòóïîâ 3 òåíçîêîëüöà ïðîèñõîäèò äåôîðìàöèÿ
ïëîùàäîê ñ ïîÿâëåíèåì ñæèìàþùèõ óñèëèé ñ îäíîé ñòîðîíû ïëîùàäêè è ðàñòÿãèâàþùèõ óñèëèé
– ñ äðóãîé ñòîðîíû. Äåôîðìàöèÿ ïëîùàäîê âûçûâàåò äåôîðìàöèþ òåíçîäàò÷èêîâ, íàêëååííûõ íà
ïëîùàäêè, è èçìåíåíèå èõ ñîïðîòèâëåíèÿ, ÷òî êîíòðîëèðóåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùåé àïïàðàòóðîé.
Äëÿ ïðîâåäåíèÿ èñïûòàíèÿ ïî çàìåðó îñåâîãî óñèëèÿ íà äâèãàòåëå (ñì. Ðèñ.4.1.1.6_2) îïîðà
1 øàðèêîïîäøèïíèêà è ñàì øàðèêîïîäøèïíèê
2 äîðàáàòûâàþòñÿ ïîä óñòàíîâêó òåíçîêîëåö 3
ñïðàâà è ñëåâà îò íàðóæíîé îáîéìû ïîäøèïíèêà. Ñèãíàëû ñ òåíçîäàò÷èêîâ ýòèõ êîëåö âûâîäÿòñÿ íà ñòåíäîâóþ êîíòðîëüíî-çàïèñûâàþùóþ àïïàðàòóðó è íåïðåðûâíî çàïèñûâàþòñÿ âî âðåìÿ
èñïûòàíèÿ. Ïðè íàëè÷èè îñåâîé ñèëû, íàïðàâëåííîé âïåðåä äåôîðìèðóåòñÿ ïåðåäíåå òåíçîêîëüöî è, íàîáîðîò, ïðè ïîÿâëåíèè îñåâîé ñèëû,
íàïðàâëåííîé íàçàä äåôîðìèðóåòñÿ çàäíåå òåíçîêîëüöî. Ñòåïåíü äåôîðìàöèè òåíçîêîëüöà çàâèñèò îò âåëè÷èíû îñåâîãî óñèëèÿ è îïðåäåëÿåò
óðîâåíü êîíòðîëüíîãî ñèãíàëà. Ïåðåä èñïûòàíè-
Ðèñ. 4.1.1.6_ 1 - Òåíçîìåòðè÷åñêîå êîëüöî ñ òåíçîäàò÷èêàìè
1 – óïðóãîå êîëüöî; 2 - òåíçîäàò÷èêè; 3 – îïîðíûå ïëîùàäêè âûñòóïîâ
167
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñ. 4.1.1.6_2 – Îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà ñ òåíçîêîëüöàìè äëÿ çàìåðà îñåâîãî
óñèëèÿ
1 – îïîðà (êîðïóñ);
2 – øàðèêîïîäøèïíèê;
3 - êîëüöà ñ òåíçîäàò÷èêàìè;
4 – âàë
åì â ëàáîðàòîðíûõ óñëîâèÿõ ïðîâîäÿò òàðèðîâêó êîëüöà, ò.å. îïðåäåëÿþò çàâèñèìîñòü óðîâíÿ
êîíòðîëüíîãî ñèãíàëà îò âåëè÷èíû çàäàâàåìîãî
îñåâîãî óñèëèÿ.
Íà Ðèñ. 4.1.1.6_3 â êà÷åñòâå ïðèìåðà ïîêàçàíî ôàêòè÷åñêîå èçìåíåíèå îñåâîé ñèëû íà ðîòîðå
íèçêîãî äàâëåíèÿ âî âñåì äèàïàçîíå ðàáîòû äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À, çàìåðåííîå âî âðåìÿ íàçåìíûõ
èñïûòàíèé. Îñåâàÿ ñèëà ïðè âñåõ óñëîâèÿõ ðàáîòû íàïðàâëåíà â îäíó ñòîðîíó (ïî íàïðàâëåíèþ
ïîëåòà).
Äëÿ îáúÿñíåíèÿ õàðàêòåðà èçìåíåíèÿ îñåâîé
ñèëû, äåéñòâóþùåé íà øàðîêîïîäøèïíèê (äàëåå
ïðîñòî ÎÑ), íàïîìíèì, ÷òî îíà ÿâëÿåòñÿ ìàëîé
ðàçíîñòüþ áîëüøèõ óñèëèé, äåéñòâóþùèõ íà ðîòîðû êîìïðåññîðà è òóðáèíû.
Îñåâûå óñèëèÿ, äåéñòâóþùèå íà êîìïðåññîð
è òóðáèíó ÿâëÿþòñÿ ñóììîé áîëüøîãî ÷èñëà ãàçîñòàòè÷åñêèõ è ãàçîäèíàìè÷åñêèõ ñèë, ïðèëîæåííûõ ê îòäåëüíûì ýëåìåíòàì èëè äåòàëÿì ðîòîðà.
Ïðè èçìåíåíèè ðåæèìà ðàáîòû äâèãàòåëÿ ïðîèñõîäÿò íåïðîïîðöèîíàëüíûå èçìåíåíèÿ ñîñòàâëÿþùèõ îñåâîãî óñèëèÿ. Îñîáåííî çàìåòíîå âëèÿíèå íà ýòè èçìåíåíèÿ îêàçûâàþò çàêðûòèå
(îòêðûòèå) îòáîðîâ âîçäóõà çà ðàçëè÷íûìè ñòóïå-
168
Ðèñ. 4.1.1.6_3 – Îñåâàÿ ñèëà íà ðîòîðå íèçêîãî
äàâëåíèÿ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
Ðèñ. 4.1.1.6_4 – Îñåâàÿ ñèëà íà ðîòîðå âûñîêîãî
äàâëåíèÿ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
íÿìè êîìïðåññîðà, ñâÿçàííîå ñ íåîáõîäèìîñòüþ
ïîâûøåíèÿ óñòîé÷èâîñòè ðàáîòû ÊÂÄ è ÊÍÄ íà
ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ. Êàê âèäíî
èç Ðèñ. 4.1.1.6_2 íà íèçêèõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâè-
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñ. 4.1.1.6_5 – Îñåâûå ñèëû, äåéñòâóþùèå íà óçëû äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
ãàòåëÿ, äî çàêðûòèÿ êëàïàíîâ ïåðåïóñêà çà 6 è 7
ñòóïåíÿìè ÊÂÄ, ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ ðåæèìà ðàáîòû è ïàðàìåòðîâ äâèãàòåëÿ áîëåå èíòåíñèâíûì
áûë ðîñò ãàçîâûõ ñèë «êîìïðåññîðíîé» ÷àñòè ðîòîðà è ñóììèðóþùåå óñèëèå («îñåâàÿ ñèëà») íàïðàâëåííîå «âïåðåä» òàêæå óâåëè÷èâàëîñü. Ïîñëå
çàêðûòèÿ êëàïàíîâ ïåðåïóñêà çà 6 è 7 ñòóïåíÿìè
ÊÂÄ, áîëåå èíòåíñèâíûì ñòàë ðîñò ãàçîâûõ ñèë
«òóðáèííîé» ÷àñòè ðîòîðà è îñåâàÿ ñèëà ñòàëà
óìåíüøàòüñÿ ïðè óâåëè÷åíèè ðåæèìà ðàáîòû. Ýòà
çàêîíîìåðíîñòü ñîõðàíèëàñü íåñìîòðÿ íà ñêà÷êîîáðàçíîå óâåëè÷åíèå îñåâîé ñèëû â ìîìåíò çàêðûòèÿ çàñëîíîê ïåðåïóñêà âîçäóõà çà ÊÍÄ.
Àíàëîãè÷íûì îáðàçîì ìîæíî îáúÿñíèòü èçìåíåíèå îñåâîé ñèëû, äåéñòâóþùåé íà øàðèêîïîäøèïíèê ðîòîðà ÂÄ, õîòÿ õàðàêòåð èçìåíåíèÿ åå
ïðîòèâîïîëîæåí (ñì. Ðèñ. 4.4.1.6_4).
Ñóììà îñåâûõ óñèëèé, ïðèëîæåííûõ ê ðàçëè÷íûì óçëàì äâèãàòåëÿ, ÷èñëåííî ðàâíà òÿãå, ðàçâèâàåìîé ÃÒÄ.
Íà Ðèñ. 4.1.1.6_5 ïîêàçàíî ðàñ÷åòíîå ðàñïðåäåëåíèå ñèë, äåéñòâóþùèõ íà óçëû äâèãàòåëÿ ÏÑ90À íà ìàêñèìàëüíîì ðåæèìå ðàáîòû â çåìíûõ
óñëîâèÿõ. Âíóòðåííèå óñèëèÿ â ýëåìåíòàõ êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàþò òå óñèëèÿ, êîòîðûå ïåðåäàþòñÿ íà ñèëîâûå ýëåìåíòû ñàìîëåòà èëè ðàìû (äëÿ íàçåìíûõ óñòàíîâîê).
Ïðàâèëüíîå îïðåäåëåíèÿ ýòèõ óñèëèé, ïîñòðîåíèå
ðåàëüíûõ ñõåì âîçäåéñòâèÿ ñèë íà êàæäóþ îòäåëü-
íóþ îñíîâíóþ äåòàëü ñèëîâîé ñõåìû äâèãàòåëÿ ïîçâîëèò ïðèíèìàòü îïòèìàëüíûå ðåøåíèÿ êàê ñ òî÷êè çðåíèÿ ïðî÷íîñòíûõ è ðåñóðñíûõ, òàê è ñ òî÷êè
çðåíèÿ ìàññîâûõ ïîêàçàòåëåé äëÿ ýòèõ äåòàëåé.
4.1.2 - Êðóòÿùèå ìîìåíòû îò ãàçîâûõ
ñèë
C äîñòàòî÷íîé òî÷íîñòüþ êðóòÿùèå ìîìåíòû îò ãàçîâûõ ñèë, âîçíèêàþùèå íà ëîïàòêàõ ðàáî÷èõ êîëåñ (ÐÊ) è ÍÀ ìîæíî âû÷èñëèòü íà îñíîâå òðåóãîëüíèêîâ ñêîðîñòåé íà ñðåäíåì ðàäèóñå
ñòóïåíè ïåðåä è çà ñîîòâåòñòâóþùèìè ýëåìåíòàìè [4.7.1]. Òàêèì îáðàçîì, äëÿ ÐÊ è ÍÀ êîìïðåññîðà (ñì. Ðèñ. 4.1.2._1) ðàñ÷åòíûå ôîðìóëû ìîæíî çàïèñàòü:
ÌÊÐÐÊ = m (R2 ÑÐÑ2U – R1 ÑÐ Ñ1U)
(4.1.2-1)
ÌÊÐÍÀ = m (R3 ÑÐÑ3U – R2 ÑÐ Ñ2U)
(4.1.2-2)
ãäå m
– ðàñõîä âîçäóõà (ãàçà);
R1 ÑÐ , R2 ÑÐ , R3 ÑÐ – ñðåäíèé ðàäèóñ ïðîòî÷íîé
÷àñòè ïåðåä è çà ÐÊ
èëè ÍÀ;
Ñ1U ,Ñ2U,Ñ3U
– îêðóæíàÿ ñêîðîñòü âîçäóõà (ãàçà) íà ñðåäíåì
ðàäèóñå.
169
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.1.2_1 — Îïðåäåëåíèå êðóòÿùåãî ìîìåíòà íà ëîïàòêàõ êîìïðåññîðà
Êàê âèäíî èç ôîðìóë, êðóòÿùèå ìîìåíòû ðàâíû ðàçíîñòè ìîìåíòîâ êîëè÷åñòâ äâèæåíèÿ âîçäóõà îòíîñèòåëüíî îñè âðàùåíèÿ ðîòîðà.
Äëÿ ÐÊ ìîìåíò èìååò ïîëîæèòåëüíûé çíàê,
÷òî îçíà÷àåò ïîäâîä ýíåðãèè ê âîçäóøíîìó ïîòîêó è óâåëè÷åíèå êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè âðàùàòåëüíîãî äâèæåíèÿ âîçäóõà. Îêðóæíîå óñèëèå è ìîìåíò
íà ðàáî÷åì êîëåñå îò âîçäåéñòâèÿ âîçäóõà íàïðàâëåíû ïðîòèâ íàïðàâëåíèÿ âðàùåíèÿ.
Äëÿ ÍÀ ìîìåíò ïîëó÷àåòñÿ ñ îòðèöàòåëüíûì
çíàêîì, ÷òî îçíà÷àåò óìåíüøåíèå êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè âðàùàòåëüíîãî äâèæåíèÿ è ïåðåõîä åå â äàâëåíèå. Îêðóæíîå óñèëèå è ìîìåíò, äåéñòâóþùèå íà
ÍÀ, íàïðàâëåíû â ñòîðîíó âðàùåíèÿ ÐÊ.
Êðóòÿùèå ìîìåíòû, äåéñòâóþùèå íà ðîòîð è êîðïóñ êîìïðåññîðà, ñóììèðóþòñÿ íà÷èíàÿ ñ ïåðâîé ñòóïåíè. Íàèáîëüøèå êðóòÿùèå
ìîìåíòû äåéñòâóþò çà ïîñëåäíåé ñòóïåíüþ
êîìïðåññîðà. Êðóòÿùèé ìîìåíò äëÿ ëþáîãî ïðîìåæóòî÷íîãî ñå÷åíèÿ ðîòîðà èëè êîðïóñà îïðåäåëÿåòñÿ êàê ñóììà ìîìåíòîâ âñåõ ïðåäûäóùèõ
ñòóïåíåé. Ðàñ÷åò ýòèõ ìîìåíòîâ íåîáõîäèì äëÿ
îöåíêè ïðî÷íîñòè ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèé ðîòîðà è êîðïóñà.
Âåëè÷èíû êðóòÿùèõ ìîìåíòîâ, äåéñòâóþùèõ
íà ðîòîð è ñòàòîð òóðáèíû, îïðåäåëÿþòñÿ àíàëîãè÷íûì îáðàçîì. Íî ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå â òóðáèíå, íîñÿò ïðîòèâîïîëîæíûé õàðàêòåð, à ñëåäîâàòåëüíî - íàïðàâëåíèå äåéñòâèÿ êðóòÿùåãî ìîìåíòà
áóäåò íàïðàâëåíî â äðóãóþ ñòîðîíó.
4.1.3 — Èíåðöèîííûå ñèëû
è ìîìåíòû
Èíåðöèîííûå ñèëû è ìîìåíòû âîçíèêàþò â äåòàëÿõ äâèãàòåëÿ îò ñòàòè÷åñêîé è äèíàìè÷åñêîé íåóðàâíîâåøåííîñòè ðîòîðîâ, à òàêæå îò èçìåíåíèÿ
170
ñêîðîñòè è òðàåêòîðèè ñàìîëåòà, íà êîòîðîì çàêðåïëåí äâèãàòåëü.
Íåóðàâíîâåøåííûå ñèëû è ìîìåíòû ðîòîðîâ
äâèãàòåëÿ ïåðåäàþòñÿ íà êîðïóñà ÷åðåç ïîäøèïíèêîâûå îïîðû. Íàïðàâëåíèå äåéñòâèÿ ýòèõ ñèë
ìåíÿåòñÿ âî âðåìåíè, à âåëè÷èíû ýòèõ ñèë ïðîïîðöèîíàëüíû êâàäðàòó ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðîòîðà.
Áëàãîäàðÿ âûñîêîé òî÷íîñòè áàëàíñèðîâêè ðîòîðîâ àìïëèòóäû ýòèõ ñèë è ìîìåíòîâ íåâåëèêè.
Îäíàêî, äåéñòâóÿ ñ âûñîêîé ÷àñòîòîé, îíè ñïîñîáíû âûçûâàòü âèáðàöèè êîðïóñîâ è óñòàëîñòíûå
ïîâðåæäåíèÿ â íèõ. Áîëåå ïîäðîáíî âîïðîñû ñòàòè÷åñêîé è äèíàìè÷åñêîé íåóðàâíîâåøåííîñòè
ðîòîðîâ ðàññìîòðåíû â ðàçäåëå 14.5.
Ïðè ðàçãîíå è òîðìîæåíèè ñàìîëåòà ïîÿâëÿåòñÿ äîïîëíèòåëüíàÿ îñåâàÿ ñèëà (ê ñèëå îáóñëîâëåííîé ãàçîâûìè íàãðóçêàìè), íàãðóæàþùàÿ ðîòîð äâèãàòåëÿ è ïåðåäàâàåìàÿ íà êîðïóñ ÷åðåç
óïîðíûå ïîäøèïíèêè. Çíà÷åíèå ýòîé ñèëû ìîæåò
ïðåâûøàòü ìàññó ðîòîðà â íåñêîëüêî ðàç. Êðîìå
òîãî, ýòà äîïîëíèòåëüíàÿ ñèëà íàãðóæàåò óçëû
êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ ê ñàìîëåòó.
Ïðè îòêëîíåíèè òðàåêòîðèè ïîëåòà ñàìîëåòà
îò ïðÿìîëèíåéíîé âîçíèêàåò óãëîâîå óñêîðåíèå,
êîòîðîå âûçûâàåò ãèðîñêîïè÷åñêèé ìîìåíò è èíåðöèîííûå ïåðåãðóçêè. Âåëè÷èíà ãèðîñêîïè÷åñêîãî
ìîìåíòà ïðîïîðöèîíàëüíà óãëîâîìó óñêîðåíèþ
è ÷àñòîòå âðàùåíèÿ ðîòîðà è ìîæåò áûòü îïðåäåëåíà êàê:
ÌÃ = ΙΩωsinα,
(4.1.3-1)
ãäå I
- ìàññîâûé ìîìåíò èíåðöèè ðîòîðà
îòíîñèòåëüíî îñè åãî âðàùåíèÿ;
Ω = 2π/τ - ñðåäíÿÿ óãëîâàÿ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ
ñàìîëåòà â ïðîñòðàíñòâå
τ
- âðåìÿ, íåîáõîäèìîå äëÿ ñîâåðøåíèÿ ðàññìàòðèâàåìîãî ïîâîðîòà
ñàìîëåòà íà óãîë 360°;
ω
- óãëîâàÿ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ
ðîòîðà;
α
- óãîë ìåæäó îñÿìè, âîêðóã êîòîðûõ
ïðîèñõîäèò âðàùåíèå (êàê ïðàâèëî, ïðè ðàñ÷åòå áåðóò íàèáîëåå íåáëàãîïðèÿòíûé ñëó÷àé ñ óãëîì ðàâíûì 90°).
Ïðè îòñóòñòâèè òî÷íûõ äàííûõ ìîìåíò èíåðöèè ðîòîðà (êã ñì ñåê) ìîæíî îïðåäåëÿòü ïðèáëèæåííî ïî ôîðìóëå:
I = k ⋅ (R/1000)õ,
ãäå R
x =1
(4.1.3-2)
- ñòàòè÷åñêàÿ òÿãà äâèãàòåëÿ, êã;
- äëÿ ðîòîðà ñ öåíòðîáåæíûì
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
áåæíàÿ ñèëà èíåðöèè ðîòîðà (ñì. Ðèñ. 4.1.3_1):
Pj = Ω2rG/g = k1G
(4.1.3-3)
ãäå G – âåñ ðîòîðà;
r – ðàäèóñ êðèâèçíû;
k1 – êîýôôèöèåíò ïåðåãðóçêè.
Ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå, ÷òî ñêîðîñòü ïîëåòà
ïî òðàåêòîðèè V = Ωr, èç âûðàæåíèÿ (4.1.3-3) ìîæíî
íàéòè âåëè÷èíó Ω:
Ω = k1g/V
(4.1.3-4)
ãäå V – ñêîðîñòü ïîëåòà ñàìîëåòà.
Äëÿ ñàìîëåòîâ-èñòðåáèòåëåé âåëè÷èíà êîýôôèöèåíòà ïåðåãðóçêè k1= 8…10 (äåñÿòèêðàòíàÿ ïåðåãðóçêà ïîëó÷àåòñÿ, â ÷àñòíîñòè, ïðè âûõîäå ñàìîëåòà èç ïèêèðîâàíèÿ).
4.2 – Ñèëîâûå ñõåìû ðîòîðîâ
Ðèñóíîê 4.1.3_1 — Îïðåäåëåíèå íàïðàâëåíèÿ äåéñòâèÿ ãèðîñêîïè÷åñêîãî ìîìåíòà íà ðîòîðà äâèãàòåëåé
ñàìîëåòà
êîìïðåññîðîì;
x = 2 - äëÿ ðîòîðà ñ îñåâûì êîìïðåññîðîì;
k = 20…30.
Íàïðàâëåíèå ãèðîñêîïè÷åñêîãî ìîìåíòà îïðåäåëÿåòñÿ ïî íàïðàâëåíèþ äåéñòâèÿ ïîâîðîòíîãî
óñêîðåíèÿ. Ïðè ýòîì óäîáíî ïîëüçîâàòüñÿ ïðàâèëîì: ãèðîñêîïè÷åñêèé ìîìåíò, âîçíèêàþùèé ïðè
îòêëîíåíèè ñàìîëåòà îò ïðÿìîëèíåéíîé òðàåêòîðèè, íàïðàâëåí òàêèì îáðàçîì, ÷òî ïîä äåéñòâèåì
åãî ñàìîëåò ñòðåìèòñÿ ïîâåðíóòüñÿ â ïðîñòðàíñòâå
òàê, ÷òîáû íàïðàâëåíèÿ âðàùåíèÿ ñ óãëîâûìè
ñêîðîñòÿìè ω è Ω, âèäèìûå îò ïîñòîðîííåãî íàáëþäàòåëÿ, ñîâïàäàëè. Íà Ðèñ. 4.1.3_1 ïðèâåäåí
ïðèìåð îïðåäåëåíèÿ íàïðàâëåíèÿ äåéñòâèÿ ãèðîñêîïè÷åñêîãî ìîìåíòà.
Ãèðîñêîïè÷åñêèé ìîìåíò èìååò âåñüìà áîëüøóþ âåëè÷èíó. Îí ïåðåäàåòñÿ íà êîðïóñ îò ðîòîðà ÷åðåç ïîäøèïíèêè è îïîðû, âûçûâàÿ â êîðïóñàõ è ðîòîðàõ íàïðÿæåíèÿ èçãèáà. Äëÿ óìåíüøåíèÿ
ñèë, äåéñòâóþùèõ îò ãèðîñêîïè÷åñêîãî ìîìåíòà
íà ïîäøèïíèêè è îïîðû, ðàññòîÿíèå ìåæäó ïîñëåäíèìè âûáèðàþò êàê ìîæíî áîëüøå.
Óãëîâóþ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ ñàìîëåòà ìîæíî
òàêæå îïðåäåëèòü ïî êîýôôèöèåíòó ïåðåãðóçêè.
Ïðè ýâîëþöèÿõ ñàìîëåòà âîçíèêàåò öåíòðî-
Ñèëîâûå ñõåìû ðîòîðîâ îòëè÷àþòñÿ ñëåäóþùèì:
- ñïîñîáîì ñîåäèíåíèÿ äèñêîâ ñòóïåíåé êîìïðåññîðà è òóðáèíû ìåæäó ñîáîé;
- ÷èñëîì è ðàñïîëîæåíèåì îïîð;
- ñïîñîáîì ñîåäèíåíèÿ ðîòîðîâ òóðáèíû
è êîìïðåññîðà äëÿ ïåðåäà÷è êðóòÿùåãî ìîìåíòà
è îñåâûõ ñèë;
- ñïîñîáîì ôèêñàöèè îñåâîãî ïîëîæåíèÿ ðîòîðîâ, èñêëþ÷àþùåãî èõ ñìåùåíèå è íàðóøåíèå
îñåâûõ è ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ ìåæäó ýëåìåíòàìè
ðîòîðà è êîðïóñà äâèãàòåëÿ.
 çàâèñèìîñòè îò ÷èñëà îïîð ðàçëè÷àþò äâóõ-,
òðåõ-, ÷åòûðåõîïîðíûå ðîòîðû, à â çàâèñèìîñòè
îò ÷èñëà ðîòîðîâ – îäíî-, äâóõ- è òðåõâàëüíûå
äâèãàòåëè. Äâóõîïîðíûå ðîòîðû ïðèìåíÿþòñÿ
ïðè îòíîñèòåëüíî êîðîòêèõ è æåñòêèõ ðîòîðàõ
êîìïðåññîðà è òóðáèíû, ÷àùå âñåãî — â ñèñòåìå
ãàçîãåíåðàòîðà. Òðåõîïîðíûå ðîòîðû ïðèìåíÿþòñÿ â êîíñòðóêöèÿõ ìíîãîñòóïåí÷àòûõ êîìïðåññîðîâ è òóðáèí, ÷àùå âñåãî — â ñèñòåìå íàðóæíûõ êàñêàäîâ äâóõ- èëè òðåõâàëüíûõ äâèãàòåëåé.
Ðàäèàëüíî-óïîðíûé ïîäøèïíèê, âîñïðèíèìàþùèé ðàçíîñòü îñåâûõ íàãðóçîê íà êîìïðåññîð
è òóðáèíó, ñòàðàþòñÿ ðàñïîëîæèòü èñõîäÿ èç ñîîáðàæåíèé åãî íàèìåíüøåé òåïëîâîé íàïðÿæåííîñòè, ò.å. â «õîëîäíîé» ÷àñòè äâèãàòåëÿ, íàïðèìåð â ïåðåäíåé ÷àñòè êîìïðåññîðà.
Íà Ðèñ. 4.2_1 ïðåäñòàâëåíû ïðèìåðû øèðîêî
ïðèìåíÿåìûõ ñèëîâûõ ñõåì ðîòîðîâ àâèàöèîííûõ
äâèãàòåëåé:
- ñèëîâàÿ ñõåìà ðîòîðîâ äâèãàòåëÿ General
Electric CF-6-80 – äâóõâàëüíàÿ ñ äâóõîïîðíûì ðî-
171
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.2_1 — Ïðèìåðû ñèëîâûõ ñõåì ðîòîðîâ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé
òîðîì ÍÄ è ÷åòûðåõîïîðíûì ðîòîðîì ÂÄ;
- ñèëîâàÿ ñõåìà ðîòîðîâ äâèãàòåëÿ PW-2037 –
äâóõâàëüíàÿ ñ òðåõîïîðíûì ðîòîðîì ÍÄ è äâóõîïîðíûì ðîòîðîì ÂÄ;
172
- ñèëîâàÿ ñõåìà ðîòîðîâ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À –
äâóõâàëüíàÿ ñ òðåõîïîðíûì ðîòîðîì ÍÄ è òðåõîïîðíûì ðîòîðîì ÂÄ;
- ñèëîâàÿ ñõåìà ðîòîðîâ äâèãàòåëÿ Rolls-Royce
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Trent 800 – òðåõâàëüíàÿ ñ òðåõîïîðíûì ðîòîðîì ÍÄ
ñ ìåæâàëüíûì ðàñïîëîæåíèåì øàðèêîïîäøèïíèêà, òðåõîïîðíûì ðîòîðîì ÑÄ è äâóõîïîðíûì ðîòîðîì ÂÄ.
Ñèëîâûå ñõåìû ðîòîðîâ ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ çíà÷èòåëüíî ïðîùå. Êàê ïðàâèëî, îíè
âêëþ÷àþò â ñåáÿ îäíîâàëüíûé ðîòîð ÂÄ áàçîâîãî
àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ (ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ óíèôèêàöèè êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé) èëè íîâûé ñïåöèàëüíî ðàçðàáîòàííûé ðîòîð.
4.3 – Ñèëîâûå ñõåìû ñòàòîðîâ
Ñèëîâûå êîðïóñà äâèãàòåëåé ïðåäíàçíà÷åíû
äëÿ âîñïðèÿòèÿ è ñóììèðîâàíèÿ óñèëèé, äåéñòâóþùèõ â ÃÒÄ, è ÷àñòè÷íîé ïåðåäà÷è èõ â âèäå ñèëû
òÿãè (äâèãàòåëè âîçäóøíûõ ñóäîâ) íà ñèëîâûå ýëå-
Ðèñóíîê 4.3_1 – Òèïîâûå ñõåìû ñòàòîðîâ
îäíîêîíòóðíûõ àâèàöèîííûõ
äâèãàòåëåé
à) ñ «âíóòðåííåé» ñâÿçüþ; á) ñ «íàðóæíîé» ñâÿçüþ; â) ñ êîìáèíèðîâàííîé ñâÿçüþ
1 – êîðïóñ êîìïðåññîðà; 2 – êîðïóñ
ïåðåäíåãî ïîäøèïíèêà; 3 – êîðïóñ
ñðåäíåãî ïîäøèïíèêà; 4 – êîðïóñ
òóðáèíû; 5 – êîðïóñ çàäíåãî ïîäøèïíèêà; 6 – êîðïóñ ãàçîñáîðíèêà;
7 – êîðïóñ çàäíåãî ïîäøèïíèêà;
8 – êîðïóñ êàìåðû ñãîðàíèÿ
ìåíòû ñàìîëåòà èëè êðóòÿùåãî ìîìåíòà (äâèãàòåëè, êàê ïðèâîäû ê äðóãèì àãðåãàòàì) íà ïîäìîòîðíóþ ðàìó.
Ê ñèëîâûì êîðïóñàì ÃÒÄ îòíîñÿò êîðïóñà
êîìïðåññîðà, êàìåðû ñãîðàíèÿ, òóðáèíû, à òàêæå
êîðïóñà îïîð. Âñå ýòè êîðïóñà ñîáèðàþòñÿ â åäèíóþ êîíñòðóêöèþ - ñòàòîð ñ ïîìîùüþ ôëàíöåâ, êîòîðûå ñîåäèíÿþòñÿ áîëòàìè, øïèëüêàìè, øòèôòàìè. Ê ñèëîâûì êîðïóñàì êðåïÿòñÿ âõîäíûå
è âûõîäíûå óñòðîéñòâà äâèãàòåëÿ, êîðîáêè ïðèâîäîâ, êîðïóñà íàðóæíîãî êîíòóðà, óñòðîéñòâà ôîðñèðîâàíèÿ è ðåâåðñà òÿãè. Íà ñèëîâûõ êîðïóñàõ
ðàçìåùàþòñÿ óçëû êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ ê ñàìîëåòó èëè ê ïîäìîòîðíîé ðàìå.
Ñèëîâûå ñõåìû ñòàòîðîâ îäíîêîíòóðíûõ äâèãàòåëåé ðàçëè÷àþòñÿ, â îñíîâíîì, ïî âèäó ñâÿçè
êîðïóñîâ êîìïðåññîðà, êàìåðû ñãîðàíèÿ, òóðáèíû è îïîðû çàäíåãî ïîäøèïíèêà ðîòîðà. Íà
Ðèñ. 4.3_1 ïðèâåäåíû ÷åòûðå òèïîâûå ñõåìû ñòàòîðîâ îäíîêîíòóðíîãî äâèãàòåëÿ ñ òðåõîïîðíûì
ðîòîðîì.
Íà âñåõ ñõåìàõ êîðïóñ 1 êîìïðåññîðà íåïîñðåäñòâåííî ñâÿçàí ñ êîðïóñîì 2 ïåðåäíåãî ïîäøèïíèêà è êîðïóñîì 3 ñðåäíåãî ïîäøèïíèêîâ ðîòîðà.
Íà ñõåìå à) êîðïóñ òóðáèíû 4 ñâÿçàí ñ êîðïóñîì
ñðåäíåãî ïîäøèïíèêà ðîòîðà ÷åðåç êîðïóñ 5 çàäíåãî ïîäøèïíèêà ðîòîðà è êîðïóñ 6 ãàçîñáîðíèêà.
Íà ñõåìå á) çàäíèé ïîäøèïíèê ðàñïîëîæåí çà òóðáèíîé è åãî êîðïóñ 7 ÷åðåç êîðïóñ òóðáèíû è êîðïóñ 8 êàìåðû ñãîðàíèÿ ñâÿçàí ñ êîðïóñîì ñðåäíåãî ïîäøèïíèêà ðîòîðà. Íà ñõåìå â) èçîáðàæåíà
ðàçâåòâëåííàÿ ñâÿçü êîðïóñîâ, ïðè êîòîðîé ê êîðïóñó ñðåäíåãî ïîäøèïíèêà ðîòîðà íåçàâèñèìî êðåïÿò êîðïóñ çàäíåãî ïîäøèïíèêà ðîòîðà, à ÷åðåç
êîðïóñ êàìåðû ñãîðàíèÿ êîðïóñ òóðáèíû.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ íàøëè øèðîêîå ïðèìåíåíèå ñèëîâûå ñõåìû ñòàòîðîâ òèïà á) è â). Ñèëîâàÿ
ñõåìà òèïà à) øèðîêî íå ðàñïðîñòðàíåíà íà äâèãàòåëÿõ ñ ïðÿìûì ïîòîêîì ãàçà ââèäó îòíîñèòåëüíî
íåáîëüøîé æåñòêîñòè è ñëîæíîñòè êîíñòðóêòèâíîãî âûïîëíåíèÿ. Îäíàêî, îíà ïðèìåíÿåòñÿ íà äâèãàòåëÿõ ñ ïåòëåâûì ïîòîêîì ãàçà, ê ïðèìåðó, íà
ïðîìûøëåííûõ ÃÒÄ èëè äâèãàòåëÿõ ìàëîé ìîùíîñòè.
Ñèëîâûå ñõåìû ñòàòîðîâ äâóõêîíòóðíûõ äâèãàòåëåé, â îñíîâíîì, ÿâëÿþòñÿ ðàçâèòèåì êàêîéëèáî èç âûøåïåðå÷èñëåííûõ ñõåì ñ âêëþ÷åíèåì
â íåå ñèëîâîãî êîðïóñà íàðóæíîãî êîíòóðà. Ðàññìîòðèì îäíó èç òàêèõ ñõåì ñòàòîðîâ íà ïðèìåðå
àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ ÏÑ –90À.
 ñèëîâóþ ñõåìó ñòàòîðîâ ãàçîãåíåðàòîðà äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À (ðèñ. 4.3_2) âõîäÿò ðàçäåëèòåëüíûé
êîðïóñ 1, êîðïóñ 2 ÊÂÄ, íàðóæíûé êîðïóñ 3 è âíóòðåííèé êîðïóñ 4 êàìåðû ñãîðàíèÿ, êîðïóñ 5 òóð-
173
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.3_2 – Ñèëîâàÿ ñõåìà ñòàòîðà äâèãàòåëÿ ÏÑ - 90À
1 – ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ; 2 – êîðïóñ ÊÂÄ; 3 – íàðóæíûé êîðïóñ êàìåðû ñãîðàíèÿ;
4 – âíóòðåííèé êîðïóñ êàìåðû ñãîðàíèÿ; 5 – êîðïóñ òóðáèíû; 6 – çàäíÿÿ îïîðà; 7 – ñòîéêè
(øòûðè) êàìåðû ñãîðàíèÿ; 8 – îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà ðîòîðà íèçêîãî äàâëåíèÿ;
9 – íàðóæíûé êîðïóñ âåíòèëÿòîðà; 10 – íàðóæíûé êîðïóñ; 11, 12, 13 – îïîðû ðîòîðà íèçêîãî
äàâëåíèÿ; 14, 15, 16 – îïîðû ðîòîðà âûñîêîãî äàâëåíèÿ
áèíû, çàäíÿÿ îïîðà 6. Íàðóæíûé êîðïóñ è âíóòðåííèé êîðïóñ êàìåðû ñãîðàíèÿ æåñòêî ñîåäèíåíû ìåæäó ñîáîé ñòîéêàìè (øòûðÿìè) 7. Ê ñèëîâîé ñõåìå ãàçîãåíåðàòîðà ÷åðåç ðàçäåëèòåëüíûé
êîðïóñ æåñòêî ïðèñîåäèíåíû ñèëîâûå ýëåìåíòû
íàðóæíîãî êîíòóðà – îïîðà 8 øàðèêîïîäøèïíèêà
ðîòîðà íèçêîãî äàâëåíèÿ, íàðóæíûé êîðïóñ 9 âåíòèëÿòîðà, íàðóæíûé êîðïóñ 10.
 äâèãàòåëå ïðèìåíåíû òðåõîïîðíàÿ ñõåìà
ðîòîðà ÂÄ è òðåõîïîðíàÿ ñõåìà ðîòîðà ÍÄ. Îïîðû 11, 12, 13 – îïîðû ðîòîðà ÍÄ, ïðè÷åì îïîðà
11 ñëóæèò äëÿ âîñïðèÿòèÿ îñåâîãî óñèëèÿ è ïåðåäà÷è åãî íà êîðïóñ ãàçîãåíåðàòîðà. Îïîðû 14,
15, 16 – îïîðû ðîòîðà ÂÄ, ïðè÷åì îïîðà 15 ñëóæèò äëÿ âîñïðèÿòèÿ îñåâîãî óñèëèÿ è ïåðåäà÷è
åãî íà êîðïóñ ãàçîãåíåðàòîðà. Â îïîðàõ 11 è 15 óñòàíîâëåíû ðàäèàëüíî-óïîðíûå øàðèêîïîäøèïíèêè, â îñòàëüíûõ îïîðàõ – ðîëèêîâûå ïîäøèïíèêè.
Êðåïëåíèå äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À ê ïèëîíó ñàìîëåòà, ïåðåäà÷à ñèëû òÿãè ê ñèëîâûì ýëåìåíòàì
ïèëîíà îñóùåñòâëåíû äåòàëÿìè ñèñòåìû ïîäâåñêè (áîëåå ïîäðîáíî ñì. ðàçäåë 4.5).
4.4 – Îïîðû ðîòîðîâ ÃÒÄ
Îïîðû ÃÒÄ ñëóæàò äëÿ ïåðåäà÷è óñèëèÿ îò
âðàùàþùèõñÿ ðîòîðîâ ê êîðïóñàì. Îïîðû âîñïðèíèìàþò çíà÷èòåëüíûå ñòàòè÷åñêèå è äèíàìè÷åñêèå
óñèëèÿ îò âàëîâ äâèãàòåëÿ. Îíè äîëæíû îáåñïå÷èâàòü äîñòàòî÷íóþ æåñòêîñòü ñèëîâîé ñõåìû äâè-
174
ãàòåëÿ è íåîáõîäèìîå öåíòðèðîâàíèå âàëîâ âî âñåì
äèàïàçîíå ðåàëèçóåìûõ íàãðóçîê.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ïîëó÷èëè ðàñïðîñòðàíåíèå ñëåäóþùèå òèïû îïîð:
- îïîðû æåñòêîãî òèïà, âîñïðèíèìàþùèå óñèëèÿ âî âñåõ íàïðàâëåíèÿõ;
- óïðóãî-äåìïôåðíûå îïîðû, óñòàíàâëèâàåìûå
ïðåèìóùåñòâåííî íà ðàäèàëüíûå ïîäøèïíèêè;
- îïîðû ìåæðîòîðíîãî òèïà.
Ê ïðåèìóùåñòâàì îïîð ïåðâîãî òèïà ìîæíî
îòíåñòè äîñòàòî÷íî ïðîñòóþ êîíñòðóêöèþ, âîçìîæíîñòü ïåðåäà÷è çíà÷èòåëüíûõ îñåâûõ è ðàäèàëüíûõ
óñèëèé. Íåäîñòàòêîì æåñòêèõ îïîð ÿâëÿåòñÿ èõ
áîëüøàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê òåìïåðàòóðíîìó ãðàäèåíòó, ÷òî ïðèâîäèò ê çíà÷èòåëüíîìó èçìåíåíèþ
ïîñàäêè íàðóæíûõ êîëåö ïîäøèïíèêîâ. Ê îïîðàì
æåñòêîãî òèïà ïðåäúÿâëÿþòñÿ âûñîêèå òðåáîâàíèÿ
ïî òî÷íîñòè ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè ïîñàäî÷íûõ
ìåñò ïîä ïîäøèïíèêè.
Ê ïðåèìóùåñòâàì îïîð âòîðîãî òèïà ìîæíî
îòíåñòè âîçìîæíîñòü ñàìîóñòàíîâêè îïîðû â ïðîöåññå ðàáîòû, ìåíüøóþ ìàññó, ÷åì ó îïîð ïåðâîãî
òèïà, âîçìîæíîñòü íåêîòîðîãî äåìïôèðîâàíèÿ ïåðåäàâàåìûõ óñèëèé, ìåíüøóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü
ê òåìïåðàòóðíûì ãðàäèåíòàì. Íåäîñòàòêè îïîð äàííîãî òèïà — îòíîñèòåëüíàÿ ñëîæíîñòü êîíñòðóêöèè, îãðàíè÷åíèå èñïîëüçîâàíèÿ èç-çà ãèáêîñòè.
Ïðîÿâëåíèå äèíàìè÷åñêèõ ÿâëåíèé â òàêèõ îïîðàõ
òðåáóåò èõ äîâîäêè â ïðîöåññå ðàçðàáîòêè.
Îïîðû ìåæðîòîðíîãî òèïà íå íóæäàþòñÿ
â ïðÿìîé ñâÿçè ñ êîðïóñàìè äâèãàòåëÿ. Îíè ïåðåäàþò íàãðóçêó íà ñèëîâûå êîðïóñà ÷åðåç òîò ðî-
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
òîð, íà êîòîðûé îïèðàþòñÿ. Îïîðû ýòîãî òèïà
íàèáîëåå êîìïàêòíû, íî òðåáóþò ñåðüåçíîé êîíñòðóêòèâíîé ïðîðàáîòêè è äîâîäêè. Îíè èìåþò
ñàìóþ ñëîæíóþ ñèñòåìó ïîäà÷è è îòâîäà ìàñëà
ê ïîäøèïíèêó — äåòàëè ñèñòåì ïîäâîäà è îòâîäà ìàñëà ðàçìåùàþòñÿ âî âðàùàþùèõñÿ âàëàõ.
4.4.1 — Êîíñòðóêòèâíûå ýëåìåíòû
îïîð ÃÒÄ
Êîíñòðóêöèè îïîð ÃÒÄ âåñüìà ðàçíîîáðàçíû.
Îíè ó÷èòûâàþò èíäèâèäóàëüíûå îñîáåííîñòè êîíêðåòíîãî äâèãàòåëÿ è ïðàêòè÷åñêè íå ïîâòîðÿþòñÿ â ðàçëè÷íûõ ðàçðàáîòêàõ. Îäíàêî, ïðè âñåì êîíñòðóêòèâíîì ðàçíîîáðàçèè â êîíñòðóêöèè îïîð
âñåãäà ìîæíî âûäåëèòü ãðóïïû ýëåìåíòîâ (èëè
äåòàëåé), èìåþùèõ åäèíîå ôóíêöèîíàëüíîå íàçíà÷åíèå.
 îáùåì ñëó÷àå îïîðà ÃÒÄ (ñì. Ðèñ. 4.4.1_1)
â ñâîåì ñîñòàâå îáÿçàòåëüíî ñîäåðæèò îñíîâíûå
ýëåìåíòû – ñòàòîðíóþ è ðîòîðíóþ ÷àñòè è ïîäøèïíèê. Ñòàòîðíàÿ (êîðïóñíàÿ) ÷àñòü 1 îïîðû – ïåðåäàåò óñèëèÿ îò íåïîäâèæíîãî êîëüöà ïîäøèïíèêà
íà êîðïóñà äâèãàòåëÿ. Ðîòîðíàÿ ÷àñòü 2 îïîðû –
ïåðåäàåò óñèëèÿ îò ðîòîðà äâèãàòåëÿ íà ïîäâèæíîå êîëüöî ïîäøèïíèêà. Ïîäøèïíèê 3 îïîðû – ñîïðÿãàåò ïîäâèæíûé ðîòîð è íåïîäâèæíûé êîðïóñ,
ïåðåäàåò óñèëèÿ îò ðîòîðíîé ê ñòàòîðíîé ÷àñòè
îïîðû. Âñå ýòè ýëåìåíòû îïîðû ÿâëÿþòñÿ ñèëîâû-
Ðèñóíîê 4.4.1_1 – Îïîðà ÃÒÄ
1 – ñòàòîðíàÿ ÷àñòü îïîðû;
2 – ðîòîðíàÿ ÷àñòü îïîðû;
3 – ïîäøèïíèê; 4 – ôëàíåö;
5 – îïîðíàÿ ãàéêà
ìè, îíè îáåñïå÷èâàþò ïåðåäà÷ó óñèëèé îò ðîòîðà
íà ñòàòîðíóþ ÷àñòü äâèãàòåëÿ.
Êðîìå ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ â ñîñòàâ îïîðû ìîãóò âõîäèòü îòäåëüíûå ýëåìåíòû ñèñòåì îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè ïîäøèïíèêà, à èìåííî:
- äåòàëè óïëîòíåíèé ìàñëÿíîé ïîëîñòè;
- äåòàëè ñèñòåìû ñìàçêè ïîäøèïíèêà;
- äåòàëè íàääóâà óïëîòíåíèé ìàñëÿíîé ïîëîñòè;
- äåòàëè ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ îïîðû.
Äåòàëÿìè è óçëàìè äâèãàòåëÿ âîêðóã êàæäîé
îïîðû ñîçäàåòñÿ çàìêíóòîå ïðîñòðàíñòâî, â êîòîðîì îðãàíèçîâàíà ïîäà÷à ìàñëà íà ïîäøèïíèêè
è îòêà÷êà ìàñëà. Ýòî çàìêíóòîå ïðîñòðàíñòâî íàçûâàåòñÿ ìàñëÿíîé ïîëîñòüþ îïîðû. Íåðåäêî êîíñòðóêöèÿ äâèãàòåëÿ ïðåäóñìàòðèâàåò îäíó ìàñëÿíóþ ïîëîñòü äëÿ íåñêîëüêèõ îïîð.
4.4.2 — Ñòàòîðíàÿ ÷àñòü îïîðû
Îñíîâíîå íàçíà÷åíèå ñòàòîðíîé ÷àñòè îïîðû – óñòàíîâêà íåïîäâèæíîãî êîëüöà ïîäøèïíèêà è âîñïðèÿòèå óñèëèé îò ýòîãî êîëüöà äëÿ ïåðåäà÷è íà êîðïóñà äâèãàòåëÿ. Íà ñòàòîðíîé ÷àñòè
îïîðû ðàñïîëîæåíî ïîñàäî÷íîå ìåñòî íåïîäâèæíîãî êîëüöà ïîäøèïíèêà. Ê òî÷íîñòè åãî âûïîëíåíèÿ ïðåäúÿâëÿþòñÿ ñïåöèàëüíûå òðåáîâàíèÿ ïî
ÎÑÒ1 00323-79 [4.7.2].
Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ñòàòîðíîé ÷àñòè îïîðû
íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü, ÷òî æåñòêîñòü îïîðû íåïîñðåäñòâåííî âëèÿåò íà âåëè÷èíó äîïóñòèìûõ
çàçîðîâ ïî òîðöàì ëîïàòîê êîìïðåññîðà è òóðáèíû, à ñëåäîâàòåëüíî - íà ê.ï.ä. ýòèõ óçëîâ. Ìîæíî
âûäåëèòü äâå îñíîâíûå ãðóïïû îïîð, â êîíñòðóêöèè êîòîðûõ ðåàëèçóþòñÿ ðàçëè÷íûå òðåáîâàíèÿ
ïî æåñòêîñòè. Ïåðâàÿ ãðóïïà – æåñòêèå îïîðû.
Âòîðàÿ ãðóïïà – îïîðû ñ óïðóãèìè ýëåìåíòàìè,
ðàçìåùåííûìè ïîä íåïîäâèæíûì êîëüöîì ïîäøèïíèêà.
Æåñòêèå îïîðû ïîäøèïíèêà, âõîäÿùèå â ñòàòîð äâèãàòåëÿ, ìîãóò áûòü âûïîëíåíû äâóìÿ ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè. Îíè ìîãóò áûòü îäíèì öåëûì
ñ êîðïóñîì óçëà äâèãàòåëÿ, â êîòîðîì ðàçìåùåíà
îïîðà. Ïðè ýòîì öåëüíûé êîðïóñ óçëà ìîæåò áûòü
ëèòîé, øòàìïîâàííîé èëè ñâàðíîé êîíñòðóêöèè
(ïðèìåðû òàêèõ êîíñòðóêöèé ïðèâåäåíû íà
Ðèñ. 4.4.7.1_3, 4.4.7.1_6). Ïî âòîðîìó ñïîñîáó îïîðû ìîãóò èìåòü ñàìîñòîÿòåëüíûé êîðïóñ ñ îäíèì
èëè áîëåå ôëàíöåâûìè ñîåäèíåíèÿìè ñ ëþáûì
êîðïóñîì ñòàòîðà äâèãàòåëÿ (ñì. Ðèñ. 4.4.7.1_9,
4.4.7.1_12, 4.4.7.1_13).
Êîãäà æåñòêàÿ îïîðà âûïîëíåíà çàîäíî ñ êîðïóñîì äâèãàòåëÿ, â ýòîò êîðïóñ íåðåäêî çàïðåññîâûâàåòñÿ ñòàëüíàÿ ãèëüçà, â êîòîðóþ è óñòàíàâëè-
175
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
ïðèìåíÿþòñÿ ñïåöèàëüíûå òàê íàçûâàåìûå èíòåãðàëüíûå ïîäøèïíèêè.
4.4.3 — Ðîòîðíàÿ ÷àñòü îïîðû
Ðèñóíîê 4.4.1_2 – Ïðèìåíåíèå çàïðåññîâàííîé
ãèëüçû â êîðïóñå îïîðû ÃÒÄ
1 – ïîäøèïíèê; 2 – êîðïóñ óçëà
äâèãàòåëÿ; 3 - ãèëüçà
âàåòñÿ íåïîäâèæíîå êîëüöî ïîäøèïíèêà (ñì.
Ðèñ. 4.4.1_2, 4.4.7.1_6).
Åñëè êîðïóñ èìååò â ðàäèàëüíîì íàïðàâëåíèè
áîëüøîé ãðàäèåíò òåìïåðàòóðû, òî äëÿ ñîõðàíåíèÿ ïîñàäêè ãèëüçû â êîðïóñå îïîðû ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ óïðóãèé ýëåìåíò ìåæäó õîëîäíîé
÷àñòüþ êîðïóñà, îìûâàþùåéñÿ ìàñëîì, è íàðóæíîé ãîðÿ÷åé ÷àñòüþ êîðïóñà. Îñëàáëåíèå èëè ïîëíîå èñ÷åçíîâåíèå íàòÿãà çàïðåññîâàííîé â êîðïóñ
ãèëüçû ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò òåìïåðàòóðíîé óòÿæêè
îò ãîðÿ÷åé ÷àñòè êîðïóñà áîëåå õîëîäíîé ÷àñòè,
ïðèëåãàþùåé ê ãèëüçå. Ïðèìåð êîíñòðóêöèè ñ óïðóãèì ýëåìåíòîì êîðïóñà îïîðû ïîêàçàí íà
Ðèñ. 4.4.7.1_4, 4.4.7.1_6.
Ïðè íåîáõîäèìîñòè îòñòðîéêè îò ðåçîíàíñîâ
èçãèáíûõ êîëåáàíèé ðîòîðà èëè äëÿ êîìïåíñàöèè
íåñîîñíîñòè îïîð ïðè ìíîãîîïîðíûõ ñõåìàõ ðîòîðîâ ÃÒÄ â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò íåïîäâèæíîãî êîëüöà ïîäøèïíèêà ìîãóò ðàçìåùàòüñÿ
óïðóãèå, äåìïôåðíûå (ñóõèå èëè ìàñëÿíûå) èëè
óïðóãî-äåìïôåðíûå ýëåìåíòû. Áîëåå ïîäðîáíî
îïèñàíèå êîíñòðóêöèè è ðàáîòû óïðóãî-äåìïôåðíûõ ýëåìåíòîâ ïðèâåäåíî â ðàçäåëå 4.5.7. Ðàçíîîáðàçíûå êîíñòðóêòèâíûå âàðèàíòû òàêèõ îïîð
ïðåäñòàâëåíû â ðàçäåëå 4.4.7.1.
Ñëåäóåò íàïîìíèòü, ÷òî ðåàëèçàöèÿ äåìïôèðîâàíèÿ òðåáóåò óâåëè÷åíèÿ ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ
ïî ëîïàòêàì êîìïðåññîðà è òóðáèíû, à ýòî âñåãäà
íåæåëàòåëüíî ñ òî÷êè çðåíèÿ ê.ï.ä. ýòèõ óçëîâ.
Èíîãäà ñ öåëüþ ìèíèìèçàöèè äèàìåòðàëüíûõ
ðàçìåðîâ îïîðû áåãîâàÿ äîðîæêà äëÿ òåë êà÷åíèÿ
ïîäøèïíèêà îðãàíèçóåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî íà ïîâåðõíîñòè êîðïóñà îïîðû (ñì. Ðèñ. 4.4.7.1_13), ò.å.
176
Îñíîâíîå íàçíà÷åíèå ðîòîðíîé ÷àñòè îïîðû
– óñòàíîâêà ïîäâèæíîãî êîëüöà ïîäøèïíèêà è ïåðåäà÷à óñèëèÿ îò âàëà ðîòîðà íà ýòî ïîäâèæíîå
êîëüöî. Íà ðîòîðíîé ÷àñòè îïîðû ðàñïîëîæåíî
ïîñàäî÷íîå ìåñòî ïîäâèæíîãî âíóòðåííåãî êîëüöà ïîäøèïíèêà. Ê òî÷íîñòè âûïîëíåíèÿ ïîñàäî÷íîãî ìåñòà ïðåäúÿâëÿþòñÿ ñïåöèàëüíûå òðåáîâàíèÿ ïî ÎÑÒ1 00323-79 [4.7.2].
Êðîìå ýòîãî íà ðîòîðíîé ÷àñòè îïîðû ìîãóò
áûòü ðàñïîëîæåíû äåòàëè ïîäâîäà ìàñëà, åñëè ïîäà÷à ñìàçêè îðãàíèçîâàíà ÷åðåç âíóòðåííåå êîëüöî ïîäøèïíèêà. Êîíñòðóêòèâíîå èñïîëíåíèå ïîäîáíûõ ðåøåíèé ïðåäñòàâëåíî íà Ðèñ. 4.4.7.1_3,
4.4.7.1_7, 4.4.7.1_12.
Ïðè óñòàíîâêå ïîäâèæíîãî êîëüöà ïîäøèïíèêà ñ ïîìîùüþ ïàêåòà äåòàëåé, îäíà èç êîòîðûõ
èìååò ðåçüáîâîå êðåïëåíèå ê âàëó ðîòîðà, íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü âûñîêóþ òî÷íîñòü îïîðíûõ òîðöåâ äåòàëåé ïàêåòà (ìèíèìàëüíîå áèåíèå) è ñòàáèëüíîñòü ýòîãî áèåíèÿ â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè.
 íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðåìîíòîïðèãîäíîñòè âàëà ïîä âíóòðåííåå êîëüöî ïîäøèïíèêà çàïðåññîâûâàåòñÿ ñòàëüíàÿ âòóëêà
(ñì.Ðèñ. 4.4.7.1_2).
Äëÿ óìåíüøåíèÿ ðàçìåðîâ îïîðû òàê æå, êàê
è äëÿ ñòàòîðíîé ÷àñòè ïðèìåíÿþòñÿ èíòåãðàëüíûå
ïîäøèïíèêè - âìåñòî áåãîâîé äîðîæêè ïîäâèæíîãî
êîëüöà îðãàíèçóåòñÿ áåãîâàÿ äîðîæêà íà ïîâåðõíîñòè âàëà èëè ñïåöèàëüíîé âòóëêè, ðàçìåùåííîé
íà âàëó. Ïðèìåðû òàêèõ êîíñòðóêöèé ïðèâåäåíû
íà Ðèñ. 4.4.7.1_4, 4.4.7.1_13.
4.4.4 – Ïîäøèïíèêè
Ïîäøèïíèêè ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå îòâåòñòâåííûìè ýëåìåíòàìè îïîð ÃÒÄ - èìåííî â íèõ ïðîèñõîäèò íåïîñðåäñòâåííûé ñèëîâîé êîíòàêò ìåæäó
ðîòîðîì è ñòàòîðîì äâèãàòåëÿ. Ïîäøèïíèêè ÃÒÄ
äîëæíû îáåñïå÷èâàòü áåçîòêàçíóþ ðàáîòó â òå÷åíèå òðåáóåìîãî ðåñóðñà ïðè çàäàííûõ óðîâíÿõ ñêîðîñòåé è íàãðóçîê. Ïîýòîìó äëÿ íèõ íåîáõîäèìî
îáåñïå÷èòü îïðåäåëåííûå óñëîâèÿ ñìàçêè, îõëàæäåíèÿ, à òàêæå çàùèòû îò âíåøíèõ íåáëàãîïðèÿòíûõ âîçäåéñòâèé (òåïëîâûõ ïîòîêîâ, òâåðäûõ ÷àñòèö çàãðÿçíåíèé è ò.ä.). Äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ýòèõ
ôóíêöèé ïðåäíàçíà÷åíû ìåõàíè÷åñêèå êîìïîíåíòû, îáðàçóþùèå ìàñëÿíóþ è âíåøíèå âîçäóøíûå
ïîëîñòè îïîð, ñèñòåìà ñìàçêè, à òàêæå ñèñòåìà
íàääóâà óïëîòíåíèé è îõëàæäåíèÿ îïîð.
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
4.4.4.1 – Òèïû ïîäøèïíèêîâ ÃÒÄ è èõ
îáîçíà÷åíèÿ
 ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ, â îñíîâíîì, ïðèìåíÿþòñÿ ïîäøèïíèêè êà÷åíèÿ, îáëàäàþùèå ïî ñðàâíåíèþ ñ ïîäøèïíèêàìè ñêîëüæåíèÿ ðÿäîì ïðåèìóùåñòâ: ìåíüøèì êîýôôèöèåíòîì òðåíèÿ,
áîëüøåé óñòîé÷èâîñòüþ ê ïîïàäàíèþ çàãðÿçíåíèé è ðàáîòå ñ ïåðåêîñîì, ìåíüøèìè ðàçìåðàìè
ïî äëèíå, ìåíüøåé ïîòðåáíîñòüþ â ñìàçêå, âîçìîæíîñòüþ ðàáîòû â øèðîêîì äèàïàçîíå ÷àñòîò
âðàùåíèÿ.
Ðèñóíîê 4.4.4.1_1 – Òèïû ïîäøèïíèêîâ ÃÒÄ
à) øàðèêîâûé ïîäøèïíèê – âîñïðèíèìàåò âñå âèäû íàãðóçîê;
á) ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê – âîñïðèíèìàåò òîëüêî ðàäèàëüíûå
íàãðóçêè
Ïîäøèïíèêè ñêîëüæåíèÿ â ÃÒÄ ïðèìåíÿþòñÿ
â êîíñòðóêöèè îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ äâèãàòåëÿ
è àãðåãàòîâ âîçäóøíîé è ìàñëÿíîé ñèñòåì - â òåõ
ìåñòàõ, ãäå òðåáóåòñÿ êîíñòðóêòèâíî îáåñïå÷èòü
ìèíèìàëüíûå ðàäèàëüíûå ðàçìåðû â çîíàõ ïàð
òðåíèÿ (ïîâîðîòíûå ëîïàòêè êîìïðåññîðà, øåñòåðåí÷àòûå íàñîñû ìàñëîñèñòåìû, çàñëîíêè âîçäóøíûõ ñèñòåì è ò.ä.).
Ïîäøèïíèêè êà÷åíèÿ êëàññèôèöèðóþò ïî
ñëåäóþùèì ïðèçíàêàì:
1) ïî íàïðàâëåíèþ âîñïðèíèìàåìîé íàãðóçêè îòíîñèòåëüíî îñè âàëà - ðàäèàëüíûå, ðàäèàëüíî-óïîðíûå, óïîðíûå;
2) ïî ôîðìå òåë êà÷åíèÿ - øàðèêîâûå, ðîëèêîâûå.
 îïîðàõ ðîòîðîâ ÃÒÄ ïðèìåíÿþòñÿ, êàê ïðàâèëî, îäíîðÿäíûå øàðèêîâûå è ðîëèêîâûå ïîäøèïíèêè ñ ñåïàðàòîðàìè. Íàëè÷èå ñåïàðàòîðà ïîçâîëÿåò ðàñïðåäåëèòü òåëà êà÷åíèÿ (øàðèêè,
ðîëèêè) ðàâíîìåðíî ïî îêðóæíîñòè. Ïðè ýòîì èñêëþ÷àåòñÿ èõ âçàèìíîå çàäåâàíèå (òðåíèå) è îáåñïå÷èâàåòñÿ ñòàáèëüíûé ïðîöåññ ðàñïðåäåëåíèÿ
íàãðóçêè.
Ñîîòíîøåíèå ãàáàðèòíûõ ðàçìåðîâ ïîäøèïíèêîâ êà÷åíèÿ îïðåäåëÿåò èõ ñåðèþ: ñâåðõëåãêóþ,
îñîáî ëåãêóþ, ëåãêóþ, ëåãêóþ øèðîêóþ, ñðåäíþþ,
ñðåäíþþ øèðîêóþ è òÿæåëóþ.
 ÃÒÄ ïðèìåíÿþòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî ïîäøèïíèêè ñâåðõëåãêîé, îñîáî ëåãêîé, ëåãêîé è ñðåäíåé ñåðèé.
Ðèñóíîê 4.4.4.1_2 – Óñëîâíîå îáîçíà÷åíèå ïîäøèïíèêà
177
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Äëÿ ðîññèéñêèõ ïîäøèïíèêîâ êà÷åíèÿ õàðàêòåðèñòèêà òèïà è èñïîëíåíèÿ, òî÷íîñòè èçãîòîâëåíèÿ, åãî êîíñòðóêòèâíûõ îñîáåííîñòåé çàëîæåíà
â óñëîâíîì îáîçíà÷åíèè, óçàêîíåííîì ãîñóäàðñòâåííûì ñòàíäàðòîì ÃÎÑÒ 3189-89[4.7.3].
Óñëîâíîå îáîçíà÷åíèå ïîäøèïíèêà ñîñòîèò èç
îñíîâíîãî è âñïîìîãàòåëüíîãî(ñì. Ðèñ. 4.4.4.1_2).
Îñíîâíîå îáîçíà÷åíèå – öèôðîâîå, ìàêñèìàëüíîå
êîëè÷åñòâî öèôð – ñåìü.
Ïîðÿäêîâûé íîìåð öèôð â îñíîâíîì îáîçíà÷åíèè ñ÷èòàþò ñïðàâà íàëåâî.
*1 - âíóòðåííèé äèàìåòð ïîäøèïíèêà.
×èñëî èç ïåðâûõ äâóõ öèôð îò 04 äî 99 óìíîæåííîå íà 5 äàñò âíóòðåííèé äèàìåòð ïîäøèïíèêà.
×èñëà ìåíåå 04 îáîçíà÷àþò âíóòðåííèå äèàìåòðû:
00 - 10 ìì, 01 - 12 ìì, 02 - 15 ìì, 03 - 17 ìì.
*2 - ñåðèÿ ïîäøèïíèêîâ ïî íàðóæíîìó äèàìåòðó:
9 è 8 – ñâåðõëåãêàÿ,
1 è 7 – îñîáîëåãêàÿ,
2 – ëåãêàÿ,
5 – ëåãêàÿ øèðîêàÿ,
3 – ñðåäíÿÿ,
6 – ñðåäíÿÿ øèðîêàÿ,
4 – òÿæåëàÿ,
5 – îñîáî òÿæåëàÿ (òîëüêî äëÿ óïîðíûõ ïîäøèïíèêîâ).
*3 - òèï ïîäøèïíèêà (ôîðìà òåë êà÷åíèÿ
è íàïðàâëåíèå âîñïðèíèìàåìîé íàãðóçêè):
0 – øàðèêîâûé ðàäèàëüíûé îäíîðÿäíûé,
1 – øàðèêîâûé ðàäèàëüíûé ñôåðè÷åñêèé äâóõðÿäíûé,
2 – ðîëèêîâûé ðàäèàëüíûé ñ êîðîòêèìè öèëèíäðè÷åñêèìè ðîëèêàìè,
3 – øàðèêîâûé ðàäèàëüíûé ñôåðè÷åñêèé äâóõðÿäíûé,
4 – ðîëèêîâûé ðàäèàëüíûé ñ äëèííûìè öèëèíäðè÷åñêèìè ðîëèêàìè èëè èãëàìè,
5 – ðîëèêîâûé ðàäèàëüíûé ñ âèòûìè ðîëèêàìè,
6 – øàðèêîâûé ðàäèàëüíî-óïîðíûé,
7 – ðîëèêîâûé êîíè÷åñêèé,
8 – øàðèêîâûé óïîðíûé,
9 – ðîëèêîâûé óïîðíûé.
*4 - óñëîâíîå îáîçíà÷åíèå êîíñòðóêòèâíîé
ðàçíîâèäíîñòè ïîäøèïíèêà.
*5 - óñëîâíîå îáîçíà÷åíèå ñåðèè ïî øèðèíå
è âûñîòå ïîäøèïíèêà.
*6 - óñëîâíîå îáîçíà÷åíèå ìàòåðèàëà äåòàëåé
ïîäøèïíèêà (íàïðèìåð *8, *9 è ò.ä.).
*7 - óñëîâíîå îáîçíà÷åíèå ñïåöèàëüíûõ òåõíè÷åñêèõ òðåáîâàíèé (íàïðèìåð *10 è ò.ä.).
*8 - Ð (Ð1, Ð2...) – äåòàëè ïîäøèïíèêîâ èç òåïëîñòîéêèõ ñòàëåé.
*9 - Ë (Ë1, Ë2...) – ñåïàðàòîð èç ëàòóíè.
178
*10 - Ó (Ó1, Ó2...) – äîïîëíèòåëüíûå òåõíè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ ê øåðîõîâàòîñòÿì ïîâåðõíîñòè äåòàëåé, ê ðàäèàëüíîìó çàçîðó è îñåâîé «èãðå», ê ïîêðûòèþ.
Ïðèìåð ðàñøèôðîâêè îáîçíà÷åíèé ïîäøèïíèêà. Ïîäøèïíèê 6-80202Ò2Ñ15 – øàðèêîâûé ðàäèàëüíûé îäíîðÿäíûé ñ äâóìÿ çàùèòíûìè øàéáàìè, èçãîòîâëåí èç ñòàëè ØÕ-15 ñ ãàáàðèòíûìè
ðàçìåðàìè ïî ÃÎÑÒ 7242-70 [4.7.4], ïî 6 êëàññó
òî÷íîñòè, ñ ðàäèàëüíûì çàçîðîì ïî îñíîâíîìó
ðÿäó, ñ òåìïåðàòóðîé îòïóñêà 250°Ñ (Ò2), çàïîëíåí
ïëàñòè÷íîé ñìàçêîé ÂÍÈÈ ÍÏ-207 (Ñ15),
02 – âíóòðåííèé äèàìåòð ïîäøèïíèêà, ðàâíûé 15 ìì;
2 – ñåðèÿ íàðóæíîãî äèàìåòðà - ëåãêàÿ;
0 – òèï ïîäøèïíèêà - ðàäèàëüíûé øàðèêîâûé;
08 – êîíñòðóêòèâíàÿ ðàçíîâèäíîñòü - ñ äâóìÿ çàùèòíûìè øàéáàìè;
0 – ñåðèÿ øèðèíû: íîðìàëüíàÿ.
Äîïîëíèòåëüíî çàâîäû-èçãîòîâèòåëè àâèàöèîííûõ ïîäøèïíèêîâ óêàçûâàþò èíäèâèäóàëüíûé
íîìåð ïîäøèïíèêà è íîìåð ïàðòèè – ãîä è ìåñÿö
èçãîòîâëåíèÿ ïîäøèïíèêà.
Ïåðåä ïîñòàíîâêîé â èçäåëèå çàâîäû-èçãîòîâèòåëè àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé ìàðêèðóþò ïîäøèïíèêè: óêàçûâàåòñÿ ìåñòî óñòàíîâêè è íîìåð
äâèãàòåëÿ (íîìåð êîìïëåêòà).
4.4.4.2 – Ìàòåðèàëû ïîäøèïíèêîâ
Êîëüöà è òåëà êà÷åíèÿ ïîäøèïíèêîâ ðàáîòàþò
ïðè çíà÷èòåëüíûõ ñîñðåäîòî÷åííûõ íàãðóçêàõ, âûçûâàþùèõ âûñîêèå êîíòàêòíûå íàïðÿæåíèÿ, â óñëîâèÿõ ìíîãîöèêëîâîãî âîçäåéñòâèÿ. Îäíîâðåìåííî ðàáî÷èå ïîâåðõíîñòè ýòèõ äåòàëåé ïîäâåðãàþòñÿ
èñòèðàíèþ âñëåäñòâèå ïðîñêàëüçûâàíèÿ, ñîïðîâîæäàþùåãî ïðîöåññ âðàùåíèÿ ïîäøèïíèêà.
Êîíòàêòíûå íàïðÿæåíèÿ â ðàáî÷èõ çîíàõ ìîãóò äîñòèãàòü âåñüìà áîëüøèõ çíà÷åíèé (ïîðÿäêà
4000 ÌÏà).
 ñâÿçè ñ ýòèì ê ïîäøèïíèêîâûì ìàòåðèàëàì
ïðåäúÿâëÿåòñÿ ðÿä ñïåöèôè÷åñêèõ òðåáîâàíèé, îñíîâíîå èç êîòîðûõ íàëè÷èå âûñîêîé òâåðäîñòè.
Òâåðäîñòü êîëåö è òåë êà÷åíèÿ ïîäøèïíèêîâ, êàê
ïðàâèëî, äîëæíà áûòü íå ìåíåå 59 HRC. Â ðÿäå
ñëó÷àåâ äëÿ ñïåöèôè÷åñêèõ óñëîâèé ïðèìåíåíèÿ,
êîãäà íàãðóçêè íà ïîäøèïíèêè ìàëû, äîïóñêàåòñÿ èñïîëüçîâàíèå ìàòåðèàëîâ, èìåþùèõ òâåðäîñòü
â ïðåäåëàõ 45…50 HRC. Êðîìå ýòîãî, ïîäøèïíèêîâûå ìàòåðèàëû äîëæíû îáëàäàòü âûñîêèìè
ïðî÷íîñòíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè, ñîïðîòèâëåíèåì èçíîñó, óäîâëåòâîðèòåëüíûìè óñòàëîñòíûìè
ñâîéñòâàìè, âÿçêîñòüþ (ñîïðîòèâëåíèåì õðóïêîìó ðàçðóøåíèþ). Äëÿ îïðåäåëåííîé ãðóïïû ïîäøèïíèêîâ íåîáõîäèìî, ÷òîáû ìàòåðèàëû ìîãëè
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
ïðîòèâîñòîÿòü âîçäåéñòâèþ ïîâûøåííûõ òåìïåðàòóð è àãðåññèâíûõ ñðåä (òåïëî- è êîððîçèîííîñòîéêèå ïîäøèïíèêîâûå ìàòåðèàëû).
Ìàòåðèàëû äëÿ äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ õàðàêòåðèçóþòñÿ âûñîêîé ñòðóêòóðíîé è ðàçìåðíîé ñòàáèëüíîñòüþ. Äëÿ äîñòèæåíèÿ óêàçàííîãî êîìïëåêñà ñâîéñòâ íåîáõîäèìî, ÷òîáû
ïîäøèïíèêîâûå ìàòåðèàëû îáëàäàëè ìèíèìàëüíîé çàãðÿçíåííîñòüþ íåìåòàëëè÷åñêèìè âêëþ÷åíèÿìè, óäîâëåòâîðèòåëüíîé ìàêðîñòðóêòóðîé,
îòñóòñòâèåì ìèêðîíåñïëîøíîñòåé, ðåãëàìåíòèðîâàííûìè ñòðóêòóðíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè
ïåðëèòà, ìàðòåíñèòà, êàðáèäíîé ñîñòàâëÿþùåé
è ò.ï. Ïðèíèìàÿ ýòî âî âíèìàíèå, ïîäøèïíèêîâûå ìàòåðèàëû ìîæíî ðàçäåëèòü íà òðè îñíîâíûå ãðóïïû.
Ïåðâàÿ ãðóïïà — ñòàíäàðòíûå ïîäøèïíèêîâûå ìàòåðèàëû, âêëþ÷àþùèå â ñåáÿ âûñîêîóãëåðîäèñòûå õðîìèñòûå òâåðäîêàëÿùèåñÿ ñòàëè è íèçêîóãëåðîäèñòûå ëåãèðîâàííûå êîíñòðóêöèîííûå
ñòàëè ñ ïîâåðõíîñòíûì óïðî÷íåíèåì.
Âòîðàÿ ãðóïïà — òåïëîïðî÷íûå è êîððîçèîííî-ñòîéêèå âûñîêîóãëåðîäèñòûå ëåãèðîâàííûå ñòàëè è ñïëàâû.
Òðåòüÿ ãðóïïà — íåìåòàëëè÷åñêèå ìàòåðèàëû.
Ïðè ñîçäàíèè àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé ïðîñëåæèâàåòñÿ òåíäåíöèÿ ê óâåëè÷åíèþ óäåëüíîé
ìîùíîñòè, ñíèæåíèþ ìàññû è ïîâûøåíèþ ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû äåòàëåé îïîð. Ïîýòîìó äëÿ äåòàëåé àâèàöèîííûõ ïîäøèïíèêîâ â áîëüøèíñòâå
ñëó÷àåâ ïðèõîäèòñÿ èñïîëüçîâàòü ñïåöèàëüíûå
ìàòåðèàëû. Íàïðèìåð, ê íèçêîëåãèðîâàííûì õðîìèñòûì ñòàëÿì, øèðîêî ïðèìåíÿåìûì â îáùåì
ìàøèíîñòðîåíèè, ïðåæäå âñåãî äîáàâèëèñü êîððîçèîííîñòîéêèå ñòàëè, òåïëîïðî÷íûå öåìåíòèðóåìûå ñòàëè, à òàêæå ðàçëè÷íûå âèäû êåðàìèêè.
Îòå÷åñòâåííàÿ ïðîìûøëåííîñòü ïðè ïðîèçâîäñòâå ïîäøèïíèêîâ èñïîëüçóåò ñëåäóþùèå ìàòåðèàëû:
- ØÕ15-Ø – õðîìèñòàÿ âûñîêîóãëåðîäèñòàÿ
òâåðäîêàëÿùàÿñÿ ñòàëü, èçãîòàâëèâàåìàÿ ìåòîäîì
ýëåêòðîøëàêîâîãî ïåðåïëàâà. Ïîäøèïíèêè, èçãîòîâëåííûå èç ýòîé ñòàëè ìîãóò ðàáîòàòü ïðè òåìïåðàòóðå äî 120 îÑ. Äëÿ ïîâûøåíèÿ ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû ïîäøèïíèêîâ íåîáõîäèìà äîïîëíèòåëüíàÿ
òåðìîîáðàáîòêà ñòàëè (îòïóñê ïðè áîëåå âûñîêîé
òåìïåðàòóðå), íî ïðè ýòîì òâåðäîñòü ñòàëè óìåíüøàåòñÿ.  ýòîì ñëó÷àå ïîäøèïíèêè èç äàííîé ñòàëè ïðèìåíÿþòñÿ ïðè òåìïåðàòóðàõ ýêñïëóàòàöèè
íèæå 200 îÑ.
- 8Õ4Â9Ô2-Ø (ÝÈ347Ø) – ëåãèðîâàííàÿ
âîëüôðàìîì òåïëîïðî÷íàÿ ïîäøèïíèêîâàÿ ñòàëü,
èçãîòàâëèâàåìàÿ ìåòîäîì ýëåêòðîøëàêîâîãî ïåðåïëàâà. Ïîäøèïíèêè, èçãîòîâëåííûå èç ýòîé ñòàëè
ìîãóò ðàáîòàòü ïðè òåìïåðàòóðå äî 450 îÑ, ïîýòîìó øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ â îïîðàõ îñíîâíûõ âàëîâ
ÃÒÄ. Ïî ñðàâíåíèþ ñî ñòàëüþ ØÕ15-Ø äàííàÿ
ñòàëü ìåíåå òåõíîëîãè÷íà è èìååò áîëåå âûñîêóþ
ñòîèìîñòü.
- 95Õ18-Ø – êîððîçèîííî-ñòîéêàÿ âûñîêîõðîìèñòàÿ ñòàëü, èçãîòàâëèâàåìàÿ ìåòîäîì ýëåêòðîøëàêîâîãî ïåðåïëàâà. Â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû ýêñïëóàòàöèè ïîäøèïíèêîâ ïðèìåíÿþò äâà
âàðèàíòà òåðìîîáðàáîòêè äåòàëåé: ñ íèçêèì îòïóñêîì 150…160 îÑ è ñ îòïóñêîì íà âòîðè÷íóþ òâåðäîñòü ïðè 400…420 îÑ. Ïîäøèïíèêè èç äàííîé
ñòàëè ïðèìåíÿþòñÿ, êàê ïðàâèëî, â ìåñòàõ íåèìåþùèõ öèðêóëÿöèîííîé ñìàçêè (øàðíèðíûå ïîäøèïíèêè äëÿ êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ â ìîòîãîíäîëå,
ïîäøèïíèêè òðîñîâîé ñèñòåìû è ò.ï.).
 íàñòîÿùåå âðåìÿ äëÿ ïðîèçâîäñòâà àâèàöèîííûõ ïîäøèïíèêîâ êà÷åíèÿ èíîñòðàííûå ïðîèçâîäèòåëè ïîäøèïíèêîâ èñïîëüçóþò ñëåäóþùèå
ìàòåðèàëû:
- AISI 52100 - âûñîêîóãëåðîäèñòàÿ õðîìèñòàÿ
ñòàëü, ïîëó÷àåìàÿ ìåòîäîì âàêóóìíî-äóãîâîãî ïåðåïëàâà. Ïîäøèïíèêè, âûïîëíåííûå èç ýòîé ñòàëè
ìîãóò ðàáîòàòü ïðè òåìïåðàòóðå äî 120 îÑ. Äëÿ ñòàáèëüíîé ðàáîòû ïðè áîëåå âûñîêîé òåìïåðàòóðå (äî
205 îÑ) íåîáõîäèìà äîïîëíèòåëüíàÿ òåðìîîáðàáîòêà ñòàëè, íî ïðè âûñîêîé òåìïåðàòóðå òâåðäîñòü
ñòàëè óìåíüøàåòñÿ. Îòå÷åñòâåííûé àíàëîã — ñòàëü
ØÕ15-Ø;
- Ì50 — ìîëèáäåíîâàÿ òåïëîïðî÷íàÿ ñòàëü.
Âûñîêàÿ ÷èñòîòà ìàòåðèàëà äîñòèãàåòñÿ ìåòîäîì
äâîéíîãî âàêóóìíîãî ïåðåïëàâà (âàêóóìíî-èíäóêöèîííàÿ âûïëàâêà ñ ïîñëåäóþùèì âàêóóìíî-äóãîâûì ïåðåïëàâîì). Â íàñòîÿùåå âðåìÿ Ì50 ÿâëÿåòñÿ ïðåîáëàäàþùåé ñòàëüþ, èñïîëüçóåìîé äëÿ
ïðîèçâîäñòâà àâèàöèîííûõ ïîäøèïíèêîâ, ðàáîòàþùèõ ïðè âûñîêîé òåìïåðàòóðå. Ïîäøèïíèêè, âûïîëíåííûå èç ýòîé ñòàëè, ìîãóò ðàáîòàòü ïðè òåìïåðàòóðå äî 320 îÑ. Ó ñòàëè Ì50 ñóùåñòâóåò
«áàðüåð», êîãäà èç-çà áîëüøîé ñêîðîñòè âðàùåíèÿ
(ïðèáëèçèòåëüíî ïðè d•N = 2,4•106 (ìì•îá/ìèí), ãäå
d - âíóòðåííèé äèàìåòð ïîäøèïíèêà (ìì), N - ñêîðîñòü âðàùåíèÿ âàëà (îá/ìèí)), íàòÿãà ïðè ïîñàäêå è èçãèáàþùèõ èëè äåôîðìèðóþùèõ íàïðÿæåíèé íà äîðîæêå êà÷åíèÿ ïîäøèïíèêà ïîÿâëÿþòñÿ
îêðóæíûå ðàñòÿãèâàþùèå íàïðÿæåíèÿ, ïðåâûøàþùèå âåëè÷èíó 190 ÌÏà. Ýòè íàïðÿæåíèÿ óâåëè÷èâàþò îáùèå íàïðÿæåíèÿ ìàòåðèàëà, ïîÿâëÿþùèåñÿ âñëåäñòâèå êîíòàêòà ïðè êà÷åíèè, ÷òî ïðèâîäèò
ê óñòàëîñòíîìó âûêðàøèâàíèþ è ðàñòðåñêèâàíèþ
âðàùàþùåãîñÿ êîëüöà. Ïîäøèïíèêè, âûïîëíåííûå èç ñòàëè Ì50 ðåêîìåíäóåòñÿ èñïîëüçîâàòü ïðè
d•N äî 2•106 (ìì•îá/ìèí).  îòå÷åñòâåííîé ïîäøèïíèêîâîé ïðîìûøëåííîñòè ïðèìåíÿåòñÿ àíà-
179
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
ëîã – âûñîêîâîëüôðàìîâàÿ òåïëîïðî÷íàÿ ñòàëü
ÝÈ347-Ø;
- Ì50 Nil – öåìåíòèðóåìàÿ ñòàëü, îñíîâàííàÿ
íà ñòàëè Ì50, ñî ñíèæåííûì ñîäåðæàíèåì óãëåðîäà (0,12%). Òàêæå, êàê è Ì50, ñòàëü Ì50 Nil ïîëó÷àåòñÿ ìåòîäîì äâîéíîãî âàêóóìíîãî ïåðåïëàâà. Ýòà ñòàëü ðåêîìåíäóåòñÿ äëÿ ïðèìåíåíèÿ ïðè
çíà÷åíèè ïàðàìåòðà d•N îò 2•106 äî 2,4•106 (ìì•îá/
ìèí). Ñòîéêîñòü ñòàëè ê íàïðÿæåíèÿì ðàñòÿæåíèÿ
äîñòèãàåòñÿ áëàãîäàðÿ òîìó, ÷òî ïðè öåìåíòàöèè
â öåìåíòèðóåìîì ñëîå âîçíèêàþò îñòàòî÷íûå ñæèìàþùèå íàïðÿæåíèÿ.  îòå÷åñòâåííîé ïðîìûøëåííîñòè íåò òåïëîïðî÷íûõ öåìåíòèðóåìûõ ïîäøèïíèêîâûõ ñòàëåé;
- Ì50 SuperNil – ýòî ñòàëü Ì50 Nil, òåðìîîáðàáîòàííàÿ ïî ñïåöèàëüíîìó òåõíîëîãè÷åñêîìó
ïðîöåññó.  ðåçóëüòàòå ñïåöèàëüíîé òåðìîîáðàáîòêè îñòàòî÷íûå âíóòðåííèå ñæèìàþùèå íàïðÿæåíèÿ ïîëó÷àþòñÿ áîëüøå, ÷åì ó ñòàëè Ì50 Nil. Ì50
SuperNil ðåêîìåíäóåòñÿ äëÿ ïðèìåíåíèÿ ïðè d•N
îò 2,5•106 äî 3•106 (ìì•îá/ìèí);
- AISI 440Ñ – êîððîçèîííîñòîéêàÿ ñòàëü, èìåþùàÿ íåçíà÷èòåëüíóþ óñòàëîñòíóþ ïðî÷íîñòü â ñâÿçè ñ íèçêîé òâåðäîñòüþ èç-çà îñîáåííîñòåé ñòðóêòóðû ìàòåðèàëà (íàëè÷èå èçáûòî÷íûõ êàðáèäîâ).
Ïðèìåíåíèå ýòîé ñòàëè â àâèàöèîííîé ïðîìûøëåííîñòè îãðàíè÷åíî. Îòå÷åñòâåííûé àíàëîã – ñòàëü
95Õ18;
- Cronidur 30 – àçîòèðóåìàÿ ìàðòåíñèòíàÿ íåðæàâåþùàÿ ñòàëü. Ýòîò ìàòåðèàë, ñîçäàííûé â Ãåðìàíèè äëÿ ïîäøèïíèêîâ êà÷åíèÿ, ïðîäåìîíñòðèðîâàë óëó÷øåíèå êîððîçèîííîé ñòîéêîñòè â ñòî ðàç
ïî ñðàâíåíèþ ñ AISI 440Ñ è â ïÿòü ðàç óâåëè÷åíèå
ñðîêà ñëóæáû ïîäøèïíèêîâ ïî ñðàâíåíèþ ñî ñòàëüþ M50. Cronidur 30 îòëè÷àåòñÿ îò ïðèìåíÿåìûõ
äëÿ ïîäøèïíèêîâ ñòàëåé âûñîêèì ñîäåðæàíèåì
õðîìà.
Èç êåðàìè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ, èñïîëüçóåìûõ äëÿ
ïðîèçâîäñòâà âûñîêîñêîðîñòíûõ ïîäøèïíèêîâ êà÷åíèÿ, ëó÷øå âñåãî çàðåêîìåíäîâàë ñåáÿ íèòðèä êðåìíèÿ /Si3N4/. Îñîáåííîñòè ýòîãî ìàòåðèàëà — âûñîêàÿ ïðî÷íîñòü, âûñîêàÿ òâåðäîñòü, êîððîçèîííàÿ
ñòîéêîñòü è íèçêàÿ ïëîòíîñòü — ïîçâîëÿþò ïðèìåíÿòü åãî ïðè áîëåå âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ è ñíèçèòü
ìàññó.  òî æå âðåìÿ óâåëè÷åíèå ñðîêà ñëóæáû ìîæåò áûòü äîñòèãíóòî ïóòåì ñíèæåíèÿ òåïëîâûäåëåíèÿ, íàïðÿæåííîñòè ìàòåðèàëà è èçíîñà ïîäøèïíèêà. Êîððîçèÿ ìîæåò áûòü ïîëíîñòüþ èñêëþ÷åíà
êàê ïðè÷èíà îòêàçà.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ íèòðèä êðåìíèÿ øèðîêî
èñïîëüçóåòñÿ äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïîäøèïíèêîâ. Íàèáîëüøèé ýôôåêò äàþò êîìáèíèðîâàííûå ïîäøèïíèêè (ïîäøèïíèêè ñ êåðàìè÷åñêèìè òåëàìè êà÷åíèÿ è ñòàëüíûìè êîëüöàìè).
180
×èñòî êåðàìè÷åñêèå ïîäøèïíèêè èç-çà âûñîêîé ñòîèìîñòè ïðèìåíÿþòñÿ òîëüêî â îñîáûõ ñëó÷àÿõ: ïðè ðàáîòå áåç ñìàçêè â óñëîâèÿõ î÷åíü âûñîêèõ òåìïåðàòóð. Âñëåäñòâèå ýòîãî èõ ïðèìåíåíèå
â àâèàöèè â îáîçðèìîì áóäóùåì îãðàíè÷åíî.
Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ñåïàðàòîðîâ àâèàöèîííûõ
ïîäøèïíèêîâ èñïîëüçóþòñÿ ñëåäóþùèå ìàòåðèàëû:
- áåçîëîâÿíèñòûå áðîíçû,
- ëàòóíü,
- ìàãíèåâûé ÷óãóí,
- ñòàëè, èìåþùèå çàêàëêó äî 35…40 HRCÝ,
- àëþìèíèåâûå ñïëàâû,
- òåêñòîëèò
Ïðè ýòîì ñåïàðàòîðû èç àëþìèíèåâûõ
ñïëàâîâ è òåêñòîëèòà èñïîëüçóþòñÿ â ïîäøèïíèêàõ,
ðàáî÷àÿ òåìïåðàòóðà êîòîðûõ íå ïðåâûøàåò 150 îÑ.
Äëÿ îñòàëüíûõ ìàòåðèàëîâ ðàáî÷àÿ òåìïåðàòóðà
ìîæåò áûòü 300 îÑ è âûøå.
 îòäåëüíûõ ñëó÷àÿõ (íàïðèìåð, â ïîäøèïíèêàõ ãëàâíûõ âàëîâ) íà ñåïàðàòîðû íàíîñÿò àíòèôðèêöèîííîå ïîêðûòèå:
- ñâèíöîâî-îëîâÿíèñòîå (ïðè ðàáî÷åé òåìïåðàòóðå äî 250 îÑ);
- ñåðåáðî (ïðè ðàáî÷åé òåìïåðàòóðå 300 îÑ
è âûøå).
Êîýôôèöèåíò òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ìàòåðèàëà ñåïàðàòîðà äîëæåí áûòü áëèçîê, íàñêîëüêî ýòî
âîçìîæíî, ê êîýôôèöèåíòó òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ìàòåðèàëîâ íàðóæíîãî è âíóòðåííåãî êîëåö,
à òàêæå òåë êà÷åíèÿ ïîäøèïíèêà. Ýòî íåîáõîäèìî äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ñòàáèëüíûõ (èëè ìèíèìàëüíî èçìåíÿåìûõ) çàçîðîâ â ïîäøèïíèêå â ïðîöåññå ðàáîòû.
4.4.4.3 – Óñëîâèÿ ðàáîòû è îñîáåííîñòè êîíñòðóêöèè ïîäøèïíèêîâ ÃÒÄ
 ÃÒÄ ïîäøèïíèêè îïîð ðàáîòàþò â óñëîâèÿõ ñðàâíèòåëüíî âûñîêèõ ðàäèàëüíûõ è îñåâûõ íàãðóçîê, âûñîêèõ îêðóæíûõ ñêîðîñòåé. Êðîìå òîãî,
íà ðàáîòîñïîñîáíîñòü ïîäøèïíèêîâ îêàçûâàþò
çíà÷èòåëüíîå âëèÿíèå òàêèå ôàêòîðû, êàê òåìïåðàòóðíîå ñîñòîÿíèå îïîðû, îðãàíèçàöèÿ ïîäà÷è
ñìàçêè íà òåëà êà÷åíèÿ, íàëè÷èå ÷àñòèö çàãðÿçíåíèé â ìàñëå, òî÷íîñòü èçãîòîâëåíèÿ, à òàêæå êîíñòðóêòèâíûå îñîáåííîñòè íåïîñðåäñòâåííî ñàìèõ
ïîäøèïíèêîâ.
 îïîðàõ ðîòîðîâ ÃÒÄ ïðèìåíÿþòñÿ èñêëþ÷èòåëüíî ïîäøèïíèêè êà÷åíèÿ: îäíîðÿäíûå øàðèêîâûå – äëÿ âîñïðèÿòèÿ ðàäèàëüíûõ è îñåâûõ íàãðóçîê è îäíîðÿäíûå ðîëèêîâûå – äëÿ âîñïðèÿòèÿ
ðàäèàëüíûõ íàãðóçîê. Îñíîâíûå òèïû è êîíñòðóêòèâíûå îñîáåííîñòè øàðèêîâûõ ïîäøèïíèêîâ ïîêàçàíû íà Ðèñ. 4.4.4.3_1.
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.4.4.3_1 – Òèïû è îñîáåííîñòè øàðèêîâûõ ïîäøèïíèêîâ, ïðèìåíÿåìûõ â ÃÒÄ
à) äâóõòî÷å÷íûé;
á) òðåõòî÷å÷íûé ñ ðàçúåìíûì íàðóæíûì êîëüöîì;
â) ÷åòûðåõòî÷å÷íûé ñ ðàçúåìíûì âíóòðåííèì êîëüöîì;
ã) ñ ïîäâîäîì ìàñëà ÷åðåç íàðóæíîå êîëüöî;
ä) ñ ôëàíöåâûì êðåïëåíèåì íàðóæíîãî êîëüöà ê êîðïóñó îïîðû;
å) ñ òåõíîëîãè÷åñêèì áóðòîì äëÿ äåìîíòàæà
Ðèñóíîê 4.4.4.3_2 – Òèïû ðîëèêîâûõ ïîäøèïíèêîâ, ïðèìåíÿåìûõ â ÃÒÄ
à) ñ ôèêñàöèåé ðîëèêîâ íà âíóòðåííåì êîëüöå;
á) ñ ôèêñàöèåé ðîëèêîâ íà íàðóæíîì êîëüöå;
â) áåç âíóòðåííåãî êîëüöà, ñ ïîäâîäîì ìàñëà ÷åðåç íàðóæíîå êîëüöî;
ã) áåç íàðóæíîãî êîëüöà, ñ ïîäâîäîì ìàñëà ÷åðåç âíóòðåííåå êîëüöî.
Ïîäøèïíèê à) ïðèìåíÿåòñÿ êàê ðàäèàëüíîóïîðíûé. Ðàäèóñ áåãîâîé äîðîæêè â íåì íåñêîëüêî áîëüøå ðàäèóñà øàðà. Ïîä äåéñòâèåì îñåâîé
ñèëû â ïîäøèïíèêå ëèíèÿ êîíòàêòà ñìåùàåòñÿ íà
óãîë êîíòàêòà α , âåëè÷èíà êîòîðîãî è îïðåäåëÿåò
âåëè÷èíó íàãðóçêè. Íàïðàâëåíèå âîñïðèíèìàåìûõ
íàãðóçîê – ðàäèàëüíûõ è îñåâûõ – â îáå ñòîðîíû.
Âåëè÷èíà äîïóñòèìîé îñåâîé íàãðóçêè ìîæåò äîñòèãàòü äî 70% îò íåèñïîëüçîâàííîé äîïóñòèìîé
ðàäèàëüíîé íàãðóçêè.
Ïîäøèïíèê á) èìååò ðàçúåìíîå íàðóæíîå êîëüöî ñ áîëüøîé ãëóáèíîé êàíàâêè è óâåëè÷åííûé óãîë
êîíòàêòà α , ÷òî ïîçâîëÿåò âîñïðèíèìàòü áîëüøèå
ðàäèàëüíóþ è îñåâóþ íàãðóçêè. Â òàêèõ ïîäøèïíèêàõ øàðèêè èìåþò êîíòàêò ñ áåãîâûìè äîðîæêàìè
â òðåõ òî÷êàõ, èõ íàçûâàþò òðåõòî÷å÷íûìè.
Ïîäøèïíèê â) èìååò ðàçúåìíîå âíóòðåííåå
êîëüöî ñ äâóìÿ òî÷êàìè êîíòàêòà è íåðàçúåìíîå
íàðóæíîå êîëüöî ñî ñïåöèàëüíûì ïðîôèëåì áåãîâîé äîðîæêè, êîòîðûé òàêæå îáåñïå÷èâàåò êîíòàêò
ñ øàðèêîì â äâóõ òî÷êàõ ñ óâåëè÷åíèåì óãëà êîíòàêòà α. Òàêèå ïîäøèïíèêè (ñ ÷åòûðåõòî÷å÷íûì
êîíòàêòîì) ìîãóò âîñïðèíèìàòü åùå áîëåå âûñîêèå ðàäèàëüíûå è îñåâûå íàãðóçêè. Îäíàêî ñëåäóåò ó÷èòûâàòü, ÷òî óâåëè÷åíèå òî÷åê êîíòàêòà íå
ïðîõîäèò áåññëåäíî è ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ òåïëîâûäåëåíèÿ ïðè ðàáîòå ïîäøèïíèêà, ÷òî òðåáóåò
â ñâîþ î÷åðåäü óâåëè÷åíèÿ ïîäà÷è ìàñëà äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ñúåìà òåïëà. Ïîäøèïíèêè ñ ÷åòûðåõòî÷å÷íûì êîíòàêòîì îáåñïå÷èâàþò âîñïðèÿòèå ìàêñèìàëüíûõ ðàäèàëüíûõ è îñåâûõ íàãðóçîê ïðè
ìèíèìàëüíîì îñåâîì ëþôòå ïîäøèïíèêà.
181
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Íåðåäêè ñëó÷àè, êîãäà îòäåëüíûå ýëåìåíòû
ïîäøèïíèêîâ ïðîåêòèðóþòñÿ ñ ó÷åòîì èíäèâèäóàëüíûõ îñîáåííîñòåé êîíñòðóêöèè îïîð, òðåáîâàíèé òåõíîëîãèè è ò.ä. Íà Ðèñ. 4.4.4.3_1 ïðèâåäåíû
òàêèå êîíñòðóêòèâíûå îñîáåííîñòè ïîäøèïíèêîâ.
Ïîäøèïíèê ã) èìååò íàðóæíîå êîëüöî ñ îòâåðñòèÿìè äëÿ ïîäà÷è ìàñëà äëÿ ñìàçêè øàðîâ. Àíàëîãè÷íûå îòâåðñòèÿ ìîãóò âûïîëíÿòüñÿ íà âíóòðåííèõ êîëüöàõ ïîäøèïíèêîâ.Íàðóæíîå êîëüöî
ïîäøèïíèêà ä) èìååò ôëàíåö äëÿ êðåïëåíèÿ ê êîðïóñó îïîðû. Ïîäøèïíèê å) èìååò íà íàðóæíîì
êîëüöå ñïåöèàëüíûé áóðòèê äëÿ êðåïëåíèÿ ñúåìíîãî ïðèñïîñîáëåíèÿ äëÿ äåìîíòàæà ïîäøèïíèêà.
Îñíîâíûå òèïû ðîëèêîâûõ ïîäøèïíèêîâ,
ïðèìåíÿåìûõ â ÃÒÄ, ïðèâåäåíû íà Ðèñ. 4.4.4.3_2.
Íà ïîäøèïíèêàõ à) è á) îñåâàÿ ôèêñàöèÿ ðîëèêîâ îñóùåñòâëåíà áîðòàìè, ðàñïîëîæåííûìè íà
ïîäâèæíîì âíóòðåííåì êîëüöå è íà íåïîäâèæíîì
íàðóæíîì êîëüöå ñîîòâåòñòâåííî. Ó ðîëèêîâûõ
ïîäøèïíèêîâ äëÿ êîìïåíñàöèè çíà÷èòåëüíûõ òåìïåðàòóðíûõ ïåðåìåùåíèé âàëà èëè êîðïóñíûõ äåòàëåé âíóòðåííåå èëè íàðóæíîå êîëüöî ìîãóò âûïîëíÿòüñÿ çíà÷èòåëüíî áîëåå øèðîêèìè. Ó÷èòûâàÿ
áîëüøóþ ñòåïåíü èíòåãðàöèè ïîäøèïíèêîâûõ óçëîâ â êîíñòðóêöèþ îïîð, äîâîëüíî ÷àñòî ðîëü íàðóæíîãî èëè âíóòðåííåãî êîëüöà âîçëàãàþò íà äåòàëè êîðïóñà èëè ðîòîðà, ÷òî ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü
äèàìåòðàëüíûå ðàçìåðû îïîð.  ýòîì ñëó÷àå ïðèìåíÿþò ïîäøèïíèêè â) è ã). Íà ýòèõ æå èñïîëíåíèÿõ íà êîëüöàõ ïîäøèïíèêà ïîêàçàíû îòâåðñòèÿ
äëÿ ïîäâîäà ìàñëà íà ðîëèêè.
Âàæíûì ýëåìåíòîì êîíñòðóêöèè ïîäøèïíèêà, îïðåäåëÿþùèì åãî ðàáîòîñïîñîáíîñòü, ÿâëÿåò-
Ðèñóíîê 4.4.4.3_3 – Ìåñòà èçíîñà ñåïàðàòîðà
ðîëèêîâîãî ïîäøèïíèêà
à) ïðè öåíòðîâêå ïî íàðóæíîìó
êîëüöó;
á) ïðè öåíòðîâêå ïî âíóòðåííåìó
êîëüöó.
182
ñÿ ñåïàðàòîð, â ÷àñòíîñòè åãî öåíòðîâêà. Öåíòðèðîâàòü ñåïàðàòîð ìîæíî êàê ïî íàðóæíîìó, òàê è ïî
âíóòðåííåìó êîëüöó. Â êàæäîì èç ýòèõ ñïîñîáîâ
åñòü ñâîè ïðåèìóùåñòâà è ñâîè íåäîñòàòêè.
Ïðè öåíòðîâêå ñåïàðàòîðà ïî âíóòðåííåìó
êîëüöó (ñì. Ðèñ. 4.4.4.3_3) ïðîèñõîäèò ñëåäóþùåå:
ïîä äåéñòâèåì íåóðàâíîâåøåííîé ñèëû Ð, ñåïàðàòîð ïðèæèìàåòñÿ ê êîëüöó, åãî âíóòðåííÿÿ ïîâåðõíîñòü áóäåò èçíàøèâàòüñÿ â ñåêòîðå, êîòîðûé áûë
ëåãêèì. Òàêèì îáðàçîì, ëåãêàÿ ÷àñòü ñåïàðàòîðà
áóäåò ñòàíîâèòüñÿ åùå áîëåå ëåãêîé, à íåóðàâíîâåøåííàÿ ñèëà ñåïàðàòîðà ñ öåíòðîâêîé ïî âíóòðåííåìó êîëüöó â ïðîöåññå èçíîñà áóäåò óâåëè÷èâàòüñÿ. Ïðè öåíòðîâêå ïî âíóòðåííåìó êîëüöó
òåìïåðàòóðíîå ðàñøèðåíèå ñåïàðàòîðà ïðèâîäèò
ê óâåëè÷åíèþ çàçîðà ìåæäó êîëüöîì è ñåïàðàòîðîì, ÷òî èñêëþ÷àåò âîçìîæíîñòü çàêëèíèâàíèÿ
ïîñëåäíåãî.
Ïðè öåíòðîâêå ñåïàðàòîðà ïî íàðóæíîìó êîëüöó (ñì. Ðèñ. 4.4.4.3_3) ÿâëåíèå èçíîñà ñåïàðàòîðà
â «òÿæåëîì» ñåêòîðå ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ íåóðàâíîâåøåííîé ñèëû. Îòðèöàòåëüíîé ñòîðîíîé
òàêîé öåíòðîâêè ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî ïðè èçìåíåíèè
òåìïåðàòóðíîãî ðåæèìà ðàáîòû ïîäøèïíèêà âîçìîæíî ðàñøèðåíèå ñåïàðàòîðà ñ óìåíüøåíèåì çàçîðà ìåæäó íèì è íàðóæíûì êîëüöîì äî íóëÿ ñ ïîñëåäóþùèì çàêëèíèâàíèåì ñåïàðàòîðà â íàðóæíîì
êîëüöå.
Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî öåíòðîâêà ñåïàðàòîðà ïî íàðóæíîìó êîëüöó óëó÷øàåò óñëîâèÿ
ñìàçêè, ò.ê. ïîÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü ïîäà÷è ìàñëà â óâåëè÷åííûé çàçîð ìåæäó ñåïàðàòîðîì è âíóòðåííèì êîëüöîì, óìåíüøàåò óäåëüíîå äàâëåíèå íà
ïîâåðõíîñòè öåíòðèðîâàíèÿ, îáåñïå÷èâàåò ëó÷øèé
îòâîä òåïëà îò ïîäøèïíèêà ÷åðåç áîëåå õîëîäíîå
íàðóæíîå êîëüöî.
Äëÿ ðàáîòû ïîäøèïíèêà âàæíîå çíà÷åíèå
èìååò òî÷íîñòü è êà÷åñòâî èçãîòîâëåíèÿ êàê ñàìèõ
ïîäøèïíèêîâ, òàê è ïîñàäî÷íûõ ìåñò íà âàëàõ
è êîðïóñàõ ïîä ýòè ïîäøèïíèêè, ïîëó÷åíèå ñòðîãî îïðåäåëåííîé ãåîìåòðè÷åñêîé ôîðìû, ìèíèìàëüíîé ýêñöåíòðè÷íîñòè è òðåáóåìîé øåðîõîâàòîñòè ïîñàäî÷íûõ ïîâåðõíîñòåé.
Íàäåæíàÿ ðàáîòà ïîäøèïíèêîâ îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðàâèëüíûì ïîäáîðîì çàçîðîâ ìåæäó òåëàìè êà÷åíèÿ è êîëüöàìè ñ ó÷åòîì íåîáõîäèìîñòè
ðàáîòû â øèðîêîì äèàïàçîíå íàãðóçîê è òåìïåðàòóð. Çàíèæåííûå çàçîðû, ïåðåõîäÿùèå â íàòÿã ïðè
îïðåäåëåííûõ òåìïåðàòóðíûõ óñëîâèÿõ, ìîãóò ïðèâåñòè ê áîëüøèì êîíòàêòíûì íàïðÿæåíèÿì ñ ïîñëåäóþùèì âûêðàøèâàíèåì ìàòåðèàëà òåë êà÷åíèÿ
è êîëåö. Çàâûøåííûå çàçîðû ìîãóò ïðèâåñòè ê ïðîñêàëüçûâàíèþ òåë êà÷åíèÿ ñ ñîïóòñòâóþùèìè ïðîöåññàìè ïîâûøåííîãî èçíîñà.
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Êàê ïîêàçûâàåò ïðàêòèêà, íà ïîäøèïíèêè
äîëæíû ïîñòîÿííî äåéñòâîâàòü íàãðóçêè, äîñòàòî÷íûå äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ â íèõ ïðîñêàëüçûâàíèÿ íà âñåõ ðàáî÷èõ è ïåðåõîäíûõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ, â òîì ÷èñëå è íà ðåæèìàõ çàïóñêà
è ñáðîñà ÷àñòîòû âðàùåíèÿ. Ñ äîñòàòî÷íîé äëÿ èíæåíåðíîé ïðàêòèêè òî÷íîñòüþ ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî
30…40% íîìèíàëüíîãî íàòÿãà ïðè ïîñàäêå íàðóæíîãî êîëüöà â êîðïóñ îïîðû è 70…90% íîìèíàëüíîãî íàòÿãà ïðè ïîñàäêå âíóòðåííåãî êîëüöà íà âàë
èäåò íà óìåíüøåíèå íà÷àëüíîãî ðàäèàëüíîãî çàçîðà â ïîäøèïíèêå. Êàê ïðàâèëî, ïðîöåññ ïîäáîðà çàçîðà â ïîäøèïíèêàõ – ýòî òîíêèé è äëèòåëüíûé ïðîöåññ, âî ìíîãîì îïðåäåëÿåìûé îïûòíîé
è ýêñïåðèìåíòàëüíîé äîâîäêîé àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå
ïîëó÷èëà ïðàêòèêà ïðîåêòèðîâàíèÿ ñïåöèàëüíûõ
ïîäøèïíèêîâ ðàçðàáîò÷èêàìè äâèãàòåëåé.  ýòîì
ñëó÷àå ïîäøèïíèêè èíäèâèäóàëüíîé êîíñòðóêöèè
îïòèìàëüíî èíòåãðèðóþòñÿ â îïîðû äâèãàòåëÿ,
ïîçâîëÿÿ óïðîñòèòü êîíñòðóêöèþ, óëó÷øèòü ìàññîâûå õàðàêòåðèñòèêè ïðè ñîõðàíåíèè èëè äàæå óëó÷øåíèè ïîêàçàòåëåé äîëãîâå÷íîñòè è íàäåæíîñòè.
4.4.4.4 – Îñíîâíûå äåôåêòû ïîäøèïíèêîâûõ óçëîâ
Âûõîä èç ñòðîÿ ïîäøèïíèêîâ, ÿâëÿåòñÿ îäíèì
èç ñàìûõ òÿæåëûõ ïî ñâîèì ïîñëåäñòâèÿì ïðîÿâëåíèåì äåôåêòîâ àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ.
 îñíîâíîì, âûõîä ïîäøèïíèêîâ èç ñòðîÿ
îáóñëîâëåí óñòàëîñòíûì âûêðàøèâàíèåì ìàòåðèàëà íà äîðîæêàõ êà÷åíèÿ êîëåö è òåëàõ êà÷åíèÿ.
Íà÷àëüíûìè äåôåêòàìè, ïî êîòîðûì ðàçâèâàåòñÿ
âûêðàøèâàíèå ìàòåðèàëà ÿâëÿþòñÿ êîððîçèÿ, íàìÿòèíû è ðèñêè, ïðîðûâ ìàñëÿíîé ïëåíêè, âûñîêèå êîíòàêòíûå íàïðÿæåíèÿ, ïðèæîãè ïðè ïðîñêàëüçûâàíèè, äåôåêòû ìàòåðèàëà ïîäøèïíèêîâ.
Êðîìå ýòîãî, ê âûõîäó ïîäøèïíèêîâ èç ñòðîÿ
ïðèâîäèò ðàçðûâ ñåïàðàòîðà, ôðåòòèíã-êîððîçèÿ ïî
ïîñàäî÷íûì ïîâåðõíîñòÿì, èçíîñ ïîäøèïíèêîâ áåç
óñòàëîñòíîãî âûêðàøèâàíèÿ.
Ðåçóëüòàòû àíàëèçà ïðîÿâëåíèÿ äåôåêòîâ ïîäøèïíèêîâ, à òàêæå ïðè÷èíû, âûçûâàþùèå âûøåïåðå÷èñëåííûå äåôåêòû è ñïîñîáû èõ óñòðàíåíèÿ
ïðåäñòàâëåíû â òàáëèöå 4.4.4.4_1.
Êðîìå òîãî, íà ðàáîòîñïîñîáíîñòü ïîäøèïíèêà âëèÿåò ðÿä ôàêòîðîâ, à èìåííî:
1) ïðîèçâîäñòâåííûå, îáóñëîâëåííûå òî÷íîñòüþ èçãîòîâëåíèÿ è îñîáåííîñòÿìè òåõíîëîãèè
ñáîðêè:
- ïåðåêîñû âíóòðåííåãî è íàðóæíîãî ïîäøèïíèêà îòíîñèòåëüíî äðóã äðóãà, èçìåíÿþùèå êèíå-
ìàòèêó ïîäøèïíèêà è, ñâÿçàííîå ñ ýòèì, äîïîëíèòåëüíîå âçàèìîäåéñòâèå ýëåìåíòîâ ïîäøèïíèêà;
- çàáîèíû íà òåëàõ êà÷åíèÿ, íàíîñèìûå ïðè
ñáîðêå èç-çà íåñîâåðøåíñòâà òåõíîëîãèè èëè íåâíèìàòåëüíîñòè ñáîðùèêà, âëèÿþùèå íà ðåàëüíûå
(ôàêòè÷åñêèå) çàçîðû è âîçìîæíûé äîïîëíèòåëüíûé ðàñïîð â ïîäøèïíèêå, èíèöèèðóþùèé íà÷àëî âûêðàøèâàíèÿ;
2) ýêñïëóàòàöèîííûå, îáóñëîâëåííûå ïîïàäàíèåì â çîíó êîíòàêòà ìåæäó òåëàìè êà÷åíèÿ:
- ôðàãìåíòîâ ãðÿçè, çàíîñèìûõ ñìàçêîé;
- òâåðäûõ ÷àñòèö – ïðîäóêòîâ èçíîñà, âûêðàøèâàíèÿ èëè ðàçðóøåíèÿ äðóãèõ ýëåìåíòîâ, çàíîñèìûõ ñìàçêîé èëè ñ íàääóâàåìûì îïîðó âîçäóõîì;
3) äîïîëíèòåëüíûå íàãðóçêè â ïîäøèïíèêå
ïðè òðàíñïîðòèðîâêå, ïðèâîäÿùèå ê ìèêðîäåôîðìàöèè ïîâåðõíîñòè áåãîâûõ äîðîæåê êîëåö ïîäøèïíèêîâ.
Âëèÿíèå ýòèõ âðåäíûõ ôàêòîðîâ óñòðàíÿåòñÿ
ñëåäóþùèìè ìåðîïðèÿòèÿìè:
- ñîáëþäåíèå äîïîëíèòåëüíûõ êîíñòðóêòîðñêî-òåõíîëîãè÷åñêèõ òðåáîâàíèé ê ïðîöåññàì èçãîòîâëåíèÿ, ñáîðêè, ýêñïëóàòàöèè äâèãàòåëÿ, ââåäåíèå
â êîíñòðóêöèþ äâèãàòåëÿ ðåãóëèðîâî÷íûõ ýëåìåíòîâ äëÿ óñòðàíåíèÿ íåñîîñíîñòåé, ïåðåêîñîâ ïîäøèïíèêîâ;
- îñíàùåíèå ïðîöåññà ñáîðêè ñïåöèàëüíûìè
ïðèñïîñîáëåíèÿìè, èñêëþ÷àþùèìè ïîëó÷åíèå
çàáîèí íà ïîäøèïíèêàõ;
- äîïîëíèòåëüíàÿ î÷èñòêà âîçäóõà, ïîäàâàåìîãî íà íàääóâ óïëîòíåíèé;
- óæåñòî÷åíèÿ óñëîâèé òðàíñïîðòèðîâêè (íàïðèìåð, çàïðåò ïåðåâîçêè æåëåçíîäîðîæíûì òðàíñïîðòîì èëè êîíòðîëü óðîâíÿ ïåðåãðóçîê ïðè òðàíñïîðòèðîâêå).
 áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ê âûõîäó ïîäøèïíèêîâ èç ñòðîÿ ïðèâîäèò ñî÷åòàíèå íåñêîëüêèõ íåáëàãîïðèÿòíûõ ôàêòîðîâ, íàïðèìåð, ñî÷åòàíèå
âûñîêîé íàãðóçêè, âûñîêîé òåìïåðàòóðû è íàëè÷èÿ ÷àñòèö çàãðÿçíåíèÿ â ìàñëå è â âîçäóõå, ïîïàäàþùåì â ìàñëÿíóþ ïîëîñòü ÷åðåç ëàáèðèíòíûå
óïëîòíåíèÿ.
Ãîâîðÿ î äåôåêòàõ ïîäøèïíèêîâ íåîáõîäèìî
îòìåòèòü, ÷òî ïðè ðàáîòå ïîäøèïíèêà â «êîìôîðòíûõ óñëîâèÿõ» (âûñîêàÿ ÷èñòîòà ìàñëà, îòíîñèòåëüíî íåâûñîêèå òåìïåðàòóðû è îïòèìàëüíûå
íàãðóçêè) ïîäøèïíèê êà÷åíèÿ ñòàíîâèòñÿ ïðàêòè÷åñêè «âå÷íûì».
Ñ öåëüþ ñâîåâðåìåííîãî äèàãíîñòèðîâàíèÿ
ñîñòîÿíèÿ ïîäøèïíèêîâ íà àâèàöèîííûõ äâèãàòåëÿõ ïðèìåíÿþòñÿ ñïåöèàëüíûå ñèñòåìû êîíòðîëÿ,
ïîçâîëÿþùèå îòñëåäèòü íà÷àëüíûå ñòàäèè ïðîÿâëåíèÿ äåôåêòà.  ÷àñòíîñòè, â ëèíèÿõ îòêà÷êè ìàñëà
183
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Òàáëèöà 4.4.4.4_1.
Äåôåêòû ïîäøèïíèêîâ ÃÒÄ
Наименование
дефекта
Причины дефекта
Способ устранения дефекта
Ïîïàäàíèå ñ ìàñëîì â ïîäøèïíèêè ñòðóæêè
è àáðàçèâíûõ ÷àñòèö, îñòàâøèõñÿ â ïîëîñòÿõ ïðè
èçãîòîâëåíèè äåòàëåé è óçëîâ äâèãàòåëÿ
Óæåñòî÷åíèå êîíòðîëÿ çà ÷èñòîòîé äåòàëåé
è óçëîâ, ïîñòóïàþùèõ íà ñáîðêó. Èñêëþ÷åíèå
çàñòîéíûõ çîí â äåòàëÿõ ìàñëîñèñòåìû, èç
êîòîðûõ íåâîçìîæíî óäàëèòü çàãðÿçíåíèÿ.
Èñêëþ÷åíèå ïîïàäàíèÿ àáðàçèâíûõ ÷àñòèö
â ìàñëîñèñòåìó íà ó÷àñòêàõ ñáîðêè (ïðèìåíåíèå
çàãëóøåê, ÷åõëîâ è ò.ï.)
Ïîïàäàíèå ïðîäóêòîâ ïðèðàáîòêè ëàáèðèíòíûõ
óïëîòíåíèé, ïîñòóïàþùèõ ñ ïðîðûâàþùèìñÿ
÷åðåç óïëîòíåíèÿ âîçäóõîì â ïîäøèïíèêè
Ïðèìåíåíèå ïîêðûòèé, èñêëþ÷àþùèõ
îáðàçîâàíèå àáðàçèâíûõ ÷àñòèö.
Âíåäðåíèå êîíñòðóêöèè óïëîòíåíèé îïîð,
îáåñïå÷èâàþùåé çàùèòó ïîäøèïíèêîâ îò
ïîïàäàíèÿ â íèõ çàãðÿçíåíèé, ïîñòóïàþùèõ
ñ ïðîðûâàþùèìñÿ ÷åðåç óïëîòíåíèÿ âîçäóõîì
(ïðèìåíåíèå çàùèòíûõ ãðåáåøêîâ è ò.ï.).
Îáåñïå÷åíèå ÷èñòîòû íàääóâàþùåãî âîçäóõà
(âûáîð ìåñò îòáîðà, ïðèìåíåíèå
âîçäóõîî÷èñòèòåëåé)
Ïðîðûâ ìàñëÿíîé
ïëåíêè
Òåìïåðàòóðà äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ ïðè ðàáîòå
ïðåâûøàåò ìàêñèìàëüíî-äîïóñòèìóþ ðàáî÷óþ
òåìïåðàòóðó ìàñëà
Ïðèìåíåíèå ìàñåë, èìåþùèõ áîëåå âûñîêóþ
ðàáî÷óþ òåìïåðàòóðó.
Ñíèæåíèå òåìïåðàòóðû äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ
(ïðèìåíåíèå òåïëîèçîëÿöèè). Ïðèìåíåíèå
òåïëîîáìåííèêîâ, ñíèæàþùèõ òåìïåðàòóðó ìàñëà
è íàääóâàþùåãî âîçäóõà.
Ïîâûøåííûå
êîíòàêòíûå
íàïðÿæåíèÿ
Ðàáîòà ïîäøèïíèêà ñ íàãðóçêîé, ïðåâûøàþùåé
ðàñ÷åòíóþ.
Âûáîðêà çàçîðà â ïîäøèïíèêå ïðè ðàáîòå
Ñòàáèëèçàöèÿ äåéñòâóþùåé íà ïîäøèïíèê
íàãðóçêè.
Ïðèìåíåíèå ïîäøèïíèêà ñ îïòèìàëüíûì çàçîðîì,
èñêëþ÷àþùèì ðàáîòó ïîäøèïíèêà ñ íàòÿãîì.
Íàìÿòèíû è ðèñêè
Ïðèæîãè ïðè
ïðîñêàëüçûâàíèè
Îòñóòñòâèå íàãðóçêè íà ïîäøèïíèê.
Íàëè÷èå â ìàòåðèàëå ïîäøèïíèêîâ
íåìåòàëëè÷åñêèõ âêëþ÷åíèé
Äåôåêòû ìàòåðèàëà
ïîäøèïíèêîâ
Ðàçðûâ ñåïàðàòîðà
Ñòàáèëèçàöèÿ äåéñòâóþùåé íà ïîäøèïíèê
íàãðóçêè.
Ïðèìåíåíèå ïîäøèïíèêîâ ñïåöèàëüíîé
êîíñòðóêöèè.
Ïðèìåíåíèå ïîäøèïíèêîâ èç ñòàëåé
ýëåêòðîøëàêîâîãî è âàêóóìíîãî (äâîéíîãî
âàêóóìíîãî) ïåðåïëàâà
Ïðèæîãè íà äåòàëÿõ ïîäøèïíèêîâ ïðè
øëèôîâàíèè.
Ñîáëþäåíèå òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ
ïîäøèïíèêîâ. Âíåäðåíèå íåðàçðóøàþùèõ âèäîâ
êîíòðîëÿ äëÿ âûÿâëåíèÿ ïîâûøåííûõ îñòàòî÷íûõ
íàïðÿæåíèé.
Ðàáîòà ïîäøèïíèêà ñ ïåðåêîñîì
Óñòðàíåíèå ïåðåêîñà ïðè ðàáîòå ïîäøèïíèêà.
Ïîòåðÿ ïîñàäî÷íîãî íàòÿãà íà âàëó,
Ñíèæåíèå òåìïåðàòóðû äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ.
ïðîâîðà÷èâàíèå ïîäøèïíèêà â êîðïóñå âñëåäñòâèå
Îïòèìèçàöèÿ ïîäà÷è ìàñëà.
íåïðàâèëüíî âûáðàííîé ïîñàäêè ïîäøèïíèêà,
Ïðèìåíåíèå ïîäøèïíèêîâ èç òåïëîñòîéêîé ñòàëè.
ëèáî îñëàáëåíèå çàòÿæêè ãàéêè.
Ôðåòòèíã-êîððîçèÿ
Èçíîñ ïîäøèïíèêîâ
Êîððîçèÿ
184
Ïîòåðÿ ïîñàäî÷íîãî íàòÿãà íà âàëó,
ïðîâîðà÷èâàíèå ïîäøèïíèêà â êîðïóñå,
âñëåäñòâèå óâåëè÷åíèÿ ðàçìåðîâ ïîäøèïíèêîâ
ïðè ðàáîòå ñ òåìïåðàòóðîé, ïðåâûøàþùåé
ðàáî÷óþ (äëÿ ñòàëåé ØÕ15, 95Õ18).
Óâåëè÷åíèå ïîñàäî÷íîãî íàòÿãà.
Óâåëè÷åíèå ìîìåíòà çàòÿæêè ãàéêè.
Ðàáîòà ïîäøèïíèêîâ íà çàãðÿçíåííîì ìàñëå
Ïðèìåíåíèå â ìàñëîñèñòåìå ôèëüòðîâ áîëåå
òîíêîé î÷èñòêè
Ðàáîòà ïîäøèïíèêîâ ñ ïðîñêàëüçûâàíèåì
Ñì. ïðèæîãè ïðè ïðîñêàëüçûâàíèè
Íåñîáëþäåíèå ïðàâèë õðàíåíèÿ è êîíñåðâàöèè,
êàê ïîäøèïíèêîâ, òàê è äâèãàòåëåé â öåëîì.
Ñîáëþäåíèå ïðàâèë õðàíåíèÿ è êîíñåðâàöèè
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
îò óçëîâ ïîäøèïíèêîâ óñòàíàâëèâàþòñÿ ôèëüòðûñèãíàëèçàòîðû è ìàãíèòíûå ñèãíàëèçàòîðû ñòðóæêè, êîòîðûå â ñëó÷àå ïîÿâëåíèÿ ñòðóæêè â ìàñëå
äàþò ñèãíàë îïîâåùåíèÿ â êàáèíó ïèëîòà. Òàêæå
â ëèíèÿõ îòêà÷êè ìàñëà óñòàíàâëèâàþòñÿ ìàãíèòíûå
ïðîáêè, êîòîðûå ðåãóëÿðíî îñìàòðèâàþòñÿ â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè äëÿ êîíòðîëÿ ïîÿâëåíèÿ ñòðóæêè.
Ïîÿâëåíèå ñòðóæêè íà ìàãíèòíîé ïðîáêå ïîçâîëèò
òî÷íî îïðåäåëèòü ìåñòî ðàñïîëîæåíèÿ äåôåêòíîãî
ïîäøèïíèêà, ò.ê. êàæäàÿ ìàãíèòíàÿ ïðîáêà êîíñòðóêòèâíî ïðèâÿçàíà ê ëèíèè îòêà÷êè îò êîíêðåòíîé îïîðû (ïîäøèïíèêà).
Êðîìå òîãî, â íàñòîÿùåå âðåìÿ, íàïðèìåð, íà
äâèãàòåëå ÏÑ-90À âíåäðåí ïåðèîäè÷åñêèé êîíòðîëü
ïðîá ìàñëà èç äâèãàòåëÿ äëÿ îïðåäåëåíèÿ â íåì êîëè÷åñòâà ìåòàëëà. Óâåëè÷åíèå êîëè÷åñòâà ìåòàëëà
â ìàñëå ÿâëÿåòñÿ ñèãíàëîì äëÿ ïðîÿâëåíèÿ îñîáîãî
âíèìàíèÿ ê ðàáîòå îïîð äâèãàòåëÿ, óæåñòî÷åíèþ
êîíòðîëÿ äðóãèìè ìåòîäàìè äèàãíîñòèêè, à â ñëó÷àå ïðåâûøåíèÿ óñòàíîâëåííîé íîðìû äâèãàòåëü
ìîæåò áûòü îòñòðàíåí îò ýêñïëóàòàöèè.
4.4.5 – Ýëåìåíòû ñèñòåì îáåñïå÷åíèÿ
ðàáîòîñïîñîáíîñòè ïîäøèïíèêîâ
Êîíñòðóêòèâíî îïîðà ðîòîðà ÃÒÄ ïðåäñòàâëÿåò ñëîæíûé óçåë, â êîòîðûé êðîìå ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ âõîäÿò è îòäåëüíûå ýëåìåíòû ñèñòåì îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè ïîäøèïíèêîâ, à èìåííî:
- äåòàëè
ñèñòåì ñìàçêè ïîäøèïíèêîâ;
- äåòàëè óïëîòíåíèé ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé;
- äåòàëè ñèñòåìû íàääóâà óïëîòíåíèé è îõëàæäåíèÿ îïîðû.
Êîíñòðóêòèâíûå îñîáåííîñòè ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ îïîð (êîðïóñíàÿ è ðîòîðíàÿ ÷àñòè îïîðû,
ïîäøèïíèê) ðàññìîòðåíû â ïðåäûäóùèõ ðàçäåëàõ.
 ýòîì ðàçäåëå îñòàíîâèìñÿ áîëåå ïîäðîáíî íà ðàáîòå è êîíñòðóêòèâíîì èñïîëíåíèè äåòàëåé ñèñòåì,
îáåñïå÷èâàþùèõ îïòèìàëüíûå óñëîâèÿ ðàáîòû íàèáîëåå íàãðóæåííîé ÷àñòè îïîðû – ïîäøèïíèêà.
Íàäåæíàÿ è áåçîòêàçíàÿ ðàáîòà ïîäøèïíèêîâ
ðîòîðîâ ÃÒÄ âî ìíîãîì îáåñïå÷èâàåòñÿ îðãàíèçàöèåé ïîäà÷è ìàñëà â óçëû îïîð. Ìàñëî, ïîäàâàåìîå â áîëüøèõ êîëè÷åñòâàõ íà ïîäøèïíèêè (îò
íåñêîëüêèõ äåñÿòêîâ äî íåñêîëüêèõ ñîòåí êèëîãðàììîâ â ÷àñ â çàâèñèìîñòè îò ðàçìåðà ïîäøèïíèêà, ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðîòîðà, ìåñòà ðàñïîëîæåíèÿ è âåëè÷èíû âîñïðèíèìàåìûõ èì íàãðóçîê),
ïðåäíàçíà÷åíî íå òîëüêî äëÿ ñìàçêè òðóùèõñÿ ÷àñòåé, íî è äëÿ îòâîäà îò íèõ òåïëà.
 óñëîâèÿõ ðàáîòû íà äâèãàòåëå ðîñò òåìïåðàòóðû ïîäøèïíèêà îáóñëîâëåí «âíóòðåííèì» íàãðåâîì ïîäøèïíèêà è âíåøíèì ïîäâîäîì òåïëà.
«Âíóòðåííèé» íàãðåâ ïîäøèïíèêîâ êà÷åíèÿ âûçû-
âàåòñÿ óïðóãîé äåôîðìàöèåé òåë êà÷åíèÿ è áåãîâûõ
äîðîæåê êîëåö ïðè ïðèëîæåíèè ê íèì íàãðóçîê. Ïðè
ýòîì ïðîèñõîäèò äåôîðìàöèÿ íàãðóæàåìûõ ó÷àñòêîâ è ïîñëåäóþùåå âîçâðàùåíèå èõ â èñõîäíîå
ñîñòîÿíèå. Âíóòðåííåå òðåíèå ìåæäó ÷àñòèöàìè
ìåòàëëà â òàêîì ïðîöåññå ïðèâîäèò ê âûäåëåíèþ
òåïëà. Êðîìå òîãî, ïîäøèïíèêè, ðàñïîëîæåííûå
â «ãîðÿ÷èõ çîíàõ» äâèãàòåëÿ (â ðàéîíå êàìåðû
ñãîðàíèÿ è òóðáèíû), èñïûòûâàþò çíà÷èòåëüíûé
äîïîëíèòåëüíûé ïîäîãðåâ îò ãîðÿ÷èõ äåòàëåé, ÷òî
ïðèâîäèò ê íåîáõîäèìîñòè îðãàíèçàöèè ïîâûøåííîãî òåïëîñúåìà ñ ïîìîùüþ ïðîêà÷èâàåìîãî ìàñëà.
Ìàêñèìàëüíàÿ ýôôåêòèâíîñòü ðàáîòû ïîäøèïíèêà äîñòèãàåòñÿ ïðè ïîñòîÿííîì íàëè÷èè
ìàñëÿíîé ïëåíêè ìåæäó ïîâåðõíîñòÿìè êîíòàêòà
íàðóæíîãî è âíóòðåííåãî êîëüöà è òåëàìè êà÷åíèÿ.
Äëÿ òîãî, ÷òîáû âûïîëíèòü ýòî óñëîâèå è îáåñïå÷èòü ïîñòîÿííîå íàëè÷èå ìàñëÿíîé ïëåíêè æåëàòåëüíî îáåñïå÷èòü ïðÿìóþ è íåïðåðûâíóþ ïîäà÷ó ìàñëà íà êîíòàêòèðóþùèå ïîâåðõíîñòè äåòàëåé
ïîäøèïíèêà.
Ïðàêòèêà ïîêàçûâàåò, ÷òî äëÿ ýòîé öåëè ëó÷øå ïîäàâàòü ìàñëî â âèäå ñòðóåê ÷åðåç êàëèáðîâàííûå îòâåðñòèÿ â çàçîð ìåæäó âíóòðåííèì êîëüöîì
ïîäøèïíèêà è ñåïàðàòîðîì.  ýòîì ñëó÷àå ìàñëî
õîðîøî îìûâàåò ðàáî÷óþ ïîâåðõíîñòü âíóòðåííåãî êîëüöà, ïîâåðõíîñòè òåë êà÷åíèÿ, ïîä äåéñòâèåì öåíòðîáåæíûõ ñèë ïîïàäàåò íà áåãîâóþ äîðîæêó íàðóæíîãî êîëüöà, îìûâàåò åå è âûòåêàåò
â ìàñëÿíóþ ïîëîñòü îïîðû. Ïðèìåð òàêîãî êîíñòðóêòèâíîãî ðåøåíèÿ ïðåäñòàâëåí íà Ðèñ. 4.4.7.1_5.
Âåñüìà ýôôåêòèâíà ïîäà÷à ìàñëà íà òåëà êà÷åíèÿ ÷åðåç îòâåðñòèÿ âî âíóòðåííåì êîëüöå ïîäøèïíèêà. Íî êîíñòðóêòèâíî ðåøèòü ýòó çàäà÷ó
çíà÷èòåëüíî ñëîæíåå, òàê êàê íåîáõîäèìî îðãàíèçîâàòü ïîäâîä ìàñëà ÷åðåç âðàùàþùèéñÿ âàë (ñì.
Ðèñ. 4.4.7.1_2).
Íàäåæíîñòü ðàáîòû ïîäøèïíèêîâ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè çàâèñèò îò óðîâíÿ è ðàâíîìåðíîñòè íàãðåâàíèÿ äåòàëåé ïîäøèïíèêà. Ðàçíîñòü
òåìïåðàòóð ìåæäó âíóòðåííèìè è íàðóæíûìè
êîëüöàìè è ïî øèðèíå êîëåö ïîäøèïíèêîâ äîëæíà áûòü ìèíèìàëüíîé äëÿ èñêëþ÷åíèÿ èñêàæåíèÿ
ôîðìû ðàáî÷èõ ïîâåðõíîñòåé ïîäøèïíèêîâ èç-çà
òåìïåðàòóðíîãî ãðàäèåíòà. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàâíîìåðíîãî îõëàæäåíèÿ ïîäøèïíèêîâ ïîäâîä ìàñëà ðåêîìåíäóåòñÿ îðãàíèçîâûâàòü ñ äâóõ ñòîðîí
(ñì. Ðèñ. 4.4.7.1_6).
Âîêðóã êàæäîé îïîðû äåòàëè è óçëû ÃÒÄ ñîçäàþò «çàìêíóòîå» ïðîñòðàíñòâî, â êîòîðîì îðãàíèçóþòñÿ ïðîöåññû ïîäà÷è ìàñëà íà ïîäøèïíèêè è åãî
îòêà÷êè - ìàñëÿíóþ ïîëîñòü îïîðû. Ê ìàñëÿíûì ïîëîñòÿì ïðåäúÿâëÿþòñÿ ñïåöèôè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ:
185
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
1. Äëÿ èñêëþ÷åíèÿ êîêñîâàíèÿ ìàñëà òåìïåðàòóðà äåòàëåé â ìàñëÿíûõ ïîëîñòÿõ îïîð íå äîëæíà ïðåâûøàòü ïðåäåëüíî äîïóñòèìóþ òåìïåðàòóðó ìàñëà íà âñåõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ.
Âûïîëíåíèå ýòîãî òðåáîâàíèÿ îáåñïå÷èâàåòñÿ ïîñòàíîâêîé òåïëîçàùèòíûõ ýêðàíîâ èëè êîæóõîâ íà
äåòàëÿõ ìàñëÿíîé ïîëîñòè, ââåäåíèåì îõëàæäåíèÿ
äåòàëåé îïîðû ïðîäóâêîé îòíîñèòåëüíî õîëîäíûì
âîçäóõîì.
2. Âíóòðè ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé íå äîëæíî áûòü
ìàëîïîäâèæíûõ îáúåìîâ ìàñëà, à òàêæå çàñòîéíûõ
çîí. Êîíñòðóêöèÿ äåòàëåé âíóòðè ìàñëÿíîé ïîëîñòè äîëæíà èñêëþ÷àòü íàëè÷èå ãëóõèõ îòâåðñòèé
è «êàðìàíîâ».
3. Ìàñëÿíûå ïîëîñòè îïîð äîëæíû îáëàäàòü
íåîáõîäèìûì îáúåìîì, íå ïîçâîëÿþùèì ïåðåïîëíÿòü èõ ìàñëÿíî-âîçäóøíîé ñìåñüþ, îáðàçóþùåéñÿ
ïðè ðàáîòå ïîäøèïíèêà. Ôîðìà ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé, ðàñïîëîæåíèå è ïëîùàäü êàíàëîâ îòêà÷êè äîëæíû îáåñïå÷èâàòü íåìåäëåííîå óäàëåíèå ìàñëÿíîâîçäóøíîé ñìåñè èç ðàáî÷åé çîíû ïîäøèïíèêà.
Äëÿ ïîëíîãî óäàëåíèÿ ìàñëà îòâåðñòèå äëÿ ñëèâà
è îòêà÷êè äîëæíî áûòü ðàñïîëîæåíî â ñàìîé íèæíåé òî÷êå ìàñëÿíîé ïîëîñòè. Íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü, ÷òî îáúåì ïðèíóäèòåëüíî îòêà÷èâàåìîé ìàñëÿíî-âîçäóøíîé ñìåñè ïðèìåðíî â ÷åòûðå ðàçà
áîëüøå, ÷åì îáúåì ìàñëà, ïîäàâàåìîãî â ïîäøèïíèê.
4. Ìàñëÿíûå ïîëîñòè, ðàñïîëîæåííûå â «ãîðÿ÷èõ» çîíàõ äâèãàòåëÿ, äîëæíû èìåòü ìèíèìàëüíî âîçìîæíóþ ïëîùàäü ïîâåðõíîñòè ñ öåëüþ ñíèæåíèÿ âåëè÷èíû òåïëîâûõ ïîòîêîâ, ïåðåäàâàåìûõ
÷åðåç ñòåíêè.
5. Óïëîòíåíèÿ ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé äîëæíû
îáåñïå÷èâàòü íàäåæíóþ çàùèòó, ñ îäíîé ñòîðîíû,
âîçäóøíûõ ïîëîñòåé äâèãàòåëÿ îò ïîïàäàíèÿ ìàñëà, à òàêæå åãî ïàðîâ è àýðîçîëåé, à ñ äðóãîé ñòîðîíû – ñàìèõ ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé îò ïîïàäàíèÿ â íèõ
çàãðÿçíåíèé, ïîñòóïàþùèõ ñ ïðîðûâàþùèìñÿ ÷åðåç óïëîòíåíèÿ âîçäóõîì.
6. Ïðè ïðèìåíåíèè íàääóâà ëàáèðèíòíûõ óïëîòíåíèé ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé äîëæåí îáåñïå÷èâàòüñÿ ïîëîæèòåëüíûé ïåðåïàä äàâëåíèé íà âñåõ
ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ, (âêëþ÷àÿ ïåðåìåííûå),
ò.å. äàâëåíèå â ìàñëÿíîé ïîëîñòè âñåãäà äîëæíî
áûòü íèæå äàâëåíèÿ íàääóâà.
Ïîäðîáíî êîíñòðóêöèÿ, ðàñ÷åò è îñîáåííîñòè ðàáîòû óïëîòíåíèé ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé ðàññìîòðåíû â ãëàâå 18, à îñîáåííîñòè ðàáîòû ñèñòåìû
íàääóâà è îõëàæäåíèÿ îïîð - â ãëàâå 12.
 ðàçäåëå 4.4.7 íà ïðèìåðå ðîññèéñêîãî äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À è àìåðèêàíñêîãî äâèãàòåëÿ ÐW2037
ïîêàçàíû ðàçëè÷íûå âàðèàíòû êîíñòðóêòèâíîãî
èñïîëíåíèÿ îïîð.
186
4.4.6 – Ïðîåêòèðîâàíèå îïîð ÃÒÄ
Îïîðû ÃÒÄ, êàê îáúåêò ïðîåêòèðîâàíèÿ, ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé êîìïëåêñ, ñîñòîÿùèé èç ìåõàíè÷åñêèõ êîìïîíåíòîâ êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ, à òàêæå
ýëåìåíòîâ ñèñòåì îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè
ïîäøèïíèêîâ. Îñíîâíûå ýëåìåíòû îïîð ÃÒÄ ïðåäñòàâëåíû íà Ðèñ. 4.4.6_1.
Îäíîé èç îñíîâíûõ îñîáåííîñòåé îïîð ÃÒÄ
ÿâëÿåòñÿ èõ ãëóáîêàÿ ãåîìåòðè÷åñêàÿ è ôóíêöèîíàëüíàÿ èíòåãðàöèÿ ñ êîíñòðóêöèåé äâèãàòåëÿ è åãî
ñèñòåì, ïðè÷åì ýòî êàñàåòñÿ êàê ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ, òàê è ñèñòåì îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè
ïîäøèïíèêîâ. Ãðàíèöû ìåæäó îïîðàìè è îñòàëüíûìè ýëåìåíòàìè äâèãàòåëÿ ìîãóò áûòü âûäåëåíû, êàê
ïðàâèëî, òîëüêî óñëîâíî. Ïîýòîìó ðàçðàáîòêà îïîð
äîëæíà ïðîâîäèòüñÿ îäíîâðåìåííî ñ ðàçðàáîòêîé
êàê îòäåëüíûõ óçëîâ, ñèñòåì, òàê è äâèãàòåëÿ â öåëîì íà êàæäîì ýòàïå ïðîåêòèðîâàíèÿ ÃÒÄ.
Ðàçðàáîòêà îïîð ÃÒÄ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êîìïëåêñ êîíñòðóêòîðñêèõ, ðàñ÷åòíûõ è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðàáîò, âêëþ÷àþùèé:
1. Ïðîåêòèðîâàíèå ýëåìåíòîâ îïîð (ñèëîâûõ
ýëåìåíòîâ, îáîëî÷åê ìàñëÿíûõ è âîçäóøíûõ ïîëîñòåé, ýëåìåíòîâ ïîäâîäà ìàñëà ê ïîäøèïíèêàì
è îòâîäà åãî èç ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé îïîð, óïëîòíåíèé è ò.ä.).
2. Ïðîåêòèðîâàíèå èëè ïîäáîð ïîäøèïíèêîâ.
3. Ðàñ÷åò òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îïîð.
4. Ðàñ÷åò íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ ýëåìåíòîâ îïîð.
5. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ îïîð è ñèñòåì îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè ïîäøèïíèêîâ íà ñïåöèàëüíûõ óñòàíîâêàõ èëè äâèãàòåëÿõ.
Ñëåäóåò îáðàòèòü âíèìàíèå, ÷òî ïðèâåäåííûé
ïåðå÷åíü îòðàæàåò ëèøü ñîñòàâ ðàáîò, ïðè ýòîì îí
íå îïðåäåëÿåò õðîíîëîãè÷åñêóþ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èõ âûïîëíåíèÿ.
Íàïðèìåð, ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ
è äîâîäêà îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ îïîð è ñèñòåì îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè ïîäøèïíèêîâ íà ñïåöèàëüíûõ óñòàíîâêàõ ìîãóò ïðîâîäèòüñÿ íà ëþáîì ýòàïå ïðîåêòèðîâàíèÿ äâèãàòåëÿ. Òî æå ñàìîå ìîæíî
ñêàçàòü è î ðàñ÷åòàõ îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ îïîð.
4.4.6.1 – Èñõîäíûå äàííûå, èõ ðàçðàáîòêà
Ýòàïó ñîáñòâåííî ïðîåêòèðîâàíèÿ îïîð ÃÒÄ
ïðåäøåñòâóåò ýòàï ôîðìèðîâàíèÿ èñõîäíûõ äàííûõ,
âêëþ÷àþùèõ â ñåáÿ ïàðàìåòðû ñèëîâîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåìåíòîâ îïîð, èõ òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ, à òàêæå òðåáîâàíèÿ ïî îáåñïå÷åíèþ ýêîëîãè÷åñêèõ èëè
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.4.6_1 – Îñíîâíûå ýëåìåíòû îïîð ÃÒÄ
ðåñóðñíûõ ïîêàçàòåëåé, íàäåæíîñòè, âåñîâûõ õàðàêòåðèñòèê è ò.ä.
Èñõîäíûå äàííûå íà ïðîåêòèðîâàíèå îïîð ìîãóò áûòü ïðåäñòàâëåíû â âèäå òðåõ îñíîâíûõ ãðóïï:
1. Îïðåäåëÿåìûå íàöèîíàëüíûìè, ìåæäóíàðîäíûìè, à òàêæå îòðàñëåâûìè ñòàíäàðòàìè, ïðàâèëàìè è ò.ä.
2. Îïðåäåëÿåìûå âíåøíèìè óñëîâèÿìè ôóíêöèîíèðîâàíèÿ îïîð, êîòîðûå â ñâîþ î÷åðåäü ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà:
- îïðåäåëÿåìûå óñëîâèÿìè ýêñïëóàòàöèè ÃÒÄ
â ñîñòàâå îáúåêòà;
- îïðåäåëÿåìûå òèïîì, êîíñòðóêöèåé, ïàðàìåòðàìè, à òàêæå òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèìè ïîêàçàòåëÿìè ÃÒÄ.
3. Îïðåäåëÿåìûå óñëîâèÿìè îáåñïå÷åíèÿ çàäàííûõ ïîêàçàòåëåé ðåñóðñà è íàäåæíîñòè ïîä-
øèïíèêîâ, âåñîâûõ õàðàêòåðèñòèê.
 èñõîäíûå äàííûå ïåðâîé ãðóïïû âêëþ÷åíû îáùèå òðåáîâàíèÿ, íàïðàâëåííûå íà îáåñïå÷åíèå áåçîïàñíîé ýêñïëóàòàöèè, îõðàíû îêðóæàþùåé ñðåäû è ò.ï. Êàê ïðàâèëî, îíè íå ìîãóò
êîððåêòèðîâàòüñÿ ðàçðàáîò÷èêîì ÃÒÄ. Ïðèìåíèòåëüíî ê îïîðàì ÃÒÄ ýòî ìîæåò áûòü, íàïðèìåð,
ïîðÿäîê è ìåòîäèêà óñòàíîâëåíèÿ ðåñóðñà ïîäøèïíèêàì.
Èñõîäíûå äàííûå âòîðîé ãðóïïû ôîðìèðóþòñÿ íà îñíîâå òåõíè÷åñêîãî çàäàíèÿ íà ðàçðàáîòêó
ÃÒÄ, ðåçóëüòàòîâ ïðåäâàðèòåëüíîé ïðîðàáîòêè êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ, ðåçóëüòàòîâ ãàçîäèíàìè÷åñêîãî è ïðî÷íîñòíîãî ðàñ÷åòîâ, îïûòà ýêñïëóàòàöèè
àíàëîãîâ è ò.ä. Ýòà ÷àñòü èñõîäíûõ äàííûõ ìîæåò
÷àñòè÷íî êîððåêòèðîâàòüñÿ â ïðîöåññå ïðîåêòèðîâàíèÿ.
187
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Èñõîäíûå äàííûå, îïðåäåëÿåìûå óñëîâèÿìè
ýêñïëóàòàöèè ÃÒÄ â ñîñòàâå îáúåêòà ïðèìåíåíèÿ,
îáóñëîâëåíû ñëåäóþùèìè ôàêòîðàìè:
- òèïîì è óñëîâèÿìè ýêñïëóàòàöèè îáúåêòà
ïðèìåíåíèÿ ÃÒÄ (äëÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ îïðåäåëÿþòñÿ òèïîâûì ïîëåòíûì öèêëîì);
- äèàïàçîíîì âîçìîæíûõ ïåðåãðóçîê ïðè ðàáîòå, ìîíòàæå è òðàíñïîðòèðîâêå;
- óñëîâèÿìè è ÷àñòîòîé çàïóñêà è îñòàíîâà;
- õàðàêòåðîì ïåðåìåííûõ ðåæèìîâ ðàáîòû;
- äèàïàçîíîì âîçìîæíûõ ïîëîæåíèé îñåé ÃÒÄ
ïðè ðàáîòå, ìîíòàæå è òðàíñïîðòèðîâêå;
- òèïîì è ìàðêîé ìàñåë;
- ñîñòàâîì è ïàðàìåòðàìè àòìîñôåðíîãî âîçäóõà.
Èñõîäíûå äàííûå, îïðåäåëÿåìûå òèïîì, êîíñòðóêöèåé, ïàðàìåòðàìè, îáóñëîâëåíû ñëåäóþùèìè ôàêòîðàìè:
- âûáðàííîé ñèëîâîé ñõåìîé è ñõåìîé ðàñïîëîæåíèÿ îïîð ÃÒÄ;
- ïðåäåëüíûìè âíåøíèìè ãàáàðèòàìè îïîð;
- âçàèìíûìè ñìåùåíèÿìè è ïåðåêîñàìè îñåé
ðîòîðà (ðîòîðîâ) è ñòàòîðà ÃÒÄ â ñå÷åíèÿõ ïîñàäî÷íûõ ìåñò ïîäøèïíèêîâ;
- îñåâûìè è ðàäèàëüíûìè íàãðóçêàìè, ïåðåäàâàåìûìè îò ðîòîðà (ðîòîðîâ) íà ñòàòîð;
- ÷àñòîòàìè âðàùåíèÿ ðîòîðîâ;
- ïàðàìåòðàìè âîçäóõà âî âòîðè÷íûõ âîçäóøíûõ ñèñòåìàõ;
òåìïåðàòóðàìè è ìàññàìè ñìåæíûõ ðîòîðíûõ
è ñòàòîðíûõ äåòàëåé.
Èñõîäíûå äàííûå òðåòüåé ãðóïïû îïðåäåëÿþòñÿ óñëîâèÿìè îáåñïå÷åíèÿ çàäàííûõ ïîêàçàòåëåé ðåñóðñà è íàäåæíîñòè ïîäøèïíèêîâ. Êàê ïðàâèëî, ñþäà îòíîñÿòñÿ:
- íàäåæíîñòü ÃÒÄ;
- êîíòðîëåïðèãîäíîñòü ÃÒÄ;
- ñòîèìîñòè æèçíåííîãî öèêëà ÃÒÄ;
- ìàññà ñîñòàâíûõ ÷àñòåé ÃÒÄ.
 èñõîäíûõ äàííûõ, â ÷àñòíîñòè, ìîãóò óñòàíàâëèâàòüñÿ ïðåäåëüíî-äîïóñòèìûå çíà÷åíèÿ ñëåäóþùèõ ïàðàìåòðîâ:
- âíåøíèõ íàãðóçîê, äåéñòâóþùèõ íà ïîäøèïíèêè è èõ ýëåìåíòû;
- îêðóæíûõ ñêîðîñòåé â ïîäøèïíèêàõ (ñêîðîñòíîé ïàðàìåòð d•N);
- âçàèìíûõ ïåðåêîñîâ êîëåö ïîäøèïíèêîâ;
- îòêëîíåíèé ðàçìåðîâ è ôîðìû ïîñàäî÷íûõ
ìåñò ïîä ïîäøèïíèêè;
- òåìïåðàòóðû äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ;
- ðàçíîñòè òåìïåðàòóð êîëåö ïîäøèïíèêîâ
ìåæäó ñîáîé è ïî øèðèíå êîëüöà;
- ðàçìåðîâ è êîíöåíòðàöèè òâåðäûõ ÷àñòèö
çàãðÿçíåíèé â âîçäóõå, ïîñòóïàþùåì â ìàñëÿíûå
188
ïîëîñòè îïîð èç ñèñòåìû íàääóâà óïëîòíåíèé;
- çíà÷åíèé ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê
è ÷èñòîòû ìàñëà, ïîñòóïàþùåãî ê ïîâåðõíîñòÿì
êà÷åíèÿ ïîäøèïíèêîâ;
- òåìïåðàòóðû âîçäóõà, ïîñòóïàþùåãî â ìàñëÿíûå ïîëîñòè îïîð èç ñèñòåìû íàääóâà óïëîòíåíèé;
- òåìïåðàòóðû ïîâåðõíîñòåé, êîíòàêòèðóþùèõ ñ ìàñëîì.
Íà îñíîâå èñõîäíûõ äàííûõ ðàçðàáàòûâàåòñÿ
òåõíè÷åñêîå çàäàíèå íà ïðîåêòèðîâàíèå îïîð, â êîòîðîì îòðàæàþòñÿ íàèáîëåå âàæíûå òðåáîâàíèÿ
è ïîêàçàòåëè, â ÷àñòíîñòè, çíà÷åíèÿ òðåáóåìîé ðàñ÷åòíîé äîëãîâå÷íîñòè ïîäøèïíèêîâ. Êðîìå ýòîãî,
â òåõíè÷åñêîì çàäàíèè óêàçûâàþòñÿ äîïîëíèòåëüíûå ñïåöèàëüíûå òðåáîâàíèÿ ê êîíñòðóêöèè è òåõíîëîãèè ñáîðêè îïîð.
4.4.6.2 – Îïðåäåëåíèå íàãðóçîê
Íàãðóçêè, äåéñòâóþùèå íà ïîäøèïíèê â ðàáî÷èõ óñëîâèÿõ, â íàèáîëüøåé ñòåïåíè îïðåäåëÿþò âûáîð ïîäøèïíèêà è åãî ðàáîòîñïîñîáíîñòü.
 çàâèñèìîñòè îò õàðàêòåðà âîçíèêíîâåíèÿ ìîæíî ðàçëè÷àòü íàãðóçêè:
1) äâèãàòåëüíûå, îáóñëîâëåííûå êîíñòðóêöèåé è ïðîöåññàìè, ïðîèñõîäÿùèìè â äâèãàòåëå ïðè
åãî ðàáîòå:
- îò ìàññû ðîòîðà, ïðèõîäÿùåéñÿ íà åãî îïîðó;
- îò öåíòðîáåæíûõ ñèë âðàùàþùåãîñÿ ðîòîðà
ñ ó÷åòîì äèñáàëàíñîâ, â òîì ÷èñëå îò öåíòðîáåæíûõ ñèë øàðîâ èëè ðîëèêîâ ïîäøèïíèêà;
- îò îñåâîé ñèëû ðîòîðà (ñóììû îñåâûõ ñèë,
äåéñòâóþùèõ íà ýëåìåíòû ðîòîðà);
- îò ìåõàíè÷åñêèõ êîëåáàíèé ðîòîðà (âèáðàöèè), ïåðåäàþùèõñÿ íà îïîðó, ñ ÷àñòîòàìè, êðàòíûìè ÷àñòîòå âðàùåíèÿ ðîòîðà;
- îò íåðàâíîìåðíîãî íàãðåâà âàëà, êîëåö ïîäøèïíèêà, êîðïóñà è ñâÿçàííîãî ñ ýòèì äîïîëíèòåëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåìåíòîâ ïîäøèïíèêà;
2) ñàìîëåòíûå, âîçíèêàþùèå ïðè èçìåíåíèè
âåëè÷èíû èëè íàïðàâëåíèÿ ñêîðîñòè ïîëåòà è îáóñëîâëåííûå ýâîëþöèåé ñàìîëåòà:
- ýêñïëóàòàöèîííûìè ïåðåãðóçêàìè;
- ãèðîñêîïè÷åñêèìè ìîìåíòàìè ðîòîðîâ.
Ñîâðåìåííûå ðàñ÷åòíûå ìåòîäèêè ïîäáîðà
ïîäøèïíèêîâ è îïðåäåëåíèÿ èõ äîëãîâå÷íîñòè ÷àñòè÷íî èëè â ïîëíîé ìåðå ó÷èòûâàþò âëèÿíèå äâèãàòåëüíûõ è ñàìîëåòíûõ íàãðóçîê.
 ñòàöèîíàðíûõ íàçåìíûõ óñòàíîâêàõ íàãðóçêè íà îïîðû ÃÒÄ, ñâÿçàííûå ñ ïåðåìåùåíèÿìè äâèãàòåëÿ â ïðîñòðàíñòâå, îòñóòñòâóþò.
Ðàññìîòðèì íåñêîëüêî ïîäðîáíåå ñîäåðæàíèå
êîíñòðóêòîðñêèõ, ðàñ÷åòíûõ è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
ðàáîò, âûïîëíÿåìûõ ïðè ðàçðàáîòêå îïîð ÃÒÄ.
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
4.4.6.3 – Êîíñòðóèðîâàíèå ýëåìåíòîâ
îïîð
Êîíñòðóèðîâàíèå ñîáñòâåííî îïîð ïðîèçâîäèòñÿ â ïðîöåññå êîíñòðóèðîâàíèÿ êàê îòäåëüíûõ
óçëîâ (êîìïðåññîðà, òóðáèíû è ò.ä.), òàê è äâèãàòåëÿ â öåëîì è ñîñòîèò èç ñëåäóþùèõ ýòàïîâ:
- âûáîð ñèëîâîé ñõåìû è ñõåìû ðàñïîëîæåíèÿ
îïîð äâèãàòåëÿ;
- âûáîð òèïà èñïîëíåíèÿ äëÿ êàæäîé èç îïîð
(óïðóãàÿ, óïðóãî-äåìïôåðíàÿ è ò.ä.);
- îïðåäåëåíèå ïîñàäî÷íûõ äèàìåòðîâ âàëîâ;
- îïðåäåëåíèå âíåøíèõ ïðåäåëüíûõ ãàáàðèòîâ
îïîð;
- âûáîð òèïà óïëîòíåíèé ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé
îïîð;
- îïðåäåëåíèå âíåøíèõ ìåõàíè÷åñêèõ íàãðóçîê (íàãðóçîê ìåæäó ðîòîðîì è ñòàòîðîì);
- ïðåäâàðèòåëüíîå îïðåäåëåíèå âíåøíèõ ãàáàðèòîâ ïîäøèïíèêîâ;
- îïðåäåëåíèå òåìïåðàòóðû äåòàëåé è óçëîâ,
ðàñïîëîæåííûõ â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò
îïîð;
- îïðåäåëåíèå ïàðàìåòðîâ âîçäóõà â ïîëîñòÿõ,
ãäå áóäóò ðàñïîëîæåíû îïîðû;
- âûáîð ñïîñîáà ïîäâîäà ìàñëà ê ïîäøèïíèêàì;
- âûáîð îáùåé ñõåìû ìàñëîñèñòåìû äâèãàòåëÿ;
- âûáîð ñõåìû ñèñòåìû íàääóâà óïëîòíåíèé
ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé è îõëàæäåíèÿ îïîð.
Ïðè êîíñòðóèðîâàíèè îïîð ðàçðàáîò÷èêè ÷àñòî ðóêîâîäñòâóþòñÿ ñîîáðàæåíèÿìè ìèíèìàëüíîãî ïðîåêòíîãî ðèñêà è îòäàþò ïðåäïî÷òåíèå ñõåìàì, õîðîøî îòðàáîòàííûì íà ïðîòîòèïàõ. Ïðè
ýòîì ïðèíèìàþòñÿ âî âíèìàíèå ñëåäóþùèå îãðàíè÷åíèÿ:
- ïî îêðóæíûì ñêîðîñòÿì â ïîäøèïíèêàõ
(ñêîðîñòíîé ïàðàìåòð d•N);
- ïî âíåøíèì íàãðóçêàì, äåéñòâóþùèõ íà ïîäøèïíèêè è èõ ýëåìåíòû.
Ïðè âûïîëíåíèè ýñêèçíûõ èëè ðàáî÷èõ êîìïîíîâîê îïîð òàêæå ïðèíèìàþòñÿ ìåðû ïî îáåñïå÷åíèþ âîçìîæíî áîëåå ïîëíîãî ñîîòâåòñòâèÿ
êîíñòðóêöèè èñõîäíûì òðåáîâàíèÿì íà ïðîåêòèðîâàíèå, à èìåííî:
- ïî èñêëþ÷åíèþ íåäîïóñòèìûõ âçàèìíûõ
ïåðåêîñîâ êîëåö ïîäøèïíèêîâ, âîçíèêàþùèõ
âñëåäñòâèå âçàèìíûõ ñìåùåíèé è ïåðåêîñîâ îñåé
ðîòîðà (ðîòîðîâ) è ñòàòîðà ÃÒÄ â ñå÷åíèÿõ ïîñàäî÷íûõ ìåñò ïîäøèïíèêîâ;
- ïî ìàêñèìàëüíî-âîçìîæíîìó ñíèæåíèþ âíåøíåãî òåïëîïîäâîäà ê ïîäøèïíèêàì, à òàêæå òåìïåðàòóðû ïîâåðõíîñòåé, êîíòàêòèðóþùèõ ñ ìàñëîì;
- ïî îáåñïå÷åíèþ çàäàííûõ çíà÷åíèé ôèçèêî-
õèìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê è ÷èñòîòû ìàñëà, ïîñòóïàþùåãî ê ïîâåðõíîñòÿì êà÷åíèÿ ïîäøèïíèêîâ;
- ïî çàùèòå ïîäøèïíèêîâ îò ïîïàäàíèÿ íà èõ
ðàáî÷èå ïîâåðõíîñòè òâåðäûõ ÷àñòèö çàãðÿçíåíèé
ñîäåðæàùèõñÿ â âîçäóõå, ïîñòóïàþùåì â ìàñëÿíûå
ïîëîñòè îïîð èç ñèñòåìû íàääóâà óïëîòíåíèé;
- ïî èñêëþ÷åíèþ ïîïàäàíèÿ íà ðàáî÷èå ïîâåðõíîñòè ïîäøèïíèêîâ ïðîäóêòîâ ïðèðàáîòêè (â ÷àñòíîñòè, ïî íåäîïóñòèìîñòè ðàáîòû ïîäøèïíèêîâ
â «ìàñëÿíîé âàííå» âî âñåì ïðåäóñìîòðåííîì óñëîâèÿìè ðàáîòû äèàïàçîíå ïîëîæåíèé îñåé ÃÒÄ);
- ïî èñêëþ÷åíèþ çàäåðæêè ïðîäóêòîâ èçíîñà
(ñòðóæêè) â ìàñëÿíûõ ïîëîñòÿõ îïîð.
Ðåçóëüòàòîì êîíñòðóèðîâàíèÿ îïîð ÿâëÿþòñÿ
èõ ýñêèçíûå èëè ðàáî÷èå êîìïîíîâêè (â çàâèñèìîñòè îò ýòàïà ïðîåêòèðîâàíèÿ ÃÒÄ), íà îñíîâå
êîòîðûõ îïðåäåëÿþòñÿ ãåîìåòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû ðàçëè÷íûõ ýëåìåíòîâ, íåîáõîäèìûå äëÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ èëè ïîäáîðà ïîäøèïíèêîâ, à òàêæå
äëÿ âûïîëíåíèÿ ðàñ÷åòîâ òåïëîâîãî è íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ îïîð.
4.4.6.4 – Ïðîåêòèðîâàíèå èëè ïîäáîð
ïîäøèïíèêîâ
Ïðîåêòèðîâàíèå èëè ïîäáîð ïîäøèïíèêîâ
ïðîèçâîäèòñÿ íà îñíîâàíèè òåõíè÷åñêîãî çàäàíèÿ,
â êîòîðîì, â ÷àñòíîñòè, îãîâàðèâàþòñÿ:
- çíà÷åíèÿ ðàñ÷åòíîé äîëãîâå÷íîñòè ïîäøèïíèêîâ;
- äèàïàçîí âíåøíèõ îñåâûõ è ðàäèàëüíûõ íàãðóçîê;
- äèàïàçîí ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ;
- äèàïàçîí ðàáî÷èõ ÷àñòîò âðàùåíèÿ ðîòîðîâ;
- òèï, ìàðêà, à òàêæå çíà÷åíèÿ ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê è ÷èñòîòû ìàñëà;
- ïðåäåëüíûå âíåøíèå ãàáàðèòû ïîäøèïíèêîâ, çíà÷åíèÿ ïîñàäî÷íûõ äèàìåòðîâ âàëîâ è êîðïóñîâ è ò.ä.
Âûáîð ïîäøèïíèêîâ ÃÒÄ è îïðåäåëåíèå èõ
ðàñ÷åòíîé äîëãîâå÷íîñòè ïðîèçâîäèòñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ ÃÎÑÒ 18855-94 (ÈÑÎ 251-90) [4.7.5], Ñïðàâî÷íèêîì-êàòàëîãîì [4.7.6] è Îãðàíè÷èòåëüíûì
ïåðå÷íåì ïîäøèïíèêîâ [4.7.7] ïî ìåòîäèêå, èçëîæåííîé â [4.7.8].
Ðàñ÷åò íà äîëãîâå÷íîñòü ïîäøèïíèêîâ ïðîèçâîäèòñÿ ïî ôîðìóëå:
ãäå Lh
n
Ñr
Lh = (Ñr /Pr)α106 / (60n)
(4.4.6.4-1)
- ðàñ÷åòíàÿ äîëãîâå÷íîñòü, ÷;
- ÷àñòîòà âðàùåíèÿ ïîäøèïíèêà,
îá/ìèí;
- ðàäèàëüíàÿ äèíàìè÷åñêàÿ
189
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
ãðóçîïîäúåìíîñòü ïîäøèïíèêà, Í;
Pr
- ýêâèâàëåíòíàÿ äèíàìè÷åñêàÿ
íàãðóçêà íà ïîäøèïíèê, Í;
α=3
- äëÿ øàðèêîïîäøèïíèêîâ,
α=3,33 - äëÿ ðîëèêîïîäøèïíèêîâ.
Äèíàìè÷åñêàÿ ðàäèàëüíàÿ ãðóçîïîäúåìíîñòü
ïîäøèïíèêîâ îïðåäåëÿåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì:
Ñr=ÑrÊÀÒÊÊÀ×ÊÔÊdNʵ ,
(4.4.6.4-2)
ãäå ÑrÊÀÒ - áàçîâàÿ äèíàìè÷åñêàÿ ðàäèàëüíàÿ
ãðóçîïîäúåìíîñòü ïîäøèïíèêà ïî
êàòàëîãó [4.7.6], Í;
ÊÊÀ× - êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ êà÷åñòâà,
çàâèñèò îò òî÷íîñòè èçãîòîâëåíèÿ, ìàòåðèàëà äåòàëåé è êîíñòðóêöèè ïîäøèïíèêà (ÊÊÀ× =1,0…1,8);
ÊÔ - êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ òîíêîñòè
ôèëüòðàöèè ìàñëà, (ÊÔ =0,9…1,3);
ÊdN - êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ îêðóæíîé ñêîðîñòè ïîâåðõíîñòåé òåë êà÷åíèÿ, çàâèñèò
îò âåëè÷èíû dmN (dm - äèàìåòð îêðóæíîñòè öåíòðîâ òåë êà÷åíèÿ, N - ÷àñòîòà âðàùåíèÿ ïîäøèïíèêà, îá/ìèí)
(ÊdN =1…1,2);
ʵ - êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ âÿçêîñòè ìàñëà,
(ʵ =0,8…1,2)
Ýêâèâàëåíòíàÿ äèíàìè÷åñêàÿ ðàäèàëüíàÿ íàãðóçêà Ðr âû÷èñëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
- äëÿ øàðèêîâîãî ïîäøèïíèêà
Ðr=(VÕFr + YFà)ÊÁʵ ,
(4.4.6.4-3)
- äëÿ ðîëèêîâîãî ïîäøèïíèêà
Ðr=VFrÊÁʵ ,
(4.4.6.4-4)
ãäå Fr,Fà - ñîîòâåòñòâåííî ðàäèàëüíàÿ è îñåâàÿ
íàãðóçêè íà ïîäøèïíèê, ïîñòîÿííûå ïî
âåëè÷èíå è íàïðàâëåíèþ, íàãðóçêà íà
ïîäøèïíèêè îïðåäåëÿåòñÿ êàê ðåàêöèÿ
â îïîðàõ îò óñèëèé íà ðîòîðå. Ðàñ÷åòíàÿ
äîëãîâå÷íîñòü ïîäøèïíèêîâ îïðåäåëÿåòñÿ äëÿ ñðåäíåé çà ïîëåòíûé (èëè ðàáî÷èé) öèêë íàãðóçêè;
Õ è Y - êîýôôèöèåíòû ðàäèàëüíîé è îñåâîé
íàãðóçêè ñîîòâåòñòâåííî, îïðåäåëÿòñÿ
ïî ñïðàâî÷íèêó [4.7.6] â çàâèñèìîñòè
îò êîíñòðóêöèè ïîäøèïíèêà;
V=1 - ïðè âðàùåíèè âíóòðåííåãî êîëüöà
ïîäøèïíèêà îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ
íàãðóçêè;
V=1,2 - ïðè âðàùåíèè íàðóæíîãî êîëüöà
ïîäøèïíèêà;
190
ÊÁ
- êîýôôèöèåíò áåçîïàñíîñòè,
ó÷èòûâàþùèé âèáðàöèîííûå ïåðåãðóçêè â çàâèñèìîñòè îò ìåñòà óñòàíîâêè
ïîäøèïíèêà (ÊÁ = 1…1,3);
ʵ
- òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò,
ó÷èòûâàþùèé òåïëîñòîéêèå ñâîéñòâà
ìàòåðèàëà ïîäøèïíèêà, ʵ = 1,0 äëÿ
ïîäøèïíèêîâ ñ òâåðäîñòüþ ïîâåðõíîñòåé êà÷åíèÿ êîëåö è òåë êà÷åíèÿ
HRC ≥ 59 è òåìïåðàòóðîé îòïóñêà êîëåö è òåë êà÷åíèÿ tÎÒÏ ≤ 225 °C ïðè ðàáî÷åé òåìïåðàòóðå tÐÀÁ ≤ 180 °C.
Ïðîåêòèðîâàíèå ïîäøèïíèêîâ ìîæåò âûïîëíÿòüñÿ èëè ñïåöèàëèçèðîâàííûìè ôèðìàìè, èëè
íåïîñðåäñòâåííî ñàìèì ðàçðàáîò÷èêîì ÃÒÄ. Ïîäáîð ãîòîâûõ ïîäøèïíèêîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ ðàçðàáîò÷èêîì ÃÒÄ ïî ñîãëàñîâàíèþ ñ ðàçðàáîò÷èêîì
èëè ïîñòàâùèêîì óïîìÿíóòûõ ïîäøèïíèêîâ. Ðåçóëüòàòîì ïðîåêòèðîâàíèÿ èëè ïîäáîðà ïîäøèïíèêîâ ÿâëÿþòñÿ ïîäðîáíûå äàííûå î êîíôèãóðàöèè,
ðàçìåðàõ, à òàêæå ìàòåðèàëàõ èõ îñíîâíûõ êîìïîíåíòîâ (êîëåö, òåë êà÷åíèÿ, ñåïàðàòîðîâ), íåîáõîäèìûå äëÿ âûïîëíåíèÿ ðàñ÷åòîâ òåïëîâîãî è íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ îïîð.
4.4.6.5 – Ðàñ÷åò òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ
îïîð
 ïðîöåññå ðàáîòû äâèãàòåëÿ äåòàëè îïîð,
â òîì ÷èñëå è ïîäøèïíèêè, ïîäâåðãàþòñÿ íàãðåâó. Ïðè÷èíàìè íàãðåâà ÿâëÿþòñÿ âíóòðåííåå òåïëîâûäåëåíèå â ïîäøèïíèêå, îáóñëîâëåííîå ïðîöåññàìè òðåíèÿ, à òàêæå âîçäåéñòâèå âíåøíèõ
òåïëîâûõ ïîòîêîâ îò ðàñïîëîæåííûõ â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò îïîð íàãðåòûõ äåòàëåé ðîòîðà è ñòàòîðà. Èñòî÷íèêîì âíåøíèõ òåïëîâûõ
ïîòîêîâ ìîæåò ÿâëÿòüñÿ òàêæå ãîðÿ÷èé âîçäóõ, íàõîäÿùèéñÿ â ïîëîñòÿõ, íåïîñðåäñòâåííî ïðèìûêàþùèõ ê îïîðå.
Òåïëî îò ïîäøèïíèêîâ îòáèðàåòñÿ ìàñëîì,
êîòîðîå ïîäàåòñÿ íà ñìàçêó ïîäøèïíèêîâ. Òàêèì æå
îáðàçîì îñóùåñòâëÿåòñÿ îòâîä òåïëà è îò äðóãèõ
îìûâàåìûõ ìàñëîì ýëåìåíòîâ îïîðû, òàêèõ êàê ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ, âíóòðåííèõ ïîâåðõíîñòåé îáîëî÷åê ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé, ýëåìåíòîâ âàëîâ, êîíòàêòíûõ óïëîòíåíèé è ò.ä.
 ðåçóëüòàòå ïðîèñõîäÿùèõ ñëîæíûõ ïðîöåññîâ òåïëîîáìåíà ìåæäó äåòàëÿìè îïîð, äðóãèìè
äåòàëÿìè ÃÒÄ, à òàêæå ïîòîêàìè âîçäóõà è ìàñëà,
óñòàíàâëèâàåòñÿ îïðåäåëåííûé óðîâåíü òåìïåðàòóðû êàæäîãî èç ïåðå÷èñëåííûõ êîìïîíåíòîâ, ó÷àñòâóþùèõ â ïðîöåññàõ òåïëîîáìåíà. Òåìïåðàòóðà
êîìïîíåíòîâ ïðè ýòîì, î÷åâèäíî, áóäåò çàâèñåòü
êàê îò ðåæèìà ðàáîòû ÃÒÄ, òàê è îò âíåøíèõ óñ-
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
ëîâèé (íàïðèìåð, îò òåìïåðàòóðû àòìîñôåðíîãî
âîçäóõà, òåìïåðàòóðû ìàñëà íà âõîäå â äâèãàòåëü
è ò.ä.). Ðàáîòîñïîñîáíîñòü ïîäøèïíèêîâ â òå÷åíèå
çàäàííîãî ðåñóðñà ìîæåò áûòü îáåñïå÷åíà ïðè óñëîâèè, åñëè óðîâåíü òåìïåðàòóðû èõ äåòàëåé, à òàêæå ìàñëà â çîíå êîíòàêòà ïîâåðõíîñòåé êà÷åíèÿ íå
áóäåò ïðåâûøàòü ïðåäåëüíî-äîïóñòèìûõ çíà÷åíèé,
êîòîðûå, â îñíîâíîì, îïðåäåëÿþòñÿ:
- ìàòåðèàëàìè äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ;
- òèïîì è ìàðêàìè ïðèìåíÿåìûõ ìàñåë.
Ïðåäåëüíî-äîïóñòèìûå çíà÷åíèÿ òåìïåðàòóðû äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ è ìàñåë ïðèíèìàþòñÿ âî
âíèìàíèå ðàçðàáîò÷èêîì ÃÒÄ ïðè íàçíà÷åíèè ìàêñèìàëüíûõ ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð óïîìÿíóòûõ êîìïîíåíòîâ. Ìàêñèìàëüíûå ðàáî÷èå òåìïåðàòóðû,
êàê óêàçàíî âûøå, çàòåì âíîñÿòñÿ â òåõíè÷åñêîå
çàäàíèå íà ïðîåêòèðîâàíèå ïîäøèïíèêîâ è ó÷èòûâàþòñÿ ïðè âûáîðå êîíôèãóðàöèè, ðàçìåðîâ, à òàêæå ìàòåðèàëîâ èõ îñíîâíûõ äåòàëåé.
Äëÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ ïîäøèïíèêà, íàèáîëåå
ïîäõîäÿùåãî äëÿ äàííîé êîíêðåòíîé îïîðû, ÷àñòî
îêàçûâàåòñÿ íåäîñòàòî÷íûì çíàíèå òîëüêî ìàêñèìàëüíîé ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû åãî äåòàëåé.  ðÿäå
ñëó÷àåâ òðåáóåòñÿ ïðîâåäåíèå ïîäðîáíîãî àíàëèçà
âëèÿíèÿ èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû äåòàëåé ïîäøèïíèêà íà åãî ðàáîòó ïî âñåìó äèàïàçîíó ðåæèìîâ
ïîëåòíîãî öèêëà. Äëÿ âûñîêîíàãðóæåííûõ ñêîðîñòíûõ ïîäøèïíèêîâ, êðîìå ýòîãî, èíîãäà áûâàåò íåîáõîäèìûì âûïîëíèòü îöåíêó èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû äåòàëåé è íà íåóñòàíîâèâøèõñÿ ðåæèìàõ
ðàáîòû äâèãàòåëÿ. Ýòè òåìïåðàòóðû íåîáõîäèìû
äëÿ îöåíêè èçìåíåíèÿ ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ è óãëîâ
êîíòàêòà â ïîäøèïíèêàõ, êîòîðûìè, â ñâîþ î÷åðåäü,
îïðåäåëÿþòñÿ âîçíèêàþùèå â ïîäøèïíèêàõ âíóòðåííèå íàãðóçêè. È, íàêîíåö, ðàäèàëüíûå çàçîðû
è óãëû êîíòàêòà â ïîäøèïíèêàõ, îñîáåííî «ãîðÿ÷èõ»
îïîð, ìîãóò îïðåäåëÿòüñÿ íå òîëüêî òåìïåðàòóðîé
ñàìèõ êîëåö ïîäøèïíèêîâ, íî è òåìïåðàòóðíûìè äåôîðìàöèÿìè íåïîñðåäñòâåííî ñîïðÿæåííûõ ñ êîëüöàìè ïîäøèïíèêîâ äåòàëåé äâèãàòåëÿ (ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ ñòàòîðà, âàëîâ è ò.ä.).
Ñêàçàííûì âûøå, â îñíîâíîì, è îáóñëîâëåíà
íåîáõîäèìîñòü âûïîëíåíèÿ ðàñ÷åòà òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè îïîð ÃÒÄ.
Ðàñ÷åò òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îïîð âûïîëíÿåòñÿ ñ öåëüþ îïðåäåëåíèÿ:
- òåìïåðàòóðû äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ;
- òåìïåðàòóðû íåïîñðåäñòâåííî ñîïðÿæåííûõ
ñ êîëüöàìè ïîäøèïíèêîâ äåòàëåé äâèãàòåëÿ (ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ ñòàòîðà, âàëîâ è ò.ä.);
- òåìïåðàòóðû ìàñëà íà âûõîäå èç îïîð.
Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îïîð
â äàëüíåéøåì èñïîëüçóþòñÿ äëÿ îöåíêè ñîîòâåòñòâèÿ âûáðàííûõ êîíñòðóêöèè è ïàðàìåòðîâ êàê
ñîáñòâåííî îïîð, òàê è ñèñòåì îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè ïîäøèïíèêîâ (ìàñëîñèñòåìû è âîçäóøíîé ñèñòåìû íàääóâà óïëîòíåíèé è îõëàæäåíèÿ)
òðåáîâàíèÿì ïî ïîääåðæàíèþ ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû ïîäøèïíèêîâ, ìàñëà, äåòàëåé, êîíòàêòèðóþùèõ
ñ ìàñëîì è ò.ä. â çàäàííûõ ïðåäåëàõ. Êðîìå ýòîãî,
ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ èñïîëüçóþòñÿ äëÿ àíàëèçà íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî
ñîñòîÿíèÿ äåòàëåé îïîð.
Ðàñ÷åò òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îïîð íà ñòàäèè
ïðîåêòèðîâàíèÿ ïðîâîäèòñÿ, êàê ïðàâèëî, êàê ïðîâåðî÷íûé â ñëåäóþùåì ïîðÿäêå:
1) ðàçðàáîòêà èñõîäíûõ äàííûõ äëÿ ðàñ÷åòà;
2) ðàñ÷åò ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû ïîäøèïíèêîâ,
ìàñëà, äåòàëåé, êîíòàêòèðóþùèõ ñ ìàñëîì, ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ è ò.ä. íà âñåõ èíòåðåñóþùèõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ;
3) àíàëèç ðåçóëüòàòîâ ðàñ÷åòà è ðàçðàáîòêà
(ïðè íåîáõîäèìîñòè) ðåêîìåíäàöèé ïî êîððåêòèðîâêå êîíñòðóêöèè è ïàðàìåòðîâ îïîð è ñèñòåì
îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè ïîäøèïíèêîâ.
 êà÷åñòâå èñõîäíûõ äàííûõ äëÿ ðàñ÷åòà ïðèíèìàþòñÿ:
- äàííûå ïî êîíôèãóðàöèè è ðàçìåðàì êîíñòðóêòèâíûõ ýëåìåíòîâ îïîðû, ïîëó÷åííûå ïî ðåçóëüòàòàì ýñêèçíîé èëè ðàáî÷åé êîìïîíîâêè;
- äàííûå ïî òåìïåðàòóðå ðàñïîëîæåííûõ â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò îïîð äåòàëåé ðîòîðà
è ñòàòîðà, à òàêæå ïî òåìïåðàòóðå âîçäóõà â ïîëîñòÿõ, íåïîñðåäñòâåííî ïðèìûêàþùèõ ê îïîðå, ïîëó÷åííûå íà îñíîâàíèè àíàëèçà òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ
óçëîâ äâèãàòåëÿ;
- äàííûå ïî ïàðàìåòðàì âîçäóõà â ñèñòåìå
íàääóâà è îõëàæäåíèÿ îïîð, ïîëó÷åííûå ïî ðåçóëüòàòàì ãèäðàâëè÷åñêîãî ðàñ÷åòà ýòîé ñèñòåìû (ïîäðîáíåå î ñèñòåìå íàääóâà è îõëàæäåíèÿ îïîð ñì.
ðàçäåë 12.5);
- äàííûå ïî ïàðàìåòðàì ìàñëîñèñòåìû (òèï
è ìàðêà ìàñëà, òåìïåðàòóðà ìàñëà íà âõîäå â îïîðó, ïðîêà÷êà ìàñëà ÷åðåç îïîðó), ïîëó÷åííûå ïî
ðåçóëüòàòàì àíàëèçà ïðîòîòèïà èëè ïî ðåçóëüòàòàì
ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé íà äâèãàòåëÿõ
èëè ñïåöèàëüíûõ óñòàíîâêàõ;
- äàííûå ïî ðàáî÷èì è ïðåäåëüíî-äîïóñòèìûì
çíà÷åíèÿì òåìïåðàòóðû äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ;
- äàííûå ïî ïðåäåëüíî-äîïóñòèìûì çíà÷åíèÿì òåìïåðàòóðû íåïîñðåäñòâåííî ñîïðÿæåííûõ
ñ êîëüöàìè ïîäøèïíèêîâ äåòàëåé äâèãàòåëÿ (ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ ñòàòîðà, âàëîâ è ò.ä.);
- äàííûå ïî ïðåäåëüíî-äîïóñòèìûì çíà÷åíèÿì òåìïåðàòóðû ìàñëà íà âûõîäå èç îïîð.
Ïåðå÷èñëåííûå èñõîäíûå äàííûå èñïîëüçóþòñÿ äëÿ çàäàíèÿ ãðàíè÷íûõ óñëîâèé, íåîáõîäèìûõ
äëÿ ðàñ÷åòà òåìïåðàòóðû ó÷àñòâóþùèõ â ïðîöåññå
191
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
òåïëîîáìåíà êîìïîíåíòîâ îïîð è ñèñòåì îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè ïîäøèïíèêîâ, â ïåðâóþ
î÷åðåäü òåìïåðàòóðû äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ è òåìïåðàòóðû ìàñëà íà âûõîäå èç îïîð.  îñíîâó ðàñ÷åòà ïîëîæåí ïðèíöèï îïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðû
êîìïîíåíòîâ, ó÷àñòâóþùèõ â ïðîöåññå òåïëîîáìåíà, êàê ðåçóëüòàòà ñîâìåñòíîãî âîçäåéñòâèÿ íà
íèõ âíåøíèõ òåïëîâûõ ïîòîêîâ è âíóòðåííåãî
òåïëîâûäåëåíèÿ â ïîäøèïíèêàõ. Äëÿ ðàñ÷åòà âíåøíèõ òåïëîâûõ ïîòîêîâ èñïîëüçóþòñÿ ìåòîäèêè,
àíàëîãè÷íûå ìåòîäèêàì, ïðèìåíÿåìûì ïðè ðàñ÷åòå ñèñòåì îõëàæäåíèÿ òóðáèí (ñì. ðàçäåë 8.3). Ðàñ÷åò âíóòðåííåãî òåïëîâûäåëåíèÿ â ïîäøèïíèêàõ
ïðîèçâîäèòñÿ íà îñíîâå ìåòîäèê àíàëèçà òåïëîâîãî ðåæèìà ïîäøèïíèêîâ, ïðèâåäåííûõ, íàïðèìåð,
â [4.7.9]. Ïðè ðàñ÷åòå òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îïîð
ïðèìåíÿþò ïàêåòû ïðèêëàäíûõ ïðîãðàìì äëÿ òåïëîâûõ ðàñ÷åòîâ, íàïðèìåð ANSYS. Ðåçóëüòàòû
òåïëîâîãî ðàñ÷åòà îïîðû ðîëèêîïîäøèïíèêà ÊÂÄ
àâèàöèîííîãî ÒÐÄÄ íà îäíîì èç ðåæèìîâ ïîëåòíîãî öèêëà, âûïîëíåííûå ñ ïðèìåíåíèåì ïàêåòà
ANSYS, ïðåäñòàâëåíû íà Ðèñ. 4.4.6.5_1.
Äëÿ óäîáñòâà ðàáîòû ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà ïðåäñòàâëåíû â âèäå ãðàôè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ îïîðû ñ öâåòîâîé èíäèêàöèåé. Øêàëà äëÿ ðàñøèôðîâêè öâåòîâîé ãàììû, ïðèâÿçêè åå ê çíà÷åíèÿì
òåìïåðàòóðû ïðèâåäåíà ðÿäîì ñ èçîáðàæåíèåì.
Çîíà ìàêñèìàëüíîãî íàãðåâà ïîäøèïíèêà ðàñïîëîæåíà íà êîíòàêòíîé ïîâåðõíîñòè ðîëèêîâ ñ áåãîâîé äîðîæêîé âíóòðåííåãî êîëüöà ïîäøèïíèêà. Íåîáõîäèìî îáðàòèòü âíèìàíèå íà äîâîëüíî áîëüøóþ
íåðàâíîìåðíîñòü òåìïåðàòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ ïîäøèïíèêà (îòíîñèòåëüíî õîëîäíàÿ íàðóæíàÿ îáîéìà, íåðàâíîìåðíûé ïðîãðåâ âíóòðåííåãî êîëüöà).
Âñå ýòî íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïðè ïîäáîðå èëè
ïðîåêòèðîâàíèè ïîäøèïíèêîâ, àíàëèçå èçìåíåíèÿ
ðàáî÷èõ çàçîðîâ ïðè ðàáîòå.
Àíàëèç ðåçóëüòàòîâ òåïëîâîãî ðàñ÷åòà îïîð
ñâîäèòñÿ, ïðåæäå âñåãî, ê ñðàâíåíèþ ïîëó÷åííûõ
çíà÷åíèé òåìïåðàòóðû äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ ñ òåìïåðàòóðàìè ýòèõ äåòàëåé, óêàçàííûìè â òåõíè÷åñêîì çàäàíèè íà ïðîåêòèðîâàíèå. Êðîìå ýòîãî ñðàâíèâàþòñÿ ïîëó÷åííûå çíà÷åíèÿ òåìïåðàòóðû ìàñëà
íà âûõîäå èç îïîðû, à òàêæå òåìïåðàòóðû ïîâåðõíîñòåé äåòàëåé, êîíòàêòèðóþùèõ ñ ìàñëîì, ñ ïðåäåëüíî-äîïóñòèìûìè çíà÷åíèÿìè ýòèõ ïàðàìåòðîâ.  ñëó÷àå ðàñõîæäåíèÿ çàäàííûõ è ïîëó÷åííûõ
â ðàñ÷åòå çíà÷åíèé òåìïåðàòóðû ïðîèçâîäèòñÿ êîððåêòèðîâêà êîíôèãóðàöèè è ïàðàìåòðîâ ýëåìåíòîâ
îïîð è ñèñòåì îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè
ïîäøèïíèêîâ, êîòîðàÿ âêëþ÷àåò:
- èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû ìàñëà íà âõîäå â îïîðó;
- èçìåíåíèå âåëè÷èíû ïðîêà÷êè ìàñëà ÷åðåç
îïîðó;
- èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû è ðàñõîäà âîçäóõà,
îõëàæäàþùåãî îïîðó;
- èçìåíåíèå êîíñòðóêöèè ñîáñòâåííî îïîðû
(ýëåìåíòîâ òåïëîèçîëÿöèè, ýëåìåíòîâ ïîäâîäà ìàñëà ê ïîäøèïíèêàì è ò.ä.).
Ïîñëå ñîîòâåòñòâóþùåé êîððåêòèðîâêè èñõîäíûõ äàííûõ ïðîâîäèòñÿ ïîâòîðíûé ðàñ÷åò òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îïîðû è ïîâòîðíûé àíàëèç ðå-
Ðèñóíîê 4.4.6.5_1 – Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îïîðû ðîëèêîïîäøèïíèêà ÊÂÄ àâèàöèîííîãî
ÒÐÄÄ
1 - êîðïóñ îïîðû; 2 – íàðóæíîå êîëüöî ïîäøèïíèêà; 3 – âíóòðåííåå êîëüöî ïîäøèïíèêà;
4 – ðîëèêè; 5 – âàë; 6 – óïðóãî-äåìïôåðíàÿ îïîðà
192
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
çóëüòàòîâ ðàñ÷åòà. Ïîäîáíûå öèêëû ïîâòîðÿþòñÿ
äî òåõ ïîð, ïîêà íå áóäåò ïîëó÷åíà óäîâëåòâîðèòåëüíàÿ ñõîäèìîñòü ðàñ÷åòíûõ è çàäàííûõ âåëè÷èí
òåìïåðàòóðû êîìïîíåíòîâ, ó÷àñòâóþùèõ â ïðîöåññå òåïëîîáìåíà. Íà îñíîâàíèè ðåçóëüòàòîâ ðàñ÷åòà òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îïîð ïðîèçâîäèòñÿ ñîîòâåòñòâóþùàÿ êîððåêòèðîâêà èñõîäíûõ òðåáîâàíèé
ê ìàñëîñèñòåìå (íàïðèìåð, ïî âåëè÷èíàì òåïëîñúåìà â òîïëèâíî-ìàñëÿíûõ è âîçäóøíî-ìàñëÿíûõ
òåïëîîáìåííèêàõ, ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ìàñëÿíûõ
íàñîñîâ è ò.ä., (ïîäðîáíåå î ìàñëîñèñòåìå ñì. ðàçäåë 12.6.), à òàêæå èñõîäíûõ òðåáîâàíèé ê âîçäóøíîé ñèñòåìå îõëàæäåíèÿ îïîð (òåìïåðàòóðå, ðàñõîäó îõëàæäàþùåãî âîçäóõà, êîíôèãóðàöèè ñõåìû
îõëàæäåíèÿ è ò.ä.). Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà òåïëîâîãî
ñîñòîÿíèÿ îïîð èñïîëüçóþòñÿ òàêæå â êà÷åñòâå
èñõîäíûõ äàííûõ äëÿ ðàñ÷åòà ÍÄÑ îïîð.
4.4.6.6 – Ðàñ÷åò íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ ýëåìåíòîâ
îïîð
Ðàñ÷åò íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ (ÍÄÑ) ýëåìåíòîâ îïîð â îáùåì ñëó÷àå ñâîäèòñÿ ê ðåøåíèþ äâóõ çàäà÷:
1. Îïðåäåëåíèå ÍÄÑ ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ îïîð;
2. Îïðåäåëåíèå âíóòðåííèõ çàçîðîâ â ïîäøèïíèêàõ.
Ïðè ðàñ÷åòå ÍÄÑ ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ îïîð äëÿ
ðàçëè÷íûõ ðåæèìîâ ïîëåòíîãî öèêëà ïðîèçâîäèòñÿ îöåíêà çàïàñîâ ïðî÷íîñòè ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ
ïî âíåøíèì íàãðóçêàì, ñîõðàíåíèÿ ïîñàäîê êîëåö
ïîäøèïíèêîâ â êîðïóñàõ è íà âàëàõ, îñåâîé çàòÿæêè «ïàêåòîâ» äåòàëåé îïîð ñ íàðóæíûìè è âíóòðåííèìè êîëüöàìè ïîäøèïíèêîâ.
Ðàñ÷åò âíóòðåííèõ çàçîðîâ â ïîäøèïíèêàõ
ïðîèçâîäèòñÿ íà îñíîâå ðåçóëüòàòîâ ðàñ÷åòà ÍÄÑ
ýëåìåíòîâ îïîð. Ïî ðåçóëüòàòàì ýòîãî ðàñ÷åòà îïðåäåëÿþòñÿ:
- äëÿ øàðèêîïîäøèïíèêîâ – äèàïàçîí èçìåíåíèÿ óãëîâ êîíòàêòà;
- äëÿ ðîëèêîïîäøèïíèêîâ - äèàïàçîí èçìåíåíèÿ ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ.
Íà ïðèìåðå ðàñ÷åòà ÍÄÑ îïîðû ðîëèêîïîäøèïíèêà ÒÍÄ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ, âûïîëíåííûõ
ñ ïðèìåíåíèåì ïàêåòà ANSYS, ðàññìîòðèì ïîñëåäîâàòåëüíîñòü âûïîëíåíèÿ îòäåëüíûõ ýòàïîâ ýòîé
ðàáîòû.
Ñíà÷àëà áûëè ñôîðìèðîâàíû èñõîäíûå äàííûå, ïðåäñòàâëÿþùèå îïèñàíèå óñëîâèé ðàáîòû
äåòàëåé îïîðû äëÿ ðàçíûõ ðåæèìîâ ðàáîòû äâèãàòåëÿ. Ýòè èñõîäíûå äàííûå áàçèðóþòñÿ íà ðåçóëüòàòàõ ïðåäâàðèòåëüíûõ òåïëîâûõ ðàñ÷åòîâ ìîäóëåé äâèãàòåëÿ, îïûòà ýêñïëóàòàöèè àíàëîãîâ è ò.ä.
 íàøåì ñëó÷àå ïðåäâàðèòåëüíàÿ ðàñ÷åòíàÿ ìîäåëü
òåìïåðàòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ äåòàëåé îïîðû è äàâëåíèé â åå ïîëîñòÿõ äëÿ ìàêñèìàëüíîãî ðåæèìà ïðåäñòàâëåíà íà Ðèñ. 4.4.6.6_1.
Äëÿ ðàñ÷åòà ÍÄÑ â ïàêåòå ANSYS ñîçäàíà
êîíå÷íî-ýëåìåíòíàÿ ìîäåëü óçëà îïîðû, ïðåäñòàâëåííàÿ íà Ðèñ. 4.4.6.6_2 (ïîäðîáíî î ñîçäàíèè êîíå÷íî-ýëåìåíòíûõ ìîäåëåé ñì. â ðàçäåëå 14.1).
Ðèñóíîê 4.4.6.6_1 – Èñõîäíûå äàííûå. Äàâëåíèå â ïîëîñòÿõ è òåìïåðàòóðà äåòàëåé îïîðû ðîëèêîïîäøèïíèêà ÒÍÄ íà ìàêñèìàëüíîì ðåæèìå
193
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðàñ÷åò ÍÄÑ âûïîëíåí â îñåñèììåòðè÷íîé
ïîñòàíîâêå ñ ó÷åòîì âçàèìîäåéñòâèÿ äåòàëåé îïîðû ìåæäó ñîáîé. Òåìïåðàòóðà äåòàëåé ïðèíèìàëàñü ïî îêðóæíîñòè ðàâíîìåðíîé. Ïðîâåäåííûé
àíàëèç ÍÄÑ äëÿ óñëîâèé ìîíòàæà (ò.å. äëÿ «õîëîäíîé» îïîðû) ïîêàçàë, ÷òî íàïðÿæåííûì ìåñòîì
ÿâëÿåòñÿ îáëàñòü ïåðåäíåãî ïàçà ïîä óïëîòíåíèå
îáîéìû äåìïôåðà (Ðèñ. 4.4.6.6_3).
Íà ñëåäóþùåì ýòàïå ïðîâåäåíà îöåíêà òåìïåðàòóðíîé äåôîðìàöèè äåòàëåé îïîðû íà ìàêñèìàëüíîì ðåæèìå ðàáîòû äâèãàòåëÿ (ñì. Ðèñ. 4.4.6.6_4).
Îíà ïîêàçàëà, ÷òî èç-çà ðàçëè÷íîãî ðàñøèðåíèÿ
äåòàëåé ïåðåõîäíàÿ ïîñàäêà êîëüöà ðîëèêîïîäøèïíèêà òðàíñôîðìèðóåòñÿ â íàòÿã. Âñå ýòè äàííûå
íåîáõîäèìû äëÿ âûïîëíåíèÿ ðàñ÷åòà ÍÄÑ â ðàáî÷èõ óñëîâèÿõ.
Ðèñóíîê 4.4.6.6_2 – Îïîðà ðîëèêîïîäøèïíèêà ÒÍÄ. Êîíå÷íî-ýëåìåíòíàÿ ìîäåëü
1 – êîðïóñ; 2 – îïîðà; 3 – îáîéìà äåìïôèðóþùàÿ; 4 – êîëüöî íàðóæíîå; 5 – êðûøêà;
6 – ôëàíåö ëàáèðèíòà; 7 – ãàéêà; 8 – ëàáèðèíò
Ðèñóíîê 4.4.6.6_3 – ÍÄÑ äåòàëåé îïîðû ðîëèêîïîäøèïíèêà ÒÍÄ ïðè ìîíòàæå
194
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
ÍÄÑ óçëà îïîðû íà ìàêñèìàëüíîì ðåæèìå
ïðåäñòàâëåíî íà Ðèñ. 4.4.6.6_5. Íà ðèñóíêå õîðîøî
âèäíû ìåñòà êîíöåíòðàöèè íàïðÿæåíèé, îïðåäåëåíà èõ âåëè÷èíà. Íà áàçå ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ
ïðîèçâîäèòñÿ ðàñ÷åòíàÿ îöåíêà äîëãîâå÷íîñòè äëÿ
íàèáîëåå íàãðóæåííûõ ìåñò êîíñòðóêöèè. Ðàñ÷åòíàÿ äîëãîâå÷íîñòü ñðàâíèâàåòñÿ ñ çàäàííîé â òåõíè÷åñêîì çàäàíèè.
Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà èñïîëüçóþòñÿ äëÿ îöåíêè
âíóòðåííèõ óñèëèé â ïîäøèïíèêàõ, à òàêæå äëÿ
Ðèñóíîê 4.4.6.6_4 – Ðàäèàëüíûå òåìïåðàòóðíûå
ïåðåìåùåíèÿ äåòàëåé îïîðû
ðîëèêîïîäøèïíèêà ÒÍÄ íà
ìàêñèìàëüíîì ðåæèìå
óòî÷íåíèÿ èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû êîëåö îò âíóòðåííåãî òåïëîâûäåëåíèÿ â ïîäøèïíèêàõ. Ïî ðåçóëüòàòàì ðàñ÷åòà ÍÄÑ îïîð ìîãóò âíîñèòüñÿ ñîîòâåòñòâóþùèå êîððåêòèðîâêè êàê â êîíñòðóêöèþ
ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ îïîð, òàê è â êîíôèãóðàöèþ
è ðàçìåðû äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ.
4.4.6.7 – Ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ îïîð
Îñíîâíûìè öåëÿìè ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé îïîð, ïðîâîäèìûõ íà ýòàïå
ïðîåêòèðîâàíèÿ ÃÒÄ ÿâëÿþòñÿ:
- óòî÷íåíèå èñõîäíûõ äàííûõ íà ïðîåêòèðîâàíèå îïîð è ñèñòåì îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè ïîäøèïíèêîâ;
- óòî÷íåíèå ìåòîäèê òåïëîâîãî ðàñ÷åòà îïîð.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäÿòñÿ èëè íà ñïåöèàëüíûõ óñòàíîâêàõ, èëè íà
äâèãàòåëÿõ-ïðîòîòèïàõ.  ïðîöåññå èññëåäîâàíèé íà ôèçè÷åñêîé ïîëíîðàçìåðíîé ìîäåëè ïðîåêòèðóåìîé îïîðû îïðåäåëÿåòñÿ çàâèñèìîñòü
ðàçëè÷íûõ ïàðàìåòðîâ (íàïðèìåð, òåìïåðàòóðû
êîëåö ïîäøèïíèêîâ, òåìïåðàòóðû ìàñëà íà âûõîäå èç îïîðû) îò ÷àñòîòû âðàùåíèÿ, íàãðóçêè,
ïðîêà÷êè ìàñëà, âíåøíåãî ïîäîãðåâà è ò.ä. Ïîäðîáíåå ñ âîïðîñàìè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé îïîð íà óñòàíîâêàõ ìîæíî îçíàêîìèòüñÿ, íàïðèìåð â [4.7.9].
Ðèñóíîê 4.4.6.6_5 – ÍÄÑ äåòàëåé îïîðû ðîëèêîïîäøèïíèêà ÒÍÄ
1, 2, 3 - ìåñòà êîíöåíòðàöèè íàïðÿæåíèé.
195
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
4.4.7 – Êîíñòðóêòèâíîå èñïîëíåíèå
îïîð ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ
Âûáîð ñèëîâîé ñõåìû ÃÒÄ, íåñìîòðÿ íà íåîáõîäèìîñòü âûïîëíåíèÿ îáùèõ òðåáîâàíèé èçëîæåííûõ âûøå, âî ìíîãîì îïðåäåëÿåòñÿ òðàäèöèÿìè è ïðàêòèêîé ðàáîòû ðàçðàáîò÷èêà äâèãàòåëÿ.
Íàèáîëåå óäà÷íûå êîíñòðóêòèâíûå ðåøåíèÿ, ðåàëèçîâàííûå â ðàííèõ êîíñòðóêöèÿõ ÃÒÄ è ïðîâåðåííûå âðåìåíåì, òèðàæèðóþòñÿ è ðàçâèâàþòñÿ
â ïîñëåäóþùèõ ðàçðàáîòêàõ. Êàê ïðàâèëî, íàêàïëèâàåòñÿ áåñöåííûé îïûò, ñóùåñòâóþùèé â âèäå
êîíêðåòíûõ ðåêîìåíäàöèé:
- îñåâàÿ íàãðóçêà ÷åðåç ðàäèàëüíî-óïîðíûå
ïîäøèïíèêè äîëæíà ïåðåäàâàòüñÿ, ïðåäïî÷òèòåëüíî, ÷åðåç áóðòû, âûïîëíåííûå çà îäíî öåëîå
ñ âàëîì è êîðïóñîì (ïðèìåð òàêîãî èñïîëíåíèÿ
êîðïóñíîé äåòàëè ìîæíî óâèäåòü íà îïîðå øàðèêîïîäøèïíèêà ðîòîðà ÂÄ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À – ñì.
Ðèñ. 4.4.7.1_5). Ïðè íåâîçìîæíîñòè âûïîëíèòü äàííîå òðåáîâàíèå íåîáõîäèìî, ÷òîáû ýëåìåíòû êîíñòðóêöèè, ÷åðåç êîòîðûå ïåðåäàåòñÿ îñåâîå óñèëèå,
îáåñïå÷èâàëè ñòàáèëüíîñòü áèåíèÿ îïîðíûõ òîðöåâ
â çàäàííûõ ïðåäåëàõ äîïóñêà â òå÷åíèå âñåãî âðåìåíè ðàáîòû äâèãàòåëÿ;
- ïðè çíà÷èòåëüíîì âëèÿíèè äîïóñêîâ íà äîëåâûå è óãëîâûå ðàçìåðû (ïàêåòû äåòàëåé, áîëüøèå
ãàáàðèòíûå ðàçìåðû è ò.ä.) íåîáõîäèìî ïðåäóñìîòðåòü èíäèâèäóàëüíóþ ðåãóëèðîâêó ñîîñíîñòè îïîð
ñ ïðèìåíåíèåì êëèíîâûõ è ýêñöåíòðèêîâûõ ðåãóëèðîâî÷íûõ êîëåö (ðåãóëèðîâàíèå ñîîñíîñòè îïîð
ñ ïîìîùüþ ýêñöåíòðèêîâîãî êîëüöà ïðèìåíÿåòñÿ íà îïîðå ðîëèêîïîäøèïíèêà ÒÂÄ äâèãàòåëÿ
ÏÑ-90À – ñì. Ðèñ. 4.4.7.1_6);
- äîïóñê ñîîñíîñòè îïîð, îãîâîðåííûé â êîíñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòàöèè, äîëæåí áûòü îáåñïå÷åí â òå÷åíèå âñåãî âðåìåíè ýêñïëóàòàöèè;
- â ñëó÷àå, êîãäà ïîäøèïíèê ñîáèðàåòñÿ ñ ïðåäâàðèòåëüíûì íàòÿãîì, ïîñàäêà âûáèðàåòñÿ òàêèì
îáðàçîì, ÷òîáû îáåñïå÷èòü îïòèìàëüíûå çàçîðû ïî
òåëàì êà÷åíèÿ ñ ó÷åòîì òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ äåòàëåé îïîðû. Ïîäðîáíåå îá óñëîâèÿõ âûïîëíåíèÿ ýòîãî òðåáîâàíèÿ ìîæíî îçíàêîìèòüñÿ â ðàçäåëå 4.4.4.3;
- êîíñòðóêöèè øàðèêîâûõ ïîäøèïíèêîâ è èõ
îïîð äîëæíû îáåñïå÷èâàòü äåìîíòàæ ïîäøèïíèêîâ áåç ïåðåäà÷è óñèëèÿ ÷åðåç òåëà êà÷åíèÿ;
- äèàìåòð ïîñàäî÷íîãî ìåñòà ïîä ïîäøèïíèê
äîëæåí áûòü îïðåäåëåí èç óñëîâèÿ îáåñïå÷åíèÿ
ïàðàìåòðà d∗N, ãäå d - ïîñàäî÷íûé äèàìåòð âàëà
ïîä ïîäøèïíèê èëè âíóòðåííèé ïîñàäî÷íûé äèàìåòð ïîäøèïíèêà (ìì), N - ÷àñòîòà âðàùåíèÿ
âàëà (îá/ìèí). Äëÿ ïîäøèïíèêîâ èç îòå÷åñòâåííîé òåïëîïðî÷íîé ñòàëè 8Õ4Â9Ô2-Ø (ÝÈ347-Ø)
d∗N ≤ 2,0∗10 6 (ìì∗îá/ìèí), äëÿ ïîäøèïíèêîâ èç çà-
196
ðóáåæíîé òåïëîïðî÷íîé ñòàëè Ì50Nil VIM VAR
d∗N ≤ 2,4∗10 6 (ìì∗îá/ìèí);
- ìàêñèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà îïîðû äîëæíà
áûòü íå ìåíåå, ÷åì íà 50 îÑ íèæå òåìïåðàòóðû îòïóñêà ìàòåðèàëà ïîäøèïíèêîâ. Ïðè ýòîì ñëåäóåò
ó÷èòûâàòü, ÷òî ìàêñèìàëüíóþ òåìïåðàòóðó îïîðà
ìîæåò èìåòü óæå ïîñëå îñòàíîâà äâèãàòåëÿ (èç-çà
ïîñòóïàþùåãî òåïëà îò äèñêîâ òóðáèíû è ò.ï. ïðè
îòñóòñòâèè îõëàæäåíèÿ).
Ïðè òåìïåðàòóðå ñâûøå 250 îÑ ïðîèñõîäèò
àêòèâíîå ðàçëîæåíèå äàæå ñèíòåòè÷åñêèõ ìàñåë,
îñòàâøèõñÿ â ìàñëÿíîé ïîëîñòè, à çíà÷èò íåîáõîäèìî ïðåäóñìîòðåòü êîíñòðóêòèâíûå ðåøåíèÿ ïî
ïðåäîòâðàùåíèþ ïåðåãðåâà îïîð ïîñëå îñòàíîâà
äâèãàòåëÿ (òåïëîçàùèòíûå ïîêðûòèÿ, ýêðàíû, ïðîäóâêà õîëîäíûì âîçäóõîì). Ïðèìåðû ðåàëèçàöèè
òàêèõ ðåøåíèé ïðåäñòàâëåíû íà Ðèñ. 4.4.7.1_5
è 8.1.2.4_2.
4.4.7.1 – Êîíñòðóêöèÿ îïîð àâèàöèîííûõ ÃÒÄ
Êàê ïîêàçûâàåò àíàëèç ñóùåñòâóþùèõ êîíñòðóêöèé àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé, ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÃÒÄ ðàçðàáîò÷èêè øèðîêî èñïîëüçóþò ñâîé
îïûò, ïðîâåðåííûå âðåìåíåì êîíñòðóêòèâíûå ðåøåíèÿ, ïðè îáÿçàòåëüíîì âûïîëíåíèè òåõ îáùèõ
òðåáîâàíèé ê êîíñòðóêöèè îïîð, î êîòîðûõ ãîâîðèëîñü âûøå. Ýòî íàãëÿäíî ìîæíî óâèäåòü íà ïðèìåðàõ ðîññèéñêîãî äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À è àìåðèêàíñêîãî äâèãàòåëÿ PW 2037.
Äâèãàòåëü ÏÑ-90À (ñì. Ðèñ. 4.4.7_1) èìååò
òðåõîïîðíóþ êîíñòðóêöèþ ðîòîðîâ ÂÄ è ÍÄ. Íà
Ðèñ. 4.4.7.1_1 ïîêàçàíà ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ îïîð
íà äâèãàòåëå ÏÑ-90À Ñèëîâûå ñõåìû ðîòîðîâ
è êîðïóñîâ ýòîãî äâèãàòåëÿ ïðåäñòàâëåíû â ðàçäåëàõ 4.2 è 4.3 (ñì. Ðèñ. 4.2_1 è 4.3_2).
Îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà ðîòîðà ÍÄ (ñì.
Ðèñ. 4.4.7.1_2) ðàñïîëîæåíà â «õîëîäíîé» çîíå è íå
òðåáóåò ñïåöèàëüíûõ ìåðîïðèÿòèé ïî îáåñïå÷åíèþ
òåïëîâîãî ðåæèìà. Íà ýòîé îïîðå ïðîèñõîäèò ïåðåäà÷à îñåâîãî óñèëèÿ ñ ðîòîðà ÍÄ íà êîðïóñ.  íåé
óñòàíîâëåí ðàäèàëüíî-óïîðíûé ïîäøèïíèê 1. Íà
âíóòðåííåì êîëüöå ïîäøèïíèêà âûïîëíåí òåõíîëîãè÷åñêèé áóðò äëÿ ñúåìà ïîäøèïíèêà ïðè ðàçáîðêå.
Íàðóæíîå êîëüöî ïîäøèïíèêà óñòàíîâëåíî â êîðïóñ 2. Âíóòðåííåå ðàçúåìíîå êîëüöî ïîäøèïíèêà
óñòàíîâëåíî íà âàëó 3 ðîòîðà. Ïîäà÷à ìàñëà íà øàðèêîïîäøèïíèê îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç ôîðñóíêó 4
âî âíóòðåííþþ êîíè÷åñêóþ ïîëîñòü ðåçüáîâîé âòóëêè 5. Ïîä äåéñòâèåì öåíòðîáåæíûõ ñèë âî âíóòðåííåé êîíè÷åñêîé ïîëîñòè âòóëêè ñîçäàåòñÿ ìàñëÿíàÿ
âàííà, îòêóäà ìàñëî ïî ïàçàì â âàëå ðîòîðà ïîñòóïàåò ïîä âíóòðåííåå êîëüöî ïîäøèïíèêà è ÷åðåç
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.4.7.1_1 Äâèãàòåëü ÏÑ-90À. Ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ îïîð äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
îòâåðñòèÿ â êîëüöå – íà òåëà êà÷åíèÿ. Óïëîòíåíèÿ ìàñëÿíîé ïîëîñòè îñóùåñòâëÿåòñÿ ëàáèðèíòàìè 6 è 7, ïðè÷åì íà ëàáèðèíòå âûïîëíåí ìàñëîîòáîéíûé áóðòèê. Äëÿ íàääóâà ëàáèðèíòîâ
èñïîëüçóåòñÿ âîçäóõ èç ïðîòèâîîáëåäåíèòåëüíîé
ñèñòåìû äâèãàòåëÿ.
Íà Ðèñ. 4.4.7.1_3 ïîêàçàíà ïðîìåæóòî÷íàÿ
îïîðà ðîòîðà ÍÄ. Ðîëèêîïîäøèïíèê 1 óñòàíîâëåí
â ðàçäåëèòåëüíîì êîðïóñå 2 íà óïðóãî-äåìïôåðíîé
îïîðå 3 òèïà «áåëè÷üå êîëåñî» (ðàçäåë 14.5.7).
Ïîäà÷à ìàñëà íà ïîäøèïíèê îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç ôîðñóíêó 4.
Ïåðåäíÿÿ îïîðà ðîòîðà ÂÄ (ñì. Ðèñ. 4.4.7.1_4)
òàêæå ðàñïîëîæåíà â ðàçäåëèòåëüíîì êîðïóñå. Ðîëèêîïîäøèïíèê 1 óñòàíîâëåí íà óïðóãî-äåìïôåðíîé îïîðå 2. Óïëîòíåíèå ìàñëÿíîé ïîëîñòè îñóùåñòâëÿåòñÿ ëàáèðèíòàìè 3 è 4, ïðè ýòîì ïðîèçâîäèòñÿ
íàääóâ ìåæëàáèðèíòíîé ïîëîñòè âîçäóõîì èç-çà
êîìïðåññîðà ÍÄ.
Âñå âûøåóêàçàííûå îïîðû ðàñïîëîæåíû â åäèíîé ìàñëÿíîé ïîëîñòè ðàçäåëèòåëüíîãî êîðïóñà
ñ îáúåäèíåííîé îòêà÷êîé ìàñëà â íèæíåé ÷àñòè.
Äëÿ ñíèæåíèÿ äàâëåíèÿ â ìàñëÿíîé ïîëîñòè
è îáåñïå÷åíèÿ ðàáî÷åãî ïåðåïàäà äàâëåíèÿ íà ëà-
áèðèíòíûõ óïëîòíåíèÿõ ïîëîñòü ñîåäèíåíà ñ îêðóæàþùåé àòìîñôåðîé ÷åðåç ñèñòåìó ñóôëèðîâàíèÿ. Ïîäñîåäèíåíèå ñèñòåìû ñóôëèðîâàíèÿ ïðîèçâîäèòñÿ â âåðõíåé ÷àñòè ìàñëÿíîé ïîëîñòè
ðàçäåëèòåëüíîãî êîðïóñà.
Îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà ðîòîðà ÂÄ (ñì.
Ðèñ. 4.4.7.1_5) ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ ïåðåäà÷è îñåâîãî
óñèëèÿ ñ ðîòîðà ÂÄ íà êîðïóñíûå äåòàëè äâèãàòåëÿ.
 ñîñòàâ îïîðû âõîäèò ðàäèàëüíî-óïîðíûé øàðèêîïîäøèïíèê 1, èìåþùèé ðàçúåìíîå âíóòðåííåå êîëüöî 2. Íàðóæíîå êîëüöî 3 óñòàíîâëåíî â îáîéìó 4,
çàïðåññîâàííóþ â êîðïóñ 5 êîæóõà âíóòðåííåãî êàìåðû ñãîðàíèÿ. Ïîäà÷à ìàñëà îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç
ôîðñóíêè 6 â çàçîð ìåæäó ñåïàðàòîðîì 7 è âíóòðåííèì êîëüöîì ïîäøèïíèêà. Óïëîòíåíèå ìàñëÿíîé
ïîëîñòè ïðîèçâîäèòñÿ ëàáèðèíòàìè 8 è 9, èìåþùèìè ìàñëîîòáîéíûé áóðòèê.
Îïîðà ðàñïîëîæåíà â çîíå âûñîêèõ òåìïåðàòóð,
ïîýòîìó äëÿ íåå ïðåäóñìîòðåíû îñîáûå ìåðû ïî
óñòðàíåíèþ ïåðåãðåâà – óñòàíîâêà òåïëîçàùèòíîãî
ýêðàíà 10 íà íàðóæíûõ äåòàëÿõ ìàñëÿíîé ïîëîñòè,
à òàêæå ââåäåíèå ïðîäóâêè êîðïóñíûõ äåòàëåé îòíîñèòåëüíî «õîëîäíûì» âîçäóõîì. Íà ïåðâûõ äâèãàòåëÿõ âîçäóõ äëÿ îõëàæäåíèÿ îïîðû áðàëñÿ èç-çà
197
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.4.7.1_2 - Îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà ðîòîðà ÍÄ
1 - ðàäèàëüíî-óïîðíûé ïîäøèïíèê; 2 - êîðïóñ; 3 – âàë ðîòîðà; 4 – ôîðñóíêà; 5 – âòóëêà;
6 è 7 – ëàáèðèíòû
Ðèñóíîê 4.4.7.1_3 – Ïðîìåæóòî÷íàÿ îïîðà ðîòîðà
ÍÄ ñ ðîëèêîïîäøèïíèêîì
1 – ðîëèêîïîäøèïíèê; 2 - êîðïóñ;
3 - óïðóãî-äåìïôåðíàÿ îïîðà;
4 - ôîðñóíêà
Ðèñóíîê 4.4.7.1_4 - Ïåðåäíÿÿ îïîðà ðîòîðà ÂÄ ñ
ðîëèêîïîäøèïíèêîì
1 – ðîëèêîïîäøèïíèê; 2 - óïðóãîäåìïôåðíàÿ îïîðà; 3 è 4 - ëàáèðèíòû
ÊÍÄ, íî êàê ïîêàçàë îïûò ýêñïëóàòàöèè, èç-çà íèçêîãî äàâëåíèÿ îõëàæäàþùåãî âîçäóõà íå óäàâàëîñü
ðåàëèçîâàòü íàäåæíûé ðåæèì îõëàæäåíèÿ îïîðû.
 ñâÿçè ñ ýòèì îòáîð âîçäóõà äëÿ îõëàæäåíèÿ îïîðû
ñòàë ïðîèçâîäèòüñÿ èç-çà ñåäüìîé ñòóïåíè ÊÂÄ, íî
ñ îáÿçàòåëüíûì îõëàæäåíèåì â âîçäóøíîì òåïëîîáìåííèêå, ðàñïîëîæåííîì â íàðóæíîì êîíòóðå äâèãàòåëÿ. Òàêèì îáðàçîì, âîêðóã îïîðû øàðèêîïîäøèïíèêà êîíñòðóêòèâíî ñôîðìèðîâàíà ïîëîñòü 11,
÷åðåç êîòîðóþ ïðîïóñêàåòñÿ îõëàæäàþùèé âîçäóõ.
Çàäíÿÿ îïîðà ðîòîðà ÂÄ (ñì.Ðèñ. 4.4.7.1_6)
äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À ïîäðîáíî îïèñàíà â ðàçäåëå
8.1.2.4 íà ïðèìåðå êîíñòðóêòèâíî àíàëîãè÷íîé
îïîðû ÒÂÄ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À2 (ñì.Ðèñ. 8.1.2.4_2).
Îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà è çàäíÿÿ îïîðà ðîòîðà
ÂÄ, ìåæâàëüíûé ïîäøèïíèê äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À óñòàíîâëåíû â îäíîé ìàñëÿíîé ïîëîñòè, îðãàíèçîâàííîé êîæóõîì âàëà êàìåðû ñãîðàíèÿ.
198
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.4.7.1_5 - Îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà
ðîòîðà ÂÄ
1 – øàðèêîïîäøèïíèê; 2 - âíóòðåííåå êîëüöî; 3 - íàðóæíîå êîëüöî; 4 - îáîéìà; 5 - êîðïóñ êîæóõà
âíóòðåííèé êàìåðû ñãîðàíèÿ;
6 - ôîðñóíêà; 7 - ñåïàðàòîð;
8 è 9 - ëàáèðèíòû; 10 - òåïëîçàùèòíûé ýêðàí; 11 - âîçäóøíàÿ
ïîëîñòü
 ìàñëÿíîé ïîëîñòè â íèæíåé ÷àñòè íàõîäÿòñÿ äâà òðóáîïðîâîäà îòâîäà ìàñëà (îòäåëüíî – äëÿ
øàðèêîïîäøèïíèêà ÊÂÄ è äëÿ ðîëèêîïîäøèïíèêà ÒÂÄ), ïðè÷åì â êàæäîé ëèíèè îòêà÷êè óñòàíîâëåíû ýëåìåíòû ñèñòåìû äèàãíîñòèêè ñîñòîÿíèÿ
ïîäøèïíèêà – ìàãíèòíûé ñèãíàëèçàòîð ñòðóæêè
è äàò÷èê òåìïåðàòóðû ìàñëà. Âåðõíÿÿ ÷àñòü ìàñëÿíîé ïîëîñòè ñîåäèíåíà ñ îêðóæàþùåé àòìîñôåðîé ÷åðåç ñèñòåìó ñóôëèðîâàíèÿ.
 çàäíåé îïîðå ðîòîðà ÍÄ (ñì. Ðèñ. 4.4.7.1_7)
ðàñïîëîæåí ðîëèêîïîäøèïíèê 1. Ïîäøèïíèê óñòàíîâëåí íà «æåñòêîì» ôëàíöå 2, èìåþùåì óïðóãîäåìïôåðíóþ îïîðó 3. Ôëàíåö íàõîäèòñÿ íà çàäíåé
îïîðå 4 äâèãàòåëÿ. Ïîäâîä ìàñëà íà ðîëèêîïîäøèïíèê – ïðèíóäèòåëüíûé ÷åðåç ôîðñóíêè. Óïëîòíåíèÿ ìàñëÿíîé ïîëîñòè îñóùåñòâëÿåòñÿ ëàáèðèíòàìè 5 è 6. Ðîëèêîïîäøèïíèê ðàñïîëîæåí â ìàñëÿíîé
ïîëîñòè çàäíåé îïîðû, â êîòîðîé îðãàíèçîâàíû
îòêà÷êà ìàñëà - â íèæíåé ÷àñòè, è ñóôëèðîâàíèå
ñ íàðóæíîé àòìîñôåðîé – â âåðõíåé ÷àñòè.  ñèñòåìå îòêà÷êè ìàñëà óñòàíîâëåíû ýëåìåíòû äèàãíîñòèêè ïîäøèïíèêà – ìàãíèòíàÿ ïðîáêà è äàò÷èê
òåìïåðàòóðû.
Äâèãàòåëü PW2037 èìååò äâóõîïîðíóþ êîíñòðóêöèþ ðîòîðà ÂÄ è òðåõîïîðíóþ êîíñòðóêöèþ
ðîòîðà ÍÄ. Íà Ðèñ. 4.4.7.1_8 ïîêàçàíà ñõåìà ðàñ-
Ðèñóíîê 4.4.7.1_6 - Çàäíÿÿ îïîðà ðîòîðà ÂÄ ñ
ðîëèêîïîäøèïíèêîì
Ðèñóíîê 4.4.7.1_7 - Çàäíÿÿ îïîðà ðîòîðà ÍÄ ñ
ðîëèêîïîäøèïíèêîì
1 - ðîëèêîïîäøèïíèê; 2 - ôëàíåö; 3 - óïðóãî-äåìïôåðíàÿ îïîðà; 4 - îïîðà çàäíÿÿ äâèãàòåëÿ; 5
è 6 - ëàáèðèíòíûå óïëîòíåíèÿ
ïîëîæåíèÿ îïîð íà äâèãàòåëå PW2037.
Ñèëîâàÿ ñõåìà ðîòîðîâ ïðåäñòàâëåíà â ðàçäåëå 4.2 (ñì. Ðèñ. 4.2_1).
Ðàññìàòðèâàåìûå äâèãàòåëè – ðîññèéñêèé
ÏÑ-90À è àìåðèêàíñêèé PW2037 – ÿâëÿþòñÿ äâèãàòåëÿìè îäíîãî êëàññà è èìåþò ìíîãî îáùèõ êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé â èñïîëíåíèè îïîð, íî îñòàíîâèìñÿ íà îòëè÷èÿõ.  ïåðâóþ î÷åðåäü ó äâèãàòåëÿ
PW2037 íåîáõîäèìî îòìåòèòü ñëåäóþùåå:
199
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.4.7.1_8 - Äâèãàòåëü PW2037. Ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ îïîð íà äâèãàòåëå PW2037
- äëÿ ðîòîðà ÂÄ ïðèíÿòà äâóõîïîðíàÿ ñèëîâàÿ
ñõåìà, ïðè÷åì îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà ðàçìåùåíà â îòíîñèòåëüíî õîëîäíîì ìåñòå ïåðåä ÊÂÄ;
- óïëîòíåíèÿ ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé îñóùåñòâëåíû ñ ïîìîùüþ êîíòàêòíûõ óïëîòíåíèé;
- ïîäøèïíèêè îïîð ñïåöèàëüíî ñïðîåêòèðîâàíû ñ ó÷åòîì ïðèìåíåíèÿ â êîíêðåòíîé îïîðå.
Íà Ðèñ. 4.4.7.1_9…4.4.7.1_13 ïîêàçàíû èñïîëíåíèÿ îïîð äâèãàòåëÿ PW2037 ñ îïèñàíèåì îñîáåííîñòåé ïðèíÿòûõ êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé.
Íàðóæíîå êîëüöî 1 øàðèêîïîäøèïíèêà 2 êðåïèòñÿ ê ôëàíöó 3. Ïîäâîä ìàñëà îñóùåñòâëÿåòñÿ
ïîä âíóòðåííèé áóðòèê ìàñëîñáîðíîãî êîëüöà 4,
à çàòåì ïî îòâåðñòèÿì â îïîðíîì áóðòå âàëà 5 è ïàçàì âíóòðåííåãî êîëüöà 6 íà òåëî êà÷åíèÿ.
Íàðóæíîå êîëüöî 1 ðîëèêîïîäøèïíèêà 2 èìååò ôëàíåö äëÿ êðåïëåíèÿ ê êîðïóñó 3 îïîðû. Ïîäâîä ìàñëà îñóùåñòâëåí ïîä âíóòðåííåå êîëüöî ðîëèêîïîäøèïíèêà. Ðÿäîì ñ ðîëèêîïîäøèïíèêîì
ðàñïîëîæåíî äâà êîíòàêòíûõ óïëîòíåíèÿ 4, èçîëèðóþùèõ ìàñëÿíóþ ïîëîñòü îïîðû îò ìåæâàëüíîé ïîëîñòè ðîòîðîâ ÂÄ è ÍÄ.
200
Ïåðåäà÷à îñåâîãî óñèëèÿ íà øàðèêîïîäøèïíèê 1 ñ âàëà 2 è äàëåå íà êîðïóñíîé ôëàíåö îñóùåñòâëåíà ÷åðåç áóðòû íà âàëó ðîòîðà è ôëàíöå 3.
Îïîðà ðàñïîëîæåíà â «ãîðÿ÷åé» çîíå. Ôëàíåö
1 èìååò V-îáðàçíóþ ôîðìó äëÿ êîìïåíñàöèè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðíûõ ðàñøèðåíèé íàðóæíîé è âíóòðåííåé ÷àñòè. Îïîðà çàùèùåíà òåïëîèçîëÿöèîííûì
êîðïóñîì 2. Íàðóæíîå êîëüöî ðîëèêîïîäøèïíèêà 3
èìååò óâåëè÷åííóþ äëèíó äëÿ êîìïåíñàöèè ìîíòàæíûõ íåòî÷íîñòåé è òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ.
Íàðóæíîå êîëüöî ðîëèêîïîäøèïíèêà 1 èìååò óïðóãèé ýëåìåíò, à âíóòðåííåå êîëüöî – óâåëè÷åííóþ äëèíó. Îïîðà çàùèùåíà òåïëîèçîëÿöèîííûì êîæóõîì 2.
4.4.7.2 – Êîíñòðóêöèÿ îïîð íàçåìíûõ
ÃÒÄ
 êîíñòðóêöèè îïîð íàçåìíûõ ÃÒÄ ïðèìåíÿþòñÿ òå æå êîíñòðóêòèâíûå ðåøåíèÿ, ÷òî è â îïîðàõ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé.  ñëó÷àå ñîçäàíèÿ
íàçåìíûõ ÃÒÓ íà áàçå ñóùåñòâóþùèõ àâèàöèîííûõ
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.4.7.1_9 - Îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà
ðîòîðà ÍÄ
1 – íàðóæíîå êîëüöî ñ ôëàíöåì;
2 – ðàäèàëüíî-óïîðíûé øàðèêîïîäøèïíèê; 3 – ôëàíåö ïîäøèïíèêà; 4 – ìàñëîñáîðíîå êîëüöî;
5 – âàë ðîòîðà ÍÄ; 6 – âíóòðåííåå ðàçúåìíîå êîëüöî; 7 – êîíòàêòíîå óïëîòíåíèå; 8 – êîðïóñ
Ðèñóíîê 4.4.7.1_10 - Ïðîìåæóòî÷íàÿ îïîðà ðîòîðà
ÍÄ ñ ðîëèêîïîäøèïíèêîì
1 – íàðóæíîå êîëüöî ïîäøèïíèêà ñ ôëàíöåì; 2 – ðîëèêîïîäøèïíèê; 3 – êîðïóñ îïîðû;
4 - êîíòàêòíîå óïëîòíåíèå
(óïëîòíåíèå ìåæâàëüíîãî ïðîñòðàíñòâà) ; 5 – âàë ðîòîðà
ÍÄ; 6 – âàë ðîòîðà ÂÄ
Ðèñóíîê 4.4.7.1_11 - Îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà
ðîòîðà ÂÄ
1 – ðàäèàëüíî-óïîðíûé øàðèêîïîäøèïíèê; 2 – âàë ðîòîðà
ÂÄ; 3 – ñèëîâîé ôëàíåö;
4 – êîðïóñ; 5 – âàë ðîòîðà ÍÄ;
6 – êîíòàêòíîå óïëîòíåíèå
Ðèñóíîê 4.4.7.1_12 - Çàäíÿÿ îïîðà ðîòîðà ÂÄ ñ
ðîëèêîïîäøèïíèêîì
1 – ôëàíåö ïîäøèïíèêà;
2 – òåïëîèçîëÿöèîííûé êîæóõ;
3 – ðîëèêîïîäøèïíèê; 4 – âàë
ðîòîðà ÂÄ; 5 – âàë ðîòîðà ÍÄ;
6 – êîíòàêòíûå óïëîòíåíèÿ;
7 – êîðïóñ
201
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.4.7.1_13 - Çàäíÿÿ îïîðà ðîòîðà ÍÄ ñ
ðîëèêîïîäøèïíèêîì
1 – ðîëèêîïîäøèïíèê; 2 – òåïëîèçîëÿöèîííûé êîæóõ;
3 – âàë ðîòîðà ÍÄ; 4 – êîíòàêòíîå óïëîòíåíèå; 5 – êîðïóñ
êîíñòðóêöèÿ îïîð ïðåäóñìàòðèâàåò áîëüøóþ ñòåïåíü óíèôèêàöèè ïðèìåíÿåìûõ äåòàëåé è óçëîâ, ÷òî
ïîçâîëÿåò çíà÷èòåëüíî óäåøåâèòü ïðîèçâîäñòâî.
4.5 – Ïîäâåñêà ÃÒÄ
Êàê ðàññìàòðèâàëîñü âûøå (ñì. ðàçäåë 4.1)
÷àñòü óñèëèé, âîçíèêàþùèõ â óçëàõ ÃÒÄ, ïåðåäàåòñÿ íà ñèëîâûå ýëåìåíòû ñàìîëåòà (äëÿ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé) è íà ñèëîâóþ ðàìó (äëÿ äâèãàòåëåé íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ).
Ñîâîêóïíîñòü äåòàëåé ÃÒÄ, îáåñïå÷èâàþùèõ
ïåðåäà÷ó ýòèõ óñèëèé, îïðåäåëÿåò ñèñòåìó ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ. Êðîìå òîãî, äåòàëè ïîäâåñêè ôèêñèðóþò äâèãàòåëü îòíîñèòåëüíî ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ
ñàìîëåòà èëè ðàìû ñ îáåñïå÷åíèåì íåîáõîäèìûõ
ñòåïåíåé ñâîáîäû.
 îáùåì ñëó÷àå íà äåòàëè ñèñòåìû ïîäâåñêè
äåéñòâóþò ñëåäóþùèå ñèëû è ìîìåíòû:
- îñåâàÿ ñèëà (ñèëà òÿãè äëÿ àâèàöèîííîãî
ÃÒÄ);
- âåñ äâèãàòåëÿ;
- èíåðöèîííûå íàãðóçêè îò íåóðàâíîâåøåííîñòè ðîòîðà;
- íåóðàâíîâåøåííàÿ ÷àñòü ìîìåíòà êðó÷åíèÿ
íà ñòàòîðíûõ äåòàëÿõ.
Äëÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ, êðîìå òîãî, íåîáõîäè-
202
ìî ó÷èòûâàòü èíåðöèîííûå íàãðóçêè è ãèðîñêîïè÷åñêèé ìîìåíò îò ðîòîðà äâèãàòåëÿ, âîçíèêàþùèå
ïðè äâèæåíèè ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà.
Êîíñòðóêòèâíî ñèñòåìà ïîäâåñêè âêëþ÷àåò
â ñåáÿ ñèëîâûå êîðïóñà äâèãàòåëÿ, ê êîòîðûì ïðèêðåïëåíû ñòåðæíåâûå òÿãè, êðîíøòåéíû, îñè, ñîåäèíÿþùèå ýòè êîðïóñà ñ ñèëîâûìè ýëåìåíòàìè
ïèëîíà (êðûëà, êîðïóñà) ñàìîëåòà èëè ðàìû.
Êàê ïðàâèëî, êàæäàÿ ïîäâåñêà ñîñòîèò èç äâóõ
ïîÿñîâ – ïåðåäíåãî è çàäíåãî. Öåíòð ìàññ ÃÒÄ
îáû÷íî ðàçìåùàåòñÿ ïðèìåðíî ïîñðåäèíå ìåæäó
ïëîñêîñòÿìè êðåïëåíèÿ. Äëÿ óïðîùåíèÿ óñëîâèìñÿ ïîÿñ ïåðåäíåé ïîäâåñêè îáîçíà÷àòü ÏÏÏ, à ïîÿñ çàäíåé ïîäâåñêè – ÏÇÏ.
Äëÿ àíàëèçà ðàáîòû äåòàëåé ïîäâåñêè ÃÒÄ
èñïîëüçóåòñÿ ïîíÿòèå ñõåìû ïîäâåñêè. Ýòî íå ÷òî
èíîå, êàê óñëîâíîå îáîçíà÷åíèå ýëåìåíòîâ ïîäâåñêè, ïîêàçûâàþùåå âçàèìíîå ïîëîæåíèå è âèäû
ñâÿçåé ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ êîðïóñîâ äâèãàòåëÿ è ñàìîëåòà (ðàìû). Ñõåìà ïîäâåñêè ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü ðàñïðåäåëåíèå íàãðóçîê ìåæäó ýëåìåíòàìè
ïîäâåñêè, ïðîâåñòè íåîáõîäèìûå ïðî÷íîñòíûå ðàñ÷åòû, îöåíêó äåôîðìàöèè êîðïóñîâ.
Îñíîâíàÿ òåíäåíöèÿ ñîâðåìåííûõ ñõåì ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ - ñòðåìëåíèå ê óìåíüøåíèþ ïðîãèáà ãåîìåòðè÷åñêîé îñè ñèëîâîãî êîðïóñà äâèãàòåëÿ (äëÿ ÒÐÄÄ – ñèëîâîãî êîðïóñà ãàçîãåíåðàòîðà).
Îò âåëè÷èíû ïðîãèáà ãåîìåòðè÷åñêîé îñè ÃÒÄ çàâèñèò âûáîð âåëè÷èíû ðàäèàëüíîãî çàçîðà ïî ëîïàòêàì ðîòîðîâ, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ôàêòîðîâ, îïðåäåëÿþùèõ ÊÏÄ óçëîâ êîìïðåññîðà
è òóðáèíû, à ñëåäîâàòåëüíî – ýêîíîìè÷íîñòü äâèãàòåëÿ. Ãëàâíîå âëèÿíèå íà ïðîãèá ãåîìåòðè÷åñêîé îñè îêàçûâàåò ðàçìåùåíèå íà êîðïóñå òî÷êè
êðåïëåíèÿ, ÷åðåç êîòîðóþ ïåðåäàþòñÿ îñåâûå íàãðóçêè. ×åì áëèæå òî÷êà «ñíÿòèÿ» îñåâûõ íàãðóçîê ê îñè äâèãàòåëÿ, òåì ìåíüøå èçãèáíûå äåôîðìàöèè, òåì áîëåå ëåãêèì ìîæåò áûòü âûïîëíåí
êîðïóñ äâèãàòåëÿ, ñ ìåíüøèìè çàçîðàìè ïî ëîïàòêàì ðîòîðîâ, à ñëåäîâàòåëüíî – ñ áîëåå ñòàáèëüíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ýêîíîìè÷íîñòè â ïðîöåññå
ýêñïëóàòàöèè.
 ìåíüøåé ñòåïåíè íà ïðîãèá êîðïóñîâ âëèÿåò ðàñïîëîæåíèå òî÷êè êðåïëåíèÿ ïî îñè äâèãàòåëÿ. Îíà ìîæåò áûòü ðàñïîëîæåíà âáëèçè ÏÏÏ,
âáëèçè ÏÇÏ èëè ìåæäó ïîÿñàìè ïîäâåñêè. Îò ðàçìåùåíèÿ ýòîé òî÷êè êðåïëåíèÿ çàâèñèò õàðàêòåð
ýïþðû èçãèáàþùåãî ìîìåíòà ïî îñè äâèãàòåëÿ.
Íà âûáîð ñõåìû ïîäâåñêè ÃÒÄ âëèÿåò è êîíñòðóêöèÿ ñèëîâîãî êîðïóñà, îò êîòîðîãî çàâèñèò èçìåíåíèå ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ ìåæäó ðîòîðîì è ñòàòîðîì. Êîëè÷åñòâî îïîð ðîòîðîâ è íàëè÷èå æåñòêèõ
ðàäèàëüíûõ ñâÿçåé â êîðïóñàõ â ìåñòå ðàñïîëîæåíèÿ ýòèõ îïîð, â ÷àñòíîñòè â ðàéîíå çàäíåé îïîðû
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
ÊÂÄ, èñêëþ÷àåò îâàëèçàöèþ êîðïóñîâ â ìåñòå ðàñïîëîæåíèÿ îïîð è ïðè ïðîãèáàõ êîðïóñîâ ïîçâîëÿåò îïîðàì îòñëåæèâàòü ïåðåìåùåíèÿ êîðïóñîâ
â ñîîòâåòñòâóþùèõ ñå÷åíèÿõ. Òàêèì îáðàçîì, ñèëîâîé êîðïóñ ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ýëåìåíòîâ ïîäâåñêè, è ïîäâåñêà âìåñòå ñ êîðïóñîì ñîñòàâëÿþò ñòàòè÷åñêè îïðåäåëèìóþ ôåðìó.
Äëÿ øèðîêî ïðèìåíÿåìûõ ÒÐÄÄ â ðÿäå ñëó÷àåâ â êà÷åñòâå ñèëîâîãî êîðïóñà ïîäâåñêè èñïîëüçóåòñÿ íå òîëüêî êîðïóñ ãàçîãåíåðàòîðà, íî
è ÷àñòü êîðïóñà íàðóæíîãî êîíòóðà. Èìåííî ñ êîðïóñà íàðóæíîãî êîíòóðà ïåðåäàåòñÿ òÿãà íà ñèëîâûå ýëåìåíòû ñàìîëåòà.
Ïðåèìóùåñòâà òàêîé ñõåìû ñëåäóþùèå:
- ïðîñòîòà êîíñòðóêöèè ýëåìåíòîâ êðåïëåíèÿ
è áîëåå êîðîòêèå ñâÿçè ñ ñàìîëåòîì;
- áîëåå âûñîêèé ÊÏÄ ñèëîâîé óñòàíîâêè çà
ñ÷åò ìåíüøåãî çàãðîìîæäåíèÿ êàíàëà íàðóæíîãî
êîíòóðà, ÷åðåç êîòîðûé ýòè ñâÿçè (ñòåðæíè) íå ïðîõîäÿò;
- èñïîëüçîâàíèå æåñòêîñòè ñàìîãî íàðóæíîãî
êîíòóðà, íàëè÷èå æåñòêèõ ðàäèàëüíûõ ñâÿçåé â çîíå ÏÏÏ, êàê ýòî îñóùåñòâëåíî, íàïðèìåð, íà ÒÐÄÄ
RB-211, èëè ïðîìåæóòî÷íûé (ðàçäåëèòåëüíûé)
êîðïóñ, êàê íà Ä-30ÊÓ è Ä-30ÊÏ.
Òàê êàê ïðè ðàñïîëîæåíèè òî÷êè ñíÿòèÿ «îñåâîãî» óñèëèÿ íà íàðóæíîì êîíòóðå ïëå÷î èçãèáàþùåãî êîðïóñ ìîìåíòà áîëüøå, òî ïðèõîäèòñÿ óñèëèâàòü êîðïóñ ãàçîãåíåðàòîðà. Ýòèì èñêëþ÷àþòñÿ
áîëüøèå ïðîãèáû ãåîìåòðè÷åñêîé îñè ÒÐÄÄ ïî
ñðàâíåíèþ ñ ðàñïîëîæåíèåì òàêîé æå òî÷êè íà ãàçîãåíåðàòîðå. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïðè ðàçìåùåíèè
ïåðåäíåãî ïîÿñà ïîäâåñêè íà ãàçîãåíåðàòîðå ïðèõîäèòñÿ óñèëèâàòü êîðïóñ ãàçîãåíåðàòîðà ñèëîâûì
êîëüöîì - øïàíãîóòîì, íà êîòîðîì ðàçìåùàþòñÿ
òî÷êè êðåïëåíèÿ.
Íà îñíîâàíèè ñóùåñòâóþùåé ïðàêòèêè ïðîåêòèðîâàíèÿ ìîæíî ñôîðìóëèðîâàòü ñëåäóþùèå
îáùèå òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå ê êîíñòðóêöèè
è ðàñïîëîæåíèþ íà äâèãàòåëå óçëîâ êðåïëåíèÿ:
- óäîáñòâî çàìåíû ÃÒÄ è åãî òåõíè÷åñêîãî
îáñëóæèâàíèÿ â ýêñïëóàòàöèè;
- òî÷êè ïîäâåñêè äîëæíû áûòü ðàñïîëîæåíû
íà äâèãàòåëå òàê, ÷òîáû îáåñïå÷èâàëîñü êðåïëåíèå
äâèãàòåëÿ â íàïðàâëåíèè âñåõ øåñòè ñòåïåíåé ñâîáîäû - â îñåâîì, âåðòèêàëüíîì è áîêîâîì íàïðàâëåíèÿõ, âîêðóã ïðîäîëüíîé, âåðòèêàëüíîé è ãîðèçîíòàëüíîé îñåé. Ïðè ýòîì ñèñòåìà ïîäâåñêè
äîëæíà áûòü ñòàòè÷åñêè îïðåäåëèìà, ò.å. íå äîïóñêàåòñÿ äâîéíîãî êðåïëåíèÿ â íàïðàâëåíèè è âîêðóã
óêàçàííûõ îñåé. Áëàãîäàðÿ ýòîìó êîðïóñíàÿ ñèñòåìà äâèãàòåëÿ èçîëèðóåòñÿ îò äåôîðìàöèè ñàìîëåòíîé êîíñòðóêöèè è ïðåäóïðåæäàåòñÿ âîçíèêíîâåíèå
â óçëàõ ïîäâåñêè íåðàñ÷åòíûõ íàãðóçîê;
- êîíñòðóêöèÿ ýëåìåíòîâ êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ ïðè âñåõ óñëîâèÿõ ïîëåòà è ðåæèìàõ ðàáîòû íå
äîëæíà ïðåïÿòñòâîâàòü òåðìè÷åñêèì äåôîðìàöèÿì êîðïóñà äâèãàòåëÿ;
- òî÷êè ïîäâåñêè äîëæíû áûòü ðàñïîëîæåíû
íà ñèëîâûõ êîðïóñàõ ãàçîãåíåðàòîðà â çîíå ðàñïîëîæåíèÿ âíóòðåííèõ ñâÿçåé îïîð;
- ôîðñàæíàÿ êàìåðà ìîæåò èìåòü äîïîëíèòåëüíóþ «òî÷êó» ïîäâåñêè â ïëîñêîñòè êîðïóñà
ðåàêòèâíîãî ñîïëà. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ñòàòè÷åñêîé
îïðåäåëèìîñòè êîíñòðóêöèÿ äîïîëíèòåëüíîé «òî÷êè» ïîäâåñêè äîëæíà îáåñïå÷èâàòü íåîáõîäèìóþ
ñòåïåíü ñâîáîäû (ïðèìåíåíèå øàðíèðíîãî ñîåäèíåíèÿ è ò.ä.);
- äëÿ ïðîâåäåíèÿ òàêåëàæíûõ, ìîíòàæíûõ
è òðàíñïîðòèðîâî÷íûõ ðàáîò íà äâèãàòåëå ïðåäóñìàòðèâàþòñÿ ñïåöèàëüíûå òî÷êè êðåïëåíèÿ
è ïîääåðæêè. Îáû÷íî èõ ðàñïîëàãàþò â ðàéîíàõ
ÏÏÏ è ÏÇÏ è ïðîåêòèðóþò ñ âûïîëíåíèåì òðåáîâàíèé, ïðåäúÿâëÿåìûõ ê îñíîâíûì ýëåìåíòàì
ïîäâåñêè.
4.5.1 – Ñõåìû ïîäâåñêè ÃÒÄ íà
ñàìîëåòå
Âûáîð ñõåìû ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ íà ñàìîëåòå, êîíñòðóêòèâíîå èñïîëíåíèå ýëåìåíòîâ ïîäâåñêè îïðåäåëÿåòñÿ íåîáõîäèìîñòüþ âûïîëíåíèÿ
«äâèãàòåëüíûõ» òðåáîâàíèé, î êîòîðûõ ãîâîðèëîñü
âûøå, à ñ äðóãîé ñòîðîíû - äèêòóåòñÿ òàêæå íàëè÷èåì «ñàìîëåòíûõ» òðåáîâàíèé (ðàñïîëîæåíèå
äâèãàòåëÿ íà ëåòàòåëüíîì àïïàðàòå, êîíñòðóêöèÿ
ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ ñàìîëåòà, îñîáåííîñòè ýêñïëóàòàöèè è ò.ä.).
 íàñòîÿùåå âðåìÿ â ãðàæäàíñêîé è òðàíñïîðòíîé àâèàöèè íàèáîëåå ÷àñòî äâèãàòåëü íà ñàìîëåòå ïîäâåøèâàåòñÿ íà ïèëîíå ïîä êðûëîì.
Ïðèìåð òàêîãî ðàñïîëîæåíèÿ äâèãàòåëÿ ïðåäñòàâëåí íà Ðèñ. 4.5.1_1. Äëÿ äâèãàòåëåé, óñòàíàâëèâàåìûõ íà ïèëîíàõ ïîä êðûëîì ñàìîëåòà, îáÿçàòåëüíî âûïîëíåíèå ýëåìåíòîâ êðåïëåíèÿ ê ñàìîëåòó
â âåðõíåé ÷àñòè â ðàéîíå ðàñïîëîæåíèÿ ïèëîíà.
Íà Ðèñ. 4.5.1_2 ïîêàçàíà ñõåìà ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ
RB-211. Ïîäâåñêà äâèãàòåëÿ âûïîëíåíà ïî «êëàññè÷åñêîé» ñõåìå, ñ íàëè÷èåì ÏÏÏ è ÏÇÏ è ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ íà ïèëîíå ïîä êðûëîì ñàìîëåòà.
Êàê óïîìèíàëîñü âûøå, â êà÷åñòâå ñèëîâîãî
ýëåìåíòà â ÏÏÏ èñïîëüçîâàí êîðïóñ íàðóæíîãî
êîíòóðà, à â ÏÇÏ - êîðïóñ ãàçîãåíåðàòîðà.
Ñõåìà ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ Ä-30ÊÏ íà ñàìîëåòå Èë-76 (ñì. Ðèñ. 4.5.1_3) âåñüìà ïîõîæà íà ïðåäûäóùóþ êîíñòðóêöèþ ïîäâåñêè ÃÒÄ íà ïèëîíå,
ïîä êðûëîì.
203
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.5.1_1 – Ñàìîëåò Èë-96-300 ñ äâèãàòåëÿìè ÏÑ-90À, ðàñïîëîæåííûìè íà ïèëîíàõ ïîä êðûëîì
Ðèñóíîê 4.5.1_2 – Ñõåìà ïîäâåñêè ÒÐÄÄ RB-211 (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)
1, 2, 4, 5, 6 – ñòåðæíè, âîñïðèíèìàþùèå âåðòèêàëüíûå, áîêîâûå íàãðóçêè è êðóòÿùèé
ìîìåíò; 3 – øòûðü, âîñïðèíèìàþùèé îñåâûå óñèëèÿ (òÿãó äâèãàòåëÿ); 7, 8 – êðîíøòåéíû
ñèëîâîé ïîäâåñêè íà ïèëîíå ñàìîëåòà; 9, 10 - ñèëîâîé ýëåìåíò ïèëîíà ñàìîëåòà
 ñëó÷àå ðàñïîëîæåíèÿ ÃÒÄ â õâîñòîâîé ÷àñòè ñàìîëåòà èëè â ôþçåëÿæå ñàìîëåòà (äëÿ âîåííîé àâèàöèè) ïðèìåíÿåòñÿ áîêîâàÿ ïîäâåñêà ñàìîëåòà (ñì. Ðèñ. 4.5.1_4, 4.5.1_5, 4.5.1_6).
204
Ó äâèãàòåëÿ Ä-30 (ñì. Ðèñ. 4.5.1_7) òî÷êè êðåïëåíèÿ ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ ðàñïîëîæåíû íà íàðóæíîì êîíòóðå. Íåñîìíåííî, ýòî ïîçâîëèëî çíà÷èòåëüíî óïðîñòèòü êîíñòðóêöèþ ñèñòåìû ïîäâåñêè, íî
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.5.1_3 – Ñõåìà ïîäâåñêè ÒÐÄÄ Ä-30ÊÏ
1, 2, 4 – ñòåðæíè, âîñïðèíèìàþùèå âåðòèêàëüíûå, áîêîâûå íàãðóçêè è êðóòÿùèé ìîìåíò;
3 – øòûðü, âîñïðèíèìàþùèé îñåâûå óñèëèÿ (òÿãó äâèãàòåëÿ); 5 – ñèëîâîé ýëåìåíò ïèëîíà
ñàìîëåòà
Ðèñóíîê 4.5.1_4 – Ñàìîëåò Èë-62Ì ñ äâèãàòåëÿìè Ä-30ÊÓ
Ðèñóíîê 4.5.1_5 – Ñàìîëåò Òó-134À ñ «áîêîâûì» ðàñïîëîæåíèåì äâèãàòåëåé Ä-30
205
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
ïîâëåêëî çà ñîáîé íåîáõîäèìîñòü óñèëåíèÿ êîðïóñíûõ äåòàëåé è ââåäåíèÿ ðàäèàëüíûõ ðåáåð ìåæäó
íàðóæíûì è âíóòðåííèì êîðïóñîì â çîíå ÏÇÏ.
Ðèñóíîê 4.5.1_6 – Ñàìîëåò ÌèÃ-31 ñ äâèãàòåëÿìè
Ä-30Ô6
Ðàññìîòðèì áîëåå ïîäðîáíî ñõåìó ïîäâåñêè
äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À íà ñàìîëåòàõ Èë-96-300 è Òó-204.
Ýòà ñõåìà ïîäâåñêè áûëà ðåàëèçîâàíà ïîçäíåå, ÷åì
ïîêàçàííûå âûøå äëÿ äâèãàòåëåé RÂ-211 è Ä-30ÊÏ.
 ñõåìå áûë ó÷òåí îïûò ïðåäûäóùèõ ðàçðàáîòîê
è ââåäåí äîïîëíèòåëüíûé ýëåìåíò – ïîÿñ ñðåäíåé
ïîäâåñêè (ÏÑÏ), ïîçâîëÿþùèé óìåíüøèòü äåôîðìàöèþ êîðïóñîâ ãàçîãåíåðàòîðà.
 ñõåìó ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À(ñì.
Ðèñ. 4.5.1_8) âõîäÿò ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ 1, ñèëîâîå êîëüöî 2 êîìïðåññîðà, ñèëîâîå êîëüöî 3 çàäíåé îïîðû, ïåðåäíèå òÿãè 4 è 5, ãîðèçîíòàëüíàÿ òÿãà
6, êðîíøòåéí 7 ñðåäíåé ïîäâåñêè ñ òÿãîé 8, òÿãà íàêëîííàÿ 9, òÿãè çàäíèå 10,11,12 è êðîíøòåéí 13 çàäíåãî ïîÿñà ïîäâåñêè. Íàëè÷èå ÏÑÏ ïîçâîëÿåò ðàçãðóçèòü êîðïóñà ãàçîãåíåðàòîðà è óìåíüøèòü
âåëè÷èíó èõ ïðîãèáîâ. Ïåðåäà÷à ñèëû òÿãè îò ñèëîâûõ êîðïóñîâ ãàçîãåíåðàòîðà äâèãàòåëÿ (ñì. ðàçäåë 4.3) îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç êðîíøòåéí çàäíåé
ïîäâåñêè. Òÿãè ÏÏÏ èìåþò øàðíèðíîå ñîåäèíåíèå
êàê ñ êîðïóñàìè ãàçîãåíåðàòîðà, òàê è ñ ñèëîâûìè
Ðèñóíîê 4.5.1_7 – Ñõåìà ïîäâåñêè ÒÐÄÄ Ä-30
1, 2, 3, 4, 5 - ñòåðæíè, âîñïðèíèìàþùèå âåðòèêàëüíûå, áîêîâûå íàãðóçêè è êðóòÿùèé
ìîìåíò; 6 – ñòåðæåíü, âîñïðèíèìàþùèé îñåâûå óñèëèÿ (òÿãó äâèãàòåëÿ); 7 – ñèëîâûå
ýëåìåíòû êîðïóñà ñàìîëåòà, 8 – ðàäèàëüíûå ðåáðà
206
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.5.1_8 – Ñõåìà ñèñòåìû ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
1 - ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ; 2 - ñèëîâîå êîëüöî êîìïðåññîðà; 3 - ñèëîâîå êîëüöî çàäíåé
îïîðû; 4 è 5 - òÿãè ïåðåäíèå; 6 - òÿãà ãîðèçîíòàëüíàÿ; 7 - êðîíøòåéí ñðåäíåé ïîäâåñêè;
8 -òÿãà ñðåäíåé ïîäâåñêè; 9 - òÿãà íàêëîííàÿ; 10, 11, 12 - òÿãè çàäíèå; 13 - êðîíøòåéí
çàäíåãî ïîÿñà ïîäâåñêè, 14 – êîðïóñ ãàçîãåíåðàòîðà
ëàãàåòñÿ â íèæíåé ÷àñòè äâèãàòåëÿ, íî ýòî íå ÿâëÿåòñÿ îáÿçàòåëüíûì.  ñëó÷àå ïðèìåíåíèÿ ñóùåñòâóþùåãî ÃÒÄ ñ «áîêîâîé» èëè äàæå «âåðõíåé»
ïîäâåñêîé âî èçáåæàíèå ïåðåäåëêè îòðàáîòàííîé
ñèëîâîé ñõåìû äâèãàòåëÿ ìîæåò áûòü ïðèíÿòî ðåøåíèå î ñîõðàíåíèè äâèãàòåëüíîé ÷àñòè ñèñòåìû
ïîäâåñêè. Ýòî ïðèâîäèò ê íåîáõîäèìîñòè óñòàíîâêè íà ëåòàòåëüíîì àïïàðàòå äîïîëíèòåëüíûõ ñèëîâûõ ôåðì, îáåñïå÷èâàþùèõ ïðèíÿòóþ ñèñòåìó
ïîäâåñêè äëÿ ÃÒÄ.
Ðèñóíîê 4.5.1_9 – Ñàìîëåò À-40 ñ «âåðõíèì»
ðàñïîëîæåíèåì äâèãàòåëÿ
4.5.2 – Ñõåìû ïîäâåñêè íàçåìíûõ
ÃÒÄ
ýëåìåíòàìè ïèëîíà ñàìîëåòà. Òÿãè ÏÇÏ òàêæå øàðíèðíî çàêðåïëåíû è ê êîðïóñàì ãàçîãåíåðàòîðà,
è ê êðîíøòåéíó 13, íî ñàì êðîíøòåéí æåñòêî çàêðåïëåí çà ïèëîí ñàìîëåòà.
Äëÿ ãèäðîñàìîëåòîâ õàðàêòåðíî ðàñïîëîæåíèå äâèãàòåëÿ íà ïèëîíå íàä êðûëîì ëåòàòåëüíîãî
àïïàðàòà (ñì. Ðèñ. 4.5.1_9). Êàê ïðàâèëî, â òàêèõ
ñëó÷àÿõ îñóùåñòâëÿåòñÿ «íèæíÿÿ» ïîäâåñêà äâèãàòåëÿ, ò.å. ýëåìåíòû êðåïëåíèÿ ê ñàìîëåòó ðàñïî-
Ïðè âûáîðå ñõåìû ïîäâåñêè ÃÒÄ íàçåìíîãî
ïðèìåíåíèÿ òàêæå îáÿçàòåëüíî âûïîëíåíèå òðåáîâàíèé ïî äâèãàòåëþ, êîòîðûå ïðåäúÿâëÿþòñÿ äëÿ
àâèàöèè. Íî åñëè äëÿ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé ýëåìåíòû ïîäâåñêè ïðåäíàçíà÷åíû ïðåæäå âñåãî äëÿ
ïåðåäà÷è òÿãè äâèãàòåëÿ â êà÷åñòâå îñíîâíîé íàãðóçêè, òî äëÿ äâèãàòåëåé íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ
ýëåìåíòû ïîäâåñêè äîëæíû â ïåðâóþ î÷åðåäü
îáåñïå÷èâàòü ïåðåäà÷ó êðóòÿùåãî ìîìåíòà.
207
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðàçìåùåíèå äâèãàòåëÿ íàçåìíûõ óñòàíîâîê íà
ñïåöèàëüíîé ðàìå, ïðè ìåíåå æåñòêèõ, ÷åì â àâèàöèè, òðåáîâàíèÿõ ïî ìàññå è ãàáàðèòàì ïîçâîëÿåò
óïðîñòèòü êîíñòðóêöèþ ïîäâåñêè. Êàê ïðàâèëî, íà
íàçåìíûõ óñòàíîâêàõ ïðèìåíÿåòñÿ äâà ïîÿñà ïîäâåñêè ñ ñèñòåìîé ïðîñòûõ ïî êîíñòðóêöèè ñòåðæíåé (òÿã) è øàðíèðîâ.
Íà Ðèñ. 4.5.2_1 â êà÷åñòâå ïðèìåðà ïðåäñòàâëåíà ñõåìà ïîäâåñêè íàçåìíîé óñòàíîâêè ÃÒÓ-16Ï.
4.6 – Êîíñòðóêöèÿ ïîäâåñîê ÃÒÄ
Êàê óïîìèíàëîñü âûøå, äåòàëè ïîäâåñêè ÃÒÄ
îñóùåñòâëÿþò åãî ôèêñàöèþ îòíîñèòåëüíî ñèëîâûõ
ýëåìåíòîâ ñàìîëåòà (äëÿ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé)
èëè ñèëîâîé ðàìû (äëÿ äâèãàòåëåé íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ). Êðîìå òîãî, èìåííî äåòàëè ïîäâåñêè
îáåñïå÷èâàþò ïåðåäà÷ó óñèëèé, âîçíèêàþùèõ â óçëàõ ÃÒÄ, íà ñèëîâûå ýëåìåíòû ñàìîëåòà (ðàìû).
Ðèñóíîê 4.5.2_1 – Ñõåìà ïîäâåñêè óñòàíîâêè ÃÒÓ-16Ï
1 - äâèãàòåëü; 2 – ðàìà; 3 – ñòåðæíè, âîñïðèíèìàþùèå âåðòèêàëüíûå, áîêîâûå íàãðóçêè
è êðóòÿùèé ìîìåíò; 4 – ñòåðæåíü, âîñïðèíèìàþùèé îñåâîå óñèëèå
208
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Êîíñòðóêòèâíîå èñïîëíåíèå ñèñòåì ïîäâåñîê
ÃÒÄ ðàçíîîáðàçíî è çàâèñèò îò èíäèâèäóàëüíûõ
êîíñòðóêòèâíûõ îñîáåííîñòåé êàê äâèãàòåëÿ, òàê
è îáúåêòà åãî ïðèìåíåíèÿ. Áîëüøîå âëèÿíèå íà âûáîð êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé èìåþò îïûò è òðàäèöèè ôèðì-ðàçðàáîò÷èêîâ. Äàæå ïðè âûïîëíåíèè
îäèíàêîâûõ ñõåì ïîäâåñêè êîíñòðóêöèÿ äåòàëåé,
óçëîâ êðåïëåíèÿ áûâàþò âåñüìà ðàçëè÷íûìè íå
òîëüêî ó ÃÒÄ ðàçëè÷íûõ ðàçðàáîò÷èêîâ, íî è ó ìîäèôèêàöèé îäíîãî äâèãàòåëÿ.
4.6.1 – Êîíñòðóêöèÿ ïîäâåñêè àâèàöèîííûõ ÃÒÄ
Ðàññìîòðèì êîíñòðóêòèâíîå èñïîëíåíèå ñèñòåìû ïîäâåñêè è åå îòäåëüíûõ óçëîâ íà ïðèìåðå
êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À íà ñàìîëåòàõ Èë-96300, Òó-204. Äâèãàòåëè ÏÑ-90À íà ýòèõ ñàìîëåòàõ
ðàñïîëîæåíû íà ïèëîíàõ ïîä êðûëüÿìè è èìåþò
«âåðõíþþ» ïîäâåñêó.
Ñõåìà ñèñòåìû ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
ïîêàçàíà íà Ðèñ. 4.5.1_8.
Ñèñòåìà ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ èìååò òðè ïîÿñà.
Ïåðåäíèé ñèëîâîé ïîÿñ (ñì. Ðèñ. 4.6.1_1, ñå÷åíèå À-À) îáðàçîâàí ðàçäåëèòåëüíûì êîðïóñîì 1, ïåðåäíèì ñèëîâûì êîëüöîì 2 êîìïðåññîðà, ïåðåäíåé
îïîðîé ðîòîðà âåíòèëÿòîðà è ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé,
çàäíåé îïîðîé ðîòîðà âåíòèëÿòîðà è ïåðåäíåé îïîðîé ÊÂÄ. Íà ðàçäåëèòåëüíîì êîðïóñå ðàñïîëîæåíû äâà òðàíñïîðòèðîâî÷íûõ ôëàíöà 3 äëÿ êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ íà òåõíîëîãè÷åñêîé òåëåæêå, äâà
êðîíøòåéíà 4 äëÿ òàêåëàæíûõ ðàáîò è äâå òÿãè 5
äëÿ êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ ê ñèëîâîé áàëêå 6 ïèëîíà ñàìîëåòà. Ïåðåäíÿÿ ïîäâåñêà äâèãàòåëÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ äâóìÿ òÿãàìè, ðàñïîëîæåííûìè V-îáðàçíî. Íèæíèìè êîíöàìè òÿãè øàðíèðíî êðåïÿòñÿ
ê ïåðåäíåìó ñèëîâîìó êîëüöó, à âåðõíèìè êîíöàìè íàäåâàþòñÿ íà êîíè÷åñêèå öàïôû êðîíøòåéíà
ñèëîâîé áàëêè ïèëîíà ñàìîëåòà èëè òðàâåðñå ëþëüêè òðàíñïîðòèðîâî÷íîãî ÿùèêà (ñì. Ðèñ. 4.6.1_1,
ýëåìåíò Ã).
Ñðåäíèé ñèëîâîé ïîÿñ (ñì. Ðèñ. 4.6.1_1, ñå÷åíèå Á-Á) îáðàçîâàí çàäíèì ñèëîâûì êîëüöîì ïîäâåñêè 7, ðàñïîëîæåííûì íà êîðïóñå ÊÂÄ , êîðïóñîì îïîðû øàðèêîâîãî ïîäøèïíèêà ðîòîðà ÊÂÄ,
îïîðîé ðîëèêîâîãî ïîäøèïíèêà ÒÂÄ. Íà çàäíåì
ñèëîâîì êîëüöå øàðíèðíî çàêðåïëåíû òÿãà 8 ñðåäíåé ïîäâåñêè 8 è êðîíøòåéí ñèëîâîé ïîäâåñêè
ñðåäíåé 9.
Çàäíèé ñèëîâîé ïîÿñ (ñì. Ðèñ. 4.6.1_1, ñå÷åíèå
Â-Â) îáðàçîâàí çàäíåé îïîðîé äâèãàòåëÿ è îïîðîé
ðîëèêîâîãî ïîäøèïíèêà ÒÍÄ. Çàäíÿÿ ïîäâåñêà îáðàçîâàíà òðåìÿ òÿãàìè 10, ðàñïîëîæåííûìè â âèäå
áóêâû “È” è êðîíøòåéíîì ïîäâåñêè 11. Òÿãè çàê-
ðåïëåíû íèæíèìè êîíöàìè íà ñèëîâîì êîëüöå 12
çàäíåé îïîðû, à âåðõíèìè íà êðîíøòåéíå ïîäâåñêè. Êðîíøòåéí ïðè ïîìîùè ñôåðè÷åñêîãî øàðíèðà
è äâóõ òÿã ñèëîâîé áàëêè êðåïèòñÿ ê ñèëîâîé áàëêå
ïèëîíà ñàìîëåòà (ñì. Ðèñ. 4.6.1_1, ýëåìåíò Ä) èëè
ê òðàâåðñå ëþëüêè òðàíñïîðòèðîâî÷íîãî ÿùèêà.
Âñå òðè ñèëîâûõ ïîÿñà ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé
êîðïóñàìè ãàçîãåíåðàòîðà è ñèñòåìîé òÿã: ïåðåäíèé
è ñðåäíèé ñèëîâûå ïîÿñà - òÿãîé ãîðèçîíòàëüíîé 13,
à ñðåäíèé è çàäíèé - òÿãîé íàêëîííîé 14. Ãîðèçîíòàëüíàÿ òÿãà øàðíèðíî ïðèêðåïëåíà îäíèì êîíöîì
ê ðàçäåëèòåëüíîìó êîðïóñó, äðóãèì - ê êðîíøòåéíó ñðåäíåé ïîäâåñêè. Íàêëîííàÿ òÿãà îäíèì êîíöîì øàðíèðíî êðåïèòñÿ ê êðîíøòåéíó ñðåäíåé ïîäâåñêè, äðóãèì - ê êðîíøòåéíó ïîäâåñêè.
Ïåðåäíÿÿ ïîäâåñêà ïåðåäàåò íà ïèëîí ñàìîëåòà â òî÷êàõ êðåïëåíèÿ èíåðöèîííûå è àýðîäèíàìè÷åñêèå ñèëû, âîçäåéñòâóþùèå íà äâèãàòåëü
è ãîíäîëó â âåðòèêàëüíîé ïëîñêîñòè. Çàäíÿÿ ïîäâåñêà ïåðåäàåò íà ïèëîí ñàìîëåòà ïðÿìóþ è îáðàòíóþ òÿãè äâèãàòåëÿ, èíåðöèîííûå è àýðîäèíàìè÷åñêèå ñèëû, äåéñòâóþùèå â ãîðèçîíòàëüíîé
è âåðòèêàëüíîé ïëîñêîñòÿõ ïåðïåíäèêóëÿðíî îñè
äâèãàòåëÿ, à òàêæå âîçíèêàþùèé êðóòÿùèé ìîìåíò
â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé îñè äâèãàòåëÿ.
Òÿãè ãîðèçîíòàëüíàÿ è íàêëîííàÿ, ïîääåðæèâàÿ
ñðåäíèé ñèëîâîé ïîÿñ, ïîâûøàþò èçãèáíóþ æåñòêîñòü êîðïóñà ãàçîãåíåðàòîðà è, òàêèì îáðàçîì,
ïðåïÿòñòâóþò ïðîãèáó êîðïóñà ãàçîãåíåðàòîðà
è ðîòîðîâ äâèãàòåëÿ.
Îñòàíîâèìñÿ áîëåå ïîäðîáíî íà êîíñòðóêöèè
ðàçäåëèòåëüíîãî êîðïóñà è çàäíåé îïîðû, ÿâëÿþùèõñÿ îáÿçàòåëüíîé ïðèíàäëåæíîñòüþ ïåðåäíåãî
è çàäíåãî ïîÿñîâ ïîäâåñîê ñîâðåìåííûõ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé.
Ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ ñîâðåìåííîãî ÃÒÄ,
ÿâëÿåòñÿ âàæíîé ÷àñòüþ ñèëîâîé ñõåìû äâèãàòåëÿ. Îí îñóùåñòâëÿåò æåñòêóþ ñèëîâóþ ðàäèàëüíóþ ñâÿçü êîðïóñîâ ãàçîãåíåðàòîðà ñ ïåðåäíèìè
îïîðàìè äâèãàòåëÿ. Êàê ïðàâèëî, â îäíîâàëüíûõ
ÃÒÄ â ðàçäåëèòåëüíîì êîðïóñå ðàñïîëîæåíà ïåðåäíÿÿ îïîðà êîìïðåññîðà, à â äâóõâàëüíûõ ÃÒÄ –
ïåðåäíÿÿ îïîðà ÊÂÄ è çàäíÿÿ îïîðà âåíòèëÿòîðà.
 áîëåå ñëîæíûõ ñèëîâûõ ñõåìàõ äâóõêîíòóðíûõ
äâèãàòåëåé ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ îáåñïå÷èâàåò
ñèëîâóþ ñâÿçü êîðïóñîâ ãàçîãåíåðàòîðà ñ íàðóæíûìè ñèëîâûìè êîðïóñàìè (êîðïóñ âåíòèëÿòîðà,
êîæóõ íàðóæíûé, ðåâåðñ, ñîïëî). Êàê ïðàâèëî,
èìåííî íà ðàçäåëèòåëüíîì êîðïóñå íàõîäèòñÿ ïåðåäíèé ïîÿñ ïîäâåñêè ÃÒÄ ê ñàìîëåòó èëè ðàìå
â íàçåìíûõ óñòàíîâêàõ.
Ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé
ñëîæíóþ òîíêîñòåííóþ ëèòóþ êîíñòðóêöèþ. Íà
íåêîòîðûõ èçäåëèÿõ ýëåìåíòû êîðïóñîâ ñîåäèíå-
209
Ðèñóíîê 4.6.1_1 – Ñèñòåìà ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
1 - ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ; 2 – ïåðåäíåå ñèëîâîå êîëüöî êîìïðåññîðà; 3 – ôëàíåö òðàíñ-îðòèðîâî÷íûé; 4 – êðîíøòåéí òàêåëàæíûé; 5 - òÿãè ïåðåäíèå; 6 – ñèëîâàÿ áàëêà ïèëîíà ñàìîëåòà; 7 – çàäíåå ñèëîâîå êîëüöî êîìïðåññîðà; 8 – òÿãà ñðåäíåé ïîäâåñêè;
9 – êðîíøòåéí ñðåäíåé ïîäâåñêè; 10 - òÿãè çàäíèå; 11 - êðîíøòåéí çàäíåãî ïîÿñà ïîäâåñêè; 12 – ñèëîâîå êîëüöî çàäíåé îïîðû;
13 – òÿãà ãîðèçîíòàëüíàÿ; 14 – òÿãà íàêëîííàÿ
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
210
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
íû ïðè ïîìîùè ñâàðêè. Êîðïóñà ïðèâîäîâ èìåþò
ôëàíöû äëÿ êðåïëåíèÿ ê êîðïóñàì îïîð äâèãàòåëÿ, äëÿ óñòàíîâêè ðàçëè÷íûõ êðûøåê, ýëåìåíòîâ
ïîäâîäà è îòâîäà ìàñëà è ò.ï. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ æåñòêîñòè êîíñòðóêöèè êîðïóñà, êàê ïðàâèëî, èìåþò
ðåáðà. Êîðïóñà öåíòðàëüíûõ ïðèâîäîâ áîëüøèíñòâà èçäåëèé èçãîòîâëÿþòñÿ èç ëèòåéíûõ ñïëàâîâ
íà îñíîâå ìàãíèÿ èëè òèòàíà.
Íà Ðèñ. 4.6.1_2 ïðåäñòàâëåí ðàçäåëèòåëüíûé
êîðïóñ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À. Ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ
ðàñïîëîæåí ìåæäó âåíòèëÿòîðîì 1, êîìïðåññîðîì
2 íèçêîãî äàâëåíèÿ – ñ îäíîé ñòîðîíû è êîìïðåññîðîì 3 âûñîêîãî äàâëåíèÿ – ñ äðóãîé ñòîðîíû.
Êîíñòðóêòèâíî îí ñîñòîèò èç äâóõ ÷àñòåé: íàðóæíîãî 4 è âíóòðåííåãî 5 êîðïóñîâ, ñîåäèíåííûõ
ìåæäó ñîáîé øïèëüêàìè.
Ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ èçãîòîâëåí ìåòîäîì
ëèòüÿ èç ñïëàâà ìàãíèÿ ÌË-5.  ïðîòî÷íîé ÷àñòè
íàðóæíîãî êîíòóðà (ñì. Ðèñ. 4.6.1_3) èìåþòñÿ 12 ñòîåê - ÷åòûðå ðàäèàëüíûõ (âåðõíÿÿ 1, íèæíÿÿ 2, äâå
Ðèñóíîê 4.6.1_2 – Ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
1 - âåíòèëÿòîð; 2 - ÊÂÄ;
3 - ÊÍÄ; 4 - êîðïóñ íàðóæíûé;
5 - êîðïóñ âíóòðåííèé; 6 - êîëåñî
çóá÷àòîå; 7 - êîðïóñ ïðèâîäà;
8 - îïîðà çàäíÿÿ âåíòèëÿòîðà;
9 - ïåðåäíÿÿ îïîðà ÊÂÄ; 10 - êîðïóñ îïîðû âåíòèëÿòîðà; 11 - îïîðà ïåðåäíÿÿ âåíòèëÿòîðà
ãîðèçîíòàëüíûå 3) è ÷åòûðå ïàðû íàêëîííûõ ñòîåê
4, âîñïðèíèìàþùèõ êðóòÿùèå ìîìåíòû.  ïðîòî÷íîé ÷àñòè âíóòðåííåãî êîíòóðà ðàñïîëîæåíû øåñòü
ðàäèàëüíûõ ñòîåê, ðàâíîìåðíî ðàñïîëîæåííûõ ïî
îêðóæíîñòè.
Âî âíóòðåííåé ïîëîñòè ðàçäåëèòåëüíîãî êîðïóñà ðàñïîëîæåí öåíòðàëüíûé ïðèâîä, êîòîðûé ñëóæèò äëÿ îòáîðà ìîùíîñòè íà êîðîáêó ïðèâîäîâ îò
ðîòîðà êîìïðåññîðà âûñîêîãî äàâëåíèÿ. Êèíåìàòè÷åñêàÿ ñõåìà öåíòðàëüíîãî ïðèâîäà ïðåäñòàâëÿåò
ñîáîé äâå ïàðû çóá÷àòûõ êîëåñ: öèëèíäðè÷åñêóþ
è êîíè÷åñêóþ. Íà âàëó ðîòîðà êîìïðåññîðà âûñîêîãî äàâëåíèÿ óñòàíîâëåíî âåäóùåå öèëèíäðè÷åñêîå çóá÷àòîå êîëåñî 6. Âåäîìîå öèëèíäðè÷åñêîå çóá÷àòîå êîëåñî è ïàðà êîíè÷åñêèõ çóá÷àòûõ êîëåñ
ñìîíòèðîâàíû â îäíîì áëîêå - â êîðïóñå ïðèâîäîâ
7. Êîðïóñ ïðèâîäîâ ìîíòèðóåòñÿ âî âíóòðåííåé ïîëîñòè âíóòðåííåãî êîðïóñà. Â êîðïóñå ïðèâîäîâ
ðàñïîëîæåíà çàäíÿÿ îïîðà 8 âåíòèëÿòîðà.
 çàäíåé ÷àñòè âíóòðåííåãî êîðïóñà ðàñïîëîæåíà ïåðåäíÿÿ îïîðà 9 ÊÂÄ. Íà ïåðåäíåì ôëàíöå
âíóòðåííåãî êîðïóñà óñòàíîâëåí êîðïóñ îïîðû
âåíòèëÿòîðà 10, â êîòîðîé ðàñïîëîæåíà ïåðåäíÿÿ
îïîðà âåíòèëÿòîðà 11.
Çàäíÿÿ îïîðà ÿâëÿåòñÿ ñèëîâûì ýëåìåíòîì
äâèãàòåëÿ, îáåñïå÷èâàþùèì æåñòêóþ ðàäèàëüíóþ
ñâÿçü êîðïóñà ãàçîãåíåðàòîðà ñ çàäíåé îïîðîé äâèãàòåëÿ. Êàê ïðàâèëî, çàäíÿÿ îïîðà ÷àñòî ÿâëÿåòñÿ
Ðèñóíîê 4.6.1_3 – Ñèëîâûå ýëåìåíòû (ðåáðà) ðàçäåëèòåëüíîãî êîðïóñà äâèãàòåëÿ
ÏÑ-90À
1 - ñòîéêà âåðõíÿÿ; 2 - ñòîéêà
íèæíÿÿ; 3 - ñòîéêà áîêîâàÿ;
4 - ñòîéêè íàêëîííûå
211
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
÷àñòüþ çàäíåãî ïîÿñà ïîäâåñêè ÃÒÄ ê ñàìîëåòó èëè
ðàìå íàçåìíûõ óñòàíîâîê.
Êðîìå òîãî, óçåë çàäíåé ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ
îáåñïå÷èâàåò óñòàíîâêó äàò÷èêîâ äëÿ êîíòðîëÿ
òåìïåðàòóðû è ïîëíîãî äàâëåíèÿ ãàçà çà òóðáèíîé,
äåòàëè ïîäâîäà è îòâîäà ìàñëà, à òàêæå êðåïëåíèå
ýëåìåíòîâ ñìåñèòåëüíîãî óñòðîéñòâà äâèãàòåëÿ.
Ïðèìåð êîíñòðóêöèè çàäíåé îïîðû äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À ïðèâåäåí íà Ðèñ. 4.6.1_4.
Çàäíÿÿ îïîðà âêëþ÷àåò â ñåáÿ øåñòèñòîå÷íûé
êîðïóñ 1, ñèëîâîå êîëüöî 2, âíóòðåííèé êîðïóñ 3,
ñîåäèíåííûå ìåæäó ñîáîé áîëòàìè è îáðàçóþùèå
ñèëîâîé êîðïóñ çàäíåé îïîðû, êîæóõ çàùèòíûé 4,
êîòîðûé ñëóæèò äëÿ çàùèòû ñèëîâîãî êîëüöà îò
ñîïðèêîñíîâåíèÿ ñ ãîðÿ÷èìè ãàçàìè.
 çàäíþþ îïîðó òàêæå âõîäÿò:
- ïåðåäíÿÿ äèàôðàãìà 5 äëÿ çàùèòû âíóòðåííèõ ïîëîñòåé îïîðû îò ïîïàäàíèÿ ãîðÿ÷èõ ãàçîâ,
âûõîäÿùèõ èç òóðáèíû;
- îáòåêàòåëè 6 äëÿ çàùèòû øåñòèñòîå÷íîãî
êîðïóñà îò ãîðÿ÷èõ ãàçîâ;
- êîðïóñ òåðìîïàð 7;
- êîçûðüêè 8 äëÿ çàáîðà âîçäóõà èç íàðóæíîãî êîíòóðà äâèãàòåëÿ äëÿ îõëàæäåíèÿ âíóòðåííèõ
ïîëîñòåé çàäíåé îïîðû;
- êðîíøòåéíû 9 è òÿãè 10 äëÿ ñîåäèíåíèÿ çàäíåé îïîðû ñ íàðóæíûì êîðïóñîì;
- òÿãè 11 è êðîíøòåéí 12 äëÿ ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ íà ñàìîëåòå;
- êðîíøòåéíû 13 êðåïëåíèÿ òåðìîïàð, òåðìîïàðû 14 äëÿ êîíòðîëÿ òåìïåðàòóðû ãàçà çà òóðáèíîé;
- ñìåñèòåëü 15 è êîíóñ 16, ÿâëÿþùèåñÿ ýëåìåíòàìè ñìåñèòåëüíîãî óñòðîéñòâà;
- äèàôðàãìà 17.
×åðåç òðè ñòîéêè îïîðû ïðîõîäÿò òðóáû ïîäâîäà è îòêà÷êè ìàñëà íà îõëàæäåíèå ïîäøèïíèêà
è òðóáà ñóôëèðîâàíèÿ ìàñëÿíîé ïîëîñòè çàäíåé
îïîðû. ×åðåç îäíó ñòîéêó âûâîäÿòñÿ ïðîâîäíèêè
òåðìîïàð.
Ñèëîâîå êîëüöî, øåñòèñòîå÷íûé êîðïóñ, âíóòðåííèé êîðïóñ âûïîëíåíû èç æàðîïðî÷íîãî òèòàíîâîãî ñïëàâà. Êîæóõ çàùèòíûé è îáòåêàòåëè âûïîëíåíû èç æàðîñòîéêîãî ñïëàâà. Òÿãè è êðîíøòåéí
ïîäâåñêè âûïîëíåíû èç ñïëàâà òèïà ÝÏ517.
Íà Ðèñ. 4.6.1_5 ïîêàçàíà ñèñòåìà ïîäâåñêè
äâèãàòåëÿ ôèðìû Rolls-Royce RÂ 211-22Â.Äâèãàòåëü èìååò òðàäèöèîííóþ ñõåìó ñèñòåìû ïîäâåñêè, èìåþùóþ äâà ñèëîâûõ ïîÿñà – ÏÏÏ è ÏÇÏ.
Êðîíøòåéí 1 ÏÏÏ êðåïèòñÿ ê êîðïóñó 2 íàðóæíîãî êîíòóðà, ïîýòîìó â ñèëîâóþ êîíñòðóêöèþ ÏÏÏ
Ðèñóíîê 4.6.1_4 - Îïîðà çàäíÿÿ
1 – êîðïóñ ñî ñòîéêàìè; 2 – êîëüöî ñèëîâîå; 3 – êîðïóñ âíóòðåííèé; 4 – êîæóõ çàùèòíûé;
5 – äèàôðàãìà; 6 – îáòåêàòåëü; 7 – êîðïóñ òåðìîïàð; 8 – êîçûðåê; 9 – êðîíøòåéí;
10 – òÿãà; 11 – òÿãà; 12 – êðîíøòåéí; 13– êðîíøòåéí; 14 – òåðìîïàðû; 15 – ñìåñèòåëü;
16 – êîíóñ; 17 - äèàôðàãìà
212
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.6.1_5 – Äâèãàòåëü Rolls-Royce R 211-22 (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)
1 – êðîíøòåéí ÏÏÏ; 2 – êîðïóñ íàðóæíîãî êîíòóðà; 3 – òÿãà; 4 - êîðïóñ ãàçîãåíåðàòîðà;
5 – êðîíøòåéí ÏÇÏ
íåîáõîäèìî ââåñòè ñèëîâûå ðàäèàëüíûå ñâÿçè –
òÿãè 3 ìåæäó êîðïóñîì 2 è ñèëîâûì êîðïóñîì 4
ãàçîãåíåðàòîðà. Íà ÏÇÏ ðàñïîëîæåí êðîíøòåéí 5,
êîòîðûé êàê è êðîíøòåéí 1 ñëóæèò äëÿ êðåïëåíèÿ
äâèãàòåëÿ ê ïèëîíó ñàìîëåòà
Íà Ðèñ. 4.6.1_6 ïîêàçàíî êîíñòðóêòèâíîå èñïîëíåíèå ñèñòåìû ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ RR Trent
800. Ñèñòåìà ïîäâåñêè èìååò äâà ñèëîâûõ ïîÿñà –
ÏÏÏ è ÏÇÏ ñ êðîíøòåéíàìè 1 è 2 ñîîòâåòñòâåííî
êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ ê ïèëîíó ñàìîëåòà.  îòëè÷èå
îò ðàíåå ðàññìîòðåííîé ñõåìû ïîäâåñêè äâèãàòåëåé RB-211 è Trent 800 äëÿ ðàçãðóçêè êîðïóñîâ ãàçîãåíåðàòîðà ìåæäó êðîíøòåéíîì ÏÇÏ è ñèëîâûì
êîðïóñîì êîìïðåññîðà, âõîäÿùèì â ÏÏÏ, óñòàíîâëåíà íàêëîííàÿ òÿãà 3.
Íà Ðèñ. 4.6.1_7 ïðåäñòàâëåí äâèãàòåëü ôèðìû
Pratt & Whitney PW4000. Íà äâèãàòåëå PW4000
ìàêñèìàëüíî ðåàëèçîâàíî òðåáîâàíèå ïðèáëèæåíèÿ òî÷êè «ñíÿòèÿ» îñåâûõ íàãðóçîê ê îñè äâèãàòåëÿ. Ïèëîí 1 ÷åðåç ñèëîâûå êðîíøòåéíû 2 è 3 ñîåäèíåí ïðàêòè÷åñêè íåïîñðåäñòâåííî ñ êîðïóñîì
ãàçîãåíåðàòîðà 4. Ïîäîáíîå êîíñòðóêòèâíîå ðåøåíèå ïîçâîëÿåò ìèíèìèçèðîâàòü èçãèáíûå äåôîð-
ìàöèè êîðïóñà ãàçîãåíåðàòîðà.
Áîêîâóþ ñèñòåìó ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ ðàññìîòðèì íà ïðèìåðå êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ Ä-30 III ñåðèè íà ñàìîëåòå Òó-134À è Ä-30Ô6 íà ñàìîëåòå
ÌÈÃ-31.
Äâèãàòåëü Ä-30 (ñì. Ðèñ. 4.6.1_9) èìååò äâà
ïîÿñà ïîäâåñêè.  ÏÏÏ â âåðõíåé ÷àñòè âõîäíîãî
êîðïóñà êîìïðåññîðà íàõîäèòñÿ êðîíøòåéí 1 ñ êîíè÷åñêîé öàïôîé, ê êîòîðîé ìîíòèðóåòñÿ äâå òÿãè
2. Â ÏÇÏ íàõîäèòñÿ ñèëîâîé êîðïóñ 3 ïîäâåñîê, íà
êîòîðîì óñòàíîâëåíû ñåìü êðîíøòåéíîâ 4 (îäèí –
â âåðõíåé ÷àñòè, øåñòü – ñèììåòðè÷íî âåðòèêàëüíîé îñè äâèãàòåëÿ).  çàâèñèìîñòè îò òîãî, â ïðàâîé èëè ëåâîé ìîòîãîíäîëå ðàñïîëîæåí äâèãàòåëü,
áóäóò çàíÿòû òîëüêî ÷åòûðå çàäíèõ òî÷êè ïîäâåñêè (âåðõíÿÿ è òðè áîêîâûõ ñ êàêîé-ëèáî ñòîðîíû).
 ÏÇÏ ê êðîíøòåéíó 4 ïîäñîåäèíåíû òÿãà 5, äâå
òÿãè 6 è òÿãà 7, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ ïåðåäàþòñÿ
êðóòÿùèé ìîìåíò, áîêîâûå è âåðòèêàëüíûå íàãðóçêè. Ïåðåäà÷à îñåâîãî óñèëèÿ ïðîèçâîäèòñÿ ÷åðåç
òÿãó 8. Äëÿ ïîäúåìà äâèãàòåëÿ èìåþòñÿ òðè êðîíøòåéíà, èç êîòîðûõ äâà êðîíøòåéíà 9 çàêðåïëåíû
íà øïèëüêàõ çàäíåãî ôëàíöà ðàçäåëèòåëüíîãî êîð-
213
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.6.1_6 – Äâèãàòåëü Rolls-Royce Trent 800 (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)
1 – êðîíøòåéí ÏÏÏ; 2 – êðîíøòåéí ÏÇÏ; 3 – íàêëîííàÿ òÿãà
Ðèñóíîê 4.6.1_7 – Äâèãàòåëü Pratt & Whitney PW4000
1 – ïèëîí êðûëà ñàìîëåòà; 2 – êðîíøòåéí ÏÏÏ; 3 – êðîíøòåéí ÏÇÏ;
4 – êîðïóñ ãàçîãåíåðàòîðà
214
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.6.1_8 – Êðåïëåíèå äâèãàòåëÿ Ä-30 íà ñàìîëåòå Òó-134
1 – êðîíøòåéí; 2 – òÿãè ÏÏÏ; 3 – ñèëîâîé êîðïóñ ÏÇÏ; 4 – êðîíøòåéí ÏÇÏ;
5, 6, 7, 8 – òÿãè; 9, 10 – êðîíøòåéíû äëÿ ïîäúåìà äâèãàòåëÿ; 11 – òåõíîëîãè÷åñêèå ôëàíöû
ðàçäåëèòåëüíîãî êîðïóñà
Ðèñóíîê 4.6.1_9 – Êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ Ä30-Ô6 â äâèãàòåëüíîì îòñåêå ñàìîëåòà ÌÈÃ-31
1 – êðîíøòåéí ÏÏÏ; 2 – áîëò ïîäâåñêè; 3 – êîíòðîâî÷íûé çàìîê; 4 - êðîíøòåéí ÏÇÏ;
5 – ïîäâåñêà áîêîâàÿ òðàíñïîðòèðîâî÷íàÿ; 6 – êðîíøòåéí òàêåëàæíûé; 7 – êðîíøòåéí
êðåïëåíèÿ ïðèñïîñîáëåíèÿ äëÿ çàêàòêè äâèãàòåëÿ â äâèãàòåëüíûé îòñåê; 8 – ïåðåäíèé
êðîíøòåéí; 9 – çàäíèé êðîíøòåéí; 10 – òÿãà; 11 – óïîð; 12 – êðîíøòåéíû «ñòÿæêè»
215
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
ïóñà è îäèí êðîíøòåéí 10 ïðèêðåïëåí áîëòàìè
ê çàäíåìó ôëàíöó äèôôóçîðà è ïåðåäíåìó ôëàíöó
çàäíåãî êîðïóñà êàìåðû ñãîðàíèÿ.  òðàíñïîðòèðîâî÷íîì ÿùèêå, à òàêæå íà ìîíòàæíîé òåëåæêå
äâèãàòåëü êðåïèòñÿ â çàäíåé ÷àñòè çà äâà áîêîâûõ
êðîíøòåéíà 4 è â ïåðåäíåé ÷àñòè – çà öàïôû, óñòàíàâëèâàåìûå íà äâà áîêîâûõ ôëàíöà 11 ðàçäåëèòåëüíîãî êîðïóñà.
Äâèãàòåëü Ä-30Ô6 â äâèãàòåëüíîì îòñåêå ñàìîëåòà ÌÈÃ-31 êðåïèòñÿ ê ñàìîëåòíûì ïîäâåñêàì
â äâóõ ñèëîâûõ ïîÿñàõ (ñì. Ðèñ. 4.6.1_9). ÏÏÏ ðàñïîëîæåí íà ðàçäåëèòåëüíîì êîðïóñå, ÏÇÏ – íà ñèëîâîì êîëüöå çàäíåé îïîðû.
Êðåïëåíèå äâèãàòåëÿ â ïåðåäíåì ïîÿñå îñóùåñòâëÿåòñÿ â îäíîé òî÷êå ñ ïîìîùüþ ïåðåäíåé ïîäâåñêè, à â çàäíåì ïîÿñå – â òðåõ òî÷êàõ ñ ïîìîùüþ
äâóõ êðîíøòåéíîâ.
Ïåðåäíÿÿ ïîäâåñêà ñîñòîèò èç êðîíøòåéíà 1,
áîëòà-ïîäâåñêè 2 ñî ñôåðè÷åñêèì ïîäøèïíèêîì
è êîíòðîâî÷íîãî çàìêà. Êðîíøòåéí êðåïèòñÿ äâóìÿ
ïðèçîííûìè áîëòàìè ê âåðõíåé ñòîéêå ðàçäåëèòåëüíîãî êîðïóñà è ÷åòûðíàäöàòüþ – ê åãî ôëàíöàì . Íà
çàäíåì ôëàíöå êðîíøòåéíà èìåþòñÿ òðè òàêåëàæíûõ îòâåðñòèÿ. Áîëò-ïîäâåñêà ââîðà÷èâàåòñÿ â ðåçüáîâîå îòâåðñòèå âåðõíåé öèëèíäðè÷åñêîé ÷àñòè
êðîíøòåéíà è êîíòðèòñÿ çàìêîì 3.  áîëò-ïîäâåñêó çàâàëüöîâàí ñôåðè÷åñêèé ïîäøèïíèê, â êîòîðûé
âñòàâëÿåòñÿ áîëò ðåãóëèðóåìîé òÿãè ïîäâåñêè ïåðåäíåãî êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ â äâèãàòåëüíîì îòñåêå ñàìîëåòà.
Êðîíøòåéíû 4 ñèëîâîãî êîëüöà çàäíåé îïîðû
êðåïÿòñÿ ê ôëàíöàì íàðóæíîãî ñèëîâîãî êîëüöà çàäíåé îïîðû. Íà êðîíøòåéíå èìåþòñÿ ïî äâå ïðîóøèíû, çà êîòîðûå êðåïÿòñÿ òÿãè êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ
â äâèãàòåëüíîì îòñåêå ñàìîëåòà. Ïðàâûé äâèãàòåëü
êðåïèòñÿ ñ ïîìîùüþ äâóõ òÿã ê ïðîóøèíàì ëåâîãî
êðîíøòåéíà è îäíîé òÿãîé ê âåðõíåé ïðîóøèíå ïðàâîãî êðîíøòåéíà. Ëåâûé äâèãàòåëü êðåïèòñÿ ñ ïîìîùüþ äâóõ òÿã ê ïðîóøèíàì ïðàâîãî êðîíøòåéíà
è îäíîé òÿãîé ê âåðõíåé ïðîóøèíå ëåâîãî êðîíøòåéíà.
Áîêîâûå òðàíñïîðòèðîâî÷íûå ïîäâåñêè íà
ðàçäåëèòåëüíîì êîðïóñå èñïîëüçóþòñÿ ïðè òðàíñïîðòèðîâêå äâèãàòåëÿ íà ñïåöèàëüíîé òåëåæêå
è óñòàíîâêå äâèãàòåëÿ íà òðàíñïîðòèðîâî÷íóþ
«ëþëüêó». Óçåë áîêîâîé òðàíñïîðòèðîâî÷íîé
ïîäâåñêè ñîñòîèò èç áîêîâîé ïîäâåñêè 5 è äåòàëåé êðåïëåíèÿ. Áîêîâàÿ ïîäâåñêà êðåïèòñÿ ê ðàçäåëèòåëüíîìó êîðïóñó. Íà áîêîâîé ïîäâåñêå èìååòñÿ ôëàíåö ñ ïîñàäî÷íûì îòâåðñòèåì ïîä
öèëèíäðè÷åñêèé âûñòóï áîêîâîãî òðàíñïîðòèðîâî÷íîãî êðîíøòåéíà è ÷åòûðå ðåçüáîâûõ îòâåðñòèÿ äëÿ êðåïëåíèÿ áîêîâîãî òðàíñïîðòèðîâî÷íîãî êðîíøòåéíà.
216
Òàêåëàæíûå êðîíøòåéíû 6 ñëóæàò äëÿ ïîäúåìà äâèãàòåëÿ ñïåöïðèñïîñîáëåíèåì è èñïîëüçóþòñÿ ïðè ìîíòàæå è äåìîíòàæå äâèãàòåëÿ â òðàíñïîðòèðîâî÷íóþ ëþëüêó. Òàêåëàæíûé êðîíøòåéí
ïÿòüþ áîëòàìè ñ ñàìîêîíòðÿùèìèñÿ ãàéêàìè êðåïèòñÿ ê ôëàíöó ïåðåäíåãî êîðïóñà ÔÊ. Êðîìå òîãî,
äëÿ òàêåëàæíûõ ðàáîò èñïîëüçóþòñÿ îòâåðñòèÿ íà
êðîíøòåéíå ïåðåäíåé ïîäâåñêè.
Çàäíèå êðîíøòåéíû 7 êðåïëåíèÿ ïðèñïîñîáëåíèÿ äëÿ çàêàòêè äâèãàòåëÿ óñòàíîâëåíû íà çàäíåì ôëàíöå êîðïóñà ÔÊ è ñëóæàò äëÿ êðåïëåíèÿ
êðîíøòåéíà çàäíåé êàðåòêè ïðèñïîñîáëåíèÿ äëÿ
çàêàòêè.
Ïåðåäíèå êðîíøòåéíû «çàêàòêè» ïðåäíàçíà÷åíû
äëÿ êðåïëåíèÿ «ëûæ» ïðè çàêàòêå äâèãàòåëÿ â äâèãàòåëüíûé îòñåê ñàìîëåòà. Îíè ðàñïîëîæåíû íà âõîäíîì êîðïóñå ÊÍÄ. Äëÿ çàêàòêè äâèãàòåëÿ â äâèãàòåëüíûé îòñåê ñàìîëåòà ïðèìåíÿþòñÿ áîëüøîé
êðîíøòåéí è ìàëûé êðîíøòåéí. Ýòè äâà êðîíøòåéíà àíàëîãè÷íû ïî êîíñòðóêöèè, íî ðàçëè÷àþòñÿ ïî
ðàçìåðàì. Êàæäûé èç êðîíøòåéíîâ ñîñòîèò èç ïåðåäíåãî êðîíøòåéíà 8, çàäíåãî êðîíøòåéíà 9 è òÿãè 10, ñîåäèíÿþùåé ýòè êðîíøòåéíû. Êîíñòðóêöèÿ
òÿãè ïîçâîëÿåò ðåãóëèðîâàòü åå äëèíó.
Íà ïðàâîì äâèãàòåëå áîëüøîé êðîíøòåéí ñòàâèòñÿ ñ ïðàâîé ñòîðîíû äâèãàòåëÿ, à ìàëûé êðîíøòåéí - ñ ëåâîé. Íà ëåâîì äâèãàòåëå – íàîáîðîò.
Ðàñïîëîæåííûå íà êîðïóñå ÔÊ óïîðû 11 ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ïåðåäà÷è îñåâîãî óñèëèÿ îò òÿã çàäíåé êàðåòêè ïðèñïîñîáëåíèÿ äëÿ çàêàòêè äâèãàòåëÿ â ñàìîëåò íà êîðïóñà äâèãàòåëÿ. Êàæäûé óïîð
êðåïèòñÿ ê ðåáðó æåñòêîñòè êîðïóñà.
Êðîíøòåéíû 12 «ñòÿæêè», ðàñïîëîæåííûå íà
ôëàíöåâîì ðàçúåìå êîðïóñà ñ ýêðàíàìè ÔÊ è ðåãóëèðóåìîãî ñîïëà, ñëóæàò äëÿ êðåïëåíèÿ ñàìîëåòíûõ òÿã, ñîåäèíÿþùèõ ðåãóëèðóåìûå ñîïëà ïðàâîãî è ëåâîãî äâèãàòåëåé.
4.6.2 – Êîíñòðóêöèÿ ïîäâåñîê
íàçåìíûõ ÃÒÄ
Êîíñòðóêòèâíîå èñïîëíåíèå ñèñòåì ïîäâåñîê
ÃÒÄ íà íàçåìíûõ óñòàíîâêàõ òàêæå ìíîãîîáðàçíî,
êàê è íà àâèàöèîííûõ äâèãàòåëÿõ. ×àñòî â êîìïëåêò
ïîñòàâêè íàçåìíûõ ÃÒÓ âõîäèò è ñèëîâàÿ ðàìà, íà
êîòîðîé çàêðåïëåí äâèãàòåëü. Òàêèì îáðàçîì íà çàâîäå-èçãîòîâèòåëå ïðîèçâîäèòñÿ ïîëíûé ìîíòàæ
ÃÒÄ íà ñèëîâîé ðàìå ñ óñòàíîâêîé ýëåìåíòîâ ñèñòåìû ïîäâåñêè. Òðàíñïîðòèðóåòñÿ è ìîíòèðóåòñÿ
íà ìåñòå óæå ãîòîâûé ìîäóëü ÃÒÓ. Ïðèìåð òàêîãî
èñïîëíåíèÿ ðàññìîòðèì íà óñòàíîâêå ÃÒÓ-16Ï
(ñì. Ðèñ. 4.6.2_1).
Ðàìà äâèãàòåëÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñâàðíóþ
êîíñòðóêöèþ èç ñòàëüíûõ êàòàíûõ ïðîôèëåé, íà
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 4.6.2_1 – Óñòàíîâêà ÃÒÓ-16Ï
1 è 2 – êðîíøòåéíû; 3 è 4 – òÿãè ïîäâåñêè; 5 – îïîðíàÿ ëàïà; 6 – âòóëêà; 7 – ðàìà;
8 – øòûðü; 9 – ñôåðè÷åñêèé ïîäøèïíèê
êîòîðîé ñìîíòèðîâàíû êðîíøòåéíû 1, 2 êðåïëåíèÿ òÿã 3, 4. Ðàìà èìååò ÷åòûðå îïîðíûå ëàïû 5
äëÿ êðåïëåíèÿ åå íà ðàìå ÃÒÓ èëè â òðàíñïîðòèðîâî÷íîì êîíòåéíåðå. Íà òîðöàõ ðàìû ïðèâàðåíû
âòóëêè 6 äëÿ óñòàíîâêè êîëåñ ïðè ìîíòàæå äâèãàòåëÿ íà ðàìó ÃÒÓ. Äëÿ èñêëþ÷åíèÿ ïåðåìåùåíèÿ
â îñåâîì íàïðàâëåíèè äâèãàòåëü ôèêñèðóåòñÿ ïðè
ïîìîùè øòûðÿ 8, ðàñïîëîæåííîãî íà ñèëîâîì êîëüöå çàäíåé îïîðû ñâîáîäíîé òóðáèíû. Øòûðü âõîäèò â ñôåðè÷åñêèé ïîäøèïíèê 9, çàêðåïëåííûé íà
ðàìå äâèãàòåëÿ.
4.7 - Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðüìèíèìóì
applied force – ïðèëîæåííàÿ ñèëà
axial clearance – îñåâîé çàçîð
axial force – îñåâàÿ ñèëà
axial load – îñåâàÿ íàãðóçêà
balance chamber - ðàçãðóçî÷íàÿ ïîëîñòü
ball bearing – øàðèêîïîäøèïíèê
bearing – ïîäøèïíèê, îïîðà
bearing cage – îáîéìà ïîäøèïíèêà
217
Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ
bearing chamber – ïîëîñòü ïîäøèïíèêà
bearing housing - êîðïóñ ïîäøèïíèêà
bending load - èçãèáàþùàÿ íàãðóçêà
bearing package – óçåë ïîäøèïíèêà
bearing race – îáîéìà ïîäøèïíèêà
bearing sump – ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü ïîäøèïíèêà
bearing support – îïîðà ïîäøèïíèêà
bracket - ïîäâåñêà, êðîíøòåéí
case – êîðïóñ
clearance – çàçîð
coking – êîêñîîáðàçîâàíèå
connection – ñîåäèíåíèå
contact seal - êîíòàêòíîå óïëîòíåíèå
contamination - çàãðÿçíåíèÿ, ïîñòîðîííèå âêëþ÷åíèÿ
damper- äåìïôåð
elastically supported bearing - ïîäøèïíèê ñ óïðóãîé óñòàíîâêîé â îïîðå
engine front mount – ïåðåäíèé óçåë ïîäâåñêè
engine mount – óçåë ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ
engine mount structure – ïîäìîòîðíàÿ ðàìà
engine-mounting trunnion – öàïôà ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ
engine rear mount – çàäíèé óçåë ïîäâåñêè
flange connection - ôëàíöåâîå ñîåäèíåíèå
fluid stream lubrication - ñìàçêà ìàñëÿíîé ñòðóåé
frame - ðàìà, ñèëîâîé êîðïóñ
gravity load – âåñîâàÿ íàãðóçêà
grooved restrictor – ëàáèðèíòíîå óïëîòíåíèå
gyroscopic moment – ãèðîñêîïè÷åñêèé ìîìåíò
handling trunnion – öàïôà äëÿ òðàíñïîðòèðîâêè
äâèãàòåëÿ
hanger – ïîäâåñêà
hoist – òî÷êà ïîäâåñêè
inertial force – ñèëà èíåðöèè
inertial load - èíåðöèîííàÿ íàãðóçêà
inner bearing – âíóòðåííÿÿ îáîéìà
internal diameter – âíóòðåííèé äèàìåòð
intershaft bearing - ìåæâàëüíûé ïîäøèïíèê
joint – ñîåäèíåíèå, ñâÿçü
link – òÿãà, çâåíî
link connection – øàðíèðíîå ñîåäèíåíèå
load bearing case - ñèëîâîé êîðïóñ
lubrication - ñìàçêà
main bearing – ïîäøèïíèê ðîòîðà ÃÒÄ
moment of momentum - ìîìåíò êîëè÷åñòâà äâèæåíèÿ
mount – ïîäâåñêà, êðåïëåíèå
mounting bracket - óçåë ïîäâåñêè
oil baffle – ìàñëîîòðàæàòåëü
oil damped bearing - ïîäøèïíèê ñ ìàñëÿíûì äåìïôåðîì
oil film - ìàñëÿíàÿ ïëåíêà
oil film damper - ìàñëÿíûé äåìïôåð (ïîäøèïíèêà)
oil jet - ìàñëÿíàÿ ôîðñóíêà
oil nozzle – ìàñëÿíàÿ ôîðñóíêà
218
oil sample – ïðîáà ìàñëà
outer bearing – íàðóæíàÿ îáîéìà
outer diameter - íàðóæíûé äèàìåòð
pressure force – ñèëà äàâëåíèÿ
pylon – ïèëîí
raceway – áåãîâàÿ äîðîæêà ïîäøèïíèêà
radial bearing - îïîðíûé ïîäøèïíèê
radial clearance – ðàäèàëüíûé çàçîð
restrictor – áåñêîíòàêòíîå óïëîòíåíèå
roller – ðîëèê
roller bearing – ðîëèêîïîäøèïíèê
rotor support damper - äåìïôåð îïîðû ðîòîðà
shaft – âàë
shield – çàùèòíàÿ îáîëî÷êà
split bearing – ðàçðåçíàÿ îáîéìà
spray-jet lubrication – ñìàçêà ñòðóéíîé ôîðñóíêîé
static pressure – ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå
structural member– ñèëîâîé ýëåìåíò
temperature strain – òåìïåðàòóðíàÿ äåôîðìàöèÿ
thermal insulation blanket – òåïëîèçîëÿöèîííûé
ñëîé
thrust bearing – óïîðíûé ïîäøèïíèê
under-race lubrication – ñìàçêà ñ ïîäâîäîì ÷åðåç
îòâåðñòèÿ âî âíóòðåííåé îáîéìå ïîäøèïíèêà
4.8 – Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé
ëèòåðàòóðû
4.8.1. Êîíñòðóêöèÿ è ïðîåêòèðîâàíèå àâèàöèîííûõ
ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëåé. Ïîä ðåä. Ä.Â. Õðîíèíà. - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1989.
4.8.2. ÎÑÒ 100323-79. Âàëû è îòâåðñòèÿ êîðïóñîâ
ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëåé, ïîñàäêè øàðèêîâûõ è
ðîëèêîâûõ ïîäøèïíèêîâ.
4.8.3. ÃÎÑÒ 3189-89. Ïîäøèïíèêè øàðèêîâûå è
ðîëèêîâûå. Ñèñòåìà óñëîâíûõ îáîçíà÷åíèé.
4.8.4. ÃÎÑÒ 7274-70.
4.8.5. ÃÎÑÒ 18855-94 (ÈÑÎ 251-90). Ïîäøèïíèêè
êà÷åíèÿ. Äèíàìè÷åñêàÿ ðàñ÷åòíàÿ ãðóçîïîäúåìíîñòü è ðàñ÷åòíûé ðåñóðñ (äîëãîâå÷íîñòü).
4.8.6. Ïîäøèïíèêè êà÷åíèÿ. Ñïðàâî÷íèê-êàòàëîã.
Ïîä ðåä. Â.È. Íàðûøêèíà è Êîðàñòàøåâñêîãî Ð.Â.
- Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1984.
4.8.7. Ïîäøèïíèêè. Îãðàíè÷èòåëüíûé ïåðå÷åíü. –
Ì.: 1989.
4.8.9. Ìåòîäèêà ðàñ÷åòíîé îöåíêè äîëãîâå÷íîñòè
ïîäøèïíèêîâ êà÷åíèÿ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé è
èõ àãðåãàòîâ, òðåáîâàíèÿ ê êîíñòðóêòèâíûì ïàðàìåòðàì îïîð. ÖÈÀÌ, 1996.
4.8.10. Â.Ì. Äåìèäîâè÷ Èññëåäîâàíèå òåïëîâîãî ðåæèìà ïîäøèïíèêîâ ÃÒÄ - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1978.
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ãëàâà 5 – Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5_1 – Êîìïðåññîð äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
ÃÒÄ – òåïëîâàÿ ìàøèíà, ðàáîòàþùàÿ ïî èçâåñòíîìó «ïðîñòîìó ãàçîòóðáèííîìó öèêëó»
(ñì.ðàçäåë 2.1.1.1). Îäèí èç öèêëîîáðàçóþùèõ ïðîöåññîâ – ñæàòèå – ïðåäñòàâëåí íà äèàãðàììå Ò-S
(òåìïåðàòóðà-ýíòðîïèÿ ãàçà) (ñì. Ðèñ. 5_2).
Èç äèàãðàììû âèäíî, ÷òî:
- èäåàëüíûé ïðîöåññ ñæàòèÿ èäåò ïî àäèàáàòå
(S = const), èçîáðàæåííîé íà äèàãðàììå âåðòèêàëüíûì îòðåçêîì. Ïðè ýòîì ñ÷èòàþò, ÷òî â èäåàëüíîì
ïðîöåññå ñæàòèå ïðîèñõîäèò äî òîãî æå äàâëåíèÿ,
÷òî è â ðåàëüíîì. Òàêîå óñëîâèå îáëåã÷àåò èõ ñðàâíåíèå;
- ðåàëüíûé ïðîöåññ ñæàòèÿ èäåò ïî ïîëèòðîïå (ñ óâåëè÷åíèåì ýíòðîïèè), èçîáðàæ¸ííîé íà äèàãðàììå ëèíèåé Í-Â-Ê.
Îòëè÷èå ðåàëüíîãî îò èäåàëüíîãî ïðîöåññà
â òîì, ÷òî îí ïðîòåêàåò ñ ïîòåðÿìè ýíåðãèè íà:
- ïðåîäîëåíèå ãèäðàâëè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ïðè ïðîòàëêèâàíèè âîçäóõà ïî ïðîòî÷íîé ÷àñòè;
- ïåðåäà÷ó òåïëà âîçäóõó â ïðîöåññå ñæàòèÿ;
- ïîäâîä òåïëà ê âîçäóõó îò òðåíèÿ;
- ïîòåðè â ñêà÷êàõ óïëîòíåíèÿ (âîçíèêàþò
â ñëó÷àå ïðåâûøåíèÿ ñêîðîñòè ïîòîêà ñêîðîñòè
çâóêà – ÷åì âûøå èíòåíñèâíîñòü ñêà÷êà, òåì âûøå
ïîòåðè);
Ðèñóíîê 5_2 – Ïðîöåññ ñæàòèÿ âîçäóõà â T-S
äèàãðàììå ïðîñòîãî ãàçîòóðáèííîãî
öèêëà
219
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
- âèõðåîáðàçîâàíèå â ñëåäå çà ëîïàòêàìè (çàâèñèò îò ïàðàìåòðîâ âûõîäíîé êðîìêè, îïðåäåëÿåìîé êîíñòðóêöèåé, ïðî÷íîñòüþ è òåõíîëîãè÷åñêèìè âîçìîæíîñòÿìè ïðîèçâîäñòâà).
Òî÷êà KÀÄ (PK , TK ) õàðàêòåðèçóåò ñîñòîÿíèå
âîçäóõà íà âûõîäå èç êîìïðåññîðà ïðè àäèàáàòè÷åñêîì ñæàòèè.
Òî÷êà Ê (ÐÊ, TÊ) õàðàêòåðèçóåò ñîñòîÿíèå âîçäóõà íà âûõîäå èç êîìïðåññîðà.
Ðåàëüíûé ïðîöåññ ñæàòèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ
îäíèì èç îñíîâíûõ óçëîâ ÃÒÄ – êîìïðåññîðîì
(ñì. Ðèñ. 5_1)
Ðàáîòó êîìïðåññîðà õàðàêòåðèçóþò ñëåäóþùèå îñíîâíûå ïàðàìåòðû:
- ðàñõîä âîçäóõà G (êã/ñ) - îïðåäåëÿåòñÿ êîëè÷åñòâîì âîçäóõà, ïðîøåäøèì ÷åðåç êîìïðåññîð çà
îäíó ñåêóíäó;
- ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ â êîìïðåññîðå πÊ* - îòíîøåíèå äàâëåíèÿ çàòîðìîæåííîãî
ïîòîêà âîçäóõà íà âûõîäå èç êîìïðåññîðà ê äàâëåíèþ çàòîðìîæåííîãî ïîòîêà íà âõîäå â êîìïðåññîð
πÊ*= PÊ*/PÂÕ*;
- àäèàáàòè÷åñêèé ê.ï.ä. ηÀÄ - îïðåäåëÿåòñÿ êàê
îòíîøåíèå ïîëåçíîé àäèàáàòè÷åñêîé ðàáîòû, çàòðà÷åííîé íà ñæàòèå è ïðîòàëêèâàíèå âîçäóõà â êîìïðåññîðå, ê ïîëíîé ïîäâåäåííîé ê êîìïðåññîðó
ðàáîòå ηÀÄ = L*ÀÄ/ L*ÏÎË.
Àäèàáàòè÷åñêèé ê.ï.ä. íà ðàñ÷åòíîì ðåæèìå
äëÿ îòäåëüíûõ ñòóïåíåé îñåâûõ êîìïðåññîðîâ ñîñòàâëÿåò 0,89…0,92, à äëÿ ìíîãîñòóïåí÷àòûõ êîìïðåññîðîâ 0,85…0,87.
Ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ â ìíîãîñòóïåí÷àòîì êîìïðåññîðå ðàâíà ïðîèçâåäåíèþ
ñòåïåíåé ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ îòäåëüíûõ åãî ñòóïåíåé è îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
ÀÄ
ÀÄ
π*Ê=π*1⋅π*i⋅π*n
×åì âûøå ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ â êàæäîé ñòóïåíè è ÷åì áîëüøå ÷èñëî ñòóïåíåé, òåì
âûøå ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ â êîìïðåññîðå.
5.1 – Òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå
ê êîìïðåññîðàì
Êîìïðåññîð - ÷àñòü ÃÒÄ, ñòåïåíü àýðîäèíàìè÷åñêîãî è êîíñòðóêòèâíîãî ñîâåðøåíñòâà êîòîðîãî â çíà÷èòåëüíîé ìåðå îïðåäåëÿþò ìîùíîñòü
(òÿãó), ýêîíîìè÷íîñòü, ãàáàðèòíûå ðàçìåðû, ìàññó, íàäåæíîñòü è ðåñóðñ äâèãàòåëÿ. Ê êîìïðåññîðó
ïðåäúÿâëÿþòñÿ òå æå òðåáîâàíèÿ, ÷òî è ê äâèãàòåëþ (ñì. ðàçäåë 2.3).
220
Ïîìèìî îáùèõ òðåáîâàíèé ïðåäúÿâëÿþòñÿ
è íåêîòîðûå ñïåöèôè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ:
- îáåñïå÷åíèå çàäàííîãî ñåêóíäíîãî ðàñõîäà
âîçäóõà;
- îáåñïå÷åíèå çàäàííîé ñòåïåíè ïîâûøåíèÿ
äàâëåíèÿ;
- îáåñïå÷åíèå óñòîé÷èâîé, ò.å. áåç ïîìïàæà
è ïóëüñàöèè, ðàáîòû â øèðîêîì äèàïàçîíå ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðîòîðà.
Òðåáîâàíèÿ ê ãàçîäèíàìè÷åñêèì ïàðàìåòðàì
êîìïðåññîðà (íåîáõîäèìûå ïî ðåæèìàì ðàñõîä
âîçäóõà, ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ, êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ è äð.) îïðåäåëÿþòñÿ èñõîäÿ èç òåðìîäèíàìè÷åñêîãî ðàñ÷åòà äâèãàòåëÿ. Ïðè
ýòîì ðàññìàòðèâàåòñÿ âçàèìíàÿ ðàáîòà óçëîâ äâèãàòåëÿ (êàìåðû ñãîðàíèÿ, òóðáèíû, âûõîäíîãî óñòðîéñòâà) íà ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ. Îïðåäåëåííûå òàêèì îáðàçîì îñíîâíûå
ïàðàìåòðû êîìïðåññîðà çàíîñÿòñÿ â òåõíè÷åñêèå
óñëîâèÿ íà ñîçäàíèå äâèãàòåëÿ.
5.2 – Ìåòîäîëîãèÿ ñîçäàíèÿ
êîìïðåññîðîâ
Ñîçäàíèå êîìïðåññîðà ñâÿçàíî ñ ñîçäàíèåì
äâèãàòåëÿ â öåëîì, ïîýòîìó ýòàïû ïðîåêòèðîâàíèÿ
êîìïðåññîðà âõîäÿò êàê ñîñòàâíàÿ ÷àñòü â èçâåñòíûå ñòàäèè ðàçðàáîòêè ÃÒÄ:
- ðàçðàáîòêà òåõíè÷åñêîãî çàäàíèÿ;
- ðàçðàáîòêà òåõíè÷åñêîãî ïðåäëîæåíèÿ;
- âûïîëíåíèå ýñêèçíîãî ïðîåêòà;
- âûïîëíåíèå òåõíè÷åñêîãî ïðîåêòà;
- ðàçðàáîòêà êîíñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòàöèè.
Ïîäðîáíåå ñì. ðàçäåë 2.5.
5.2.1 - Òèïû êîìïðåññîðîâ
5.2.1.1 – Îñåâûå êîìïðåññîðû
Îñåâîé êîìïðåññîð ñîñòîèò èç âõîäíîãî íàïðàâëÿþùåãî àïïàðàòà (ÂÍÀ) 5 è íåñêîëüêèõ âåíöîâ ïîñëåäîâàòåëüíî ÷åðåäóþùèõñÿ â îñåâîì íàïðàâëåíèè ðàáî÷èõ ëîïàòîê 2, óñòàíîâëåííûõ íà
âðàùàþùåìñÿ ðîòîðå 1 è íàïðàâëÿþùèõ ëîïàòîê
3, çàêðåïëåííûõ â êîðïóñå êîìïðåññîðà 4 (ñì.
Ðèñ. 5.2.1.1_1). Ñîâîêóïíîñòü îäíîãî âåíöà ðàáî÷èõ
ëîïàòîê è ñëåäóþùåãî çà íèì âåíöà íàïðàâëÿþùèõ
ëîïàòîê íàçûâàåòñÿ ñòóïåíüþ êîìïðåññîðà. Ðàáî÷èå
ëîïàòêè îäíîé ñòóïåíè, óñòàíîâëåííûå â äèñêå, íàçûâàþò ðàáî÷èì êîëåñîì (ÐÊ), íàïðàâëÿþùèå ëîïàòêè îäíîé ñòóïåíè, çàêðåïëåííûå â êîðïóñå, íàçûâàþò íàïðàâëÿþùèì àïïàðàòîì (ÍÀ).
 îñåâîì êîìïðåññîðå íàïðàâëåíèå äâèæåíèÿ
âîçäóõà, â îñíîâíîì, îñåâîå.  êàíàëàõ, îáðàçîâàííûõ ðàáî÷èìè ëîïàòêàìè, ê âîçäóõó ïîäâîäèòñÿ
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.2.1.1_1 – Îñåâîé êîìïðåññîð äâèãàòåëÿ
Rolls-Royce Trent 700
1 – ðîòîð; 2 - ðàáî÷èå ëîïàòêè;
3 - íàïðàâëÿþùèå ëîïàòêè;
4 – êîðïóñ; 5 - ÂÍÀ
ìåõàíè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ îò òóðáèíû, â ðåçóëüòàòå
÷åãî äàâëåíèå è ñêîðîñòü âîçäóõà óâåëè÷èâàþòñÿ.
 ðàñïîëîæåííîì çà ðàáî÷èìè ëîïàòêàìè ÍÀ êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ âîçäóõà ïðåîáðàçóåòñÿ â ïîòåíöèàëüíóþ, ò. å. çà ñ÷åò ñíèæåíèÿ ñêîðîñòè ïîòîêà
âîçäóõà ïîâûøàåòñÿ åãî äàâëåíèå. ÍÀ îáåñïå÷èâàåò òàêæå îïðåäåëåííîå íàïðàâëåíèå ïîòîêà ïðè
âõîæäåíèè åãî â ñëåäóþùóþ ñòóïåíü. Ïðèíöèï
ðàáîòû îñåâîãî ìíîãîñòóïåí÷àòîãî êîìïðåññîðà
öåëåñîîáðàçíî ðàññìîòðåòü íà ïðèìåðå ðàáîòû åãî
îòäåëüíîé ñòóïåíè, òàê êàê âñå ñòóïåíè êîìïðåññîðà ðàáîòàþò àíàëîãè÷íî.
Îñåâàÿ ñòóïåíü êîìïðåññîðà ñ ÂÍÀ ïðèâåäåíà íà Ðèñ. 5.2.1.1_2. Íà Ðèñ. 5.2.1.1_3 èçîáðàæåíà
ýëåìåíòàðíàÿ ñòóïåíü êîìïðåññîðà, ïðåäñòàâëÿþùàÿ ñîáîé ðàçâåðòêó íà ïëîñêîñòè öèëèíäðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè, ðàññåêàþùåé ñòóïåíü êîìïðåññîðà íà íåêîòîðîì ðàäèóñå. Ïîëíàÿ ñòóïåíü
êîìïðåññîðà ñêëàäûâàåòñÿ èç áåñêîíå÷íîãî ÷èñëà
åå ýëåìåíòàðíûõ ñòóïåíåé, ðàñïîëîæåííûõ âäîëü
ðàäèóñà â ïðåäåëàõ ïðîòî÷íîé ÷àñòè.
Ðåøåòêîé ïðîôèëåé íàçûâàåòñÿ ñîâîêóïíîñòü
ïðîôèëåé âñåõ ëîïàòîê îäíîãî ëîïàòî÷íîãî âåíöà,
ïîëó÷åííàÿ ðàññå÷åíèåì åãî öèëèíäðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòüþ.
Ðåøåòêà ïðîôèëåé õàðàêòåðèçóåòñÿ ñëåäóþùèìè àýðîäèíàìè÷åñêèìè è ãåîìåòðè÷åñêèìè ïà-
Ðèñóíîê 5.2.1.1_2 – Ñõåìà ñòóïåíè è èçìåíåíèå
ïàðàìåòðîâ ñîñòîÿíèÿ âîçäóõà
â ñòóïåíè îñåâîãî êîìïðåññîðà
ðàìåòðàìè (Ðèñ. 5.2.1.1_4):
- ZË
- êîëè÷åñòâî ëîïàòîê;
-b
- õîðäà ïðîôèëÿ;
-t
- øàã ðåøåòêè ïðîôèëåé;
- τ = b/t
- ãóñòîòà ðåøåòêè;
- β 1Ë è β2Ë
- ëîïàòî÷íûå óãëû âõîäà è
âûõîäà;
- θ = β2Ë - β1Ë - óãîë èçãèáà ïðîôèëÿ;
- Ñmax
- ìàêñèìàëüíàÿ òîëùèíà ïðîôèëÿ;
- β 1 è β2
- ãàçîâûå óãëû âõîäà è âûõîäà
ïîòîêà;
- i = β1Ë - β1
- óãîë àòàêè;
- δ = β2Ë - β 2 - óãîë îòñòàâàíèÿ.
221
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.2.1.1_4 – Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ðåøåòêè
ïðîôèëåé
Ðèñóíîê 5.2.1.1_3 – Ñõåìà ðåøåòîê ïðîôèëåé ëîïàòîê è òðåóãîëüíèêè ñêîðîñòåé
â ñòóïåíè îñåâîãî êîìïðåññîðà
Ðàññìîòðèì äâèæåíèå âîçäóõà ÷åðåç ýëåìåíòàðíóþ ñòóïåíü.
Äâèãàÿñü â îñåâîì íàïðàâëåíèè ñî ñêîðîñòüþ
ÑÎ, ïîòîê âîçäóõà ïîñòóïàåò â ÂÍÀ. Ñóæàþùèåñÿ
ìåæëîïàòî÷íûå êàíàëû ÂÍÀ îáåñïå÷èâàþò óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè îò ÑÎ äî Ñ1 (ñì. Ðèñ. 5.2.1.1_2), ñîïðîâîæäàþùååñÿ óìåíüøåíèåì ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ è ñòàòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû âîçäóõà.  ÂÍÀ
âîçäóõ ïðåäâàðèòåëüíî çàêðó÷èâàåòñÿ è ïîñòóïàåò
âî âðàùàþùååñÿ ÐÊ ïîä íåêîòîðûì óãëîì ê îñè êîìïðåññîðà. Ëîïàòêè ÐÊ ïåðåìåùàþòñÿ ñî ñðåäíåé
îêðóæíîé ñêîðîñòüþ U (ñì. Ðèñ. 5.2.1.1_3).  ðåçóëüòàòå ñëîæåíèÿ îêðóæíîé ñêîðîñòè âðàùàòåëüíîãî äâèæåíèÿ ÐÊ - U è àáñîëþòíîé ñêîðîñòè ïîòîêà íà âûõîäå èç ÂÍÀ - Ñ1, ïîëó÷àåòñÿ îòíîñèòåëüíàÿ
ñêîðîñòü ïîòîêà íà âõîäå â ÐÊ - W1. Ïðåäâàðèòåëüíàÿ çàêðóòêà ïîòîêà â ÂÍÀ ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü
âåëè÷èíó ñêîðîñòè W1, ýòî áëàãîïðèÿòíî ñêàçûâàåòñÿ íà óìåíüøåíèè ïîòåðü â ÐÊ.
222
 ðåçóëüòàòå ïîâîðîòà âîçäóõà è áëàãîäàðÿ
ðàñøèðÿþùåéñÿ ôîðìå ìåæëîïàòî÷íûõ êàíàëîâ
ÐÊ ïîòîê âîçäóõà òîðìîçèòñÿ îò ñêîðîñòè W1 íà âõîäå äî ñêîðîñòè W2 íà âûõîäå èç ÐÊ. Óìåíüøåíèå
ñêîðîñòè â ÐÊ ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ îò P1 íà âõîäå äî P2 íà âûõîäå. Ðàáîòà,
ïîäâîäèìàÿ ê âîçäóõó â ÐÊ, èäåò íå òîëüêî íà ïîâûøåíèå ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ, íî è íà óâåëè÷åíèå àáñîëþòíîé ñêîðîñòè îò çíà÷åíèÿ Ñ1 äî Ñ2.
Èç ÐÊ âîçäóõ ñî ñêîðîñòüþ Ñ2 ïîñòóïàåò â êàíàëû ÍÀ. Âñëåäñòâèå äèôôóçîðíîñòè ìåæëîïàòî÷íûõ êàíàëîâ ÍÀ ïðîèñõîäèò óìåíüøåíèå àáñîëþòíîé ñêîðîñòè îò âåëè÷èíû Ñ2 íà âõîäå äî Ñ3 íà
âûõîäå, è, ñëåäîâàòåëüíî, ïîâûøåíèå ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ îò P2 äî P3. Êðîìå òîãî, ÍÀ îñóùåñòâëÿåò òðåáóåìûé ïîâîðîò âîçäóõà ïåðåä âõîäîì â ñëåäóþùåå ÐÊ.
Òàêèì îáðàçîì, ïîëíûé ïðèðîñò ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ â ñòóïåíè ñîñòàâëÿåò ñóììó ïðèðîñòà
äàâëåíèÿ â ÐÊ è ÂÍÀ:
∆ÐÑÒ=∆ÐÐÊ+∆ÐÂÍÀ.
 ðåçóëüòàòå ñæàòèÿ âîçäóõà åãî òåìïåðàòóðà
ïîâûøàåòñÿ îò Ò1 íà âõîäå â ÐÊ äî Ò3 íà âûõîäå èç
ñòóïåíè.
Èçìåíåíèå ïàðàìåòðîâ ñîñòîÿíèÿ âîçäóõà
â ñòóïåíè îñåâîãî êîìïðåññîðà ïðèâåäåíî íà
Ðèñ. 5.2.1.1_2.
Ïðè äâèæåíèè âäîëü ïðîòî÷íîé ÷àñòè ìíîãîñòóïåí÷àòîãî êîìïðåññîðà âîçäóõ ñæèìàåòñÿ è åãî
ïëîòíîñòü âîçðàñòàåò. Ïîýòîìó, ÷òîáû îáåñïå÷èòü
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
òðåáóåìóþ âåëè÷èíó îñåâîé ñêîðîñòè íà âûõîäå
èç êîìïðåññîðà, êîòîðàÿ îáû÷íî ñîñòàâëÿåò
120…180 ì/ñ, ïðîòî÷íóþ ÷àñòü êîìïðåññîðà âûïîëíÿþò ñóæàþùåéñÿ ê âûõîäó.
Îòíîøåíèå äàâëåíèÿ íà âûõîäå èç ñòóïåíè
ê äàâëåíèþ íà âõîäå â íåå íàçûâàåòñÿ ñòåïåíüþ
ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ â ñòóïåíè - π*ÑÒ. Ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ ìíîãîñòóïåí÷àòîãî êîìïðåññîðà òåì áîëüøå, ÷åì áîëüøå ñòåïåíè ïîâûøåíèÿ
äàâëåíèé îòäåëüíûõ ñòóïåíåé è ÷åì áîëüøå èõ
êîëè÷åñòâî.
Ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ â ñòóïåíè îñåâîãî êîìïðåññîðà â îñíîâíîì çàâèñèò îò ñðåäíåé
îêðóæíîé ñêîðîñòè ëîïàòîê. ×åì áîëüøå ýòà ñêîðîñòü, òåì áîëüøå ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ.
Ìàêñèìàëüíàÿ îêðóæíàÿ ñêîðîñòü ëîïàòîê èç óñëîâèé èõ ïðî÷íîñòè îáû÷íî íå ïðåâûøàåò
300…450 ì/ñ. Íàïðèìåð, ìàêñèìàëüíàÿ îêðóæíàÿ
ñêîðîñòü ðàáî÷èõ ëîïàòîê ïåðâîé ñòóïåíè ÊÂÄ
äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À ñîñòàâëÿåò 365 ì/ñ. Äèàìåòð
ñòóïåíè êîìïðåññîðà îïðåäåëÿåòñÿ ïîòðåáíûì ðàñõîäîì âîçäóõà, åãî ïëîòíîñòüþ è îñåâîé ñêîðîñòüþ. Îñåâàÿ ñêîðîñòü âîçäóõà ñîõðàíÿåòñÿ ïî âñåì
ñòóïåíÿì ïîñòîÿííîé èëè íåñêîëüêî óìåíüøàåòñÿ
ê ïîñëåäíèì ñòóïåíÿì. Òàê êàê ïëîòíîñòü âîçäóõà
íà âõîäå â ïåðâóþ ñòóïåíü ìèíèìàëüíàÿ, òî íàèáîëüøóþ ïëîùàäü ïðîòî÷íîé ÷àñòè èìååò ïåðâàÿ
ñòóïåíü, äàëåå ïëîùàäü óìåíüøàåòñÿ ê ïîñëåäíèì
ñòóïåíÿì. Ïëîùàäü ïðîòî÷íîé ÷àñòè îãðàíè÷åíà
åå íàðóæíûì è âíóòðåííèì äèàìåòðàìè. Äëÿ
óìåíüøåíèÿ íàðóæíîãî äèàìåòðà ïåðâîé ñòóïåíè
ïðè çàäàííîé ïëîùàäè ïðîòî÷íîé ÷àñòè óìåíüøàþò âíóòðåííèé äèàìåòð, à ÷òîáû îáåñïå÷èòü ðàçìåùåíèå ëîïàòîê íà ðîòîðå, âíóòðåííèé äèàìåòð
âûáèðàþò îáû÷íî ðàâíûì 0,35…0,4 îò íàðóæíîãî
äèàìåòðà.
Íà ïîñëåäóþùèõ ñòóïåíÿõ ìîæåò áûòü ñîõðàíåí òîò æå íàðóæíûé äèàìåòð, ÷òî è íà ïåðâîé ñòóïåíè (ñì. Ðèñ. 5.2.1.1_5à), òîò æå âíóòðåííèé äèàìåòð
(ñì. Ðèñ. 5.2.1.1_5á), èëè òîò æå ñðåäíèé äèàìåòð
(ñì. Ðèñ. 5.2.1.1_5â).
 ïåðâîì ñëó÷àå ïîòðåáíîå óìåíüøåíèå ïëîùàäè ïðîòî÷íîé ÷àñòè (âñëåäñòâèå âîçðàñòàíèÿ
ïëîòíîñòè âîçäóõà) äîñòèãàåòñÿ óâåëè÷åíèåì âíóòðåííåãî äèàìåòðà ïðîòî÷íîé ÷àñòè. Ïðè ýòîì ñðåäíèå îêðóæíûå ñêîðîñòè ñòóïåíåé ðàñòóò è, ñëåäîâàòåëüíî, óâåëè÷èâàþòñÿ èõ ñòåïåíè ïîâûøåíèÿ
äàâëåíèÿ. Íî íàðÿäó ñ ýòèì ïðåèìóùåñòâîì óêàçàííàÿ êîíñòðóêöèÿ êîìïðåññîðà îáëàäàåò è íåäîñòàòêîì - ìåíüøàÿ äëèíà ëîïàòîê ïîñëåäíèõ ñòóïåíåé. Çàçîð ìåæäó òîðöîì ëîïàòêè è êîðïóñîì ïðè
íàëè÷èè êîðîòêèõ ëîïàòîê îòíîñèòåëüíî áîëüøå,
÷åì ïðè äëèííûõ.  ðåçóëüòàòå ýòîãî ó êîìïðåññîðà ñ êîðîòêèìè ëîïàòêàìè óâåëè÷èâàåòñÿ îáðàòíîå
Ðèñóíîê 5.2.1.1_5 – Ñõåìû ïðîôèëåé ïðîòî÷íîé
÷àñòè
à) ñ ïîñòîÿííûì íàðóæíûì äèàìåòðîì; á) ñ ïîñòîÿííûì
âíóòðåííèì äèàìåòðîì; â) ñ
ïîñòîÿííûì ñðåäíèì äèàìåòðîì; ã) ñ ïåðåìåííûì íàðóæíûì, âíóòðåííèì è ñðåäíèì äèàìåòðàìè
ïåðåòåêàíèå âîçäóõà â çàçîðå è, ñëåäîâàòåëüíî,
óìåíüøàåòñÿ ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ êîìïðåññîðà.
Ïðè ïîñòîÿííîì âíóòðåííåì èëè ñðåäíåì äèàìåòðå ëîïàòêè ïîñëåäíèõ ñòóïåíåé áîëåå äëèííûå, ïîýòîìó è ïåðåòåêàíèÿ ìåíüøå. Ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ ñòóïåíåé îñòàåòñÿ ïîñòîÿííîé
(ïðè ïîñòîÿííîì ñðåäíåì äèàìåòðå) èëè óìåíüøàåòñÿ (ïðè ïîñòîÿííîì âíóòðåííåì äèàìåòðå), ïîñêîëüêó çàâèñèò îò ñðåäíåé îêðóæíîé ñêîðîñòè.
 öåëÿõ ðàñøèðåíèÿ îáëàñòè óñòîé÷èâîé ðàáîòû è ïîâûøåíèÿ ê.ï.ä. ïðèìåíÿþòñÿ äâóõêàñêàäíûå è òðåõêàñêàäíûå ñõåìû îñåâûõ êîìïðåññîðîâ.
 ìíîãîêàñêàäíîì êîìïðåññîðå íåñêîëüêî ïîñëåäîâàòåëüíî ðàñïîëîæåííûõ ðîòîðîâ àâòîíîìíî
ïðèâîäÿùèõñÿ âî âðàùåíèå îòäåëüíûìè òóðáèíàìè (ñì. ðàçäåë 5.4).
5.2.1.2 – Öåíòðîáåæíûå êîìïðåññîðû
 öåíòðîáåæíîì êîìïðåññîðå äëÿ ïîâûøåíèÿ
äàâëåíèÿ ãàçà èñïîëüçóåòñÿ öåíòðîáåæíûé ýôôåêò,
êîòîðûé ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ
ïîëíîãî äàâëåíèÿ íàìíîãî áîëüøå, ÷åì â îñåâîì
êîìïðåññîðå. Ê ÷èñëó äîñòîèíñòâ öåíòðîáåæíûõ
êîìïðåññîðîâ îòíîñÿòñÿ òàêæå îòíîñèòåëüíàÿ ïðîñòîòà êîíñòðóêöèè (ñóùåñòâåííî ìåíüøåå ÷èñëî
äåòàëåé), áîëåå áëàãîïðèÿòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà
è ìåíüøàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê óñëîâèÿì ýêñïëóàòàöèè, ÷åì ó îñåâûõ.
223
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ñòóïåíü öåíòðîáåæíîãî êîìïðåññîðà ñîñòîèò
èç ÂÍÀ 1, ÐÊ 2 è âûõîäíîé ñèñòåìû, êîòîðàÿ âêëþ÷àåò â ñåáÿ áåçëîïàòî÷íûé ùåëåâîé äèôôóçîð 3,
ëîïàòî÷íûé äèôôóçîð 4 è âûõîäíîé ïàòðóáîê 5 (ñì.
Ðèñ. 5.2.1.2_1).  ÐÊ ìåõàíè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ, ïîäâîäèìàÿ ê êîëåñó îò òóðáèíû, ïðåîáðàçóåòñÿ â ïîòåíöèàëüíóþ è êèíåòè÷åñêóþ ýíåðãèþ ãàçà. Ýòî ïðåîáðàçîâàíèå ýíåðãèè â ÐÊ îñóùåñòâëÿåòñÿ â ðåçóëüòàòå
àýðîäèíàìè÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ïîòîêà ãàçà
ñ âðàùàþùèìñÿ ëîïàòî÷íûì àïïàðàòîì. Ïîòîê íà
âõîäå îáû÷íî çàêðó÷èâàåòñÿ ïî âðàùåíèþ.
Õîòÿ â ñâÿçè ñ ýòèì óìåíüøàåòñÿ íàïîð, ñîîáùàåìûé âîçäóõó, íåîáõîäèìîñòü â ïðåäâàðèòåëüíîé çàêðóòêå ïî âðàùåíèþ ñâÿçàíà ñ æåëàíèåì
óìåíüøèòü âåëè÷èíó îòíîñèòåëüíîé ñêîðîñòè, êîòîðàÿ â ïåðèôåðèéíîì ñå÷åíèè äîñòèãàåò çíà÷åíèé,
áëèçêèõ ê ñêîðîñòè çâóêà è äàæå ïðåâûøàþùèõ åå.
Ïî êîíñòðóêòèâíîìó âûïîëíåíèþ ðàáî÷èå
êîëåñà äåëÿòñÿ íà ñëåäóþùèå òèïû:
- îòêðûòûå (Ðèñ. 5.2.1.2_2a),
- çàêðûòûå (Ðèñ. 5.2.1.2_2á)
- ïîëóîòêðûòûå (Ðèñ. 5.2.1.2_2â).
Ðèñóíîê 5.2.1.2_1 – Äâóõñòóïåí÷àòûé öåíòðîáåæíûé êîìïðåññîð äâèãàòåëÿ
Rolls-Royce Dart
(Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ RollsRoyce plc)
1 - ÂÍÀ; 2 - ÐÊ; 3 - áåçëîïàòî÷íûé ùåëåâîé äèôôóçîð; 4 - ëîïàòî÷íûé äèôôóçîð; 5 - âûõîäíîé ïàòðóáîê
224
Ðèñóíîê 5.2.1.2_2 - Òèïû ðàáî÷èõ êîëåñ
à) îòêðûòîãî òèïà;
b) çàêðûòîãî òèïà;
c) ïîëóîòêðûòîãî òèïà.
1 - âòóëêà; 2.- ðàáî÷èå ëîïàòêè;
3 - ïîêðûâíîé äèñê
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðàáî÷åå êîëåñî îòêðûòîãî òèïà ñîñòîèò èç
âòóëêè 1 è çàêðåïëåííûõ íà íåé ðàáî÷èõ ëîïàòîê
2, òàê ÷òî ìåæëîïàòî÷íûå êàíàëû ñ äâóõ òîðöåâûõ
ñòîðîí îãðàíè÷åíû ëèøü íåïîäâèæíûìè ñòåíêàìè êîæóõà, ðàñïîëîæåííûìè íà íåáîëüøîì ðàññòîÿíèè îò òîðöîâ ëîïàòîê. Êîëåñî îòêðûòîãî òèïà
ÿâëÿåòñÿ ìàëîýêîíîìè÷íûì ââèäó áîëüøèõ ïîòåðü
îò ïåðåòåêàíèÿ ãàçà ÷åðåç òîðöû ëîïàòîê è èç-çà
âëèÿíèÿ ñðåäû â çàçîðå ìåæäó êîëåñàìè è êîæóõîì
íà ïîòîê â êàíàëå êîëåñà. Òàêèå êîëåñà ïðèìåíÿþòñÿ èíîãäà â äåøåâûõ âåíòèëÿòîðàõ èëè äûìîñîñàõ.
Ó ÐÊ çàêðûòîãî òèïà ëîïàòêè 1 ñ äâóõ òîðöîâ
ïðèêðåïëÿþòñÿ ê äèñêàì 2 è 3, îäèí èç êîòîðûõ
íàçûâàåòñÿ ïîêðûâíûì.  çàêðûòîì êîëåñå îáà òîðöà ëîïàòîê çàêðûòû, òàê ÷òî ïåðåòåêàíèÿ ãàçà ÷åðåç
òîðöû áûòü íå ìîæåò. Ïîòîê ãàçà â êîëåñå èçîëèðîâàí îò âîçäåéñòâèÿ ãàçà, íàõîäÿùåãîñÿ â çàçîðå ìåæäó ÐÊ è êîæóõîì. Ââèäó ýòîãî çàêðûòûå êîëåñà
ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå ýêîíîìè÷íûìè è ïðèìåíÿþòñÿ ÷àùå âñåãî â ñòàöèîíàðíûõ öåíòðîáåæíûõ êîìïðåññîðàõ. Ëîïàòêè çàêðûòûõ êîëåñ îáû÷íî âûïîëíÿþò çàîäíî ñ îñíîâíûì äèñêîì, à ïîêðûâíîé äèñê
êðåïèòñÿ ê íèì áîëòàìè èëè ñ ïîìîùüþ ñâàðêè.
Ó êîëåñ ïîëóîòêðûòîãî òèïà ëîïàòêè ñ îäíîé ñòîðîíû ñîåäèíåíû ñ äèñêîì, à ñ äðóãîé ñòîðîíû òàêæå îòêðûòû. Îáû÷íî ëîïàòêè ïîëóîòêðûòûõ ÐÊ
âûïîëíÿþò çàîäíî ñ äèñêàìè. Ïîëóîòêðûòûå êîëåñà ïî ýêîíîìè÷íîñòè çàíèìàþò ïðîìåæóòî÷íîå
ïîëîæåíèå. Ñ òî÷êè çðåíèÿ ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòè ÐÊ ïîëóîòêðûòîãî òèïà èìåþò íàèáîëüøóþ
ïðî÷íîñòü ïî ñðàâíåíèþ ñ êîëåñàìè çàêðûòîãî
òèïà, òàê êàê íàëè÷èå ïîêðûâíîãî äèñêà ïðèâîäèò
ê óâåëè÷åíèþ íàïðÿæåíèé âî âñåõ ýëåìåíòàõ îñíîâíîãî äèñêà.
Öåíòðîáåæíûå êîìïðåññîðû ìîãóò áûòü ñ îäíîñòîðîííèì è äâóõñòîðîííèì âõîäîì. Ó êîìïðåññîðà ñ îäíîñòîðîííèì îñåâûì âõîäîì âîçäóõ ïîñòóïàåò íà ÐÊ ÷åðåç íåïîäâèæíûé ÍÀ îñåâîãî òèïà.
Ó êîìïðåññîðà ñ äâóõñòîðîííèì âõîäîì ÷àùå
èñïîëüçóåòñÿ êîëüöåâîé âõîä, à íåïîäâèæíûé ÍÀ
ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êîëüöåâóþ ðåøåòêó, çà êîòîðîé óñòàíàâëèâàþòñÿ òàêæå íàïðàâëÿþùèå òîðîèäàëüíûå ïîâåðõíîñòè. Ýòîò âðàùàþùèéñÿ ÍÀ
èíîãäà âûïîëíÿåòñÿ ñîâìåñòíî ñ êîëåñîì – êàê
îäíà äåòàëü.
Íåäîñòàòêîì öåíòðîáåæíûõ êîìïðåññîðîâ
ÿâëÿåòñÿ ïîíèæåííàÿ ëîáîâàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü,
òàê êàê ñå÷åíèå âõîäà âîçäóõà çàíèìàåò ëèøü íåçíà÷èòåëüíóþ ÷àñòü ìèäåëÿ (ìàêñèìàëüíîé ïëîùàäè ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ) êîìïðåññîðà, îñîáåííî
ó êîìïðåññîðà ñ îäíîñòîðîííèì âõîäîì. Áîëåå çàòðóäíèòåëüíî ñîçäàíèå ìíîãîñòóïåí÷àòîé êîíñòðóêöèè, òàê êàê ïîñëå âûõîäà èç ïðåäûäóùåé ñòóïåíè
âîçäóõ ìîæåò ïîïàñòü íà âõîä ñëåäóþùåé ëèøü
ñ ïîìîùüþ òàê íàçûâàåìîãî îáðàòíîãî êàíàëà
ñëîæíîé ïåòëåîáðàçíîé ôîðìû.
Èñïîëüçîâàíèå öåíòðîáåæíîãî êîìïðåññîðà
âìåñòî ìíîãîñòóïåí÷àòîãî îñåâîãî âîçìîæíî, êîãäà ê.ï.ä. ñòóïåíè öåíòðîáåæíîãî êîìïðåññîðà ïðè
πK* = 6…8 äîñòèãíåò η* = 0,82…0,83, ò.å. ïðèáëèçèòñÿ ê ê.ï.ä. îñåâûõ ìíîãîñòóïåí÷àòûõ êîìïðåññîðîâ. Áîëåå öåëåñîîáðàçíî ïðèìåíåíèå îñåöåíòðîáåæíûõ êîìïðåññîðîâ â äâèãàòåëÿõ ìàëûõ
ðàçìåðîâ.
Ïî àýðîäèíàìè÷åñêîé ñõåìå ÐÊ ìîãóò áûòü
ðàçäåëåíû íà ÷åòûðå îñíîâíûõ ãðóïïû:
- êîëåñà íèçêîé ðåàêòèâíîñòè ñ ëîïàòêàìè,
çàãíóòûìè â ñòîðîíó âðàùåíèÿ (ñì. Ðèñ. 5.2.1.2_3);
- êîëåñà ñî ñòåïåíüþ ðåàêòèâíîñòè, áëèçêîé
ê 0,5, ñ ðàäèàëüíûìè ëîïàòêàìè (β 2Ë = 90°) (ñì.
Ðèñ. 5.2.1.2_4);
Ðèñóíîê 5.2.1.2_3 - Ñõåìà êîëåñà íèçêîé ðåàêòèâíîñòè
Ðèñóíîê 5.2.1.2_4 - Êîëåñî ïîëóîòêðûòîãî òèïà
ñ âûõîäíûì óãëîì β 2Ë = 90°
225
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
- êîëåñà ñðåäíåé ðåàêòèâíîñòè ñ ëîïàòêàìè,
óìåðåííî çàãíóòûìè â ñòîðîíó, îáðàòíóþ âðàùåíèþ (β 2Ë = 40…60°);
- êîëåñà âûñîêîé ðåàêòèâíîñòè ñ ëîïàòêàìè,
çàãíóòûìè â ñòîðîíó, îáðàòíóþ âðàùåíèþ
(β2Ë = 15…35°).
Êîëåñà íèçêîé ðåàêòèâíîñòè ïðèìåíÿþò, â îñíîâíîì, ïðè ïðîèçâîäñòâå ïðîìûøëåííûõ âåíòèëÿòîðîâ. Ýòè êîëåñà îòëè÷àþòñÿ âûñîêèì çíà÷åíèåì
êîýôôèöèåíòà ðàñõîäà è ñðàâíèòåëüíî áîëüøèìè
çíà÷åíèÿìè àáñîëþòíîé ñêîðîñòè íà âûõîäå èç êîëåñà. Âñëåäñòâèå íèçêîé ñòåïåíè ðåàêòèâíîñòè îñíîâíîé ïðîöåññ ïîâûøåíèÿ ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ
â ìàøèíàõ ñ òàêèìè êîëåñàìè ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò
äèôôóçîðíîãî ýôôåêòà â íåïîäâèæíûõ ýëåìåíòàõ.
Êîëåñà ñî ñòåïåíüþ ðåàêòèâíîñòè, áëèçêîé
ê 0,5, ñ ðàäèàëüíûìè ëîïàòêàìè îáû÷íî âûïîëíÿþòñÿ ïîëóîòêðûòîãî òèïà.  îòëè÷èå îò êîëåñ ñ èçîãíóòûìè ëîïàòêàìè çäåñü ëîïàòêè íà÷èíàþòñÿ îò
âòóëêè, è ïîâîðîò ïîòîêà èç îñåâîãî íàïðàâëåíèÿ
â ðàäèàëüíîå ïðîèñõîäèò â ìåæëîïàòî÷íîì ïðîñòðàíñòâå. Âõîäíûå êðîìêè ëîïàòîê â òàêèõ êîëåñàõ îáû÷íî çàãèáàþòñÿ òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû èõ
íàïðàâëåíèå ñîîòâåòñòâîâàëî íàïðàâëåíèþ íàáåãàþùåãî ïîòîêà.
Âñëåäñòâèå îòñóòñòâèÿ ïîêðûâíîãî äèñêà
è áëàãîäàðÿ ïðÿìîëèíåéíîé ôîðìå è ðàäèàëüíîìó
íàïðàâëåíèþ ëîïàòîê íàïðÿæåíèÿ â òàêèõ êîëåñàõ
ïðè îäíèõ è òåõ æå îêðóæíûõ ñêîðîñòÿõ çíà÷èòåëüíî íèæå, ÷åì â äâóõäèñêîâûõ êîëåñàõ (ñ ïîêðûâíûì äèñêîì) ñ èñêðèâëåííûìè ëîïàòêàìè. Ïîýòîìó òàêèå êîëåñà ïðèãîäíû äëÿ ðàáîòû ñ áîëüøèìè
ñêîðîñòÿìè âðàùåíèÿ (äî U = 550…600 ì/ñ), ÷òî
äàåò âîçìîæíîñòü ïîëó÷èòü â ñòóïåíÿõ âåñüìà
áîëüøèå íàïîðû è ðàñõîäû. Êîëåñà ýòîé ãðóïïû
íàøëè øèðîêîå ïðèìåíåíèå â àâèàöèîííûõ è òðàíñïîðòíûõ ìàøèíàõ.
Êîëåñà ñðåäíåé ðåàêòèâíîñòè ñ ëîïàòêàìè,
óìåðåííî çàãíóòûìè â ñòîðîíó, îáðàòíóþ âðàùåíèþ
(β 2Ë = 40…60°), ðàñïðîñòðàíåíû â ñòàöèîíàðíûõ
ïðîìûøëåííûõ êîìïðåññîðàõ äëÿ íàãíåòàíèÿ ðàçëè÷íûõ ãàçîâ (íàïðèìåð, àçîòà). Òàêèå êîëåñà ÷àñòî
íàçûâàþò ïðîñòî êîëåñàìè êîìïðåññîðíîãî òèïà.
Êîëåñà âûñîêîé ðåàêòèâíîñòè ñ ëîïàòêàìè,
çàãíóòûìè â ñòîðîíó, îáðàòíóþ âðàùåíèþ
(β2Ë = 15…35°), èìåþò øèðîêîå ïðèìåíåíèå â íàñîñîñòðîåíèè. Â ïîñëåäíåå âðåìÿ èõ ñòàëè ïðèìåíÿòü òàêæå è â êîìïðåññîðàõ. Áëàãîäàðÿ âûñîêîé
ñòåïåíè ðåàêòèâíîñòè ñòóïåíè ñ òàêèìè êîëåñàìè
èìåþò ñðàâíèòåëüíî âûñîêèé ê.ï.ä. (äî 86…87%).
Äëÿ êîëåñ ýòîé ãðóïïû õàðàêòåðíû íåáîëüøèå çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà ðàñõîäíîé ñêîðîñòè ϕ2r.
Òàêèå êîëåñà ÷àñòî èñïîëüçóþòñÿ â ïîñëåäíèõ ñòóïåíÿõ ìíîãîñòóïåí÷àòûõ êîìïðåññîðîâ,
226
ãäå â ðåçóëüòàòå ñæàòèÿ â ïðåäûäóùèõ ñòóïåíÿõ
îáúåìíûé ðàñõîä çíà÷èòåëüíî ìåíüøå, ÷åì â íà÷àëüíûõ ñòóïåíÿõ.
Ðîòîðà öåíòðîáåæíûõ êîìïðåññîðîâ ñîñòîÿò
èç ÐÊ ñ ëîïàòêàìè, âðàùàþùèõñÿ ÍÀ, âàëà èëè
ïåðåäíåé è çàäíåé öàïô.
Åñëè êîíñòðóêòèâíî ÐÊ âûïîëíåíî îòäåëüíî
îò âàëà, òî ïåðåäà÷à êðóòÿùåãî ìîìåíòà ïðîèçâîäèòñÿ ïîñðåäñòâîì öèëèíäðè÷åñêèõ è òîðöåâûõ
øëèö. Îòäåëüíûå ñòóïåíè ñîåäèíÿþòñÿ ìåæäó ñîáîé ïðîìåæóòî÷íûìè âàëàìè. Ïåðåäà÷à êðóòÿùåãî ìîìåíòà îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðèçîííûìè áîëòàìè
èëè øëèöåâûì ñîåäèíåíèåì â çàâèñèìîñòè îò êîíñòðóêöèè êîìïðåññîðà. Âàëû ðîòîðîâ îáû÷íî èçãîòàâëèâàþò èç ëåãèðîâàííûõ êîíñòðóêöèîííûõ
ñòàëåé.
5.2.1.3 – Îñåöåíòðîáåæíûå êîìïðåññîðû
Îñåöåíòðîáåæíûå êîìïðåññîðû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé êîìáèíèðîâàííîå óñòðîéñòâî, â êîòîðîì
âûñîêèé ê.ï.ä. (≈ 83%) îñåâîãî êîìïðåññîðà (ïåðâûå 5…7 ñòóïåíåé) ñî÷åòàåòñÿ ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ
ñæàòèÿ â åäèíñòâåííîé ïîñëåäíåé öåíòðîáåæíîé
ñòóïåíè (ñì. Ðèñ. 5.2.1.3_1). Öåíòðîáåæíàÿ ñòóïåíü
óñòàíàâëèâàåòñÿ âìåñòî íåñêîëüêèõ îñåâûõ, èìåþùèõ ñâåðõìàëûå âûñîòû ðàáî÷èõ ëîïàòîê, ó êîòîðûõ îñîáåííî ñêàçûâàåòñÿ âëèÿíèå ðàäèàëüíûõ
çàçîðîâ íàä ëîïàòêàìè.
Òàêèå êîìïðåññîðû, íåñìîòðÿ íà íåêîòîðóþ
ïîòåðþ îáùåãî ê.ï.ä. (ïî ñðàâíåíèþ ñ îñåâûì êîìïðåññîðîì òàêîé æå ñòåïåíè ñæàòèÿ), èìåþò çíà÷èòåëüíûé âûèãðûø ïî äëèííîâûì ðàçìåðàì
è ìàññå. Ýòî è ïðåäîïðåäåëÿåò ãëàâíóþ îáëàñòü èõ
èñïîëüçîâàíèÿ – íåáîëüøèå ÒÐÄ è ÒÂÄ äëÿ ðåãèîíàëüíûõ ñàìîëåòîâ.
5.2.2 – Àýðîäèíàìè÷åñêîå ïðîåêòèðîâàíèå êîìïðåññîðà
5.2.2.1 – Îáùèå ýòàïû
Ìåòîäîëîãèþ àýðîäèíàìè÷åñêîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ âñåõ òèïîâ êîìïðåññîðîâ ìîæíî ïðåäñòàâèòü
â âèäå áëîê-ñõåìû (ñì. Ðèñ. 5.2.2.1_1). Âñå ðàñ÷åòíûå ðàáîòû êðóïíî ìîæíî ðàçäåëèòü íà òðè ýòàïà:
- ðàñ÷åò êîìïðåññîðà íà îñíîâå îäíîìåðíîé
ìàòåìàòè÷åñêîé ìîäåëè;
- ðàñ÷åò êîìïðåññîðà íà îñíîâå äâóìåðíîé
îñåñèììåòðè÷íîé ìàòåìàòè÷åñêîé ìîäåëè;
- òðåõìåðíûé ðàñ÷åò âÿçêîãî òå÷åíèÿ â ëîïàòî÷íûõ âåíöàõ êîìïðåññîðà.
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.2.1.3_1 – Îñåöåíòðîáåæíûé êîìïðåññîð äâèãàòåëÿ Honeywell Ò53. Ìàòåðèàë ëþáåçíî ïðåäîñòàâëåí
êîìïàíèåé Honeywell
1 - îñåâûå ñòóïåíè; 2 - öåíòðîáåæíàÿ ñòóïåíü
5.2.2.2 – Ðàñ÷åò êîìïðåññîðà íà
îñíîâå îäíîìåðíîé ìàòåìàòè÷åñêîé
ìîäåëè
Ñîãëàñíî áëîê–ñõåìå (ñì. Ðèñ. 5.2.2.1_1) íà
ïåðâîì ýòàïå àýðîäèíàìè÷åñêîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ
îïðåäåëÿåòñÿ òèï êîìïðåññîðà:
- îñåâîé;
- öåíòðîáåæíûé;
- îñåöåíòðîáåæíûé.
Ïîñëå âûáîðà òèïà êîìïðåññîðà íà îñíîâàíèè
èñõîäíûõ äàííûõ òåõíè÷åñêîãî çàäàíèÿ âûïîëíÿåòñÿ ðàñ÷åò åãî õàðàêòåðèñòèê. Íà ïåðâîì ýòàïå
àýðîäèíàìè÷åñêîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ êîìïðåññîðà
ðàñ÷åò âûïîëíÿåòñÿ íà îñíîâå îäíîìåðíîé ìàòåìàòè÷åñêîé ìîäåëè. Èñõîäíûìè äàííûìè äëÿ ðàñ÷åòà ÿâëÿþòñÿ:
- ïîëíîå äàâëåíèå è òåìïåðàòóðà ïîòîêà íà
âõîäå â êîìïðåññîð;
- ðàñõîä âîçäóõà;
- ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ;
- ÷àñòîòà âðàùåíèÿ ðîòîðà;
- ðàñïðåäåëåíèå êîýôôèöèåíòà çàòðà÷åííîé
ðàáîòû ïî ñòóïåíÿì.
Ðàñ÷åò êîìïðåññîðà ïî ïàðàìåòðàì íà ñðåäíåì ðàäèóñå âûïîëíÿåòñÿ íà îñíîâàíèè óðàâíåíèé
èçâåñòíûõ èç òåðìîäèíàìèêè.
Íà ýòîì ýòàïå ïðîåêòèðîâàíèÿ îïðåäåëÿþòñÿ
ïàðàìåòðû êîìïðåññîðà äëÿ ïîñëåäóþùåãî ðàñ÷åòà õàðàêòåðèñòèê êîìïðåññîðà:
- ðàçìåðû è ôîðìà ïðîòî÷íîé ÷àñòè;
- èçîýíòðîïè÷åñêèé êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî
äåéñòâèÿ;
- ìàññà è äëèíà;
- ðàñïðåäåëåíèå ïàðàìåòðîâ ïî ñòóïåíÿì;
- êîíñòðóêòèâíûå ïàðàìåòðû ëîïàòî÷íûõ âåíöîâ;
- óãëû èçãèáà ïðîôèëÿ ðàáî÷èõ è íàïðàâëÿþùèõ ëîïàòîê;
- óãëû àòàêè è îòñòàâàíèÿ ëîïàòîê;
- óãëû ëîïàòîê íà ñðåäíåì ðàäèóñå.
Ðàñ÷åò õàðàêòåðèñòèê ïðîâîäèòñÿ äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïàðàìåòðîâ êîìïðåññîðà è çàïàñîâ óñòîé÷èâîñòè íà ðàçëè÷íûõ ýêñïëóàòàöèîííûõ ðåæèìàõ
åãî ðàáîòû.
Ðàñ÷åò êàæäîé ñòóïåíè êîìïðåññîðà ïðîâîäèòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíî îò ñòóïåíè ê ñòóïåíè. Ïîñëå ðàñ÷åòà âñåõ ñòóïåíåé âû÷èñëÿåòñÿ ñóììàðíàÿ
ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ êîìïðåññîðà
227
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
π
*
K
Z
= ∏π i
*
i =1
Ñóììàðíûé ê.ï.ä. êîìïðåññîðà îïðåäåëÿåòñÿ
ïî ìåòîäèêå, èñïîëüçóåìîé â ïðîåêòèðîâî÷íîì
ðàñ÷åòå êîìïðåññîðà íà ñðåäíåì ðàäèóñå (ñì. âû-
øå).  ðåçóëüòàòå âûïîëíåíèÿ ïåðâîãî ýòàïà àýðîäèíàìè÷åñêîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ
ïðåäâàðèòåëüíûé âàðèàíò îñíîâíûõ ãåîìåòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ïðîòî÷íîé ÷àñòè êîìïðåññîðà, êîòîðûå ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ ïðîðèñîâêè åãî êîíñòðóêòèâíîãî îáëèêà.
Ðèñóíîê 5.2.2.1_1 – Ìåòîäîëîãèÿ àýðîäèíàìè÷åñêîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ êîìïðåññîðîâ
228
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
 îáùåì ñëó÷àå ðåçóëüòàòû îäíîìåðíîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ èìåþò êàê ñàìîñòîÿòåëüíîå çíà÷åíèå,
òàê è ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ â êà÷åñòâå èñõîäíûõ
äàííûõ äëÿ ñëåäóþùåãî ýòàïà ðàçðàáîòêè ïðîåêòà.
5.2.2.3 – Ðàñ÷åò êîìïðåññîðà íà îñíîâå äâóìåðíîé îñåñèììåòðè÷íîé
ìàòåìàòè÷åñêîé ìîäåëè
 îñíîâó âòîðîãî ýòàïà àýðîäèíàìè÷åñêîãî
ïðîåêòèðîâàíèÿ ïîëîæåíî ðåøåíèå îáðàòíîé çàäà÷è ðàñ÷åòà îñåñèììåòðè÷íîãî òå÷åíèÿ â ïðîåêòíîé
òî÷êå. Ñìûñë ïðîåêòèðîâàíèÿ, â êîíå÷íîì ñ÷åòå,
ñîñòîèò â îïðåäåëåíèè êîíñòðóêòèâíûõ ïàðàìåòðîâ
êîìïðåññîðà (âêëþ÷àÿ êîîðäèíàòû ïðîôèëåé),
îáåñïå÷èâàþùèõ ðåàëèçàöèþ ðàñ÷åòíîãî ïîëÿ òå÷åíèÿ.
Íà÷àëüíûå çíà÷åíèÿ ãåîìåòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ íàõîäÿòñÿ èñõîäÿ èç èìåþùåãîñÿ îïûòà, îäíàêî óæå íà ýòîé ñòàäèè ïðåäóñìàòðèâàþòñÿ ðàñ÷åòíàÿ ïðîâåðêà ïðî÷íîñòè íàèáîëåå îòâåòñòâåííûõ
äåòàëåé (ëîïàòîê è äèñêîâ ðîòîðà). Ïðè íåîáõîäèìîñòè ïðîèçâîäèòñÿ êîððåêöèÿ èõ ãåîìåòðèè è ïîâòîðíûé ðàñ÷åò òå÷åíèÿ.
Âàæíåéøåé ÷àñòüþ ðàáîò íà âòîðîì ýòàïå
ïðîåêòèðîâàíèÿ êîìïðåññîðà ÿâëÿåòñÿ ðàñ÷åò åãî
õàðàêòåðèñòèê íà îñíîâå îñåñèììåòðè÷íîé ìàòåìàòè÷åñêîé ìîäåëè.  îñíîâó ðàñ÷åòà ïîëîæåí
îäèí èç âàðèàíòîâ òàê íàçûâàåìîãî «ìåòîäà êðèâèçíû ëèíèé òîêà».  êà÷åñòâå èñõîäíîé èíôîðìàöèè â íåì èñïîëüçóþòñÿ ñóììàðíûå ïàðàìåòðû
êîìïðåññîðà (G , π *Ê , n) è äàííûå, ïîëó÷åííûå
ïðè îäíîìåðíîì ðàñ÷åòå:
- ñðåäíèå ïàðàìåòðû ñòóïåíåé;
- ðàçìåðû ïðîòî÷íîé ÷àñòè êîìïðåññîðà.
Ãðàíè÷íûìè óñëîâèÿìè íà âõîäå â êîìïðåññîð ÿâëÿþòñÿ:
- ðàäèàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå ïîëíîãî äàâëåíèÿ;
- ðàäèàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå òåìïåðàòóðû òîðìîæåíèÿ;
- ðàäèàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå óãëà ïîòîêà.
Ãðàíè÷íûìè óñëîâèÿìè íà âûõîäå èç êîìïðåññîðà ÿâëÿþòñÿ:
- ðàäèàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå óãëà ïîòîêà;
- ïîñòîÿíñòâî ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ;
- ðàâåíñòâî ñóììàðíîãî ðàñõîäà âîçäóõà â ñòðóéêàõ òîêà ïðîåêòíîìó çíà÷åíèþ GÂ.
Äëÿ ðåøåíèÿ îáðàòíîé çàäà÷è îïðåäåëåíèÿ
ïàðàìåòðîâ ïîòîêà â ðàñ÷åòíûõ ñå÷åíèÿõ èñïîëüçóåòñÿ ñèñòåìà ãàçîäèíàìè÷åñêèõ óðàâíåíèé äëÿ
èäåàëüíîãî ãàçà, âêëþ÷àþùàÿ äèôôåðåíöèàëüíîå óðàâíåíèå äâèæåíèÿ è ýìïèðè÷åñêèå ñîîòíîøåíèÿ. Ýòè ñîîòíîøåíèÿ èñïîëüçóþòñÿ äëÿ íà-
õîæäåíèÿ ïîòåðü â ëîïàòî÷íûõ âåíöàõ è ó÷åòà
âëèÿíèÿ ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ íà ïàðàìåòðû êîìïðåññîðà.
 ðåçóëüòàòå ðåøåíèÿ îáðàòíîé çàäà÷è îïðåäåëÿþòñÿ ïàðàìåòðû ïîòîêà â ìåæâåíöîâûõ çàçîðàõ îñåâîãî êîìïðåññîðà, îñðåäíåííûå è ðàñïðåäåëåííûå ïàðàìåòðû ëîïàòî÷íûõ âåíöîâ, ñòóïåíåé
è êîìïðåññîðà â öåëîì, â òîì ÷èñëå åãî ñóììàðíûå
ïàðàìåòðû - ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ
è èçîýíòðîïè÷åñêèé ê.ï.ä.
5.2.2.4 – Òðåõìåðíûé ðàñ÷åò âÿçêîãî
òå÷åíèÿ â ëîïàòî÷íûõ âåíöàõ êîìïðåññîðà
 ñîîòâåòñòâèè ñ ðàññìàòðèâàåìîé ìåòîäîëîãèåé íà òðåòüåì ýòàïå ïðåäóñìàòðèâàåòñÿ äàëüíåéøàÿ îïòèìèçàöèÿ êîìïðåññîðà, îñíîâàííàÿ íà ñîâåðøåíñòâîâàíèè àýðîäèíàìèêè òðåõìåðíîãî
ðàñ÷åòà âÿçêîãî òå÷åíèÿ. Äëÿ ýòîãî èñïîëüçóþòñÿ
ïðîãðàììíûå êîìïëåêñû, â êîòîðûõ ðåàëèçîâàíî
ðåøåíèå óðàâíåíèé Íàâüå-Ñòîêñà. Íà ýòîì ýòàïå
ìîæåò òàêæå ïðèìåíÿòüñÿ êâàçèòðåõìåðíûé ïîäõîä,
áàçèðóþùèéñÿ íà ðàñ÷åòå âÿçêîãî ïîòîêà â ìåæëîïàòî÷íîì êàíàëå â ñëîÿõ ïåðåìåííîé òîëùèíû,
âûäåëÿåìûõ íà ðàçëè÷íûõ ó÷àñòêàõ ïî ðàäèóñó.
Äëÿ ýòîãî ïðåäâàðèòåëüíî ïðîâîäèòñÿ ðàñ÷åò òðåõìåðíîãî íåâÿçêîãî ïîòîêà.
 êà÷åñòâå ãðàíè÷íûõ óñëîâèé çàäàþòñÿ:
- óãëû ïîòîêà â îêðóæíîì íàïðàâëåíèè;
- óãëû ïîòîêà â ìåðèäèîíàëüíîé ïëîñêîñòè
â íàïðàâëåíèè îò âòóëêè ê ïåðèôåðèè;
- ðàñïðåäåëåíèå ïî ðàäèóñó ïîëíîãî äàâëåíèÿ;
- ðàñïðåäåëåíèå ïî ðàäèóñó òåìïåðàòóðû.
Íà âûõîäå äîëæíî çàäàâàòüñÿ:
- ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå íà âòóëêå;
- ðàñïðåäåëåíèå äàâëåíèÿ îò âòóëêè ê ïåðèôåðèè (îïðåäåëÿåòñÿ èç óðàâíåíèÿ ðàäèàëüíîãî ðàâíîâåñèÿ).
Ãðàíè÷íîå óñëîâèå íà ñòåíêå – ïðèëèïàíèå
(ñêîðîñòü ïîòîêà íà ñòåíêå ðàâíà íóëþ); ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ íà ïåðèîäè÷åñêîé ãðàíèöå - ïåðèîäè÷åñêè ïîâòîðÿþùèåñÿ (ïàðàìåòðû ïîòîêà è ãåîìåòðèÿ êîìïðåññîðà ÿâëÿþòñÿ ïåðèîäè÷åñêèìè –
ðàâíûìè ÷èñëó ëîïàòîê â ëîïàòî÷íîì âåíöå).
Ðàñ÷åòû ñ èñïîëüçîâàíèåì òðåõìåðíîãî ïðîãðàììíîãî êîìïëåêñà ïîçâîëÿþò ïîëó÷àòü íàäåæíûå
êà÷åñòâåííûå è êîëè÷åñòâåííûå äàííûå î ïàðàìåòðàõ
ïðîåêòèðóåìîãî êîìïðåññîðà. Èõ îïòèìèçàöèÿ ñâîäèòñÿ ê ðåøåíèþ çàäà÷ òå÷åíèÿ ñ âàðèàöèåé êîîðäèíàò ïðîôèëåé ëîïàòîê è ïðîòî÷íîé ÷àñòè â ìåðèäèîíàëüíîì ñå÷åíèè êîìïðåññîðà. Ðåçóëüòàò òðåõìåðíîãî
ðàñ÷åòà âÿçêîãî òå÷åíèÿ â ëîïàòî÷íûõ âåíöàõ ïðîåêòèðóåìîãî êîìïðåññîðà ïîêàçàí íà Ðèñ. 5.2.2.4_1.
229
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.2.2.4_1 – Ðàñïðåäåëåíèå ñêîðîñòåé ïîòîêà ïî òðàêòó êîìïðåññîðà
(òðåõìåðíûé ðàñ÷åò)
5.2.2.5 – Ïðîôèëèðîâàíèå ëîïàòî÷íûõ âåíöîâ êîìïðåññîðà
Çàäà÷à ïðîôèëèðîâàíèÿ ëîïàòî÷íûõ âåíöîâ
âûïîëíÿåòñÿ íà âòîðîì è òðåòüåì ýòàïå ïðîåêòèðîâàíèÿ êîìïðåññîðà, êîãäà âûïîëíÿåòñÿ ðàñ÷åò
ïàðàìåòðîâ â ìåðèäèîíàëüíûõ ñå÷åíèÿõ. Ðàñ÷åò
ïðîôèëåé âûïîëíÿåòñÿ ïî òåì æå ôîðìóëàì, ÷òî
è ðàñ÷åò îäíîìåðíîé ìîäåëè íà ïåðâîì ýòàïå. Ïî
ðåçóëüòàòàì ðàñ÷åòà îïðåäåëÿþòñÿ:
- óãëû àòàêè è îòñòàâàíèÿ ïîòîêà;
- ïðîôèëè ëîïàòîê â êîíè÷åñêèõ ñå÷åíèÿõ;
- ïðîôèëè ëîïàòîê â ïëîñêèõ ñå÷åíèÿõ.
Îïðåäåëåíèå êîîðäèíàò ïðîôèëåé â ïëîñêèõ
ñå÷åíèÿõ ëîïàòîê, îñóùåñòâëÿåòñÿ ïåðåñ÷åòîì ïðîôèëåé êîíè÷åñêèõ ñå÷åíèé.
Ñîâîêóïíîñòü êîîðäèíàò âñåõ ïëîñêèõ ñå÷åíèé ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìàòåìàòè÷åñêóþ ìîäåëü
ïîâåðõíîñòè ïåðà ëîïàòêè. Â òàêîì âèäå ìîäåëü
ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ëîïàòêè íà ñòàíêàõ ñ ÷èñëîâûì ïðîãðàììíûì óïðàâëåíèåì.
5.2.2.6 – Îáåñïå÷åíèå àýðîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè
Åùå îäíîé çàäà÷åé âòîðîãî è òðåòüåãî ýòàïà
àýðîäèíàìè÷åñêîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ êîìïðåññîðà
230
ÿâëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèå åãî àýðîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè.
Ðàáîòà îñåâîãî êîìïðåññîðà ñîãëàñîâàíà ñ ðàáîòîé ïîñëåäóþùèõ óçëîâ òàêèì îáðàçîì, ÷òî åãî
ïàðàìåòðû, â çàâèñèìîñòè îò ÷àñòîòû âðàùåíèÿ
ðîòîðà, èçìåíÿþòñÿ ïî îïðåäåëåííîìó çàêîíó, ñîîòâåòñòâóþùåìó ëèíèè, êîòîðóþ ïðèíÿòî íàçûâàòü
ëèíèåé ðàáî÷èõ ðåæèìîâ (ËÐÐ).
Ñòóïåíè êîìïðåññîðà ïðîåêòèðóþòñÿ è ñîãëàñîâûâàþòñÿ ìåæäó ñîáîé òàê, ÷òî íà ËÐÐ êîìïðåññîð ðàáîòàåò áëèçêî ê ñâîåìó îïòèìóìó â íåêîòîðîé îãðàíè÷åííîé îáëàñòè, íàçûâàåìîé çîíîé
ðàñ÷åòíûõ ðåæèìîâ.
Ðàáîòà êîìïðåññîðà íà íåðàñ÷åòíîì ðåæèìå
ìîæåò ïðèâåñòè ê åãî íåóñòîé÷èâîé ðàáîòå è âîçíèêíîâåíèþ ïîìïàæà. Ïîìïàæ – ãàçîäèíàìè÷åñêè
íåóñòîé÷èâûé àâòîêîëåáàòåëüíûé ðåæèì ðàáîòû
êîìïðåññîðà è åãî ñåòè, õàðàêòåðèçóþùèéñÿ ñèëüíûìè íèçêî÷àñòîòíûìè êîëåáàíèÿìè ïàðàìåòðîâ:
- äàâëåíèÿ;
- òåìïåðàòóðû;
- ðàñõîäà âîçäóõà.
Õàðàêòåð ïðîòåêàíèÿ ïîìïàæà â çíà÷èòåëüíîé
ñòåïåíè çàâèñèò îò ñëåäóþùèõ ôàêòîðîâ:
- òèï êîìïðåññîðà;
- ãåîìåòðè÷åñêèå è àýðîäèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè êîìïðåññîðà;
- îáúåì êàìåðû ñãîðàíèÿ;
- ïëîùàäü ñîïëîâîãî àïïàðàòà òóðáèíû.
Ïîìïàæ ñîïðîâîæäàåòñÿ ñðûâàìè ïîòîêà çíà÷èòåëüíîé èíòåíñèâíîñòè â ñòóïåíÿõ êîìïðåññîðà
è ïåðèîäè÷åñêèìè âûáðîñàìè ñæàòîãî â êîìïðåññîðå âîçäóõà âî âñàñûâàþùóþ ñèñòåìó. Âñòðå÷íûå
óäàðíûå âîëíû è íèçêî÷àñòîòíûå êîëåáàíèÿ äàâëåíèÿ ìîãóò âûçâàòü ïîâðåæäåíèÿ êîìïðåññîðà.
Íåðàñ÷åòíûé ðåæèì ïîÿâëÿåòñÿ èç-çà ðàññîãëàñîâàíèÿ â ðàáîòå åãî ïåðâûõ è ïîñëåäíèõ ñòóïåíåé. Ðàññîãëàñîâàíèå ìîæåò áûòü âûçâàíî ñëåäóþùèìè ïðè÷èíàìè:
- îòêëîíåíèÿìè ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðîòîðà îò
ðàñ÷åòíîãî çíà÷åíèÿ;
- èçìåíåíèÿìè òåìïåðàòóðû âîçäóõà íà âõîäå
â êîìïðåññîð.
Ïðè îòêëîíåíèè ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðîòîðà îò
ðàñ÷åòíîãî çíà÷åíèÿ íàðóøàåòñÿ ðàáîòà êðàéíèõ
ñòóïåíåé, êîãäà óìåíüøåíèå ÷àñòîòû âðàùåíèÿ
âûçûâàåò ñðûâ ïîòîêà â ïåðâûõ ñòóïåíÿõ, à óâåëè÷åíèå - â ïîñëåäíèõ.
Ïðè óìåíüøåíèè ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðîòîðà
êîìïðåññîðà îñåâûå ñîñòàâëÿþùèå ñêîðîñòè íà
ïåðâûõ ñòóïåíÿõ óìåíüøàþòñÿ ñèëüíåå, ÷åì íà
ïîñëåäíèõ. Òàê êàê îêðóæíûå ñêîðîñòè íà ïåðâûõ
è ïîñëåäíèõ ñòóïåíÿõ èçìåíÿþòñÿ îäèíàêîâî, óãëû
àòàêè íà ïåðâûõ ñòóïåíÿõ óâåëè÷èâàþòñÿ, à íà ïîñ-
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
ëåäíèõ óìåíüøàþòñÿ.  ýòîì ñëó÷àå óãëû àòàêè íà
ïåðâûõ ñòóïåíÿõ äîñòèãàþò êðèòè÷åñêèõ çíà÷åíèé
ðàíüøå, ÷åì íà ïîñëåäíèõ, ÷òî îáóñëîâëèâàåò ñðûâ
ïîòîêà íà ïåðâûõ ñòóïåíÿõ. Âñëåäñòâèå ýòîãî ñðûâû íà ïîñëåäíèõ ñòóïåíÿõ îòñóòñòâóþò. Îäíàêî ïðè
î÷åíü áîëüøèõ îòðèöàòåëüíûõ óãëàõ àòàêè íà ïîñëåäíèõ ñòóïåíÿõ ìîæåò íàñòóïèòü òàê íàçûâàåìûé
«òóðáèííûé» ðåæèì, ïðè êîòîðîì âîçäóõ â ýòèõ
ñòóïåíÿõ íå ñæèìàåòñÿ, à ðàñøèðÿåòñÿ. Ïðè òàêîì
ðåæèìå ðàáîòû ïîñëåäíèõ ñòóïåíåé ïàäàåò ê.ï.ä.
è íàïîð êîìïðåññîðà.
Åñëè ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðîòîðà êîìïðåññîðà
óâåëè÷èâàþòñÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ ðàñ÷åòíûì çíà÷åíèåì, òî îñåâàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ñêîðîñòè íà ïîñëåäíèõ ñòóïåíÿõ áóäåò óìåíüøàòüñÿ âñëåäñòâèå óâåëè÷åíèÿ ïëîòíîñòè âîçäóõà èç-çà ðîñòà ñòåïåíè
ñæàòèÿ. Ïðè ýòîì óìåíüøåíèå ñêîðîñòè ïðîèñõîäèò òàêèì îáðàçîì, ÷òî óãëû àòàêè ëîïàòîê íà ïîñëåäíèõ ñòóïåíÿõ óâåëè÷èâàþòñÿ çíà÷èòåëüíî áûñòðåå, ÷åì íà ïåðâûõ. Òàêèì îáðàçîì, ñðûâû ïîòîêà,
âûçûâàþùèå ïîìïàæ, áóäóò âîçíèêàòü, ïðåæäå âñåãî, íà ïîñëåäíèõ ñòóïåíÿõ.
Èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû âîçäóõà íà âõîäå â êîìïðåññîð òàêæå ìîæåò âûçâàòü ðàññîãëàñîâàíèå,
âñëåäñòâèå òîãî, ÷òî óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû âîçäóõà ïðè ïîñòîÿííîé ÷àñòîòå âðàùåíèÿ âûçûâàåò
óìåíüøåíèå îñåâîé ñîñòàâëÿþùåé ñêîðîñòè íà ñòóïåíÿõ êîìïðåññîðà, òåì ñàìûì óâåëè÷èâàÿ óãëû àòàêè. Íà ïîñëåäíèõ ñòóïåíÿõ óãëû àòàêè óâåëè÷èâàþòñÿ áûñòðåå, â ðåçóëüòàòå ÷åãî íà ýòèõ ñòóïåíÿõ
êðèòè÷åñêèå óãëû àòàêè äîñòèãàþòñÿ ðàíüøå, ÷åì
íà ïåðâûõ. Ïðè äîñòèæåíèè êðèòè÷åñêèõ óãëîâ àòàêè îáðàçóþòñÿ ñðûâíûå çîíû, êîòîðûå, ïîñòåïåííî
óâåëè÷èâàÿñü â ðàçìåðàõ, îõâàòûâàþò âñå áîëüøåå
÷èñëî ñòóïåíåé äî òåõ ïîð, ïîêà íå íàñòóïèò íåóñòîé÷èâûé ðåæèì ðàáîòû âñåãî êîìïðåññîðà.
Òðåóãîëüíèêè ñêîðîñòåé ïîçâîëÿþò âûÿñíèòü
ôèçè÷åñêóþ ñóùíîñòü âîçíèêíîâåíèÿ ïîìïàæà
êîìïðåññîðà è ïðèìåíÿåìûõ ìåð áîðüáû ñ íèì. Íà
Ðèñ. 5.2.2.6_1 ïðåäñòàâëåíà êàðòèíà îáòåêàíèÿ ëîïàòîê íà òðåõ ðåæèìàõ ðàáîòû êîìïðåññîðà.
Åñëè êîìïðåññîð ðàáîòàåò íà ðàñ÷åòíîì ðåæèìå, òî íàïðàâëåíèå äâèæåíèÿ âîçäóøíîãî ïîòîêà íà âõîäå â ÐÊ ïðèìåðíî ïàðàëëåëüíî êàñàòåëüíîé ê ñðåäíåé ëèíèè ïðîôèëÿ íà ïåðåäíèõ êðîìêàõ
ëîïàòîê (ñì. Ðèñ. 5.2.2.6_1à).
Óìåíüøåíèå ðàñõîäà âîçäóõà ïî ñðàâíåíèþ
ñ ðàñ÷åòíûì (óìåíüøåíèå îñåâîé ñîñòàâëÿþùåé
àáñîëþòíîé ñêîðîñòè - Ñà) ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ
óãëîâ àòàêè íà ëîïàòêàõ (Ðèñ. 5.2.2.6_1á). Ïðè áîëüøèõ ïîëîæèòåëüíûõ óãëàõ àòàêè, ïðåâûøàþùèõ
êðèòè÷åñêèå, âîçíèêàåò ñðûâ ïîòîêà, ñîïðîâîæäà-
Ðèñóíîê 5.2.2.6_1 – Ñõåìà îáòåêàíèÿ ëîïàòîê ÐÊ îñåâîãî êîìïðåññîðà
à) ðàñ÷åòíûé ðåæèì ðàáîòû; á, â) íåðàñ÷åòíûå ðåæèìû ðàáîòû
231
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
þùèéñÿ îáðàçîâàíèåì âèõðåâûõ çîí ñ âûïóêëîé
ïîâåðõíîñòè ïðîôèëåé. Îáëàñòè ýòèõ çîí íàðàñòàþò è ïðîíèêàþò âíóòðü êîìïðåññîðà, çàïîëíÿÿ åãî
ïðîòî÷íóþ ÷àñòü. Ïðîèñõîäèò ïåðèîäè÷åñêè ïîâòîðÿþùàÿñÿ «çàêóïîðêà» ïðîòî÷íîé ÷àñòè êîìïðåññîðà âèõðåâûìè îáëàñòÿìè. ×åðåç ýòè îáëàñòè âîçäóõ èç-çà êîìïðåññîðà ïåðèîäè÷åñêè ïðîðûâàåòñÿ
îáðàòíî, â ñòîðîíó âõîäà. Êàê ñëåäñòâèå âîçíèêàþò àâòîêîëåáàíèÿ ïîòîêà, ïðèâîäÿùèå ê íåóñòîé÷èâîé ðàáîòå, ò.å. ê ïîìïàæó êîìïðåññîðà.
Óâåëè÷åíèå ðàñõîäà âîçäóõà ÷åðåç ñòóïåíü
(óâåëè÷åíèå îñåâîé ñîñòàâëÿþùåé àáñîëþòíîé
ñêîðîñòè - Ñà) âûçûâàåò óìåíüøåíèå óãëîâ àòàêè
íà ëîïàòêàõ (ñì. Ðèñ. 5.3.2.6_1â), ïðè ýòîì óãîë àòàêè i ñòàíîâèòñÿ ìåíüøå íóëÿ. Ïîòîê âîçäóõà óäàðÿåòñÿ â âûïóêëóþ ÷àñòü ëîïàòêè, à íà åå âîãíóòîé ÷àñòè âîçíèêàþò âèõðè.  ñâÿçè ñ òåì, ÷òî
ïîòîê âîçäóõà ïîä äåéñòâèåì ñèë èíåðöèè ïðèæèìàåòñÿ ê âîãíóòûì ñòîðîíàì ëîïàòîê, îáðàçîâàâøèåñÿ âèõðè íå ìîãóò ðàñïðîñòðàíèòüñÿ ïî âñåìó
êîëåñó è íîñÿò ìåñòíûé õàðàêòåð, íå íàðóøàÿ óñòîé÷èâîé ðàáîòû êîìïðåññîðà.
Îáåñïå÷åíèå àýðîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè îñóùåñòâëÿåòñÿ ðåãóëèðîâàíèåì êîìïðåññîðà:
- ïîâîðîòîì îäíîãî èëè íåñêîëüêèõ âåíöîâ
ÍÀ, ÷òî ïîçâîëÿåò ñîõðàíèòü îïòèìàëüíûå óãëû
àòàêè íà ðàáî÷èõ êîëåñàõ;
- ïåðåïóñêîì âîçäóõà èç-çà îòäåëüíûõ ñòóïåíåé êîìïðåññîðà, ÷òî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ðàñõîäà âîçäóõà ÷åðåç ïðåäûäóùèå ñòóïåíè è, êàê
ñëåäñòâèå, ê áîëåå îïòèìàëüíûì óãëàì àòàêè íà
ðàáî÷èå êîëåñà.
Ïîäðîáíåé î ñïîñîáàõ ðåãóëèðîâàíèÿ êîìïðåññîðà ðàññêàçàíî â ðàçäåëå 5.7.
5.2.2.7 – Èíòåãðàöèÿ ÃÒÄ ñ âîçäóõîçàáîðíèêîì ñàìîë¸òà
Âõîäíûå óñòðîéñòâà ÑÓ (ñì. Ðèñ. 5.2.2.7_1)
ðàñïîëàãàþòñÿ ïåðåä âõîäîì â êîìïðåññîð è ïðåäíàçíà÷àþòñÿ äëÿ îðãàíèçàöèè ðàâíîìåðíîé ïîäà÷è âîçäóøíîãî ïîòîêà íà âõîä â äâèãàòåëü ñ ñîõðàíåíèåì âûñîêîé ýôôåêòèâíîñòè ñæàòèÿ âî âñåì
äèàïàçîíå ðàáî÷èõ ðåæèìîâ êîìïðåññîðà.
Âõîäíîå óñòðîéñòâî àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ
íàçûâàþò âîçäóõîçàáîðíèêîì. Â âîçäóõîçàáîðíèêå
ðàñïîëàãàþò êîëëåêòîðû ïðîòèâîîáëåäåíèòåëüíîé
ñèñòåìû (ñì. Ðèñ. 5.7_1), à âíóòðåííèå îáâîäû âûïîëíåíû ñ ïàíåëÿìè øóìîãëóøåíèÿ. Âîçäóõîçàáîðíèê âûïîëíÿåò, ïîìèìî ïðî÷åãî, ôóíêöèþ ïðåîáðàçîâàíèÿ êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè íàáåãàþùåãî
ïîòîêà â ïîòåíöèàëüíóþ.
Äëÿ íîðìàëüíîé ðàáîòû äâèãàòåëÿ íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü çàäàííîå çíà÷åíèå ñêîðîñòè ïîòîêà
Ðèñóíîê 5.2.2.7_1 – Âõîäíûå óñòðîéñòâà
à) àâèàöèîííîãî äâ. Rolls-Royce RR535; á) ÃÒÓ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ ÏÑ-90ÃÏ-1
232
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
íà âõîäå â êîìïðåññîð, â òîì ÷èñëå è ïðè ïîñòîÿííî ìåíÿþùèõñÿ óñëîâèÿõ îêðóæàþùåé ñðåäû. Èçìåíåíèå óñëîâèé ðàáîòû âõîäíîãî óñòðîéñòâà, óñëîâèÿ ðàçìåùåíèÿ åãî è äâèãàòåëÿ íà ñàìîëåòå
(íàïðèìåð, íàëè÷èå îáâîäíûõ è êðèâîëèíåéíûõ êàíàëîâ) ñîçäàþò íåðàâíîìåðíîñòü ïîëÿ ñêîðîñòåé
ïåðåä êîìïðåññîðîì.
Óñòîé÷èâàÿ ðàáîòà êîìïðåññîðà âîçìîæíà
ëèøü ïðè îïðåäåëåííîì çíà÷åíèè ñòåïåíè íåðàâíîìåðíîñòè è ïóëüñàöèè ïàðàìåòðîâ âî âõîäíîì óñòðîéñòâå.Íàëè÷èå ïóëüñàöèé îòðèöàòåëüíî ñêàçûâàåòñÿ íà ðàáîòå âõîäíîãî óñòðîéñòâà,
÷òî ìîæåò ïðèâîäèòü ê íåóñòîé÷èâîé ðàáîòå êîìïðåññîðà.
Ïóëüñàöèÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ:
- ÷àñòîòîé;
- àìïëèòóäîé.
Èñòî÷íèêàìè ïóëüñàöèé ÿâëÿþòñÿ:
- íåðàâíîìåðíîñòü ïîëÿ ïàðàìåòðîâ;
- íåóñòîé÷èâîñòü ïîãðàíè÷íîãî ñëîÿ;
- êîíñòðóêòèâíûå è òåõíîëîãè÷åñêèå âûñòóïû â ïðîòî÷íîé ÷àñòè âõîäíîãî óñòðîéñòâà.
Òàêèì îáðàçîì, âõîäíîå óñòðîéñòâî äîëæíî
áûòü ñïðîåêòèðîâàíî òàê, ÷òîáû óðîâåíü íåðàâíîìåðíîñòè ïîëÿ ñêîðîñòåé è ïóëüñàöèîííûå õàðàêòåðèñòèêè ïîòîêà â åãî âûõîäíîì ñå÷åíèè íå ïðèâîäèëè ê íåóñòîé÷èâîé ðàáîòå äâèãàòåëÿ.
Äëÿ ÃÒÄ ñ áîëüøîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè (m ≥ 4) ïîìèìî òðåáîâàíèé, èçëîæåííûõ âûøå,
ê âîçäóõîçàáîðíèêàì ïðåäúÿâëÿþòñÿ ñïåöèôè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ. Âîçäóõîçàáîðíèêè òàêèõ ñèëîâûõ
óñòàíîâîê îòíîñèòåëüíî êîðîòêèå (l/d < 1), ÷òî
îáóñëàâëèâàåò èõ âûñîêóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü:
- ê ïîðûâàì âåòðà;
- êîñîìó îáäóâó ïðè ðàáîòå íà ìåñòå;
- ê ìèíèìàëüíûì ñêîðîñòÿì ïîëåòà.
Äëÿ ñíèæåíèÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè êîìïðåññîðà ñ «êîðîòêèì» âîçäóõîçàáîðíèêîì ê ýòèì ôàêòîðàì ââîäÿò äîïîëíèòåëüíûå ýêñïëóàòàöèîííûå
îãðàíè÷åíèÿ:
- ïî íàïðàâëåíèþ è ñêîðîñòè âåòðà;
- ââåäåíèåì âçëåòà ñàìîëåòà ñ «ðîëëèíã-ñòàðòà»;
- ïðèìåíåíèåì íàçåìíîãî óñòðîéñòâà ïîä âîçäóõîçàáîðíèêîì, èñêëþ÷àþùèì âîçíèêíîâåíèå
âèõðåâîãî øíóðà.
ñòîÿíèå (ÍÄÑ) è, ñîîòâåòñòâåííî, íà ðåñóðñ è íàäåæíîñòü óçëîâ. Â çàâèñèìîñòè îò ðàñïðåäåëåíèÿ
òåìïåðàòóðû â íåðàâíîìåðíî íàãðåòûõ äåòàëÿõ
ìîãóò âîçíèêàòü íàïðÿæåíèÿ:
- ðàñòÿæåíèÿ;
- ñæàòèÿ.
Îöåíèâ âåëè÷èíó íàïðÿæåíèé â äåòàëÿõ, âûáèðàþò êîíñòðóêöèþ, êîòîðàÿ ïîçâîëèò îáåñïå÷èòü íàçíà÷åííûé ðåñóðñ.  ñâÿçè ñ ýòèì, ïîëó÷åíèå äîñòîâåðíîãî òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ ïî öèêëó
ðàáîòû ÃÒÄ ÿâëÿåòñÿ âàæíåéøåé çàäà÷åé.
5.2.3.1 – Ðàñ÷åò òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ
äåòàëåé êîìïðåññîðà
Íà Ðèñ. 5.2.3.1_1 ïðåäñòàâëåíî ðàñ÷åòíîå òåïëîâîå ñîñòîÿíèå êîðïóñîâ êîìïðåññîðà íà îäíîì
èç ðåæèìîâ ðàáîòû äâèãàòåëÿ. Ðàñ÷åò âûïîëíåí
â îñåñèììåòðè÷íîé ïîñòàíîâêå. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ
èçìåíåíèÿ òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ â ïðîöåññå ðàáîòû äâèãàòåëÿ íåîáõîäèìî ðåøèòü íåñòàöèîíàðíîå
óðàâíåíèå òåïëîïðîâîäíîñòè:
∇(λ∇Т ) = γ
dT
,
dτ
ãäå Ò - èñêîìàÿ òåìïåðàòóðà äåòàëè;
λ, γ - òåïëîïðîâîäíîñòü, òåïëîåìêîñòü äåòàëè;
τ - âðåìÿ.
5.2.3 – Òåïëîâîå ñîñòîÿíèå êîìïðåññîðà
Ïðè ñîçäàíèè íîâîãî äâèãàòåëÿ îñîáîå âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèþ òðåáóåìîãî ðåñóðñà
è íàäåæíîñòè äåòàëåé è óçëîâ êîìïðåññîðà. Òåïëîâîå ñîñòîÿíèå äåòàëåé êîìïðåññîðà ñóùåñòâåííî âëèÿåò íà èõ íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîå ñî-
Ðèñóíîê 5.2.3.1_1 – Ðàñ÷åòíîå òåïëîâîå ñîñòîÿíèå
êîðïóñîâ êîìïðåññîðà íà îäíîì
èç ðåæèìîâ ðàáîòû äâèãàòåëÿ
233
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ïîäðîáíî âûâîä äàííîãî óðàâíåíèÿ, à òàê æå
ìåòîäû åãî ðåøåíèÿ èçëîæåíû â ó÷åáíûõ ïîñîáèÿõ ïî îñíîâàì òåïëîïåðåäà÷è, ñì. íàïðèìåð
[5.13.1]. Ïîýòîìó çäåñü ýòî íå ðàññìàòðèâàåòñÿ.
Îòìåòèì òîëüêî, ÷òî äëÿ ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ íåîáõîäèìî çàäàòü íà÷àëüíûå (òåïëîâîå ñîñòîÿíèå
äåòàëè â íà÷àëüíûé ìîìåíò âðåìåíè) è ãðàíè÷íûå
óñëîâèÿ íà ïîâåðõíîñòÿõ, îãðàíè÷èâàþùèõ ðàññìàòðèâàåìóþ äåòàëü.  [5.13.1] ïðèâåäåíà ñëåäóþùàÿ êëàññèôèêàöèÿ ãðàíè÷íûõ óñëîâèé, êîòîðûå
ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ äëÿ ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ íåñòàöèîíàðíîé òåïëîïðîâîäíîñòè:
- ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ ïåðâîãî ðîäà - íà ïîâåðõíîñòÿõ, îãðàíè÷èâàþùèõ äåòàëü, çàäàþòñÿ çíà÷åíèÿ òåìïåðàòóð, êîòîðûå ìîãóò çàâèñåòü îò êîîðäèíàò òî÷åê ãðàíèöû è âðåìåíè;
- ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ âòîðîãî ðîäà - íà ãðàíè÷íûõ ïîâåðõíîñòÿõ ðàññìàòðèâàåìîé äåòàëè, çàäàåòñÿ ïëîòíîñòü òåïëîâîãî ïîòîêà (ïðîèçâîäíàÿ îò
òåìïåðàòóðû ïî íîðìàëè ê ïîâåðõíîñòè). Ïëîòíîñòü òåïëîâîãî ïîòîêà òàê æå çàäàåòñÿ â âèäå ôóíêöèè, çàâèñÿùåé îò âðåìåíè è êîîðäèíàò òî÷åê ãðàíèöû;
- ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ òðåòüåãî ðîäà - òåïëîâîé
ïîòîê çàäàåòñÿ ïðîïîðöèîíàëüíî ðàçíîñòè òåìïåðàòóð íà ãðàíèöå äåòàëè è îêðóæàþùåé ñðåäû:
−λ
∂T
∂n
= α (Ò ‹ ð − Ò f
)
‹ð
â ýòîì óñëîâèè äîëæåí áûòü çàäàí êîýôôèöèåíò
òåïëîîòäà÷è a è òåìïåðàòóðà îêðóæàþùåé ñðåäû Òf;
- ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ ÷åòâåðòîãî ðîäà (óñëîâèÿ ñîïðÿæåíèÿ)- îäíîâðåìåííî çàäàåòñÿ ðàâåíñòâî
òåìïåðàòóð è òåïëîâûõ ïîòîêîâ íà ãðàíèöå ðàçäåëåíèÿ äâóõ ñîñåäíèõ äåòàëåé êîìïðåññîðà:
Ò1 ã ð = Ò 2 ã ð
∂T
− λ1 1
∂n
ãð
∂Ò
= − λ2 2
∂n
âòîðîãî ðîäà, â ñèëó ïðîáëåìàòè÷íîñòè ïîëó÷åíèÿ
òî÷íîãî çíà÷åíèÿ âåëè÷èíû ïëîòíîñòè òåïëîâîãî
ïîòîêà, ðåäêî èñïîëüçóþòñÿ ïðè îïðåäåëåíèè òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ äåòàëåé êîìïðåññîðà.
Ìîãóò ñóùåñòâîâàòü è äðóãèå âàæíûå ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ, íå ðàññìîòðåííûå âûøå. Íàïðèìåð,
ïðè òåïëîîáìåíå èçëó÷åíèåì òåïëîâîé ïîòîê îêàçûâàåòñÿ ïðîïîðöèîíàëüíûì ðàçíîñòè ÷åòâåðòûõ
ñòåïåíåé òåìïåðàòóð èñòî÷íèêà è ïðèåìíèêà òåïëîòû. Îäíàêî äàííûå ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ êðàéíå
ðåäêî èñïîëüçóþòñÿ ïðè îïðåäåëåíèè òåïëîâîãî
ñîñòîÿíèÿ äåòàëåé êîìïðåññîðà, ïîýòîìó çäåñü íå
ðàññìàòðèâàþòñÿ.
 îñíîâíîì, ïðè ðåøåíèè óðàâíåíèÿ òåïëîïðîâîäíîñòè ïðèìåíèòåëüíî ê äåòàëÿì êîìïðåññîðà èñïîëüçóþò ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ òðåòüåãî ðîäà.  ýòîì
ñëó÷àå ïðè îïðåäåëåíèè êîýôôèöèåíòà òåïëîîòäà÷è α èñïîëüçóþò ïîëóýìïèðè÷åñêèå çàâèñèìîñòè.
 áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ïðèìåíÿþò áåçðàçìåðíûé
êîìïëåêñ, êîòîðûé íàçûâàþò ÷èñëîì Íóññåëüòà:
Nu = α l / λ
ãäå α, λ - êîýôôèöèåíòû òåïëîîòäà÷è, òåïëîïðîâîäíîñòè,
l
- õàðàêòåðíûé ðàçìåð.
Êîýôôèöèåíò òåïëîïðîâîäíîñòè λ îòíîñèòñÿ
ê ôèçè÷åñêèì ñâîéñòâàì ìàòåðèàëà. Êîýôôèöèåíò
òåïëîîòäà÷è a çàâèñèò îò âèäà è ñâîéñòâ äâèæåíèÿ
îêðóæàþùåé ñðåäû.
Ðàçäåëÿþò äâà âèäà äâèæåíèÿ îêðóæàþùåé
ñðåäû, âëèÿþùèõ íà âåëè÷èíó α:
- ñâîáîäíîå äâèæåíèå, êîãäà òå÷åíèå îêðóæàþùåé ñðåäû âîçíèêàåò â ïîëå ìàññîâûõ ñèë ïðè
íàëè÷èè ãðàäèåíòîâ òåìïåðàòóðû;
- âûíóæäåííîå äâèæåíèå, êîãäà òå÷åíèå îêðóæàþùåé ñðåäû âûçâàíî âíåøíèìè ïðè÷èíàìè.
Îáîáùåííàÿ çàâèñèìîñòü äëÿ îïðåäåëåíèÿ
êîýôôèöèåíòà òåïëîîòäà÷è α èìååò âèä:
- äëÿ ÷èñòî âûíóæäåííîãî äâèæåíèÿ
Nu = f1(Re,Pr),
ãð
- äëÿ ñâîáîäíîãî äâèæåíèÿ
Nu = f2(Gr,Pr),
Ýòè óñëîâèÿ äîïóñêàþò ðàçëè÷íûå ìîäèôèêàöèè. Òàê, íàïðèìåð, åñëè êîíòàêò ìåæäó ñîñåäíèìè äåòàëÿìè íå èäåàëåí, òî ñóùåñòâóåò ñêà÷îê
òåìïåðàòóðû íà ãðàíèöå ðàçäåëà äåòàëåé, ò.å.
Ò1 ã ð = kÒ 2
ãð
Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ
234
ãäå Re, Pr, Gr - ÷èñëà Ðåéíîëüäñà, Ïðàíäëÿ è Ãðàñãîôà.
Óäîáíîé è ñðàâíèòåëüíîé ïðîñòîé çàâèñèìîñòüþ
äëÿ îáîáùåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ÿâëÿåòñÿ
ñëåäóþùåå óðàâíåíèå äëÿ âûíóæäåííîãî òå÷åíèÿ
(Nu = ÑRemPrn) èëè ñâîáîäíîãî (Nu = Ñ (Gr Pr)n), ãäå
Ñ, m, n - êîíñòàíòû, êîòîðûå îïðåäåëÿþòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûì ïóòåì. Íàõîæäåíèþ ôîðìóë ïî îïðåäå-
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
ëåíèþ ÷èñëà Íóññåëüòà äëÿ îòäåëüíûõ âèäîâ è êëàññîâ òå÷åíèé îêðóæàþùåé ñðåäû ïîñâÿùåíî ìíîæåñòâî
ðàáîò. Òàê, â [5.13.2], [5.13.3] ïðåäñòàâëåíû ôîðìóëû,
êîòîðûå ìîæíî èñïîëüçîâàòü ïðè îïðåäåëåíèè òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ äåòàëåé êîìïðåññîðà.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ïîÿâëÿþòñÿ ïðîãðàììíûå
ïðîäóêòû, â êîòîðûõ íå òðåáóåòñÿ çàäàâàòü êîýôôèöèåíò òåïëîîòäà÷è ìåæäó äåòàëüþ êîìïðåññîðà è îêðóæàþùåé ñðåäîé. Äàííûé êîýôôèöèåíò
âû÷èñëÿåòñÿ ïðè ñîâìåñòíîì ðåøåíèè óðàâíåíèÿ
òåïëîïðîâîäíîñòè, îïðåäåëÿþùåãî òåïëîâîå ñîñòîÿíèå äåòàëè, è óðàâíåíèé Íàâüå-Ñòîêñà, îïèñûâàþùèõ òå÷åíèå âÿçêîãî ñæèìàåìîãî ãàçà âîêðóã
ðàññìàòðèâàåìîé êîíñòðóêöèè ñ ó÷åòîì òåïëîîáìåíà ìåæäó ãàçîì è äåòàëÿìè êîìïðåññîðà. Ñ ðàçâèòèåì âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè äàííûé ñïîñîá
ïîëó÷åíèÿ ñîâìåñòíîãî ðåøåíèÿ òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ äåòàëè è òå÷åíèÿ ñðåäû, îìûâàþùåé äåòàëü,
ïðèîáðåòàåò âñå áîëåå øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå.
Ñ öåëüþ áûñòðîãî ïîëó÷åíèÿ òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ ïðè îïðåäåëåíèè ïàðàìåòðîâ, íåîáõîäèìûõ
äëÿ çàäàíèÿ ãðàíè÷íûõ óñëîâèé äåëàþò ðàçëè÷íûå
äîïóùåíèÿ. Òàê òå÷åíèå â äåòàëÿõ êîìïðåññîðà
ðàçáèâàþò íà äâà âèäà:
- îñíîâíîå òå÷åíèå ãàçà â ïðîòî÷íîé ÷àñòè
êîìïðåññîðà;
- âòîðè÷íûå (âñå îñòàëüíûå).
Çà÷àñòóþ, íåîáõîäèìûå äëÿ çàäàíèÿ ãðàíè÷íûõ óñëîâèé â îñíîâíîì ïîòîêå äàííûå ïîëó÷àþò
èç ðåøåíèÿ óðàâíåíèé, îïèñûâàþùèõ ïðîöåññû
â ëîïàòî÷íûõ ìàøèíàõ. Ïðè ýòîì ÷àñòî ââîäÿò äîïîëíèòåëüíûå äîïóùåíèÿ:
- ðåøàåòñÿ óðàâíåíèå òå÷åíèÿ èäåàëüíîãî ãàçà
ñ ïðèíÿòûìè ìîäåëÿìè ïîòåðü;
- ïðè áîëüøèõ ðàñõîäàõ ãàçà ïî ïðîòî÷íîé
÷àñòè ïðåíåáðåãàþò òåïëîîáìåíîì îò äåòàëåé êîìïðåññîðà â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü.
Ïðè îïðåäåëåíèè ïîòîêîâ ãàçà âî âòîðè÷íûõ
òå÷åíèÿõ îáû÷íî ïåðåõîäÿò ê îäíîìåðíûì ìîäåëÿì, à ïðè óñëîâèè íåáîëüøèõ ñêîðîñòåé ïîòîêà
ïîëàãàþò, ÷òî îêðóæàþùàÿ ñðåäà íåñæèìàåìà.
Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî â äàííûõ ïîòîêàõ óñëîâèå òåïëîîáìåíà ìåæäó äåòàëÿìè è îêðóæàþùåé
ñðåäîé ñóùåñòâåííî. Ïîýòîìó äàííûé òåïëîîáìåí
íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïðè îïðåäåëåíèè ïàðàìåòðîâ âòîðè÷íûõ òå÷åíèé.
Êîìïðåññîð ÃÒÄ ñîñòîèò èç äâóõ îñíîâíûõ
÷àñòåé:
- ñòàòîðà (íåïîäâèæíîãî êîðïóñà);
- ðîòîðà (âðàùàþùåéñÿ ÷àñòè).
Ïðèìåíÿÿ öèëèíäðè÷åñêóþ ñèñòåìó êîîðäèíàò
ê äâèãàòåëþ (îñåâàÿ êîîðäèíàòà ñîâïàäàåò ñ îñüþ
äâèãàòåëÿ), ðàçäåëèì çàçîðû â êîìïðåññîðå íà äâà
âèäà (ñì. Ðèñ. 5.2.4_1).
- îñåâûå çàçîðû (ìåæäó äâóìÿ ñîñåäíèìè ëîïàòî÷íûìè âåíöàìè);
- ðàäèàëüíûå çàçîðû (ìåæäó ðàáî÷èìè ëîïàòêàìè è êîðïóñîì, ìåæäó ëîïàòêàìè ÍÀ è ðîòîðîì).
Ïðè ðàññìîòðåíèè îñåâûõ çàçîðîâ ó÷èòûâàåòñÿ îñåâîå ñìåùåíèå ñòàòîðà îòíîñèòåëüíî ðîòîðà, à ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ – ðàäèàëüíîå ñìåùåíèå.
Ïðè ðàññìîòðåíèè çàçîðîâ, îáðàçîâàííûõ êîíè÷åñêèìè ïîâåðõíîñòÿìè (íà ïîâåðõíîñòÿõ ìåíÿåòñÿ
êàê îñåâàÿ, òàê è ðàäèàëüíàÿ êîîðäèíàòà), íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü êàê îñåâîå, òàê è ðàäèàëüíîå ñìåùåíèå ñòàòîðà îòíîñèòåëüíî ðîòîðà. Îáû÷íî â çà-
5.2.4 – Âûáîð ðàäèàëüíûõ è îñåâûõ
çàçîðîâ
 ëþáîé êîíñòðóêöèè, èìåþùåé äâèæóùèåñÿ ÷àñòè, ìåæäó ïîäâèæíûìè è íåïîäâèæíûìè
äåòàëÿìè íåîáõîäèì çàçîð äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íåîáõîäèìîé ñâîáîäû ïåðåìåùåíèÿ.
Ðèñóíîê 5.2.4_1 – Çàçîðû â êîìïðåññîðå
235
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
âèñèìîñòè îò âèäà òàêèõ çàçîðîâ, èõ òàê æå íàçûâàþò îñåâûìè èëè ðàäèàëüíûìè.
Ðîòîð è ñòàòîð êîìïðåññîðà ÿâëÿþòñÿ ñëîæíûìè êîíñòðóêöèÿìè, ñîñòîÿùèìè èç áîëüøîãî êîëè÷åñòâà äåòàëåé ñ ðàçëè÷íûìè õàðàêòåðèñòèêàìè:
- ìàññû;
- ãåîìåòðèè;
- ìàòåðèàëà.
Äåòàëè ðîòîðà è ñòàòîðà ðàáîòàþò â ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ:
- èìåþò ðàçëè÷íîå òåïëîâîå ñîñòîÿíèå;
- èñïûòûâàþò ðàçëè÷íûå íàãðóçêè.
Âñå ýòî ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ çàçîðîâ ìåæäó ðîòîðîì è ñòàòîðîì âî âðåìÿ ðàáîòû äâèãàòåëÿ.
Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ çàäåâàíèÿ äåòàëåé ðîòîðà
î äåòàëè ñòàòîðà âî âñåì äèàïàçîíå ðåæèìîâ ðàáîòû êîìïðåññîðà è èñêëþ÷åíèÿ âîçìîæíîñòè çàêëèíèâàíèÿ ðîòîðà äî è ïîñëå îñòàíîâà äâèãàòåëÿ çàçîðû âûáèðàþòñÿ ñ ó÷åòîì âûøåñêàçàííîãî.
Äëÿ ëó÷øåãî ïîíèìàíèÿ ïðîöåññà èçìåíåíèÿ
ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ â êîìïðåññîðå ðàññìîòðèì, êàê
âåäóò ñåáÿ ðîòîð è ñòàòîð ïðè çàïóñêå è îñòàíîâêå
íàçåìíîãî ÃÒÄ.
Ïðè çàïóñêå äâèãàòåëÿ ðàñòåò òåìïåðàòóðà
â ïðîòî÷íîé ÷àñòè êîìïðåññîðà è èçìåíÿåòñÿ òåïëîâîå ñîñòîÿíèå äåòàëåé. Çàìåòèì, ÷òî äëÿ îáåñïå÷åíèÿ òðåáóåìîãî ðåñóðñà äåòàëè ðîòîðà êîíñòðóèðóþò áîëåå ìàññèâíûìè, ò.å. îíè îáëàäàþò áîëüøåé
òåïëîâîé èíåðòíîñòüþ, ÷åì ñòàòîðíûå äåòàëè. Èççà ìåíüøåé òåïëîâîé èíåðòíîñòè äåòàëåé êîðïóñà
ðàäèàëüíûé çàçîð óâåëè÷èâàåòñÿ îòíîñèòåëüíî ìîíòàæíîãî, ñóùåñòâóþùåãî íà õîëîäíîì äâèãàòåëå.
 ïðîöåññå ðàáîòû çàçîð ïåðåñòàåò óâåëè÷èâàòüñÿ
è íà÷èíàåò óìåíüøàòüñÿ ïî ìåðå ïðîãðåâà ðîòîðà.
Ñòàáèëèçàöèÿ çàçîðîâ íàñòóïàåò, êîãäà òåïëîâîå
ñîñòîÿíèå óçëîâ êîìïðåññîðà ñòàíîâèòñÿ íåèçìåííûì íà óñòàíîâèâøåìñÿ ðåæèìå. Ïîìèìî òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ äåòàëåé ðîòîðà è ñòàòîðà ñóùåñòâóåò âûòÿæêà ðîòîðà îò öåíòðîáåæíûõ ñèë, êîòîðàÿ
òîæå âëèÿåò íà èçìåíåíèå ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ, íî
â çíà÷èòåëüíî ìåíüøåé ñòåïåíè, ïîýòîìó â äàííîì
ïðèìåðå ìû åå íå ðàññìàòðèâàåì. Ïðè îñòàíîâêå
äâèãàòåëÿ êîðïóñ êîìïðåññîðà îñòûâàåò áûñòðåå,
÷åì ðîòîð, ïîýòîìó ðàäèàëüíûé çàçîð óìåíüøàåòñÿ
è ñòàíîâèòñÿ ìåíüøå ìîíòàæíîãî. Ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ çàçîðîâ ïðîïîðöèîíàëüíà âðåìåíè, çà êîòîðîå ïðîèñõîäèò ïîëíûé îñòàíîâ äâèãàòåëÿ. Ïðè
ðåçêîì ñíèæåíèè ðåæèìà äâèãàòåëÿ ðàäèàëüíûå
çàçîðû ïðîäîëæàþò óìåíüøàòüñÿ ïîñëå îñòàíîâêè
äâèãàòåëÿ. Ïðè íåïðàâèëüíî âûáðàííûõ ìîíòàæíûõ çàçîðàõ â òàêèõ ñëó÷àÿõ ìîæåò ïðîèçîéòè çàêëèíèâàíèå ðîòîðà.
Ïðè âûáîðå âåëè÷èíû ìîíòàæíûõ çàçîðîâ íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü èõ âëèÿíèå íà ýôôåêòèâíîñòü
236
ðàáîòû êîìïðåññîðà. Çàçîðû â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè âëèÿþò íà àýðîäèíàìèêó. Òå÷åíèå ãàçà êàê â îñåâîì, òàê è â ðàäèàëüíîì çàçîðå èìååò ñëîæíóþ òðåõìåðíóþ ñòðóêòóðó.  çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èíû
çàçîðà ìåíÿåòñÿ õàðàêòåð òå÷åíèÿ è, êàê ñëåäñòâèå,
èçìåíÿåòñÿ ýôôåêòèâíîñòü ðàáîòû êîìïðåññîðà.
Ñóùåñòâóåò îïòèìàëüíàÿ âåëè÷èíà îñåâîãî è ðàäèàëüíîãî çàçîðîâ, ïðè êîòîðîé äîñòèãàåòñÿ ìàêñèìàëüíàÿ ýôôåêòèâíîñòü êîìïðåññîðà. Íî äàæå ïðè
îïòèìàëüíûõ çàçîðàõ âñåãäà ñóùåñòâóþò «ïàðàçèòíûå òå÷åíèÿ», íî èõ âðåäíîå âëèÿíèå íà ïàðàìåòðû
êîìïðåññîðà äîëæíî áûòü ìèíèìèçèðîâàíî.
Îòðèöàòåëüíîå âëèÿíèå íà ýôôåêòèâíîñòü
êîìïðåññîðà îêàçûâàþò:
- íåðàâíîìåðíîñòü ïîòîêà â ñëåäå çà ëîïàòêàìè ïðè ìèíèìàëüíîì îñåâîì çàçîðå ìåæäó ëîïàòêàìè ñòàòîðà è ðîòîðà;
- ïîòåðè íà òðåíèå ïðè áîëüøîì îñåâîì çàçîðå ìåæäó ëîïàòêàìè ñòàòîðà è ðîòîðà;
- ðàñïîëîæåíèå ñêà÷êîâ óïëîòíåíèÿ ïðè âçàèìîäåéñòâèè ðîòîðà è ñòàòîðà â ñëó÷àå íåîïòèìàëüíîãî
îñåâîãî çàçîðà ìåæäó ëîïàòêàìè ñòàòîðà è ðîòîðà;
- ïåðåòåêàíèå ãàçà èç îáëàñòè ïîâûøåííîãî
äàâëåíèÿ (çà ëîïàòêîé) â îáëàñòü ïîíèæåííîãî (ïåðåä ëîïàòêîé) ïðè áîëüøîì ðàäèàëüíîì çàçîðå
(ñì. Ðèñ. 5.2.4_2), ïðè ýòîì ñ óìåíüøåíèåì âûñîòû ëîïàòêè óñèëèâàåòñÿ âëèÿíèå îáðàòíûõ ïîòîêîâ íà ýôôåêòèâíîñòü êîìïðåññîðà;
îáðàçîâàíèå âèõðåâûõ çîí íà òîðöàõ ëîïàòîê
èç-çà îòñóòñòâèÿ ñäóâà âèõðÿ ïðè ïåðåòåêàíèè,
à òàê æå ðàáîòà ÷àñòè ïåðà ëîïàòêè â ïðèñòåíî÷íîé îáëàñòè ïðè íåáîëüøîé (áëèçêîé ê íóëþ) âåëè÷èíå ðàäèàëüíîãî çàçîðà.
Îòðèöàòåëüíîå âëèÿíèå íà ýôôåêòèâíîñòü
êîìïðåññîðà îêàçûâàþò:
- íåðàâíîìåðíîñòü ïîòîêà â ñëåäå çà ëîïàòêàìè ïðè ìèíèìàëüíîì îñåâîì çàçîðå ìåæäó ëîïàòêàìè ñòàòîðà è ðîòîðà;
- ïîòåðè íà òðåíèå ïðè áîëüøîì îñåâîì çàçîðå ìåæäó ëîïàòêàìè ñòàòîðà è ðîòîðà;
- ðàñïîëîæåíèå ñêà÷êîâ óïëîòíåíèÿ ïðè âçàèìîäåéñòâèè ðîòîðà è ñòàòîðà â ñëó÷àå íåîïòèìàëüíîãî
îñåâîãî çàçîðà ìåæäó ëîïàòêàìè ñòàòîðà è ðîòîðà;
- ïåðåòåêàíèå ãàçà èç îáëàñòè ïîâûøåííîãî
äàâëåíèÿ (çà ëîïàòêîé) â îáëàñòü ïîíèæåííîãî (ïåðåä ëîïàòêîé) ïðè áîëüøîì ðàäèàëüíîì çàçîðå
(ñì. Ðèñ. 5.2.4_2), ïðè ýòîì ñ óìåíüøåíèåì âûñîòû ëîïàòêè óñèëèâàåòñÿ âëèÿíèå îáðàòíûõ ïîòîêîâ íà ýôôåêòèâíîñòü êîìïðåññîðà;
- îáðàçîâàíèå âèõðåâûõ çîí íà òîðöàõ ëîïàòîê èç-çà îòñóòñòâèÿ ñäóâà âèõðÿ ïðè ïåðåòåêàíèè,
à òàê æå ðàáîòà ÷àñòè ïåðà ëîïàòêè â ïðèñòåíî÷íîé îáëàñòè ïðè íåáîëüøîé (áëèçêîé ê íóëþ) âåëè÷èíå ðàäèàëüíîãî çàçîðà.
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.2.4_2 – Õàðàêòåð òå÷åíèÿ â ðàäèàëüíîì çàçîðå ÐÊ êîìïðåññîðà
Èç ïðåäñòàâëåííîãî ñëåäóåò, ÷òî âûáîð îïòèìàëüíûõ îñåâûõ è ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ - ýòî êîìïðîìèññ ìåæäó ýôôåêòèâíîñòüþ êîìïðåññîðà è áåçäåôåêòíîé ðàáîòîé åãî óçëîâ.
Îïòèìàëüíàÿ âåëè÷èíà ðàäèàëüíîãî è îñåâîãî çàçîðà çàâèñèò îò ðàñïðåäåëåíèÿ êàê ãåîìåòðè÷åñêèõ, òàê è ãàçîäèíàìè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ â ñòóïåíè. Äëÿ åå îïðåäåëåíèÿ, íà îñíîâíûõ ðåæèìàõ
ðàáîòû êîìïðåññîðà ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ âåëè÷èí çàçîðîâ ïðîâîäÿò ðàñ÷åòû òå÷åíèÿ âÿçêîãî
ãàçà â òðåõìåðíîé ïîñòàíîâêå ñ ó÷åòîì âçàèìîäåéñòâèÿ ñòàòîðà è ðîòîðà. Íà îñíîâàíèè âûïîëíåííûõ
ðàñ÷åòîâ âûáèðàþò îïòèìàëüíîå çíà÷åíèå îñåâîãî
è ðàäèàëüíîãî çàçîðîâ ïðè ðàáîòå êîìïðåññîðà.
Êàê óæå ãîâîðèëîñü ðàíåå, â ïðîöåññå ðàáîòû
äâèãàòåëÿ ïðîèñõîäèò èçìåíåíèå çàçîðîâ â êîìïðåññîðå. Íà Ðèñ. 5.2.4_3 ïðåäñòàâëåíî èçìåíåíèå
ðàäèàëüíîãî çàçîðà â ÐÊ 11 ñòóïåíè ÊÂÄ ïî ïîëåòíîìó öèêëó ðàáîòû äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À. Â îáùåì
ñëó÷àå âåëè÷èíà çàçîðà ïðè ðàáîòå êîìïðåññîðà îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
Z = ZÌ + δ ZC - δZP
ãäå Z
ZÌ
– âåëè÷èíà çàçîðà â ðàññìàòðèâàåìûé
ìîìåíò ðàáîòû êîìïðåññîðà;
– âåëè÷èíà ìîíòàæíîãî çàçîðà;
δZC – èçìåíåíèå ïîëîæåíèÿ äåòàëè ñòàòîðà ïðè
ðàáîòå êîìïðåññîðà â îñåâîì íàïðàâëåíèè (ïðè îïðåäåëåíèè îñåâîãî çàçîðà);
δZP – èçìåíåíèå ïîëîæåíèÿ äåòàëè ðîòîðà ïðè
ðàáîòå êîìïðåññîðà â ðàäèàëüíîì íàïðàâëåíèè (ïðè îïðåäåëåíèè ðàäèàëüíîãî çàçîðà) .
Èç ïðåäñòàâëåííîé ôîðìóëû ñëåäóåò, ÷òî ïðè
ðàáîòå êîìïðåññîðà íà îñíîâíûõ ðåæèìàõ ïîëó÷èòü âåëè÷èíó çàçîðà áëèçêóþ ê îïòèìàëüíîé ìîæíî äâóìÿ ñïîñîáàìè:
- ïåðâûé ñïîñîá ïîëó÷èë íàçâàíèå ïàññèâíîãî ðåãóëèðîâàíèÿ çàçîðîâ. Îí çàêëþ÷àåòñÿ â òîì,
÷òîáû âåëè÷èíà ìîíòàæíîãî çàçîðà ZÌ áûëà áëèçêà ê îïòèìàëüíîìó çíà÷åíèþ, à èçìåíåíèå ñìåùåíèÿ ñòàòîðà îòíîñèòåëüíî ðîòîðà (δZC - δZP) íà âñåõ
ðåæèìàõ ðàáîòû êîìïðåññîðà íå ïðîèñõîäèëî.
- âòîðîé ñïîñîá ïîëó÷èë íàçâàíèå àêòèâíîãî
ðåãóëèðîâàíèÿ çàçîðîâ. Îí çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òîáû íà çàäàííûõ ðåæèìàõ ðàáîòû êîìïðåññîðà
îáåñïå÷èòü äîïîëíèòåëüíîå èçìåíåíèå δ ZC èëè
δZP ñ öåëüþ ïðèáëèçèòü âåëè÷èíó ñóììàðíîãî çàçîðà ê îïòèìàëüíîìó çíà÷åíèþ.
Ïðè ïàññèâíîì ðåãóëèðîâàíèè çàçîðîâ îñîáîå
âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ ïîäáîðó ìàòåðèàëîâ, âûáîðó
ãåîìåòðèè äåòàëåé ðîòîðà è ñòàòîðà, ââåäåíèþ äîïîëíèòåëüíûõ êîíñòðóêòèâíûõ ýëåìåíòîâ (òåïëî-
237
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.2.4_3 – Èçìåíåíèå âåëè÷èíû ðàäèàëüíîãî çàçîðà â ÐÊ 11 ñòóïåíè ÊÂÄ ïî ïîëåòíîìó öèêëó
äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
èçîëÿöèîííûå ýêðàíû, âîçäóøíûå ïðîñëîéêè è ò.ä.),
ïîçâîëÿþùèõ âûðîâíÿòü òåïëîâóþ èíåðöèîííîñòü
(âðåìÿ ïðîãðåâà) äåòàëåé ðîòîðà è ñòàòîðà.
Ïðè àêòèâíîì ðåãóëèðîâàíèè çàçîðîâ ñîçäàåòñÿ ñïåöèàëüíàÿ ñèñòåìà, êîòîðàÿ íà çàäàííûõ
ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ âîçäåéñòâóåò íà äåòàëè
ðîòîðà èëè ñòàòîðà. Òàê êàê, â îñíîâíîì, äåòàëè
ñòàòîðà áîëåå ïîäâåðæåíû èçìåíåíèþ, òî îáû÷íî
âîçäåéñòâóþò íà èõ ýëåìåíòû.
Ñóùåñòâóåò äâà îñíîâíûõ òèïà íàãðóçîê, îò
äåéñòâèÿ êîòîðûõ ìîæåò èçìåíèòüñÿ âåëè÷èíà ðàäèàëüíîãî çàçîðà:
1) Ïðè òåïëîâîé íàãðóçêå íà äåòàëè êîðïóñà
êîìïðåññîðà íàïðàâëÿåòñÿ âîçäóøíûé ïîòîê îïðåäåëåííîé òåìïåðàòóðû, êîòîðûé èçìåíÿåò òåïëîâîå ñîñòîÿíèå äåòàëè, ñîîòâåòñòâåííî èçìåíÿåòñÿ
òåïëîâîå ðàñøèðåíèå ñòàòîðà è ðàäèàëüíûé çàçîð
â ñòóïåíè. Ïðè ýòîì âîçäåéñòâîâàòü íà êîðïóñ ìîæíî äâóìÿ ñïîñîáàìè. Ïåðâûé - íà îñíîâíûõ ðåæèìàõ ðàáîòû êîìïðåññîðà óìåíüøèòü ðàäèàëüíûé
çàçîð ïóòåì îõëàæäåíèÿ äåòàëåé ñòàòîðà âîçäóõîì,
îòáèðàåìûì îò ïðåäûäóùèõ ñòóïåíåé. Âòîðîé - íà
íåîñíîâíûõ ðåæèìàõ ðàáîòû êîìïðåññîðà óâåëè-
238
÷èòü ðàäèàëüíûé çàçîð ïóòåì íàãðåâàíèÿ êîðïóñà
êîìïðåññîðà âîçäóõîì, îòáèðàåìûì îò ïîñëåäóþùèõ ñòóïåíåé.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðåäïî÷òåíèå îòäàåòñÿ
ïåðâîìó ñïîñîáó.
Íà Ðèñ. 5.2.4_4 ïðåäñòàâëåíà êîíñòðóêöèÿ
çàäíåãî êîðïóñà ÊÂÄ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À ñ àêòèâíûì ðåãóëèðîâàíèåì ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ ïóòåì
îõëàæäåíèÿ âîçäóõîì, îòáèðàåìûì èç-çà ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé. Ñòðåëêàìè ïîêàçàíû íàïðàâëåíèÿ
òå÷åíèÿ îõëàæäàþùåãî âîçäóõà. Âîçäóõ èç-çà ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé ïî òðóáîïðîâîäó ïîäàåòñÿ ê ïàòðóáêó â êîðïóñå îáäóâà 1. Ïîñëå ýòîãî âîçäóõ ïîïàäàåò â êîëüöåâîé êîëëåêòîð, îáðàçóåìûé
êîðïóñîì îáäóâà è çàêðåïëåííûì íà íåì òîíêîñòåííûì êîæóõîì 2 ñ ñåòüþ îòâåðñòèé 3. ×åðåç ýòè
îòâåðñòèÿ è îñóùåñòâëÿåòñÿ íåïîñðåäñòâåííûé îáäóâ êîðïóñà êîìïðåññîðà 4. Äàëåå âîçäóõ ñáðàñûâàåòñÿ â íàðóæíûé êîíòóð ÷åðåç îòâåðñòèÿ 5.
2) Ïðè ðåãóëèðîâàíèè ñ ïîìîùüþ ãàçîâûõ
íàãðóçîê íàä äåòàëüþ êîðïóñà êîìïðåññîðà ñîçäàåòñÿ âîçäóøíàÿ ïîëîñòü, íàïîëíÿåìàÿ âîçäóõîì
ñ ïîâûøåííûì äàâëåíèåì. Íà îñíîâíûõ ðåæèìàõ
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.2.4_4 – Êîðïóñ êîìïðåññîðà äâ. ÏÑ-90À
ñ êàíàëàìè äëÿ àêòèâíîãî ðåãóëèðîâàíèÿ ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ
1 - êîðïóñ îáäóâà; 2 – êîæóõ; 3 îòâåðñòèÿ îáäóâà; 4 - êîðïóñ êîìïðåññîðà; 5 - îòâåðñòèÿ äëÿ ñáðîñà âîçäóõà â íàðóæíûé êîíòóð
ðàáîòû â ýòó ïîëîñòü ïîäàåòñÿ âîçäóõ âûñîêîãî
äàâëåíèÿ. Ýòî ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî êîðïóñà êîìïðåññîðà îò ãàçîâûõ ñèë ðàñøèðÿåòñÿ ìåíüøå, è âåëè÷èíà ðàäèàëüíîãî çàçîðà â ñòóïåíè êîìïðåññîðà óìåíüøàåòñÿ.
Îïèñàííûé ñïîñîá ðåãóëèðîâàíèÿ çàçîðîâ
ìîæíî ðåàëèçîâàòü â êîíñòðóêöèè, ïîäîáíîé ïðåäñòàâëåííîé íà Ðèñ. 5.2.4_4, òîëüêî â íåé íå áóäåò
êîæóõà 2 è âûïóñêíûõ îòâåðñòèé 5.
Ïðåèìóùåñòâî ýòîãî ñïîñîáà â òîì, ÷òî âîçäóõ, çàïîëíÿþùèé ïîëîñòü íàä êîðïóñîì, îñòàåòñÿ â ñèñòåìå, à íå ñáðàñûâàåòñÿ â íàðóæíûé êîëíòóð, êàê â ñëó÷àå ñ äîïîëíèòåëüíûì îõëàæäåíèåì
êîðïóñîì. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ýôôåêòèâíîñòü ñïîñîáà ãîðàçäî íèæå. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ ýôôåêòèâíîñòè,
íåîáõîäèìî óìåíüøàòü æåñòêîñòü êîðïóñà, íàïðèìåð,
äåëàòü åãî áîëåå òîíêèì, ÷òî ìîæåò ïðèâåñòè ê óìåíüøåíèþ ðåñóðñà. Îäíàêî òàêîé ñïîñîá ðåãóëèðîâàíèÿ çàçîðîâ ìîæåò ïîëó÷èòü ðàçâèòèå â ñëó÷àå
ñîçäàíèÿ íîâûõ æàðîïðî÷íûõ ìàòåðèàëîâ ñ íåáîëüøîé æåñòêîñòüþ è âûñîêèìè ïðî÷íîñòíûìè
õàðàêòåðèñòèêàìè.
Òàêèì îáðàçîì, âûáîð çàçîðîâ â êîìïðåññîðàõ îñóùåñòâëÿåòñÿ â äâà ýòàïà:
- íà ïåðâîì ýòàïå, íà ñòàäèè âûïîëíåíèÿ ïðî-
åêòèðîâî÷íûõ ãàçîäèíàìè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ îïðåäåëÿþòñÿ «îïòèìàëüíûå» âåëè÷èíû çàçîðîâ.  äàëüíåéøåì, ïðè äîâîäêå äâèãàòåëÿ, ðàçìåðû çàçîðîâ
ìîãóò áûòü óòî÷íåíû;
- íà âòîðîì ýòàïå ìîíòàæíûå çàçîðû, êîíñòðóêöèÿ è ãåîìåòðèÿ äåòàëåé êîìïðåññîðà îïðåäåëÿþòñÿ òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû ïðè ðàáîòå íà îñíîâíûõ
ðåæèìàõ ðàáîòû âåëè÷èíà çàçîðà áûëà áëèçêà ê îïòèìàëüíîé è ïðè ýòîì íå äîïóñêàëà çàäåâàíèé âî
âñåì äèàïàçîíå ðàáîòû êîìïðåññîðà. Ïîñëåäíåå òðåáîâàíèå ïîäðàçóìåâàåò, ÷òî ìèíèìàëüíàÿ âåëè÷èíà
çàçîðà äîëæíà ïðåâûøàòü âåëè÷èíó, îïðåäåëÿåìóþ
äåéñòâèåì âñåâîçìîæíûõ ôàêòîðîâ, ñïîñîáíûõ åå
èçìåíèòü (äîïóñê íà èçãîòîâëåíèå è ñáîðêó; ëþôò
ïîäøèïíèêîâ; íàãðóçêè îò âîçäåéñòâèÿ íà äâèãàòåëü
ñî ñòîðîíû ñàìîëåòà, è ò.ä.). Ïðè ýòîì ìèíèìàëüíàÿ âåëè÷èíà çàçîðà îïðåäåëÿåòñÿ ñ ó÷åòîì âñåõ âîçìîæíûõ öèêëîâ ðàáîòû äâèãàòåëÿ.
Íà èçãîòîâëåíèå è ñáîðêó äåòàëåé ñóùåñòâóþò äîïóñêè, èç-çà êîòîðûõ âåëè÷èíà çàçîðà â êîìïðåññîðå íåïîñòîÿííà â îêðóæíîì íàïðàâëåíèè.
Êðîìå ýòîãî, ïðè ðàáîòå êîìïðåññîðà èç-çà íåðàâíîìåðíîñòè ïðèêëàäûâàåìûõ íàãðóçîê ïðîèñõîäèò
äîïîëíèòåëüíàÿ îâàëèçàöèÿ äåòàëåé è ñìåùåíèå
îñåé äåòàëåé ðîòîðà è ñòàòîðà. Äëÿ óìåíüøåíèÿ
èçìåíåíèÿ ðàäèàëüíîãî çàçîðà â îêðóæíîì íàïðàâëåíèè íà êîðïóñàõ íàä ðàáî÷èìè ëîïàòêàìè íàíîñèòñÿ ëåãêîâûðàáàòûâàåìîå ïîêðûòèå. Êðîìå ýòîãî, äëÿ óëó÷øåíèÿ ïðèðàáîòêè ïî òîðöàì ëîïàòîê
ïðîôèëü ïåðà íà òîðöàõ óòîí÷àþò.
Çàêëþ÷åíèå î ïðàâèëüíîñòè íàçíà÷åííûõ çàçîðîâ äåëàþò ïî ðåçóëüòàòàì îñìîòðà ãàçîâîçäóøíîãî òðàêòà êîìïðåññîðà ïîñëå ïðîâåäåíèÿ èñïûòàíèé, à òàê æå èçìåðåíèåì ðàäèàëüíûõ è îñåâûõ
çàçîðîâ ïðè ðàáîòå êîìïðåññîðà.
5.3 – Êîíñòðóêòèâíûå è ñèëîâûå
ñõåìû îñåâûõ êîìïðåññîðîâ
Îñåâûå êîìïðåññîðû äåëÿòñÿ íà òðè ãðóïïû:
îäíî-, äâóõ- èëè òðåõêàñêàäíûå.
 îäíîêàñêàäíûõ êîìïðåññîðàõ (ñì. Ðèñ. 5.3_1)
ðîòîð 1 ðàñïîëîæåí íà äâóõ îïîðàõ – ñ ðîëèêîâûì
ïîäøèïíèêîì, âîñïðèíèìàþùèì ðàäèàëüíûå íàãðóçêè, è ðàäèàëüíî-óïîðíûì øàðèêîâûì ïîäøèïíèêîì, ôèêñèðóþùèì ïîëîæåíèå ðîòîðà îòíîñèòåëüíî ñòàòîðà 2. Ïðè ýòîì ïåðåäà÷à óñèëèé îò
ïåðåäíåé îïîðû ïðîèñõîäèò ÷åðåç ðàäèàëüíûå
ñòîéêè 3 âõîäíîãî êîðïóñà, à îò çàäíåé – ïî êîðïóñó ÊÑ ÷åðåç ñïðÿìëÿþùèé àïïàðàò 5 ïîñëåäíåé
ñòóïåíè êîìïðåññîðà èëè ñòîéêè ÊÑ.
Ïðè ñðàâíèòåëüíîé ïðîñòîòå êîíñòðóêöèè
îäíîêàñêàäíûå êîìïðåññîðû ñ áîëüøîé ñòåïå-
239
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.3_1 – Îäíîêàñêàäíûé êîìïðåññîð äâèãàòåëÿ Rolls-Royce (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc)
1 - ðîòîð êîìïðåññîðà; 2 - ñòàòîð; 3 - âõîäíîé êîðïóñ ñ ïåðåäíåé îïîðîé è íåïîäâèæíûì
îáòåêàòåëåì; 4 - ñïðÿìëÿþùèé àïïàðàò êîìïðåññîðà
Ðèñóíîê 5.3_2 - Äâóõêàñêàäíûé êîìïðåññîð ÒÐÄ äâèãàòåëÿ Rolls-Royce Tyne (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ
Rolls-Royce plc)
1 - ÊÍÄ; 2 – ÊÂÄ; 3 - ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ
240
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.3_3 - Äâóõêàñêàäíûé êîìïðåññîð ÒÐÄÄ ñ áîëüøîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè (äâèãàòåëü ÏÑ-90À)
1 – âåíòèëÿòîð; 2 - ïîäïîðíûå ñòóïåíè; 3 – ÊÂÄ; 4 - âðàùàþùèéñÿ îáòåêàòåëü;
5 - ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ; 6 - ñïðÿìëÿþùèé àïïàðàò ÊÂÄ
íüþ ñæàòèÿ, èìåþùèå, ñîîòâåòñòâåííî, áîëüøîå
÷èñëî ñòóïåíåé, äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ãàçîäèíàìè÷åñêîé
óñòîé÷èâîñòè íà âñåõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ
òðåáóþò ñëîæíûõ ñèñòåì ðåãóëèðîâàíèÿ. Íàïðèìåð,
èñïîëüçîâàíèÿ ïîâîðîòíûõ íàïðàâëÿþùèõ ëîïàòîê,
ñèñòåì ïåðåïóñêà âîçäóõà, ÷òî â ñâîþ î÷åðåäü ñíèæàåò íàäåæíîñòü è ýêîíîìè÷íîñòü ðàáîòû êîìïðåññîðà. Áîëåå ïîäðîáíî âîïðîñû ðåãóëèðîâàíèÿ êîìïðåññîðà áóäóò ðàññìîòðåíû â ðàçäåëå 5.6.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ áîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå
ïîëó÷èëè äâóõ- è òðåõêàñêàäíûå ñõåìû êîìïðåññîðîâ. Äâóõêàñêàäíûé êîìïðåññîð ñîñòîèò èç äâóõ
îñåâûõ êîìïðåññîðîâ 1 è 2 ñîîòâåòñòâåííî íèçêîãî äàâëåíèÿ , ðàñïîëîæåííîãî âïåðåäè, è âûñîêîãî
äàâëåíèÿ, ðàñïîëîæåííîãî çà íèì (ñì. Ðèñ. 5.3_2).
Äâóõêàñêàäíûé êîìïðåññîð íå èìååò æåñòêîé ñâÿçè ìåæäó äâóìÿ ðîòîðàìè, ÷òî ïîçâîëÿåò êàæäîìó
èç ðîòîðîâ âðàùàòüñÿ ñ îïòèìàëüíîé äëÿ íèõ ÷àñ-
òîòîé. Ýòî îêàçûâàåò ïîëîæèòåëüíîå âëèÿíèå íà âåëè÷èíó çàïàñîâ ãàçîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè
êîìïðåññîðà.
 òî æå âðåìÿ êîíñòðóêòèâíî êîìïðåññîð ñòàíîâèòñÿ ñëîæíåå. Òàê äëèííûé âàë êàñêàäà íèçêîãî äàâëåíèÿ çà÷àñòóþ íóæäàåòñÿ â äîïîëíèòåëüíîé, ìåæâàëüíîé, îïîðå. Îáåñïå÷åíèå íîðìàëüíîé
ðàáîòû ïîäøèïíèêà â òàêîé îïîðå ñòàíîâèòñÿ
ñëîæíîé èíæåíåðíîé çàäà÷åé.  äâóõêàñêàäíûõ
êîìïðåññîðàõ ñîâðåìåííûõ äâèãàòåëåé, ñïðîåêòèðîâàííûõ ñ ïðèìåíåíèåì íîâåéøèõ ìåòîäîâ àýðîäèíàìè÷åñêèõ è ïðî÷íîñòíûõ òðåõìåðíûõ ðàñ÷åòîâ, ñòàëî âîçìîæíûì óìåíüøèòü ÷èñëî ñòóïåíåé
çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ ðàáîòû íà êàæäóþ ñòóïåíü. Ýòî
ïîçâîëèëî óìåíüøèòü îáùóþ äëèíó êîìïðåññîðà
è èçáåæàòü ýòîé ïðîáëåìû.
Äëÿ óâåëè÷åíèÿ çàïàñîâ ãàçîäèíàìè÷åñêîé
óñòîé÷èâîñòè ÂÍÀ, à òàêæå ÍÀ (îáû÷íî ñ ïåðâîé
241
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.3_4 - Òðåõêàñêàäíûé êîìïðåññîð ÒÐÄÄ ñ áîëüøîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè äâèãàòåëÿ
Rolls-Royce RB211 (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc)
1 - âåíòèëÿòîð; 2 - êîìïðåññîð ñðåäíåãî äàâëåíèÿ; 3 - êîìïðåññîð âûñîêîãî äàâëåíèÿ; 4 - ñèëîâûå ñòîéêè ðàçäåëèòåëüíîãî êîðïóñà, ñîâìåùåííûå ñ ëîïàòêàìè ñïðÿìëÿþùåãî àïïàðàòà âåíòèëÿòîðà; 5 - âàë ðîòîðà íèçêîãî äàâëåíèÿ; 6 - âàë ðîòîðà ñðåäíåãî äàâëåíèÿ; 7 - âàë
ðîòîðà âûñîêîãî äàâëåíèÿ; 8 - îïîðà âåíòèëÿòîðà (ìåæâàëüíàÿ); 9 - îïîðà êîìïðåññîðà
ñðåäíåãî äàâëåíèÿ; 10 - îïîðà êîìïðåññîðà âûñîêîãî äàâëåíèÿ
ïî ÷åòâåðòóþ ñòóïåíè) ÊÂÄ äåëàþò ñ ïîâîðîòíûìè ÍÀ.  äâèãàòåëÿõ, ðàáîòàþùèõ â øèðîêîì äèàïàçîíå ñêîðîñòåé íà âõîäå, ìîæåò ïðèìåíÿòüñÿ ïîâîðîòíûé ÂÍÀ ÊÍÄ (ñì. Ðèñ. 5.5.1.1_1).
 äâóõêàñêàäíûõ êîìïðåññîðàõ ÒÐÄ (ñì.
Ðèñ. 5.3_2) è ÒÐÄÄ ñ ìàëîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè (m = 0,2…2) ÊÍÄ îáû÷íî ñîñòîèò èç òðåõ ïÿòè ñòóïåíåé. Ïåðåäà÷à óñèëèé îò ïåðåäíåé îïîðû ÷àùå âñåãî ïðîèñõîäèò, êàê ó îäíîêàñêàäíûõ
242
êîìïðåññîðîâ - ÷åðåç ðàäèàëüíûå ñòîéêè âõîäíîãî
êîðïóñà. Èíîãäà äëÿ óìåíüøåíèÿ ãàáàðèòîâ è ìàññû ýòó ôóíêöèþ ìîãóò âûïîëíÿòü ëîïàòêè íåïîäâèæíîãî ÂÍÀ èëè íåïîäâèæíîé ÷àñòè ïîâîðîòíîãî ÂÍÀ. Ïåðåäà÷à óñèëèé îò çàäíåé îïîðû
îñóùåñòâëÿåòñÿ ïî êîðïóñó ïðîìåæóòî÷íîìó (ðàçäåëèòåëüíîìó) 3 ÷åðåç ïðîôèëèðîâàííûå ñèëîâûå
ñòîéêè.
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ ÒÐÄÄ ÿâëÿåòñÿ ñèëîâûì ýëåìåíòîì äâèãàòåëÿ, êîòîðûé ðàçäåëÿåò ïîòîêè íàðóæíîãî è âíóòðåííåãî êîíòóðîâ. Êðîìå
òîãî, íà íåì ðàñïîëàãàþò óçëû êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ ê ñàìîëåòó.
 äâóõêàñêàäíûõ êîìïðåññîðàõ ÒÐÄÄ ñ áîëüøîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè (m > 4) (ñì.
Ðèñ. 5.3_3) ÊÍÄ ñîñòîèò èç îäíîé âåíòèëÿòîðíîé
ñòóïåíè 1.  ÊÍÄ ìîãóò áûòü âêëþ÷åíû îò îäíîé
äî ÷åòûðåõ (ðåäêî – äî ñåìè) òàê íàçûâàåìûõ ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé 2 äëÿ ïîâûøåíèÿ ñóììàðíîé ñòåïåíè ñæàòèÿ âíóòðåííåãî êîíòóðà êîìïðåññîðà.
Ïîñêîëüêó îò ÂÍÀ â äàííîì ñëó÷àå îòêàçûâàþòñÿ èç-çà åãî ãðîìîçäêîñòè, óñèëèÿ îò îáåèõ
îïîð ïåðåäàþòñÿ ïî êîðïóñó ðàçäåëèòåëüíîìó ÷åðåç ïðîôèëèðîâàííûå ñèëîâûå ñòîéêè.  íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ öåëåñîîáðàçíî ñèëîâûå ñòîéêè ðàçäåëèòåëüíîãî êîðïóñà ñîâìåñòèòü ñ ëîïàòêàìè
ñïðÿìëÿþùåãî àïïàðàòà âåíòèëÿòîðà. Îáû÷íî ýòó
ñõåìó ïðèìåíÿþò â äâèãàòåëÿõ ñ êîðîòêèì íàðóæíûì êîíòóðîì èëè â òðåõêàñêàäíûõ äâèãàòåëÿõ
(ñì. Ðèñ. 5.3_4).
 ñâÿçè ñ òåì, ÷òî ÂÍÀ îòñóòñòâóåò, îáòåêàòåëü
4 êðåïÿò íåïîñðåäñòâåííî ê äèñêó âåíòèëÿòîðà. ÊÂÄ
3 (ñì. Ðèñ. 5.3_3) ñîñòîèò îáû÷íî èç ïÿòè…äåñÿòè
ñòóïåíåé.  ðåäêèõ ñëó÷àÿõ èõ ÷èñëî äîñòèãàåò
äâåíàäöàòü…÷åòûðíàäöàòü. Óñèëèÿ îò ïåðåäíåé
îïîðû ïåðåäàþòñÿ ÷åðåç ïðîôèëèðîâàííûå ñòîéêè ðàçäåëèòåëüíîãî êîðïóñà 5, à îò çàäíåé – ïî êîðïóñó ÊÑ ÷åðåç ñïðÿìëÿþùèé àïïàðàò 6 ïîñëåäíåé
ñòóïåíè êîìïðåññîðà èëè ñòîéêè ÊÑ.
Êîíñòðóêòèâíî òðåõêàñêàäíûé êîìïðåññîð
ÒÐÄÄ ïðåäñòàâëåíà íà Ðèñ. 5.3_4. Îíà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òðè îòäåëüíûõ êîìïðåññîðà ðàáîòàþùèõ ñ ñîáñòâåííûìè ÷àñòîòàìè âðàùåíèÿ è íàõîäÿùèõñÿ íà îòäåëüíûõ âàëàõ è îïîðàõ:
- âåíòèëÿòîð 1 (ÊÍÄ äëÿ ÒÐÄÄ ñ ìàëîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè);
- ÊÑÄ 2;
- ÊÂÄ 3.
Òàêàÿ êîíñòðóêöèÿ ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü çàïàñû óñòîé÷èâîé ðàáîòû êîìïðåññîðà. Êîëè÷åñòâî
ñòóïåíåé âåíòèëÿòîðà – îäíà, ÊÍÄ – òðè…ïÿòü,
ÊÑÄ – ÷åòûðå…øåñòü, ÊÂÄ – ÷åòûðå…âîñåìü.
Êîíñòðóêòèâíî òðåõêàñêàäíûé êîìïðåññîð
åùå ñëîæíåå, ÷åì äâóõêàñêàäíûé. Äëÿ äîïîëíèòåëüíîãî óâåëè÷åíèÿ çàïàñîâ ãàçîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè ÂÍÀ ÊÑÄ, ÂÍÀ ÊÂÄ, à òàêæå ÍÀ ïåðâîé…òðåòüåé (îáû÷íî) ñòóïåíåé ÊÂÄ äåëàþò
ïîâîðîòíûìè.
5.4 – Ðîòîðû îñåâûõ êîìïðåññîðîâ
Îñíîâíûìè äåòàëÿìè ðîòîðà ÿâëÿþòñÿ ðàáî÷èå ëîïàòêè 1 (ñì. Ðèñ. 5.4_1), äèñêè (èëè áàðàáàí) 2, öàïôû (èëè âàë) 3 è 4 è ïîäøèïíèêè 5 è 6.
Ðîòîð îñåâîãî êîìïðåññîðà ÿâëÿåòñÿ ïîäâèæíûì
óçëîì, ñîâåðøàþùèì âðàùàòåëüíîå äâèæåíèå.
×àñòîòà âðàùåíèÿ ðîòîðîâ ñîâðåìåííûõ îñåâûõ
êîìïðåññîðîâ ìîæåò äîñòèãàòü 15000 îá/ìèí,
à îêðóæíûå ñêîðîñòè íà íàðóæíîì äèàìåòðå 400 ì/ñ. Íà òàêèõ îáîðîòàõ ðîòîð èñïûòûâàåò
âûñîêèå íàãðóçêè, êîòîðûå è îïðåäåëÿþò òèï åãî
êîíñòðóêöèè.
5.4.1 – Òèïû ðîòîðîâ îñåâûõ êîìïðåññîðîâ
Ïî êîíñòðóêòèâíîìó èñïîëíåíèþ ðîòîðû îñåâûõ êîìïðåññîðîâ ìîãóò áûòü ñëåäóþùèõ òèïîâ:
- áàðàáàííîãî;
- äèñêîâîãî;
- ñìåøàííîãî.
Ðèñóíîê 5.4_1 - Ðîòîð êîìïðåññîðà äâèãàòåëÿ
Honeywell TFE731-60 (Ìàòåðèàë ëþáåçíî ïðåäîñòàâëåí êîìïàíèåé
Honeywell)
1 - ðàáî÷àÿ ëîïàòêà; 2 - äèñê êîìïðåññîðà; 3 - öàïôà ïåðåäíåé îïîðû;
4 - öàïôà çàäíåé îïîðû; 5 - øàðèêîïîäøèïíèê; 6 – ðîëèêîïîäøèïíèê;
7 - òîðöåâûå òðåóãîëüíûå øëèöû;
8 - öåíòðàëüíûé ñòÿæíîé áîëò;
9 - ãàéêà ñòÿæíîãî áîëòà
243
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Äîñòîèíñòâàìè ðîòîðà áàðàáàííîãî òèïà ÿâëÿþòñÿ:
- ïðîñòîòà êîíñòðóêöèè;
- íèçêàÿ óäåëüíàÿ ìàññà;
- áîëüøàÿ èçãèáíàÿ æåñòêîñòü;
- âûñîêàÿ êðèòè÷åñêàÿ ÷àñòîòà âðàùåíèÿ;
- âûñîêàÿ âèáðàöèîííàÿ ñòîéêîñòü.
Ïðèìå÷àíèå: Êðèòè÷åñêîé ÷àñòîòîé âðàùåíèÿ íàçûâàþò ÷àñòîòó âðàùåíèÿ, ïðè êîòîðîé
ïðîãèáû ðîòîðà ñòàíîâÿòñÿ áåñêîíå÷íî áîëüøèìè, î ÷åì ñâèäåòåëüñòâóåò ðåçêèé ðîñò âèáðàöèè
â îïîðàõ ðîòîðà.:
ωÊÐ2 = k / mÄ,
ãäå ωÊÐ – êðèòè÷åñêàÿ ÷àñòîòà âðàùåíèÿ;
k – èçãèáíàÿ æåñòêîñòü âàëà;
mÄ, – ìàññà äèñêà.
Ðèñóíîê 5.4.1_1 – Òèïû ðîòîðîâ îñåâûõ êîìïðåññîðîâ:
à) áàðàáàííûé; á) äèñêîâûé;
â) ñìåøàííûé
1 - ðàáî÷àÿ ëîïàòêà; 2 - áàðàáàí
êîìïðåññîðà; 3 - êðûøêè áàðàáàíà ñ öàïôàìè îïîð; 4 – ïîäøèïíèêè; 5 - äèñê êîìïðåññîðà;
6 - âàë êîìïðåññîðà; 7 - áàðàáàííûå ñåêöèè
Ñõåìà ðîòîðà áàðàáàííîãî òèïà ïîêàçàíà íà
Ðèñ. 5.4.1_1à. Íåñêîëüêî ðÿäîâ ðàáî÷èõ ëîïàòîê 1
çàêðåïëÿþòñÿ íà öèëèíäðè÷åñêîì èëè êîíè÷åñêîì
áàðàáàíå 2, ïðåäñòàâëÿþùåì ñîáîé ìåõàíè÷åñêè
îáðàáîòàííóþ ïîêîâêó èç àëþìèíèåâîãî ñïëàâà,
òèòàíà èëè ñòàëè. Äâå êðûøêè 3 çàêðûâàþò áàðàáàí ñ òîðöåâ è èìåþò öàïôû, êîòîðûìè ðîòîð îïèðàåòñÿ íà ïîäøèïíèêè 4. Êðóòÿùèé ìîìåíò ê êàæäîé ñòóïåíè ïåðåäàåòñÿ ÷åðåç ñòåíêó áàðàáàíà.
244
Îñòàòî÷íûé äèñáàëàíñ, íåèçáåæíûé äàæå ïîñëå òùàòåëüíîé áàëàíñèðîâêè, íåðàâíîìåðíûé ïðîãðåâ è âûòÿæêà äèñêîâ è ëîïàòîê, à òàêæå íåêîòîðûå äðóãèå ïðè÷èíû âûçûâàþò ñìåùåíèå öåíòðà
ìàññû ðàáî÷åãî êîëåñà (êîëåñ) îòíîñèòåëüíî ãåîìåòðè÷åñêîé îñè âî âðåìÿ ðàáîòû äâèãàòåëÿ. Ðîòîðû áàðàáàííîãî òèïà ïîëó÷àþò ñâàðêîé îòäåëüíûõ
ñåêöèé, èëè ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêîé èç öåëüíîé
çàãîòîâêè.
Ê íåäîñòàòêàì ðîòîðà áàðàáàííîãî òèïà ñëåäóåò îòíåñòè:
- ñðàâíèòåëüíî íåâûñîêóþ íåñóùóþ ñïîñîáíîñòü áàðàáàíà;
- íèçêóþ ðàáî÷óþ îêðóæíóþ ñêîðîñòü – íå áîëåå 200 ì/ñ.
Ðîòîðû áàðàáàííîãî òèïà äëÿ àâèàöèîííûõ
äâèãàòåëåé áûëè çàèìñòâîâàíû èç êîíñòðóêöèé
êîìïðåññîðîâ äëÿ ïàðîâûõ òóðáèí.
Ðîòîð äèñêîâîãî òèïà (ñì. Ðèñ. 5.4.1_1á) èìååò ñîåäèíåííûå ñ âàëîì 6 äèñêè 5, íà ïåðèôåðèè
êîòîðûõ êðåïÿòñÿ ðàáî÷èå ëîïàòêè 1. Äèñêè ñòÿíóòû â åäèíûé ïàêåò ãàéêàìè, êîòîðûå íàêðó÷åíû
íà âàë. Äîñòîèíñòâàìè ðîòîðà äèñêîâîãî òèïà ÿâëÿþòñÿ:
- áîëüøàÿ íåñóùàÿ ñïîñîáíîñòü äèñêîâ;
- âûñîêàÿ ðàáî÷àÿ îêðóæíàÿ ñêîðîñòü - äî
400 ì/ñ.
Ñòóïåíè êîìïðåññîðà ñ äèñêîâûìè ðîòîðàìè
ÿâëÿþòñÿ âûñîêîíàïîðíûìè è ïðèìåíÿþòñÿ â ÃÒÄ
ñ áîëüøèìè ñòåïåíÿìè ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ âîçäóõà. Êðóòÿùèé ìîìåíò ê êàæäîé ñòóïåíè ïåðåäàåòñÿ ÷åðåç âàë. Íåäîñòàòêàìè ðîòîðà äèñêîâîãî
òèïà ÿâëÿþòñÿ:
- ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøàÿ èçãèáíàÿ æåñòêîñòü;
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
 äàííîì ñëó÷àå îòäåëüíûå ñåêöèè, èìåþùèå äèñêè 5 è áàðàáàííûå ñåêöèè 7, ñîåäèíÿþòñÿ ìåæäó
ñîáîé. Ïðè÷åì ñîåäèíåíèå äåëàåòñÿ íà òàêîì ðàäèóñå, ãäå îêðóæíàÿ ñêîðîñòü íåâåëèêà è äîïóñêàåòñÿ
ïî óñëîâèÿì ïðî÷íîñòè áàðàáàíà.
Äîñòîèíñòâàìè ðîòîðà áàðàáàííî-äèñêîâîãî
òèïà ÿâëÿþòñÿ:
- ñðàâíèòåëüíî áîëüøàÿ æåñòêîñòü;
- âûñîêàÿ êðèòè÷åñêàÿ ÷àñòîòà âðàùåíèÿ;
- áîëüøàÿ íåñóùàÿ ñïîñîáíîñòü äèñêîâ;
- âûñîêàÿ ðàáî÷àÿ îêðóæíàÿ ñêîðîñòü - äî
400 ì/ñ.
Äèàïàçîíû ðàáî÷èõ ÷àñòîò âðàùåíèÿ ðîòîðîâ
âñåõ òèïîâ ìîãóò ëåæàòü íèæå êðèòè÷åñêîé ÷àñòîòû - òàêîé ðîòîð íàçûâàåòñÿ «æåñòêèì». Åñëè æå
ðàáî÷èå ÷àñòîòû áîëüøå êðèòè÷åñêîãî çíà÷åíèÿ òàêîé ðîòîð íàçûâàþò «ãèáêèì». Ïðåäñòàâëåííûå
òèïû ðîòîðîâ áûâàþò êàê æåñòêèå, òàê è ãèáêèå.
Ðèñóíîê 5.4.1_2 – Ðîòîð îñåâîãî êîìïðåññîðà ñìåøàííîãî (áàðàáàííî-äèñêîâîãî)
òèïà äâèãàòåëÿ Rolls-Royce
RB162-86 (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc)
- íåâûñîêàÿ êðèòè÷åñêàÿ ÷àñòîòà âðàùåíèÿ;
- âûñîêàÿ óäåëüíàÿ ìàññà;
- ñëîæíîñòü êîíñòðóêöèè.
Ñíèæåíèå èçãèáíîé æåñòêîñòè ðîòîðà äèñêîâîãî òèïà â ñðàâíåíèè ñ ðîòîðîì áàðàáàííîãî òèïà
ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ êðèòè÷åñêîé ÷àñòîòû. Äëÿ
ïîâûøåíèÿ êðèòè÷åñêîãî ÷èñëà îáîðîòîâ óâåëè÷èâàþò ïîòðåáíîå ñå÷åíèå âàëà ðîòîðà, íî ïðè ýòîì
óâåëè÷èâàåòñÿ è ìàññà êîìïðåññîðà.
Êîíñòðóêöèåé, ñî÷åòàþùåé â ñåáå äîñòîèíñòâà
ðîòîðîâ áàðàáàííîãî è äèñêîâîãî òèïà, ÿâëÿåòñÿ
ðîòîð ñìåøàííîãî òèïà (ñì. Ðèñ. 5.4.1_1â è 5.4.1_2).
5.4.2 – Êîíñòðóêöèÿ ðîòîðîâ îñåâûõ
êîìïðåññîðîâ
Êîíñòðóêöèÿ ðîòîðà äîëæíà îáåñïå÷èòü âûïîëíåíèå òðåõ îñíîâíûõ ôóíêöèé:
- ïåðåäà÷ó êðóòÿùåãî ìîìåíòà;
- ïåðåäà÷ó îñåâûõ óñèëèé;
- âçàèìíîå öåíòðèðîâàíèå ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèè ðîòîðà.
 çàâèñèìîñòè îò òèïà êîíñòðóêöèè ðîòîðà
âûïîëíåíèå ýòèõ ôóíêöèé ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ
ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè. Ðàññìîòðèì òèïîâûå ðåøåíèÿ, ïðèìåíÿåìûå â êîíñòðóêöèÿõ ðîòîðîâ ìíîãîñòóïåí÷àòûõ îñåâûõ êîìïðåññîðîâ.
Íà Ðèñ. 5.4.2_1 ïîêàçàí ðîòîð áàðàáàííî-äèñêîâîãî òèïà, ñîñòîÿùèé èç âàëà 1 è ðàñïîëîæåííûõ íà íåì òðèíàäöàòè ðàáî÷èõ êîëåñ 2. Ìåæäó
ðàáî÷èìè êîëåñàìè óñòàíîâëåíû ïðîìåæóòî÷íûå
Ðèñóíîê 5.4.2_1 - Ðîòîð áàðàáàííî-äèñêîâîãî òèïà ñî øëèöåâûì âàëîì äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
1 - âàë êîìïðåññîðà; 2 - ðàáî÷åå êîëåñî; 3 - ïðîìåæóòî÷íîå êîëüöî; 4 - ãàéêà ðîòîðà êîìïðåññîðà
245
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.4.2_2 - Äèñêè ñî øëèöàìè íà âûíîñíûõ
ýëåìåíòàõ
êîëüöà 3, îáðàçóþùèå áàðàáàí, ñòÿíóòûé ãàéêîé
4. Ïåðåäà÷à êðóòÿùåãî ìîìåíòà îò âàëà ê äèñêàì
è öåíòðèðîâàíèå äèñêîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ øëèöàìè. Äëÿ ýòîãî, â îñíîâíîì, èñïîëüçóþòñÿ øëèöû
äâóõ òèïîâ:
- ýâîëüâåíòíûå;
- òðàïåöèåâèäíûå.
Ïðèìåíåíèå ýâîëüâåíòíûõ øëèöåâ ìåíåå ðàñïðîñòðàíåíî, ò. ê. ëó÷øåå öåíòðèðîâàíèå îáåñïå÷èâàþò ïðÿìîóãîëüíûå øëèöû (ñì. Ðèñ. 5.4.2_3),
ãäå öåíòðèðîâàíèå îñóùåñòâëÿåòñÿ ïî ðàäèàëüíûì
(áîêîâûì) ïîâåðõíîñòÿì. Â òàêèõ øëèöàõ öåíòðîâêà áóäåò ñîõðàíÿòüñÿ íåçàâèñèìî îò òåïëîâûõ è ñèëîâûõ äåôîðìàöèé ñòóïèöû.
Øëèöû ÿâëÿþòñÿ êîíöåíòðàòîðàìè íàïðÿæåíèé. Äëÿ âûâåäåíèÿ èç çîíû äåéñòâèÿ ðàñòÿãèâàþùèõ óñèëèé îò öåíòðîáåæíûõ ñèë, øëèöåâîå ñîåäèíåíèå âàëà ñ äèñêîì âûíîñÿò íà íåêîòîðîå
ðàññòîÿíèå îò ñòóïèöû äèñêà. Òàêèå êîíñòðóêöèè
ïîëó÷èëè íàçâàíèå - êîíñòðóêöèè íà âûíîñíûõ
ýëåìåíòàõ (ñì. Ðèñ. 5.4.2_2).
Ïàêåò äèñêîâ ñòÿíóò íà øëèöåâîì ó÷àñòêå âàëà
ñ äâóõ ñòîðîí ãàéêàìè 4 (ñì. Ðèñ. 5.4.2_1). Ïðè ýòîì
ìîíòàæíîå óñèëèå ñòÿæêè ïàêåòà äèñêîâ âûáèðàåòñÿ òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû ïðè íàãðåâå ðîòîðà â ðàáî÷èõ óñëîâèÿõ íå ïðîèñõîäèëî ñíèæåíèå óñèëèÿ çàòÿæêè äî íóëåâîãî çíà÷åíèÿ (íå ïðîèñõîäèëî
«ðàñêðûòèå» ðîòîðà).
Äëÿ äîïîëíèòåëüíîãî äåìïôèðîâàíèÿ äèñêîâ
è îðãàíèçàöèè ïðîòî÷íîé ÷àñòè ìåæäó îáîäàìè
äèñêîâ óñòàíàâëèâàþò ïðîìåæóòî÷íûå êîëüöà. Ýòî
ñóùåñòâåííî ïîâûøàåò èçãèáíóþ æåñòêîñòü ðîòîðà. Êîíñòðóêöèÿ ïðîìåæóòî÷íûõ êîëåö èëè èíûõ
ïðîñòàâíûõ ýëåìåíòîâ îáîäíîé ÷àñòè ðîòîðà çàâè-
246
Ðèñóíîê 5.4.2_3 - Ñîåäèíåíèå äèñêîâ ñ âàëîì ïðÿìîóãîëüíûìè øëèöàìè
ñèò îò ïðèíÿòîé ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ôîðìû ïðîòî÷íîé ÷àñòè.
Ïðîòî÷íàÿ ÷àñòü ïî òèïó îáðàçóþùèõ åå ïîâåðõíîñòåé ìîæåò áûòü äâóõ âèäîâ:
- «ãëàäêîé»;
- «íåãëàäêîé».
Ïðîòî÷íàÿ ÷àñòü íàçûâàåòñÿ «ãëàäêîé», åñëè
íàðóæíûå ïîâåðõíîñòè ïðîìåæóòî÷íûõ êîëåö
è äèñêîâ îáðàçóþò â ìåðèäèîíàëüíîì ñå÷åíèè
ïëàâíûå ëèíèè áåç óñòóïîâ (ñì. Ðèñ. 5.4.2_1). Ïðîòî÷íàÿ ÷àñòü íàçûâàåòñÿ «íåãëàäêîé» åñëè íà íàðóæíîé ïîâåðõíîñòè ïðîìåæóòî÷íûõ êîëåö èìåþòñÿ âûñòóïàþùèå èëè óòîïàþùèõ ýëåìåíòû
âîçäóøíûõ óïëîòíåíèé (ñì. Ðèñ. 5.4.2_4).
Âîçìîæíû âàðèàíòû êîíñòðóêöèè ðîòîðà áåç
öåíòðàëüíîãî øëèöåâîãî âàëà. Íà Ðèñ. 5.4.2_4 ïîêàçàí ðîòîð òîãî æå, ÷òî è íà Ðèñ. 5.4.2_1 êîìïðåññîðà, íî äðóãîãî òèïà - áåç âíóòðåííåãî øëèöåâîãî âàëà. Ïåðåäíèå äåñÿòü äèñêîâ èç òèòàíîâîãî
ñïëàâà îáúåäèíåíû â ñâàðíóþ ñåêöèþ. Öåíòðèðîâàíèå äèñêîâ 1 ïðè ñáîðêå îáåñïå÷èâàåòñÿ ñ ïîìîùüþ öèëèíäðè÷åñêèõ ïîñàäî÷íûõ ó÷àñòêîâ 2, êîòîðûå ïîñëå ñâàðêè ñðåçàþòñÿ. Ñâàðíîé øîâ 3
äîëæåí êîíòðîëèðîâàòüñÿ, à âñÿ ñâàðíàÿ ñåêöèÿ
äèñêîâ äîëæíà áûòü òåðìîîáðàáîòàíà äëÿ ñíÿòèÿ
âíóòðåííèõ íàïðÿæåíèé.
Ê ñâàðíîé òèòàíîâîé ñåêöèè 4 ïðèçîííûìè
áîëòàìè 7 êðåïÿòñÿ ñòàëüíûå äèñêè ïîñëåäíèõ ñòóïåíåé 5 ñ öàïôàìè 6. Òàêîé ðîòîð èìååò ìåíüøóþ
ìàññó è áîëüøóþ ïîïåðå÷íóþ æåñòêîñòü, ÷åì ðîòîð
íà Ðèñ. 5.4.2_1. Íà ïðàêòèêå ïðèìåíÿþòñÿ è äðóãèå
êîíñòðóêöèè ðîòîðîâ êîìïðåññîðîâ:
- Ðèñ. 5.4_1 - ïåðåäà÷à êðóòÿùåãî ìîìåíòà
è öåíòðèðîâàíèå äèñêîâ ñ ïîìîùüþ òîðöîâûõ òðå-
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
óãîëüíûõ øëèöåâ 7, ñòÿæêà ñåêöèé ðîòîðà öåíòðàëüíûì ñòÿæíûì áîëòîì 8;
- Ðèñ. 5.4.2_5 - ïåðåäà÷à êðóòÿùåãî ìîìåíòà
äëèííûìè ñòÿæíûìè áîëòàìè 2, ñêðåïëÿþùèìè ïàêåò äèñêîâ ðîòîðà 1; öåíòðèðîâàíèå äèñêîâ è ïðîñòàâîê 3 îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ öèëèíäðè÷åñêèõ
ïðèçîííûõ ó÷àñòêîâ íà áîëòàõ è îòâåðñòèé, âûïîëíåííûõ â äèñêàõ è ïðîñòàâêàõ, ðàçâåðíóòûõ ñîâìåñòíî. Îäíîâðåìåííîå ïðèæàòèå ïî ñòûêàì îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ðàñïîðíûõ âòóëîê 4, íàäåòûõ íà
áîëòû.
Îäíîé èç ãëàâíûõ çàäà÷ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè
ðîòîðîâ ÿâëÿåòñÿ ñî÷åòàíèå ìèíèìàëüíîé ìàññû
êîíñòðóêöèè ñ ìàêñèìàëüíûì ðåñóðñîì è íàäåæíîñòüþ. Òðàäèöèîííûå êîíñòðóêöèè ðîòîðîâ íà
ñîâðåìåííîì ýòàïå ïðàêòè÷åñêè èñ÷åðïàëè ñâîé
ðåñóðñ â îáëàñòè ñíèæåíèÿ ìàññû. Åäèíñòâåííûì
ïóòåì îñòàåòñÿ èñïîëüçîâàíèå íîâûõ ëåãêèõ ìàòåðèàëîâ, âêëþ÷àÿ èíòåðìåòàëëèäû.
 òî æå âðåìÿ ñîâðåìåííîå ðàçâèòèå òåõíîëîãèé ðåçàíèÿ, äèôôóçèîííîé ñâàðêè è ò.ï. îòêðûëî
íîâûå ïóòè â ðåøåíèè ýòîé íåïðîñòîé çàäà÷è. Òàê,
íàïðèìåð, èñïîëüçîâàíèå â ðîòîðå ëþáîãî òèïà
ìîíîêîëåñ (áëèñêîâ) (ñì. Ðèñ. 5.4.2_6) ïîçâîëÿåò
äîáèòüñÿ ñíèæåíèÿ ìàññû êîíñòðóêöèè äî 25% îò
èñõîäíîãî è ïîâûñèòü êðèòè÷åñêîå ÷èñëî îáîðîòîâ.
Ìîíîêîëåñî - ýòî ðàáî÷åå êîëåñî, â êîòîðîì ëîïàòêè âûïîëíåíû ñ äèñêîì çà îäíî öåëîå.
Äàëüíåéøèì ðàçâèòèåì ýòîé èäåè ÿâëÿþòñÿ
ðîòîðû, èçãîòîâëåííûå ñ ïðèìåíåíèåì òåõíîëîãèè «áëèíã». «Áëèíã» - ýòî ðàáî÷åå êîëüöî, â êîòîðîì ëîïàòêè âûïîëíåíû ñ äèñêîì çà îäíî öåëîå
(ñì. Ðèñ. 5.4.2_7). Ïî âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè òàêîå êîëüöî àðìèðîâàíî ìåòàëëîêîìïîçèòíîé ìàòðèöåé, êîòîðàÿ ïîâûøàåò åãî íåñóùóþ ñïîñîáíîñòü.
Àðìèðîâàíèå ïðîèçâîäèòñÿ ìåòîäîì äèôôóçèîííîé
ñâàðêè. Ïîäîáíàÿ ñõåìà èçãîòîâëåíèÿ ðàáî÷èõ êîëåñ
ïîçâîëèò íà íîâîì ýòàïå ðàçâèòèÿ âåðíóòüñÿ ê êîíñòðóêöèè ðîòîðà áàðàáàííîãî òèïà, èçáåæàâ ïðè ýòîì
òàêèõ åãî íåäîñòàòêîâ, êàê íèçêàÿ äîïóñòèìàÿ ðàáî÷àÿ îêðóæíàÿ ñêîðîñòü è ñðàâíèòåëüíî íåâûñîêàÿ
íåñóùàÿ ñïîñîáíîñòü áàðàáàíà.
Ðèñóíîê 5.4.2_4 - Ðîòîð áàðàáàííî-äèñêîâîãî òèïà ñî ñâàðíîé òèòàíîâîé ñåêöèåé
1 - òèòàíîâûé äèñê êîìïðåññîðà; 2 - öèëèíäðè÷åñêèé ïîñàäî÷íûé ó÷àñòîê; 3 - ñâàðíîé
øîâ; 4 - ñâàðíàÿ òèòàíîâàÿ ñåêöèÿ; 5 - ñòàëüíîé äèñê êîìïðåññîðà; 6 – öàïôà âàëà;
7 - ïðèçîííûå áîëòû
247
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.4.2_5 - Ïåðåäà÷à êðóòÿùåãî ìîìåíòà â ðîòîðå äëèííûìè ñòÿæíûìè áîëòàìè
1 - äèñê êîìïðåññîðà; 2 - ñòÿæíîé áîëò; 3 - êîëüöåâûå ïðîñòàâêè; 4 - ðàñïîðíàÿ âòóëêà
Îòäåëüíî ñëåäóåò îñòàíîâèòüñÿ íà îòëè÷èÿõ,
ïðèñóùèõ ðîòîðàì ÊÍÄ ÒÐÄÄ ñ áîëüøîé ñòåïåíüþ
äâóõêîíòóðíîñòè èëè, êàê èõ åù¸ íàçûâàþò, ðîòîðàì ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé (ñì. Ðèñ. 5.4.2_8).
Òàêèå ðîòîðû ïðåèìóùåñòâåííî áàðàáàííîãî
òèïà. Îòäåëüíûå äèñêè ñîåäèíÿþò ìåæäó ñîáîé
áîëòàìè (ñì. Ðèñ. 5.4.2_8a). Áîëòîâîå ñîåäèíåíèå
äèñêîâ ìåæäó ñîáîé èñïîëüçóåòñÿ îáû÷íî ïðè
äâóõñòóïåí÷àòîé êîíñòðóêöèè. Ïðè óâåëè÷åíèè
êîëè÷åñòâà ñòóïåíåé ðîòîð âûïîëíÿþò ñâàðíûì
(ñì. Ðèñ. 5.4.2_8á) èëè èç öåëüíîé êîëüöåâîé çàãîòîâêè (ñì. Ðèñ. 5.4.2_8â).  ïîñëåäíåì ñëó÷àå äëÿ
óñòàíîâêè ðàáî÷èõ ëîïàòîê ÷àùå âñåãî ïðèìåíÿþò êîëüöåâîé çàìîê, ïîñêîëüêó âûïîëíåíèå ëîïàòî÷íûõ ïàçîâ äðóãèõ òèïîâ ñâÿçàíî ñ òåõíîëîãè÷åñêèìè ñëîæíîñòÿìè.
Êðóòÿùèé ìîìåíò íà ðîòîð ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé ïåðåäàþò êàê íåïîñðåäñòâåííî ñ âàëà ÍÄ
(ñì. Ðèñ. 5.4.2_9a), òàê è ÷åðåç ðàáî÷åå êîëåñî âåíòèëÿòîðà (ñì. Ðèñ. 5.4.2_9á).  ïîñëåäíåì ñëó÷àå
ðàáî÷èå ëîïàòêè âåíòèëÿòîðà íåîáõîäèìî ìîíòèðîâàòü â êîëåñî ïîñëå óñòàíîâêè ðîòîðà ÊÍÄ, ÷òî
ñîçäàåò îïðåäåëåííûå íåóäîáñòâà ïðè ñáîðêå âåíòèëÿòîðà è ïðè çàìåíå ìîäóëÿ ÊÍÄ â ýêñïëóàòàöèè â ñëó÷àå íåîáõîäèìîñòè.
248
Ðèñóíîê 5.4.2_6 – Ìîíîêîëåñî (áëèñê) îñåâîãî
êîìïðåññîðà
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.4.2_ 7 – Ñíèæåíèå ìàññû ðàáî÷èõ êîëåñ îïòèìèçàöèåé èõ êîíñòðóêöèè (Ìàòåðèàë ëþáåçíî
ïðåäîñòàâëåí êîìïàíèåé Snecma Moteurs)
Ðèñóíîê 5.4.2_8 - Âàðèàíòû èçãîòîâëåíèÿ ðîòîðîâ ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé
à) ñ áîëòîâûì ñîåäèíåíèåì; á) ñâàðíîé; â) èç öåëüíîé çàãîòîâêè
5.4.3 – Ðàáî÷èå ëîïàòêè êîìïðåññîðà
Ðàáî÷èå ëîïàòêè - îäíè èç ñàìûõ îòâåòñòâåííûõ è ìàññîâûõ äåòàëåé äâèãàòåëÿ, ðàáîòàþùèå
â ñëîæíûõ óñëîâèÿõ. Â ïðîöåññå ðàáîòû íà íèõ
äåéñòâóþò èíåðöèîííûå è àýðîäèíàìè÷åñêèå
ñèëû, âûçûâàþùèå íàïðÿæåíèÿ ðàñòÿæåíèÿ, èçãèáà è êðó÷åíèÿ ïðè âûñîêîé òåìïåðàòóðå (äëÿ êîìïðåññîðà 300…800°Ñ). Êðîìå òîãî, ëîïàòêè èñïûòûâàþò ïåðåìåííûå íàïðÿæåíèÿ îò âèáðàöèîííûõ
íàãðóçîê, àìïëèòóäà è ÷àñòîòà êîòîðûõ èçìåíÿåòñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ.
Ëîïàòêè ïîäâåðæåíû çíà÷èòåëüíîìó èçíîñó
â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè - ïî òîðöó ïåðà îò çàäåâàíèÿ î ïðèðàáàòûâàåìîå ïîêðûòèå ðàáî÷èõ êîëåö,
ïî êðîìêàì - âñëåäñòâèå ïîïàäàíèÿ ïîñòîðîííèõ
ïðåäìåòîâ. Ïîëîìêà ëîïàòîê ïðèâîäèò ê îòêàçó
äâèãàòåëÿ â öåëîì, ïîýòîìó â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè èõ ïåðèîäè÷åñêèì îñìàòðèâàþò.
Íàäåæíîñòü ëîïàòîê çàâèñèò íå òîëüêî îò èõ
êîíñòðóêòèâíîé ïðî÷íîñòè, íî è îò ïðèìåíÿåìîé
òåõíîëîãèè èõ èçãîòîâëåíèÿ, êîòîðàÿ âëèÿåò íà
êà÷åñòâî ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ.
249
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.4.2_9 - Ïåðåäà÷à êðóòÿùåãî ìîìåíòà íà ðîòîð ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé
à) íåïîñðåäñòâåííî ñ âàëà ÍÄ â äâèãàòåëå International Aero Engine (I.A.E) V2500-D5;
á) ÷åðåç ðàáî÷åå êîëåñî âåíòèëÿòîðà â äâ. Pratt&Witney PW6000
1 - âàë ÍÄ; 2 - ðîòîð ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé; 3 - ðàáî÷åå êîëåñî âåíòèëÿòîðà
5.4.3.1 – Òðåáîâàíèÿ ê ðàáî÷èì ëîïàòêàì
Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè è èçãîòîâëåíèè ðàáî÷èõ
ëîïàòîê äîëæíû áûòü îáåñïå÷åíû, ïîìèìî îáùèõ
òðåáîâàíèé ê êîìïðåññîðó (ñì. ðàçäåë 5.1), ðÿä
ñïåöèôè÷åñêèõ òðåáîâàíèé:
- îòíîñèòåëüíî âûñîêàÿ òî÷íîñòü èñïîëíåíèÿ
ëèíåéíûõ è óãëîâûõ ðàçìåðîâ ïðîôèëÿ è çàìêà äëÿ
îáåñïå÷åíèÿ îäèíàêîâûõ ñêîðîñòåé òå÷åíèÿ âîçäóøíîãî ïîòîêà, äàâëåíèé è òåìïåðàòóð â êàæäîì
ëîïàòî÷íîì êàíàëå;
- îòíîñèòåëüíî íèçêàÿ øåðîõîâàòîñòü îáðàáîòêè ïåðà (Ra = 0,08…1,6 ìêì) äëÿ óìåíüøåíèÿ
ïîòåðü òðåíèÿ âîçäóõà ïðè îáòåêàíèè ïåðà ëîïàòêè è óâåëè÷åíèÿ óñòàëîñòíîé ïðî÷íîñòè;
- îòñóòñòâèå êîíöåíòðàòîðîâ íàïðÿæåíèé, îñîáåííî â ïåðåõîäå ïåðà ê õâîñòîâèêó;
Êîíñòðóêöèè ëîïàòîê êîìïðåññîðà ðàçíîîáðàçíû. Èõ ïàðàìåòðû (íàïðèìåð, ðàçìåðû ïðîôèëÿ è êà÷åñòâî ïîâåðõíîñòè) ìîãóò èçìåíÿòüñÿ
â øèðîêîì äèàïàçîíå â çàâèñèìîñòè îò êîíêðåòíîãî äâèãàòåëÿ è åãî íàçíà÷åíèÿ.  òî æå âðåìÿ
ëþáàÿ ðàáî÷àÿ ëîïàòêà (ñì. Ðèñ. 5.4.3.1_1) èìååò
ïðîôèëüíóþ ÷àñòü (ïåðî) 1, íàõîäÿùóþñÿ â ïîòîêå âîçäóõà è çàìêîâóþ ÷àñòü (õâîñòîâèê) 2,
ïðåäíàçíà÷åííóþ äëÿ åå êðåïëåíèÿ è ïåðåäà÷è
óñèëèé îò ëîïàòêè ê ðîòîðó. Ôîðìà è ðàçìåðû
ïåðà îïðåäåëÿþòñÿ íà îñíîâàíèè àýðîäèíàìè÷åñêîãî ðàñ÷åòà ñ ó÷åòîì îáåñïå÷åíèÿ ñòàòè÷åñêîé
250
è äèíàìè÷åñêîé ïðî÷íîñòè. Óñëîâèÿ ðàáîòû ëîïàòîê êîìïðåññîðîâ îïðåäåëÿþò òðåáîâàíèÿ ê ìàòåðèàëàì, èç êîòîðûõ îíè èçãîòàâëèâàþòñÿ. Äëÿ
èçãîòîâëåíèÿ ëîïàòîê êîìïðåññîðà, â îñíîâíîì,
èñïîëüçóþòñÿ êîððîçèîííî-ñòîéêèå è òåïëîñòîéêèå õðîìèñòûå ñòàëè è ñïëàâû, æàðîïðî÷íûå
ñïëàâû. Øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ òèòàíîâûå ñïëàâû, îáëàäàþùèå ìàëîé óäåëüíîé ìàññîé, îäíàêî
ñôåðà èõ ïðèìåíåíèÿ îãðàíè÷åíà íåâûñîêèìè ïî
ñðàâíåíèþ ñî ñòàëÿìè ðàáî÷èìè òåìïåðàòóðàìè.
Âîçìîæíî ïðèìåíåíèå àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ
è êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ íà ïåðâûõ ñòóïåíÿõ êîìïðåññîðà.
5.4.3.2 – Òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå ê ñîåäèíåíèÿì
Ñîåäèíåíèÿ ëîïàòîê 3 ñ äèñêàìè 4 (ñì.
Ðèñ. 5.4.3.1_1) äîëæíû óäîâëåòâîðÿòü ñëåäóþùèì
òðåáîâàíèÿì:
- îáåñïå÷èâàòü ðàçìåùåíèå íåîáõîäèìîãî êîëè÷åñòâà ëîïàòîê â äèñêå;
- îáåñïå÷èâàòü íåîáõîäèìóþ ïðî÷íîñòü è îäèíàêîâóþ æåñòêîñòü êðåïëåíèÿ âñåõ ëîïàòîê â êîëåñå ïðè ìèíèìàëüíîé ìàññå õâîñòîâèêà;
- îáåñïå÷èâàòü íåîáõîäèìóþ òî÷íîñòü óñòàíîâêè â äèñêå è íåèçìåííîñòü èõ ïîëîæåíèÿ ïðè
ðàáîòå;
- îáåñïå÷èâàòü ïðîñòîòó ìîíòàæà è äåìîíòàæà
ëîïàòîê.
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.4.3.1_1 – Cîåäèíåíèå ëîïàòêè ñ äèñêîì
1 – ïåðî; 2 – õâîñòîâèê; 3 - ëîïàòêà ðàáî÷àÿ êîìïðåññîðà; 4 - äèñê
Õâîñòîâèêè ëîïàòîê è ïàçû â äèñêå èçãîòàâëèâàþò ïðîòÿæêîé, ôðåçåðîâàíèåì èëè òî÷åíèåì.
5.4.3.3 – Êîíñòðóêöèè ñîåäèíåíèÿ
ëîïàòîê ñ äèñêàìè
 êîìïðåññîðå íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåíî ñîåäèíåíèå ëîïàòîê ñ äèñêàìè òèïà «ëàñòî÷êèí
õâîñò» (ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_1). Â äàííîé êîíñòðóêöèè
õâîñòîâèê ëîïàòêè è ïàç â äèñêå â ñå÷åíèè, ïåðïåíäèêóëÿðíîì îñè ïàçà, èìåþò òðàïåöèåâèäíûé ïðîôèëü (ôîðìó ðàâíîáåäðåííîé òðàïåöèè). Õâîñòîâèêè òèïà «ëàñòî÷êèí õâîñò» ìîãóò èìåòü ïëîñêèå
(ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_1à) è êîëüöåâûå ðàáî÷èå ïîâåðõíîñòè (ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_1á).
Ïåðåõîä îò ïðîôèëüíîé ÷àñòè ëîïàòêè ê çàìêó
ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ íàïðÿìóþ, è òîãäà ïðîòî÷íàÿ
÷àñòü ôîðìèðóåòñÿ ñîâîêóïíîñòüþ ëîïàòîê è íàðóæíîé ïîâåðõíîñòè îáîäà äèñêà.
 òîì ñëó÷àå, êîãäà óãîë íàêëîíà ëèíèè ïðîòî÷íîé ÷àñòè ïðåâûøàåò 5…10°, õâîñòîâèê ëîïàòêè ðàñïîëàãàþò ãîðèçîíòàëüíî, à ïåðî ñîåäèíÿþò
ñ õâîñòîâèêîì ÷åðåç ïðîìåæóòî÷íûé ýëåìåíò
(ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_2) – íîæêó 1. Íîæêà ïîçâîëÿåò
çíà÷èòåëüíî ðàçãðóçèòü õâîñòîâèê ëîïàòêè. Ìåæäó íîæêîé è ïåðîì ðàçìåùàþò ïîëêó 2, ñîâîêóïíîñòü êîòîðûõ è ôîðìèðóåò ïðîòî÷íóþ ÷àñòü.
Äëÿ øèðîêîõîðäíûõ ðàáî÷èõ ëîïàòîê âåíòèëÿòîðà ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ âñòàâêè ìåæäó ëîïàòêàìè (ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_3).
Íà Ðèñ. 5.4.3.3_4 ïîêàçàíû îñíîâíûå ãåîìåòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû õâîñòîâèêà òèïà «ëàñòî÷êèí
õâîñò» ñ ïëîñêèìè ðàáî÷èìè ïîâåðõíîñòÿìè. Øåðîõîâàòîñòü ðàáî÷èõ ïîâåðõíîñòåé Ra = 0,8…1,6 ìêì.
Ïîñàäêà â çàìêîâîì ñîåäèíåíèè ìîæåò áûòü ñ çàçîðîì 0,01…0,04 ìì èëè æåñòêîé ñ íàòÿãîì äî
0,015 ìì.
Ïîñàäêà ëîïàòîê â äèñê ñ çàçîðîì ïðèìåíÿåò-
251
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.4.3.3_2 – Õâîñòîâèê øèðîêîõîðäíîé
ëîïàòêè
1 - õâîñòîâèê; 2 - ëîïàòêà
Ðèñóíîê 5.4.3.3_1 – Ëîïàòêè ñ õâîñòîâèêàìè òèïà
«ëàñòî÷êèí õâîñò»
à) ñ êîëüöåâûìè ðàáî÷èìè ïîâåðõíîñòÿìè; á) ñ ïëîñêèìè ðàáî÷èìè ïîâåðõíîñòÿìè
ñÿ íàèáîëåå ÷àñòî. Îíà ïîçâîëÿåò îñóùåñòâëÿòü
ëåãêèé ìîíòàæ è äåìîíòàæ ëîïàòîê. Ïîñàäêà ñ çàçîðîì äîïóñêàåò íåáîëüøóþ êà÷êó ëîïàòîê â îêðóæíîì íàïðàâëåíèè è òåì ñàìûì äåìïôèðóåò êîëåáàíèÿ ëîïàòîê ñèëàìè òðåíèÿ, âîçíèêàþùèìè
â ñîåäèíåíèè.
Äëÿ äåìïôèðîâàíèÿ êîëåáàíèé ëîïàòîê è îáëåã÷åíèÿ ñáîðêè - ðàçáîðêè òàêæå ïðèìåíÿþò ïîêðûòèå ðàáî÷èõ ïîâåðõíîñòåé õâîñòîâèêà ñåðåáðîì èëè ìåäüþ òîëùèíîé 0,003…0,005 ìì.
Äëÿ îòñòðîéêè îò ðåçîíàíñîâ ïðèìåíÿåòñÿ
ïîñàäêà ñ íàòÿãîì. Ýòî ïîâûøàåò ñîáñòâåííûå ÷àñòîòû êîëåáàíèé ëîïàòîê. Íàáîëüøàÿ âåëè÷èíà
íàòÿãà â ñîåäèíåíèè âûáèðàåòñÿ èç óñëîâèÿ íåïðåâûøåíèÿ äîïóñòèìûõ íàïðÿæåíèé.
Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ïåðåìåùåíèé ëîïàòêè
âäîëü ïàçà â äèñêå ïðè ðàáîòå äâèãàòåëÿ åå íåîáõîäèìî ôèêñèðîâàòü. Ôèêñàöèÿ ëîïàòîê îñóùåñòâëÿåòñÿ íåñêîëüêèìè ñïîñîáàìè:
- ðàäèàëüíûìè øòèôòàìè (ñì.Ðèñ. 5.4.3.3_5à).
Äëÿ ôèêñàöèè ðàäèàëüíûìè øòèôòàìè îòâåðñòèÿ
â ðàáî÷èõ ëîïàòêàõ 1 è äèñêå 2 âûïîëíÿþòñÿ îòäåëüíî â êàæäîé äåòàëè. Ïîñëå ñáîðêè â ðàáî÷åå
êîëåñî, ñîâìåñòèâ îòâåðñòèÿ â ëîïàòêàõ è â äèñêå,
â íèõ âñòàâëÿþò âòóëêó 4 ñî øòèôòîì 3. Ïîñëå ÷åãî
çàãèáàþò óñèê êîíòðîâî÷íîé âòóëêè, ôèêñèðóÿ òåì
ñàìûì øòèôò îò âûïàäûâàíèÿ.
- îñåâûìè øòèôòàìè (ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_5á). Äëÿ
ôèêñàöèè îñåâûìè øòèôòàìè ïîñëå ñáîðêè ðàáî÷åãî êîëåñà íà ãðàíèöå ìåæäó õâîñòîâèêîì ðàáî÷åé ëîïàòêè 1 è äíîì ïàçà â äèñêå 2 âûïîëíÿþò
ðåçüáîâîå îòâåðñòèå, â êîòîðîå óñòàíàâëèâàþò
ðåçüáîâîé øòèôò 5, êîòîðûé ôèêñèðóåòñÿ îò âû-
252
Ðèñóíîê 5.4.3.3_3 – Âñòàâêè ìåæäó ëîïàòêàìè
âåíòèëÿòîðà äâèãàòåëÿ
Rolls-Royce Trent700
ïàäûâàíèÿ ñëåäóþùèì ðàáî÷èì êîëåñîì. Ýòîò ñïîñîá íå ðåìîíòîïðèãîäåí è, êðîìå òîãî, ðåçüáîâîå
îòâåðñòèå ÿâëÿåòñÿ êîíöåíòðàòîðîì íàïðÿæåíèé,
÷òî îòðèöàòåëüíî ñêàçûâàåòñÿ íà óñòàëîñòíîé
ïðî÷íîñòè ëîïàòêè è äèñêà.
- êîíòðîâî÷íûìè ïëàñòèíàìè èëè ïðîâîëîêîé
(ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_6).  äíå ëîïàòî÷íîãî ïàçà äèñêà
2 çàðàíåå âûïîëíÿþò ñïåöèàëüíî ñïðîôèëèðîâàííûå ïàçû 5 (èëè îòâåðñòèå 6) äëÿ ïîñòàíîâêè êîíòðîâî÷íîé ïëàñòèíû 3 (êîíòðîâî÷íîé ïðîâîëîêè 4).
 ïðîöåññå ñáîðêè ðàáî÷åãî êîëåñà êîíòðîâî÷íóþ
ïëàñòèíó 3 èëè êîíòðîâî÷íóþ ïðîâîëîêó 4 óñòàíàâëèâàþò â ïîäãîòîâëåííîå ìåñòî, à íàä íèìè
ïîìåùàþò ðàáî÷óþ ëîïàòêó 1, ïîñëå ÷åãî âûñòóïàþùèå êîíöû çàãèáàþò.
- ñïëîøíûìè êîëüöàìè (ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_7).
Ïðè èñïîëüçîâàíèè ñïëîøíîãî êîëüöà åãî óñòàíàâëèâàþò ïî ïîÿñêó, âûïîëíåííîìó â äèñêå 1 ñ ïåðåõîäíîé ïîñàäêîé. Â õâîñòîâèêàõ ëîïàòîê 2 èìåþòñÿ
ïðîòî÷êè äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ èõ ïðîäîëüíûõ ïåðåìåùåíèé. Îò ïåðåìåùåíèÿ â îêðóæíîì íàïðàâ-
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.4.3.3_4 – Õâîñòîâèê òèïà «ëàñòî÷êèí õâîñò» ñ ïëîñêèìè ðàáî÷èìè ïîâåðõíîñòÿìè
* - Ðàçìåðû ðàñ÷åòíûå
Ðèñóíîê 5.4.3.3_5 – Ôèêñàöèÿ ëîïàòîê îò ïåðåìåùåíèé øòèôòàìè
a) ðàäèàëüíûì øòèôòîì; á)
îñåâûì ðåçüáîâûì øòèôòîì;
1 – ëîïàòêà ðàáî÷àÿ; 2 – äèñê;
3 – ðàäèàëüíûé øòèôò; 4 - êîíòðîâî÷íàÿ âòóëêà; 5 - ðåçüáîâîé
øòèôò
ëåíèè êîëüöî 4 ôèêñèðóåòñÿ ðàäèàëüíûì øòèôòîì
3 çà îáîä äèñêà 1.
- ðàçðåçíûìè êîëüöàìè (ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_8).
Ðàçðåçíîå êîíòðîâî÷íîå êîëüöî 3 óñòàíàâëèâàþò
â êàíàâêó, ïðîòî÷åííóþ â äèñêå 1 è ëîïàòêàõ 2. Ïðè
ðàáîòå äâèãàòåëÿ îíî ïðèæèìàåòñÿ ê ëîïàòêàì öåíòðîáåæíîé ñèëîé, à îò ïåðåìåùåíèÿ â îêðóæíîì
íàïðàâëåíèè ôèêñèðóåòñÿ ñòîïîðîì 5 çà îáîä äèñêà.
Äëÿ ñæàòèÿ êîëüöà ïðè äåìîíòàæå ëîïàòîê èç êîëåñà â äèñêå âûïîëíåíû ñïåöèàëüíûå îòâåðñòèÿ 4.
 ðîòîðàõ ñ ãëàäêîé ïðîòî÷íîé ÷àñòüþ ôèêñàöèþ ëîïàòîê îò îñåâîãî ïåðåìåùåíèÿ â ïàçó ìîæíî îñóùåñòâèòü ñ ïîìîùüþ ðÿäîì ñòîÿùèõ äåòàëåé, êàê ïîêàçàíî íà Ðèñ. 5.4.3.1_1.
Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ïåðåìåùåíèé â îêðóæíîì
íàïðàâëåíèè ëîïàòêè 2, óñòàíàâëèâàåìîé â êîëüöåâîì ïàçå 4 äèñêà 1 (ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_9), åå ôèêñàöèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ êîíòðîâî÷íûìè çàìêàìè 3 ÷åðåç ïîïåðå÷íûå ïàçû 5 â äèñêå 1. Êðàéíèå ëîïàòêè
èìåþò ïàçû 6 â ïîëêàõ ïîä çàìêè. Çàìîê ôèêñèðóåòñÿ â êîëüöåâîì ïàçå äèñêà ïðè ïîìîùè âèíòà.
253
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.4.3.3_6 - Ôèêñàöèÿ ëîïàòîê îò ïåðåìåùåíèé êîíòðîâî÷íûìè ïëàñòèíàìè è ïðîâîëîêîé
à, á) êîíòðîâî÷íûìè ïëàñòèíàìè; â) êîíòðîâî÷íîé ïðîâîëîêîé;
1 – ëîïàòêà ðàáî÷àÿ; 2 – äèñê; 3 – êîíòðîâî÷íàÿ ïëàñòèíà; 4 - êîíòðîâî÷íàÿ ïðîâîëîêà;
5 – ïàç; 6 – îòâåðñòèå
Åùå îäíèì ñïîñîáîì êðåïëåíèÿ ëîïàòîê â äèñê
ÿâëÿåòñÿ òàê íàçûâàåìûé øàðíèðíûé çàìîê (ñì.
Ðèñ. 5.4.3.3_10). Â äàííîé êîíñòðóêöèè ëîïàòêè 2
ñâîèìè ïðîóøèíàìè 7 óñòàíàâëèâàþòñÿ â êîëüöåâûå ïàçû 6 îáîäà äèñêà 1 (ìåæäó ðåáîðäàìè 5)
è ôèêñèðóåòñÿ øòèôòàìè 3, êîòîðûå â ñâîþ î÷åðåäü êîíòðÿòñÿ ñòîïîðàìè 4.
Ïðè ýòîì ëîïàòêà èìååò çàçîð êàê îòíîñèòåëüíî äèñêà 1, òàê è îòíîñèòåëüíî øòèôòà 3, è ïîýòîìó ñîõðàíÿåò âîçìîæíîñòü ïîâîðîòà îòíîñèòåëüíî îñè øòèôòà, çàêðåïëåííîãî â ðåáîðäàõ. Òàêîå
êðåïëåíèå áëàãîïðèÿòíî ñêàçûâàåòñÿ íà âèáðàöèîííîì ñîñòîÿíèè ëîïàòêè, ïîñêîëüêó áîëüøàÿ ïîäâèæíîñòü ñîåäèíåíèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ ñîåäèíåíèåì «ëàñòî÷êèí õâîñò» ïîçâîëÿåò çíà÷èòåëüíî ëó÷øå
äåìïôèðîâàòü âîçíèêàþùèå â ðàáîòå êîëåáàíèÿ.
Îäíàêî òà æå ñàìàÿ ïîäâèæíîñòü ñîåäèíåíèÿ ìîæåò ïðèâåñòè ê ïîâûøåííîìó èçíîñó èëè ôðåòòèíã-êîððîçèè ëîïàòîê, äèñêà è ôèêñèðóþùèõ
øòèôòîâ. (Ïðèìå÷àíèå - ôðåòòèíã-êîððîçèåé íàçûâàåòñÿ ÿâëåíèå èçíîñà ìàòåðèàëà, âîçíèêàþùåãî íà êîíòàêòíûõ ïîâåðõíîñòÿõ â ðåçóëüòàòå ïîñòî-
254
Ðèñóíîê 5.4.3.3_7 - Ôèêñàöèÿ ëîïàòîê îò ïåðåìåùåíèé ñïëîøíûì êîëüöîì
1 – äèñê; 2 – ëîïàòêà ðàáî÷àÿ;
3 – êîíòðîâî÷íûé øòèôò;
4 – ñïëîøíîå êîëüöî
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.4.3.3_8 - Ôèêñàöèÿ ëîïàòîê îò ïåðåìåùåíèé ðàçðåçíûì êîëüöîì
1- äèñê; 2 - ëîïàòêà ðàáî÷àÿ;
3 - ðàçðåçíîå êîëüöî; 4 - îòâåðñòèÿ ïîä ñúåìíèê; 5 - ñòîïîð
êîëüöà
ÿííûõ âçàèìíûõ ïåðåìåùåíèé äåòàëåé). ×òîáû ýòî
ïðåäîòâðàòèòü, íåîáõîäèìî ïðèíèìàòü ñïåöèàëüíûå ìåðû, íàïðèìåð, íàíîñèòü òâåðäóþ ñìàçêó èëè
èçíîñîñòîéêèå ïîêðûòèÿ.
Îïðåäåëåííûì íåäîñòàòêîì ïîäîáíîãî ñîåäèíåíèÿ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî â ñîáðàííîì ÐÊ íåâîçìîæíî
îáðàáîòàòü òîðöû ëîïàòîê ñ öåëüþ îáåñïå÷åíèÿ
ìèíèìàëüíîãî ðàäèàëüíîãî çàçîðà. Ëîïàòêè ñ øàðíèðíûì çàìêîì èìåþò ñàìóþ áîëüøóþ ìàññó èç
ðàññìîòðåííûõ â ýòîì ðàçäåëå. Ïîýòîìó øàðíèðíîå
ñîåäèíåíèå âîçìîæíî èñïîëüçîâàòü òîëüêî â ðàáî÷èõ êîëåñàõ, èìåþùèõ ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøèå
îêðóæíûå ñêîðîñòè (íå áîëåå 300 ì/ñ) íà ïåðèôåðèè.  ïðîòèâíîì ñëó÷àå íå óäàåòñÿ óäîâëåòâîðèòü
òðåáîâàíèÿ ïðî÷íîñòè êàê ê ðåáîðäàì äèñêà, òàê
è ê ñàìîìó øòèôòó. Èñõîäÿ èç óêàçàííûõ ïðè÷èí,
òàêîå ñîåäèíåíèå, â îñíîâíîì, ïîëó÷èëî ðàñïðîñòðàíåíèå â ÊÍÄ ÒÐÄ è ÒÐÄÄ ñ ìàëîé ñòåïåíüþ
äâóõêîíòóðíîñòè è â ñîâðåìåííûõ äâèãàòåëÿõ èñïîëüçóåòñÿ ðåäêî.
Ðèñóíîê 5.4.3.3_9 - Ôèêñàöèÿ îò ïåðåìåùåíèé
ëîïàòîê ñ êîëüöåâûìè ðàáî÷èìè
ïîâåðõíîñòÿìè (Ïå÷àòàåòñÿ ñ
ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)
1 - äèñê; 2 - ðàáî÷àÿ ëîïàòêà; 3 êîíòðîâî÷íûé çàìîê ; 4 - êîëüöåâîé ïàç â äèñêå; 5 - ïàç äëÿ ââîäà
çàìêà â êîëüöåâîé ïàç äèñêà; 6 ïàç â ëîïàòêå ïîä êîíòðîâî÷íûé
çàìîê
5.4.3.4 – Îñîáåííîñòè êðóïíîãàáàðèòíûõ ðàáî÷èõ ëîïàòîê âåíòèëÿòîðà
Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè êðóïíîãàáàðèòíûõ ëîïàòîê âåíòèëÿòîðà íåîáõîäèìî ðåøèòü ñëåäóþùèå
ïðîáëåìû.
Ïåðâàÿ ïðîáëåìà çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî èç-çà
ìàëîé âåëè÷èíû îòíîøåíèÿ äèàìåòðà äèñêà ê äëèíå ëîïàòîê òðóäíî ðàçìåñòèòü íåîáõîäèìîå êîëè÷åñòâî ëîïàòîê. Îáû÷íî äëÿ âåíòèëÿòîðà èñïîëüçóþò
ñîåäèíåíèå òèïà «ëàñòî÷êèí õâîñò». Äëÿ êðóïíîãàáàðèòíûõ æå ëîïàòîê ïðè âîçíèêíîâåíèè ïðîáëåì
ñ ðàçìåùåíèåì íåîáõîäèìîãî êîëè÷åñòâà ïàçîâ
èíîãäà ïðèìåíÿþò çàìîê åëî÷íîãî òèïà ñ äâóìÿ çó-
255
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.4.3.3_10 - Øàðíèðíîå ñîåäèíåíèå ëîïàòêè ñ äèñêîì
1 - ðàáî÷àÿ ëîïàòêà; 2 - ïðîóøèíû ëîïàòêè; 3 - êîëüöåâûå ïàçû; 4 - äèñê; 5 - ðåáîðäû
äèñêà; 6 - ôèêñèðóþùèé øòèôò; 7 - ñòîïîðû øòèôòà
áüÿìè, êîòîðûé ìåíüøå îñëàáëÿåò îáîäíóþ ÷àñòü
äèñêà.
Ñëåäóþùàÿ ïðîáëåìà ñâÿçàíà ñ îáåñïå÷åíèåì
äîïóñòèìûõ âèáðîíàïðÿæåíèé â ëîïàòêàõ. Äëÿ äåìïôèðîâàíèÿ êîëåáàíèé è ñíèæåíèÿ âèáðîíàïðÿæåíèé ëîïàòêè âåíòèëÿòîðà ñ áîëüøèì óäëèíåíèåì
âûïîëíÿþò ñ àíòèâèáðàöèîííûìè ïîëêàìè íà îäíîì èëè íåñêîëüêèõ óðîâíÿõ (ñì. Ðèñ. 5.4.3.4_1).
 ñîâðåìåííûõ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëÿõ,
îñîáåííî â ÒÐÄÄ ñ áîëüøîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè, íàèáîëüøåå ïðèìåíåíèå íàøëè øèðîêîõîðäíûå ëîïàòêè áåç àíòèâèáðàöèîííûõ ïîëîê (ñì. Ðèñ. 5.4.3.4_2).
Îñíîâíûå öåëè ââåäåíèÿ øèðîêîõîðäíûõ ëîïàòîê:
- óìåíüøåíèå ïîòåðü, ñâÿçàííûõ ñ çàêðîìî÷íûìè ñëåäàìè îò àíòèâèáðàöèîííûõ ïîëîê;
- óìåíüøåíèå âëèÿíèÿ ñëåäîâ îò ïîëîê íà õàðàêòåðèñòèêè ñïðÿìëÿþùåé ðåøåòêè;
- îáåñïå÷åíèÿ ìàêñèìàëüíîãî ðàñõîäà âîçäóõà
íà åäèíèöó ïëîùàäè, ÷òî ïîçâîëÿåò ñâåñòè ê ìèíèìóìó ïîïåðå÷íûå ãàáàðèòû äâèãàòåëÿ;
- ïîâûøåíèå àýðîäèíàìè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè âåíòèëÿòîðà;
- ñíèæåíèå óðîâíÿ øóìà âåíòèëÿòîðà;
256
Ðèñóíîê 5.4.3.4_1 – Âåíòèëÿòîð ñ àíòèâèáðàöèîííûìè ïîëêàìè íà äâóõ óðîâíÿõ
äâèãàòåëÿ Pratt&Whitney PW4000
- ïîâûøåíèå ñòîéêîñòè äâèãàòåëÿ ê ïîïàäàíèþ â íåãî ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ;
- óìåíüøåíèå îáùåãî êîëè÷åñòâà ëîïàòîê âåíòèëÿòîðà;
- óìåíüøåíèå ìàññû.
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.4.3.4_2 – Ñðàâíåíèå ñîâðåìåííîé øèðîêîõîðäíîé è ïîëî÷íîé ëîïàòîê
âåíòèëÿòîðîâ îäèíàêîâîãî äèàìåòðà
Ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçûâàþò, ÷òî
òîëüêî îòêàç îò àíòèâèáðàöèîííûõ ïîëîê äàåò íåñêîëüêî ïðåèìóùåñòâ:
- ãàçîäèíàìè÷åñêàÿ ýôôåêòèâíîñòü âåíòèëÿòîðà ïîâûøàåòñÿ äî 6%;
- óäåëüíîûé ðàñõîä òîïëèâà íà êðåéñåðñêèõ
ðåæèìàõ ñíèæàåòñÿ íà 4%;
- óâåëè÷èâàåòñÿ ðàñõîä âîçäóõà ÷åðåç âåíòèëÿòîð.
Ïîñëåäíåå îáñòîÿòåëüñòâî îêàçûâàåòñÿ ÷ðåçâû÷àéíî âàæíûì, òàê êàê ïðîõîäÿùèé ïî íàðóæíîìó êîíòóðó âîçäóøíûé ïîòîê ñîçäàåò îêîëî 75%
îáùåé òÿãè. Ïðè çàäàííîé ïëîùàäè ïðîõîäíîãî
ñå÷åíèÿ øèðîêîõîðäíàÿ ëîïàòêà áåç àíòèâèáðàöèîííûõ ïîëîê ïðåäîñòàâëÿåò áîëüøèå âîçìîæíîñòè ïî âûáîðó, ïîâûøåíèþ è îïòèìèçàöèè òÿãè.
Ïðèìåíåíèå íîâûõ êîíñòðóêòîðñêèõ è òåõíîëîãè÷åñêèõ ðåøåíèé ïîçâîëÿåò ñíèçèòü ìàññó êàæäîé
ëîïàòêè â îòäåëüíîñòè. Ýòî ïóñòîòåëûå òèòàíîâûå
ëîïàòêè ñ ñîòîâûì çàïîëíèòåëåì èëè ñ ãîôðèðîâàííûì ëèñòîì, ïóñòîòåëûå òèòàíîâûå ëîïàòêè ñ ñîåäèíåíèåì äâóõ ïîëîâèí ïî ñðåäíåé ëèíèè ìåòîäîì
äèôôóçèîííîé ñâàðêè, ëîïàòêè èç ïîëèìåðíûõ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ (ÏÊÌ), ëîïàòêè èç íåïîëèìåðíûõ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ (íàïðèìåð, ëîïàòêè èç ìàòåðèàëà íà îñíîâå áîðíîãî âîëîêíà
â àëþìèíèåâîé ìàòðèöå ñ òèòàíîâîé îáøèâêîé). Íà
Ðèñ. 5.4.3.4_3 ïîêàçàíà ñòðåëîâèäíàÿ øèðîêîõîðäíàÿ
òèòàíîâàÿ ëîïàòêà âåíòèëÿòîðà ñ ñîòîâûì çàïîëíèòåëåì äâèãàòåëÿ Rolls-Royce RB-211.
Ðèñóíîê 5.4.3.4_3 – Ïóñòîòåëàÿ òèòàíîâàÿ ëîïàòêà äâèãàòåëÿ Rolls-Royce RB211 (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ
Rolls-Royce plc)
5.5 – Ñòàòîðû îñåâûõ êîìïðåññîðîâ
Ñòàòîð êîìïðåññîðà îáû÷íî ñîñòîèò èç íåñêîëüêèõ îñíîâíûõ ÷àñòåé, êîòîðûå â çàâèñèìîñòè îò íàçíà÷åíèÿ è âûïîëíÿåìîé ôóíêöèè ìîãóò
íàçûâàòüñÿ:
257
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
- êîðïóñ âõîäíîé;
- êîðïóñ ñ ðåãóëèðóåìûìè è íåïîäâèæíûìè ÍÀ;
- êîðïóñ îòáîðîâ;
- êîðïóñ çàäíåé îïîðû.
 äâóõ- è òðåõêàñêàäíûõ êîìïðåññîðàõ ðîëü
âõîäíûõ êîðïóñîâ âûïîëíÿåò ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ. Ïðèìåð ñòàòîðà êîìïðåññîðà ïðåäñòàâëåí íà
Ðèñ. 5.5_1.
Âíóòðè êîðïóñà êðåïÿòñÿ îïîðû ðîòîðà, ÍÀ.
Ñíàðóæè íà îáå÷àéêå è ôëàíöàõ ìîíòèðóþòñÿ àãðåãàòû (òîïëèâíûå è ìàñëÿíûå íàñîñû è ò.ï.),
òðóáîïðîâîäíûå è ýëåêòðè÷åñêèå êîììóíèêàöèè,
ïðèâîäû ìåõàíèçàöèè êîìïðåññîðà, óçëû ïîäâåñêè äâèãàòåëÿ ê ñàìîëåòó. Íà êîðïóñå âûïîëíåíû
ñïåöèàëüíûå îòâåðñòèÿ äëÿ îòáîðà âîçäóõà íà ðàçëè÷íûå íóæäû è ñìîòðîâûå ëþêè äëÿ ïåðèîäè÷åñêîãî êîíòðîëÿ â ýêñïëóàòàöèè ðàáî÷èõ è íàïðàâëÿþùèõ ëîïàòîê.
Ñòàòîð âîñïðèíèìàåò ðàçíîîáðàçíûå íàãðóçêè:
- îñåâûå ñèëû;
- ãèðîñêîïè÷åñêèå óñèëèÿ;
- ñèëû äàâëåíèÿ;
- ìàññó è ñèëû èíåðöèè ðîòîðà;
- èçãèáíûå è êðóòÿùèå ìîìåíòû îò ñîïðÿãàåìûõ äåòàëåé;
- òåïëîâûå äåôîðìàöèè.
Ê ñòàòîðó ïðåäúÿâëÿþòñÿ ðÿä ñïåöèôè÷åñêèõ
òðåáîâàíèé:
- ãåðìåòè÷íîñòü;
- ëîêàëèçàöèÿ âîçìîæíîãî ðàçðóøåíèÿ ðîòîðíûõ äåòàëåé;
- ïðîñòîòà èçãîòîâëåíèÿ è ìîíòàæà ÍÀ è ðàçëè÷íûõ àãðåãàòîâ;
- îáåñïå÷åíèå ìèíèìàëüíûõ ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ íà âñåõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ.
5.5.1 – Êîíñòðóêöèè êîðïóñîâ
Êîðïóñû êîìïðåññîðà îáû÷íî ïðåäñòàâëÿþò
ñîáîé êîëüöåâûå öèëèíäðè÷åñêèå èëè êîíè÷åñêèå
äåòàëè ñ ôëàíöàìè íà ïåðåäíåì è çàäíåì òîðöàõ äëÿ
êðåïëåíèÿ êîðïóñîâ ìåæäó ñîáîé (ñì. Ðèñ. 5.5_1).
Êîðïóñû (ñì. Ðèñ. 5.5.1_1) ìîãóò áûòü íåðàçúåìíûìè è ðàçúåìíûìè.
Êîðïóñ áåç ïðîäîëüíîãî ðàçúåìà îáëàäàåò ìåíüøåé ìàññîé è áîëüøåé æåñòêîñòüþ, íî åãî èçãîòîâëåíèå áîëåå òðóäîåìêî, à ñáîðêà è ðàçáîðêà áîëåå
ñëîæíàÿ - òàêîé êîðïóñ òðåáóåò ïîñëåäîâàòåëüíóþ,
ïîýòàïíóþ ñáîðêó è ðàçáîðêó ðîòîðà è ñòàòîðà.
Êîðïóñ ñ ïðîäîëüíûì ðàçúåìîì òàêæå èìååò
ñâîè íåäîñòàòêè. Íåðàâíîìåðíàÿ æåñòêîñòü êîðïóñà ïî îêðóæíîñòè (áîëüøàÿ â ïëîñêîñòè ðàçúåìà
è ìåíüøàÿ – â ïåðïåíäèêóëÿðíîé ê íåìó ïëîñêîñòè) ïðèâîäèò ê íåðàâíîìåðíîìó ðàñøèðåíèþ êîðïóñà è, ñëåäîâàòåëüíî, ê äîïîëíèòåëüíîé îâàëèçàöèè â ïðîöåññå ðàáîòû. Ïàðàìåòðû êîìïðåññîðà
óõóäøåíû èç-çà óâåëè÷åííûõ çàçîðîâ - çàçîðû ïðèõîäèòñÿ óâåëè÷èâàòü èç-çà áîëüøåé îâàëèçàöèè êîðïóñà. ×åðåç ðàçúåìû ïðîèñõîäÿò äîïîëíèòåëüíûå
Ðèñóíîê 5.5_1 – Ñòàòîð ÊÂÄ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
1 - êîðïóñ ñ ðåãóëèðóåìûìè ÍÀ; 2, 3 - êîðïóñ ñ íåïîäâèæíûìè ÍÀ; 4 - êîðïóñ ïåðåïóñêà è îòáîðîâ; 5 - êîðïóñ îáäóâà; 6 - ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ ñ äåòàëÿìè ïåðåäíåé îïîðû; 7 - êîðïóñ
ÊÑ ñî ñïðÿìëÿþùèì àïïàðàòîì êîìïðåññîðà è äåòàëÿìè çàäíåé îïîðû; 8 - ïîäâèæíûå ëîïàòêè ÍÀ; 9 - íåïîäâèæíûå ëîïàòêè ÍÀ
258
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
óòå÷êè âîçäóõà. Õóäøàÿ öåíòðîâêà ñòàòîðà ñ ðîòîðîì. Îñíîâíûì ïðåèìóùåñòâîì êîðïóñà ñ ïðîäîëüíûì ðàçúåìîì ÿâëÿåòñÿ óäîáñòâî ñáîðêè, à íà îäíîêîíòóðíûõ äâèãàòåëÿõ, îñîáåííî ïðîìûøëåííîãî
ïðèìåíåíèÿ, âîçìîæíîñòü ðàçáîðêè êîðïóñà è ðåìîíòà áåç ðàçáîðêè äâèãàòåëÿ.
 ñîâðåìåííûõ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëÿõ
ïðåäïî÷òåíèå îòäàþò êîìáèíèðîâàííûì êîðïóñàì,
â êîòîðûõ èñïîëüçóþòñÿ ïðîäîëüíûå è ïîïåðå÷íûå
ðàçúåìû. Ýòî, ïîìèìî ïðî÷åãî, ïîçâîëÿåò èçìåíÿòü
ìàðêó ìàòåðèàëà êîðïóñà â çàâèñèìîñòè îò ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû îò ïåðâîé ñòóïåíè ê ïîñëåäíåé.
Íàïðèìåð äëÿ ïåðâûõ ñòóïåíåé - àëþìèíèåâûé
êîðïóñ, çàòåì - òèòàíîâûé, à ïîñëåäíèå ñòóïåíè
ìîãóò èìåòü êîðïóñ èç æàðîïðî÷íîãî ñïëàâà.
5.5.1.1 – Êîðïóñ âõîäíîé
Êîðïóñ âõîäíîé ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñèëîâîé
íåðàçúåìíûé êîðïóñ, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ ïåðåäà÷è óñèëèé îò ïåðåäíåé îïîðû êîìïðåññîðà. Ìîæåò ïðèìåíÿòüñÿ êîíñòðóêöèÿ, êîãäà â ñèëîâóþ
ñõåìó âêëþ÷àþòñÿ ëîïàòêè ÂÍÀ, ÷òî óìåíüøàåò
ãàáàðèòû è ìàññó êîìïðåññîðà. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ
çàïàñîâ ãàçîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè ìîæåò
ïðèìåíÿòüñÿ êîíñòðóêöèÿ ñ ðåãóëèðóåìîé âûõîäíîé êðîìêîé ÂÍÀ (ñì. Ðèñ 5.5.1.1_1).
Âíóòðè ñòîåê ðàçìåùàþò êîììóíèêàöèè ïîäâîäà ê äåòàëÿì îïîðû è îòâîäà îò íèõ ìàñëà, à òàêæå
âîçäóõà íà íàääóâ óïëîòíåíèé è îáîãðåâ îáòåêàòåëÿ.
Ðèñóíîê 5.5.1_1 - Ñõåìà êîðïóñîâ
a) áåç ïðîäîëüíîãî ðàçúåìà;
á) ñ ïðîäîëüíûì ðàçúåìîì
5.5.1.2 – Êîðïóñû ñ íàïðàâëÿþùèìè àïïàðàòàìè
Êîðïóñû ñ ÍÀ (ñì. Ðèñ. 5.5_1) ïðåäñòàâëÿþò
ñîáîé êîëüöåâûå äåòàëè, â êîòîðûõ çàêðåïëåíû
ëîïàòêè ÍÀ ïîäâèæíûå è íåïîäâèæíûå. Ýòè êîðïóñû ôîðìèðóþò ïðîòî÷íóþ ÷àñòü êîìïðåññîðà
è ðåàëèçóþò ñèëîâóþ ñâÿçü ìåæäó ðàçäåëèòåëüíûì
(âõîäíûì) êîðïóñîì è êîðïóñîì êàìåðû ñãîðàíèÿ.
 ïåðåäíåé ÷àñòè êîðïóñà êîìïðåññîðà äëÿ óâåëè÷åíèÿ çàïàñîâ ãàçîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè
ïðèìåíÿþò ÍÀ, ðåãóëèðóåìûå ïî ñïåöèàëüíîé
ïðîãðàììå (ñì. Ðèñ. 5.5.1.2_1).
Êîðïóñ 1 ñ ðåãóëèðóåìûìè ÍÀ ÷àùå âñåãî âûïîëíÿþò ñ ïðîäîëüíûì ðàçú¸ìîì 3 äëÿ îáëåã÷åíèÿ
ñáîðêè êîìïðåññîðà. Ëîïàòêè 2 ñâÿçàíû äðóã ñ äðóãîì êîëüöàìè 4, êîòîðûå â ñâîþ î÷åðåäü ñîåäèíåíû ìåõàíèçìîì ïðèâîäà 5. Ðàáîòà ïîâîðîòíûõ ÍÀ
áóäåò ïîäðîáíåå îïèñàíà â ðàçäåëå 5.6.
Êîðïóñ ñ íåïîäâèæíûìè ÍÀ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òåëî âðàùåíèÿ ñ çàêðåïëåííûìè â íåì îòäåëüíûìè ëîïàòêàìè ÍÀ, ëèáî îáúåäèíåííûì â ñåêòîðà ëîïàòêàìè ÍÀ. Ëîïàòêè èëè ñåêòîðà ñ ëîïàòêàìè
Ðèñóíîê 5.5.1.1_1 – Âõîäíîé êîðïóñ ñî ñòîéêàìè,
ñîâìåùåííûìè ñ ëîïàòêàìè
ÍÀ, äâèãàòåëü Snecma M88
(Ôîòîãðàôèÿ ëþáåçíî ïðåäîñòàâëåíà êîìïàíèåé Snecma
Moteurs)
259
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.5.1.2_1 – Êîðïóñ ñ ðåãóëèðóåìûìè ëîïàòêàìè ÍÀ
a) äâèãàòåëü International Aero Engine (I.A.E) V2500 (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce
plc); á) äâèãàòåëü ÏÑ-90ÃÏ2
1 - êîðïóñ; 2 - ëîïàòêè ÍÀ; 3 - ïðîäîëüíûé ðàçúåì êîðïóñà; 4 - êîëüöà ïðèâîäà ÍÀ; 5 - Ìåõàíèçì ïðèâîäà ÍÀ
Ðèñóíîê 5.5.1.2_2 – Êîðïóñ ñ íåïîäâèæíûìè ëîïàòêàìè ÍÀ
a) ñ êîíñîëüíûìè ëîïàòêàìè ñ çàìêîì òèïà «ëàñòî÷êèí õâîñò» â ñåêòîðíîì êîëüöå ÍÀ;
á) ñ êîíñîëüíûìè ëîïàòêàìè ñ êîëüöåâûì çàìêîì; â) ñ ñåêòîðàìè äâóõîïîðíûõ ëîïàòîê;
1 - êîðïóñ; 2 - ñåêòîðû ÍÀ; 3 - âèíò êðåïëåíèÿ ðàáî÷åãî êîëüöà; 4 - âèíò êðåïëåíèÿ ñåêòîðà ÍÀ; 5 - ïðèðàáàòûâåìîå ïîêðûòèå íà êîðïóñå; 6 - ðàáî÷åå êîëüöî c ïðèðàáàòûâàåìûì ïîêðûòèåì
ìîãóò óñòàíàâëèâàòüñÿ â ñïåöèàëüíî âûòî÷åííûå
ïàçû â êîðïóñå èëè ïîñëåäîâàòåëüíî äðóã çà äðóãîì ïî ñõåìå «ÍÀ - ðàáî÷åå êîëüöî – ÍÀ» (ñì.
Ðèñ. 5.5.1.2_2). Ðàáî÷åå êîëüöî 6 êðåïèòñÿ ê êîðïóñó 1 ðàäèàëüíûìè âèíòàìè 4. Òàêîå æå êðåïëå-
260
íèå 3 ìîæíî ïðèìåíÿòü è äëÿ ñåêòîðîâ ÍÀ. Íà êîðïóñ ìåæäó ÍÀ è íà ðàáî÷èå êîëüöà íàíîñèòñÿ ñïåöèàëüíîå ìÿãêîå ïðèðàáàòûâàåìîå ïîêðûòèå äëÿ
ïðåäîòâðàùåíèÿ èçíîñà ëîïàòîê ðîòîðà ïðè èõ çàäåâàíèè î ïîâåðõíîñòü êîðïóñà.
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
5.5.1.3 – Êîðïóñ îòáîðîâ
Êîðïóñ îòáîðîâ1 (ñì. Ðèñ. 5.5.1.3_1) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé äåòàëü, ðàñïîëîæåííóþ íàä êîðïóñîì 2
ñ ÍÀ è îáðàçóþùàÿ ñ íèì êîëüöåâóþ ïîëîñòü 4 ñî
ùåëüþ îòáîðà 3. Íà êîðïóñå âûïîëíÿþòñÿ îòâåðñòèÿ (ñì. Ðèñ. 5.5.1.3_2) äëÿ îòáîðà ñæàòîãî âîçäóõà. Âîçäóõ ðàñõîäóåòñÿ íà ðàçëè÷íûå íóæäû - êîíäèöèîíèðîâàíèå ïàññàæèðñêîãî ñàëîíà ñàìîëåòà,
íàääóâ îïîð äâèãàòåëÿ, îõëàæäåíèå èëè îáîãðåâ
ðàçëè÷íûõ óçëîâ. Âîçäóõ îòáèðàåòñÿ èç ïðîòî÷íîé
÷àñòè êîìïðåññîðà ÷åðåç îòâåðñòèÿ â êîðïóñå ñ ÍÀ
Ðèñóíîê 5.5.1.3_1 – Êîðïóñ îòáîðîâ
1 - êîðïóñ îòáîðîâ; 2 - êîðïóñ ñ
ÍÀ; 3 - ùåëü îòáîðà âîçäóõà;
4 - êîëüöåâàÿ ïîëîñòü
Ðèñóíîê 5.5.1.3_2 - Êîðïóñ îòáîðîâ ÊÂÄ äâèãàòåëÿ
ÏÑ-90À
èëè èç êîëüöåâîé ùåëè, îáðàçîâàííîé äâóìÿ ïîñëåäîâàòåëüíûìè êîðïóñàìè ñ ÍÀ.
5.5.1.4 – Êîðïóñ çàäíåé îïîðû
Êîðïóñ çàäíåé îïîðû êîìïðåññîðà îáåñïå÷èâàåò ñèëîâóþ ñâÿçü ìåæäó êîìïðåññîðîì 1 è êàìåðîé ñãîðàíèÿ 2 (ñì. Ðèñ. 5.5.1.4_1). Âíóòðè êîðïóñà ðàçìåùåíà çàäíÿÿ îïîðà 3 êîìïðåññîðà. Êîðïóñ
ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé äâà êîëüöà, ñîåäèíåííûå ìåæäó ñîáîé ðàäèàëüíûìè ñâÿçÿìè, êîòîðûìè ÿâëÿþòñÿ ëèáî ëîïàòêè ñïðÿìëÿþùåãî àïïàðàòà 4 ïîñëåäíåé ñòóïåíè êîìïðåññîðà, ëèáî ñïåöèàëüíî
ñïðîôèëèðîâàííûå ñòîéêè íà âõîäå â ÊÑ.  ïîñëåäíåì ñëó÷àå êîðïóñ ÷àùå íàçûâàþò «êîðïóñîì
êàìåðû ñãîðàíèÿ». Âíóòðåííåå êîëüöî êîðïóñà çàäíåé îïîðû 5 ñ îïîðîé êîìïðåññîðà ñîåäèíÿåò ñèëîâàÿ äèàôðàãìà 6. Ê íàðóæíîìó êîëüöó êîðïóñà ìîãóò ìîíòèðîâàòüñÿ óçëû êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ
ê ñàìîëåòó.
Òåìïåðàòóðà âîçäóõà â ðàéîíå êîðïóñà çàäíåé
îïîðû êîìïðåññîðà ìîæåò äîñòèãàòü 550…600îÑ.
Íà êîðïóñ äåéñòâóåò âûñîêîå èçáûòî÷íîå äàâëåíèå, îò îïîðû ïåðåäàþòñÿ çíà÷èòåëüíûå ðàäèàëüíûå è îñåâûå (â ñëó÷àå, åñëè óñòàíîâëåí ðàäèàëüíî-óïîðíûé ïîäøèïíèê) óñèëèÿ. Òàêèì îáðàçîì,
êîðïóñ çàäíåé îïîðû êîìïðåññîðà ÿâëÿåòñÿ îäíèì
èç ñàìûõ íàãðóæåííûõ óçëîâ âñåãî äâèãàòåëÿ.
5.5.2 – Êîðïóñ âåíòèëÿòîðà. Óäåðæàíèå ëîïàòîê ïðè îáðûâå
Ñîãëàñíî òðåáîâàíèÿì Àâèàöèîííûõ Ïðàâèë
êîðïóñû â ÃÒÄ äîëæíû áûòü ñïðîåêòèðîâàíû òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû îáåñïå÷èòü ëîêàëèçàöèþ ïîâðåæäåíèé. Ëîêàëèçàöèÿ - ýòî óäåðæàíèå âíóòðè
êîðïóñà äâèãàòåëÿ ôðàãìåíòîâ åãî êîíñòðóêöèè,
îáðàçîâàâøèõñÿ âñëåäñòâèå ïîëîìîê ëîïàòîê ðîòîðîâ, à òàêæå âûçâàííûõ èìè âòîðè÷íûõ ÿâëåíèé.
Ïðè ýòîì íå äîëæíî ïðîèñõîäèòü çíà÷èòåëüíûõ
ðàçðûâîâ è îïàñíîé äåôîðìàöèè íàðóæíîãî êîðïóñà èëè çàùèòíîãî ýêðàíà, íî ôðàãìåíòû ìîãóò
âûõîäèòü ÷åðåç âîçäóõîçàáîðíèê èëè âûõîäíîå
óñòðîéñòâî äâèãàòåëÿ.
Ëîïàòêà âåíòèëÿòîðà ÒÐÄÄ ñ áîëüøîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè ÿâëÿåòñÿ ñàìîé òÿæåëîé ëîïàòêîé äâèãàòåëÿ. Ïîýòîìó çàäà÷à ëîêàëèçàöèè
ïîâðåæäåíèé ïðè îáðûâå ëîïàòêè âåíòèëÿòîðà
ïðèîáðåòàåò îñîáîå çíà÷åíèå. Ðåøàåòñÿ ýòà çàäà÷à
êîíñòðóêöèåé êîðïóñà âåíòèëÿòîðà.
Êîðïóñ 1 âåíòèëÿòîðà (ñì. Ðèñ. 5.5.2_1) ÿâëÿåòñÿ ñèëîâûì ýëåìåíòîì äâèãàòåëÿ. Îí îáðàçóåò ïðîòî÷íóþ ÷àñòü îò âõîäà â äâèãàòåëü äî âõîäà
â ñïðÿìëÿþùèé àïïàðàò 2 âåíòèëÿòîðà. Íà âíóò-
261
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.5.2_1 – Êîðïóñ âåíòèëÿòîðà äâèãàòåëÿ
Trent 800
1 - êîðïóñ âåíòèëÿòîðà; 2 - ñïðÿìëÿþùèé àïïàðàò âåíòèëÿòîðà;
3 - ðàáî÷àÿ ëîïàòêà âåíòèëÿòîðà; 4 - àëþìèíèåâûé êîðïóñ-ìàòðèöà; 5 - êåâëàðîâàÿ îáîëî÷êà; 6 ïàíåëè ñ ÇÏÊ
ðà ñîñòîèò èç êîðïóñà-ìàòðèöû 4, èçãîòîâëåííîãî
èç àëþìèíèåâîãî ñïëàâà, è óäåðæèâàþùåãî êîëüöà 5 èç êåâëàðà (êîìïîçèöèîííîãî ìàòåðèàëà ñ âûñîêîé ïðî÷íîñòüþ). Íàçíà÷åíèå êîðïóñà-ìàòðèöû
– ñîõðàíåíèå ôîðìû êîðïóñà ïðè îáðûâå ëîïàòêè,
à íàçíà÷åíèå íàìîòêè èç êåâëàðà – óäåðæàòü ëîïàòêó è ïðåäîòâðàòèòü ðàçðóøåíèå óäåðæèâàþùåãî
êîëüöà. Êàê ïðàâèëî, â êîðïóñ òàêæå âñòðàèâàþòñÿ
øóìîãëóøàùèå ïàíåëè 6.
5.5.3 – Íàïðàâëÿþùèå àïïàðàòû (ÍÀ)
Ðèñóíîê 5.5.1.4_1 – Êîðïóñ çàäíåé îïîðû â ÊÂÄ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À.
1 - ÊÂÄ; 2 - ÊÑ; 3 - çàäíÿÿ îïîðà
êîìïðåññîðà; 4 - ñïðÿìëÿþùèé
àïïàðàò êîìïðåññîðà; 5 - âíóòðåííåå êîëüöî êîðïóñà çàäíåé
îïîðû êîìïðåññîðà; 6 - ñèëîâàÿ
äèàôðàãìà
ðåííþþ ÷àñòü êîðïóñà âåíòèëÿòîðà íàíîñèòñÿ ïðèðàáàòûâàåìîå ïîêðûòèå äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ìèíèìàëüíîãî ðàäèàëüíîãî çàçîðà íàä ðàáî÷èìè ëîïàòêàìè âåíòèëÿòîðà.
Íà Ðèñ. 5.5.2_1 ïðåäñòàâëåí êîðïóñ âåíòèëÿòîðà ñ ìåðîïðèÿòèÿìè ïî ëîêàëèçàöèè ïîâðåæäåíèé
ïðè îáðûâå ðàáî÷åé ëîïàòêè 3. Êîðïóñ âåíòèëÿòî-
262
ÍÀ ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé íàáîð ëîïàòîê çàêðåïëåííûõ â êîðïóñå íåïîäâèæíî èëè èìåþùèõ âîçìîæíîñòü ïîâîðîòà ïðîôèëÿ âîêðóã îñè. Íàïðàâëÿþùèå ëîïàòêè ìîãóò çàðàíåå ïîìåùàòüñÿ
â êîëüöåâóþ äåòàëü, ïîñëå ÷åãî ñîáðàííûé ÍÀ óñòàíàâëèâàåòñÿ â êîðïóñ êîìïðåññîðà. Ïîñëåäíèé
ÍÀ êîìïðåññîðà ÷àùå íàçûâàþò ñïðÿìëÿþùèì
àïïàðàòîì. Ñïðÿìëÿþùèé àïïàðàò ðàçâîðà÷èâàåò
âîçäóøíûé ïîòîê íà âûõîäå èç êîìïðåññîðà äî
îñåâîãî íàïðàâëåíèÿ ïåðåä åãî âõîäîì â ÊÑ.
Óñëîâèÿ ðàáîòû íàïðàâëÿþùèõ ëîïàòîê àíàëîãè÷íû ðàáî÷èì, ïîýòîìó ê íàïðàâëÿþùèì ëîïàòêàì ïðåäúÿâëÿþò òðåáîâàíèÿ, ïîäîáíûå òðåáîâàíèÿì ê ðàáî÷èì ëîïàòêàì (ñì. ðàçäåë 5.4.3.1).
Îòëè÷èÿìè â ðàáîòå ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî íàïðàâëÿþùèå ëîïàòêè íå èñïûòûâàþò ðàñòÿãèâàþùèõ íàïðÿæåíèé îò öåíòðîáåæíûõ ñèë.
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
5.5.3.1 – Êîíñòðóêöèÿ ÍÀ
Ëîïàòêè ÍÀ ïî ñïîñîáó çàêðåïëåíèÿ â êîðïóñå äåëÿòñÿ íà êîíñîëüíûå è äâóõîïîðíûå.
Íåïîäâèæíûå êîíñîëüíûå ëîïàòêè êðåïÿòñÿ
ê êîðïóñó èëè êîëüöó ÍÀ ÷àùå âñåãî õâîñòîâèêàìè òèïà «ëàñòî÷êèí õâîñò» (ñì. Ðèñ. 5.5.3.1_1).
Óñòàíîâêà ÍÀ ñ õâîñòîâèêàìè òàêîãî òèïà ïîêàçàíî íà Ðèñ. 5.5.1.2_2à. Åùå îäèí ñïîñîá êðåïëåíèÿ
íàïðàâëÿþùèõ ëîïàòîê â êîðïóñå ïðåäñòàâëåí íà
ðèñóíêå 5.5.1.2_2á,â.  ýòîì ñëó÷àå ëîïàòêè èëè
ãðóïïû ëîïàòîê, ñîåäèíåííûå â ñåêòîð, èìåþò ñïåöèàëüíûå çàïëå÷èêè. Ëîïàòêè çàâîäÿòñÿ â ñïåöèàëüíî ñïðîôèëèðîâàííûé êîëüöåâîé ïàç â êîðïóñå.  ýòîì ñëó÷àå êîðïóñ (èëè êîëüöî ÍÀ) îáû÷íî
èìååò ðàçúåìû äëÿ îáëåã÷åíèÿ ñáîðêè óçëà. Î÷åíü
ðåäêî êàæäóþ ëîïàòêó ñîåäèíÿþò ñ êîðïóñîì ñâàðêîé èëè ïàéêîé.
Äâóõîïîðíûå íåïîäâèæíûå ÍÀ ñîáèðàþò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Â êîðïóñ ëîïàòêè 1 óñòàíàâëèâàþòñÿ ëþáûì èç îïèñàííûõ äëÿ êîíñîëüíûõ ëîïàòîê
ñïîñîáîâ, íî äîïîëíèòåëüíî êðåïÿòñÿ íà âíóòðåííåì êîëüöå 2, íàïðèìåð, ãàéêàìè 3, íàâèí÷èâàþùèìèñÿ íà ñïåöèàëüíî íàðåçàííóþ ðåçüáó íà âíóòðåííèõ öàïôàõ ëîïàòîê (ñì. Ðèñ. 5.5.3.1_2à). Âîçìîæíî
êðåïëåíèå êîëüöà âíóòðåííåãî ê ëîïàòêàì ïîñðåäñòâîì çàêëåïîê 4 (ñì. Ðèñ. 5.5.3.1_2á) èëè ÷åðåç îòâåðñòèÿ 5 ñ ïîìîùüþ áîëòîâîãî ñîåäèíåíèÿ ñ ñîïðÿæåííûì êîðïóñîì (ñì. Ðèñ. 5.5.3.1_2â). Íà
âíóòðåííþþ ïîâåðõíîñòü ýòèõ êîëåö íàíîñÿò ïðèðàáàòûâàåìîå ïîêðûòèå 5 äëÿ îðãàíèçàöèè óïëîò-
Ðèñóíîê 5.5.3.1_1 – Ëîïàòêà ÍÀ ñ õâîñòîâèêîì
òèïà «ëàñòî÷êèí õâîñò»
1 - ïåðî; 2 - õâîñòîâèê
íåíèÿ, ïðåäîòâðàùàþùåãî ïåðåòåêàíèå âîçäóõà
ìåæäó ñòóïåíÿìè.
Ïîâîðîòíûå íàïðàâëÿþùèå ëîïàòêè îáåñïå÷èâàþò çàïàñ ãàçîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè.
Ïîâîðîòíûå êîíñîëüíûå ëîïàòêè èìåþò â ïåðèôåðèéíîé ÷àñòè ïåðà 1 öèëèíäðè÷åñêèé õâîñòîâèê 2 (ñì. Ðèñ. 5.5.3.1_3). Ëîïàòêà óñòàíàâëèâàåòñÿ
â êîðïóñ èçíóòðè äî óïîðà â òîðåö 4. Ñ íàðóæíîé
÷àñòè êîðïóñà íà ëîïàòêó óñòàíàâëèâàåòñÿ ðû÷àã,
ôèêñèðóþùèé åå îò âûïàäåíèÿ è îñóùåñòâëÿþùèé
ïîâîðîò ëîïàòêè (ñì. Ðèñ. 5.5.1.2_1).
Äâóõîïîðíûå ïîâîðîòíûå ÍÀ êîíñòðóêòèâíî
àíàëîãè÷íû êîíñîëüíûì. Íî íà âòóëî÷íîé ÷àñòè
Ðèñóíîê 5.5.3.1_2 – Äâóõîïîðíàÿ íåïîäâèæíàÿ ëîïàòêà ÍÀ
a) ñ êðåïëåíèåì âíóòðåííåãî êîëüöà ãàéêàìè; á) ñ êðåïëåíèåì âíóòðåííåãî êîëüöà
çàêëåïêàìè; â) ñ âíóòðåííèì êîëüöîì, ñôîðìèðîâàííûì ïîëêàìè ëîïàòîê;
1 - ëîïàòêà ÍÀ; 2 - êîëüöî âíóòðåííåå; 3 - ãàéêà; 4 - çàêëåïêà; 5 - ïðèðàáàòûâàåìîå ïîêðûòèå; 6 - îòâåðñòèÿ äëÿ áîëòîâîãî ñîåäèíåíèÿ ñ ñîïðÿæåííûì êîðïóñîì
263
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.5.3.1_3 – Ïîâîðîòíàÿ ëîïàòêà ÍÀ
a) êîíñîëüíàÿ; á) äâóõîïîðíàÿ;
1 - ïåðî; 2 - íàðóæíûé öèëèíäðè÷åñêèé õâîñòîâèê; 3- âíóòðåííèé öèëèíäðè÷åñêèé õâîñòîâèê; 4 - óïîðíûé òîðåö
ïåðà ëîïàòîê ýòèõ ÍÀ èìååòñÿ âòîðîé öèëèíäðè÷åñêèé õâîñòîâèê (ñì. Ðèñ. 5.5.3.1_3), êîòîðûé ïîçâîëÿåò çàêðåïèòü ëîïàòêó âî âíóòðåííåì çàêðåïëåííîì (äëÿ ëîïàòîê ÂÍÀ) èëè íåçàêðåïëåííîì (äëÿ
îñòàëüíûõ ïîâîðîòíûõ ÍÀ) êîëüöå (ñì. Ðèñ. 5.5_1).
Äëÿ êîìïåíñàöèè íåñîîñíîñòè öèëèíäðè÷åñêèõ
îòâåðñòèé â êîðïóñå è âíóòðåííåì êîëüöå íà õâîñòîâèêè ëîïàòîê óñòàíàâëèâàþò ñôåðè÷åñêèå ïîäøèïíèêè, çíà÷èòåëüíî ñíèæàþùèå óñèëèÿ ïîâîðîòà ëîïàòêè.
 ñëó÷àå èñïîëüçîâàíèÿ ÍÀ ñ êîíñîëüíûì
êðåïëåíèåì ëîïàòîê ðîòîð êîìïðåññîðà äîëæåí
èìåòü «ãëàäêóþ» (ñì. ðàçäåë 5.4.2) ïðîòî÷íóþ
÷àñòü. Ïîýòîìó äâóõîïîðíûå ëîïàòêè â ïåðâóþ
î÷åðåäü ïðèìåíÿþò â ïîâîðîòíûõ è íåïîäâèæíûõ
ÍÀ ïåðâûõ ñòóïåíåé êîìïðåññîðà, ãäå ëîïàòêè
èìåþò áîëüøîå îòíîñèòåëüíîå óäëèíåíèå.
 ãîðÿ÷åé ÷àñòè êîìïðåññîðà ëîïàòêè ìîãóò
óñòàíàâëèâàòüñÿ ñ æåñòêîé ñâÿçüþ òîëüêî ïî îäíîìó (íàðóæíîìó èëè âíóòðåííåìó) êîëüöó. Ñîîòâåòñòâåííî â äðóãîì êîëüöå ëîïàòêè èìåþò âîçìîæíîñòü ïåðåìåùåíèÿ âäîëü ñâîåé ðàäèàëüíîé îñè.
Ýòî äåëàåòñÿ ñ öåëüþ îáåñïå÷åíèÿ âîçìîæíîñòè
äîïîëíèòåëüíûõ òåìïåðàòóðíûõ ðàñøèðåíèé.
5.6 – Ðåãóëèðîâàíèå êîìïðåññîðîâ
ÃÒÄ ÿâëÿþòñÿ ïî õàðàêòåðó èñïîëüçîâàíèÿ
ìíîãîðåæèìíûìè, øèðîêîäèàïàçîííûìè ìàøèíàìè. Íàïðèìåð, àâèàöèîííûé ÃÒÄ äîëæåí îáåñïå-
264
÷èâàòü íåîáõîäèìûå ïàðàìåòðû êàê â óñëîâèÿõ
ñòàðòà íà çåìëå, òàê è â óñëîâèÿõ ïîëåòà íà áîëüøèõ âûñîòàõ ñ ðàçëè÷íûìè, â òîì ÷èñëå è ñâåðõçâóêîâûìè ñêîðîñòÿìè ïîëåòà. Ïðè îïðåäåëåííûõ
óñëîâèÿõ ðàáîòû ÃÒÄ âîçìîæíî ñóùåñòâåííîå ñíèæåíèå ê.ï.ä. êîìïðåññîðà íà îòäåëüíûõ ðåæèìàõ,
íåñìîòðÿ íà åãî âûñîêîå çíà÷åíèå íà ðàñ÷åòíîì ðåæèìå. Êðîìå òîãî, íà íåêîòîðûõ ðåæèìàõ âîçìîæíî ïîÿâëåíèå ïðèçíàêîâ íåóñòîé÷èâîé ðàáîòû êîìïðåññîðîâ, ÷òî íåäîïóñòèìî äëÿ ðàáîòû äâèãàòåëÿ.
Íåîáõîäèìûå õàðàêòåðèñòèêè óäàåòñÿ ïîëó÷èòü ðàöèîíàëüíûì âûáîðîì ðàñ÷åòíîãî ðåæèìà
ñ ïîìîùüþ ðåãóëèðîâàíèÿ êîìïðåññîðà:
- ïåðåïóñêîì âîçäóõà;
- ïîâîðîòîì íàïðàâëÿþùèõ ëîïàòîê.
Öåëÿìè ðåãóëèðîâàíèÿ ÿâëÿþòñÿ:
- îáåñïå÷åíèå çàïàñîâ ãàçîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè;
- îáåñïå÷åíèå ê.ï.ä. êîìïðåññîðà;
- èçìåíåíèå ñîîòíîøåíèé ìåæäó ðàñõîäîì
âîçäóõà, ÷àñòîòîé âðàùåíèÿ è ñòåïåíüþ ïîâûøåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ äëÿ óëó÷øåíèÿ õàðàêòåðèñòèê äâèãàòåëÿ;
- îáåñïå÷åíèå äîïóñòèìîãî ïðåäåëà âèáðàöèîííûõ íàïðÿæåíèé â ëîïàòêàõ.
Îñíîâíûìè ñïîñîáàìè ðåãóëèðîâàíèÿ êîìïðåññîðà ÿâëÿþòñÿ ïîâîðîò íàïðàâëÿþùèõ ëîïàòîê
è ïåðåïóñê âîçäóõà íà íèçêèõ ÷àñòîòàõ âðàùåíèÿ.
5.6.1 – Ïîâîðîò íàïðàâëÿþùèõ ëîïàòîê êîìïðåññîðà
Ïîâîðîò íàïðàâëÿþùèõ ëîïàòîê êîìïðåññîðà
ïîçâîëÿåò äîñòè÷ü âûñîêèõ õàðàêòåðèñòèê äâèãàòåëÿ íà ðàçíûõ ðåæèìàõ ðàáîòû ïóòåì ïîäñòðîéêè
ãåîìåòðè÷åñêèõ óãëîâ ëîïàòîê ïîä íàïðàâëåíèå âîçäóøíîãî ïîòîêà â ñîîòâåòñòâèè ñ óñëîâèÿìè ðàáîòû êîìïðåññîðà. Êîëè÷åñòâî ñòóïåíåé ïîâîðîòíûõ
àïïàðàòîâ è äèàïàçîíû óãëîâ ïîâîðîòà ëîïàòîê âûáèðàþòñÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè êîìïðåññîðà.
Ñóùåñòâóåò ìíîæåñòâî ðàçëè÷íûõ êîíñòðóêöèé ìåõàíèçìîâ ïîâîðîòà ëîïàòîê íàïðàâëÿþùèõ
àïïàðàòîâ. Ïðèâîä ìåõàíèçìà âûáèðàåòñÿ, èñõîäÿ
èç ïîòðåáíîãî óñèëèÿ è âðåìåíè ïåðåêëàäêè, äèàïàçîíà ðåãóëèðîâàíèÿ. Â êîíñòðóêöèè ìåõàíèçìà
ïîâîðîòà ìîæåò áûòü îäèí èëè äâà ïðèâîäà. Ïðèâîä ìîæåò áûòü ãèäðàâëè÷åñêèì (ðàáî÷åå òåëî –
æèäêîñòü), ïíåâìàòè÷åñêèì (ðàáî÷åå òåëî – âîçäóõ)
èëè ýëåêòðè÷åñêèì.
Ïåðåêëàäêà ïîâîðîòíûõ ëîïàòîê ÍÀ ìîæåò
îñóùåñòâëÿòüñÿ:
- èç îäíîãî êðàéíåãî ïîëîæåíèÿ â äðóãîå êðàéíåå ïîëîæåíèå çà êîðîòêèé ïðîìåæóòîê âðåìåíè
(äåñÿòûå äîëè ñåêóíäû),
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
à)
Ðèñóíîê 5.6.1_1 - Ïðèâîä ïîâîðîòíûõ ÍÀ äâèãàòåëÿ
ÏÑ-90ÃÏ-1
à) ÂÍÀ; á) êîðïóñ ñ ïîâîðîòíûìè
ÍÀ 1 è 2 ñòóïåíåé;
1 - ëîïàòêà ÂÍÀ; 2 - êîëüöî ïðèâî
äà ÂÍÀ; 3 - êîëüöî âíóòðåííåå; 4 êîëüöî íàðóæíîå; 5 – ðîëèê;
6 - ðû÷àãè ÂÍÀ; 7 - ýëåêòðè÷åñêèé ïðèâîä; 8 - øòîê ïðèâîäà; 9 âåäóùèé âàë; 10 – òÿãà; 11 - ðû÷àã
ÍÀ 1 ñòóïåíè; 12 - êîëüöî ïðèâîäà ÍÀ 1 ñòóïåíè; 13 - ðû÷àã ÍÀ 2
ñòóïåíè; 14 - êîëüöî ïðèâîäà ÍÀ
2 ñòóïåíè
á)
- ïî ïðîãðàììå â çàâèñèìîñòè îò èçìåíåíèÿ
ïðèâåäåííûõ îáîðîòîâ ÊÂÄ.
Íà Ðèñ. 5.6.1_1à ïðåäñòàâëåíà êîíñòðóêöèÿ
ìåõàíèçìà ïîâîðîòà ëîïàòîê ÍÀ äâèãàòåëÿ
ÏÑ-90ÃÏ-1. Ïîâîðîò ëîïàòîê 1 ÂÍÀ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïî çàäàííîé ïðîãðàììå â çàâèñèìîñòè îò ïðèâåäåííîé ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðîòîðà ÊÂÄ äâóìÿ
ýëåêòðè÷åñêèìè ïðèâîäàìè 7, ðàñïîëîæåííûìè äèàìåòðàëüíî ïðîòèâîïîëîæíî. Ïîñòóïàòåëüíîå äâèæåíèå øòîêîâ ïðèâîäà 8 ïåðåäàåòñÿ íà äâà îäèíà-
êîâûõ ïî êîíñòðóêöèè âåäóùèõ âàëà 9, ðàñïîëîæåííûõ äèàìåòðàëüíî ïðîòèâîïîëîæíî. Ðû÷àã âåäóùåãî âàëà ÷åðåç òÿãó 10 ïåðåäàåò óñèëèå ê ðû÷àãó ïðèâîäà ÂÍÀ, ñîåäèíåííîãî ñî ñêîáîé êîëüöà
ïðèâîäà ÂÍÀ 2. Ëîïàòêè ÂÍÀ 1 çàêðåïëåíû â íàðóæíîì 4 è âíóòðåííåì 3 êîëüöàõ ñ çàçîðîì â ñôåðè÷åñêèõ îïîðàõ è ïîâîðà÷èâàþòñÿ âîêðóã ïðîäîëüíîé îñè ñ ïîìîùüþ êîëüöà ïðèâîäà ÂÍÀ,
ñîåäèíåííîãî øàðíèðíî ñ ðû÷àãàìè, æåñòêî óêðåïëåííûõ íà ëîïàòêàõ.
265
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Åñëè äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ êîìïðåññîðà îäíîãî ïîâîðîòíîãî àïïàðàòà íåäîñòàòî÷íî, òî
çà íèì óñòàíàâëèâàþò àíàëîãè÷íûå ïîâîðîòíûå
àïïàðàòû ïîñëåäóþùèõ ñòóïåíåé. Íà Ðèñ. 5.6.1_1á
ïðåäñòàâëåí êîðïóñ ñ ïîâîðîòíûìè ÍÀ 1 è 2 ñòóïåíåé äâèãàòåëÿ ÏÑ-90ÃÏ-1. Ïðèâîä îñóùåñòâëÿåòñÿ òåìè æå âåäóùèìè âàëàìè 9. Ëîïàòêè ÍÀ 1
è 2 ñòóïåíåé ïîâîðà÷èâàþòñÿ îòíîñèòåëüíî ñâîèõ
ïðîäîëüíûõ îñåé ñ ïîìîùüþ ïîäâèæíûõ êîëåö 12
è 14 ïðèâîäà ÍÀ 1 è 2 ñòóïåíåé, ñîåäèíåííûõ
øàðíèðíî ñ ðû÷àãàìè 11 è 13, æåñòêî óêðåïëåííûõ íà ëîïàòêàõ.
Ïðè ïîâîðîòå ðû÷àãîâ âåäóùèõ âàëîâ ïðîèñõîäèò ïåðåìåùåíèå êîëåö ïðèâîäà ÂÍÀ, ÍÀ 1 è 2
ñòóïåíåé îòíîñèòåëüíî êîðïóñîâ â îêðóæíîì íàïðàâëåíèè, ÷òî è îñóùåñòâëÿåò ïîâîðîò ëîïàòîê íà
çàäàííûé çàêîíîì óïðàâëåíèÿ óãîë.
Äàò÷èê, óñòàíîâëåííûé îêîëî îäíîãî èç ïðèâîäîâ, èçìåðÿåò ôàêòè÷åñêèé óãîë è ïåðåäàåò ýòè
äàííûå â ñèñòåìó àâòîìàòè÷åñêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ
(ÑÀÐ), êîòîðàÿ ñðàâíèâàåò èõ ñ çàäàííûìè ïî ïðîãðàììå óïðàâëåíèÿ çíà÷åíèÿìè è âûäàåò êîìàíäó
â ïðèâîä íà êîððåêòèðîâêó ïîëîæåíèÿ.
5.6.2 – Ïåðåïóñê âîçäóõà èç ïðîòî÷íîé ÷àñòè êîìïðåññîðà
Ïåðåïóñê âîçäóõà â ãðóïïå ñðåäíèõ ñòóïåíåé
êîìïðåññîðà ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü ðàñõîä âîçäóõà
÷åðåç ïåðåäíèå ñòóïåíè íà íèçêèõ ÷àñòîòàõ âðàùåíèÿ, òåì ñàìûì âûâîäÿ èõ íà ðàñ÷åòíûé ðåæèì
ðàáîòû. Ñ ïîìîùüþ ïåðåïóñêà ñíèæàåòñÿ ëèíèÿ
ðàáî÷èõ ðåæèìîâ äâèãàòåëÿ, çà ñ÷åò ÷åãî óäàåòñÿ
ïîâûñèòü çàïàñ óñòîé÷èâîé ðàáîòû êîìïðåññîðà.
Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî ýòîò ìåòîä ðåãóëèðîâàíèÿ ýêîíîìè÷åñêè íå âûãîäåí, òàê êàê âåäåò ê ñíèæåíèþ òÿãè äâèãàòåëÿ è óâåëè÷åíèþ óäåëüíîãî
ðàñõîäà òîïëèâà íà ðåæèìàõ ïåðåïóñêà. Ïîýòîìó
ïåðåïóñê âîçäóõà èñïîëüçóåòñÿ íà êðàòêîâðåìåííûõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ, à íà âíîâü ïðîåêòèðóåìûõ äâèãàòåëÿõ ÷àùå âñåãî íå ïðèìåíÿåòñÿ.
Ïåðåïóñê âîçäóõà îñóùåñòâëÿþò ÷åðåç îòâåðñòèÿ â êîðïóñå, êîòîðûå çàêðûâàþòñÿ è îòêðûâàþòñÿ ïî ïðîãðàììå ðåãóëèðîâàíèÿ êîìïðåññîðà. Îòêðûòèå îòâåðñòèé îñóùåñòâëÿåòñÿ ðàçíûìè ñïîñîáàìè:
- ëåíòàìè;
- çàñëîíêàìè;
- êëàïàíàìè.
Âîçäóõ, îòîáðàííûé èç ïðîòî÷íîé ÷àñòè êîìïðåññîðà, ñáðàñûâàåòñÿ â àòìîñôåðó (äëÿ îäíîêîíòóðíûõ äâèãàòåëåé) èëè â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü íàðóæíîãî êîíòóðà (äëÿ äâóõêîíòóðíûõ äâèãàòåëåé).
Íà Ðèñ. 5.6.2_1 ïîêàçàí ñïîñîá ðåãóëèðîâàíèÿ
ïåðåïóñêîâ ñòàëüíûìè ëåíòàìè. Ñ âíåøíåé ñòîðî-
266
íû êîðïóñà ïåðåïóñêà 1 îòâåðñòèÿ 2 çàêðûòû äâóìÿ ñòàëüíûìè ëåíòàìè 3, êîòîðûå ïðè ïîìîùè
ìåõàíèçìîâ 4 óïðàâëåíèÿ îòêðûâàþò èëè çàêðûâàþò îäíîâðåìåííî îáà ðÿäà îòâåðñòèé. Íà êîíöàõ
ëåíòû èìåþòñÿ ïåòëè 5, êîòîðûìè îíà ïðè ïîìîùè çâåíüåâ 6 øàðíèðíî ñîåäèíåíà ñ ïîðøíåì 7
ìåõàíèçìà óïðàâëåíèÿ. Îòâåðñòèÿ çàêðûâàþòñÿ
ëåíòîé ïðè ïåðåìåùåíèè ïîðøíÿ â öèëèíäðå 8 ïîä
äåéñòâèåì ñæàòîãî âîçäóõà, ïîäâîäèìîãî ÷åðåç
øòóöåð 9, à îòêðûâàþòñÿ îòâåðñòèÿ ïîä äåéñòâèåì ïðóæèí 10 ïðè âûêëþ÷åíèè ïîäà÷è ñæàòîãî
âîçäóõà.
Íà ðèñóíêå èçîáðàæåíî ïîëîæåíèå äåòàëåé
ìåõàíèçìà è ëåíò ïåðåïóñêà ïðè çàêðûòûõ îòâåðñòèÿõ.
Äðóãèì ñïîñîáîì îñóùåñòâëåíèÿ ïåðåïóñêà
âîçäóõà ÿâëÿåòñÿ ïåðåïóñê ïîñðåäñòâîì îòêðûòèÿ
çàñëîíîê 1 (ñì. Ðèñ. 5.6.2_2). Íà îñÿõ 2 çàñëîíîê 1
êðåïÿò ðû÷àãè, ñâÿçàííûå ñ ãèäðîöèëèíäðîì óïðàâëåíèÿ.
Ñóùåñòâóþò êîíñòðóêöèè êîìïðåññîðîâ, â êîòîðûõ ïåðåïóñê âîçäóõà îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðè ñðàáàòûâàíèè êëàïàíîâ 2 ïåðåïóñêà âîçäóõà (ñì. Ðèñ. 5.6.2_3).
 êîðïóñå 1 âûïîëíÿþò íåîáõîäèìîå êîëè÷åñòâî îòâåðñòèé 3. Íàä îòâåðñòèÿìè èìååòñÿ êîëüöåâîé êîëëåêòîð 4, íà êîòîðûé óñòàíîâëåíû êëàïàíû ïåðåïóñêà. Êëàïàíû ïåðåïóñêà îòêðûâàþòñÿ è çàêðûâàþòñÿ
ïî çàäàííîìó çàêîíó èëè â ñëó÷àå âîçíèêíîâåíèÿ óãðîçû íåóñòîé÷èâîé ðàáîòû êîìïðåññîðà.
5.7 – Ïðîòèâîîáëåäåíèòåëüíûå
óñòðîéñòâà
 íåêîòîðûõ óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé è äâèãàòåëåé íàçåìíîãî èñïîëüçîâàíèÿ (íàïðèìåð, ìèíóñîâûå òåìïåðàòóðû îêðóæàþùåãî âîçäóõà, âûñîêàÿ âëàæíîñòü) âîçìîæíî
îáðàçîâàíèå ëüäà íà ýëåìåíòàõ âõîäíîãî óñòðîéñòâà è äåòàëÿõ êîìïðåññîðà. Íàêîïëåíèå ëüäà íà
äåòàëÿõ äâèãàòåëÿ íåáëàãîïðèÿòíî âëèÿåò íà åãî
ðàáîòó è âûçûâàåò íåäîïóñòèìîå ñíèæåíèå ìîùíîñòè èëè òÿãè. Ïðè ýòîì âîçìîæíî óõóäøåíèå
óïðàâëÿåìîñòè äâèãàòåëÿ, ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû ãàçà âûøå äîïóñòèìîé. Îáðàçîâàíèå ëüäà íà
äåòàëÿõ äâèãàòåëÿ, îñîáåííî íà ðîòîðíûõ äåòàëÿõ
êîìïðåññîðà, ìîæåò ïðèâåñòè ê çíà÷èòåëüíîìó
óâåëè÷åíèþ âèáðàöèé äâèãàòåëÿ âñëåäñòâèå ðàçáàëàíñèðîâàíèÿ ðîòîðà.  êîíå÷íîì èòîãå îòîðâàâøèåñÿ êóñêè ëüäà, ïîïàäàÿ â ãàçîâîçäóøíûé òðàêò
äâèãàòåëÿ, ìîãóò ïðèâåñòè ê íåäîïóñòèìûì ìåõàíè÷åñêèì ïîâðåæäåíèÿì äâèãàòåëÿ
Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íàäåæíîé ðàáîòû äâèãàòåëåé â ýòèõ óñëîâèÿõ íåîáõîäèìî ïðåäóñìàòðèâàòü
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.6.2_1 – Ïåðåïóñê ñ ëåíòàìè
1 - êîðïóñ ïåðåïóñêà; 2 - îòâåðñòèÿ; 3 - ñòàëüíàÿ ëåíòà; 4 - ìåõàíèçì óïðàâëåíèÿ; 5 – ïåòëÿ; 6 – çâåíî; 7 – ïîðøåíü; 8 – öèëèíäð; 9 – øòóöåð; 10 - ïðóæèíà
ñïåöèàëüíûå ïðîòèâîîáëåäåíèòåëüíûå ñèñòåìû
(ÏÎÑ). ÏÎÑ âêëþ÷àþò â ñåáÿ:
- ïðîòèâîîáëåäèíèòåëüíûå óñòðîéñòâà (ÏÓ);
- ñèñòåìó óïðàâëåíèÿ ÏÎÑ (ñì. ãëàâó 12 «Ñèñòåìû»)
ÏÓ äîëæíû îáåñïå÷èâàòü ðàáîòó äâèãàòåëÿ âî
âñåì äèàïàçîíå ïîëåòíûõ ðåæèìîâ.
 áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ëåä îáðàçóåòñÿ íà íåïîäâèæíûõ äåòàëÿõ äâèãàòåëÿ, íî â íåáëàãîïðèÿòíûõ óñëîâèÿõ ðàáîòû âîçìîæíî îáðàçîâàíèå ëüäà
äàæå íà ïîâåðõíîñòè âðàùàþùåãîñÿ îáòåêàòåëÿ.
Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ îáëåäåíåíèÿ èñïîëüçóþòñÿ ñëåäóþùèå ñïîñîáû:
- ïîäîãðåâ ñòåíîê ýëåìåíòîâ âõîäíîãî óñòðîé-
267
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.6.2_2 – Êîðïóñ ïåðåïóñêà ñ ïîâîðîòíûìè
äðîññåëüíûìè çàñëîíêàìè äâèãàòåëÿ Ä-30
1- çàñëîíêè; 2 - îñü çàñëîíêè
Ðèñóíîê 5.6.2_3 – Ïåðåïóñê â êîìïðåññîðå äâèãàòåëÿ ÏÑ-90ÃÏ-1 ñ ïíåâìàòè÷åñêèì
êëàïàíîì ïåðåïóñêà
1 - êîðïóñ ïåðåïóñêà; 2 - êëàïàí
ïå ðåïóñêà; 3 - îòâåðñòèÿ ïåðåïóñêà;4 - êîëüöåâîé êîëëåêòîð
268
ñòâà, à òàêæå ëîïàòîê ïåðâûõ ñòóïåíåé êîìïðåññîðà;
- âïðûñêèâàíèå âî âõîäíîå óñòðîéñòâî äâèãàòåëÿ ïðîòèâîîáëåäåíèòåëüíîé æèäêîñòè;
íàíåñåíèå ñïåöèàëüíûõ ïîêðûòèé è ìàòåðèàëîâ, ïðåïÿòñòâóþùèõ íàêîïëåíèþ ëüäà íà ýëåìåíòàõ äâèãàòåëÿ.
Äëÿ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé è äâèãàòåëåé
íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ íàèáîëüøåå ïðèìåíåíèå íàøåë ïåðâûé ñïîñîá – ïîäîãðåâ
ýëåìåíòîâ âõîäíîãî óñòðîéñòâà è äåòàëåé êîìïðåññîðà (âîçäóõîçàáîðíèê, ïðèåìíèêè äàâëåíèÿ è òåìïåðàòóðû íà âõîäå â äâèãàòåëü, êîíóñ-îáòåêàòåëü,
ñòîéêè, ëîïàòêè ÂÍÀ).
Èñòî÷íèêàìè òåïëà äëÿ ïîäîãðåâà ýëåìåíòîâ âõîäíîãî óñòðîéñòâà è äåòàëåé êîìïðåññîðà ìîãóò áûòü:
- âîçäóõ, îòáèðàåìûé èç-çà îäíîé èç ñòóïåíåé
êîìïðåññîðà;
- ìàñëî, îòêà÷èâàåìîå èç ìàñëîîòñòîéíèêîâ;
- ãàçû, îòáèðàåìûå èç êàìåðû ñãîðàíèÿ èëè èççà òóðáèíû äâèãàòåëÿ;
- ãàçû, âûðàáàòûâàåìûå â ñïåöèàëüíîé âñïîìîãàòåëüíîé êàìåðå ñãîðàíèÿ;
- ýëåêòðè÷åñêèé ïîäîãðåâ.
Îáîãðåâ òåïëûì âîçäóõîì, îòáèðàåìûì îò
êîìïðåññîðà, ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå ïðîñòûì, è ïîýòîìó îí ïîëó÷èë íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå.
Âîçäóõ ïîäâîäèòñÿ ê îáîãðåâàåìûì äåòàëÿì òîëüêî ïðè óñëîâèÿõ îáëåäåíåíèÿ. Ðàñõîä âîçäóõà, åãî
äàâëåíèå è òåìïåðàòóðà äîëæíû îáåñïå÷èòü äîñòàòî÷íûé îáîãðåâ äåòàëåé âî âñåì äèàïàçîíå ðàáî÷èõ ðåæèìîâ è óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè äâèãàòåëÿ. ×ðåçìåðíûé ðàâíî êàê è íåðàâíîìåðíûé
ïîäîãðåâ ìîæåò ïðèâîäèòü ê êîðîáëåíèþ îáîãðåâàåìûõ äåòàëåé. Ïîýòîìó íà ïðàêòèêå ïðèìåíÿþò
ñèñòåìû îòáîðà îáîãðåâàþùåãî âîçäóõà ñ ïåðåêëþ÷åíèåì ìåñòà îòáîðà – â çàâèñèìîñòè îò ðåæèìîâ ðàáîòû äâèãàòåëÿ âîçäóõ íà îáîãðåâ îòáèðàåòñÿ îò ðàçëè÷íûõ ñòóïåíåé êîìïðåññîðà.
Ïðîéäÿ ñèñòåìó ïîäîãðåâà, òåïëûé âîçäóõ
îáû÷íî âûáðàñûâàåòñÿ â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü íàðóæíîãî êîíòóðà äâèãàòåëÿ.  îäíîêîíòóðíûõ äâèãàòåëÿõ ýòîò âîçäóõ ñáðàñûâàåòñÿ â àòìîñôåðó.
Íà Ðèñ. 5.7_1 ïðåäñòàâëåí ïðèìåð îáîãðåâà
äåòàëåé âîçäóõîçàáîðíèêà è âõîäíîãî êîðïóñà âîçäóõîì, îòáèðàåìûì îò êîìïðåññîðà.
Òåïëî îòðàáîòàííîãî ìàñëà ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ îáîãðåâà ñèëîâûõ ñòîåê âõîäíîãî êîðïóñà êîìïðåññîðà. Îáîãðåâ ãîðÿ÷èìè ãàçàìè íå
ïîëó÷èë ðàñïðîñòðàíåíèÿ èç-çà âûçûâàåìîé èìè
êîððîçèè äåòàëåé ÏÎÑ è ñðàâíèòåëüíî âûñîêîé
ïîæàðîîïàñíîñòè. Ïðè ýëåêòðè÷åñêîì ïîäîãðåâå
èñòî÷íèêè òåïëà – íàãðåâàòåëüíûå ýëåìåíòû – ðàçìåùàþòñÿ â îáîãðåâàåìûõ äåòàëÿõ. Äëÿ ýëåêòðè÷åñêîé ñèñòåìû îáîãðåâà íåîáõîäèìî ñðàâíèòåëü-
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.7_1 – ÏÎÑ íà âõîäå â äâèãàòåëü RollsRoyce RB183 MK 555 (Ïå÷àòàåòñÿ
ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc)
1 - îáîãðåâàåìûé âîçäóõîçàáîðíèê;
2 - îáîãðåâàåìûé îáòåêàòåëü;
3 - îáîãðåâàåìûå ëîïàòêè ÂÍÀ;
4 - ðåãóëÿòîð äàâëåíèÿ; 5 - âîçäóøíûé êîëëåêòîð; 6 - òðóáîïðîâîä
ïîäâîäà âîçäóõà
íî áîëüøîå êîëè÷åñòâî ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè 80…120 Âò íà 1 äì2 îáîãðåâàåìîé ïîâåðõíîñòè,
÷òî ÿâëÿåòñÿ ñóùåñòâåííûì íåäîñòàòêîì.
5.8 – Çàùèòà îò ïîïàäàíèÿ
ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ
Áîëüøîå êîëè÷åñòâî äâèãàòåëåé ñíèìàåòñÿ
ñ ñàìîëåòîâ äî âûðàáîòêè èìè ãàðàíòèéíîãî ðåñóðñà èç-çà ïîâðåæäåíèÿ êîìïðåññîðà ïîñòîðîííèìè
ïðåäìåòàìè, ïîïàâøèìè íà âõîä äâèãàòåëÿ ïðè
ýêñïëóàòàöèè. Äîñðî÷íûé ñúåì äâèãàòåëåé íàðóøàåò ðåãóëÿðíîñòü ðåéñîâ ñàìîëåòîâ è ïðèâîäèò
ê áîëüøîé äîïîëíèòåëüíîé çàãðóçêå çàâîäà-èçãîòîâèòåëÿ è ðåìîíòíûõ ïðåäïðèÿòèé âíåïëàíîâûì
ðåìîíòîì äâèãàòåëåé. Ïîâðåæäåíèå êîìïðåññîðîâ
äâèãàòåëåé ñíèæàåò ýêñïëóàòàöèîííóþ íàäåæíîñòü
è áåçîïàñíîñòü ïîëåòîâ.
Ïîâðåæäåíèÿ ãàçîâîçäóøíîãî òðàêòà â îñíîâíîì ïðîèñõîäÿò îò ïîïàäàíèÿ â äâèãàòåëü ÷àñòèö
èçíîñà ñ ÂÏÏ, ïûëè, ëüäà, âîäû, ïðîâîëîêè ùåòîê
ñíåãîî÷èñòèòåëåé, ãðàäà, ïòèö è ò.ä.  çèìíåå âðåìÿ óðîâåíü ñúåìà äâèãàòåëåé ïî çàáîèíàì íà ëîïàòêàõ ïðåâûøàåò óðîâåíü ñúåìà â ëåòíåå âðåìÿ.
Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ óõóäøåííûì ñîñòîÿíèåì ÂÏÏ
è ðóëåæíûõ äîðîæåê çèìîé èç-çà îáðàçîâàíèÿ íà
íèõ ëüäà è âíåäðåíèÿ â íåãî òâåðäûõ ÷àñòèö.
Ïðåèìóùåñòâåííî ïîïàäàíèå ïîñòîðîííèõ
ïðåäìåòîâ è ÷àñòèö â ãàçîâîçäóøíûé òðàêò êîìïðåññîðà ïðîèñõîäèò:
âî âðåìÿ ðóëåæêè, ðàçáåãà è ïðîáåãà èç-ïîä
ïåðåäíèõ è îñíîâíûõ êîëåñ øàññè;
- èç-ïîä ñòðóé ãàçîâ ïðè ïîçäíåì çàêðûòèè
ñòâîðîê ðåâåðñà òÿãè ïðè ïîñàäêå ñàìîëåòà;
- ïðè ðàáîòå äâèãàòåëÿ íà ñòîÿíêå èç-çà âîçíèêíîâåíèÿ âèõðåâîãî æãóòà ïîä âîçäóõîçàáîðíèêîì íà ïîâåðõíîñòè ÂÏÏ.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ îïðåäåëåíû îñíîâíûå íàïðàâëåíèÿ çàùèòû äâèãàòåëÿ îò ïîâðåæäåíèé:
- ïðåäîòâðàùåíèå ïîïàäàíèÿ ïîñòîðîííèõ
ïðåäìåòîâ â âîçäóõîçàáîðíèê;
- î÷èñòêà âîçäóõà íà âõîäå â äâèãàòåëü îò ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ;
- ñîçäàíèå «ñàìîçàùèùåííûõ» äâèãàòåëåé,
ïðèñïîñîáëåííûõ ê ñîõðàíåíèþ ðàáîòîñïîñîáíîñòè â óñëîâèÿõ ïîïàäàíèÿ íà âõîä ïîñòîðîííèõ
ïðåäìåòîâ.
Ïðåäîòâðàùåíèå ïîïàäàíèÿ ïîñòîðîííèõ
ïðåäìåòîâ â âîçäóõîçàáîðíèê îñóùåñòâëÿåòñÿ ñëåäóþùèì êîìïëåêñîì ìåðîïðèÿòèé:
- ïðèìåíåíèå íà êîëåñàõ øàññè ùèòêîâ;
- îòðàáîòêà ìåòîäèêè âçëåòà è ðåâåðñèðîâàíèÿ;
- ñòðóéíàÿ çàùèòà îò îáðàçîâàíèÿ âèõðÿ;
- ñîâåðøåíñòâîâàíèå ïîêðûòèé àýðîäðîìîâ
è êà÷åñòâà óõîäà çà íèìè.
Î÷èñòêà âîçäóõà íà âõîäå â äâèãàòåëü îò ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ:
- ïðèìåíåíèåì óïðàâëÿåìûõ ñåòîê, ïåðåêðûâàþùèõ âõîä â äâèãàòåëü íà ñîîòâåòñòâóþùèõ ðåæèìàõ;
- èñïîëüçîâàíèåì èñêðèâëåíèé âîçäóõîïîäâîäÿùèõ êàíàëîâ äëÿ îðãàíèçàöèè èíåðöèîííîé î÷èñòêè âîçäóõà ïóòåì óñòàíîâêè â ìåñòàõ ïîâîðîòà
ïîòîêà îêîí-ëîâóøåê;
ïðèìåíåíèåì ðîòîðíûõ ñèñòåì çàùèòû, â êîòîðûõ î÷èñòêà âîçäóõà îò ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ
îñóùåñòâëÿåòñÿ ñïåöèàëüíîé ñòóïåíüþ, óñòàíîâëåííîé ïåðåä âõîäîì â äâèãàòåëü.
Ñîçäàíèå «ñàìîçàùèùåííûõ» äâèãàòåëåé òðåáóåò ðàçðàáîòêè:
- ìåòîäèêè ðàñ÷åòà ïîëåé ñêîðîñòåé, èíäóöèðóåìûõ âîçäóõîçàáîðíèêîì äâèãàòåëÿ;
- ìàòåìàòè÷åñêèõ ìîäåëåé äâèæåíèÿ ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ âíå âîçäóõîçàáîðíèêà è â åãî
êàíàëå ñ ó÷åòîì äèíàìè÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ
ñ ýëåìåíòàìè ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà è ñèëîâîé óñòàíîâêè.
269
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Êîíñòðóêöèè ñîâðåìåííûõ äâèãàòåëåé ïîçâîëÿþò ðåìîíòèðîâàòü ïîâðåæäåííûå ëîïàòêè âåíòèëÿòîðîâ è ÊÍÄ âïëîòü äî çàìåíû ìîäóëåé áåç
ñúåìà äâèãàòåëÿ ñ ñàìîëåòà.  òî æå âðåìÿ ïîâðåæäåíèÿ ÊÂÄ âåäóò ê äîñðî÷íîìó ñúåìó äâèãàòåëåé
è èõ ïîëíîé ïåðåáîðêå. Àíàëèç ïîâðåæäåíèé ïðîòî÷íîé ÷àñòè êîìïðåññîðîâ ïîêàçûâàåò, ÷òî ñîîòâåòñòâóþùåé êîìïîíîâêîé êîìïðåññîðîâ, ïðîôèëèðîâàíèåì ëîïàòîê è ïðîòî÷íîé ÷àñòè, èñïîëüçîâàíèåì
ñèñòåì ñäóâà âèõðÿ è ÏÎÑ, ìîæíî ñóùåñòâåííî ñíèçèòü âåðîÿòíîñòü ïîâðåæäåíèÿ ëîïàòîê ÊÂÄ.
Äëÿ ðàçðàáîòêè ìåðîïðèÿòèé ïî ïðåäîòâðàùåíèþ ïîïàäàíèÿ ïîñòîðîííåãî ïðåäìåòà â ãàçîâîçäóøíûé òðàêò íåîáõîäèìî ÿñíî ïðåäñòàâëÿòü ñåáå
ïðîöåññû, âûçûâàþùèå âèõðåâîå çàñàñûâàíèå
ïðåäìåòîâ, è âëèÿíèå êîíñòðóêòèâíûõ è ýêñïëóàòàöèîííûõ ïàðàìåòðîâ íà èíòåíñèâíîñòü çàñàñûâàíèÿ. Äëÿ ýòîãî ðàññìàòðèâàåòñÿ êèíåìàòè÷åñêàÿ
ñòðóêòóðà ïîòîêà îêîëî âîçäóõîçàáîðíèêà äâèãàòåëÿ ïðè åãî ðàáîòå íàä ïîâåðõíîñòüþ àýðîäðîìà
(ñì. Ðèñ. 5.8_1).
Àíàëèç âåêòîðíîãî ïîëÿ ñêîðîñòåé ïîêàçûâàåò, ÷òî ïî ìåðå ïðèáëèæåíèÿ ê âîçäóõîçàáîðíèêó
ïðîèñõîäèò ñáëèæåíèå ëèíèé òîêà, ïðè÷åì íà ïîâåðõíîñòè àýðîäðîìà ñóùåñòâóåò òî÷êà, ðàäèàëüíûå ñîñòàâëÿþùèå ñêîðîñòè â êîòîðîé ðàâíû íóëþ.
Êàê ïîêàçûâàþò ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ
[5.13.17], èìåííî âîçëå òàêèõ òî÷åê òîðìîæåíèÿ
ôîðìèðóåòñÿ ÿäðî âèõðåâîãî øíóðà. Ïîëîæåíèå
òî÷êè òîðìîæåíèÿ çàâèñèò îò ñêîðîñòè è íàïðàâëåíèÿ âåòðà, ñêîðîñòè äâèæåíèÿ ñàìîëåòà ïî àýðîäðîìó. Ïðè óâåëè÷åíèè ñêîðîñòè äâèæåíèÿ ñàìîëåòà òî÷êà òîðìîæåíèÿ ñäóâàåòñÿ, è, ñëåäîâàòåëüíî,
èñ÷åçàåò ïðåäïîñûëêà âîçíèêíîâåíèÿ âèõðåâîãî
øíóðà. Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòíûõ è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî òå÷åíèå íà âõîäå â âîçäóõîçàáîðíèê ïðè íàëè÷èè âèõðåâîãî çà-
Ðèñóíîê 5.8_1 – Ñòðóêòóðà âîçäóøíîãî ïîòîêà ïðè
ðàçìåùåíèè äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À íà
âûñîòå H=2 ì (óñëîâèÿ M=0, H=0)
270
ñàñûâàíèÿ, íå ÿâëÿåòñÿ ðàâíîìåðíûì, è ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ìîæåò ïðèâåñòè ê íàðóøåíèþ
óñòîé÷èâîé ðàáîòû äâèãàòåëÿ.
Îäíàêî íàëè÷èå âèõðåâîãî òå÷åíèÿ ïîä âîçäóõîçàáîðíèêîì íå âñåãäà ïðèâîäèò ê çàáðîñó â äâèãàòåëü ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ, íàõîäÿùèõñÿ íà
ïîâåðõíîñòè àýðîäðîìà. Äëÿ ýòîãî âèõðü äîëæåí
îáëàäàòü îïðåäåëåííîé èíòåíñèâíîñòüþ. Èíòåíñèâíîñòü âèõðåâîãî òå÷åíèÿ ìîæíî îöåíèòü âåëè÷èíîé ãîðèçîíòàëüíîé ñîñòàâëÿþùåé ñêîðîñòè
âîçäóøíîãî ïîòîêà â ïðèçåìíîì ñëîå ïîä âîçäóõîçàáîðíèêîì Vãmax [5.4.18].
Vmax = Gmax / (20,1 - H20)
ãäå Gmax – ìàêñèìàëüíûé ðàñõîä âîçäóõà;
H0 – ðàññòîÿíèå îò ïîâåðõíîñòè àýðîäðîìà
äî îñè âîçäóõîçàáîðíèêà.
Ãðàíè÷íûìè çíà÷åíèÿìè, óñòàíîâëåííûìè íà
îñíîâàíèè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ, ÿâëÿþòñÿ:
Vmax < 1,0 ì/ñ – îòñóòñòâèå âèõðåâûõ øíóðîâ
èëè âåñüìà ñëàáîå âèõðåîáðàçîâàíèå;
1,0 ì/ñ < Vmax < 1,5 ì/ñ – âèõðåîáðàçîâàíèå íåäîñòàòî÷íî èíòåíñèâíîå, ÷òîáû ïîäáðîñèòü ÷àñòèöó îïàñíîãî ðàçìåðà íà óðîâåíü âîçäóõîçàáîðíèêà;
Vmax > 1,5 ì/ñ – èíòåíñèâíîå âèõðåîáðàçîâàíèå.
Ñîãëàñíî ïðåäëîæåííîé ËÈÈ èì Ì.Ì. Ãðîìîâà ìåòîäèêå îïðåäåëåíèÿ èíòåíñèâíîñòè âèõðåâîãî òå÷åíèÿ, âñå ñàìîëåòû, ñ òî÷êè çðåíèÿ âåðîÿòíîñòè çàáðîñà ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ â äâèãàòåëü,
ìîæíî ðàçäåëèòü íà «âèõðåâûå» è «íåâèõðåâûå»
(ñì. Ðèñ. 5.8_2).
Èç ðèñóíêà ñëåäóåò, ÷òî çàùèòà äâèãàòåëÿ
îáåñïå÷èâàåòñÿ, êîãäà âåëè÷èíà ãîðèçîíòàëüíîé
ñîñòàâëÿþùåé ñêîðîñòè âîçäóøíîãî ïîòîêà â ïðèçåìíîì ñëîå ïîä âîçäóõîçàáîðíèêîì íå ïðåâûøàåò çíà÷åíèÿ VÃmax = 1,5 ì/ñ. Ïðè ýòîì îòíîñèòåëüíàÿ âûñîòà ðàñïîëîæåíèÿ âîçäóõîçàáîðíèêà
äîëæíà áûòü íå íèæå Íîòí = 2.
Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî ñäåëàòü ñëåäóþùèå
âûâîäû.
1. Äëÿ çàùèòû äâèãàòåëÿ íåîáõîäèìî îáåñïå÷èâàòü òàêóþ êîìïîíîâêó ñèëîâîé óñòàíîâêè íà ñàìîëåòå, ïðè êîòîðîé âûñîòà ðàñïîëîæåíèÿ âîçäóõîçàáîðíèêà äîëæíà áûòü çàâåäîìî áîëüøåé, ÷åì Íîòí = 2.
2. Åñëè îáåñïå÷èòü òàêóþ âûñîòó ðàñïîëîæåíèÿ âîçäóõîçàáîðíèêà íå óäàåòñÿ, òî íåîáõîäèìî
ðàññìàòðèâàòü ïðèìåíåíèå ñïåöèàëüíûõ ñðåäñòâ
çàùèòû, íàïðèìåð, ñòðóéíûõ.
Òàêèì îáðàçîì, ñõåìà ðàçìåùåíèÿ ÑÓ íà ñàìîëåòå, øèðîêî ïðèìåíÿåìàÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ
(ñì. Ðèñ. 5.8_3) – íàèáîëåå óäà÷íàÿ ñ òî÷êè çðåíèÿ
ëåòíûõ êà÷åñòâ ñàìîëåòà - íå ïîçâîëÿåò â òî æå
âðåìÿ èçáåæàòü âîçìîæíîñòè ïîÿâëåíèÿ âèõðåâî-
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.8_2 – Çíà÷åíèå ïàðàìåòðà çàùèùåííîñòè ÃÒÄ îò âèõðåâîãî
øíóðà êîìïîíîâî÷íîé ñõåìîé ñàìîëåòà
Ðèñóíîê 5.8_3 – Ðàçìåùåíèå äâèãàòåëÿ íà ñàìîëåòå Òó-204-100
271
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
ãî òå÷åíèÿ ïðè ðàáîòå äâèãàòåëåé â íàçåìíûõ óñëîâèÿõ.
Èç âûøåñêàçàííîãî ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî
äëÿ ñíèæåíèÿ âåðîÿòíîñòè ïîïàäàíèÿ â äâèãàòåëü
ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ âèõðåâûì òå÷åíèåì íåîáõîäèìà çàùèòà õîòÿ áû îò îäíîãî èç äâóõ ñëåäóþùèõ óñëîâèé:
- ñóùåñòâîâàíèå âèõðåâîãî òå÷åíèÿ, ÷òî îáóñëàâëèâàåòñÿ íàëè÷èåì òî÷êè òîðìîæåíèÿ ëèíèé
òîêà íà ïîâåðõíîñòè çåìëè;
- ñóùåñòâîâàíèå â ïðèçåìíîì ñëîå âîçäóøíîãî
ïîòîêà äîñòàòî÷íîé èíòåíñèâíîñòè (VÃmax > 1,5 ì/ñ).
5.8.1 – Ýêñïëóàòàöèîííûå ìåðîïðèÿòèÿ ïî ïðåäîòâðàùåíèþ ïîÿâëåíèÿ âèõðåâîãî øíóðà
Îäíèì èç ýêñïëóàòàöèîííûõ ìåòîäîâ çàùèòû äâèãàòåëÿ ÿâëÿåòñÿ ñïåöèàëüíûé ìåòîä ðàçáåãà ñàìîëåòà íà ñòàðòîâîì ó÷àñòêå ÂÏÏ ñî ñâîáîäíûìè òîðìîçàìè – «ðîëëèíã-ñòàðò». Ñóòü
òàêîãî ìåòîäà â òîì, ÷òî ñàìîëåò íà÷èíàåò ðàçáåã ïðè ðàáîòå äâèãàòåëÿ íà ïîíèæåííîì ðåæèìå (ðåæèìå ñòðàãèâàíèÿ), à çàòåì â ïðîöåññå ðàçáåãà ðåæèì ðàáîòû äâèãàòåëåé óâåëè÷èâàåòñÿ äî
ìàêñèìàëüíîãî.
Äðóãèì ýêñïëóàòàöèîííûì ìåðîïðèÿòèåì, èñêëþ÷àþùèì âîçíèêíîâåíèå âèõðåâîãî øíóðà ïîä
âîçäóõîçàáîðíèêîì ïðè îòëàäêå äâèãàòåëåé íà ãîíî÷íîé ïëîùàäêå, ÿâëÿåòñÿ ïðèìåíåíèå íàçåìíîãî
óñòðîéñòâà (Ðèñ. 5.8.1_1), ðàçðóøàþùåãî âèõðåâîé
øíóð. Òàêîå íàçåìíîå óñòðîéñòâî ïðåäñòàâëÿåò ñî-
áîé çâåçäîîáðàçíóþ êîíñòðóêöèþ, ñîñòîÿùóþ èç
ðÿäà ïëàñòèí, ðàâíîìåðíî ðàñõîäÿùèõñÿ èç öåíòðà.
Ðàçìåðû ïëàñòèí ìîãóò áûòü ñëåäóþùèìè: òîëùèíà 2-2,5 ìì, äëèíà, ðàâíàÿ ðàäèóñó çîíû âèõðåîáðàçîâàíèÿ, âûñîòà, ðàâíàÿ 0,07 äèàìåòðà âîçäóõîçàáîðíèêà. Ðàñïîëàãàåòñÿ äàííîå óñòðîéñòâî íà
ïîâåðõíîñòè àýðîäðîìà ïîä âîçäóõîçàáîðíèêîì, ïðè
ýòîì öåíòð óñòðîéñòâà ñîâìåùàåòñÿ ñ ýïèöåíòðîì
âèõðÿ.
5.8.2 – Êîíñòðóêòèâíûå ìåðîïðèÿòèÿ
äëÿ çàùèòû âíóòðåííåãî êîíòóðà îò
ïîïàäàíèÿ ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ
Íà ïðèìåðå äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À ðàññìîòðèì
ìåðîïðèÿòèÿ äëÿ çàùèòû âíóòðåííåãî êîíòóðà îò
ïîïàäàíèÿ ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ:
- îáòåêàòåëü ñïðîåêòèðîâàí âðàùàþùèìñÿ
ñ óãëîì êîíóñà 90°;
- íà îáòåêàòåëü íàíåñåíà îòïóãèâàþùàÿ îêðàñêà äëÿ çàùèòû äâèãàòåëÿ îò ïîïàäàíèÿ ïòèö;
- âòóëêà ðàáî÷åãî êîëåñà èìååò êðóòîé ïîäúåì
≈25°;
- ðàçäåëèòåëü ïîòîêà ìàêñèìàëüíî îòîäâèíóò
îò ðàáî÷åãî êîëåñà;
- îñóùåñòâëÿåòñÿ ñåïàðèðîâàíèå ïîñòîðîííèõ
ïðåäìåòîâ (ïðîøåäøèõ ÷åðåç òðàêò ïîäïîðíûõ
ñòóïåíåé) â ïîëîñòü íàðóæíîãî êîíòóðà ÷åðåç êîëüöåâóþ ùåëü ïåðåïóñêà âîçäóõà èç ÊÍÄ;
- ñïðîåêòèðîâàí èñêðèâëåííûé êàíàë âíóòðåííåãî êîíòóðà âåíòèëÿòîðà ñ ìàëûì øàãîì ðåøåòîê
ÂÍÀ è ñïðÿìëÿþùåãî àïïàðàòà ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé;
Ðèñóíîê 5.8.1 _1 – Íàçåìíîå çàùèòíîå óñòðîéñòâî òèïà àíòèâèõðåâîãî ðàññåêàòåëÿ
272
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
- ïðåäóñìîòðåíà ÏÎÑ îáòåêàòåëÿ äâèãàòåëÿ
è âîçäóõîçàáîðíèêà ñàìîëåòà.
Äëÿ óâåëè÷åíèÿ óñòîé÷èâîñòè äâèãàòåëÿ ê ïîïàäàíèþ ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ ïðèìåíÿþò øèðîêîõîðäíûå ëîïàòêè âåíòèëÿòîðà ñ óïðî÷íåííîé
âõîäíîé êðîìêîé.
Ëîïàòêè øèðîêîõîðäíîãî âåíòèëÿòîðà ïî
ñðàâíåíèþ ñ òðàäèöèîííûì â áîëüøåé ñòåïåíè
çàùèùàþò äâèãàòåëü îò ïîïàäàíèÿ ïîñòîðîííèõ
ïðåäìåòîâ, ïîñêîëüêó îíè èìåþò áîëüøóþ øèðèíó è òîëùèíó êîðíåâîãî ñå÷åíèÿ è ïîýòîìó áîëåå
óñòîé÷èâû è ê ïîïàäàíèþ ïòèö. Êðîìå ýòîãî ïîä
äåéñòâèåì öåíòðîáåæíûõ ñèë, à òàêæå èç-çà ïåðåíîñà ïåðåäíåé êðîìêè áëèæå ê âõîäó òàêèå ëîïàòêè ïîçâîëÿþò îòáðàñûâàòü ïîñòîðîííèå ïðåäìåòû
â íàðóæíûé êîíòóð.
Ïðèìåíåíèå óêàçàííûõ ìåðîïðèÿòèé, à òàêæå âîçìîæíîñòü çà÷èñòêè çàáîèí íà ëîïàòêàõ âåíòèëÿòîðà è èõ çàìåíû áåç ðàçáîðêè äâèãàòåëÿ ïîçâîëÿþò óìåíüøèòü êîëè÷åñòâî äâèãàòåëåé,
ñíèìàåìûõ ñ ñàìîëåòà â ýêñïëóàòàöèè ïî ïîâðåæäåíèÿì ëîïàòîê.
Ïðîâåäåííûå ñ öåëüþ îïðåäåëåíèÿ ìåñòà
è ñòåïåíè êîíöåíòðàöèè ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ
â âîçäóõîçàáîðíèêå ñàìîëåòà ðàñ÷åòíûå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçûâàþò, ÷òî îò÷åòëèâî âèäíà êîíöåíòðàöèÿ ÷àñòèö â öåíòðå êàíàëà, êîòîðàÿ äîñòèãàåò íàèáîëüøåé âåëè÷èíû íà íà÷àëüíîì ó÷àñòêå
(ñì. Ðèñ. 5.8.2_1). Çàòåì ïîòîê ÷àñòèö íà÷èíàåò
ðàñøèðÿòüñÿ, ñìåùàòüñÿ ââåðõ è â äàëüíåéøåì
èñïûòûâàåò ñîóäàðåíèå, äîñòèãàÿ âåðõíåé ñòåíêè êàíàëà.
Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ïî ñòåïåíè êîíöåíòðàöèè ÷àñòèö, â ÷àñòíîñòè, ïî âåëè÷èíå ïëîùàäè
ïó÷êà â îáëàñòè ïîâûøåííîé êîíöåíòðàöèè, å¸ ïðîòÿæåííîñòè ïî äëèíå êàíàëà äàþò âñå îñíîâàíèÿ
ïîëàãàòü, ÷òî ýëåìåíòû âåíòèëÿòîðà, â òîì ÷èñëå
îáòåêàòåëü, ïðè íàëè÷èè êîðîòêîãî âîçäóõîçàáîðíèêà, ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ ýôôåêòèâíîé
ñåïàðàöèè ÷àñòèö èç âîçäóøíîãî ïîòîêà.
Óñòàíîâëåíî, ÷òî íà äâèæåíèå ÷àñòèö ïîñëå
ñîóäàðåíèÿ ñ îáòåêàòåëåì ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå
îêàçûâàåò âåëè÷èíà êîýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ, êîòîðàÿ çàâèñèò îò îòíîøåíèÿ äèàìåòðà ÷àñòèöû ê òîëùèíå ñòåíêè îáòåêàòåëÿ.
Ïðîâåäåííûå ðàñ÷åòû òðàåêòîðèé äâèæåíèÿ
ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ äëÿ äâóõ çíà÷åíèé óãëîâ
êîíóñà (β Ê) âõîäíîãî îáòåêàòåëÿ äâèãàòåëÿ ïîêàçàëè, ÷òî ïîñëå îòðàæåíèÿ îò îáòåêàòåëÿ ïðè βÊ = 1180
áîëüøàÿ ÷àñòü ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ ïîïàäàåò íà
ëîïàòêó âåíòèëÿòîðà â çîíó áîëüøèõ ñêîðîñòåé
è ìàëûõ îòíîñèòåëüíûõ òîëùèí ïåðåäíåé êðîìêè
è òåëà ëîïàòêè, ÷òî óâåëè÷èâàåò âåðîÿòíîñòü èõ
ïîâðåæäåíèÿ, ÷åãî íå íàáëþäàåòñÿ ïðè óãëå βÊ = 710.
Ðèñóíîê 5.8.2_1 – Ðàñ÷åòíûå òðàåêòîðèè äâèæåíèÿ ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ
â ïîòîêå âîçäóõà ïåðåä âîçäóõîçàáîð íèêîì è â åãî êàíàëå
Äàííûì ïðèìåðîì èëëþñòðèðóåòñÿ âçàèìîñâÿçü ãåîìåòðèè âåíòèëÿòîðà ñ âåëè÷èíîé âåðîÿòíîñòè ïîïàäàíèÿ ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ â êîìïðåññîð âûñîêîãî äàâëåíèÿ, ïîêàçûâàåòñÿ íåîáõîäèìîñòü
òùàòåëüíîãî (îïòèìàëüíîãî) âûáîðà ãåîìåòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ (âåëè÷èíà óãëà êîíóñà îáòåêàòåëÿ,
óãîë íàêëîíà âòóëêè ðàáî÷åãî êîëåñà, ðàñïîëîæåíèå
àíòèâèáðàöèîííîé ïîëêè ðàáî÷åãî êîëåñà è ðàçäåëèòåëÿ ïîòîêà) ïðè ïðîåêòèðîâàíèè âõîäíûõ ýëåìåíòîâ ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëåé.
Òàê, íàïðèìåð, îáòåêàòåëü äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
èìååò óãîë êîíóñà β Ê = 900, êîòîðûé íàõîäèòñÿ
áëèæå ê ìèíèìàëüíîìó èç ðàññìàòðèâàåìîãî äèàïàçîíà (710 <βÊ < 1180). Ñëåäîâàòåëüíî, îòðàæåíèå
ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ îáòåêàòåëåì áóäåò îñóùåñòâëÿòüñÿ â çîíó îòíîñèòåëüíî íåáîëüøèõ îêðóæíûõ
ñêîðîñòåé. Ïðè ýòîì ìàêñèìàëüíî îòîäâèíóòûé îò
ðàáî÷åãî êîëåñà âåíòèëÿòîðà ðàçäåëèòåëü ïîòîêà
è êðóòîé ïîäúåì âòóëêè ðàáî÷åãî êîëåñà îáåñïå÷èâàþò íàïðàâëåíèå ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ â íàðóæíûé êîíòóð. Âðàùåíèå îáòåêàòåëÿ ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü îòíîñèòåëüíóþ ñîñòàâëÿþùóþ ñêîðîñòè
ñîóäàðåíèÿ ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ ñ ðàáî÷èì
êîëåñîì.
Âåðîÿòíîñòü ñîóäàðåíèÿ ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ ñ îáòåêàòåëåì äâèãàòåëÿ ïðåâîñõîäèò 90 %.
Ïîñëå ñîóäàðåíèÿ ñ îáòåêàòåëåì ÷àñòèöû äâèæóòñÿ ê êîíöàì ëîïàòîê âåíòèëÿòîðà, ðàñïðåäåëÿÿñü ïî
ñå÷åíèþ, áëèçêî ê ðàâíîìåðíîìó. Èç ñðàâíåíèÿ
òèïîâ òðàåêòîðèé, ðåàëèçóþùèõñÿ ïîñëå îòðàæå-
273
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
íèÿ ÷àñòèö îò îáòåêàòåëÿ, óñòàíîâëåíî, ÷òî èõ ïîïàäàíèå âî âíóòðåííèé êîíòóð ìàëîâåðîÿòíî. Ïðè÷åì íå ñòîëêíóâøèåñÿ ñ îáòåêàòåëåì ÷àñòèöû èìåþò ïðåèìóùåñòâåííî îñåâîå äâèæåíèå, è èõ
òðàåêòîðèè ñëàáî ìåíÿþòñÿ ïðè ñîóäàðåíèè ñ ëîïàòêàìè.
Äëÿ çàùèòû ÊÂÄ îò ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ,
ïðîøåäøèõ ÷åðåç òðàêò ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé, ïðåäóñìîòðåíî èõ ñåïàðèðîâàíèå (èíåðöèîííàÿ î÷èñòêà âîçäóõà) â ïîëîñòü íàðóæíîãî êîíòóðà ÷åðåç êîëüöåâóþ ùåëü ïåðåïóñêà. Äëÿ çàùèòû êîìïðåññîðà îò
ïîïàäàíèÿ áîëüøåðàçìåðíûõ ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ (êóñêè ëüäà, ïòèöû è ò.ä.) ïåðåä ïîäïîðíûìè
ñòóïåíÿìè óñòàíîâëåí ÂÍÀ ñ áîëüøîé ãóñòîòîé
è ÷èñëîì ëîïàòîê z = 77. Êðîìå òîãî, ñðåäíèé ïîïåðå÷íûé ëèíåéíûé ðàçìåð ñïðÿìëÿþùåãî àïïàðàòà
ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé ñîñòàâëÿåò ìåíåå 20 ìì. Âîçäóõîçàáîðíèê è îáòåêàòåëü äâèãàòåëÿ â óñëîâèÿõ
îáëåäåíåíèÿ îáîãðåâàþòñÿ âîçäóõîì, îòáèðàåìûì
èç ÊÂÄ, ÷òî èñêëþ÷àåò îáðàçîâàíèå íà íèõ ëüäà.
Ïðèìåíåíèå ýòèõ ìåðîïðèÿòèé, à òàêæå èìåþùèåñÿ âîçìîæíîñòè çà÷èñòêè çàáîèí íà ëîïàòêàõ
âåíòèëÿòîðà, çàìåíû îòäåëüíûõ ëîïàòîê âåíòèëÿòîðà, ìîäóëåé âåíòèëÿòîðà è ÊÍÄ ïîçâîëÿþò óìåíüøèòü êîëè÷åñòâî äâèãàòåëåé, ñíèìàåìûõ ñ ñàìîëåòà â ýêñïëóàòàöèè ïî ïîâðåæäåíèÿì ëîïàòîê.
Ìåðîïðèÿòèÿ, ââîäèìûå â êîíñòðóêöèþ äâèãàòåëÿ è ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà, îáåñïå÷èâàþò äîñòàòî÷íî âûñîêèé óðîâåíü çàùèòû ÊÂÄ îò ïîïàäàíèÿ ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ.
5.8.3 – Îñîáåííîñòè êîíñòðóêöèé
ñèñòåì çàùèòû ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ îò ïîïàäàíèÿ ïîñòîðîííèõ
ïðåäìåòîâ
Äëÿ ÃÒÓ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ â îòëè÷èå îò
àâèàöèîííûõ ÃÒÄ, â ñèëó ìåíåå æåñòêèõ îãðàíè÷åíèé ïî ãàáàðèòàì è ìàññå, ïðèìåíÿþòñÿ ñòàöèîíàðíûå âîçäóõîïðèåìíûå óñòðîéñòâà ñî ñòóïåí÷àòîé
ñèñòåìîé î÷èñòêè âîçäóõà.
Òèïîâàÿ ñõåìà âîçäóõîî÷èñòêè ñîñòîèò èç
äâóõñòóïåí÷àòîé ñèñòåìû:
- ïåðâàÿ ñòóïåíü î÷èñòêè âîçäóõà äëÿ óëàâëèâàíèÿ ÷àñòèö ðàçìåðîì äî 10 ìêì- öèêëîííûå áëîêè èëè ùåëåâûå èíåðöèîííûå âîçäóõîî÷èñòèòåëè;
- âòîðàÿ ñòóïåíü î÷èñòêè âîçäóõà äëÿ óëàâëèâàíèÿ áîëåå ìåëêèõ ÷àñòèö - ôèëüòðû òîíêîé î÷èñòêè.
Íà ïåðèîä ïóñêî-íàëàäî÷íûõ ðàáîò (ïåðâûå
500-1000 ÷ ðàáîòû) íà ëåìíèñêàòíûé âîçäóõîçàáîðíèê ÃÒÓ óñòàíàâëèâàåòñÿ ìåëêîÿ÷åèñòàÿ ñåòêà äëÿ
çàùèòû êîìïðåññîðà îò ïîïàäàíèÿ ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèè âõîäíîãî óñòðîéñòâà.
274
5.9 – Îñîáåííîñòè êîíñòðóêöèè
êîìïðåññîðîâ ÃÒÄ íàçåìíîãî
ïðèìåíåíèÿ
Öèêë ðàáîòû ïðîìûøëåííîãî äâèãàòåëÿ ñóùåñòâåííî îòëè÷àåòñÿ îò öèêëà ðàáîòû àâèàöèîííîãî - îí õàðàêòåðèçóåòñÿ ìåíüøåé íàãðóæåííîñòüþ è áîëüøåé ïðîäîëæèòåëüíîñòüþ. Òàêèì
îáðàçîì, ïîÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàòü
îòðàáîòàâøèå íà àâèàöèîííîì äâèãàòåëå äåòàëè íà
ïðîìûøëåííîì äâèãàòåëå – äàòü èì «âòîðóþ
æèçíü». Ýòîò ïóòü íàèáîëåå áûñòð è íàèìåíåå çàòðàòåí, îäíàêî íå ïîçâîëÿåò â ïîëíîé ìåðå èñïîëüçîâàòü ïîòåíöèàë êîíñòðóêöèè êîìïðåññîðà.
Îïòèìàëüíûì ñ òî÷êè çðåíèÿ çàòðàò è îæèäàåìîé ýôôåêòèâíîñòè ÿâëÿåòñÿ âòîðîé ïóòü – ñîçäàíèå êîìïðåññîðà íà áàçå âûñîêîýôôåêòèâíîãî êîìïðåññîðà àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ, ïðîøåäøåãî
äîâîäêó è âñåîáúåìëþùèå èñïûòàíèÿ. Ïîäîáíîå
ðåøåíèå íàñòîëüêî ïðèâëåêàòåëüíî, ÷òî äàæå ïðè
íåîáõîäèìîñòè ñîçäàíèÿ êîìïðåññîðà äðóãîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòè âûãîäíåå ìîäåëèðîâàòü (ìàñøòàáèðîâàòü) ñóùåñòâóþùèé êîìïðåññîð, ÷åì ïðîåêòèðîâàòü íîâûé. Òåì íå ìåíåå, ñïåöèôèêà èñïîëüçîâàíèÿ
êîìïðåññîðà â ñòàöèîíàðíîé ÃÒÓ îïðåäåëÿåò íåêîòîðûå îñîáåííîñòè êîíñòðóêöèè è ïîäõîäû ê ïðîåêòèðîâàíèþ.
Ïðè ñîçäàíèè êîìïðåññîðà äëÿ äâèãàòåëÿ ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà î÷åíü îñòðî ñòîèò âîïðîñ ìèíèìèçàöèè ìàññû êîíñòðóêöèè. Ýòèì îáóñëàâëèâàåòñÿ íåîáõîäèìîñòü ïðèìåíåíèÿ ìàòåðèàëîâ
ñ âîçìîæíî íèçêîé óäåëüíîé ìàññîé è âûñîêèìè
ìåõàíè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè: òèòàíîâûõ ñïëàâîâ,
âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé è ñïåöèàëüíûõ ñïëàâîâ. Òàêèå ìàòåðèàëû äîâîëüíî äîðîãè è, çà÷àñòóþ,
òðóäíîîáðàáàòûâàåìû. Äîïîëíèòåëüíî äëÿ ñíèæåíèÿ ìàññû â êîíñòðóêöèè óçëîâ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé ïðèìåíÿþò îáëåã÷àþùèå ïðîòî÷êè, ôðåçåðîâêè, èñïîëüçóþò äåòàëè ñëîæíîé ïðîñòðàíñòâåííîé
êîíôèãóðàöèè.
Äëÿ êîìïðåññîðà ñòàöèîíàðíîãî äâèãàòåëÿ òðåáîâàíèå ìèíèìàëüíîé ìàññû îòõîäèò íà âòîðîé ïëàí.
 ñâÿçè ñ ýòèì ïðèìåíåíèå äîðîãèõ òðóäíîîáðàáàòûâàåìûõ ìàòåðèàëîâ äëÿ ñíèæåíèÿ ìàññû íåöåëåñîîáðàçíî. Æåëàòåëüíî ïðèìåíåíèå äåòàëåé ïðîñòûõ
ôîðì ñ íåîáõîäèìûì ìèíèìóìîì ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè. Òðåáóåìûå çàïàñû ïðî÷íîñòè îáåñïå÷èâàþòñÿ óâåëè÷åíèåì ñå÷åíèÿ äåòàëåé. Íà Ðèñ. 5.9_1
ïîêàçàíû ÷àñòè êîðïóñà êîìïðåññîðà àâèàöèîííîãî
äâèãàòåëÿ è ñîçäàííîãî íà åãî áàçå êîðïóñà êîìïðåññîðà äâèãàòåëÿ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ.
Ñ áîëüøîé îñòîðîæíîñòüþ ñëåäóåò ïîäõîäèòü
ê âîïðîñó çàìåíû ìàðêè ìàòåðèàëà îñîáî îòâåò-
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
5.10 – Îñîáåííîñòè ðàáîòû
êîìïðåññîðà â ïàðîãàçîâîì öèêëå
Ðèñóíîê 5.9_1 - ×àñòü êîðïóñà êîìïðåññîðà àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ (ââåðõó) è ñîçäàííûé íà åãî áàçå êîðïóñ êîìïðåññîðà
íàçåìíîãî äâèãàòåëÿ
ñòâåííûõ è ñëîæíûõ â äîâîäêå äåòàëåé (âàëîâ, äèñêîâ, ëîïàòîê). Èçìåíåíèå ìàòåðèàëà ýòèõ äåòàëåé
ìîæåò ïîòðåáîâàòü ïðîâåäåíèÿ äîðîãîñòîÿùèõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðàáîò - òåíçîìåòðèðîâàíèÿ è ÷àñòîòíîé îòñòðîéêè ëîïàòîê, ýêâèâàëåíòíî-öèêëè÷åñêèõ èñïûòàíèé äèñêîâ è âàëîâ è ò.ï.
 êà÷åñòâå èñïîëíèòåëüíûõ ìåõàíèçìîâ ïîâîðîòà ëîïàòîê ÂÍÀ è ÍÀ ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ êàê
òðàäèöèîííûå äëÿ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé ãèäðîè ïíåâìîöèëèíäðû, òàê è ýëåêòðîïðîâîäû.  ñëó÷àå èñïîëüçîâàíèÿ ãèäðîïðèâîäîâ ïðèõîäèòñÿ ïðåäóñìàòðèâàòü ñïåöèàëüíûé ãèäðîíàñîñ, ïîñêîëüêó â îòëè÷èå îò àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ, ãäå
â êà÷åñòâå ðàáî÷åãî òåëà èñïîëüçóåòñÿ äàâëåíèå
òîïëèâà îñíîâíîãî òîïëèâíîãî íàñîñà, ïðîìûøëåííûå äâèãàòåëè ÷àùå âñåãî èñïîëüçóþò ãàçîâîå
òîïëèâî.
Êàê èçâåñòíî, íà âåëè÷èíó òðåáóåìûõ ìîíòàæíûõ è ðàáî÷èõ ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ ìåæäó ðàáî÷èìè ëîïàòêàìè è êîðïóñîì, ìåæäó ëîïàòêàìè ÍÀ
è ðîòîðîì âëèÿþò ïðåäïîëàãàåìûå óñëîâèÿ ðàáîòû äâèãàòåëÿ. Öèêë ðàáîòû ïðîìûøëåííîãî äâèãàòåëÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ àâèàöèîííûì õàðàêòåðèçóåòñÿ ìåíüøåé íàïðÿæåííîñòüþ, áîëåå óçêèì
äèàïàçîíîì ðàáî÷èõ ðåæèìîâ, áîëüøåé äëèòåëüíîñòüþ ïåðåõîäíûõ ðåæèìîâ – çàïóñêà ïðèåìèñòîñòè è ñáðîñà. Ýòî ïîçâîëÿåò â êîìïðåññîðå ïðîìûøëåííîãî äâèãàòåëÿ èìåòü ìåíüøèå ìîíòàæíûå
è ðàáî÷èå ðàäèàëüíûå çàçîðû. Óìåíüøåíèå ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ ïîëîæèòåëüíî ñêàçûâàåòñÿ íà ïàðàìåòðàõ êîìïðåññîðà – êîìïðåññîðû ïðîìûøëåíûõ äâèãàòåëåé, ñîçäàííûå íà áàçå àâèàöèîííûõ,
èìåþò, êàê ïðàâèëî, áîëåå âûñîêèé, ÷åì ó ïðîòîòèïà ÊÏÄ.
Äëÿ ýôôåêòèâíîãî èñïîëüçîâàíèÿ ÃÒÝÑ â ñîñòàâå ÏÃÓ íåîáõîäèìî ïîääåðæàíèå ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîé òåìïåðàòóðû ãàçà çà òóðáèíîé (Òò*)
ïðè ñíèæåíèè òåìïåðàòóðû íàðóæíîãî âîçäóõà (tí)
è ïðè äðîññåëèðîâàíèè ÃÒÄ. Îñíîâíîé îñîáåííîñòüþ ðàáîòû êîìïðåññîðà â ïàðîãàçîâîì öèêëå ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî ïîääåðæàíèå Òò* îáåñïå÷èâàåòñÿ
ïðèêðûòèåì ëîïàòîê ÂÍÀ è ÍÀ êîìïðåññîðà äëÿ
ñíèæåíèÿ ðàñõîäà âîçäóõà ïðè ïîñòîÿííîé ÷àñòîòå âðàùåíèÿ.
Îñîáåííîñòè ðàáîòû êîìïðåññîðà â ïàðîãàçîâîì öèêëå ðàññìîòðèì íà ïðèìåðå êîìïðåññîðà
ÃÒÝ-180.
Êîìïðåññîð ÃÒÝ-180 ÿâëÿåòñÿ ìîäåëüþ
(ÊÌ = 3,477) ÊÂÄ àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À.
Îñíîâíûìè îñîáåííîñòÿìè åãî ðàáîòû â ïàðîãàçîâîì öèêëå, ñâÿçàííûìè ñ èçìåíåíèåì óãëà óñòàíîâêè ëîïàòîê ÂÍÀ è ÍÀ îò îñíîâíîé ïðîãðàììû
óïðàâëåíèÿ, ÿâëÿþòñÿ:
- èçìåíåíèå çàïàñîâ óñòîé÷èâîé ðàáîòû êîìïðåññîðà;
- èçìåíåíèå ìàêñèìàëüíîãî ìîìåíòà, äåéñòâóþùåãî íà âàë ìåõàíèçàöèè óïðàâëåíèÿ ÂÍÀ.
 ñâÿçè ñ òåì, ÷òî êîìïðåññîð ÃÒÝ-180 íàõîäèòñÿ íà îäíîì âàëó ñ ýëåêòðîãåíåðàòîðîì, ôèçè÷åñêèå îáîðîòû êîìïðåññîðà âñåãäà ïîñòîÿííû
è ðàâíû 3000 îá/ìèí. Ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû îêðóæàþùåé ñðåäû tÍ èçìåíÿþòñÿ ïðèâåäåííûå
îáîðîòû êîìïðåññîðà. Ðàññìîòðèì îñîáåííîñòè ðàáîòû êîìïðåññîðà â ïàðîãàçîâîì öèêëå ïðè
tÍ = +15°Ñ.
Íà Ðèñ. 5.10_1 ïðèâåäåíû çàâèñèìîñòè òåìïåðàòóðû ãàçà çà òóðáèíîé ÒÒ* îò ìîùíîñòè ÃÒÓ
ïðè ôèêñèðîâàííîì ïîëîæåíèè ÂÍÀ è ïðè ïðèêðûòèè ÂÍÀ. Íà Ðèñ. 5.10_2 ïðèâåäåíà çàâèñèìîñòü îòíîñèòåëüíîé ìîùíîñòè ÃÒÓ îò ïðèêðûòèÿ ÂÍÀ. Êàê âèäíî èç ðèñóíêîâ, äëÿ
ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿííîé ÒÒ* íåîáõîäèìî ïðèêðûòèå ëîïàòîê ÂÍÀ. Íî ïðè ñíèæåíèè ìîùíîñòè ÃÒÓ íèæå 0,5NÍÎÌ ïîääåðæàíèå ïîñòîÿííîé
Ò Ò* íåâîçìîæíî èç-çà îãðàíè÷åíèÿ âåëè÷èíû
ïðèêðûòèÿ ÂÍÀ.
Ïðèêðûòèå ÂÍÀ ïðè ôèêñèðîâàííîé ÷àñòîòå
âðàùåíèÿ ðîòîðà ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ çàïàñîâ
óñòîé÷èâîé ðàáîòû êîìïðåññîðà èç-çà ðàññîãëàñîâàíèÿ â ðàáîòå îòäåëüíûõ ñòóïåíåé. Ìàêñèìàëüíàÿ
âåëè÷èíà ïðèêðûòèÿ ÂÍÀ îïðåäåëÿåòñÿ èñõîäÿ èç
óñëîâèÿ, ÷òî çàïàñû óñòîé÷èâîé ðàáîòû êîìïðåññîðà äîëæíû áûòü íå íèæå ìèíèìàëüíî äîïóñòèìîãî óðîâíÿ.
275
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.10_1 – Çàâèñèìîñòü òåìïåðàòóðû ãàçà çà òóðáèíîé îò îòíîñèòåëüíîé ìîùíîñòè ÃÒÓ ïðè
tÂÕ*= +15°Ñ
Ðèñóíîê 5.10_2 – Çàâèñèìîñòü îòíîñèòåëüíîé ìîùíîñòè ÃÒÓ îò ïðèêðûòèÿ ÂÍÀ îò èñõîäíîé ïðîãðàììû
ðåãóëèðîâàíèÿ
276
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.10_3 – Õàðàêòåðèñòèêè êîìïðåññîðà ÃÒÝ-180 íà ðåæèìå nïð=3000 îá/ìèí (tâõ*=+15°Ñ) ïðè
ðàçëè÷íûõ óãëàõ ÂÍÀ
Ðèñóíîê 5.10_4 - Çàâèñèìîñòü çàïàñîâ óñòîé÷èâîé ðàáîòû êîìïðåññîðà â ïàðîãàçîâîì öèêëå
(nÏÐ=3000 îá/ìèí, tÂÕ=+15°Ñ) îò ïðèêðûòèÿ ÂÍÀ îò èñõîäíîé ïðîãðàììû ðåãóëèðîâàíèÿ
277
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ìàêñèìàëüíîé âåëè÷èíû
ïðèêðûòèÿ ÂÍÀ ïðîâåäåíû ðàñ÷åòíî-ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðàáîòû ïî îïðåäåëåíèþ íàïîðíûõ õàðàêòåðèñòèê êîìïðåññîðà ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ
ïðèêðûòèÿ ÂÍÀ îò èñõîäíîé ïðîãðàììû ðåãóëèðîâàíèÿ.
Íà Ðèñ. 5.10_3 ïðèâåäåíû ðàñ÷åòíî-ýêñïåðèìåíòàëüíûå íàïîðíûå õàðàêòåðèñòèêè êîìïðåññîðà ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ ïðèêðûòèÿ ÂÍÀ
îò èñõîäíîé ïðîãðàììû ðåãóëèðîâàíèÿ êîìïðåññîðà è ðàñ÷åòíàÿ ëèíèÿ ðàáî÷èõ ðåæèìîâ. Íà
Ðèñ. 5.10_4 ïðåäñòàâëåíû ôàêòè÷åñêèå è ìèíèìàëüíî äîïóñòèìûå çàïàñû óñòîé÷èâîé ðàáîòû
êîìïðåññîðà ïî êðèòåðèþ:
Èç ðèñóíêà âèäíî, ÷òî ïðèêðûòèå ÂÍÀ îò èñõîäíîé ïðîãðàììû ðåãóëèðîâàíèÿ áîëåå ÷åì íà 30°
ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ çàïàñîâ óñòîé÷èâîñòè íèæå
äîïóñòèìîãî óðîâíÿ. Ïîýòîìó ìàêñèìàëüíàÿ âåëè÷èíà ïðèêðûòèÿ ÂÍÀ îò èñõîäíîé ïðîãðàììû ðåãóëèðîâàíèÿ ïðè tÂÕ* = +15°Ñ ðàâíà 30°.
Íà Ðèñ. 5.10_5 ïðåäñòàâëåíà çàâèñèìîñòü ìàêñèìàëüíîãî äîïóñòèìîãî ïðèêðûòèÿ ëîïàòîê ÂÍÀ
îò èñõîäíîé ïðîãðàììû ðåãóëèðîâàíèÿ ∆(∆αÂÍÀ)
îò òåìïåðàòóðû âîçäóõà íà âõîäå â êîìïðåññîð. Íà
Ðèñ. 5.10_6 ïðèâåäåíà çàâèñèìîñòü ìàêñèìàëüíîãî äîïóñòèìîãî ïðèêðûòèÿ ÂÍÀ îò ïðèâåäåííîé
÷àñòîòû âðàùåíèÿ êîìïðåññîðà.
Ïðèêðûòèå ëîïàòîê ÂÍÀ è ÍÀ ïðè ïîñòîÿííîé ÷àñòîòå âðàùåíèÿ ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ìàêñèìàëüíîãî ìîìåíòà, äåéñòâóþùåãî íà âàë ìåõàíèçìà óïðàâëåíèÿ ÂÍÀ è ÍÀ. Ýòî èçìåíåíèå
â îñíîâíîì ñâÿçàíî ñ óâåëè÷åíèåì àýðîäèíàìè÷åñêèõ ñèë, äåéñòâóþùèõ íà ëîïàòêè ÂÍÀ è ÍÀ.
Ïî äàííûì ðàñ÷åòà ïðèêðûòèå ÂÍÀ îò èñõîäíîé ïðîãðàììû ðåãóëèðîâàíèÿ íà 24 ãðàäóñà (ïðè
nÏÐ = 3000 îá/ìèí) ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ àýðîäèíàìè÷åñêîãî ìîìåíòà îò ìèíóñ 21,5 êãñ·ì äî
208 êãñ·ì. Òàê êàê íà äàííîì ðåæèìå ðàáîòû êîìïðåññîðà êðóòÿùèé ìîìåíò îò àýðîäèíàìè÷åñêèõ
ñèë ñîñòàâëÿåò íå ìåíåå 25% îò ñóììàðíîãî ìîìåíòà (ñ ó÷åòîì ìîìåíòà îò ñèë òðåíèÿ â ìåõàíèçìå óïðàâëåíèÿ), òî ðàáîòà êîìïðåññîðà â ïàðîãàçîâîì öèêëå òðåáóåò ó÷åòà óâåëè÷åíèÿ óñèëèÿ íà
øòîêå ìåõàíèçìà óïðàâëåíèÿ ÂÍÀ è ÍÀ.
5.11 – Ìàòåðèàëû, ïðèìåíÿåìûå
äëÿ äåòàëåé êîìïðåññîðîâ
Âûáîð ìàòåðèàëîâ êîìïðåññîðà îñóùåñòâëÿåòñÿ èñõîäÿ èç ñâîéñòâ ìàòåðèàëà â ðàáî÷èõ óñëî-
Ðèñóíîê 5.10_5 - Çàâèñèìîñòü ìàêñèìàëüíîãî äîïóñòèìîãî ïðèêðûòèÿ ÂÍÀ îò ïðèâåäåííîé ÷àñòîòû
âðàùåíèÿ êîìïðåññîðà
278
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 5.10_6 – Ìàêñèìàëüíîå äîïóñòèìîå ïðèêðûòèå ÂÍÀ îò èñõîäíîé ïðîãðàììû ðåãóëèðîâàíèÿ
â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû âîçäóõà íà âõîäå â êîìïðåññîð
âèÿõ ýêñïëóàòàöèè. Äåòàëü, èçãîòîâëåííàÿ èç âûáðàííîãî ìàòåðèàëà, äîëæíà óäîâëåòâîðÿòü íîðìàì
ïðî÷íîñòè ïðè çàäàííûõ íàäåæíîñòè è ðåñóðñå.
5.11.1 – Õàðàêòåðèñòèêè ïðèìåíÿåìûõ ìàòåðèàëîâ
 êîìïðåññîðå ïðèìåíÿþòñÿ ÷åòûðå îñíîâíûå
ãðóïïû ìàòåðèàëîâ:
- àëþìèíèåâûå ñïëàâû - â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð, íå ïðåâûøàþùèõ 250îÑ;
- òèòàíîâûå ñïëàâû –â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð,
íå ïðåâûøàþùèõ 500îÑ;
- ñòàëè è æàðîïðî÷íûå ñïëàâû - â äèàïàçîíå
òåìïåðàòóð, ïðåâûøàþùèõ 450…500îÑ;
- ïîëèìåðíûå êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð, íå ïðåâûøàþùèõ
150…250îÑ.
Íåêîòîðûå ñâîéñòâà ïåðå÷èñëåííûõ ìàòåðèàëîâ ïðèâåäåíû â òàáëèöå 5.11.4_1
5.11.1.1 – Òèòàíîâûå ñïëàâû
 íàñòîÿùåå âðåìÿ íàèáîëåå øèðîêî â ìèðîâîé ïðàêòèêå ïðèìåíÿþòñÿ â êîíñòðóêöèè êîìïðåññîðîâ òèòàíîâûå ñïëàâû. Òèòàíîâûå ñïëàâû ïðè
ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøîé ïëîòíîñòè ≅ 4,5 ã/ñì3
ïðîòèâ ≅ 7,8…8,3 ã/ñì3 ó ñòàëåé) îáëàäàþò ñîèçìå-
ðèìûì ñî ñòàëÿìè ïðåäåëîì ïðî÷íîñòè. Ïîýòîìó,
çàìåíÿÿ ñòàëüíûå äåòàëè íà òèòàíîâûå, ìîæíî ïîëó÷èòü çàìåòíîå ñíèæåíèå ìàññû êîìïðåññîðà, à çíà÷èò è âñåãî äâèãàòåëÿ â öåëîì.
 òî æå âðåìÿ íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü, ÷òî ñ óâåëè÷åíèåì ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû ìåõàíè÷åñêèå
ñâîéñòâà òèòàíîâûõ ñïëàâîâ çàìåòíî ïàäàþò.
Êðîìå ýòîãî, òèòàíîâûå ñïëàâû ÷óâñòâèòåëüíû
ê êîíöåíòðàòîðàì íàïðÿæåíèé, êàê çàëîæåííûì
â êîíñòðóêöèè äåòàëè, òàê è ïîÿâèâøèìñÿ â ðåçóëüòàòå íàðóøåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà
ïðè èçãîòîâëåíèè. Íåìàëîâàæíûì ôàêòîðîì ÿâëÿåòñÿ òàêæå âîçìîæíîå íàðóøåíèå òåìïåðàòóðíîãî
ðåæèìà ïðè èçãîòîâëåíèè è ýêñïëóàòàöèè äåòàëåé
èç òèòàíîâûõ ñïëàâîâ. Âñå ïåðå÷èñëåííîå ìîæåò
ïðèâåñòè ê çàìåòíîìó ñíèæåíèþ ñîïðîòèâëåíèÿ
óñòàëîñòè.
Åùå îäíèì ôàêòîðîì, êîòîðûé íåîáõîäèìî
ó÷èòûâàòü ïðè ïðîåêòèðîâàíèè äåòàëåé èç òèòàíîâûõ ñïëàâîâ, ÿâëÿåòñÿ òàê íàçûâàåìûé «òèòàíîâûé ïîæàð». Ýòî ÿâëåíèå âîçíèêàåò ïðè ïðîäîëæèòåëüíîì íåïðåðûâíîì êîíòàêòå äâóõ âçàèìíî
ïîäâèæíûõ ïîâåðõíîñòåé èç òèòàíîâûõ ñïëàâîâ.
Ïðè ýòîì äåòàëè ðàçîãðåâàþòñÿ è ïðîèñõîäèò èõ
ñâàðêà è äàæå âîçãîðàíèå. Äëÿ òîãî, ÷òîáû îñâîáîäèòüñÿ îò òàêîãî ÿâëåíèÿ, íà îäíó èç äåòàëåé, íàõîäÿùèõñÿ â çîíå âåðîÿòíîãî êîíòàêòà, ñëåäóåò
íàíåñòè ïðèðàáàòûâàåìîå ïîêðûòèå. Â íåêîòîðûõ
279
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
ñëó÷àÿõ äàæå ïðèíèìàþò ðåøåíèå èçãîòîâèòü îäíó
èç äåòàëåé èç äðóãîãî ìàòåðèàëà, â òîì ÷èñëå èç
ñòàëè, õîòÿ ýòî è âåäåò ê óâåëè÷åíèþ ìàññû êîíñòðóêöèè.
5.11.1.2 – Àëþìèíèåâûå ñïëàâû
Àëþìèíèåâûå ñïëàâû îáëàäàþò åùå ìåíüøåé
ìàññîé - 2,65…2,85 ã/ñì3. Îäíàêî èõ ìåõàíè÷åñêèå
ñâîéñòâà è äèàïàçîí ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð çíà÷èòåëüíî íèæå, ÷åì ñòàëåé è òèòàíîâûõ ñïëàâîâ è ñòàëåé,
÷òî ðåçêî ñíèæàåò îáëàñòü èõ ïðèìåíåíèÿ. Ïðåïÿòñòâèåì äëÿ ïðèìåíåíèÿ òàêèõ ñïëàâîâ òàêæå ÿâëÿåòñÿ ñðàâíèòåëüíî íèçêàÿ êîððîçèîííàÿ ñòîéêîñòü.
Ìàòåðèàë òðåáóåò ïðèìåíåíèÿ ñïåöèàëüíûõ ýìàëåâûõ èëè äðóãèõ ïîêðûòèé äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ êîððîçèè.
5.11.1.3 – Ñòàëè è æàðîïðî÷íûå íèêåëåâûå ñïëàâû
Ýòè ìàòåðèàëû ÿâëÿëèñü áû îïòèìàëüíûìè
äëÿ èçãîòîâëåíèÿ äåòàëåé êîìïðåññîðà, ïîñêîëüêó
îíè îáëàäàþò íàèëó÷øèìè ìåõàíè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè, ñàìûì øèðîêèì ñðåäè ðàññìàòðèâàåìûõ
ìàòåðèàëîâ äèàïàçîíîì ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð, âûñîêèìè ýðîçèîííûìè è êîððîçèîííûìè ñâîéñòâàìè. Âñå ýòî îáóñëîâèëî èõ ïîëíîå äîìèíèðîâàíèå
íà ðàííåì ýòàïå ñóùåñòâîâàíèÿ ÃÒÄ. Îäíàêî çàäà÷à îáåñïå÷åíèÿ ìèíèìàëüíîé ìàññû ìîæåò ðåøàòüñÿ òîëüêî ïðèìåíåíèåì áîëåå ëåãêèõ ìàòåðèàëîâ.
5.11.1.4 – Ïîëèìåðíûå êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû
 íàñòîÿùåå âðåìÿ â àâèàäâèãàòåëåñòðîåíèè
âñå øèðå ïðèìåíÿþòñÿ ÏÊÌ, îáëàäàþùèå îòíîñèòåëüíî âûñîêèìè ìåõàíè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè
ïðè ñðàâíèòåëüíî íèçêîé óäåëüíîé ìàññå (ñì. òàáëèöó 5.13.4_1). Äî íåäàâíåãî âðåìåíè ãëàâíûì îãðàíè÷åíèåì èõ ïðèìåíåíèÿ ÿâëÿëèñü íåâûñîêèå ðàáî÷èå òåìïåðàòóðû - äî 100îÑ, íî çà ïîñëåäíèé
ãîäû ýòîò ïðåäåë äîñòèã 250îÑ (äëÿ ñòåêëîïëàñòèêîâ), à äëÿ îòäåëüíûõ íîâûõ ìàòåðèàëîâ è 350îÑ.
ÏÊÌ ñîñòîèò èç äâóõ îñíîâíûõ êîìïîíåíòîâ:
ñâÿçóþùåãî (ñèíòåòè÷åñêîé ñìîëû) è âîëîêíèñòîãî íàïîëíèòåëÿ (òêàíü èëè îäíîíàïðàâëåííûé æãóò
èç óãëå-, îðãàíî- èëè ñòåêëîâîëîêíà). Íàïîëíèòåëü
âîñïðèíèìàåò îñíîâíûå íàãðóçêè, à ñâÿçóþùåå
ôîðìèðóåò èç îòäåëüíûõ ÷àñòåé íàïîëíèòåëÿ (òêàíè, æãóòà, ëåíòû) åäèíîå öåëîå è îáåñïå÷èâàåò
ðàñïðåäåëåíèå íàãðóçêè. Óçëû èç ÏÊÌ ìîæíî àðìèðîâàòü ìåòàëëè÷åñêèìè ýëåìåíòàìè. Òàêèì îáðàçîì, ãîòîâûé óçåë ìîæíî ïîëó÷èòü ïðàêòè÷åñêè
íå ïðèìåíÿÿ ìåõàíè÷åñêóþ îáðàáîòêó, è èìåòü ïðè
ýòîì êîýôôèöèåíò èñïîëüçîâàíèÿ ìàòåðèàëà áëèçêèì ê 100%. Îäíàêî ñòîèìîñòü îòäåëüíûõ êîìïîíåíòîâ ìàòåðèàëà è òðóäîåìêîñòü èçãîòîâëåíèÿ
òàêèõ óçëîâ, ïî ñðàâíåíèþ ñ àíàëîãè÷íûì ìåòàëëè÷åñêèì, â íåñêîëüêî ðàç âûøå, ÷òî ïîêà îãðàíè÷èâàåò ñôåðó ïðèìåíåíèÿ ÏÊÌ â ñåðèéíûõ äâèãàòåëÿõ.
Òàáëèöà 5.11.4_1
Ñâîéñòâà ìàòåðèàëîâ, ïðèìåíÿåìûõ êîìïðåññîðàõ ÃÒÄ
Материал
Плотность
ρ ,г/см3
Коэф. линейного расширения α,
100oС
ÏÊÌ
Àëþìèíèåâûå
ñïëàâû
Òèòàíîâûå
ñïëàâû
Ñòàëè
Æàðîïðî÷íûå
ñïëàâû
280
200oС
400оС
1,4…1,9
Предел
прочности
при
растяжении
σ В, МПа
Модуль упругости Е
900…1100
100000…130000
2,65…2,85
1,0016
1,0039
1,0087
360…380
4,4…4,55
1,0007
1,0016
1,0037
950…1200
7,8…8,3
1,0012
1,0031
1,0068
900…1000
8,2…8,35
1,0010
1,0024
1,0054
1000…1200
110000…160000
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
5.12 – Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðüìèíèìóì
adiabatic – àäèàáàòè÷åñêèé
aerodynamic – àýðîäèíàìèêà
air bleed cavity – ïîëîñòü îòáîðà
airflow – âîçäóøíûé ïîòîê
airfoil – ïðîôèëü (ëîïàòêè)
analysis – ðàñ÷åò
aspiration – âñàñûâàíèå
axial – îñåâîé
axisymmetric – îñåñèììåòðè÷íûé
bearing – ïîäøèïíèê
blade – ðàáî÷àÿ ëîïàòêà
bleed – îòáîð (âîçäóõà)
boundary layer – ïîãðàíè÷íûé ñëîé
booster – ïîäïîðíûå ñòóïåíè
centrifugal – öåíòðîáåæíûé
chord – õîðäà
clearance – çàçîð
coating – ïîêðûòèå
cooling – îõëàæäåíèå
compressor – êîìïðåññîð
core – ãàçîãåíåðàòîð
cover – êðûøêà, êîæóõ
disc – äèñê
distribution – ðàñïðåäåëåíèå
downstream – âíèç ïî ïîòîêó
eddy – âèõðü
edge – êðîìêà
fan – âåíòèëÿòîð
flowpath – ïðîòî÷íàÿ ÷àñòü
hatch – ëþê
heating – íàãðåâ
HPC (high pressure compressor) – ÊÂÄ (êîìïðåññîð
âûñîêîãî äàâëåíèÿ)
honeycomb lining – ñîòîâîå óïëîòíåíèå
incidence angle – óãîë àòàêè
inlet – âõîä
IGV (inlet guide vane) – âõîäíàÿ íàïðàâëÿþùàÿ ëîïàòêà
isentropic – èçîýíòðîïè÷åñêèé
leakage – ïåðåòåêàíèå
ledge – âûñòóï
lid – êðûøêà
lip – âûñòóï, ôëàíåö
load – íàãðóçêà
loss – ïîòåðè
LPC (low pressure compressor) – ÊÍÄ (êîìïðåññîð
íèçêîãî äàâëåíèÿ)
Mach number – ÷èñëî Ìàõà
noise – øóì
nut - ãàéêà
operating line – ëèíèÿ ðàáî÷èõ ðåæèìîâ
parameter – ïàðàìåòð
performance – õàðàêòåðèñòèêà
piece –äåòàëü
pin -øòèôò
radial – ðàäèàëüíûé
ratio – îòíîøåíèå, êîýôôèöèåíò
repair – ðåìîíò
Reynolds number – êðèòåðèé Ðåéíîëüäñà
rib – ðåáðî
ring – êîëüöî
rod – ñòåðæåíü, òÿãà, øòîê
roll – ðîëèê
root – êîðåíü (õâîñòîâèê) ëîïàòêè
rotation – âðàùåíèå
rotor – ðîòîð
screw – âèíò, áîëò
seal – óïëîòíåíèå
secondary flows – âòîðè÷íîå òå÷åíèå
section – ñå÷åíèå
shaft – âàë
shape – ôîðìà
shock – óäàð, ñêà÷îê óïëîòíåíèÿ
shroud – áàíäàæ
simulation – ìîäåëèðîâàíèå
slot – ùåëü, êàíàâêà
snubber – äåìïôèðóþùåå óñòðîéñòâî
span – ðàçìàõ, õîðäà
spull – áàðàáàí
splitter – ðàçäåëèòåëü, ðàññåêàòåëü
stability – óñòîé÷èâîñòü
stage – ñòóïåíü
stagnation – òîðìîæåíèå
stall – ñðûâ
stator – ñòàòîð
stream – ïîòîê
streamline – ëèíèÿ òîêà
strut – ñòîéêà
surge – ïîìïàæ
thickness – òîëùèíà
thread – ðåçüáà
throat – ãîðëî
thrust – òÿãà
trailing edge – âûõîäíàÿ êðîìêà
tip speed – îêðóæíàÿ ñêîðîñòü íà ïåðèôåðèè ÐÊ
unit – ýëåìåíò, åäèíèöà èçìåðåíèÿ
valve – êëàïàí
velocity – ñêîðîñòü
viscosity – âÿçêîñòü
wall – ñòåíêà
wave – âîëíà
281
Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ
5.13 – Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé
ëèòåðàòóðû
5.13.1. Á.Í.Þäàåâ. Òåõíè÷åñêàÿ òåðìîäèíàìèêà.
Òåïëîïåðåäà÷à. Ó÷åáíîå ïîñîáèå äëÿ âòóçîâ. – Ì.:
Âûñøàÿ øêîëà, 1988ã.
5.13.2. Â.È.Ëîêàé, Ì.Í.Áîäóíîâ, Â.Â.Æóéêîâ,
À.Â.Ùóêèí. Òåïëîïåðåäà÷à â îõëàæäàåìûõ äåòàëÿõ ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ ëåòàòåëüíûõ àïïàðàòîâ. - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1985ã.
5.13.3. Îñíîâû òåïëîïåðåäà÷è â àâèàöèîííîé è ðàêåòíî-êîñìè÷åñêîé òåõíèêå. -Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1975ã.
5.13.4. Àýðîäèíàìèêà êîìïðåññîðîâ: Ïåð. ñ àíãë./
Í.Êàìïñòè.– Ì.: Ìèð, 2000ã.
5.13.5. Êîíñòðóêöèÿ è ïðîåêòèðîâàíèå àâèàöèîííûõ ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëåé. Ïîä îáùåé ðåäàêöèåé Ä.Â.Õðîíèíà - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1989 ã.
5.13.6. Àâèàöèîííûå ïðàâèëà. ×àñòü 33. Íîðìû ëåòíîé ãîäíîñòè äâèãàòåëåé âîçäóøíûõ ñóäîâ./ Ìåæãîñóäàðñòâåííûé Àâèàöèîííûé Êîìèòåò
5.13.7. Òåõíè÷åñêàÿ ñïðàâêà. Âëèÿíèå êîìïîíîâêè
ñàìîëåòà íà çàùèùåííîñòü äâèãàòåëåé îò ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ, çàáðàñûâàåìûõ ñ ïîâåðõíîñòè
ÂÏÏ. ÃîñÍÈÈ ÃÀ - Ìîñêâà, 2001 ã.
5.13.8. Òåõíè÷åñêàÿ ñïðàâêà ¹ 25602. Ñèëîâàÿ óñòàíîâêà ÏÑ-90À-12. Çàùèòà îò ïîïàäàíèÿ ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ â äâèãàòåëü.
5.13.9. Ê.Â.Õîëùåâíèêîâ, Î.Í.Åìèí, Â.Ò.Ìèòðîõèí. Òåîðèÿ è ðàñ÷åò àâèàöèîííûõ ëîïàòî÷íûõ
ìàøèí. – Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1986ã.
5.13.10. Þ.Ñ. Ïîäóáóåâ, Ê.Ï. Ñåëåçíåâ. Òåîðèÿ è
ðàñ÷åò îñåâûõ è öåíòðîáåæíûõ êîìïðåññîðîâ. – Ì.:
Ìàøãèç1957
5.13.11. Òåõíè÷åñêèé îò÷åò ¹ 39155. Äâèãàòåëü
ÃÒÝ-180. Ðàñ÷åòíî-ýêñïåðèìåíòàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè êîìïðåññîðà ÃÒÝ-180, óòî÷íåííûå ïî ðåçóëüòàòàì èñïûòàíèé íà óñòàíîâêå Ê-2-180.
5.13.12. Òåõíè÷åñêèé îò÷åò ¹ 39224. Äâèãàòåëü
ÃÒÝ-180. Èñïûòàíèå ìîäåëè êîìïðåññîðà â ñîñòàâå óñòàíîâêè Ê-2-180 (053).
5.13.13. Ìåòîäîëîãèÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ îñåâîãî êîìïðåññîðà. Ô.Ø.Ãåëüìåäîâ, Â.È.Ìèëåøèí è äð.
ÖÈÀÌ - Òåïëîýíåðãåòèêà. 2002. ¹9. Ñ.19 —28.
5.13.14. Ïðèìåíåíèå ìåòîäà óñòàíîâëåíèÿ äëÿ ðàñ÷åòà íèçêî÷àñòîòíûõ òå÷åíèé. Ä.×îé, ×.Ì.Ìåðêë
- Àýðîêîñìè÷åñêàÿ òåõíèêà. 1986. ¹ 7. Ñ. 29 — 40.
5.13.15. THE JET ENGINE – Rolls-Royce plc
282
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ãëàâà 6 – Êàìåðû ñãîðàíèÿ
ÃÒÄ
 «ïðîñòîì» òåðìîäèíàìè÷åñêîì öèêëå ÃÒÄ
(ñì.ãëàâó 2) íà ó÷àñòêå Ê-à (ñì. Ðèñ. 6_1) ê ïîòîêó ðàáî÷åãî òåëà ïîäâîäèòñÿ òåïëî.
 ÃÒÄ ýòîò ïðîöåññ îñóùåñòâëÿåòñÿ â êàìåðå
ñãîðàíèÿ (ÊÑ) (ñì. Ðèñ. 6_2). Òåïëî ïîäâîäèòñÿ çà
ñ÷åò ñãîðàíèÿ òîïëèâà, òî åñòü ïðåîáðàçîâàíèÿ õèìè÷åñêîé ýíåðãèè òîïëèâà â òåïëîâóþ, ïðè ýòîì
òåìïåðàòóðà ðàáî÷åãî òåëà âîçðàñòàåò îò çíà÷åíèÿ
ÒÊ* (çà êîìïðåññîðîì) äî ÒÃ* (íà âõîäå â òóðáèíó).
Ðåàëüíûé ïðîöåññ â ÊÑ îòëè÷àåòñÿ îò èäåàëüíîãî íàëè÷èåì ïîòåðü äàâëåíèÿ îò Ð*Ê äî Ð*à .
Ïîòåðè äàâëåíèÿ â ÊÑ ñêëàäûâàþòñÿ èç ãèäðàâëè÷åñêèõ ïîòåðü (ïîòåðü òðåíèÿ) è ïîòåðü îò ïîäâîäà òåïëà ê ïîòîêó ðàáî÷åãî òåëà. Ãèäðàâèëè÷åñêèå
ïîòåðè â ñâîþ î÷åðåäü ìîæíî ðàçäåëèòü íà ñîñòàâëÿþùèå ïîòåðè:
- â äèôôóçîðå,
- â êîëüöåâûõ êàíàëàõ,
- íà âòåêàíèå âîçäóõà â îòâåðñòèÿ æàðîâîé
òðóáû è ýëåìåíòû ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà (ÔÓ),
- íà ñìåøåíèå ñòðóé.
Êàê âèäíî èç äèàãðàììû, ïðèâåäåííîé íà
Ðèñ. 6_1, ãèäðàâëè÷åñêèå ïîòåðè ÷àñòè÷íî êîìïåíñèðóþòñÿ, ò.ê. ðàáîòà òðåíèÿ ïðåîáðàçóåòñÿ â òåïëî, êîòîðîå âîçâðàùàåòñÿ â ðàáîòó òåðìîäèíàìè÷åñêîãî öèêëà. Îäíàêî ïîòåðè äàâëåíèÿ â ÊÑ
ïðèâîäÿò ê óìåíüøåíèþ ñòåïåíè ïîíèæåíèÿ äàâëåíèÿ ãàçà â òóðáèíå è ñîïëå è, ñîîòâåòñòâåííî,
ê óìåíüøåíèþ ïîëåçíîé ðàáîòû è ê.ï.ä. öèêëà.
Êðîìå ïîòåðü äàâëåíèÿ ïðîöåññû â ÊÑ ñîïðîâîæäàþòñÿ ïîòåðÿìè òåïëà çà ñ÷åò åãî ðàññåèâàíèÿ â îêðóæàþùåå ïðîñòðàíñòâî è çà ñ÷åò íåïîëíîãî ñãîðàíèÿ òîïëèâà.
Ïîòåðè òåïëà â îêðóæàþùåå ïðîñòðàíñòâî ïî
ñðàâíåíèþ ñ êîëè÷åñòâîì òåïëà, ïîäâîäèìûì ê ðàáî÷åìó òåëó â, ÊÑ ÒÐÄ ñîñòàâëÿþò 0,005…0,01%.
À â ÒÐÄÄ ýòè ïîòåðè îòñóòñòâóþò, ò.ê. òåïëî îò
êîðïóñà ÊÑ ïîäâîäèòñÿ ê âîçäóõó íàðóæíîãî êîíòóðà, è, òàêèì îáðàçîì, ó÷àñòâóåò â ðàáîòå öèêëà.
Ýêîíîìè÷íîñòü äâèãàòåëÿ íàõîäèòñÿ â ïðÿìîé
çàâèñèìîñòè îò ïîëíîòû ñãîðàíèÿ òîïëèâà.  ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ ïðîöåññ ñãîðàíèÿ òîïëèâà â ÊÑ äîñòàòî÷íî õîðîøî îðãàíèçîâàí, ïîýòîìó ïîëíîòà
ñãîðàíèÿ òîïëèâà â íèõ äîñòèãàåò âåëè÷èíû
ηà = 0,995…0,999. Ïðè òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ðàñ÷åòàõ äâèãàòåëÿ òåïëî, ïîäâåäåííîå ê ðàáî÷åìó òåëó,
âû÷èñëÿåòñÿ ñðàçó ñ ó÷åòîì ïîëíîòû ñãîðàíèÿ òîïëèâà â ÊÑ. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ ýôôåêòèâíîñòè äâèãàòåëÿ è ÊÑ, â ÷àñòíîñòè, íà ñòàäèè ïðîåêòèðîâàíèÿ
ðåøàþòñÿ çàäà÷è ïî ìèíèìèçàöèè ïîòåðü.
Ðèñóíîê 6_1 - Ïîäâîä òåïëà â öèêëå ÃÒÄ
- ïëîùàäü 2ÊÃ32 – ñóììà âíåøíåãî
òåïëà è òåïëà òðåíèÿ, ëåæàùàÿ ïîä
ëèíèåé ÊÃ ðåàëüíîãî ïîäâîäà òåïëà
â ÊÑ (Q);
- ïëîùàäü 2’Ê’Ã32’ – âíåøíåå òåïëî
(Q1), îïðåäåëåííîå òåì æå èíòåðâàëîì òåìïåðàòóð (Òã – Òê) ñ ó÷åòîì
ïîëíîòû ñãîðàíèÿ;
- ïëîùàäü 2ÊÃÊ’2’ – òåïëî òðåíèÿ
â ðåàëüíîì ïðîöåññå ïîäâîäà òåïëà
â ÊÑ
Îñîáåííîñòüþ óçëà ÊÑ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî ïðîèñõîäÿùèå â íåì ïðîöåññû ðàñïûëà òîïëèâà, ïåðåìåøèâàíèÿ òîïëèâà ñ âîçäóõîì, ãîðåíèÿ òîïëèâîâîçäóøíîé ñìåñè, òåïëîîáìåíà - ñëîæíû. Äàæå
íîâåéøåå ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå, ïîçâîëÿþùåå
â íàñòîÿùåå âðåìÿ ðàññ÷èòûâàòü äî òûñÿ÷è ïðîòåêàþùèõ ïðè ðàáîòå ÊÑ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé, îïèñûâàåò ýòè ïðîöåññû íå â ïîëíîé ìåðå. Êàê ñëåäñòâèå - ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ íåäîñòàòî÷íî òî÷íû.
Çäåñü ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî â ðàñ÷åòàõ ÊÑ èñïîëüçóåòñÿ áîëüøîå ÷èñëî ýìïèðè÷åñêèõ çàâèñèìîñòåé
è êîýôôèöèåíòîâ, êîòîðûå îïðåäåëåíû äëÿ êîíêðåòíîé êîíñòðóêöèè è òðåáóþò êîððåêòèðîâêè ïðè
ðàñ÷åòå äðóãîé.  ñâÿçè ñ ýòèì äëÿ ïîëó÷åíèÿ òðåáóåìûõ õàðàêòåðèñòèê ÊÑ òðåáóåòñÿ áîëüøîé
îáúåì äîðîãèõ ýêñïåðèìåíòàëüíî-äîâîäî÷íûõ ðàáîò. Ðàáî÷èé ïðîåêò ôîðìèðóåòñÿ â ðåçóëüòàòå íåñêîëüêèõ ýòàïîâ ðàñ÷åòîâ è ýêñïåðèìåíòàëüíî-äîâîäî÷íûõ ðàáîò, â òîì ÷èñëå - ïî ïîäòâåðæäåíèþ
ðàáîòîñïîñîáíîñòè ñìåæíûõ óçëîâ, íàïðèìåð, òóðáèíû.
283
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6_2 – ÊÑ Äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
6.1 – Òðåáîâàíèÿ ê ÊÑ
ÊÑ – ÷àñòü ÃÒÄ, è ê íåé ïðåäúÿâëÿþòñÿ òå æå
îáùåòåõíè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ, ÷òî è êî âñåìó äâèãàòåëþ è äðóãèì åãî óçëàì. Ýòî òðåáîâàíèÿ ïî ìàññå,
íàäåæíîñòè, òåõíîëîãè÷íîñòè è ò.ä. (ñì. ðàçäåë 2.3).
Ê ÊÑ êðîìå îáùèõ òðåáîâàíèé ïðåäúÿâëÿþòñÿ ñïåöèôè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ. Ðàññìîòðèì èõ ïîäðîáíåå.
Ìèíèìàëüíûå ãàáàðèòíûå ðàçìåðû ÊÑ. Îíè
âëèÿþò íà ïðîäîëüíûå è ïîïåðå÷íûå ðàçìåðû äâèãàòåëÿ, è ñëåäîâàòåëüíî - íà åãî ìàññó. Îáû÷íî ãàáàðèòû ÊÑ (ò.å. å¸ îáúåì) õàðàêòåðèçóþòñÿ âåëè÷èíîé óäåëüíîé òåïëîíàïðÿæåííîñòè QV, êîòîðàÿ
ðàâíà îòíîøåíèþ êîëè÷åñòâà òåïëà, âûäåëèâøåãîñÿ â åäèíèöó âðåìåíè, ê îáúåìó æàðîâîé òðóáû
è äàâëåíèþ íà âõîäå â ÊÑ:
QV =
Q
H G
= 3600 U *T η Ã
*
VЖ PÊ
VЖ PK
ãäå ÍU - íèçøàÿ òåïëîòâîðíàÿ ñïîñîáíîñòü
òîïëèâà (Äæ/êã);
284
(6.1-1)
GT - ñåêóíäíûé ðàñõîä òîïëèâà (êã/ñ);
VÆ - îáúåì æàðîâîé òðóáû (ì3);
ÐÊ* - äàâëåíèå âîçäóõà (Ïà).
×åì áîëüøå òåïëîíàïðÿæåííîñòü ïðè çàäàííîì ðàñõîäå òîïëèâà, òåì ìåíüøå îáúåì ÊÑ. Òåïëîíàïðÿæåííîñòü ÊÑ ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ ñîñòàâëÿåò (3,5…6,5)106 (Äæ/÷ ì3 Ïà).
Âûñîêàÿ ïîëíîòà ñãîðàíèÿ òîïëèâà íà âñåõ
ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ. Ïîëíîòà ñãîðàíèÿ
òîïëèâà õàðàêòåðèçóåòñÿ êîýôôèöèåíòîì ïîëíîòû
ñãîðàíèÿ ηÃ, ïîä êîòîðûì îáû÷íî ïîíèìàþò îòíîøåíèå êîëè÷åñòâà òåïëà, âûäåëèâøåãîñÿ ïðè ñãîðàíèè åäèíèöû ìàññû òîïëèâà, ê åãî òåïëîòâîðíîé
ñïîñîáíîñòè.
Ìèíèìàëüíûå ïîòåðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ â ÊÑ.
Ïîòåðè õàðàêòåðèçóþòñÿ êîýôôèöèåíòîì âîññòàíîâëåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ:
σÊÑ = Ð*à / Ð*Ê
(6.1-2)
 ñîâðåìåííûõ ÊÑ êîýôôèöèåíò âîññòàíîâëåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ ñîñòàâëÿåò 0,94…0.96.
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Øèðîêèå ïðåäåëû óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ. Ïðåäåëû óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ îïðåäåëÿþòñÿ óñëîâèÿìè ýêñïëóàòàöèè ñàìîëåòà. Ïëàìÿ íå äîëæíî ïîãàñàòü â çàäàííîì äèàïàçîíå èçìåíåíèÿ îòíîøåíèÿ
òîïëèâà/âîçäóõ, äàâëåíèÿ, ñêîðîñòè è ïðè ïîïàäàíèè íà âõîä äâèãàòåëÿ âîäû, ëüäà è ïîñòîðîííèõ
ïðåäìåòîâ.
Íàäåæíûé ðîçæèã òîïëèâà â çåìíûõ è âûñîòíûõ óñëîâèÿõ.  çåìíûõ óñëîâèÿõ ðîçæèã äîëæåí áûòü îáåñïå÷åí â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð îò
ìèíóñ 40° äî ïëþñ 40°Ñ. Äîëæåí áûòü îáåñïå÷åí
ðîçæèã òîïëèâà â óñëîâèÿõ âûñîêîãîðíîãî àýðîäðîìà – äî âûñîòû 4,5 êì. Âûñîòíîñòü ðîçæèãà äëÿ
ãðàæäàíñêèõ ñàìîëåòîâ – 9 êì.
Îòñóòñòâèå ïóëüñàöèé äàâëåíèÿ (âèáðàöèîííîãî ãîðåíèÿ).
Ïîëå òåìïåðàòóð íà âûõîäå èç ÊÑ. Ïîëå òåìïåðàòóð äîëæíî â ðàäèàëüíîì íàïðàâëåíèè èìåòü
ýïþðó, îïðåäåëÿåìóþ ïðåäåëüíî äîïóñòèìûìè
íàïðÿæåíèÿìè â ðàáî÷èõ ëîïàòêàõ òóðáèíû è ñîïëîâîãî àïïàðàòà. Êîíêðåòíûé õàðàêòåð ýïþðû òåìïåðàòóð ïî ðàäèóñó ëîïàòêè âûáèðàþò â çàâèñèìîñòè îò êîíñòðóêòèâíûõ îñîáåííîñòåé òóðáèíû
(âåëè÷èíû è ôîðìû ðàáî÷åé ëîïàòêè, åå ìàòåðèàëà, ñïîñîáà îõëàæäåíèÿ è ò.ä.).
Ðàáî÷àÿ ëîïàòêà òóðáèíû ïðè ñâîåì âðàùåíèè âîñïðèíèìàåò ñðåäíþþ òåìïåðàòóðó çà ÊÑ.
Ïîýòîìó äëÿ îöåíêè íåðàâíîìåðíîñòè ïîëÿ òåìïåðàòóð, âîçäåéñòâóþùèõ íà ðàáî÷èå ëîïàòêè, íåîáõîäèìû òåìïåðàòóðû, îñðåäí¸ííûå íà i-ì ðàäèóñå. Òàêàÿ íåðàâíîìåðíîñòü çàäàåòñÿ ðàäèàëüíîé
ýïþðîé îòíîñèòåëüíûõ ñðåäíèõ èçáûòî÷íûõ òåìïåðàòóð (îïðåäåëåíèÿ äàíû â ñîîòâåòñòâèè ñ îòðàñëåâûì ñòàíäàðòîì [6.9.1]):
θiCP = (Ò*Ãi - Ò*Ê) / (Ò*Ã - Ò*Ê)
ãäå θimax
θmax= (Ò*Ãmax - Ò*Ê) / (Ò*Ã - Ò*Ê)
(6.1-5)
ãäå Ò*Ãmax- ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå òåìïåðàòóðû ãàçà
çà ÊÑ
Óðîâåíü âûáðîñîâ. Óðîâåíü âûáðîñîâ äûìà
(SN (Smoke number)), íåñãîðåâøåãî òîïëèâà è ãàçîîáðàçíûõ âåùåñòâ, çàãðÿçíÿþùèõ àòìîñôåðó îêñèäîâ àçîòà (NOx), îêñèäîâ óãëåðîäà (ÑÎ), íåñãîðåâøèõ óãëåâîäîðîäîâ (ÍÑ) - äîëæåí ñîîòâåòñòâîâàòü ìåæäóíàðîäíûì íîðìàì ÈÊÀÎ [6.9.2]
è Àâèàöèîííûì ïðàâèëàì [6.9.3].
Íà ýëåìåíòàõ êîíñòðóêöèè ÊÑ íå äîëæåí
îòêëàäûâàòüñÿ íàãàð.
Ñïîñîáíîñòü ðàáîòàòü íà ðàçëè÷íûõ òîïëèâàõ
êàê îòå÷åñòâåííûõ, òàê è çàðóáåæíûõ.
(6.1-3)
ãäå θiCP - îòíîñèòåëüíàÿ ñðåäíÿÿ èçáûòî÷íàÿ
òåìïåðàòóðà ãàçà íà i-ì ðàäèóñå
âûõîäíîãî ñå÷åíèÿ ÊÑ;
Ò*Ãi- ñðåäíÿÿ òåìïåðàòóðà íà i ðàäèóñå;
Ò*Ã - ñðåäíÿÿ òåìïåðàòóðà ãàçà íà âûõîäåèç ÊÑ;
Ò*Ê- òåìïåðàòóðà âîçäóõà íà âõîäå â ÊÑ.
Êðîìå òîãî, äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòû ëîïàòîê
ñîïëîâîãî àïïàðàòà òóðáèíû çàäàåòñÿ ðàäèàëüíàÿ
ýïþðà ìàêñèìàëüíûõ îòíîñèòåëüíûõ èçáûòî÷íûõ
òåìïåðàòóð ãàçà íà âûõîäå èç ÊÑ, êîòîðàÿ îïðåäåëÿåòñÿ êàê:
θimax= (Ò*Ãimax - Ò*Ê) / (Ò*Ã - Ò*Ê)
Ò*Ãimax - ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå òåìïåðàòóðû
ãàçà íà i-ì ðàäèóñå âûõîäíîãî
ñå÷åíèÿ ÊÑ.
Ìàêñèìàëüíàÿ íåðàâíîìåðíîñòü ïîëÿ òåìïåðàòóðû ãàçà çà ÊÑ õàðàêòåðèçóåòñÿ âåëè÷èíîé, íàçûâàåìîé ìàêñèìàëüíîé îòíîñèòåëüíîé èçáûòî÷íîé òåìïåðàòóðîé ãàçà θ max , è îïðåäåëÿåòñÿ
âûðàæåíèåì:
(6.1- 4)
- ìàêñèìàëüíàÿ îòíîñèòåëüíàÿ èçáûòî÷íàÿ òåìïåðàòóðà ãàçà íà i-ì ðàäèóñå
âûõîäíîãî ñå÷åíèÿ ÊÑ;
Ðèñóíîê 6.1_1 – Ðàäèàëüíûå ýïþðû òåìïåðàòóð
ãàçà çà ÊÑ
6.2 – Ñõåìû ÊÑ
Ïðè âñåì ðàçíîîáðàçèè êîíñòðóêöèé ÊÑ å¸
ñõåìó è ïðîèñõîäÿùèå â íåé ïðîöåññû ìîæíî ïðåäñòàâèòü ñëåäóþùèì îáðàçîì (ñì. Ðèñ. 6.2_1
è 6.2_2). Âîçäóõ ïîñòóïàåò èç êîìïðåññîðà â ÊÑ
ñ áîëüøîé ñêîðîñòüþ - â ñîâðåìåííûõ äâèãàòåëÿõ
äî 150 ì/ñ. Ïîòåðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ â ÊÑ ïðè ïîäâîäå òåïëà ê ïîòîêó, äâèæóùåìóñÿ ñ òàêîé ñêîðîñòüþ,
áûëè áû íåäîïóñòèìûìè è äîñòèãàëè áû ÷åòâåðòîé
285
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.2_1 – Îáùàÿ ñõåìà è ðàñïðåäåëåíèå âîçäóõà â ÊÑ (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)
1 – äèôôóçîð; 2 – êîëüöåâûå êàíàëû; 3 – êîðïóñ ÊÑ; 4 – æàðîâàÿ òðóáà;
5 – îòâåðñòèÿ ïåðâè÷íîé çîíû; 6 - îòâåðñòèÿ çîíû ñìåøåíèÿ; 7 - îòâåðñòèÿ îõëàæäåíèÿ;
8 - òîïëèâíàÿ ôîðñóíêà; 9 – ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî; 10 – ñâå÷à çàæèãàíèÿ
Ðèñóíîê 6.2_2 – Ìîäåëü âîçäóøíîãî ïîòîêà è ñòàáèëèçàöèè ïëàìåíè â ÊÑ (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ
Rolls-Royce plc.)
÷àñòè ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ âîçäóõà â êîìïðåññîðå.
Äëÿ ñíèæåíèÿ ïîòåðü äàâëåíèÿ è ïðåîáðàçîâàíèÿ
÷àñòè êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè â ïðèðîñò ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ ñêîðîñòü âîçäóøíîãî ïîòîêà ïîñëå êîìïðåññîðà äîëæíà áûòü çíà÷èòåëüíî ñíèæåíà. Ïîýòîìó íà âñåõ ÃÒÄ ïîñëå êîìïðåññîðà ðàñïîëàãàåòñÿ
äèôôóçîð 1 (ñì. Ðèñ. 6.2_1) [6.9.4].
286
Äàëåå âîçäóõ ïîñòóïàåò â êîëüöåâûå êàíàëû
2 ìåæäó êîðïóñîì 3 è æàðîâîé òðóáîé 4, à çàòåì
â æàðîâóþ òðóáó. Â æàðîâîé òðóáå âîçäóõ ðàñïðåäåëÿåòñÿ ïî îòâåðñòèÿì äâóõ óñëîâíûõ çîí – çîíû
ãîðåíèÿ 5 (ïåðâè÷íàÿ çîíà) è çîíû ñìåøåíèÿ 6. Êðîìå ýòîãî, âîçäóõ òàêæå ïîñòóïàåò â îòâåðñòèÿ 7 äëÿ
îõëàæäåíèÿ ãîðÿ÷èõ ñòåíîê æàðîâîé òðóáû. Òîï-
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
ëèâî ïîäàåòñÿ â æàðîâóþ òðóáó ÷åðåç ôîðñóíêè 8.
 ïåðâè÷íîé çîíå ñ ïîìîùüþ ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà (ÔÓ) 9 îðãàíèçóåòñÿ çîíà ñ ìàëûìè ñêîðîñòÿìè.  ýòîé çîíå ïðîöåññ ãîðåíèÿ ïîääåðæèâàåòñÿ
çà ñ÷åò öèðêóëÿöèîííîãî òå÷åíèÿ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ, íåïðåðûâíî ïîäæèãàþùèõ ñâåæóþ òîïëèâîâîçäóøíóþ ñìåñü (ÒÂÑ). Ïðè çàïóñêå äâèãàòåëÿ âîñïëàìåíåíèå ÒÂÑ â ÊÑ îñóùåñòâëÿåòñÿ
ñ ïîìîùüþ ýëåêòðè÷åñêîé ñâå÷è 10 èëè âîñïëàìåíèòåëÿ (ñì. ðàçäåë 6.4.5).
Öèðêóëÿöèîííîå òå÷åíèå â ïåðâè÷íîé çîíå
îáåñïå÷èâàåò ñòàáèëüíîñòü è ýôôåêòèâíîñòü ãîðåíèÿ. Îòíîøåíèå ðàñõîäà òîïëèâà è âîçäóõà â ïåðâè÷íîé çîíå ÿâëÿåòñÿ âàæíåéøèì ôàêòîðîì, âëèÿþùèì íà ïðîöåññ ãîðåíèÿ è ðàáî÷èå õàðàêòåðèñòèêè
ÊÑ. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ óñòîé÷èâîãî ïðîöåññà ãîðåíèÿ íà âñåõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ â ïåðâè÷íóþ
çîíó ïîäàåòñÿ òîëüêî ÷àñòü âîçäóõà.  çàâèñèìîñòè
îò ñïîñîáà ñæèãàíèÿ òîïëèâà ýòî êîëè÷åñòâî âîçäóõà ìîæåò ìåíÿòüñÿ (ñì. ðàçäåë 6.3.2.). Íà
Ðèñ. 6.2_1 ïðèâåäåíî ðàñïðåäåëåíèå âîçäóõà â æàðîâîé òðóáå äëÿ òèïè÷íîé ÊÑ, ãäå 20% âîçäóõà ïîñòóïàåò âî ÔÓ, à 80% â æàðîâóþ òðóáó(20% â çîíó
ãîðåíèÿ, 20% â çîíó ñìåøåíèÿ è 40% íà îõëàæäåíèå ñòåíîê). Èíîãäà ïåðâè÷íóþ çîíó (çîíó ãîðåíèÿ)
ðàçäåëÿþò íà äâå çîíû - çîíó öèðêóëÿöèè è çîíó
äîãîðàíèÿ òîïëèâà (ïðîìåæóòî÷íóþ çîíó).
 çîíå ñìåøåíèÿ ïðîäóêòû ñãîðàíèÿ ðàçáàâëÿþòñÿ âîçäóõîì äî òðåáóåìîé òåìïåðàòóðû, òåì
ñàìûì íà âûõîäå èç ÊÑ ôîðìèðóåòñÿ ñòàáèëüíîå
è îïòèìàëüíîå ïîëÿ òåìïåðàòóð äëÿ îáåñïå÷åíèÿ
ðàáîòîñïîñîáíîñòè òóðáèíû.
6.2.1 – Îñíîâíûå ñõåìû ÊÑ
Íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå â ÃÒÄ ïîëó÷èëè òðè ñõåìû ÊÑ - òðóá÷àòûå, òðóá÷àòî-êîëüöåâûå
è êîëüöåâûå.
 òðóá÷àòîé ÊÑ êàæäàÿ æàðîâàÿ òðóáà èìååò îòäåëüíûé êîðïóñ è îáðàçóåò èíäèâèäóàëüíóþ
òðóá÷àòóþ ÊÑ (ñì. Ðèñ. 6.2.1_1).  àâèàöèîííûõ
ÃÒÄ ÊÑ òàêîé ñõåìû âûïîëíÿþò â âèäå áëîêà èç
íåñêîëüêèõ èíäèâèäóàëüíûõ òðóá÷àòûõ ÊÑ. Íà
Ðèñ. 6.2.1_1 ïîêàçàíà òðóá÷àòàÿ ÊÑ ñ âîñåìüþ èíäèâèäóàëüíûìè òðóá÷àòûìè ÊÑ, ðàñïîëîæåííûìè âîêðóã âíóòðåííåãî êîðïóñà 1 äâèãàòåëÿ. Êîðïóñà 2 êàæäîé èíäèâèäóàëüíîé ÊÑ ñîåäèíÿþòñÿ
ñ âûõîäîì êîìïðåññîðà ïðè ïîìîùè ôëàíöà 3.
Ìåæäó ñîáîé êîðïóñà èíäèâèäóàëüíûõ ÊÑ è æàðîâûå òðóáû ñîåäèíåíû ìóôòàìè 4 äëÿ ïåðåáðîñà
ïëàìåíè ïðè ðîçæèãå ÒÂÑ è âûðàâíèâàíèÿ äàâëåíèÿ ìåæäó æàðîâûìè òðóáàìè. Êðîìå òîãî, êîðïóñà ÊÑ ñîåäèíåíû ìåæäó ñîáîé äðåíàæíûìè òðóáàìè 5 äëÿ ñëèâà òîïëèâà ïðè íåóäàâøåìñÿ çàïóñêå
äâèãàòåëÿ. Õîëîäíàÿ ïåðåäíÿÿ ÷àñòü ÊÑ, â êîòîðîé
ðàñïîëîæåíà ñèñòåìà ïîäà÷è òîïëèâà, îòäåëåíà îò
ãîðÿ÷åé çàäíåé ÷àñòè è ãîðÿ÷èõ êîðïóñîâ òóðáèíû, ïðè ñîïðèêîñíîâåíèè ñ êîòîðûìè ìîæåò âîñïëàìåíèòüñÿ òîïëèâî, ïðîòèâîïîæàðíîé ïåðåãîðîäêîé 6.
Òîïëèâî â ÊÑ ïîäàåòñÿ ÷åðåç ôîðñóíêè 7. Òîïëèâî ê ôîðñóíêàì ïîäàåòñÿ ÷åðåç êîëëåêòîð 8 ïåðâîãî êîíòóðà è êîëëåêòîð 9 âòîðîãî êîíòóðà. Íà âõîäå â ÊÑ ðàñïîëîæåí äèôôóçîð 10. Æàðîâûå òðóáû
1 (ñì. Ðèñ. 6.2.1_2) äëÿ ôèêñàöèè îò ïåðåìåùåíèÿ
â ðàäèàëüíîì íàïðàâëåíèè îïèðàþòñÿ â ïåðåäíåé
÷àñòè íà ôîðñóíêó 2, âñòàâëåííóþ â çàâèõðèòåëü 3,
à â îñåâîì íàïðàâëåíèè ôèêñèðóþòñÿ ïîäâåñêàìè
4. Âîçäóõ ÷åðåç âîçäóõîçàáîðíèê 5 ïîñòóïàåò â ïåðâè÷íóþ çîíó æàðîâûõ òðóá è äàëåå ÷åðåç ïåðôîðàöèþ - âî ÔÓ 6 è çàâèõðèòåëü. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íåîáõîäèìîãî ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó ðàñõîäîì âîçäóõà
è òîïëèâà ÷åðåç îòâåðñòèÿ 7 äîïîëíèòåëüíî ïîäâîäèòñÿ âîçäóõ. Âîçäóõ â çîíó ñìåøåíèÿ ïîñòóïàåò
÷åðåç îòâåðñòèÿ 8. Ñòåíêè æàðîâûõ òðóá îõëàæäàþòñÿ âîçäóõîì, ïðîõîäÿùèì ÷åðåç ãîôðèðîâàííûå
ùåëè 9. Âûõîäíàÿ ÷àñòü æàðîâûõ òðóá 10 òåëåñêîïè÷åñêè âõîäèò â èíäèâèäóàëüíûå ãàçîñáîðíèêè 1
(ñì. Ðèñ. 6.2.1_3), îáðàçóþùèå êîëüöåâîé âõîä â ïåðâûé ñîïëîâîé àïïàðàò 2 òóðáèíû.
Òðóá÷àòûå ÊÑ ïðèìåíÿëèñü íà ðàííèõ ÃÒÄ
ôèðìû Rolls-Royce (Nene), Allison (J-33), General
Electric (J-47), ÔÃÓÏ «Çàâîä èì. Â.ß. Êëèìîâà»
(ÂÊ-1) è äð.
Òðóá÷àòî-êîëüöåâàÿ ÊÑ òàêæå ñîñòîèò èç íåñêîëüêèõ îòäåëüíûõ æàðîâûõ òðóá è ãàçîñáîðíèêîâ, íî ðàñïîëàãàþòñÿ îíè â îáùåì êîëüöåâîì êàíàëå ìåæäó êîðïóñàìè. Íà Ðèñ. 6.2.1_4 ïîêàçàíà
òðóá÷àòî-êîëüöåâàÿ ÊÑ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À. ÊÑ êîìáèíèðîâàííîãî òèïà ñ äâåíàäöàòüþ æàðîâûìè òðóáàìè è êîëüöåâûì ãàçîñáîðíèêîì. Ïðèìåíåíèå
êîëüöåâîãî ãàçîñáîðíèêà îòëè÷àåò ïðåäñòàâëåííóþ
ÊÑ îò îáû÷íûõ ñõåì òðóá÷àòî-êîëüöåâûõ ÊÑ ñ èíäèâèäóàëüíûìè ãàçîñáîðíèêàìè.
Ðàññìîòðèì êîíñòðóêöèþ ÊÑ äâèãàòåëÿ ÏÑ90À áîëåå ïîäðîáíî.
Íàðóæíûé 1 è âíóòðåííèé 2 êîðïóñû îáðàçóþò êîëüöåâîé êàíàë, â êîòîðîì ðàñïîëàãàþòñÿ æàðîâûå òðóáû 3 è êîëüöåâîé ãàçîñáîðíèê, ñîñòîÿùèé èç íàðóæíîãî 4 è âíóòðåííåãî 5 êîëåö. Êðîìå
òîãî, íàðóæíûé è âíóòðåííèé êîðïóñû âìåñòå ñî
ñêðåïëÿþùèìè èõ äâåíàäöàòüþ ñèëîâûìè ñòîéêàìè 6 âõîäÿò â ñèëîâóþ ñõåìó äâèãàòåëÿ. Íà âõîäå
â ÊÑ íàðóæíîå êîëüöî 7 è âíóòðåííåå 8 äèôôóçîðà îáðàçóþò êîëüöåâîé äèôôóçîðíûé êàíàë ñ áåçîòðûâíûì òå÷åíèåì â íà÷àëüíîì ó÷àñòêå è ñ âíåçàïíûì ðàñøèðåíèåì ïîòîêà íà âûõîäíîì ó÷àñòêå
(ñì. ðàçäåë 6.4.1). Íàðóæíîå êîëüöî 7 äèôôóçîðà
287
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.2.1_1 – Òðóá÷àòàÿ ÊÑ (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)
1 – âíóòðåííèé êîðïóñ äâèãàòåëÿ; 2 – êîðïóñ; 3 – ôëàíåö, ñîåäèíåíèÿ ñ êîìïðåññîðîì;
4 - ïëàìåïåðåáðàñûâàþùàÿ ìóôòà; 5 – äðåíàæíàÿ òðóáà; 6 – ïðîòèâîïîæàðíàÿ ïåðåãîðîäêà; 7 - ôîðñóíêà; 8 – êîëëåêòîð ïåðâîãî êîíòóðà; 9 – êîëëåêòîð âòîðîãî êîíòóðà; 10 –
äèôôóçîð; 11 – çàáîðíèê ïåðâè÷íîãî âîçäóõà
îáðàçóåò âìåñòå ñ íàðóæíûì êîðïóñîì ïîëîñòü 9,
èç êîòîðîé ÷åðåç ôëàíöû 10 îñóùåñòâëÿåòñÿ îòáîð
âîçäóõà íà ñàìîëåòíûå íóæäû è àãðåãàòû ñèñòåìû
àâòîìàòè÷åñêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ äâèãàòåëÿ.
Íà êîðïóñ ÊÑ óñòàíàâëèâàåòñÿ äâåíàäöàòü
òîïëèâíûõ ôîðñóíîê 11, êîëëåêòîðû ïåðâîãî 12
è âòîðîãî 13 êîíòóðîâ ñ äâàäöàòüþ ÷åòûðüìÿ òðóáîïðîâîäàìè 14 ïîäâîäà òîïëèâà ê ôîðñóíêàì. Äëÿ
ðîçæèãà ÒÂÑ â ÊÑ â äâóõ æàðîâûõ òðóáàõ óñòàíîâëåíû ïî îäíîé ñâå÷å çàæèãàíèÿ 15. Âîñïëàìåíåíèå òîïëèâà â äðóãèõ æàðîâûõ òðóáàõ ïðîèñõîäèò
÷åðåç ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèå ïàòðóáêè 16, ñîåäèíåííûå ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèìè ìóôòàìè 17.
288
Æàðîâûå òðóáû ôèêñèðóþòñÿ îò ïåðåìåùåíèÿ
â ðàäèàëüíîì íàïðàâëåíèè â ïåðåäíåé ÷àñòè ïðè ïîìîùè ôîðñóíîê, à â çàäíåé - îïèðàþòñÿ íà êîëüöà
ãàçîñáîðíèêà. Â îñåâîì íàïðàâëåíèè äåñÿòü èç äâåíàäöàòè æàðîâûõ òðóá ôèêñèðóþòñÿ ïðè ïîìîùè
ïîäâåñîê 18, à äâå æàðîâûå òðóáû - ïðè ïîìîùè ñâå÷åé çàæèãàíèÿ.  ñòåíêàõ æàðîâûõ òðóá âûïîëíåíî äâà ðÿäà îòâåðñòèé 19 è 20 äëÿ ïîäâîäà âîçäóõà
â ïåðâè÷íóþ çîíó è çîíó ñìåøåíèÿ, ñîîòâåòñòâåííî.
Ïî áîêîâûì ïîâåðõíîñòÿì ôëàíöåâ 21 æàðîâûå òðóáû ñòûêóþòñÿ ìåæäó ñîáîé, à ïî âåðõíèì è íèæíèì
ïîâåðõíîñòÿì òåëåñêîïè÷åñêè ñîïðÿãàþòñÿ ñ êîëüöàìè ãàçîñáîðíèêà. Êîëüöà ãàçîñáîðíèêà îáðàçóþò
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.2.1_2 – Èíäèâèäóàëüíàÿ òðóá÷àòàÿ ÊÑ (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)
1 – æàðîâàÿ òðóáà; 2 – ôîðñóíêà; 3 – çàâèõðèòåëü; 4 – ïîäâåñêà æàðîâîé òðóáû; 5 - çàáîðíèê ïåðâè÷íîãî âîçäóõà; 6 – ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî; 7 – îòâåðñòèÿ ïåðâè÷íîé çîíû;
8 - îòâåðñòèÿ çîíû ñìåøåíèÿ; 9 – ãîôðèðîâàííûå ùåëè ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ; 10 - óïëîòíèòåëüíîå êîëüöî; 11 - êîðïóñ; 12 – âûõîä èç êîìïðåññîðà ïðèñîåäèíèòåëüíûé ôëàíåö;
13 – äèôôóçîð; 14 - ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèé ïàòðóáîê
êîëüöåâîé êàíàë, â êîòîðîì ïðîèñõîäèò ôîðìèðîâàíèå íà âûõîäå èç ÊÑ ãàçîâîãî ïîòîêà ñ íàèìåíüøåé
íåðàâíîìåðíîñòüþ òåìïåðàòóð è äàâëåíèé ïî îêðóæíîñòè è íåîáõîäèìîé ðàäèàëüíîé ýïþðîé. Çàäíÿÿ ÷àñòü êîëüöà ãàçîñáîðíèêà íàðóæíîãî ÿâëÿåòñÿ
êîðïóñîì ñîïëîâîãî àïïàðàòà 22 ÒÂÄ.
Íà ôëàíöû íàðóæíîãî êîðïóñà óñòàíîâëåíû
äâåíàäöàòü ïåðåïóñêíûõ òðóá 23, êîòîðûå ïðîõîäÿò
÷åðåç ïðîòî÷íóþ ÷àñòü ÊÑ è âñòàâëÿþòñÿ âî âòóëêè
íà êîðïóñå âíóòðåííåì. ×åðåç ïåðåïóñêíûå òðóáû
ïðîõîäÿò òðóáîïðîâîäû ìàñëÿíîé, âîçäóøíîé è ñóôëèðóþùåé ñèñòåì äâèãàòåëÿ, à òàêæå ñîîáùàåòñÿ
ñ íàðóæíûì êîíòóðîì ïîëîñòü, ðàñïîëîæåííàÿ ïîä
êîðïóñîì âíóòðåííèì. Äëÿ ýíäîñêîïè÷åñêîãî êîíòðîëÿ ÊÑ íà íàðóæíîì êîðïóñå ðàñïîëîæåíû äâåíàäöàòü ëþ÷êîâ 24.
Òðóá÷àòî-êîëüöåâûå ÊÑ ïîëó÷èëè øèðîêîå
ðàñïðîñòðàíåíèå â ÃÒÄ. Íàèáîëåå èçâåñòíûå äâèãàòåëè ñ òðóá÷àòî-êîëüöåâûìè ÊÑ – çàðóáåæíûå
RR-Spay, Konway, Tay, JT-8D Pratt&Whitney è îòå÷åñòâåííûå Ð-11Ô-300, Ð-15Á-300, Ä-30, Ä-30ÊÓ
è åãî ìîäèôèêàöèè, Ä-30Ô6, ÏÑ-90À è äð.
 êîëüöåâîé ÊÑ (ñì. Ðèñ. 6.2.1_5) ìåæäó îáðàçóþùèìè êîëüöåâîé êàíàë íàðóæíûì 1 è âíóò-
Ðèñóíîê 6.2.1_3 – Ãàçîñáîðíèê òðóá÷àòîé ÊÑ
(Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ RollsRoyce plc.)
1 – èíäèâèäóàëüíûå ãàçîñáîðíèêè;
2 – ïåðâûé ñîïëîâîé àïïàðàò òóðáèíû.
289
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.2.1_4 – Òðóá÷àòî-êîëüöåâàÿ êàìåðà ñãîðàíèÿ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
1 – íàðóæíûé êîðïóñ ÊÑ; 2 - âíóòðåííèé êîðïóñ ÊÑ; 3 - æàðîâàÿ òðóáà; 4 – íàðóæíîå êîëüöî ãàçîñáîðíèêà; 5 – âíóòðåííåå êîëüöî ãàçîñáîðíèêà; 6 - ñèëîâàÿ ñòîéêà; 7 - íàðóæíîå
êîëüöî äèôôóçîðà; 8 – âíóòðåííåå êîëüöî äèôôóçîðà; 9 - ïîëîñòü îòáîðîâ âîçäóõà;
10 - ôëàíöû îòáîðà âîçäóõà; 11 – ôîðñóíêà; 12 – òîïëèâíûé êîëëåêòîð ïåðâîãî êîíòóðà;
13 - òîïëèâíûé êîëëåêòîð âòîðîãî êîíòóðà; 14 – òðóáîïðîâîäû ïîäâîäà òîïëèâà ê ôîðñóíêå; 15 – ñâå÷è çàæèãàíèÿ; 16 – ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèé ïàòðóáîê; 17 - ïëàìåïåðåáðàñûâàþùàÿ ìóôòà; 18 - ïîäâåñêà æàðîâîé òðóáû; 19 – îòâåðñòèÿ ïåðâè÷íîé çîíû; 20 – îòâåðñòèÿ çîíû ñìåøåíèÿ; 21 - ðàìî÷íûé ôëàíåö æàðîâîé òðóáû; 22 - ñîïëîâîé àïïàðàò
ÒÂÄ; 23 – ïåðåïóñêíàÿ òðóáà; 24 - ëþ÷îê îñìîòðà.
290
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.2.1_5 – Êîëüöåâàÿ ÊÑ äâèãàòåëÿ RB-211 (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)
1 – íàðóæíûé êîðïóñ; 2 – âíóòðåííèé êîðïóñ; 3 – æàðîâàÿ òðóáà; 4 - íàïðàâëÿþùèé àïïàðàò êîìïðåññîðà; 5 – êîëüöî äèôôóçîðà íàðóæíîå; 6 – íàðóæíàÿ ñòåíêà æàðîâîé òðóáû;
7 - âíóòðåííÿÿ ñòåíêà æàðîâîé òðóáû; 8 – ôðîíòîâàÿ ïëèòà; 9 – ïîäâåñêà æàðîâîé òðóáû; 10 - ïîÿñ ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ; 11 – îòâåðñòèÿ ïåðôîðàöèè; 12 – îòâåðñòèÿ ïîäâîäà
âîçäóõà â ïåðâè÷íóþ çîíó; 13 – îòâåðñòèÿ çîíû ñìåøåíèÿ; 14 – êîçûðåê; 15 – âòóëêà;
16 - òîïëèâíàÿ ôîðñóíêà; 17 – òîïëèâíûé êîëëåêòîð; 18 – ïîëîñòü îòáîðîâ âîçäóõà;
19 - ôëàíåö îòáîðà âîçäóõà; 20 – âíóòðåííÿÿ ñòåíêà íàðóæíîãî êîðïóñà; 21 – ñîïëîâîé àïïàðàò òóðáèíû
ðåííèì 2 êîðïóñàìè óñòàíàâëèâàåòñÿ îäíà æàðîâàÿ òðóáà 3. Íà Ðèñ. 6.2.1_5 ïðåäñòàâëåí ðàçðåç
êîëüöåâîé êàìåðû ñãîðàíèÿ äâèãàòåëÿ RB-211.
Êîðïóñà ÊÑ âìåñòå ñ íàïðàâëÿþùèì àïïàðàòîì 4 êîìïðåññîðà âõîäÿò â ñèëîâóþ ñõåìó äâèãàòåëÿ. Íà âûõîäå èç íàïðàâëÿþùåãî àïïàðàòà êîìï-
ðåññîðà óñòàíîâëåíî êîëüöî äèôôóçîðà íàðóæíîå
5, êîòîðîå âìåñòå ñî ñòåíêîé âíóòðåííåãî êîðïóñà
îáðàçóåò êîëüöåâîé äèôôóçîð.
Ðàáî÷èé îáúåì æàðîâîé òðóáû ïðåäñòàâëÿåò
ñîáîé êîëüöåâîå ïðîñòðàíñòâî ìåæäó íàðóæíîé 6,
âíóòðåííåé 7 ñòåíêàìè è ôðîíòîâîé ïëèòîé 8. Îò
291
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
ïåðåìåùåíèÿ âäîëü îñè äâèãàòåëÿ æàðîâàÿ òðóáà
çàôèêñèðîâàíà ïîäâåñêàìè 9. Ñòåíêè æàðîâîé òðóáû èçãîòîâëåíû òî÷åíèåì. Âîçäóõ íà îõëàæäåíèå
ñòåíîê ïîäàåòñÿ ÷åðåç íåñêîëüêî ïîÿñîâ îòâåðñòèé
10. Êðîìå òîãî, äëÿ ìåñòíîãî îõëàæäåíèÿ â ñòåíêàõ èìååòñÿ ïåðôîðàöèÿ 11 èç ìåëêèõ îòâåðñòèé.
Äëÿ îðãàíèçàöèè ãîðåíèÿ âîçäóõ â æàðîâóþ òðóáó
ïîñòóïàåò âî ÔÓ, â îòâåðñòèÿ 12 ïåðâè÷íîé çîíû
è îòâåðñòèÿ 13 çîíû ñìåøåíèÿ. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ ïðîáèâíîé ñïîñîáíîñòè ñòðóé âîçäóõà â îòâåðñòèÿ óñòàíîâëåíû êîçûðüêè 14 è âòóëêè 15. Òîïëèâî â ÊÑ
ïîäàåòñÿ ÷åðåç ôîðñóíêè 16 ñ âîçäóøíûì ðàñïûëîì.
Òîïëèâî ê ôîðñóíêàì ïîñòóïàåò ïî êîëëåêòîðàì 17.
Ðèñóíîê 6.2.1_6 – Èñïàðèòåëüíàÿ êîëüöåâàÿ ÊÑ
(Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ RollsRoyce plc.)
1 – èñïàðèòåëüíîå óñòðîéñòâî;
2 – æàðîâàÿ òðóáà; 3 – ôîðñóíêà
Íàðóæíîå êîëüöî äèôôóçîðà îáðàçóåò âìåñòå
ñ íàðóæíûì êîðïóñîì ïîëîñòü 18, èç êîòîðîé ÷åðåç ôëàíöû 19 îòáèðàåòñÿ âîçäóõ íà ñàìîëåòíûå
íóæäû.
Íàðóæíûé êîðïóñ ÊÑ èìååò äâîéíóþ ñòåíêó.
Âíóòðåííÿÿ ñòåíêà 20 îáðàçóåò ïðîòî÷íóþ ÷àñòü
ÊÑ è ïðåäîõðàíÿåò íàðóæíóþ ñòåíêó îò ïîòîêà
òåïëà îò ãîðÿ÷åé æàðîâîé òðóáû. Íàðóæíàÿ ñòåíêà
êîðïóñà – ñèëîâàÿ. Îíà âîñïðèíèìàåò óñèëèÿ îò
âíóòðåííåãî äàâëåíèÿ è îñåâûõ ñèë. Ìåæäó ñòåíêàìè êîðïóñà ïðîõîäèò âîçäóõ, îòáèðàåìûé èç ÊÑ
íà îõëàæäåíèå òóðáèíû.
Êðîìå ðàññìîòðåííûõ îñíîâíûõ ñõåì ñóùåñòâóåò áîëüøîå êîëè÷åñòâî ÊÑ, êîòîðûå èìåþò îñîáåííîñòè êîíñòðóêöèè äëÿ óäîâëåòâîðåíèÿ òðåáîâàíèé, ïðåäúÿâëÿåìûõ ê êîíêðåòíîé ÊÑ. Òàê, ïî
êîíñòðóêöèè ÔÓ æàðîâûõ òðóá ðàçëè÷àþò ÊÑ èñïàðèòåëüíûå (ñì. Ðèñ. 6.2.1_6) è ìíîãîôîðñóíî÷íûå
(ñì. Ðèñ. 6.3.4.1_2). Èñïàðèòåëüíûå ÊÑ îòëè÷àþòñÿ îò îáû÷íûõ òîëüêî íàëè÷èåì ñïåöèàëüíîãî èñïàðèòåëüíîãî óñòðîéñòâà 1 (ñì. Ðèñ. 6.2.1_6), â êîòîðîå ôîðñóíêîé 2 ïîäàåòñÿ òîïëèâî è íåáîëüøîå
êîëè÷åñòâî âîçäóõà (α = 0,25…0,3), ÷òîáû ÒÂÑ íå
âîñïëàìåíèëàñü â èñïàðèòåëüíîì óñòðîéñòâå. Ïðè
ïîïàäàíèè òîïëèâà íà ãîðÿ÷èå ñòåíêè èñïàðèòåëüíîãî óñòðîéñòâà òîïëèâî èñïàðÿåòñÿ, ïåðåìåøèâàåòñÿ ñ âîçäóõîì, è ïîäãîòîâëåííàÿ ÒÂÑ ïîñòóïàåò
â æàðîâóþ òðóáó 3. Òàêèå ÊÑ íå ïîëó÷èëè øèðîêîãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ èç-çà ïðîáëåì ñ êîêñîâàíèåì òîïëèâà â èñïàðèòåëüíîì óñòðîéñòâå è ïðîñêîêîì â íåãî ïëàìåíè.
Ðèñóíîê 6.2.1_7 – Ïðîòèâîòî÷íàÿ èíäèâèäóàëüíàÿ ÊÑ (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)
1 – âûõîä èç êîìïðåññîðà ïðèñîåäèíèòåëüíûé ïàòðóáîê; 2 – êîðïóñ ÊÑ; 3 - æàðîâàÿ òðóáà; 4 - ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî; 5 – çàâèõðèòåëü; 6 – ïàòðóáêè; 7 - îòâåðñòèÿ çîíû ñìåøåíèÿ; 8 - ôîðñóíêà; 9 – òðóáà ïîäâîäà ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ ê òóðáèíå
292
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.2.1_8 – Ïðîòèâîòî÷íàÿ ÊÑ äâèãàòåëÿ Ò-55 (Èëëþñòðàöè ëþáåçíî ïðåäîñòàâëåíà êîìïàíèåé
Honeywell International Inc.)
 çàâèñèìîñòè îò íàïðàâëåíèÿ ïðîõîäÿùåãî
÷åðåç ÊÑ ïîòîêà, îíè äåëÿòñÿ íà ïðÿìîòî÷íûå, (âñå
ðàññìîòðåííûå âûøå) è ïðîòèâîòî÷íûå, â êîòîðûõ
ïîòîê ìåíÿåò ñâîå íàïðàâëåíèå. Íà Ðèñ. 6.2.1_7
ïðåäñòàâëåíà îäíà èç ðàííèõ ðàçðàáîòîê ïðîòèâîòî÷íîé ÊÑ ôèðìû Rolls-Royce. Âîçäóõ ïîñòóïàåò
èç êîìïðåññîðà ÷åðåç ïàòðóáîê 1 â ïðîñòðàíñòâî
ìåæäó êîðïóñîì 2 è æàðîâîé òðóáîé 3, çàòåì âõîäèò ÷åðåç ÔÓ 4, çàâèõðèòåëü 5, ïàòðóáêè 6 è îòâåðñòèÿ 7 â æàðîâóþ òðóáó. Òîïëèâî ïîäàåòñÿ â æàðîâóþ òðóáó ôîðñóíêîé 8. Ïðîèñõîäèò ñãîðàíèå
òîïëèâà ïî îáû÷íîé ñõåìå, è ãîðÿ÷èå ãàçû ÷åðåç
òðóáó 9 ïîñòóïàþò íà âõîä òóðáèíû. Ïðîòèâîòî÷íûå ÊÑ èç-çà ñìåíû íàïðàâëåíèÿ ïîêà èìåþò ïîâûøåííûå ïîòåðè äàâëåíèÿ è ïðèìåíÿþòñÿ â îñíîâíîì íà äâèãàòåëÿõ èìåþùèõ îãðàíè÷åíèÿ ïî
ãàáàðèòàì â äëèíó. Ïðèìåð ïðîòèâîòî÷íîé ÊÑ
ïðèâåäåí íà Ðèñ. 6.2.1_8.
Ê îñîáîé ãðóïïå îòíîñÿòñÿ äâóõçîííûå ÊÑ,
ñîçäàííûå äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íèçêîé ýìèññèè âðåäíûõ âåùåñòâ. Îíè áóäóò ðàññìîòðåíû â ðàçäåëå
6.3.4.
6.2.2 – Âûáîð ñõåìû ÊÑ
Âûáîð ñõåìû ÊÑ çàâèñèò îò íàçíà÷åíèÿ äâèãàòåëÿ è îò ïðåäúÿâëÿåìûõ ê íåìó ñïåöèàëüíûõ
òðåáîâàíèé. Ñïðîåêòèðîâàííûå äëÿ îäíîãî è òîãî
æå äâèãàòåëÿ òðóá÷àòî-êîëüöåâàÿ è êîëüöåâàÿ ÊÑ
èìåþò ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâûå õàðàêòåðèñòèêè,
õîòÿ êàæäàÿ ñõåìà èìååò ñâîè èíäèâèäóàëüíûå
äîñòîèíñòâà è íåäîñòàòêè.
 òðóá÷àòî-êîëüöåâîé ÊÑ èìååòñÿ âîçìîæíîñòü ðàâíîìåðíîãî ïîäâîäà âîçäóõà ê ïîäàâàåìîìó òîïëèâó. Ýòî âàæíîå îáñòîÿòåëüñòâî ïîçâîëÿåò
õîðîøî îðãàíèçîâàòü ïðîöåññ ãîðåíèÿ è ñìåøåíèÿ
â æàðîâîé òðóáå. Áëàãîäàðÿ ýòîìó êàìåðà èìååò
âûñîêóþ ïîëíîòó ñãîðàíèÿ, íèçêóþ íåðàâíîìåðíîñòü ïîëÿ òåìïåðàòóð ãàçà íà âûõîäå, õîðîøèå
ýìèññèîííûå õàðàêòåðèñòèêè. Âàæíûì äîñòîèíñòâîì ýòîé ñõåìû ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü èñïûòàíèÿ è äîâîäêè ÊÑ íà óñòàíîâêàõ ñ óìåðåííûìè
ðàñõîäàìè âîçäóõà.
Êîëüöåâàÿ ÊÑ áîëåå êîìïàêòíà, èìååò íåñêîëüêî ìåíüøèå ïîòåðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ (õîòÿ
â ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ ìèíèìàëüíî äîïóñòèìûå ïî-
293
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
òåðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ äèêòóþòñÿ îõëàæäàåìûì
ñîïëîâûì àïïàðàòîì òóðáèíû). Æàðîâàÿ òðóáà
êîëüöåâîé ÊÑ, â ñèëó ïðîñòîé ôîðìû, áîëåå òåõíîëîãè÷íà â èçãîòîâëåíèè. Ìåíüøàÿ ïîâåðõíîñòü
æàðîâîé òðóáû òðåáóåò ìåíüøèõ ðàñõîäîâ âîçäóõà íà îõëàæäåíèå åå ñòåíîê. Îäíàêî ñðàâíèòåëüíî
íåáîëüøàÿ ïîâåðõíîñòü íå ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ
ìàññû æàðîâîé òðóáû, êàê ìîæíî áûëî áû îæèäàòü, ïîñêîëüêó îáåñïå÷åíèå íåîáõîäèìîé ïðî÷íîñòè íàðóæíîé îáå÷àéêè òðåáóåò óâåëè÷åíèÿ å¸ òîëùèíû, ÷òî ñîîòâåòñòâåííî óâåëè÷èâàåò ìàññó.
Âñëåäñòâèå ñèëüíîãî âëèÿíèÿ ïîëåé ñêîðîñòåé âîçäóõà íà âõîäå â ÊÑ íà ïîëÿ òåìïåðàòóð ãàçà íà âûõîäå è òðóäíîñòåé ñîãëàñîâàíèÿ ïîòîêîâ âîçäóõà ñ ïîäà÷åé òîïëèâà â æàðîâóþ òðóáó, ïîëÿ òåìïåðàòóð
ãàçà â êîëüöåâîé ÊÑ ìåíåå ñòàáèëüíû, ÷åì â òðóá÷àòî-êîëüöåâîé. Áîëüøóþ òðóäíîñòü â ñòåíäîâîé
äîâîäêå êîëüöåâîé ÊÑ ïðåäñòàâëÿåò íåîáõîäèìîñòü
èìåòü óñòàíîâêè ñ áîëüøèì ðàñõîäîì âîçäóõà. Íåñìîòðÿ íà ýòî â íàñòîÿùåå âðåìÿ êîëüöåâûå ÊÑ ïîëó÷èëè íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå â àâèàöèîííûõ ÃÒÄ.
 ïðîìûøëåííûõ ÃÒÄ øèðîêîå ïðèìåíåíèå
íàõîäÿò òðóá÷àòî-êîëüöåâûå ÊÑ, ïîñêîëüêó â äàííîì ñëó÷àå îäíî èç ïåðâûõ ìåñò çàíèìàåò òðåáîâàíèå ïî ýêñïëóàòàöèîííîé òåõíîëîãè÷íîñòè (âîçìîæíîñòè çàìåíû óçëîâ ÊÑ â ýêñïëóàòàöèè âïëîòü
äî çàìåíû æàðîâûõ òðóá).
6.3.1 – Èñõîäíûå äàííûå äëÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ ÊÑ
 ïåðå÷åíü èñõîäíûõ äàííûõ äëÿ âûïîëíåíèÿ
ïðîåêòà âõîäÿò:
–îáùèå òðåáîâàíèÿ ê äâèãàòåëþ è åãî óçëàì
(ñì. ðàçäåë 2.3);
- ñïåöèàëüíûå òðåáîâàíèÿ ê ÊÑ (ñì. ðàçäåë 6.1);
- ðåçóëüòàòû òåðìîäèíàìè÷åñêîãî ðàñ÷åòà äâèãàòåëÿ íà ðåæèìàõ óñëîâíîãî öèêëà âçëåòíî-ïîñàäî÷íûõ îïåðàöèé â ñîîòâåòñòâèè ñî ñòàíäàðòîì
ÈÊÀÎ;
- õàðàêòåðèñòèêè âîçäóøíîãî ïîòîêà íà âõîäå
â ÊÑ (èíòåíñèâíîñòü è ìàñøòàá òóðáóëåíòíîñòè,
ðàñïðåäåëåíèå äàâëåíèÿ, òåìïåðàòóðû è âåêòîðà
ñêîðîñòè â îêðóæíîì è ðàäèàëüíîì íàïðàâëåíèÿõ);
- ìàêñèìàëüíîå ðàñïîëàãàåìîå äàâëåíèå
è òåìïåðàòóðà òîïëèâà íà âõîäå â ÊÑ;
- ýêñòðåìàëüíûå ñîîòíîøåíèÿ «òîïëèâî/âîçäóõ» íà ðåæèìàõ ïðèåìèñòîñòè è ñáðîñà ãàçà;
- òðåáîâàíèÿ ê âåëè÷èíå îòáîðîâ âîçäóõà èç
ÊÑ: íà îõëàæäåíèå òóðáèíû, ïðîòèâîîáëåäåíèòåëüíóþ ñèñòåìó, ñèñòåìó êîíäèöèîíèðîâàíèÿ âîçäóõà è ïåðåïóñêîâ íà çàïóñêå;
- òðåáîâàíèÿ ê êîëè÷åñòâó, ðàñïîëîæåíèþ
è ïðîõîäíûì ñå÷åíèÿì âîçäóøíûõ, ìàñëÿíûõ
è ñóôëèðóþùèõ ìàãèñòðàëåé, åñëè îíè ïðîõîäÿò
÷åðåç ÊÑ.
6.3 – Ïðîåêòèðîâàíèå ÊÑ
Ïðîöåññ ñîçäàíèÿ ÊÑ, êàê è ëþáîãî äðóãîãî
îñíîâíîãî óçëà ÃÒÄ ñîñòîèò èç îïðåäåëåííûõ ýòàïîâ (ñì. ðàçäåë 2.5.1). Â äàííîé ãëàâå ðàññìàòðèâàþòñÿ îñîáåííîñòè ïðîåêòèðîâàíèÿ ÊÑ, âûáîð åå
îáëèêà, îïðåäåëåíèå òðåáîâàíèé ê ñîñòàâëÿþùèì
óçëàì.
Îáëèê ÊÑ âûáèðàåòñÿ, êàê ïðàâèëî, íà áàçå
èìåþùåãîñÿ ïðîòîòèïà ñ ó÷åòîì òðàäèöèé è íàêîïëåííîãî îïûòà ïðåäïðèÿòèÿ, åãî òåõíîëîãè÷åñêîé è ïðîèçâîäñòâåííîé áàçû, ñðîêîâ ñîçäàíèÿ. Çà ïðîòîòèï ìîæåò áûòü âûáðàíà ðàíåå
ñïðîåêòèðîâàííàÿ ÊÑ ñ èçâåñòíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè, íàèáîëåå áëèçêî îòâå÷àþùàÿ ïðåäúÿâëÿåìûì òðåáîâàíèÿì. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ñîçäàíèå ÊÑ ñ íóæíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè, íàäåæíî
ðàáîòàþùåé â òå÷åíèå çàäàííîãî ðåñóðñà, òðåáóåò ïðîâåäåíèÿ çíà÷èòåëüíîãî îáúåìà ýêñïåðèìåíòàëüíî-äîâîäî÷íûõ ðàáîò, êàê íà óñòàíîâêàõ, òàê
è â ñèñòåìå äâèãàòåëÿ. Ýòî òàêæå çàñòàâëÿåò ïðè
ïðîåêòèðîâàíèè íîâûõ ÊÑ ñòðåìèòüñÿ â ìàêñèìàëüíîé ñòåïåíè èñïîëüçîâàòü îïûò ñîçäàíèÿ è äîâîäêè ïðåäøåñòâóþùèõ îáðàçöîâ.
294
6.3.2 – Îïðåäåëåíèå îñíîâíûõ ðàçìåðîâ ÊÑ
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ îñíîâíûõ ðàçìåðîâ ÊÑ âûïîëíÿåòñÿ ïðîåêòèðîâî÷íûé ðàñ÷åò, êîòîðûé áàçèðóåòñÿ íà îñíîâíûõ ïîëîæåíèÿõ òåîðèè ðàáî÷åãî ïðîöåññà è ïðàêòè÷åñêîì îïûòå, íàêîïëåííîì
ïðè ñîçäàíèè ÊÑ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ.
6.3.2.1 – Îáúåì æàðîâîé òðóáû
Îáúåì æàðîâîé òðóáû ðàññ÷èòûâàåòñÿ èç óñëîâèÿ îáåñïå÷åíèÿ çàäàííîé ïîëíîòû ñãîðàíèÿ
ñ ïîìîùüþ îáîáùåííîé çàâèñèìîñòè ïîëíîòû
ñãîðàíèÿ òîïëèâà îò êðèòåðèÿ ôîðñèðîâàíèÿ
η à = f(ÊV). Ðàñ÷åò îáû÷íî âûïîëíÿåòñÿ äëÿ ìàêñèìàëüíîãî ðåæèìà ðàáîòû ÃÒÄ.
Ïàðàìåòð ôîðñèðîâàíèÿ ÊV ïî ñâîåìó ôèçè÷åñêîìó ñìûñëó õàðàêòåðèçóåò îòíîøåíèå âðåìåíè õèìè÷åñêîé ðåàêöèè êî âðåìåíè ïðåáûâàíèÿ
òîïëèâà â ÊÑ:
ÊV = const (GÊ / T*K VÆ (P*K)1,25)
(6.3.2-1)
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
ãäå VÆ
- îáúåì æàðîâîé òðóáû;
GÊ, P*K, T*K - ðàñõîä, äàâëåíèå è òåìïåðàòóðà
âîçäóõà íà âõîäå â ÊÑ.
Ïðè âûáîðå îáúåìà æàðîâîé òðóáû íåîáõîäèìî ó÷åñòü ñëåäóþùåå.
Âî-ïåðâûõ - îáúåì æàðîâîé òðóáû îïðåäåëÿåò âðåìÿ ïðåáûâàíèÿ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ â ÊÑ, ÷òî â ñâîþ î÷åðåäü âëèÿåò íà âûáðîñû âðåäíûõ âåùåñòâ. Ñ öåëüþ
óìåíüøåíèÿ âûáðîñîâ NOx íåîáõîäèìî óìåíüøàòü
âðåìÿ ïðåáûâàíèÿ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ íà âçëåòíîì ðåæèìå, ò.å. óìåíüøàòü îáúåì æàðîâîé òðóáû.
Âî-âòîðûõ - äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòû ÊÑ íà
ðåæèìå ìàëîãî ãàçà, íèçêèõ âûáðîñîâ ÑÎ è ÍÑ
è îáåñïå÷åíèÿ âûñîòíîãî ðîçæèãà òðåáóåòñÿ óâåëè÷åíèå îáúåìà æàðîâîé òðóáû, ò.ê. íà ýòèõ ðåæèìàõ ðåçêî ñíèæàåòñÿ ïîëíîòà ñãîðàíèÿ è óâåëè÷èâàåòñÿ êðèòåðèé ôîðñèðîâàíèÿ ÊV.
Îêîí÷àòåëüíûé îáúåì æàðîâîé òðóáû îïðåäåëÿåòñÿ ïóòåì íåñêîëüêèõ ïîñëåäîâàòåëüíûõ ðàñ÷åòîâ, êîíñòðóêòîðñêèõ ïðîðàáîòîê è ïðîâåäåíèÿ
ýêñïåðèìåíòîâ íà ìîäåëüíûõ óñòàíîâêàõ, âêëþ÷àþùèõ èìèòàöèþ âûñîòíûõ ðåæèìîâ.
6.3.2.2 – Ðàñïðåäåëåíèå âîçäóõà
â æàðîâîé òðóáå
Ïîñëå îïðåäåëåíèÿ îáúåìà æàðîâîé òðóáû
âûïîëíÿåòñÿ «àýðîäèíàìè÷åñêîå ïðîåêòèðîâàíèå»,
öåëü êîòîðîãî – îáåñïå÷èòü:
- áåçîòðûâíîñòü òå÷åíèÿ âîçäóõà â ïðåääèôôóçîðå;
- îïòèìàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå âîçäóõà â ìåæòðóáíîì ïðîñòðàíñòâå èëè êîëüöåâûõ êàíàëàõ;
- çàäàííûå ïîòåðè äàâëåíèÿ;
- îïòèìàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå ïîäâîäà âîçäóõà â æàðîâóþ òðóáó ïî åå äëèíå ñ òî÷êè çðåíèÿ
îðãàíèçàöèè ïðîöåññà ãîðåíèÿ äëÿ îáåñïå÷åíèÿ
âûñîêîé ïîëíîòû ñãîðàíèÿ òîïëèâà, íîðì íà âûáðîñû âðåäíûõ âåùåñòâ è ôîðìèðîâàíèÿ òðåáóåìîé
ðàäèàëüíîé ýïþðû òåìïåðàòóð ãàçà íà âûõîäå.
Âåñü âîçäóõ, ïîñòóïàþùèé â æàðîâóþ òðóáó,
ìîæíî óñëîâíî ðàçäåëèòü íà îòäåëüíûå õàðàêòåðíûå ñîñòàâëÿþùèå: íà ñèñòåìó îõëàæäåíèÿ, â ÔÓ,
â çîíó ãîðåíèÿ è â çîíó ñìåøåíèÿ.
Äëÿ ðàñïðåäåëåíèÿ ðàñõîäà âîçäóõà ìåæäó
çîíàìè æàðîâîé òðóáû ÷àñòî ïîñòóïàþò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Âíà÷àëå âûáèðàåòñÿ ðåæèì ñæèãàíèÿ òîïëèâà â ðàñ÷åòíûõ óñëîâèÿõ è îïðåäåëÿåòñÿ
êîëè÷åñòâî âîçäóõà, ïîñòóïàþùåãî â çîíó ãîðåíèÿ.
Íàïðèìåð, ïðè îáùåì êîýôôèöèåíòå èçáûòêà âîçäóõà íà âûõîäå èç ÊÑ αÊÑ = 3 ïðè ñæèãàíèè îáåäíåííîé ÒÂÑ â çîíå ãîðåíèÿ ñ αÃÎÐ = 1,5 â íå¸ íåîá-
õîäèìî ïîäàòü 50% îò îáùåãî êîëè÷åñòâà âîçäóõà,
ïîñòóïèâøåãî â ÊÑ. Åñëè âûáðàíà êîíöåïöèÿ íèçêîòåìïåðàòóðíîãî ñæèãàíèÿ îáîãàùåííîé ÒÂÑ
ñ αÃÎÐ = 1,5 â íå¸ íåîáõîäèìî ïîäàòü 50% îò îáùåãî êîëè÷åñòâà âîçäóõà, ïîñòóïèâøåãî â ÊÑ. Åñëè
âûáðàíà êîíöåïöèÿ íèçêîòåìïåðàòóðíîãî ñæèãàíèÿ îáîãàùåííîé ÒÂÑ ñ αÃÎÐ = 0,6, òî â çîíó ãîðåíèÿ íåîáõîäèìî ïîäàòü 20% âîçäóõà, çäåñü:
α = GÂ / GÒL0
ãäå G – ðàñõîä âîçäóõà ÷åðåç ÊÑ (èëè çîíó
ãîðåíèÿ) (êã/ñ);
GÒ – ðàñõîä òîïëèâà (êã/c);
L0 – ñòåõèîìåòðè÷åñêèé êîýôôèöèåíò äëÿ âîçäóõà è äàííîãî âèäà òîïëèâà (êåðîñèíà).
Äëÿ èñïîëüçóåìûõ âèäîâ êåðîñèíà (ÐÒ, Ò-6,
ÒÑ-1, Ò-1) ñòåõèîìåòðè÷åñêèé êîýôôèöèåíò äëÿ
âîçäóõà íàõîäèòñÿ â äèàïàçîíå îò 14,70 äî 14,94.
Ðåøåíèå çàäà÷è ïî ðàñïðåäåëåíèþ âîçäóõà
ìåæäó ÔÓ è îñíîâíûìè îòâåðñòèÿìè çîíû ãîðåíèÿ ñâîäèòñÿ ê îòûñêàíèþ êîìïðîìèññíîãî âàðèàíòà, ïðè êîòîðîì îáåñïå÷èâàåòñÿ ìàêñèìàëüíàÿ
îäíîðîäíîñòü ÒÂÑ, íàäåæíîñòü çàïóñêà è óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ âî âñåì äèàïàçîíå ðàáîòû äâèãàòåëÿ. Ïðîòèâîðå÷èå ìåæäó ýòèìè òðåáîâàíèÿì çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ñ îäíîé ñòîðîíû óâåëè÷åíèå
ðàñõîäà âîçäóõà ÷åðåç ÔÓ ñïîñîáñòâóåò îáðàçîâàíèþ áîëåå îäíîðîäíîé ÒÂÑ, ñ äðóãîé ñòîðîíû - ýòî
ïðèâîäèò ê ðîñòó ñêîðîñòè ïîòîêà â ãîëîâíîé ÷àñòè æàðîâîé òðóáû, ÷òî óõóäøàåò óñëîâèÿ ðîçæèãà
è ñóæàåò îáëàñòü óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ.  êàæäîì
êîíêðåòíîì ñëó÷àå ðàñïðåäåëåíèå âîçäóõà ìåæäó
ÔÓ è îñíîâíûìè îòâåðñòèÿìè âûáèðàåòñÿ ëèáî ïî
àíàëîãèè ñ áëèæàéøèì ïðîòîòèïîì, ëèáî íà îñíîâàíèè èìåþùèõñÿ ëèòåðàòóðíûõ äàííûõ èëè ñîáñòâåííîãî îïûòà ïðåäïðèÿòèÿ è îêîí÷àòåëüíî ïîäòâåðæäàåòñÿ ýêñïåðèìåíòîì.
Îñòàâøèéñÿ âîçäóõ äåëèòñÿ ìåæäó ñèñòåìîé
îõëàæäåíèÿ è çîíîé ñìåøåíèÿ. Â ñâÿçè ñ òåì, ÷òî
âîçäóõ ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ ïðàêòè÷åñêè íå âîâëåêàåòñÿ â îðãàíèçàöèþ ðàáî÷åãî ïðîöåññà â æàðîâîé
òðóáå, åãî êîëè÷åñòâî ñòàðàþòñÿ îãðàíè÷èòü. Îñîáåííî ýòî àêòóàëüíî äëÿ ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ ñ âûñîêèìè òåðìîäèíàìè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè öèêëà
è íèçêèìè çíà÷åíèÿìè êîýôôèöèåíòà èçáûòêà âîçäóõà çà ÊÑ (αÊÑ ≈ 2,2). Òàê, â ÊÑ ñ αÊÑ = 2,2, ïðè
îðãàíèçàöèè ïðîöåññà ñæèãàíèÿ îáåäíåííîé ÒÂÑ
ñ α= 1,8 â çîíå ãîðåíèÿ îáúåì âîçäóõà, îñòàâøåãîñÿ íà çîíó ñìåøåíèÿ è îõëàæäåíèå ñòåíîê, áóäåò
ñîñòàâëÿòü âñåãî îêîëî 18%.
 óñëîâèÿõ äåôèöèòà âîçäóõà äëÿ îõëàæäåíèÿ
ñòåíîê æàðîâûõ òðóá òðåáóåòñÿ ïðèìåíÿòü âûñîêîýôôåêòèâíûå ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ è òåïëîçà-
295
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
ùèòíûå ïîêðûòèÿ (ñì. ðàçäåë 6.4.2.2). Â êàæäîì
êîíêðåòíîì ñëó÷àå âåëè÷èíó ïîòðåáíîãî ðàñõîäà
îõëàæäàþùåãî âîçäóõà ïðåäâàðèòåëüíî íàõîäÿò èç
òåïëîâîãî ðàñ÷åòà ñòåíêè æàðîâîé òðóáû è çàòåì
óòî÷íÿþò ïî ðåçóëüòàòàì òåðìîìåòðèðîâàíèÿ íà
äâèãàòåëå.
Íà íà÷àëüíîì ýòàïå ïðîåêòèðîâàíèÿ ãåîìåòðè÷åñêèå ðàçìåðû îòâåðñòèé â ñòåíêå æàðîâîé òðóáû è ÔÓ ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ñëåäóþùåé ñõåìå:
– îïðåäåëÿåòñÿ ñóììàðíàÿ ýôôåêòèâíàÿ ïëîùàäü îòâåðñòèé â ñòåíêå æàðîâîé òðóáû;
– ðàñïðåäåëÿåòñÿ ñóììàðíàÿ ýôôåêòèâíàÿ
ïëîùàäü ïî çîíàì æàðîâîé òðóáû â ñîîòâåòñòâèè
ñ âûáðàííûì ðàñïðåäåëåíèåì ðàñõîäà âîçäóõà;
– îïðåäåëÿåòñÿ ãåîìåòðè÷åñêàÿ ïëîùàäü
è ôàêòè÷åñêèå ðàçìåðû îòâåðñòèé.
Ñóììàðíàÿ ýôôåêòèâíàÿ ïëîùàäü îòâåðñòèé
2
(ì ) â ñòåíêå æàðîâîé òðóáû íàõîäèì ïî ôîðìóëå:
FÝÔΣ = GÂÆ / (2ρ∆ÐÆ)0,5
(6.3.2 - 3)
ãäå GÂÆ - ðàñõîä âîçäóõà ÷åðåç æàðîâóþ òðóáó
(êã/ñ);
ρ - ïëîòíîñòü âîçäóõà â ìåæòðóáíîì
êàíàëå (êã/ì3);
∆ÐÆ - ïåðåïàä äàâëåíèÿ íà ñòåíêå æàðîâîé
òðóáû (Ïà).
Âåëè÷èíà ïåðåïàäà äàâëåíèÿ íà ñòåíêå æàðîâîé òðóáû íà ïðàêòèêå êîëåáëåòñÿ â äîñòàòî÷íî
óçêèõ ïðåäåëàõ (3…5% îò äàâëåíèÿ çà êîìïðåññîðîì). Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ïðè íèçêèõ çíà÷åíèÿõ
ïåðåïàäà óõóäøàåòñÿ ýôôåêòèâíîñòü ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ ïåðâîãî ñîïëîâîãî àïïàðàòà ÒÂÄ è ïðîòåêàíèå ðàáî÷åãî ïðîöåññà â ñàìîé æàðîâîé òðóáå. Ïðè áîëåå âûñîêèõ çíà÷åíèÿõ íåîáîñíîâàííî
çàâûøàþòñÿ îáùèå ïîòåðè â ÊÑ. Ïîýòîìó, âåëè÷èíîé ïåðåïàäà äàâëåíèÿ íà ñòåíêå æàðîâîé òðóáû
ìîæíî ïðåäâàðèòåëüíî çàäàòüñÿ, ïðèíèìàÿ åå ïîñòîÿííîé ïî âñåé äëèíå æàðîâîé òðóáû.
Åñëè èçâåñòíû ïîòåðè äàâëåíèÿ â äèôôóçîðå,
òî ñðåäíþþ âåëè÷èíó ïåðåïàäà äàâëåíèÿ íà ñòåíêå æàðîâîé òðóáû ìîæíî îïðåäåëèòü ïóòåì âû÷èòàíèÿ èç îáùèõ ïîòåðü äàâëåíèÿ â ÊÑ (êîòîðûå, êàê
ïðàâèëî, ÿâëÿþòñÿ çàäàííîé âåëè÷èíîé), ïîòåðü
â äèôôóçîðå.
Íà îñíîâàíèè ïðèíÿòîãî äîïóùåíèÿ î ïîñòîÿííîé âåëè÷èíå ïåðåïàäà äàâëåíèÿ âäîëü ñòåíêè
æàðîâîé òðóáû, ýôôåêòèâíàÿ ïëîùàäü îòâåðñòèé
äîëæíà ñîîòâåòñòâîâàòü ðàíåå âûáðàííîìó ðàñïðåäåëåíèþ ðàñõîäà âîçäóõà ïî çîíàì æàðîâîé òðóáû. Òîãäà ãåîìåòðè÷åñêàÿ ïëîùàäü îòäåëüíûõ îòâåðñòèé îïðåäåëèòñÿ êàê îòíîøåíèå ýôôåêòèâíîé
ïëîùàäè ê êîýôôèöèåíòó ðàñõîäà âîçäóõà:
296
Ðèñóíîê 6.3.2_1 – Ñõåìà ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñòðóè
â ñíîñÿùåì ïîòîêå
Ðèñóíîê 6.3.2_2 – Êîýôôèöèåíò ðàñõîäà âîçäóõà
÷åðåç îñíîâíûå îòâåðñòèÿ
FÃÅÎÌ = FÝÔÔ / µ0
(6.3.2 - 4)
Äëÿ ëîïàòî÷íûõ çàâèõðèòåëåé êîýôôèöèåíò
ðàñõîäà âîçäóõà áåð¸òñÿ ïî ñïðàâî÷íûì èëè ýêñïåðèìåíòàëüíûì äàííûì, à çà ãåîìåòðè÷åñêóþ
ïëîùàäüþ ïðèíèìàåòñÿ ïëîùàäü ñàìîãî óçêîãî
ìåñòà â ìåæëîïàòî÷íîì êàíàëå. Ðàçìåðû îòâåðñòèé
ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ íàõîäÿòñÿ ïî ðåçóëüòàòàì òåïëîâîãî ðàñ÷åòà æàðîâîé òðóáû.
Ïðè îïðåäåëåíèè ðàçìåðîâ îñíîâíûõ îòâåðñòèé çîíû ãîðåíèÿ è çîíû ðàçáàâëåíèÿ êîíñòðóêòîðó ïðèõîäèòñÿ ïîäáèðàòü îïòèìàëüíîå ñîîòíîøåíèå ìåæäó êîëè÷åñòâîì îòâåðñòèé, èõ ðàçìåðàìè
è ôîðìîé ñ òåì, ÷òîáû îáåñïå÷èòü ëó÷øåå ïåðåìåøèâàíèå âîçäóõà ñ òîïëèâîì èëè ïðîäóêòàìè ñãîðàíèÿ (ñì. Ðèñ. 6.4.2_3). Âàæíîé õàðàêòåðèñòèêîé
â ýòîì âûáîðå ÿâëÿåòñÿ ãëóáèíà ïðîíèêíîâåíèÿ
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
ñòðóè âîçäóõà â ïîòîê ãàçîâ.  îáùåì ñëó÷àå îíà
çàâèñèò îò ðàñïîëàãàåìîãî ïåðåïàäà ñòàòè÷åñêîãî
äàâëåíèÿ íà ñòåíêå æàðîâîé òðóáû (èëè ñêîðîñòè
âîçäóøíîé ñòðóè), ôîðìû îòâåðñòèÿ, ïðîôèëÿ êðîìîê, òîëùèíû ñòåíêè, óãëà íàêëîíà îñè îòâåðñòèÿ
ê íàïðàâëåíèþ ñíîñÿùåãî ïîòîêà, ñêîðîñòè âîçäóõà â ìåæòðóáíîì êàíàëå è ñêîðîñòè ãàçà â æàðîâîé
òðóáå. Äëÿ ñòðóè âîçäóõà, âòåêàþùåé ÷åðåç êðóãëîå îòâåðñòèå ïåðïåíäèêóëÿðíî ê ñíîñÿùåìó ïîòîêó (ñì. Ðèñ. 6.3.2_1), ãëóáèíó ïðîíèêíîâåíèÿ ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ýìïèðè÷åñêîé ôîðìóëå:
H=d0[0,3+0,415(W0/ WÆ)] (L/d0)0,63 (6.3.2 - 5)
ãäå L - äëèíà, íà êîòîðîé ãëóáèíà ïðîíèêíîâåíèÿ ñòðóè ðàâíà Í (ì);
W0 - ñêîðîñòü ñòðóè â îòâåðñòèè (ì/ñ);
WÆ - ñêîðîñòü ïîòîêà ãàçîâ â æàðîâîé òðóáå
(ì/ñ).
Ñêîðîñòü ñòðóè âîçäóõà â îòâåðñòèè îïðåäåëÿåòñÿ ÷åðåç ýôôåêòèâíóþ ïëîùàäü îòâåðñòèÿ ïî
ôîðìóëå:
Ðèñóíîê 6.3.2_3 – Ðàñ÷åòíàÿ îáëàñòü ÊÑ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
Ðèñóíîê 6.3.2._4 – Ïîëå ìîäóëÿ ñêîðîñòè â ÊÑ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
297
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.3.2_5 – Èçîïîâåðõíîñòü òåìïåðàòóðû Ò=1350 Ê è ïðîôèëü òåìïåðàòóðû íà âûõîäå ÊÑ äâèãàòåëÿ
ÏÑ-90À
W0 = GÎÒÂ / (ρµ0 FÃÅÎÌ)
(6.3.2 - 6)
Æåëàòåëüíî, ÷òîáû ãëóáèíà ïðîíèêíîâåíèÿ ñòðóé
âîçäóõà (èëè îòäåëüíûõ ñòðóé), âòåêàþùèõ ÷åðåç
îñíîâíûå îòâåðñòèÿ çîí ãîðåíèÿ è ðàçáàâëåíèÿ
äîõîäèëà êàê ìèíèìóì äî öåíòðà æàðîâîé òðóáû,
ãäå ïðîèñõîäèò îñíîâíîé ïðîöåññ ãîðåíèÿ è îáû÷íî íàáëþäàåòñÿ ìàêñèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà ãàçîâ.
Äëÿ ïîâûøåíèÿ ïðîáèâíîé ñïîñîáíîñòè ñòðóé âîçäóõà èíîãäà èñïîëüçóþò íàïðàâëÿþùèå âòóëêè èëè
ïàòðóáêè (ñì. Ðèñ. 6.4.2_3). Êîýôôèöèåíò ðàñõîäà
âîçäóõà ÷åðåç îñíîâíûå îòâåðñòèÿ µ0 ïðè ïîïóòíîì äâèæåíèè âîçäóõà è ãàçà âäîëü ñòåíêè òîëùèíîé d ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ãðàôèêó íà Ðèñ. 6.3.2_2.
Ïîñëå òîãî, êàê áóäóò îïðåäåëåíû ðàçìåðû
îòâåðñòèé æàðîâîé òðóáû, ïðîèçâîäèòñÿ óòî÷íåííûé ðàñ÷åò àýðîäèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ÊÑ
ñ ó÷åòîì ãîðåíèÿ è ðàñ÷åò òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ
ñòåíêè æàðîâîé òðóáû.
Ñ öåëüþ ïîâûøåíèÿ òî÷íîñòè ðàñ÷åòîâ â ïîñëåäíåå âðåìÿ âñå áîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ñòàëè
ïîëó÷àòü ñïåöèàëüíûå ïðîãðàììíûå ïàêåòû, ìîäåëèðóþùèå òðåõìåðíîå òå÷åíèå. Íà Ðèñ. 6.3.2_3
298
ïîêàçàíà ðàñ÷åòíàÿ îáëàñòü ÊÑ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À.
Ñåòî÷íàÿ ìîäåëü ýòîé îáëàñòè ñîñòàâëÿåò áîëåå
1 ìëí. ÿ÷ååê. Íà Ðèñ. 6.3.2_4 è 6.3.2_5 ïðèâåäåíû
ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà ðàñïðåäåëåíèÿ ñêîðîñòè è òåìïåðàòóðû ãàçà âíóòðè æàðîâîé òðóáû.
6.3.3 – Ðàñ÷åò òåìïåðàòóð ýëåìåíòîâ
ÊÑ
Òåïëîâûå ðàñ÷åòû ïîçâîëÿþò îïðåäåëèòü íåîáõîäèìûé óðîâåíü òåìïåðàòóð ñòåíêè æàðîâîé
÷àñòè äëÿ çàäàííîãî âðåìåííîãî è öèêëè÷åñêîãî
ðåñóðñîâ ñ ó÷åòîì êðèòåðèåâ ýôôåêòèâíîñòè è ýêîíîìè÷íîñòè îõëàæäåíèÿ ïðè íàèáîëåå íåáëàãîïðèÿòíîì ñî÷åòàíèè âíåøíèõ ôàêòîðîâ (óõóäøåíèå
ïàðàìåòðîâ, ýêçåìïëÿðíûé ðàçáðîñ, ìàêñèìàëüíàÿ
íåðàâíîìåðíîñòü òåìïåðàòóð è ò.ä.). Êàê ïðàâèëî,
ðåñóðñíûå è äðóãèå íåðàñ÷åòíûå ôàêòîðû ó÷èòûâàþòñÿ çàïàñîì òåìïåðàòóðû ∆ÒÑÒ íàä ïðåäåëüíî
äîïóñòèìîé äëÿ âûáðàííîé ìàðêè ìàòåðèàëà ñòåíêè æàðîâîé ÷àñòè:
ÒÑÒ = [ÒÑÒ] - ∆ÒÑÒ
(6.3.3 - 1)
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.3.3_1 – Èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû ñòåíêè âäîëü ñåêöèè ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ æàðîâîé òðóáû
Èç îïûòà ýêñïëóàòàöèè ÊÑ âåëè÷èíà çàïàñà
òåìïåðàòóðû ∆ÒÑÒ ñîñòàâëÿåò 50…150°Ñ.
 îáùåì ñëó÷àå çàäà÷à ïî îïðåäåëåíèþ òåìïåðàòóðû ñòåíêè æàðîâîé òðóáû ñâîäèòñÿ ê ðåøåíèþ óðàâíåíèÿ áàëàíñà òåïëîâûõ ïîòîêîâ ÷åðåç
ñòåíêó:
QÃÊÎÍ + QÃË = QÕÊÎÍ + QÕË = Qδ, (6.3.3 - 2)
ãäå QÃÊÎÍ, QÕÊÎÍ - òåïëîâûå ïîòîêè îò ãîðÿ÷èõ
ãàçîâ ê ñòåíêå è îò ñòåíêè ê õîëîäíîìó âîçäóõó çà ñ÷åò êîíâåêòèâíîãî òåïëîîáìåíà;
QÃË , QÕË
- ëó÷èñòûå òåïëîâûå ñî ñòîðîíû
ãîðÿ÷èõ ãàçîâ è ñî ñòîðîíû õîëîäíîãî âîçäóõà;
Qδ
- òåïëîâîé ïîòîê ÷åðåç ñòåíêó
çà ñ÷åò òåïëîïðîâîäíîñòè.
Äëÿ ðàñ÷åòà òåïëîâîãî è íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèé êîíâåêòèâíî-ïëåíî÷íîé è óäàðíî-ïëåíî÷íîé
ñèñòåì îõëàæäåíèÿ ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà ïðîãðàììà, ñîçäàííàÿ â ÖÈÀÌ íà îñíîâå ðåçóëüòàòîâ
àíàëèòè÷åñêèõ è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé, ïðèâåäåííûõ â ðàáîòå [6.9.5]. Èñõîäíûìè äàííûìè äëÿ ðàñ÷åòà ÿâëÿþòñÿ ãåîìåòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû, ìàðêà ìàòåðèàëà ñåêöèè îõëàæäåíèÿ,
òåìïåðàòóðà è äàâëåíèå îõëàæäàþùåãî âîçäóõà
è ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ, êîýôôèöèåíò èçáûòêà âîçäóõà è ñêîðîñòè ïîòîêîâ â ðàéîíå ñåêöèè.
Êðîìå ýòîãî ïðåäóñìîòðåíî äâà ñïîñîáà çàäàíèÿ âåëè÷èíû ëó÷èñòîãî ïîòîêà - ëèáî óñòàíàâëèâàåòñÿ êîíêðåòíîå çíà÷åíèå, ëèáî ïðîãðàììà
«ñàìà» îïðåäåëÿåò âåëè÷èíó ëó÷èñòîãî ïîòîêà ïî
çàëîæåííûì â íåé ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé íà äâèãàòåëå. Åñëè êîíñòðóêöèÿ æàðîâîé òðóáû è ðàñïðåäåëåíèå â íåé òîïëèâà ñóùåñòâåííî îòëè÷àþòñÿ
îò ïðèìåíÿåìûõ íà äâèãàòåëå, à òàêæå ïðè èñïîëüçîâàíèè äðóãèõ âèäîâ òîïëèâà, òî èíòåíñèâíîñòü
ëó÷èñòîãî ïîòîêà öåëåñîîáðàçíî çàäàòü êîíêðåòíîé
âåëè÷èíîé, îïðåäåëÿåìîé ýêñïåðòíûì èëè ðàñ÷åòíûì ïóòåì. Íà Ðèñ. 6.3.3_1 ïðèâåäåíî õàðàêòåðíîå
ðàñïðåäåëåíèå òåìïåðàòóðû âäîëü ñòåíêè îäíîé
ñåêöèè ïëåíî÷íîé ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ, ïîêàçàííîé íà Ðèñ. 6.4.2.2_5à.
Äëÿ äðóãèõ òèïîâ êîíñòðóêöèé ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ òåïëîâîé ðàñ÷åò âûïîëíÿåòñÿ ïî îáùèì ìåòîäèêàì ðàñ÷åòà, èçëîæåííûì â ñïåöèàëüíîé ëèòåðàòóðå [6.9.6] èëè ñ ïîìîùüþ óíèâåðñàëüíûõ
ïðîãðàìì. Òàê, ðåçóëüòàòû àýðîäèíàìè÷åñêîãî ðàñ÷åòà ÊÑ ñ ó÷åòîì ãîðåíèÿ, âûïîëíåííûå ñ ïîìîùüþ
ïðîãðàììíîãî ïàêåòà ìîäåëèðóþùåãî òðåõìåðíîå
òå÷åíèå, ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû â êà÷åñòâå ãðàíè÷íûõ óñëîâèé äëÿ ðàñ÷åòà òåìïåðàòóðû ñòåíêè æàðîâîé òðóáû. Íà Ðèñ. 6.3.3_2 è 6.3.3_3 ïðèâåäåíî
ðàñ÷åòíîå òåìïåðàòóðíîå ïîëå, âîçäåéñòâóþùåå íà
ñòåíêó è ðàñïðåäåëåíèå òåìïåðàòóðû âäîëü ñòåíêè.
Äðóãîé âàæíîé çàäà÷åé ïðè ïðîåêòèðîâàíèè
ÊÑ ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëåíèå òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ åå
299
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.3.3_2 – Òåìïåðàòóðíîå ïîëå, âîçäåéñòâóþùåå íà ñòåíêó æàðîâîé òðóáû
Ðèñóíîê 6.3.3_3 – Òåìïåðàòóðà ñòåíêè æàðîâîé òðóáû
300
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.3.3_4 – Èçìåíåíèå ìàêñèìàëüíîé òåìïåðàòóðû ñòåíêè êîðïóñà ïî òèïîâîìó ïîëåòíîìó öèêëó
Ðèñóíîê 6.3.3_5 - Èçìåíåíèå ïåðåïàäà òåìïåðàòóð íà ôëàíöå ïîä ñâå÷ó çàæèãàíèÿ êîðïóñà ÊÑ ïî
ïîëåòíîìó öèêëó
301
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.3.3_6 – Òåìïåðàòóðà íà íàðóæíîé ïîâåðõíîñòè êîðïóñà ÊÑ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À íà âçëåòíîì ðåæèìå
íàðóæíîãî êîðïóñà, êîòîðûé îòíîñèòñÿ ê îñíîâíûì
ñèëîâûì ýëåìåíòàì äâèãàòåëÿ.
Ðåçóëüòàòû òåïëîâîé îöåíêè èñïîëüçóþòñÿ ïðè
ðàñ÷åòå ÍÄÑ, îöåíêå çàïàñîâ ïðî÷íîñòè è ïðîãíîçèðîâàíèè ðåñóðñà êîðïóñà ïî öèêëè÷åñêîé äîëãîâå÷íîñòè.  ñâÿçè ñ òåì, ÷òî òåìïåðàòóðà êîðïóñà
ÿâëÿåòñÿ èíåðöèîííûì ïàðàìåòðîì, äëÿ ïîâûøåíèÿ êà÷åñòâà ïðî÷íîñòíîãî ðàñ÷åòà íåîáõîäèìî
îöåíèâàòü òåïëîâîå ñîñòîÿíèå êîðïóñà ñ ó÷åòîì íåñòàöèîíàðíîñòè ðåæèìà ðàáîòû äâèãàòåëÿ ïî ïîëåòíîìó öèêëó.
Íà ãðàôèêàõ íà Ðèñ. 6.3.3_4 è 6.3.3_5 âèäåí
èíåðöèîííûé õàðàêòåð èçìåíåíèÿ ìàêñèìàëüíîé
òåìïåðàòóðû êîðïóñà ïî ïîëåòíîìó öèêëó è îòëè÷èå
â ïåðåïàäå òåìïåðàòóð ìåæäó âíóòðåííåé è íàðóæíîé ïîâåðõíîñòÿìè (â ðàéîíå ôëàíöà ñâå÷è çàæèãàíèÿ) â ñòàöèîíàðíûõ è íåñòàöèîíàðíûõ óñëîâèÿõ.
Îáùàÿ êàðòèíà ðàñïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðû â ðàñ÷åòíîé îáëàñòè êîðïóñà ÊÑ ïðèâåäåíà íà Ðèñ. 6.3.3_6.
302
6.3.4 – Ïðîåêòèðîâàíèå íà çàäàííóþ
ýìèññèþ
 ñâÿçè ñ áîëüøèì âíèìàíèåì, óäåëÿåìûì
â ïîñëåäíåå âðåìÿ ïðîáëåìå ýêîëîãè÷åñêîé ÷èñòîòû àâèàöèîííûõ è íàçåìíûõ ÃÒÄ, îäíèì èç
ãëàâíûõ êðèòåðèåâ, íà êîòîðûé íåîáõîäèìî îðèåíòèðîâàòüñÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÊÑ, ÿâëÿåòñÿ
òðåáîâàíèå ïî îáåñïå÷åíèþ çàäàííûõ íîðì íà
ýìèññèþ âðåäíûõ âåùåñòâ.  ñîîòâåòñòâèè ñ ìåæäóíàðîäíûì ñòàíäàðòàìè è îòå÷åñòâåííûìè ïðàâèëàìè â íàñòîÿùåå âðåìÿ äëÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ
íîðìèðóåòñÿ ýìèññèÿ HC, ÑÎ, NÎx è äûìà. Íîðìèðóåìûì ïàðàìåòðîì ýìèññèè ãàçîîáðàçíûõ
âðåäíûõ âåùåñòâ ÿâëÿåòñÿ óñëîâíûé âàëîâûé
âûáðîñ êàæäîãî âåùåñòâà, îòíåñåííûé ê òÿãå äâèãàòåëÿ íà âçëåòíîì ðåæèìå (ã/êÍ):
DNOx,CO,HC = MNOx,CO,HC / R00,
(6.3.4 - 1)
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ýìèññèÿ äûìà íîðìèðóåòñÿ ïî ìàêñèìàëüíîìó èçìåðåííîìó çíà÷åíèþ óñëîâíîãî ÷èñëà äûìíîñòè SN.
Âàëîâûé âûáðîñ êàæäîãî èç âðåäíûõ âåùåñòâ
îïðåäåëÿåòñÿ êàê ñóììà âûáðîñîâ íà ðåæèìàõ ñòàíäàðòíîãî óñëîâíîãî öèêëà âçëåòíî-ïîñàäî÷íûõ
îïåðàöèé:
Ì = ΣEI GÒτ
(6.3.4 - 2)
ãäå EI - èíäåêñ ýìèññèè (Emission Index) - ìàññà
âðåäíîãî âåùåñòâà, ïðèõîäÿùàÿñÿ íà
1 êã òîïëèâà (ã/êã);
GÒ - ðàñõîä òîïëèâà (êã/ìèí);
τ
- âðåìÿ ðàáîòû íà i-îì ðåæèìå (ìèí).
Ñòàíäàðòíûé óñëîâíûé öèêë âçëåòíî-ïîñàäî÷íûõ îïåðàöèé âêëþ÷àåò â ñåáÿ ñëåäóþùèå ðåæèìû:
- âçëåò - 100 % ðàñ÷åòíîé ìîùíîñòè, âðåìÿ
ðàáîòû íà ðåæèìå 0,7 ìèí.;
- íàáîð âûñîòû - 85 % ðàñ÷åòíîé ìîùíîñòè,
âðåìÿ ðàáîòû 2,2 ìèí.;
- çàõîä íà ïîñàäêó -30 % ðàñ÷åòíîé ìîùíîñòè, âðåìÿ ðàáîòû 4,0 ìèí.;
- ðóëåíèå, ìàëûé ãàç – 7 % ðàñ÷åòíîé ìîùíîñòè, âðåìÿ ðàáîòû 26 ìèí.
Ïåðâûå íîðìû íà ýìèññèþ âðåäíûõ âåùåñòâ,
ñîãëàñíî ñòàíäàðòó ÈÊÀÎ, ðàñïðîñòðàíÿëèñü íà
àâèàöèîííûå ÃÒÄ ñ äàòîé ñîçäàíèÿ ïîñëå 31 äåêàáðÿ 1985 ã. è èìåëè ñëåäóþùèå âåëè÷èíû:
DCO = 118 ã/êÍ;
DHC = 19,6 ã/êÍ;
DNÎx = 40+2π Ê ã/êÍ;
SN
(6.3.4 - 3)
= 83,6 (R00)-0,274, íî íå áîëåå 50
(6.3.4 - 4)
ãäå πÊ – ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ â äâèãàòåëå;
R00 – òÿãà íà âçëåòíîì ðåæèìå.
Ïîñëå ýòîãî íîðìû íà ýìèññèþ ÑÎ, ÍÑ è SN
íå ìåíÿëèñü, à íîðìà íà ýìèññèþ NÎx äâàæäû ïåðåñìàòðèâàëàñü â ñòîðîíó óæåñòî÷åíèÿ. Ñíà÷àëà
îíà áûëà ñíèæåíà íà 20 % äëÿ äâèãàòåëåé ñ äàòîé
ñîçäàíèÿ ïîñëå 31.12. 1995ã., à çàòåì ïðèìåðíî åùå
íà 16 % (çàâèñèò îò π Ê è R00) äëÿ äâèãàòåëåé ñ äàòîé ñîçäàíèÿ ïîñëå 31.12.2003ã. Òî÷íûå çíà÷åíèÿ
íîðì 2004 ãîäà íà ýìèññèþ NÎx îïðåäåëÿþòñÿ ïî
ôîðìóëàì:
DNÎx = 19+1,6πÊ
(6.3.4 - 5)
ïðè πÊ ≤ 30 è R00 > 89 êÍ (9075 êãñ);
DNÎx = 37,572 +1,6π Ê - 0,2087R00
(6.3.4 - 6)
ïðè π Ê ≤ 30 è 26,7< R00 ≤ 89 êÍ (9075 êãñ);
DNÎx = 7+2πÊ
(6.3.4 - 7)
ïðè 30< πÊ ≤ 62,5 è R00 > 89 êÍ (9075 êãñ);
DNÎx = 42,71+1,4286πÊ - 0,4013R00 (6.3.4 - 8)
ïðè 30< πÊ < 62,5 è 26,7< R00 ≤ 89 (9075 êãñ);
DNÎx = 32+1,6πÊ
(6.3.4 - 9)
ïðè πÊ ≥ 30.
Ãðàôè÷åñêàÿ èíòåðïðåòàöèÿ èçìåíåíèÿ íîðì
ÈÊÀÎ íà ýìèññèþ NÎx ïðèâåäåíà íà Ðèñ. 6.3.4_1.
Ñëåäóþùèì øàãîì â ïëàíå óæåñòî÷åíèÿ íîðì
íà ýìèññèþ âðåäíûõ âåùåñòâ ÿâëÿåòñÿ ïëàíèðóåìîå ââåäåíèå â 2008 ãîäó ïîïðàâêè ê ñòàíäàðòó
ÈÊÀÎ, ñîãëàñíî êîòîðîé áóäóò óæåñòî÷åíû íîðìû íà ýìèññèþ NÎx ïðèìåðíî íà 12% [6.9.7]. Êðîìå òîãî, íåêîòîðûå ñòðàíû Åâðîñîþçà, íàïðèìåð
Øâåöèÿ, Íîðâåãèÿ, Ôèíëÿíäèÿ è Ôðàíöèÿ, âçèìàþò øòðàôû çà ïðåâûøåíèå ýìèññèè âðåäíûõ âåùåñòâ íàä íîðìàìè ÈÊÀÎ 2004 ãîäà.
Äëÿ òîãî, ÷òîáû èìåòü áîëåå ÷åòêîå ïðåäñòàâëåíèå î âîçìîæíûõ ïóòÿõ ñíèæåíèÿ ýìèññèè âðåäíûõ
âåùåñòâ, ðàññìîòðèì ìåõàíèçìû èõ îáðàçîâàíèÿ.
Îêèñü óãëåðîäà â áîëüøîì êîëè÷åñòâå ìîæåò îáðàçîâûâàòüñÿ âñëåäñòâèå íåõâàòêè êèñëîðîäà äëÿ çàâåðøåíèÿ ðåàêöèè îêèñëåíèÿ óãëåðîäà äî ÑÎ 2 (çàáîãàùåííàÿ òîïëèâîâîçäóøíàÿ
ñìåñü â ïåðâè÷íîé çîíå), ëèáî âñëåäñòâèå äèññîöèàöèè ÑÎ2 ïðè âûñîêîé òåìïåðàòóðå (ñòåõèîìåòðè÷åñêàÿ èëè óìåðåííî çàáåäíåííàÿ òîïëèâîâîçäóøíàÿ ñìåñü).
Çíà÷èòåëüíóþ äîáàâêó ê òåðìîäèíàìè÷åñêè
ðàâíîâåñíîìó ÑÎ äàåò íåïîëíîå ñãîðàíèå òîïëèâà. Èìåííî ýòèì ìîæíî îáúÿñíèòü òîò ôàêò, ÷òî
ìàêñèìàëüíûå êîíöåíòðàöèè ÑÎ îáðàçóþòñÿ íà
ðåæèìàõ ìàëîé òÿãè, ãäå òåìïåðàòóðà ãàçà â çîíå
ãîðåíèÿ îòíîñèòåëüíî íåâåëèêà. Òàêèì îáðàçîì,
îñíîâíûìè ïðè÷èíàìè âûñîêîãî ñîäåðæàíèÿ ÑÎ
â âûõëîïíûõ ãàçàõ ìîãóò áûòü:
- íèçêàÿ ñêîðîñòü ãîðåíèÿ â ïåðâè÷íîé çîíå
âñëåäñòâèå íåäîñòàòêà òîïëèâà è (èëè) íåõâàòêè
âðåìåíè ïðåáûâàíèÿ;
- íåäîñòàòî÷íî îäíîðîäíàÿ òîïëèâîâîçäóøíàÿ ñìåñü, â ðåçóëüòàòå ÷åãî îáðàçóþòñÿ ëîêàëüíûå
çàáåäíåííûå çîíû ñ íèçêîé ïîëíîòîé ñãîðàíèÿ,
à òàêæå çîíû ñ áîëüøèì èçáûòêîì òîïëèâà;
- «çàìîðàæèâàíèå» ïðîäóêòîâ ãîðåíèÿ âîçäóõîì, ó÷àñòâóþùèì â îõëàæäåíèè ñòåíêè æàðîâîé
òðóáû.
303
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ïîâûøåííîå ñîäåðæàíèå íåñãîðåâøèõ óãëåâîäîðîäîâ, ê êîòîðûì îòíîñÿò òîïëèâî â âèäå êàïåëü èëè ïàðà, à òàêæå ïðîäóêòû ðàçëîæåíèÿ èñõîäíîãî òîïëèâà íà óãëåâîäîðîäû ìåíüøåé
ìîëåêóëÿðíîé ìàññû (ìåòàí, àöåòèëåí), îáû÷íî
ñâÿçûâàþò ñ ïëîõèì ðàñïûëèâàíèåì òîïëèâà, íåäîñòàòî÷íîé ñêîðîñòüþ ãîðåíèÿ è «çàìîðàæèâàíèåì» ïðîäóêòîâ íåïîëíîãî ñãîðàíèÿ â îõëàæäàþùåì
âîçäóõå âáëèçè ñòåíîê æàðîâîé òðóáû. Ñ óâåëè÷åíèåì ðåæèìà ðàáîòû äâèãàòåëÿ âûáðîñû íåñãîðåâøèõ óãëåâîäîðîäîâ óìåíüøàþòñÿ. Ñâÿçàíî ýòî êàê
ñ óëó÷øåíèåì ðàñïûëèâàíèÿ òîïëèâà, òàê è ñ ðîñòîì ñêîðîñòè õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé â ïåðâè÷íîé
çîíå âñëåäñòâèå ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ è òåìïåðàòóðû âîçäóõà íà âõîäå â ÊÑ.
Óñòðàíåíèå ïðè÷èí îáðàçîâàíèÿ ÑÎ è ÍÑ ñâîäèòñÿ, êàê ïðàâèëî, ê ïîâûøåíèþ ïîëíîòû ñãîðàíèÿ òîïëèâà íà ðåæèìàõ âáëèçè ìàëîãî ãàçà. Ñâÿçü
ìåæäó ïîëíîòîé ñãîðàíèÿ è óðîâíÿìè âûáðîñîâ
ÑÎ è ÍÑ îïèñûâàåòñÿ ñëåäóþùèì àíàëèòè÷åñêèì
âûðàæåíèåì:
1-η Ã =(EIHC + 0,232EICO)10-3
(6.3.4 - 10)
ãäå η Ã
- êîýôôèöèåíò ïîëíîòû ñãîðàíèÿ
òîïëèâà;
EIHC , EICO - óäåëüíûå âûáðîñû ÑÎ è ÍÑ
(ã/êã òîïëèâà).
NOx îáðàçóþòñÿ â ðåçóëüòàòå îêèñëåíèÿ àçîòà, íàõîäÿùåãîñÿ â àòìîñôåðíîì âîçäóõå è â òîïëèâå. Ëåãêèå äèñòèëëÿòíûå òîïëèâà ñîäåðæàò íåáîëüøèå êîëè÷åñòâà îðãàíè÷åñêîãî àçîòà (ìåíåå
0,06 %), â òî âðåìÿ êàê òÿæåëûå ïðîäóêòû ïåðåãîíêè ìîãóò ñîäåðæàòü äî 1,8 %.  ïîñëåäíåì ñëó÷àå
äîëÿ NO èç òîïëèâà ìîæåò ñîñòàâëÿòü çíà÷èòåëüíóþ äîëþ â îáùåì âûáðîñå îêèñè àçîòà.
Îñíîâíóþ ÷àñòü â îêèñëàõ àçîòà îáû÷íî ñîñòàâëÿåò îêèñü àçîòà NO. Îáðàçîâàíèå NO ïðîèñõîäèò â ñîîòâåòñòâèè ñ öåïíûì ìåõàíèçìîì Çåëüäîâè÷à [6.9.8]:
Î2 ' 2Î,
Î + N2 ' NO + N,
N + O2 ' NO + O.
(6.3.4 - 11)
Ïðîöåññ îáðàçîâàíèÿ îêèñè àçîòà ýíäîòåðìè÷åí è èäåò ñ çàìåòíîé ñêîðîñòüþ òîëüêî ïðè òåìïåðàòóðàõ âûøå 1800 Ê, ïîýòîìó NO îáðàçóåòñÿ
òîëüêî â ãîðÿ÷èõ çîíàõ è äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíîé
êîíöåíòðàöèè íà ðåæèìå íàèáîëüøåé òÿãè. Îêèñëåíèå NO äî NO2 ïðîèñõîäèò ïðè ñíèæåíèè òåìïåðàòóðû ãàçà. Ïðàêòè÷åñêèé äèàïàçîí òåìïåðàòóðû ãàçà, ïðè êîòîðîé îáðàçóåòñÿ äâóîêèñü àçîòà îò 400 äî 900 Ê. Íà ðåæèìàõ áîëüøîé òÿãè äîëÿ
304
Ðèñóíîê 6.3.4_1 – Íîðìû ÈÊÀÎ íà ýìèññèþ NOx
NO2 â îêèñëàõ àçîòà NOx (NOx = NO+NO2) î÷åíü
ìàëà, íî íà ðåæèìå ìàëîãî ãàçà îíà ìîæåò äîñòèãàòü 50 %.
Óñòàíîâëåíî, ÷òî âûáðîñ NOx ýêñïîíåíöèàëüíî âîçðàñòàåò ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû ïëàìåíè ñîãëàñíî ñîîòíîøåíèþ NOx ∞ exp(0,009ÒÏË)
è ëèíåéíî âîçðàñòàåò ñ ïîâûøåíèåì âðåìåíè ïðåáûâàíèÿ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ â âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ çîíàõ. Èçìåíåíèå äàâëåíèÿ îò 0,5 äî 3 ÌÏà
ïðàêòè÷åñêè íå âëèÿåò íà óðîâåíü âûáðîñà NOx.
Ñàæà (èëè äûì) ìîæåò îáðàçîâûâàòüñÿ â ëþáîé ÷àñòè çîíû ãîðåíèÿ, ãäå èìååòñÿ èçáûòîê òîïëèâà è ñêîðîñòü ñìåøåíèÿ íåäîñòàòî÷íà. Íàïðèìåð, â ñëó÷àå öåíòðîáåæíûõ ôîðñóíîê îñíîâíàÿ
ñàæåîáðàçóþùàÿ îáëàñòü ðàñïîëàãàåòñÿ âíóòðè
ôàêåëà ðàñïûëèâàíèÿ. Â ýòîé îáëàñòè ñóùåñòâóåò
âîçâðàòíîå òå÷åíèå ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ è ëîêàëüíûå ïîðöèè ïàðîâ òîïëèâà îêàçûâàþòñÿ îêðóæåííûìè âûñîêîòåìïåðàòóðíûìè ãàçàìè ñ äåôèöèòîì
êèñëîðîäà. Áîëüøàÿ ÷àñòü ñàæè, îáðàçîâàâøåéñÿ
â ïåðâè÷íîé çîíå ãîðåíèÿ, ñãîðàåò çàòåì â âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ îáëàñòÿõ íèæå ïî ïîòîêó. Ýêñïåðèìåíòàëüíî óñòàíîâëåíî, ÷òî íà îáðàçîâàíèå ñàæè
îêàçûâàþò âëèÿíèå ñâîéñòâà òîïëèâà, äàâëåíèå
è òåìïåðàòóðà âîçäóõà â ÊÑ, êîýôôèöèåíò èçáûòêà
âîçäóõà, êà÷åñòâî ðàñïûëèâàíèÿ òîïëèâà è ñïîñîá
ïîäà÷è òîïëèâà â ÊÑ. Òàê, ñêëîííîñòü ê ñàæåîáðàçîâàíèþ âîçðàñòàåò ïðè óìåíüøåíèè ñîäåðæàíèÿ
â òîïëèâå âîäîðîäà, à òàêæå ïðè ïîâûøåíèè êîíöåíòðàöèè â òîïëèâå ïîëèöèêëè÷åñêèõ àðîìàòè÷åñêèõ óãëåâîäîðîäîâ.
Ñ óâåëè÷åíèåì äàâëåíèÿ â ÊÑ ñàæåîáðàçîâàíèå ñóùåñòâåííî âîçðàñòàåò. Ñâÿçàíî ýòî ñ òåì, ÷òî
ðàñøèðÿþòñÿ ïðåäåëû ãîðåíèÿ è ñàæà íà÷èíàåò
îáðàçîâûâàòüñÿ â òåõ îáëàñòÿõ, ãäå ïðè íèçêèõ äàâëåíèÿõ ýòè îáëàñòè áûëè áû ñëèøêîì çàáîãàùåí-
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
íûìè äëÿ ãîðåíèÿ. Êðîìå ýòîãî, ïîâûøåííîå äàâëåíèå óñêîðÿåò õèìè÷åñêèå ðåàêöèè è òåì ñàìûì
ïðèâîäèò ê áîëåå ðàííåìó èíèöèèðîâàíèþ ãîðåíèÿ
è ê óâåëè÷åíèþ äîëè òîïëèâà, ñãîðàþùåãî â ïåðåîáîãàùåííûõ îáëàñòÿõ.
Óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû âîçäóõà íà âõîäå
â ÊÑ ÷àùå âñåãî ïðèâîäèò ê óñèëåíèþ ñàæåîáðàçîâàíèÿ, îñîáåííî ïðè íàëè÷èè çàáîãàùåííûõ çîí.
Ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû ãàçà íà âûõîäå èç êàìåðû óìåíüøàåò ñàæåîáðàçîâàíèå áëàãîäàðÿ óâåëè÷åíèþ îáëàñòè âûãîðàíèÿ ñàæè â çîíå ñìåøåíèÿ.
6.3.4.1 – Ñïîñîáû ñíèæåíèÿ ýìèññèè
âðåäíûõ âåùåñòâ
Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ìèíèìàëüíîãî óðîâíÿ ýìèññèè âðåäíûõ âåùåñòâ ïðè îðãàíèçàöèè ïðîöåññà
ãîðåíèÿ â ÊÑ ëþáîãî òèïà íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü
ñëåäóþùèå óñëîâèÿ:
- äîñòàòî÷íî ìåëêîå äðîáëåíèå ÷àñòèö òîïëèâà;
- âûñîêóþ îäíîðîäíîñòü ñìåñè ïåðåä ïîäà÷åé
â ÊÑ;
- ìàêñèìàëüíî âîçìîæíóþ ñêîðîñòü ðåàêöèè;
- òåìïåðàòóðû â çîíå ãîðåíèÿ 700…1500 °Ñ;
- îòñóòñòâèå ëîêàëüíûõ âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ
çîí;
- ïîñòîÿííîãî âî âñåì äèàïàçîíå ðàáîòû äâèãàòåëÿ ñîñòàâà ñìåñè (α = const) â çîíå ãîðåíèÿ;
- îïòèìàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå âòîðè÷íîãî âîçäóõà;
- îïòèìàëüíûé ñîñòàâ ñìåñè â ñìåñèòåëüíûõ
óñòðîéñòâàõ èëè â ïåðâè÷íîé çîíå ÊÑ.
Áîëüøèíñòâî ñïîñîáîâ ñíèæåíèÿ âðåäíûõ
âûáðîñîâ â ÊÑ òðàäèöèîííûõ ñõåì ïî ñóùåñòâó
ÿâëÿþòñÿ êîìïðîìèññîì ìåæäó âûáðîñîì ÑÎ è ÍÑ
ñ îäíîé ñòîðîíû è âûáðîñîì NOx – ñ äðóãîé. Â òî
æå âðåìÿ, äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ïåðñïåêòèâíûõ íîðì íà
ýìèññèþ âðåäíûõ âåùåñòâ, íåîáõîäèìî ñîçäàíèå
ÊÑ, êîòîðûå áû ïîçâîëèëè îäíîâðåìåííî ñíèçèòü
âñå âèäû âðåäíûõ êîìïîíåíòîâ. Ê îñíîâíûì êîíñòðóêòèâíûì ñõåìàì íèçêîýìèññèîííûõ ÊÑ ìîæíî îòíåñòè ñëåäóþùèå ñõåìû:
- äâóõçîííûå;
- èçìåíÿåìîé ãåîìåòðèè;
- ìíîãîôîðñóíî÷íûå;
- ñ ãîìîãåíèçàöèåé òîïëèâîâîçäóøíîé ñìåñè;
- êàòàëèòè÷åñêèå.
Ïðèíöèï äåéñòâèÿ âñåõ íèçêîýìèññèîííûõ ÊÑ
òàê èëè èíà÷å îñíîâàí íà ïîääåðæàíèè òåìïåðàòóðû â çîíå (çîíàõ) ãîðåíèÿ â äîñòàòî÷íî óçêîì èíòåðâàëå íà âñåõ ýêñïëóàòàöèîííûõ ðåæèìàõ äâèãàòåëÿ.
Ïðèìåð äâóõçîííîé ÊÑ ñ ïàðàëëåëüíûì ðàñïîëîæåíèåì çîí ïîêàçàí íà Ðèñ. 6.3.4.1_1. Äåæóð-
íàÿ çîíà ýòîé ÊÑ (âíóòðåííÿÿ çîíà) îïòèìèçèðîâàíà â îòíîøåíèè âûñîêîé ïîëíîòû ñãîðàíèÿ
è íèçêèõ âûáðîñîâ ÑÎ è ÍÑ íà ðåæèìàõ áëèçêèõ
ê ìàëîìó ãàçó, òîãäà êàê îñíîâíàÿ çîíà ñîçäàåò áåäíóþ ñìåñü, îïòèìàëüíóþ â îòíîøåíèè âûáðîñà
NOx íà ðåæèìàõ áîëüøîé ìîùíîñòè. Äåæóðíàÿ
çîíà îáåñïå÷èâàåò òàêæå óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ
îñíîâíîé çîíû ïðè åå ïîäêëþ÷åíèè. Ê íåäîñòàòêàì äâóõçîííîé ÊÑ ìîæíî îòíåñòè ñëîæíîñòü îáåñïå÷åíèÿ åå íàäåæíîé ðàáîòû íà ïåðåìåííûõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ, êîãäà òðåáóåòñÿ áûñòðîå
îòêëþ÷åíèå èëè ïîäêëþ÷åíèå îñíîâíîé çîíû.
 êîíñòðóêöèè ÊÑ èçìåíÿåìîé ãåîìåòðèè ïîñòîÿíñòâî êîýôôèöèåíòà èçáûòêà âîçäóõà â ïåðâè÷íîé çîíå îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðèìåíåíèåì ýëåìåíòîâ,
ïîçâîëÿþùèõ ðåãóëèðîâàòü ðàñïðåäåëåíèå âîçäóõà
â æàðîâîé òðóáå. Íà ðåæèìàõ ìàêñèìàëüíîé òÿãè
çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü âîçäóõà ïîäàåòñÿ â ïåðâè÷íóþ
çîíó äëÿ òîãî, ÷òîáû ìèíèìèçèðîâàòü îáðàçîâàíèå
ñàæè è NOx. Ïðè ñíèæåíèè òÿãè äâèãàòåëÿ âñå óâåëè÷èâàþùàÿñÿ äîëÿ âîçäóõà íàïðàâëÿåòñÿ â çîíó
ðàçáàâëåíèÿ, òåì ñàìûì óäåðæèâàåòñÿ âûñîêàÿ òåìïåðàòóðà â ïåðâè÷íîé çîíå è îáåñïå÷èâàåòñÿ íèçêèé óðîâåíü âûáðîñîâ ÑÎ è ÍÑ. ÊÑ ñ èçìåíÿåìîé
ãåîìåòðèåé, ââèäó ñëîæíîñòè êîíñòðóêöèè, íå íàøëè øèðîêîãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ.
Ñíèæåíèå ýìèññèè âðåäíûõ âåùåñòâ â ìíîãîôîðñóíî÷íûõ ÊÑ äîñòèãàåòñÿ çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ ðàçìåðîâ ëîêàëüíûõ çîí ñ âûñîêîé òåìïåðàòóðîé ãîðåíèÿ. Ïðèìåð ìíîãîôîðñóíî÷íîé ÊÑ,
ïðèâåäåí íà Ðèñ. 6.3.4.1_2.  ýòîé ÊÑ ôîðñóíî÷íûå ìîäóëè 1 ðàñïîëîæåíû â äâà ðÿäà – ïî 36 ìîäóëåé â êàæäîì ðÿäó. Äëÿ êîìïåíñàöèè òåïëîâûõ
Ðèñóíîê 6.3.4.1_1 – Äâóõçîííàÿ ÊÑ ôèðìû SNECMA
[6.9.9]
305
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.3.4.1_2 – Ìíîãîôîðñóíî÷íàÿ ÊÑ [6.9.10, 6.9.11]
1 - ôîðñóíî÷íûé ìîäóëü (72 øò.); 2 - íàðóæíàÿ ñòåíêà æàðîâîé òðóáû; 3 - âíóòðåííÿÿ
ñòåíêà æàðîâîé òðóáû; 4 - òåëåñêîïè÷åñêîå ñîåäèíåíèå æàðîâîé òðóáû ñ ïåðâûì ñîïëîâûì àïïàðàòîì òóðáèíû; 5 - ïàòðóáêè äëÿ ïîäâîäà âîçäóõà â çîíó ðàçáàâëåíèÿ; 6 - ñèëîâàÿ ñòîéêà; 7 - êîðïóñ âíóòðåííèé ÊÑ; 8 - êîðïóñ íàðóæíûé ÊÑ
ðàñøèðåíèé íàðóæíàÿ 2 è âíóòðåííÿÿ 3 ñòåíêè
æàðîâîé òðóáû èìåþò òåëåñêîïè÷åñêîå ñîåäèíåíèå 4 ñ ïåðâûì ñîïëîâûì àïïàðàòîì. Âûñîêàÿ îäíîðîäíîñòü ïîëÿ òåìïåðàòóð ãàçà ïåðåä òóðáèíîé
îáåñïå÷èâàåòñÿ áëàãîäàðÿ ïðèìåíåíèþ ñìåñèòåëüíûõ ïàòðóáêîâ 5 â çîíå ðàçáàâëåíèÿ. Óñèëèÿ îò ðàñïîëîæåííîé ïîä ÊÑ îïîðû ðîòîðà ÂÄ ïåðåäàþòñÿ
íà íàðóæíóþ ïîäâåñêó äâèãàòåëÿ ñ ïîìîùüþ ïóñòîòåëûõ ñèëîâûõ ñòîåê 6, ñâÿçûâàþùèõ âíóòðåííèé 7 è íàðóæíûé 8 êîðïóñû ÊÑ.
 ÊÑ ñ ãîìîãåíèçàöèåé ðàáî÷åé ñìåñè â ïåðâè÷íóþ çîíó ïîäàåòñÿ òîïëèâî, ïðåäâàðèòåëüíî
èñïàðåííîå è ïîëíîñòüþ ïåðåìåøàííîå ñ âîçäóõîì. Ïðè ýòîì ñóùåñòâåííî ñîêðàùàåòñÿ âðåìÿ,
íåîáõîäèìîå äëÿ ïîëíîãî ñãîðàíèÿ òîïëèâà. Íèçêóþ òåìïåðàòóðó ïëàìåíè ïîääåðæèâàþò çà ñ÷åò
çàáåäíåíèÿ òîïëèâîâîçäóøíîé ñìåñè.  òî æå âðåìÿ íà ðåæèìàõ ìàëîé ìîùíîñòè ñìåñü ìîæåò îêàçàòüñÿ ñëèøêîì çàáåäíåííîé äëÿ óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ. Ïîýòîìó äàííûé ïîäõîä, êàê ïðàâèëî,
òðåáóåò îðãàíèçàöèè äåæóðíîãî ïëàìåíè è (èëè)
ðåãóëèðîâàíèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ âîçäóõà. Äðóãèì íå-
306
äîñòàòêîì òàêîé ÊÑ ÿâëÿåòñÿ âåðîÿòíîñòü ñàìîâîñïëàìåíåíèÿ òîïëèâà â óñòðîéñòâàõ ïîäãîòîâêè ñìåñè èëè ïðîñêîê ïëàìåíè íà ðåæèìàõ ñ âûñîêèìè
ïàðàìåòðàìè âîçäóõà íà âõîäå â ÊÑ. Òåì íå ìåíåå,
ââèäó áîëüøèõ ïîòåíöèàëüíûõ âîçìîæíîñòåé ïî
ñíèæåíèþ ýìèññèè NÎx òàêèå ÊÑ íàõîäÿò âñå áîëüøåå ïðèìåíåíèå êàê â àâèàöèîííûõ, òàê è ïðîìûøëåííûõ ÃÒÄ.
Äðóãèì ñïîñîáîì ñíèæåíèÿ òåìïåðàòóðû ïëàìåíè ïðè ñæèãàíèè ãîìîãåííîé òîïëèâîâîçäóøíîé
ñìåñè ÿâëÿåòñÿ åå çàáîãàùåíèå. Ïðè ýòîì ïðàêòè÷åñêè èñêëþ÷àåòñÿ ïðîñêîê ïëàìåíè â óñòðîéñòâî
ïîäãîòîâêè ñìåñè. Ê íåäîñòàòêàì ýòîãî ñïîñîáà
ìîæíî îòíåñòè òî, ÷òî îí, âî-ïåðâûõ, òðåáóåò îðãàíèçàöèè â çîíå ðàçáàâëåíèÿ áûñòðîãî ïåðåâîäà
ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ ñ èçáûòêîì òîïëèâà â çàáåäíåííóþ ñìåñü, ÷òî íà ïðàêòèêå ðåàëèçîâàòü äîâîëüíî ñëîæíî. Âî-âòîðûõ, çàáîãàùåííàÿ ïåðâè÷íàÿ
çîíà ñêëîííà ê íàãàðîîáðàçîâàíèþ.
 êàòàëèòè÷åñêèõ ÊÑ äëÿ ïîâûøåíèÿ ñêîðîñòè ãîðåíèÿ è ñíèæåíèÿ òåìïåðàòóðû ïðîäóêòîâ
ñãîðàíèÿ èñïîëüçóþòñÿ êàòàëèçàòîðû. Ñõåìà êàòà-
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
6.4 – Îñíîâíûå êîíñòðóêòèâíûå
ýëåìåíòû ÊÑ
Ðèñóíîê 6.3.4.1_3 – Ñõåìà êàòàëèòè÷åñêîé ÊÑ
[6.9.12]
1 – òîïëèâíàÿ ôîðñóíêà;
2 – çîíà ïðåäâàðèòåëüíîãî ñìåøåíèÿ; 3 – êàòàëèçàòîð;
4 - çîíà ãîðåíèÿ çà êàòàëèçàòîðîì; 5 – âïðûñê òîïëèâà ìèíóÿ
êàòàëèçàòîð
ëèòè÷åñêîé ÊÑ ïðèâåäåíà íà Ðèñ. 6.3.4.1_3. Çäåñü
îäíà ÷àñòü òîïëèâà ïîñòóïàåò ÷åðåç ôîðñóíêè 1
è ïðåäâàðèòåëüíî ñìåøèâàåòñÿ ñ âîçäóõîì â çîíå
2. Ïîäãîòîâëåííàÿ îäíîðîäíàÿ òîïëèâîâîçäóøíàÿ
ñìåñü ñ çàäàííûì ñîîòíîøåíèåì òîïëèâà ê âîçäóõó ïðîõîäèò ÷åðåç êàòàëèçàòîð 3. Ïðîõîäÿ ÷åðåç
êàòàëèçàòîð, òîïëèâîâîçäóøíàÿ ñìåñü êîíâåðòèðóåòñÿ â ñèíòåç-ãàç, êîòîðûé èìååò ïîâûøåííóþ òåìïåðàòóðó è âêëþ÷àåò â ñåáÿ òàêèå ãîðþ÷èå êîìïîíåíòû êàê Í2 è ÑÎ. Ñèíòåç-ãàç äîãîðàåò â çîíå
ãîðåíèÿ 4 çà êàòàëèçàòîðîì âìåñòå ñ äðóãîé ÷àñòüþ òîïëèâà 5, ïîäàâàåìîé â ýòó çîíó, ìèíóÿ êàòàëèçàòîð.
 ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòîðà ðåàêöèÿ îêèñëåíèÿ òîïëèâà ÿâëÿåòñÿ ñïåöèôè÷åñêèì êâàíòîõèìè÷åñêèì ïðîöåññîì ïîëó÷åíèÿ òåïëà â âèäå èçëó÷åíèÿ èíôðàêðàñíûõ êâàíòîâ. Ðåàêöèÿ ïðîòåêàåò
÷åðåç íåñêîëüêî ïîñëåäîâàòåëüíûõ ñòàäèé ïî áîëåå âûãîäíîìó ïóòè, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðîâîäèòü ïðîöåññ ñ áîëüøåé ñêîðîñòüþ. Âàæíåéøèì ôàêòîðîì
êàòàëèòè÷åñêîé òåõíîëîãèè áåñïëàìåííîãî ñæèãàíèÿ òîïëèâà ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî îíà ïîçâîëÿåò ïðîâîäèòü ðåàêöèþ áåç âîâëå÷åíèÿ â ðåàêöèþ íåéòðàëüíîãî N 2 . Ýôôåêò îáîñíîâûâàåòñÿ íàëè÷èåì
â ïðîöåññå êàòàëèòè÷åñêèõ ðåàêöèé ìàãíèòíî-ãàçîñåëåêòèâíîé àäñîðáöèè Î2 è âûòàëêèâàíèåì N2 èç
çîíû ðåàêöèè. Îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ êàòàëèòè÷åñêèõ ðåàêòîðîâ â íàñòîÿùåå âðåìÿ îãðàíè÷åíà ïî
ïðè÷èíå ñëîæíîñòè ñîçäàíèÿ êàòàëèçàòîðîâ ñ áîëüøîé ìîùíîñòüþ òåïëîâûäåëåíèÿ è ðàáîòàþùèõ
ïðè âûñîêèõ òåðìè÷åñêèõ íàãðóçêàõ.
ÊÑ ñîñòîèò èç ñëåäóþùèõ îñíîâíûõ êîíñòðóêòèâíûõ è ôóíêöèîíàëüíûõ ýëåìåíòîâ: äèôôóçîðà, æàðîâûõ òðóá, ôîðñóíîê, êîðïóñîâ, ñèñòåìû
çàæèãàíèÿ. Íåñìîòðÿ íà îáùíîñòü ôóíêöèé, ñóùåñòâóåò áîëüøîå ðàçíîîáðàçèå êîíñòðóêòèâíûõ èñïîëíåíèé ÊÑ è ñîñòàâëÿþùèõ ýëåìåíòîâ. Êàæäîå
òåõíè÷åñêîå ðåøåíèå èìååò îáúåêòèâíûå îáîñíîâàíèÿ. Íåìàëîâàæíîå çíà÷åíèå èìåþò òðàäèöèè
è îïûò ôèðì–ðàçðàáîò÷èêîâ.
Êîíñòðóêöèþ ÊÑ ðàçðàáàòûâàþò íà îñíîâå
âûáðàííîé ñõåìû è èñõîäíûõ äàííûõ. Ê èñõîäíûì
äàííûì îòíîñÿòñÿ:
- äàííûå, îïðåäåëåííûå ïðîåêòèðîâî÷íûì
ðàñ÷åòîì ÊÑ:
- ïàðàìåòðû äèôôóçîðà;
- ðàçìåðû æàðîâîé òðóáû è âîçäóøíûõ êàíàëîâ;
- êîëè÷åñòâî ôîðñóíîê;
- ðàñïîëîæåíèå îñíîâíûõ îòâåðñòèé äëÿ ïîäâîäà âîçäóõà â æàðîâóþ òðóáó;
- ðàñïðåäåëåíèå âîçäóõà ïî æàðîâîé òðóáå;
- ïðèñîåäèíèòåëüíûå ðàçìåðû ïðîòî÷íîé ÷àñòè è êîðïóñîâ êîìïðåññîðà è òóðáèíû;
- ñèëîâàÿ ñõåìà äâèãàòåëÿ (ðàñïîëîæåíèå ïîäøèïíèêîâûõ îïîð);
- ñõåìà âòîðè÷íûõ ïîòîêîâ äâèãàòåëÿ (ïðîõîæäåíèå ÷åðåç ÊÑ òðóáîïðîâîäîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ
ðàáîòó îïîð äâèãàòåëÿ, ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ è äð.);
- òðåáîâàíèÿ ê êðåïëåíèþ äâèãàòåëüíûõ àãðåãàòîâ è óçëîâ íà êîðïóñå ÊÑ.
Íèæå ðàññìîòðåíû íåêîòîðûå êîíñòðóêòèâíûå
ðåøåíèÿ è ðàñ÷åòû îñíîâíûõ è ýëåìåíòîâ ÊÑ ÃÒÄ.
6.4.1 – Äèôôóçîð
Äèôôóçîð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðàñøèðÿþùèéñÿ êàíàë, â êîòîðîì ñêîðîñòü ïîòîêà ñíèæàåòñÿ
è ÷àñòü êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ïðåîáðàçóåòñÿ â ïîòåíöèàëüíóþ, ÷òî âûðàæàåòñÿ ïðèðîñòîì ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ.
Äèôôóçîðû äîëæíû óäîâëåòâîðÿòü ñëåäóþùèì òðåáîâàíèÿì:
- èìåòü ìèíèìàëüíûå ãèäðàâëè÷åñêèå ïîòåðè;
- èìåòü ìèíèìàëüíóþ äëèíó;
- îáåñïå÷èâàòü óñòîé÷èâîå ïîëå ñêîðîñòåé
è äàâëåíèé ïåðåä âõîäîì â æàðîâóþ òðóáó (ò.å. îòñóòñòâèå îòðûâà ïîòîêà).
 òðóá÷àòûõ ÊÑ äèôôóçîðû âûïîëíÿþòñÿ â âèäå èíäèâèäóàëüíûõ äëÿ êàæäîé æàðîâîé òðóáû ïàòðóáêîâ (ñì. Ðèñ. 6.2.1_2) ñ èçîãðàäèåíòíûì óâåëè÷åíèåì ïëîùàäè ïðîõîäíîãî ñå÷åíèÿ.
307
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
à)
á)
â)
Ðèñóíîê 6.4.1_1 – Äèôôóçîðû ÊÑ
à) ñ èçîãðàäèåíòíûì èçìåíåíèåì ïëîùàäè; á) ñ ðàçäåëèòåëåì ïîòîêà; â) äâóõêàíàëüíûé
ñ ôèêñèðîâàííûì îòðûâîì ïîòîêà.
1 – äèôôóçîð; 2 – êîðïóñ íàðóæíûé; 3 – êîðïóñ âíóòðåííèé; 4 – æàðîâàÿ òðóáà; 5 – îáòåêàòåëü; 6 – ðàçäåëèòåëü ïîòîêà
 òðóá÷àòî-êîëüöåâûõ è êîëüöåâûõ ÊÑ ðàíåå
ïðèìåíÿëèñü äèôôóçîðû 1 â âèäå ïðîôèëèðîâàííûõ êîëüöåâûõ êàíàëîâ, îáðàçîâàííûõ íàðóæíûì
2 è âíóòðåííèì 3 êîðïóñàìè ÊÑ, òàêæå ñ èçîãðàäèåíòíûì èçìåíåíèåì ïëîùàäè (ñì. Ðèñ. 6.4.1_1à).
Òàêèå äèôôóçîðû îáåñïå÷èâàþò íàèìåíüøèå ïîòåðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ, íàèáîëåå ðàâíîìåðíîå ïîëå
ñêîðîñòåé íà âûõîäå, íî èìåþò äîñòàòî÷íî áîëüøóþ
äëèíó. Åùå îäíèì íåäîñòàòêîì òàêèõ äèôôóçîðîâ
ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî îíè íå ìîãóò ðàáîòàòü áåç îòðûâà
ïîòîêà íà âñåõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ. Ïðè÷åì
íà ðàçíûõ ðåæèìàõ îòðûâ ïðîèñõîäèò â ðàçíûõ ñå÷åíèÿõ ïî äëèíå äèôôóçîðà, ÷òî íåáëàãîïðèÿòíî
ñêàçûâàåòñÿ íà ðåæèìàõ ãîðåíèÿ â æàðîâîé òðóáå.
Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ òðåáóåìûõ ðàñõîäîâ âîçäóõà â êàíàëàõ êîëüöåâûõ ÊÑ è îäèíàêîâîãî ïåðåïàäà äàâëåíèÿ íà íàðóæíîé è âíóòðåííåé ñòåíêàõ æàðîâîé
òðóáû ïåðåä âõîäîì â æàðîâóþ òðóáó 4 â äèôôóçîðàõ êîëüöåâûõ ÊÑ óñòàíàâëèâàþò îáòåêàòåëè 5,
êîòîðûå ðàçäåëÿþò ïîòîê ïî íàðóæíîìó è âíóòðåííåìó êîëüöåâûì êàíàëàì (ñì. Ðèñ. 6.4.1_1á), èëè
âûïîëíÿþò äâóõêàíàëüíûå äèôôóçîðû ñ ðàçäåëèòåëåì 6 ïîòîêà (ñì. Ðèñ. 6.4.1_1â).  òðóá÷àòîêîëüöåâûõ ÊÑ ïîòðåáíîñòü â ðàçäåëèòåëÿõ ïîòîêà îòñóòñòâóåò, òàê êàê âîçäóõ ïîñëå äèôôóçîðà
ïîïàäàåò â îáùóþ ïîëîñòü, îáðàçîâàííóþ íàðóæíûì 2 è âíóòðåííèì 3 êîðïóñàìè ÊÑ, è ðàñòåêàåòñÿ ìåæäó îòäåëüíûìè æàðîâûìè òðóáàìè (ñì.
Ðèñ. 6.4.1_1à).
 ñîâðåìåííûõ êîíñòðóêöèÿõ ÊÑ âñå áîëüøåå
ïðåäïî÷òåíèå ñòàëè îòäàâàòü ñòóïåí÷àòûì äèôôóçîðàì (ñì. Ðèñ. 6.4.1_2 è 6.4.1_3). Òàêîé äèôôóçîð
308
èìååò äâà õàðàêòåðíûõ ó÷àñòêà (ñì. Ðèñ. 6.4.1_3):
îòíîñèòåëüíî êîðîòêèé ó÷àñòîê ñ ïëàâíûì ðàñøèðåíèåì ïðîòî÷íîé ÷àñòè – ïðåääèôôóçîð 1 (ó÷àñòîê ñ áåçîòðûâíûì òå÷åíèåì) è ó÷àñòîê ñ âíåçàïíûì
ðàñøèðåíèåì 2 (ó÷àñòîê ñî ñòàáèëèçèðîâàííûì
îòðûâîì ïîòîêà). Ê ïðåèìóùåñòâàì ñòóïåí÷àòîãî
äèôôóçîðà ïî ñðàâíåíèþ ñ îáû÷íûì ïëàâíûì
äèôôóçîðîì ìîæíî îòíåñòè åãî íåáîëüøóþ äëèíó è ñëàáóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê èçìåíåíèþ ñòðóêòóðû ïîòîêà íà âõîäå. Ïðè ýòîì, îäíàêî, îí èìååò
íåñêîëüêî ïîâûøåííûå ïîòåðè. Ðàçíîâèäíîñòüþ
òàêèõ äèôôóçîðîâ ÿâëÿþòñÿ äèôôóçîðû ñ ôèêñèðîâàííûì îòðûâîì, â êîòîðûõ äëÿ óìåíüøåíèÿ âåëè÷èíû âèõðåâûõ òå÷åíèé ðàçìåð ñòóïåíè îãðàíè÷èâàåòñÿ (ñì. Ðèñ. 6.4.1_1â).
 íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ äëÿ óëó÷øåíèÿ àýðîäèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê äèôôóçîðîâ, èìåþùèõ îòðûâ ïîòîêà, èñïîëüçóþò óïðàâëÿåìóþ ñèñòåìó îòñîñà âîçäóõà èëè ñäóâ ïîãðàíè÷íîãî ñëîÿ. Îäíàêî òàêèå
äèôôóçîðû íå èìåþò øèðîêîãî ïðèìåíåíèÿ.
 çàâèñèìîñòè îò ðàñïîëîæåíèÿ ïîäøèïíèêîâûõ îïîð íà äâèãàòåëå ÷åðåç ÊÑ ìîãóò ïðîõîäèòü ïîëûå ñòîéêè (ñì. Ðèñ. 6.4.1_2). ×åðåç ñòîéêè
ïðîêëàäûâàþòñÿ âîçäóøíûå è ìàñëÿíûå òðóáîïðîâîäû ê îïîðàì.  êîëüöåâûõ ÊÑ ñ öåëüþ ñîêðàùåíèÿ äëèíû äèôôóçîðà ñòîéêè ðàñïîëàãàþò â ñå÷åíèè íà÷àëüíîãî (ïðîôèëèðîâàííîãî) ó÷àñòêà.
Ðàçìåùåíèå ñòîåê è äðóãèõ çàãðîìîæäàþùèõ ýëåìåíòîâ â äèôôóçîðå ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ ïîòåðü äàâëåíèÿ è äîïîëíèòåëüíîé íåðàâíîìåðíîñòè ïîëåé ñêîðîñòåé è äàâëåíèé ïåðåä æàðîâûìè
òðóáàìè, ÷òî ìîæåò ïðèâåñòè ê ïîâûøåííîé íåðàâ-
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.4.1_2 – Ïðèìåð äèôôóçîðà ñî ñòîéêàìè â ïðîòî÷íîé ÷àñòè
1 - ïîëàÿ ñòîéêà; 2 – íàðóæíîå êîëüöî äèôôóçîðà; 3 – âíóòðåííåå êîëüöî äèôôóçîðà
íîìåðíîñòè ïîëÿ òåìïåðàòóð ãàçà íà âûõîäå èç ÊÑ.
Ïðè ïðîôèëèðîâàíèè ñòîåê íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü
âîçìîæíóþ êðóòêó ïîòîêà çà ñïðÿìëÿþùèì àïïàðàòîì êîìïðåññîðà.  òðóá÷àòî-êîëüöåâûõ ÊÑ äëÿ
ñíèæåíèÿ ïîòåðü â äèôôóçîðå ñòîéêè (ïåðåïóñêíûå òðóáû) ìîãóò áûòü ðàñïîëîæåíû çà ïëàâíîé
÷àñòüþ äèôôóçîðà ìåæäó æàðîâûìè òðóáàìè (ñì.
Ðèñ. 6.2.1_4).
Ïðè êîíñòðóèðîâàíèè äèôôóçîðîâ ñëåäóåò
îáðàòèòü âíèìàíèå íà òî÷íîñòü ñîáëþäåíèÿ ðàçìåðîâ åãî ïðîòî÷íîé ÷àñòè (äëÿ îáåñïå÷åíèÿ òå÷åíèÿ áåç îòðûâà ïîòîêà), à òàêæå çàäàâàòü íèçêóþ
øåðîõîâàòîñòü ïîâåðõíîñòè ýëåìåíòîâ ïðîòî÷íîé
÷àñòè, ñ öåëüþ ñíèæåíèÿ ïîòåðü. Ïðèìåð çàäàíèÿ
øåðîõîâàòîñòè ïîâåðõíîñòè è òî÷íîñòè ðàçìåðîâ
ïðèâåäåí íà ñì. Ðèñ. 6.4.1_2.
- îòíîñèòåëüíàÿ äëèíà ïðåääèôôóçîðà - îòíîøåíèå äëèíû ïðåääèôôóçîðà ê âûñîòå êàíàëà íà
âõîäå:
;
(6.4.1 - 1)
- ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ ïðåääèôôóçîðà - îòíîøåíèå ïëîùàäè íà âûõîäå ê ïëîùàäè íà âõîäå:
nÄ=F2 / F1;
(6.4.1 - 2)
- óãîë ðàñêðûòèÿ ïðåääèôôóçîðà - ñâÿçàí ñ îòíîñèòåëüíîé äëèíîé è ñòåïåíüþ ðàñøèðåíèÿ ñîîòíîøåíèåì:
;
(6.4.1 - 3)
6.4.1.1 – Ðàñ÷åò äèôôóçîðà
Êðàòêî ðàññìîòðèì ãëàâíûå ðàñ÷åòíûå ïàðàìåòðû íàèáîëåå ÷àñòî âñòðå÷àþùåãîñÿ â ñîâðåìåííûõ êîíñòðóêöèÿõ ÊÑ ñòóïåí÷àòîãî äèôôóçîðà (ñì.
Ðèñ. 6.4.1_3).
Îñíîâíûìè ãåîìåòðè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè
äèôôóçîðà, íà êîòîðûå ñëåäóåò îáðàùàòü âíèìàíèå ïðè åãî ïðîåêòèðîâàíèè, ÿâëÿþòñÿ:
- ðàññòîÿíèå ìåæäó ïðåääèôôóçîðîì è ãîëîâíîé ÷àñòüþ æàðîâîé òðóáû L1.
Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè äèôôóçîðà íåîáõîäèìî
ñòðåìèòüñÿ ê ïîëó÷åíèþ áåçîòðûâíîãî òå÷åíèÿ
â ïëàâíîé åãî ÷àñòè è ìèíèìàëüíûõ ïîòåðü äàâëåíèÿ. Íà Ðèñ. 6.4.1_4 ïîêàçàíû ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ,
ïðè êîòîðûõ íà÷èíàåòñÿ îòðûâ ïîòîêà îò ñòåíîê
309
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.4.1_3 – Îñíîâíûå ãåîìåòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû äèôôóçîðà
1 – ïðåääèôôóçîð; 2 – ó÷àñòîê ñ âíåçàïíûì ðàñøèðåíèåì
ðàçëè÷íûõ òèïîâ äèôôóçîðîâ. Çäåñü æå ïðèâåäåíà ãðàíèöà ðåêîìåíäóåìûõ ñîîòíîøåíèé ìåæäó nÄ
è
äëÿ îáåñïå÷åíèÿ áåçîòðûâíîãî òå÷åíèÿ.
Ó÷àñòîê ñòàáèëèçèðîâàííîãî îòðûâà ïîòîêà
òàê æå èãðàåò áîëüøóþ ðîëü â îðãàíèçàöèè ïðîöåññîâ â ÊÑ. Íàçíà÷åíèå ýòîãî ó÷àñòêà ñâîäèòñÿ
ê ñîçäàíèþ ñòàáèëüíûõ (ïî ðåæèìàì äâèãàòåëÿ)
óñëîâèé äëÿ îáòåêàíèÿ æàðîâîé òðóáû ñ ìèíèìàëüíûìè ïîòåðÿìè äàâëåíèÿ, îòñóòñòâèåì àâòîêîëåáàíèé è ðàâíîìåðíîé ñêîðîñòüþ âäîëü ñòåíîê æàðîâîé òðóáû. Ïîñëåäíåå óñëîâèå íåîáõîäèìî äëÿ
îáåñïå÷åíèÿ íîðìàëüíîé ðàáîòû ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ è îïòèìàëüíîãî âòåêàíèÿ âîçäóõà â æàðîâóþ
òðóáó.
Ýôôåêòèâíîñòü ðàáîòû äèôôóçîðà ÷àùå âñåãî îöåíèâàþò ïî âåëè÷èíå êîýôôèöèåíòà âîññòàíîâëåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ σ Ä, êîòîðûé îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
Ðèñóíîê 6.4.1_4 - Ãðàíèöû íà÷àëà îòðûââ ïîòîêà
äëÿ ðàçëè÷íûõ òèïîâ äèôóçîðîâ
σÄ = ∆P*P / π*Ê = (P*Ê - P*ÊÀÍ) / π*Ê (6.4.1 - 4)
ãäå P*Ê - ïîëíîå äàâëåíèå íà âõîäå â äèôôóçîð
(íà âûõîäå èç êîìïðåññîðà);
P*ÊÀÍ - ïîëíîå äàâëåíèå â ìåæòðóáíîì êàíàëå
ÊÑ (ñðåäíåå äàâëåíèå ìåæäó íàðóæíûì è âíóòðåííèì êàíàëàìè ïðè
êîëüöåâîé ÊÑ).
Íà Ðèñ. 6.4.1_5 ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü σ Ä îò
ðàññòîÿíèé ìåæäó äèôôóçîðîì è ãîëîâíîé ÷àñòüþ
æàðîâîé òðóáû L1, äèôôóçîðîì è îñíîâíûìè îòâåðñòèÿìè çîíû ãîðåíèÿ L, îò âûñîòû êàíàëà h2
è äèàìåòðà ãîëîâíîé ÷àñòè æàðîâîé òðóáû DÆ (îáîçíà÷åíèÿ ñì. Ðèñ. 6.4.1_3). Èç ðèñóíêà ñëåäóåò, ÷òî
óìåíüøåíèå ýòîãî ðàññòîÿíèÿ ïðèâîäèò ê ðîñòó
ïîòåðü äàâëåíèÿ.
310
Ðèñóíîê 6.4.1_5 – Çàâèñèìîñòü ïîòåðü äàâëåíèÿ
â äèôôóçîðå îò ðàññòîÿíèÿ äî
æàðîâîé òðóáû è îñíîâíûõ îòâåðñòèé çîíû ãîðåíèÿ
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.4.1_6 – Ëèíèè òîêà â äèôôóçîðå è ÊÑ
 ñîâðåìåííûõ ÊÑ êîýôôèöèåíò âîññòàíîâëåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ â äèôôóçîðå ñîñòàâëÿåò
0,980…0,985.
Áîëåå ïîäðîáíî àýðîäèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè äèôôóçîðîâ èññëåäóþòñÿ ñ ïîìîùüþ ïðîãðàììíûõ ïàêåòîâ â òðåõìåðíîé ïîñòàíîâêå (ñì.
Ðèñ. 6.4.1_6) è ïðè ïðîäóâêå ìîäåëåé äèôôóçîðîâ
íà óñòàíîâêàõ.
6.4.2 – Æàðîâàÿ òðóáà
Ïîñëå âûáîðà ñõåìû ÊÑ ïðè âûïîëíåíèè ïðîåêòèðîâî÷íûõ ðàñ÷åòîâ îïðåäåëÿþòñÿ îñíîâíûå
ïàðàìåòðû æàðîâîé òðóáû, êîòîðûå ñëóæàò èñõîäíûìè äàííûìè äëÿ ðàçðàáîòêè å¸ êîíñòðóêöèè.
Ê íèì îòíîñÿòñÿ:
–îáúåì æàðîâîé òðóáû (ñì. ðàçäåë 6.3.2);
–ðàñïðåäåëåíèå âîçäóõà ïî äëèíå æàðîâîé
òðóáû (ïëîùàäè ïðîõîäíûõ ñå÷åíèé ôðîíòîâîãî
óñòðîéñòâà, êîëè÷åñòâî è ðàçìåðû îòâåðñòèé çîíû
ãîðåíèÿ è ñìåøåíèÿ, êîëè÷åñòâî ïîÿñîâ îõëàæäåíèÿ è êîëè÷åñòâî îòâåðñòèé ïî ïîÿñàì) (ñì. ðàçäåëû 6.3.2 è 6.3.3);
–êîëè÷åñòâî ôîðñóíîê è ôðîíòîâûõ óñòðîéñòâ;
–òèï ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà;
- òèï ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ.
Æàðîâàÿ òðóáà â òðóá÷àòûõ è òðóá÷àòî-êîëüöåâûõ ÊÑ êàê ïðàâèëî ñîñòîèò èç äâóõ ÷àñòåé ñîáñòâåííî æàðîâîé òðóáû è ãàçîñáîðíèêà (ñì.
Ðèñ. 6.2.1_2, 6.2.1_3 è 6.2.1_4).
Ïðèìåð êîíñòðóêöèè æàðîâîé òðóáû äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À ïðèâåäåí íà Ðèñ. 6.4.2_1. Â ïåðåäíåé
÷àñòè æàðîâîé òðóáû ðàñïîëîæåíî ÔÓ 1. Äàëåå ïî
äëèíå æàðîâîé òðóáû ðàñïîëàãàåòñÿ îáòåêàåìàÿ
ãîëîâêà 2, çà íåé ñòåíêà, ñîñòîÿùàÿ èç ñåêöèé 3
è ãîôðèðîâàííûõ êîëåö 4, ñâàðåííûõ ìåæäó ñîáîé
òî÷å÷íîé ñâàðêîé.  êîíñòðóêöèè æàðîâîé òðóáû
ïðèìåíåíà ïëåíî÷íàÿ ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ (ñì.
Ðèñ. 6.4.2.2_4). Íà ïîâåðõíîñòè æàðîâîé òðóáû
âûïîëíÿþò îòâåðñòèÿ 5 äëÿ ïîäâîäà âîçäóõà â çîíó ãîðåíèÿ è 6 - â çîíó ñìåøåíèÿ. Îò îñåâûõ ïåðåìåùåíèé æàðîâàÿ òðóáà ôèêñèðóåòñÿ çà êîðïóñ ÊÑ
ñ ïîìîùüþ êðîíøòåéíà 7. Êðîíøòåéí ðàñïîëîæåí
â ïåðåäíåé ÷àñòè ðÿäîì ñ ÔÓ è ôîðñóíêîé, ÷òîáû
óìåíüøèòü âëèÿíèå òåïëîâûõ ïåðåìåùåíèé æàðîâîé òðóáû îòíîñèòåëüíî ôîðñóíêè äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ñòàáèëüíûõ ïàðàìåòðîâ ðàñïûëà è ïåðåìåøèâàíèÿ òîïëèâà ñ âîçäóõîì âî ÔÓ. Äëÿ ïåðåáðîñà
ïëàìåíè èç îäíîé æàðîâîé òðóáû â äðóãóþ â ìîìåíò ðîçæèãà òðóáû ñîåäèíåíû ìåæäó ñîáîé ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèìè ïàòðóáêàìè 8 è ìóôòàìè 17
(ñì. Ðèñ. 6.2.1_4).
311
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.4.2_1 – Æàðîâàÿ òðóáà äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
1 - ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî; 2 - îáòåêàåìàÿ ãîëîâêà; 3 - ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ; 4 - îòâåðñòèÿ ïîäâîäà
âîçäóõà â çîíó ãîðåíèÿ è ñìåøåíèÿ; 5 - êðîíøòåéí; 6 - ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèé ïàòðóáîê
Ãàçîñáîðíèêè â òðóá÷àòûõ ÊÑ âûïîëíÿþò äëÿ
êàæäîé æàðîâîé òðóáû îòäåëüíî, à â òðóá÷àòî-êîëüöåâûõ ÊÑ îíè ìîãóò áûòü êàê îòäåëüíûìè (ñì.
Ðèñ. 6.2.1_3), òàê è êîëüöåâûìè, â êîòîðûå âñòàâëÿþòñÿ âñå æàðîâûå òðóáû äâèãàòåëÿ ïî êîëüöó.
Äëÿ êîìïåíñàöèè òåìïåðàòóðíûõ ðàñøèðåíèé æàðîâûå òðóáû ñîåäèíÿþòñÿ ñ ãàçîñáîðíèêîì ñ ïîìîùüþ òåëåñêîïè÷åñêîãî ñîåäèíåíèÿ. Çàäíèì
ôëàíöåì ãàçîñáîðíèêè îáû÷íî êðåïÿòñÿ çà êîðïóñ
ïåðâîãî ñîïëîâîãî àïïàðàòà òóðáèíû. Ñòåíêè ãàçîñáîðíèêà îñíàùàþò ñèñòåìîé îõëàæäåíèÿ. Íà
Ðèñ. 6.2.1_4 ïðèâåäåí ïðèìåð êîíñòðóêöèè êîëüöåâûõ ãàçîñáîðíèêîâ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À, ãäå íàðóæíîå è âíóòðåííåå êîëüöà ãàçîñáîðíèêà - òî÷åíûå.  íèõ âûïîëíåíî ïî ñåìü ïîÿñîâ ïîäâîäà
îõëàæäàþùåãî âîçäóõà. Øåñòü ïîÿñîâ èñïîëüçóþòñÿ äëÿ îõëàæäåíèÿ ñàìèõ êîëåö, à ñåäüìîé ïîÿñ
– äëÿ îõëàæäåíèÿ íàðóæíîé è âíóòðåííåé ïîëîê
ñîïëîâîãî àïïàðàòà ÒÂÄ. Çàäíÿÿ ÷àñòü êîëüöà ãàçîñáîðíèêà íàðóæíîãî ÿâëÿåòñÿ êîðïóñîì ñîïëîâîãî àïïàðàòà ÒÂÄ.
Ïðèìåð æàðîâîé òðóáû êîëüöåâîé ÊÑ ïðèâåäåí íà Ðèñ. 6.4.2_2. Æàðîâàÿ òðóáà ñîñòîèò èç ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà 1, íàðóæíîé 2 è âíóòðåííåé 3
êîëüöåâûõ ñòåíîê, ôðîíòîâîé ïëèòû 4. Äëÿ ñíèæåíèÿ ãèäðàâëè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ è íåîáõîäèìîãî ðàñïðåäåëåíèÿ âîçäóõà ïî êîëüöåâûì êàíàëàì
312
Ðèñóíîê 6.4.2_2 – Æàðîâàÿ òðóáà êîëüöåâîé ÊÑ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
1 - ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî; 2 - íàðóæíàÿ êîëüöåâàÿ ñòåíêà;
3 - âíóòðåííÿÿ êîëüöåâàÿ ñòåíêà;
4 - ôðîíòîâàÿ ïëèòà; 5 - îáòåêàòåëü; 6 - îòâåðñòèÿ ïîäâîäà âîçäóõà â çîíó ãîðåíèÿ è ñìåøåíèÿ;
7 - êðîíøòåéí
â ïåðåäíåé ÷àñòè æàðîâîé òðóáû, ðàñïîëîæåí îáòåêàòåëü 5. Íà ñòåíêàõ âûïîëíåíà ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ïî òèïó, ïðåäñòàâëåííîìó íà Ðèñ. 6.4.2.2_5à.
Íà íàðóæíîé è âíóòðåííåé ñòåíêàõ âûïîëíåíû îòâåðñòèÿ 6 äëÿ ïîäâîäà âîçäóõà â çîíû ãîðåíèÿ è ñìåøåíèÿ. Îò îñåâûõ è ðàäèàëüíûõ ïåðåìåùåíèé æàðîâàÿ òðóáà çàêðåïëÿåòñÿ çà êîðïóñ ÊÑ
ñ ïîìîùüþ íåñêîëüêèõ êðîíøòåéíîâ 7. Ñîåäèíåíèå ñ êîðïóñîì ïåðâîãî ñîïëîâîãî àïïàðàòà âûïîëíÿåòñÿ òåëåñêîïè÷åñêèì äëÿ êîìïåíñàöèè òåïëîâûõ ðàñøèðåíèé (ñì. Ðèñ. 6.3.4.1_2).
Îòâåðñòèÿ äëÿ ïîäâîäà âîçäóõà â çîíû ãîðåíèÿ è ñìåøåíèÿ ìîãóò áûòü êðóãëîé èëè îâàëüíîé
ôîðìû 1, ñ îòáîðòîâêàìè 2 èëè ñ ïàòðóáêàìè 3 (ñì.
Ðèñ. 6.4.2_3). Ôîðìà îòâåðñòèé, èõ ðàçìåðû è êîëè÷åñòâî äîëæíû âûáèðàòüñÿ èç óñëîâèé ìèíèìàëüíûõ ïîòåðü ïðè âòåêàíèè âîçäóõà â æàðîâóþ
òðóáó, îáåñïå÷åíèÿ ñòàáèëüíîãî ðàñõîäà âîçäóõà,
äîñòàòî÷íîé ãëóáèíû ïðîíèêíîâåíèÿ â ãàçîâîçäóøíûé ïîòîê è èíòåíñèâíîãî ïåðåìåøèâàíèÿ ââîäèìîãî âîçäóõà ñ ãàçîâîçäóøíûì ïîòîêîì íà ìèíèìàëüíîé äëèíå æàðîâîé òðóáû. Ìåõàíè÷åñêè
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
ìîæåò ïîâûñèòü ðåñóðñ æàðîâîé òðóáû â ïîëòîðà äâà ðàçà.
Ïåðñïåêòèâíûìè ìàòåðèàëàìè äëÿ èçãîòîâëåíèÿ æàðîâûõ òðóá òàêæå ÿâëÿþòñÿ ïîðîøêîâûå ñïëàâû íà îñíîâå èíòåðìåòàëëèäîâ Ni3Al, NiAl, FeCrAl,
ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ òåïëîíàïðÿæåííûõ êîíñòðóêöèé, ðàáîòàþùèõ äî òåìïåðàòóðû 1200…1300°Ñ.
Âûñîêàÿ æàðîñòîéêîñòü, ñòîéêîñòü ê êàðáèäîîáðàçîâàíèþ, âîäîðîäíîìó è ñóëüôèäíîìó ðàñòðåñêèâàíèþ ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ, æàðîïðî÷íîñòü è îòíîñèòåëüíî íèçêàÿ ïëîòíîñòü îáóñëàâëèâàþò èõ
ïðåèìóùåñòâî ïî ñðàâíåíèþ ñ òðàäèöèîííûìè ìàòåðèàëàìè.
Îòðàñëåâûìè èíñòèòóòàìè âåäóòñÿ ðàáîòû íàä
êåðàìè÷åñêèìè ìàòåðèàëàìè ðàáî÷àÿ òåìïåðàòóðà,
êîòîðûõ áóäåò 1500°Ñ è âûøå.
Ðèñóíîê 6.4.2_3 – Ñïîñîáû ïîäâîäà âîçäóõà
1 – êðóãëûå ìåõàíè÷åñêè îáðàáîòàííûå îòâåðñòèÿ; 2 - îòâåðñòèÿ ñ îòáîðòîâêîé; 3 - ñìåñèòåëüíûé ïàòðóáîê;
4 – âîçäóõîçàáîðíèê; 5 – ñèñòåìà
îõëàæäåíèÿ ïàòðóáêà
îáðàáîòàííûå îòâåðñòèÿ êðóãëîãî ñå÷åíèÿ èìåþò
áîëåå âûñîêóþ ñòàáèëüíîñòü ðàñõîäà âîçäóõà.
 íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ äëÿ óâåëè÷åíèÿ ïðîáèâíîé ñïîñîáíîñòè âîçäóøíîé ñòðóè èñïîëüçóþò
ñêîðîñòíîé íàïîð âîçäóõà – íàä îòâåðñòèåì ñ íàðóæíîé ñòîðîíû æàðîâîé òðóáû óñòàíàâëèâàþò
âîçäóõîçàáîðíèê 4. Ïðèìåíåíèå ñìåñèòåëüíûõ
ïàòðóáêîâ äëÿ ïîäâîäà âòîðè÷íîãî âîçäóõà, â îñíîâíîì, â êîëüöåâûõ ÊÑ, âûçâàíî íåîáõîäèìîñòüþ
ïðîáèâàòü áîëüøóþ òîëùèíó ãàçîâîãî ïîòîêà äëÿ
îáåñïå÷åíèÿ áîëåå ðàâíîìåðíîãî ïîëÿ òåìïåðàòóð
íà âûõîäå èç ÊÑ. Óñòàíîâêà ïàòðóáêîâ â ïîòîêå ãàçà
ñ âûñîêîé òåìïåðàòóðîé òðåáóåò ïðèìåíåíèÿ îõëàæäåíèÿ ïàòðóáêîâ, îñîáåííî â èõ ïåðåäíåé ÷àñòè, íàïðèìåð, ÷åðåç ùåëè 5.
Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ æàðîâûõ òðóá è ãàçîñáîðíèêîâ ïðèìåíÿþò ñëåäóþùèå ìàòåðèàëû:
- íåðæàâåþùóþ ñòàëü - äî òåìïåðàòóðû 800°Ñ;
- æàðîñòîéêèå ñïëàâû íà íèêåëåâîé è õðîìèñòîé îñíîâå - äî òåìïåðàòóðû 900…1100°Ñ.
Íîâûìè ìàòåðèàëàìè äëÿ èçãîòîâëåíèÿ æàðîâûõ òðóá ÿâëÿþòñÿ ñòðóêòóðîñòàáèëüíûå æàðîïðî÷íûå ñïëàâû íà íèêåëåâîé è õðîìèñòîé îñíîâå, îòëè÷àþùèåñÿ ïîâûøåííîé êðàòêîâðåìåííîé
è äëèòåëüíîé ïðî÷íîñòüþ, òåðìîñòîéêîñòüþ è òåõíîëîãè÷íîñòüþ. Èõ ðàáî÷àÿ òåìïåðàòóðà ñîñòàâëÿåò 1100…1200°Ñ. Ïðèìåíåíèå ýòèõ ìàòåðèàëîâ
6.4.2.1 – Ôðîíòîâûå óñòðîéñòâà
Ïðàêòè÷åñêè âñå èçâåñòíûå ÊÑ èìåþò ñâîè,
îòëè÷àþùèåñÿ ïî êîíñòðóêöèè ÔÓ. Êëàññè÷åñêèìè ïðèìåðàìè ÔÓ â âèäå ïëîõî îáòåêàåìûõ òåë
ÿâëÿþòñÿ ùåëåâàÿ ãîëîâêà æàðîâîé òðóáû 1 è êîíè÷åñêèå íàñàäêè 2, óñòàíàâëèâàåìûå â ïåðåäíåé
÷àñòè æàðîâîé òðóáû (ñì. Ðèñ. 6.4.2.1_1). Òàêèå ÔÓ
èìåþò ïîâûøåííûå ãèäðàâëè÷åñêèå ñîïðîòèâëåíèÿ, â íèõ íåäîñòàòî÷íî ïîëíî ïðîèñõîäèò ñìåñåîáðàçîâàíèå, âñëåäñòâèå ÷åãî ïîëó÷àåòñÿ ñðàâíèòåëüíî íåâûñîêàÿ ïîëíîòà ñãîðàíèÿ è âûñîêèé
óðîâåíü ýìèññèè.
Îäíèì èç ñïîñîáîâ ïîëó÷åíèÿ â ïåðâè÷íîé
çîíå ÊÑ îäíîðîäíîé ÒÂÑ ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå
èñïàðèòåëüíûõ ÔÓ (ñì. Ðèñ. 6.2.1_6).
 ÔÓ ñ îñåâûì 4 èëè ðàäèàëüíûì 5 ëîïàòî÷íûìè çàâèõðèòåëÿìè (ñì. Ðèñ. 6.4.2.1_1) ðàçìåðû çîíû îáðàòíûõ òîêîâ îïðåäåëÿþòñÿ ñòåïåíüþ êðóòêè ïîòîêà. Ñòåïåíü êðóòêè ïîòîêà
çàâèñèò îò ñêîðîñòè èñòå÷åíèÿ âîçäóõà èç çàâèõðèòåëÿ è óãëà óñòàíîâêè ëîïàòîê. Ãèäðàâëè÷åñêèå
ïîòåðè â çàâèõðèòåëüíûõ ÔÓ çíà÷èòåëüíî íèæå,
÷åì â ùåëåâûõ è êîíóñíûõ.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ â ÊÑ, â îñíîâíîì, ïðèìåíÿþòñÿ êîìáèíèðîâàííûå 6 çàâèõðèòåëüíûå ÔÓ.
 íèõ ïîìèìî ôóíêöèè ñòàáèëèçàöèè ïëàìåíè
îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðåäâàðèòåëüíàÿ ïîäãîòîâêà ÒÂÑ
(ðàñïûëèâàíèå, ñìåøåíèå äî íóæíîé êîíöåíòðàöèè è ñòåïåíè îäíîðîäíîñòè). Ñîâðåìåííûå çàâèõðèòåëüíûå ÔÓ ñîñòîÿò èç äâóõ è áîëåå îñåâûõ,
ñòðóéíûõ 7 è (èëè) ðàäèàëüíûõ çàâèõðèòåëåé
è ñîïëîâûõ íàñàäêîâ 8 ðàçëè÷íîé êîíôèãóðàöèè
(ñì. Ðèñ. 6.4.2.1_1). Ñ ïîìîùüþ òàêèõ ÔÓ ìîæíî
îáåñïå÷èòü ïðàêòè÷åñêè âñå ïðåäúÿâëÿåìûå â íàñòîÿùåå âðåìÿ òðåáîâàíèÿ.
313
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
ÔÓ îáû÷íî èçãîòàâëèâàþò ìåòîäàìè òî÷íîãî
ëèòüÿ ñ ïîñëåäóþùåé ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêîé
íåêîòîðûõ ïîâåðõíîñòåé äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íåîáõîäèìîé òî÷íîñòè è øåðîõîâàòîñòè îáðàáîòêè ïîâåðõíîñòè. Ìàòåðèàëû äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ÔÓ - íèêåëåâûå ñïëàâû.
ÔÓ êðåïÿòñÿ íà æàðîâûõ òðóáàõ òðóá÷àòûõ
è òðóá÷àòî-êîëüöåâûõ ÊÑ ïðè ïîìîùè ñâàðêè èëè
êëåïêè. Â êîëüöåâûõ ÊÑ ÔÓ êðåïÿòñÿ ñ ïîìîùüþ
ïîäâèæíûõ ñîåäèíåíèé, êîòîðûå êîìïåíñèðóþò
òåìïåðàòóðíûå ðàñøèðåíèÿ è íåòî÷íîñòè ìîíòàæà ôîðñóíîê.
Ðàçðàáîòêà ñîâðåìåííûõ ÔÓ, ñîñòîÿùèõ èç
êàñêàäà îñåâûõ è (èëè) òàíãåíöèàëüíûõ çàâèõðèòåëåé, ñòðóéíûõ ñìåñèòåëåé è íåñêîëüêèõ ñîïëîâûõ íàñàäêîâ ðàçëè÷íîé êîíôèãóðàöèè ÿâëÿåòñÿ
ñëîæíîé çàäà÷åé. Îíà ðåøàåòñÿ çà íåñêîëüêî ïîñëåäîâàòåëüíûõ ðàñ÷åòíûõ, êîíñòðóêòîðñêèõ, èññëåäîâàòåëüñêèõ è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ øàãîâ, â ðå-
çóëüòàòå êîòîðûõ äîëæíû áûòü îáåñïå÷åíû çàäàííûå õàðàêòåðèñòèêè è òðåáîâàíèÿ ê ÊÑ, èçëîæåííûå â ðàçäåëå 6.1.
Âî âðåìÿ ýêñïåðèìåíòîâ èññëåäóþòñÿ ïðàêòè÷åñêè âñå õàðàêòåðèñòèêè ÊÑ:
–òîíêîñòü ðàñïûëà òîïëèâà (âìåñòå ñ ôîðñóíêîé);
–ðàñõîä âîçäóõà ÷åðåç ÔÓ;
–ñòðóêòóðà òå÷åíèÿ çà ÔÓ, âåëè÷èíà çîíû îáðàòíûõ òîêîâ;
–îòñóòñòâèå ïðîñêîêà ïëàìåíè íà âñåõ ðåæèìàõ äâèãàòåëÿ;
–îòñóòñòâèå íàãàðîîáðàçîâàíèÿ íà âñåõ ðåæèìàõ äâèãàòåëÿ;
–îòñóòñòâèå ïóëüñàöèîííîãî ãîðåíèÿ;
–ïîëíîòà ñãîðàíèÿ;
–õàðàêòåðèñòèêè ðîçæèãà è îáëàñòü óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ;
–âëèÿíèå íà ïîëÿ òåìïåðàòóð;
Ðèñóíîê 6.4.2.1_1 – Ôðîíòîâûå óñòðîéñòâà ÊÑ
1 – ùåëåâàÿ ãîëîâêà; 2 – êîíè÷åñêèé íàñàäîê; 3 – èñïàðèòåëüíîå ÔÓ; 4 – îñåâîé ëîïàòî÷íûé çàâèõðèòåëü; 5 - ðàäèàëüíûé ëîïàòî÷íûé çàâèõðèòåëü; 6 - êîìáèíèðîâàííîå çàâèõðèòåëüíîå ÔÓ; 7 – ñòðóéíûé çàâèõðèòåëü; 8 - ñîïëîâîé íàñàäîê
314
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
–òåìïåðàòóðíîå ñîñòîÿíèå ñòåíîê æàðîâûõ
òðóá.
ÔÓ ýòî èìåííî òîò óçåë, êîòîðûé êîíñòðóêòîðû ÊÑ, ñîçäàâ îäíàæäû, ñòàðàþòñÿ íå ìåíÿòü, åñëè
îí îáåñïå÷èâàåò òðåáóåìûå õàðàêòåðèñòèêè.
Ïðèíöèï ðàáîòû ÔÓ ðàññìîòðèì íà ïðèìåðå
ðàáîòû òèïè÷íîãî ÔÓ, îáðàçîâàííîãî ëîïàòî÷íûì
çàâèõðèòåëåì 1 è ïåðåõîäíûì êîíóñîì 2 ìåæäó
çàâèõðèòåëåì è öèëèíäðè÷åñêîé ÷àñòüþ æàðîâîé
òðóáû. Ñõåìàòè÷íî ñòðóêòóðà ïîòîêà, îáðàçóþùàÿñÿ çà ïîäîáíûì ÔÓ, ïîêàçàíà íà Ðèñ. 6.4.2.1_2.
Ôèçè÷åñêàÿ îñíîâà ñòàáèëèçàöèè ïëàìåíè çàêëþ÷àåòñÿ â ñîçäàíèè â ãîëîâíîé ÷àñòè æàðîâîé òðóáû çîíû ïîíèæåííîãî äàâëåíèÿ, êîòîðàÿ îáðàçóåòñÿ çà ñ÷åò ýæåêöèè ãàçà êîíè÷åñêîé ñòðóåé âîçäóõà
3, ñîçäàííîé çàâèõðèòåëåì. Îòòîê ãàçà èçíóòðè êîíè÷åñêîé ñòðóè êîìïåíñèðóåòñÿ åãî äîáàâëåíèåì
èç ó÷àñòêîâ, ðàñïîëîæåííûõ íåñêîëüêî äàëüøå îò
Ðèñóíîê 6.4.2.1_2 – Ñòðóêòóðà ïîòîêà è ñòàáèëèçàöèÿ ïëàìåíè çà ôðîíòîâûì
óñòðîéñòâîì êàìåðû ÃÒÄ
1 - ëîïàòî÷íûé çàâèõðèòåëü;
2 - ïåðåõîäíûé êîíóñ; 3 - êîíè÷åñêàÿ ñòðóÿ âîçäóõà; 4 – çîíà
îáðàòíûõ òîêîâ; 5 – òîïëèâíûé êîíóñ; 6 - ôîðñóíêà;
7 – çîíà ñòàáèëèçàöèè ïëàìåíè;
8 – ãðàíèöà çîíû îáðàòíûõ òîêîâ; 9 - ýïþðà îñåâûõ ñêîðîñòåé;
10 – ýïþðà äàâëåíèé;11 – ëèíèè
òîêîâ
ÔÓ. Âñëåäñòâèå ýòîãî îáðàçóåòñÿ çîíà îáðàòíûõ
òîêîâ 4, â êîòîðîé ÷àñòü ãîðÿ÷èõ ãàçîâ äâèæåòñÿ
íàâñòðå÷ó îñíîâíîìó ïîòîêó âîçäóõà. Ðàñïûëåííîå òîïëèâî 5 ïîäàåòñÿ ôîðñóíêîé 6 â çîíó îáðàòíûõ òîêîâ. Åñëè ñìåñü â ÊÑ âîñïëàìåíèòü, òî ñòàáèëèçàöèÿ ïëàìåíè 7 îñóùåñòâëÿåòñÿ âáëèçè
âíåøíåé ãðàíèöû çîíû îáðàòíûõ òîêîâ 8.
Ñòðóêòóðà ïîòîêà â ãîëîâíîé ÷àñòè æàðîâîé
òðóáû, ïðåäñòàâëåííàÿ íà Ðèñ. 6.4.2.1_2 ñ ïîìîùüþ
ýïþðû ñêîðîñòåé 9, ýïþðû äàâëåíèé 10 è ëèíèé
òîêîâ 11, êàê ïðè õîëîäíîé ïðîäóâêå, òàê è íà ðàáîòàþùåé ÊÑ êà÷åñòâåííî îäèíàêîâà. Íî çîíà îáðàòíûõ òîêîâ íà ðàáîòàþùåé ÊÑ èìååò ìåíüøèå
ðàçìåðû. Òåïëîâûäåëåíèå â àêòèâíîì ïîòîêå ïðèâîäèò ê ðàñøèðåíèþ ãàçà, íî ïðè íàëè÷èè ñòåíîê
ãàç ìîæåò ðàñøèðÿòüñÿ òîëüêî â íàïðàâëåíèè ê îñè
ÊÑ è îñíîâíîãî äâèæåíèÿ, ÷òî è ïðèâîäèò ê ïîäæàòèþ è óêîðî÷åíèþ çîíû îáðàòíûõ òîêîâ.
Îäíî èç îñíîâíûõ òðåáîâàíèé ê ÊÑ, êîòîðîå
îáåñïå÷èâàåòñÿ â îñíîâíîì ñ ïîìîùüþ ÔÓ - øèðîêèå ïðåäåëû óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ. Ïðåäåëû óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ îáû÷íî ïðåäñòàâëÿþò â ôîðìå ãðàíèö ñòàáèëèçàöèè ïëàìåíè, êîòîðûå ðàçäåëÿþò
îáëàñòü óñòîé÷èâîãî è íåóñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ. Îáëàñòü ñòàáèëèçàöèè ïëàìåíè èçîáðàæàåòñÿ â êîîðäèíàòàõ êîýôôèöèåíòà èçáûòêà âîçäóõà α è ñêîðîñòè
â ìèäåëåâîì ñå÷åíèè ÊÑ. Òàêèì îáðàçîì, íà êàæäîé ñêîðîñòè â ÊÑ ñóùåñòâóþò çíà÷åíèÿ a, ïðè êîòîðûõ ïðîèñõîäèò ñðûâ ïëàìåíè: «áîãàòûé» ñðûâ
ïðè α min è «áåäíûé» ñðûâ ïðè α max. Ãðàíèöû îáëàñòè ñòàáèëüíîãî ãîðåíèÿ íàçûâàþò áåäíîé è áîãàòîé
ãðàíèöåé. Ñóùåñòâóåò ìàêñèìàëüíàÿ ñêîðîñòü, ïðè
êîòîðîé íàñòóïàåò ïðåêðàùåíèå ãîðåíèÿ ïðè ëþáîì çíà÷åíèè α (ñì. Ðèñ. 6.4.2.1_3).
Ðèñ.6.4.2.1_3 - Îáëàñòü óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ è
âîñïëàìåíåíèÿ
315
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
6.4.2.2 – Ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ
æàðîâîé òðóáû
 ïðîöåññå ãîðåíèÿ â ÊÑ ñòåíêè æàðîâîé òðóáû íàãðåâàþòñÿ êîíâåêöèåé è òåïëîâûì èçëó÷åíèåì îò ãîðÿ÷èõ ãàçîâ (â îñíîâíîì óãëåêèñëîãî ãàçà
è âîäÿíîãî ïàðà) è òâåðäûõ ÷àñòèö (â îñíîâíîì
ñàæè). Åñëè ñòåíêè æàðîâîé òðóáû íå îõëàæäàòü ñïåöèàëüíûì îáðàçîì, òî èõ îõëàæäåíèå ïðîèñõîäèò
òîëüêî çà ñ÷åò êîíâåêòèâíîãî îòâîäà òåïëà ê âîçäóõó, îáòåêàþùåìó æàðîâûå òðóáû ñíàðóæè, è ïóòåì èçëó÷åíèÿ íà êîðïóñà ÊÑ.
Ïðè âûñîêèõ ïàðàìåòðàõ ñîâðåìåííûõ äâèãàòåëåé áåç ñïåöèàëüíîãî îõëàæäåíèÿ ñòåíêè æàðîâîé òðóáû ìîãóò ðàçîãðåâàòüñÿ äî ïðåäåëüíûõ
òåìïåðàòóð è ïðîãîðàòü. Êðîìå òîãî â ýòèõ óñëîâèÿõ íàãðåâ è òåïëîñúåì ïðîèñõîäèò íåðàâíîìåðíî, è íà ïîâåðõíîñòè ñòåíîê îáðàçóåòñÿ áîëüøîé
ãðàäèåíò òåìïåðàòóð, ÷òî ïðèâîäèò ê èõ êîðîáëåíèþ. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ çàäàííîãî ðåñóðñà æàðîâîé
òðóáû íåîáõîäèìî, ÷òîáû òåìïåðàòóðà è ãðàäèåíò
òåìïåðàòóð íà åå ñòåíêå íå ïðåâûøàëè ïðåäåëüíûõ çíà÷åíèé õàðàêòåðèñòèê ïðèìåíÿåìûõ ìàòåðèàëîâ. Íàïðèìåð, äëÿ íèêåëåâûõ ñïëàâîâ ìàêñèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà ñîñòàâëÿåò 850…900°Ñ ïðè
äëèòåëüíîé ðàáîòå, 1000…1100°Ñ ïðè êðàòêîâðåìåííîì íàãðåâå, ãðàäèåíò òåìïåðàòóð - íå áîëåå
50°Ñ/ìì. Äëÿ âûïîëíåíèÿ ýòîãî óñëîâèÿ ñòåíêè
æàðîâûõ òðóá îñíàùàþò ñèñòåìàìè îõëàæäåíèÿ.
Ñ ïîìîùüþ ñèñòåì îõëàæäåíèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ êîíâåêòèâíûé îòâîäà òåïëà ê îáòåêàþùåìó âîçäóõó. Êðîìå ýòîãî íà âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè æàðîâîé òðóáû (â áîëüøèíñòâå ñèñòåì îõëàæäåíèÿ)
ñîçäàåòñÿ çàâåñà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà, êîòîðàÿ
ïðåäîòâðàùàåò íàãðåâ ñòåíîê îò êîíâåêòèâíîãî
òåïëà ãîðÿ÷èõ ãàçîâ.  çîíå èíòåíñèâíîãî òåïëîâîãî èçëó÷åíèÿ, ãäå âîçäóøíàÿ çàâåñà íå ïðåäîõðàíÿåò ñòåíêè îò íàãðåâà, âîçäóøíàÿ ïåëåíà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà êîíâåêöèåé ñíèìàåò òåïëî ñî
ñòåíîê æàðîâîé òðóáû. Äëÿ íàïðàâëåíèÿ ïîòîêà
âîçäóõà âäîëü âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè âûïîëíÿþò ðàçäåëåíèå ñòåíîê ïî äëèíå íà ñåêöèè, â ñîåäèíåíèÿõ êîòîðûõ âûïîëíÿþò îòâåðñòèÿ èëè ùåëè
äëÿ ïðîõîäà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà.
Ðàçëè÷àþò ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ êîíâåêòèâíûå,
ïëåíî÷íûå, êîíâåêòèâíî-ïëåíî÷íûå. Îäíàêî, ïðàêòè÷åñêè ëþáàÿ èç ïåðå÷èñëåííûõ ñèñòåì â ðàçëè÷íîé ñòåïåíè ÿâëÿåòñÿ êîìáèíèðîâàííîé â çàâèñèìîñòè îò ïðåîáëàäàþùåãî ñïîñîáà òåïëîñúåìà.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ÷àùå âñòðå÷àþòñÿ â êîíñòðóêöèÿõ æàðîâûõ òðóá äâå ðàçíîâèäíîñòè êîíâåêòèâíîé ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ.
Ïåðâàÿ - îäíîñëîéíàÿ (ñì. Ðèñ. 6.4.2.2_1), ãäå
îõëàæäåíèå ñòåíêè æàðîâîé òðóáû ïðîèñõîäèò çà
316
ñ÷åò ñúåìà òåïëà ïîòîêîì âîçäóõà, îáòåêàþùåãî
æàðîâóþ òðóáó ñíàðóæè. Ïðè ïðèìåíåíèè òàêîãî
îõëàæäåíèÿ ñ âíåøíåé ñòîðîíû ñòåíêè æàðîâûõ
òðóá âûïîëíÿþò ïðîäîëüíûå èëè ïîïåðå÷íûå ðåáðà (îòíîñèòåëüíî ïîòîêà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà)
äëÿ óâåëè÷åíèÿ òåïëîñúåìà. Âíóòðåííþþ ïîâåðõíîñòü âûïîëíÿþò ãëàäêîé, êàê ïðàâèëî, ñ íàíåñåíèåì òåïëîçàùèòíîãî ïîêðûòèÿ.
Âòîðàÿ - äâóõñëîéíàÿ (ñì. Ðèñ. 6.4.2.2_2). Çäåñü
íàðóæíàÿ ñòåíêà 1 âûïîëíÿåòñÿ ñ ìåëêèìè îòâåðñòèÿìè 2, ÷åðåç êîòîðûå îõëàæäàþùèé âîçäóõ 3
ñòðóéêàìè íàòåêàåò è óäàðÿåòñÿ î âíóòðåííþþ
ñòåíêó 4. Óäàðíîå íàòåêàíèå âîçäóõà óâåëè÷èâàåò
ýôôåêòèâíîñòü îõëàæäåíèÿ. ×àñòî ïðè èñïîëüçîâà-
Ðèñóíîê 6.4.2.2_1 – Îäíîñëîéíàÿ êîíâåêòèâíàÿ
ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ
1 – îõëàæäàþùèé âîçäóõ;
2 – ðåáðî
Ðèñóíîê 6.4.2.2_2 – Äâóõñëîéíàÿ êîíâåêòèâíàÿ
ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ
1 – íàðóæíàÿ ñòåíêà; 2 - îòâåðñòèÿ ïîäâîäà îõëàæäàþùåãî
âîçäóõà; 3 – îõëàæäàþùèé âîçäóõ; 4 – âíóòðåííÿÿ ñòåíêà; 5 –
ðåáðî
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.4.2.2_3 – Ïëåíî÷íàÿ ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ èç ñâàðíûõ ñåêöèé
1 – ñåêöèÿ; 2 – êîëüöåâûå ðåáðà;
3 - êîíòàêòíàÿ ñâàðêà; 4 – êîëüöåâàÿ ùåëü; 5 – îõëàæäàþùèé
âîçäóõ; 6 - çàãðàäèòåëüíàÿ ïëåíêà; 7 - êîìïåíñèðóþùèå ïðîðåçè,
8 – óïîð
íèè òàêîé ñõåìû îõëàæäåíèÿ äëÿ ñíèæåíèÿ òðóäîåìêîñòè èçãîòîâëåíèÿ îáå ñòåíêè äåëàþò ãëàäêèìè.
Íî èíîãäà äëÿ ïîâûøåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè òåïëîñúåìà íà âíåøíåé ñòîðîíå âíóòðåííåé ñòåíêè âûïîëíÿþò ïðîäîëüíûå èëè ïîïåðå÷íûå ðåáðà 5.
 êîíñòðóêöèè æàðîâûõ òðóá ïëåíî÷íàÿ ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ïîëó÷èëà øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå. Èñïîëíåíèå ýòèõ ñèñòåì îõëàæäåíèÿ ðàçëè÷íî. Îñòàíîâèìñÿ íà íåñêîëüêèõ êîíñòðóêöèÿõ.
 ðàííèõ ðàçðàáîòêàõ ÃÒÄ íà æàðîâûõ òðóáàõ ïðèìåíÿëàñü ïëåíî÷íàÿ ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ
ñâàðíîé êîíñòðóêöèè, êîòîðàÿ (ñì. Ðèñ. 6.4.2.2_3)
ñîñòîèò èç íàáîðà îòäåëüíûõ ñåêöèé 1, øòàìïîâàííûõ èëè âûêàòàííûõ èç ëèñòîâîãî ìàòåðèàëà
òîëùèíîé 0,8…1,5ìì ñ êîëüöåâûìè ðåáðàìè 2.
Ñåêöèè ñâàðåíû ìåæäó ñîáîé êîíòàêòíîé ñâàðêîé
3 ñ îáðàçîâàíèåì â ìåñòàõ ñîåäèíåíèÿ êîëüöåâîé
ùåëè 4. Îõëàæäàþùèé âîçäóõ 5 ñêâîçü îòâåðñòèÿ
â ñåêöèè ïîïàäàåò â êîëüöåâóþ ùåëü è äàëåå íàïðàâëÿåòñÿ âäîëü ñòåíêè æàðîâîé òðóáû (ñî ñòîðîíû ïðîöåññà ãîðåíèÿ), îáðàçóÿ çàãðàäèòåëüíóþ
ïëåíêó 6. Ýòà ïëåíêà çàùèùàåò ñòåíêó æàðîâîé
òðóáû îò ãîðÿ÷èõ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ. Ïî ìåðå
óäàëåíèÿ îò ùåëè çàùèòíàÿ ïëåíêà ïîñòåïåííî
ïåðåìåøèâàåòñÿ ñ ãîðÿ÷èìè ãàçàìè è ðàçìûâàåòñÿ.
Åå çàùèòíûå ñâîéñòâà ïàäàþò, ïîýòîìó ñåêöèè
æàðîâîé òðóáû ñ òàêîé ñèñòåìîé îõëàæäåíèÿ èìå-
þò áîëüøóþ íåðàâíîìåðíîñòü òåìïåðàòóð ñòåíêè
ïî äëèíå - ýòî îñíîâíîé íåäîñòàòîê äàííîé ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ. Äëÿ óìåíüøåíèÿ òåðìè÷åñêèõ íàïðÿæåíèé âíåøíèå è âíóòðåííèå ÷àñòè ñåêöèé
èìåþò ïðîäîëüíûå êîìïåíñèðóþùèå ïðîðåçè 7,
çàâåðøåííûå îòâåðñòèåì. Äëÿ ñîõðàíåíèÿ ïîñòîÿííîãî çàçîðà â ùåëÿõ íà ñåêöèÿõ âûøòàìïîâûâàþòñÿ óïîðû 8. Åù¸ îäèí íåäîñòàòîê òàêîé ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ - íàëè÷èå çàçîðà ìåæäó ñåêöèÿìè
â ìåñòàõ êîíòàêòíîé ñâàðêè. Çàçîð ñîçäàåò áîëüøîå
òåìïåðàòóðíîå ñîïðîòèâëåíèå, ÷òî çàòðóäíÿåò ïåðåäà÷ó òåïëà îò âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè êîíñòðóêöèè ê âíåøíåé.
Áîëåå ðàöèîíàëüíîé ÿâëÿåòñÿ ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ, èçãîòîâëåííàÿ èç ëèñòîâûõ ñåêöèé 1, ìåæäó ñòûêàìè êîòîðûõ âñòàâëåíû ãîôðèðîâàííûå
êîëüöà 2, ïðèâàðåííûå êîíòàêòíîé òî÷å÷íîé ñâàðêîé 3 ê ñåêöèÿì (ñì. Ðèñ. 6.4.2.2_4). Ãîôðèðîâàííûå êîëüöà çàêðûòû îò âîçäåéñòâèÿ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ, ïîýòîìó ìîãóò áûòü èçãîòîâëåíû èç ëåíòû
òîëùèíîé 0,5-0,8ìì, ÷òî äåëàåò ýòó ñèñòåìó îõëàæäåíèÿ ïðåäåëüíî ìàëîé òîëùèíû, ïîäàòëèâîé, èñêëþ÷àþùåé âîçíèêíîâåíèå ñóùåñòâåííûõ òåðìè÷åñêèõ íàïðÿæåíèé. Îõëàæäàþùèé âîçäóõ 4
ïðîõîäèò â ùåëè ãîôðèðîâàííîãî êîëüöà è îáðàçóåò çàãðàäèòåëüíóþ ïëåíêó 5. Îäíàêî òàêàÿ ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà òîëüêî
íà æàðîâûõ òðóáàõ íåáîëüøîãî äèàìåòðà, êîãäà
ñòåíêà ìàëîé òîëùèíû åùå ñïîñîáíà ðàáîòàòü íà
óñòîé÷èâîñòü ïîä äåéñòâèåì ïåðåïàäà äàâëåíèÿ.
Êîíñòðóêöèÿ ïëåíî÷íîé ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ
èç òî÷åíûõ ñåêöèé ïðåäñòàâëåíà íà Ðèñ. 6.4.2.2_5.
Ìåõàíè÷åñêè îáðàáîòàííûå ñåêöèè ïîçâîëÿþò
Ðèñóíîê 6.4.2.2_4 – Ïëåíî÷íàÿ ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ñ ãîôðèðîâàííûì êîëüöîì
[6.9.13]
1 – ñåêöèÿ; 2 – ãîôðèðîâàííîå
êîëüöî; 3 - êîíòàêòíàÿ òî÷å÷íàÿ
ñâàðêà; 4 - îõëàæäàþùèé âîçäóõ;
5 - çàãðàäèòåëüíàÿ ïëåíêà
317
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.4.2.2_5 – Ïëåíî÷íûå ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ, èçãîòîâëåííûå ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêîé
à) ÏÑ-90À ÎÀΫÀâèàäâèãàòåëü»;
á) PW2037 Pratt&Whitney;
â) CF6-80 General Electric
1 – êîëüöåâîé êàíàë; 2 – ëàçåðíàÿ
ñâàðêà; 3 – êîëüöåâûå ðåáðà
Ðèñóíîê 6.4.2.2_6 – Òðàíñïèðàöèîííàÿ ñèñòåìà
îõëàæäåíèÿ
1 – ïîäâîä îõëàæäàþùåãî âîçäóõà; 2 - îòâåðñòèÿ âî âíåøíåé
ñòåíêå; 3 - êàíàëû âíóòðåííåãî
îõëàæäåíèÿ; 4 - îòâåðñòèÿ âî
âíóòðåííåé ñòåíêå; 5 - âîçäóøíàÿ çàãðàäèòåëüíàÿ ïëåíêà
318
ïîâûñèòü òî÷íîñòü èçãîòîâëåíèÿ êîëüöåâûõ êàíàëîâ 1, îáåñïå÷èâàþò òî÷íîå äîçèðîâàíèå îõëàæäàþùåãî âîçäóõà, îòëè÷àþòñÿ ïîâûøåííîé ïðî÷íîñòüþ è ïîâûøåííîé òåïëîïðîâîäíîñòüþ îò
âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè ê âíåøíåé, ÷òî â êîíå÷íîì èòîãå ïîâûøàåò èõ ðåñóðñ. Ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ èç òî÷åíûõ ñåêöèé ïðèìåíåíà íà ãàçîñáîðíèêàõ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À (ñì. Ðèñ.6.4.2.2_5à).
Ðàçíîâèäíîñòÿìè ìåõàíè÷åñêè îáðàáîòàííûõ
ñèñòåì îõëàæäåíèÿ ÿâëÿþòñÿ ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ
«double pass» ôèðìû Pratt&Whitney , êîòîðàÿ èçãîòàâëèâàåòñÿ ïóòåì ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè,
ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè è ëàçåðíîé ñâàðêè 2 (ñì.
Ðèñ. 6.4.2.2_5á). Äðóãîé âàðèàíò ñòåíêè æàðîâûõ
òðóá, âûïîëíåííîé ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêîé - ýòî
ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ôèðìû General Electric (ñì.
Ðèñ. 6.4.2.2_5â). Ðåáðà 3 îòíîñèòåëüíî áîëüøîé
òîëùèíû äåëàþò ýòè ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ ïðî÷íûìè è æåñòêèìè, ÷òî ïîçâîëÿåò èì ðàáîòàòü íà
óñòîé÷èâîñòü ïðè áîëüøèõ äèàìåòðàõ êîëüöåâûõ
ÊÑ. Íåäîñòàòêîì ýòèõ ñèñòåì îõëàæäåíèÿ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî ïðè áîëüøîé òîëùèíå ñòåíîê âîçíèêàåò
áîëüøîé ãðàäèåíò òåìïåðàòóð è ñîîòâåòñòâåííî
ïîâûøåííûå òåðìè÷åñêèå íàïðÿæåíèÿ, ïðèâîäÿùèå ê îáðàçîâàíèþ ïðîäîëüíûõ òðåùèí.
Ïðè âûñîêèõ çíà÷åíèÿõ òåðìîäèíàìè÷åñêîãî
öèêëà, îãðàíè÷åííîì ðàñõîäå îõëàæäàþùåãî âîçäóõà äëÿ ïîâûøåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè îõëàæäåíèÿ
òðåáóåòñÿ ïîâûøàòü ðîëü êîíâåêòèâíîãî òåïëîñúåìà. Íàèáîëåå ïðîãðåññèâíûìè â ýòîì îòíîøåíèè
ÿâëÿþòñÿ êîíâåêòèâíî-ïëåíî÷íûå ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ ñ äâîéíîé ñòåíêîé. Ïðèìåðîì òàêîé êîíñòðóêöèè ÿâëÿåòñÿ òðàíñïèðàöèîííàÿ ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ, ïðèâåäåííàÿ íà Ðèñ. 6.4.2.2_6.  ýòîé
ñèñòåìå îõëàæäåíèÿ âîçäóõ 1 ïðîõîäèò ÷åðåç ìíîæåñòâî ìåëêèõ îòâåðñòèé 2 âî âíåøíåé ñòåíêå è äàëåå âíóòðè è âäîëü ñòåíêè ïî ñïåöèàëüíûì ïåðåêðåùèâàþùèìñÿ êàíàëàì 3. Ïîñëå ýòîãî âîçäóõ
âûõîäèò âíóòðü æàðîâîé òðóáû òàêæå ÷åðåç ìíîæåñòâî ìåëêèõ îòâåðñòèé 4, îáðàçóÿ âîçäóøíóþ
çàâåñó 5. Ãëàâíûì íåäîñòàòêîì, ñäåðæèâàþùèì
ïðèìåíåíèå òðàíñïèðàöèîííîé ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ, ÿâëÿåòñÿ áûñòðîå çàñîðåíèå âíóòðåííèõ êàíàëîâ.
Äðóãèì ïðèìåðîì êîíâåêòèâíî-ïëåíî÷íîé ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ ñ äâîéíîé ñòåíêîé ÿâëÿåòñÿ êîíñòðóêöèÿ, ïðèâåäåííàÿ íà Ðèñ. 6.4.2.2_7.  ýòîé êîíñòðóêöèè ýôôåêòèâíîñòü îõëàæäåíèÿ óâåëè÷åíà çà
ñ÷åò ïîâûøåííîãî êîíâåêòèâíîãî òåïëîîáìåíà ïðè
òå÷åíèè âîçäóõà ìåæäó ñòåíêàìè. Ñ âíåøíåé ñòîðîíû âíóòðåííåé ñòåíêè äëÿ óâåëè÷åíèÿ ïîâåðõíîñòè òåïëîñúåìà è óâåëè÷åíèÿ òóðáóëåíòíîñòè
òå÷åíèÿ îõëàæäàþùåãî âîçäóõà âûïîëíåíû ðåáðà
1 (èëè øòûðüêè). Îáðàòíîå òå÷åíèå âîçäóõà ìåæ-
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.4.2.2_7 - Ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ñ íàêëàäíûìè ïàíåëÿìè [6.9.14]
1 – ðåáðà; 2 – âîçäóøíàÿ çàãðàäèòåëüíàÿ ïëåíêà; 3 – âíåøíÿÿ
ñòåíêà; 4 - îòâåðñòèÿ îõëàæäåíèÿ; 5 – íàêëàäíàÿ ïàíåëü;
6 - êðåïëåíèå ïàíåëåé.
äó ñòåíêàìè ñíèæàåò ãðàäèåíò òåìïåðàòóð ïî äëèíå ñåêöèé. Âûòåêàÿ â çàçîð ìåæäó íàêëàäíûìè
ïàíåëÿìè, îõëàæäàþùèé âîçäóõ ñîçäàåò çàãðàäèòåëüíóþ ïëåíêó 2. Òàêèå ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ ñîñòîÿò èç öåëüíîé âíåøíåé ñòåíêè 3 ñ îòâåðñòèÿìè
4 äëÿ ïîäâîäà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà è íàêëàäíûõ
ïàíåëåé 5. Êðåïëåíèå 6 ïàíåëåé âûïîëíÿþò ñ çàçîðàìè äëÿ êîìïåíñàöèè òåïëîâûõ ðàñøèðåíèé,
à ñàìè ïàíåëè èçãîòîâëåíû èç ìàòåðèàëà ñ ìàëûì
êîýôôèöèåíòîì ëèíåéíûõ ðàñøèðåíèé è âûñîêîé
æàðîñòîéêîñòüþ. Ïðèìåíåíèå íàêëàäíûõ ïàíåëåé
ïîâûøàåò ðåìîíòîïðèãîäíîñòü êîíñòðóêöèè.
 ÊÑ ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ, îòëè÷àþùèõñÿ âûñîêîé ñòåïåíüþ ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ çà êîìïðåññîðîì, ñ îäíîé ñòîðîíû ïðîèñõîäèò óâåëè÷åíèå
ëó÷èñòûõ ïîòîêîâ òåïëà îò ãàçîâ âíóòðè æàðîâîé
òðóáû ê åå ñòåíêàì, ñ äðóãîé ñòîðîíû - íà âõîäå
â ÊÑ ðàñòåò òåìïåðàòóðà âîçäóõà, ÷òî ñíèæàåò åãî
õëàäîðåñóðñ. Âñå ýòî óñëîæíÿåò ïðîáëåìó îõëàæäåíèÿ ñòåíîê æàðîâîé òðóáû, è íà èõ îõëàæäåíèå
ðàñõîäóåòñÿ áîëåå îäíîé òðåòè îáùåãî ðàñõîäà âîçäóõà, ïðîõîäÿùåãî ÷åðåç ÊÑ.
Óâåëè÷åíèå äîëè âîçäóõà, ïîäàâàåìîãî âäîëü
âíóòðåííåé ñòåíêè æàðîâîé òðóáû â ñî÷åòàíèè
ñ íåèçáåæíûì óìåíüøåíèåì âîçäóõà, ïîäàâàåìîãî â çîíó ñìåøåíèÿ, óõóäøàåò íåðàâíîìåðíîñòü
ïîëÿ òåìïåðàòóð ãàçà çà ÊÑ. Áîëåå òîãî, îõëàæäàþùèé âîçäóõ âûçûâàåò «çàìîðàæèâàíèå» õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ïðè ãîðåíèè âáëèçè ñòåíêè. Ýòî
ïðèâîäèò ê ïîíèæåíèþ ïîëíîòû ñãîðàíèÿ è óâåëè÷åíèþ âûáðîñà îêèñè óãëåðîäà è íåñãîðåâøåãî óãëåâîäîðîäà.
Âûøåïåðå÷èñëåííûå ïðè÷èíû òðåáóþò ïîâûøåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ æàðîâûõ òðóá è ïðèìåíåíèÿ ñïåöèàëüíûõ òåïëîçàùèò-
íûõ ïîêðûòèé. Òàê, äëÿ ïîâûøåíèÿ ñòîéêîñòè ìàòåðèàëîâ ê ãàçîâîé êîððîçèè êîíòàêòèðóþùèå ñ ãîðÿ÷èìè ãàçàìè ïîâåðõíîñòè æàðîâûõ òðóá ïîêðûâàþò æàðîñòîéêîé ñòåêëîêðèñòàëëè÷åñêîé ýìàëüþ.
Øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå íàõîäèò ïðèìåíåíèå
êåðàìè÷åñêèõ òåïëîçàùèòíûõ ïîêðûòèé ZrO2 +
Y2O3 òîëùèíîé 0,2…1 ìì íàïûëÿåìûõ íà ïîâåðõíîñòè äåòàëåé ÊÑ, ñîïðèêàñàþùèåñÿ ñ ãîðÿ÷èìè
ãàçàìè. Ýòè ïîêðûòèÿ îáëàäàþò ìàëîé ñòåïåíüþ
÷åðíîòû è íèçêîé òåïëîïðîâîäíîñòüþ, ÷òî îáåñïå÷èâàåò ñíèæåíèå òåìïåðàòóðû ïîâåðõíîñòè äåòàëè íà 30…100°Ñ â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ïîêðûòèÿ è èíòåíñèâíîñòè îõëàæäåíèÿ.
6.4.3 – Òîïëèâíûå ôîðñóíêè
Ñðåäè áîëüøîãî ìíîãîîáðàçèÿ êîíñòðóêöèé
ôîðñóíîê íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå â îñíîâíûõ ÊÑ ÃÒÄ ïîëó÷èëè öåíòðîáåæíûå ôîðñóíêè.
Ñõåìà ïðîñòåéøåé öåíòðîáåæíîé ôîðñóíêè
ïðèâåäåíà íà Ðèñ. 6.4.3_1.
Òîïëèâî â òàêîé ôîðñóíêå ïîñòóïàåò â òàíãåíöèàëüíûå êàíàëû 1 êàìåðû çàêðó÷èâàíèÿ 2 è ïðèîáðåòàåò íà÷àëüíóþ çàêðóòêó.  êàìåðå çàêðó÷èâàíèÿ
ïðè óìåíüøåíèè äèàìåòðà êðóòêè óâåëè÷èâàåòñÿ
îêðóæíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ñêîðîñòè, âîçíèêàþò çíà÷èòåëüíûå öåíòðîáåæíûå ñèëû.  âûõîäíîì ñîïëå 3
îáðàçóåòñÿ òîíêàÿ ïëåíêà êîëüöåâîãî ñå÷åíèÿ, êîòîðàÿ íà âûõîäå èç ôîðñóíêè ðàñïàäàåòñÿ íà ìåëü÷àéøèå êàïëè, ñîçäàþùèå êîíè÷åñêóþ ïåëåíó ðàñïûëåííîãî òîïëèâà. Âäîëü îñè ôîðñóíêè ïðè ýòîì
îáðàçóåòñÿ âîçäóøíûé (ãàçîâûé) âèõðü 4. ×åì âûøå
ñêîðîñòü òîïëèâà íà âûõîäå èç ñîïëà ôîðñóíêè, òåì
áîëåå ìåëêèìè ïîëó÷àþòñÿ êàïëè è, òåì ñàìûì, äîñòèãàþòñÿ áîëåå âûãîäíûå óñëîâèÿ äëÿ ñîçäàíèÿ îäíîðîäíîé ÒÂÑ. Âåëè÷èíà ñêîðîñòè òîïëèâà íà âûõîäå èç ñîïëà îïðåäåëÿåòñÿ ïåðåïàäîì äàâëåíèÿ íà
ôîðñóíêå. Â îáùåì âèäå ïåðåïàä äàâëåíèÿ è ðàñõîä
òîïëèâà ÷åðåç ôîðñóíêó ñâÿçàíû ñîîòíîøåíèåì:
Ðèñóíîê 6.4.3_1 – Ñõåìà öåíòðîáåæíîé ôîðñóíêè
1 – òàíãåíöèàëüíûå êàíàëû;
2 – êàìåðà çàêðó÷èâàíèÿ; 3 – ñîïëî; 4 - âîçäóøíûé âèõðü
319
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
GÒ = Ê (∆P)
0,5
(6.4.3.1 - 1)
ãäå Ê– êîýôôèöèåíò ðàñõîäà, ó÷èòûâàþùèé ãåîìåòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû ôîðñóíêè è
ðàçìåðíîñòü âåëè÷èí GÒ è ∆P.
Ôîðñóíêè äîëæíû îáåñïå÷èâàòü ðàñïûëèâàíèå òîïëèâà äî êàïåëü òðåáóåìîãî ðàçìåðà ñ òðåáóåìîé ôîðìîé òîïëèâíîãî êîíóñà íà âñåõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ. Òàê, íàïðèìåð, ïðè ïåðåõîäå
äâèãàòåëÿ ñ ðåæèìà ìàêñèìàëüíîé òÿãè ó çåìëè íà
ðåæèì ñèëüíîãî äðîññåëèðîâàíèÿ íà áîëüøîé âûñîòå ïîëåòà ðàñõîä òîïëèâà óìåíüøàåòñÿ â 20…30
ðàç. Â ïðîñòîé öåíòðîáåæíîé ôîðñóíêå ðàñõîä òîïëèâà èçìåíÿåòñÿ ïî çàâèñèìîñòè (6.4.3.1_1), òàê ÷òî
äëÿ óâåëè÷åíèÿ ðàñõîäà òîïëèâà â 30 ðàç òðåáóåòñÿ óâåëè÷èòü ïåðåïàä äàâëåíèÿ â 900 ðàç.
Ïðèìåíÿåìûå â íàñòîÿùåå âðåìÿ òîïëèâíûå
íàñîñû îáåñïå÷èâàþò ìàêñèìàëüíîå äàâëåíèå ïåðåä ôîðñóíêàìè ïðèìåðíî ðàâíîå 75…80 êã/ñì2.
Ýòî äàâëåíèå íå ìîæåò áûòü ñóùåñòâåííî ïîâûøåíî áåç çíà÷èòåëüíîãî óñëîæíåíèÿ è óòÿæåëåíèÿ òîïëèâíîé àïïàðàòóðû è óìåíüøåíèÿ åå íàäåæíîñòè.
Åñëè ìàêñèìàëüíîå äàâëåíèå ïîäà÷è ñîñòàâëÿåò
75…80 êã/ñì2, òî äëÿ óìåíüøåíèÿ ðàñõîäà â 30 ðàç
íåîáõîäèìî ñíèçèòü äàâëåíèå äî 0,08…0,09 êã/ñì2.
Íî ïðè ñòîëü íèçêîì äàâëåíèè òîïëèâíàÿ ñòðóÿ,
âûòåêàþùàÿ èç ôîðñóíêè, óæå ïðàêòè÷åñêè íå ðàñïàäàåòñÿ íà êàïëè è îáðàçóåò «ïóçûðü». Óäîâëåòâîðèòåëüíîå ðàñïûëèâàíèå äîñòèãàåòñÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè êåðîñèíà ëèøü ïðè èçáûòî÷íîì
äàâëåíèè ïåðåä ôîðñóíêîé, ðàâíîì 3…4 êã/ñì2.
Îáåñïå÷åíèå êà÷åñòâà ðàñïûëèâàíèÿ íà âñåõ
ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ðåøàåòñÿ òðåìÿ ïóòÿìè.
Ïåðâûé - ñîåäèíÿþò â îäíîé ôîðñóíêå äâå èëè
íåñêîëüêî öåíòðîáåæíûõ ôîðñóíîê ñ êîíöåíòðè÷íî ðàñïîëîæåííûìè ñîïëàìè è ðàçäåëüíûìè êàìåðàìè çàêðó÷èâàíèÿ - äâóõñîïëîâûå ôîðñóíêè 1 (ñì.
Ðèñ. 6.4.3_1). Â ïåðâûé êîíòóð 3 äâóõêîíòóðíûõ
ôîðñóíîê òîïëèâî ïîäàåòñÿ íà çàïóñêå äâèãàòåëÿ,
âî âòîðîé êîíòóð 4 òîïëèâî ïîñòóïàåò äî âûõîäà
íà ðåæèì ìàëîãî ãàçà, íà âñåõ îñòàëüíûõ ðåæèìàõ
ðàáîòàþò îáà êîíòóðà.
Âòîðîé - â ñîâðåìåííûõ êîíñòðóêöèÿõ ÊÑ
ïðèìåíÿþò ïíåâìàòè÷åñêèå ôîðñóíêè 2 (ñì.
Ðèñ. 6.4.3_1). Òîïëèâíàÿ ïëåíêà â òàêîé ôîðñóíêå
ðàñïîëîæåíà ìåæäó äâóìÿ âîçäóøíûìè çàêðó÷åííûìè ïîòîêàìè 5 è ðàñïàäàåòñÿ íà ìåëêèå êàïëè
çà ñ÷åò ýíåðãèè âîçäóõà. Ïðè èñïîëüçîâàíèè ïíåâìàòè÷åñêèõ íèçêîíàïîðíûõ ôîðñóíîê ñíèæàåòñÿ
âåñ òîïëèâíûõ àãðåãàòîâ è ïîâûøàåòñÿ èõ íàäåæíîñòü. Ïðè ýòîì íåñêîëüêî óñëîæíÿåòñÿ êîíñòðóêöèÿ ñàìîé ôîðñóíêè è âîçíèêàþò ïðîáëåìû ñ çà-
320
ïóñêîì ÊÑ, òàê êàê òðóäíî îáåñïå÷èòü êà÷åñòâî
ðàñïûëèâàíèÿ òîïëèâà íà íèçêèõ ðåæèìàõ ðàáîòû
äâèãàòåëÿ èç-çà ìàëûõ ñêîðîñòåé âîçäóõà.
Òðåòèé - ïðè ïðèìåíåíèè îäíîêîíòóðíûõ öåíòðîáåæíûõ ôîðñóíîê íåîáõîäèìûé äèàïàçîí èçìåíåíèÿ ðàñõîäà òîïëèâà ïîëó÷àþò çà ñ÷åò ïîñëåäîâàòåëüíîãî âêëþ÷åíèÿ â ðàáîòó íåñêîëüêèõ
ôîðñóíîê èëè ãðóïï ôîðñóíîê, ïîýòîìó îäíîêîíòóðíûå ôîðñóíêè íàõîäÿò ïðèìåíåíèå âî ìíîãîôîðñóíî÷íûõ ÊÑ.
Äâóõêîíòóðíûå ôîðñóíêè ïî òèïó ðàñïûëèòåëåé ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà äâóõñîïëîâûå è äâóõñòóïåí÷àòûå. Äâóõñîïëîâàÿ ôîðñóíêà ïîêàçàíà íà
Ðèñ. 6.4.3_2. Äâóõñòóïåí÷àòàÿ ôîðñóíêà (ñì.
Ðèñ. 6.4.3_3) èìååò îäíî ñîïëî 1 è äâå êàìåðû çàêðó÷èâàíèÿ ïåðâîãî 2 è âòîðîãî 3 êîíòóðà.
 òîïëèâíûõ ôîðñóíêàõ ïðèìåíÿþòñÿ ðàçëè÷íûå òèïû ðàñïûëèòåëåé òîïëèâà. Êîíñòðóêöèÿ íåêîòîðûõ ðàñïûëèòåëåé, òàêèõ êàê «ãðèáêîâûé» 1,
øíåêîâûé 2, íåðàçáîðíûé 3 è ðàçáîðíûé 4, ïðèâåäåíû íà Ðèñ. 6.4.3_4. Êàæäàÿ êîíñòðóêöèÿ îáëàäàåò îïðåäåëåííûìè äîñòîèíñòâàìè è íåäîñòàòêàìè.
Òàê, íàïðèìåð, ðàçáîðíûé ðàñïûëèòåëü ïðîñò
â èçãîòîâëåíèè, íî èçãîòîâëåíèå êàìåðû çàêðó÷èâàíèÿ è ñîïëà êàê îòäåëüíûõ äåòàëåé ïðèâîäèò ê èõ
íåêîòîðîé íåñîîñíîñòè, ÷òî ïîâûøàåò íåðàâíîìåðíîñòü ðàñïûëèâàíèÿ òîïëèâà â òîïëèâíîì êîíóñå.
Íåðàçáîðíûé ðàñïûëèòåëü ñëîæíåå â èçãîòîâëåíèè, íî ðàñòî÷êà êàìåðû çàêðó÷èâàíèÿ è ñîïëà çà
îäíó óñòàíîâêó íà ñòàíêå ïðèâîäèò ê ïðàêòè÷åñêè
ïîëíîìó îòñóòñòâèþ èõ íåñîîñíîñòè. Ïðèìåíåíèå
òîãî èëè èíîãî òèïà ðàñïûëèòåëåé çàâèñèò îò îïûòà
è òðàäèöèé ôèðìû-ðàçðàáîò÷èêà. Íàïðèìåð, øíåêîâûå ðàñïûëèòåëè âñòðå÷àþòñÿ â ôîðñóíêàõ ôèðìû General Electric, à íåðàçáîðíûå ðàñïûëèòåëè
èñïîëüçîâàíû â êîíñòðóêöèè ôîðñóíîê ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü».
Ðàñïûëèòåëè èçãîòàâëèâàþò èç ñòàëåé ñ âûñîêîé òâåðäîñòüþ HRC = 50…56 è èçíîñîóñòîé÷èâîñòüþ, ðàáîòàþùàÿ äî òåìïåðàòóðû 400°Ñ.
Ïåðñïåêòèâíûìè ìàòåðèàëàìè äëÿ èçãîòîâëåíèÿ
ðàñïûëèòåëåé ÿâëÿþòñÿ òâåðäûå ñïëàâû íà îñíîâå
êàðáèäà âîëüôðàìà è êàðáîíèòðàäîâ, îáëàäàþùèå
óñòîé÷èâîñòüþ ïðîòèâ ýðîçèè, èñòèðàíèÿ, ñòîéêîñòüþ ê êîððîçèè.
Òîïëèâíûå ôîðñóíêè ÊÑ ðàñïîëîæåíû â âûñîêîòåìïåðàòóðíîì âîçäóøíîì ïîòîêå çà ÊÂÄ,
à ðàñïûëèâàþùàÿ ÷àñòü – â ñðåäå ãîðÿ÷èõ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ. Ýòî ñîçäàåò äîïîëíèòåëüíûå òðóäíîñòè ñâÿçàííûå ñ òåðìè÷åñêèì ðàçëîæåíèåì
è êîêñîâàíèåì òîïëèâà â òîïëèâíûõ êàíàëàõ ôîðñóíîê. Äëÿ èñêëþ÷åíèÿ ïðîáëåì, ñâÿçàííûõ ñ êîêñîâàíèåì, ê ôîðñóíêàì ïðåäúÿâëÿþòñÿ ñëåäóþùèå
òðåáîâàíèÿ:
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.4.3_2 – Òîïëèâíûå ôîðñóíêè
1 – öåíòðîáåæíàÿ äâóõêîíòóðíàÿ äâóõñîïëîâàÿ; 2 – îäíîêîíòóðíàÿ ïíåâìàòè÷åñêàÿ;
3 - ïåðâûé êîíòóð; 4 – âòîðîé êîíòóð; 5 – âîçäóøíûå êàíàëû
Ðèñóíîê 6.4.3_3 – Äâóõñòóïåí÷àòàÿ ôîðñóíêà
1 – ñîïëî; 2 – êàìåðà çàêðó÷èâàíèÿ ïåðâîãî êîíòóðà; 3 - êàìåðà
çàêðó÷èâàíèÿ âòîðîãî êîíòóðà
- íàëè÷èå òåïëîçàùèòû êàíàëîâ è ðàñïûëèòåëåé;
- îòñóòñòâèå çàñòîéíûõ è íåïðîòî÷íûõ çîí;
- íàëè÷èå òîïëèâíûõ ôèëüòðîâ íà âõîäå;
- îòñóòñòâèå òîïëèâà â êàíàëàõ ôîðñóíîê âî
âðåìÿ îñòàíîâà äâèãàòåëÿ;
- âîçìîæíîñòü äåìîíòàæà ñ äâèãàòåëÿ âî âðåìÿ òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ;
- ïðàêòè÷åñêè àáñîëþòíàÿ ãåðìåòè÷íîñòü êîðïóñà, ñîåäèíåíèé è îòñóòñòâèå ïåðåòåêàíèÿ òîïëèâà ìåæäó êîíòóðàìè â õîëîäíîì ñîñòîÿíèè è ïðè
ðàáî÷åé òåìïåðàòóðå.
Ïåðå÷èñëåííûå òðåáîâàíèÿ ìîãóò áûòü ðåàëèçîâàíû â ôîðñóíêàõ, êîðïóñà êîòîðûõ èçãîòîâëåíû èç öåëüíîé øòàìïîâàííîé èëè âûñîêîêà÷åñòâåííîé ëèòîé çàãîòîâêè. Ðàçúåìíûå ðåçüáîâûå
ñîåäèíåíèÿ ãåðìåòèçèðóþòñÿ ñâàðêîé. Íåðàçúåìíûå ñîåäèíåíèÿ âûïîëíÿþò ïàéêîé âûñîêîòåìïåðàòóðíûì ïðèïîåì èëè ñâàðêîé, êàê ïðàâèëî ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé èëè ëàçåðíîé.
Ïðèìåð êîíñòðóêöèè öåíòðîáåæíîé äâóõêîíòóðíîé äâóõñîïëîâîé ôîðñóíêè äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
ïðèâåäåí íà Ðèñ. 6.4.3_5. Ôîðñóíêà ñîñòîèò èç êîðïóñà 1, ñòàêàíà 2, ñâàðåííîãî ñ êîæóõîì 3, êîòîðûé
íàïðàâëÿåò âîçäóõ äëÿ îáäóâà òîðöåâ ðàñïûëèòåëåé. Ñòàêàí ñ ïîìîùüþ ðåçüáû ïðèæèìàåò ê êîðïóñó ñ áîëüøèì ìîìåíòîì çàòÿæêè (5…6 êã·ì) ïàêåò ýëåìåíòîâ ïîäà÷è òîïëèâà: ðàñïûëèòåëü 4
âòîðîãî êîíòóðà, ðàñïûëèòåëü 5 ïåðâîãî êîíòóðà,
ïåðåõîäíèê-ðàñïðåäåëèòåëü 6 òîïëèâà è óïëîòíèòåëüíîå êîëüöî 7. Ðåçüáîâîå ñîåäèíåíèå çàãåðìåòèçèðîâàíî ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé ñâàðêîé. Ðàçäåëåíèå òîïëèâíûõ êàíàëîâ âíóòðè êîðïóñà âûïîëíåíî
ïðè ïîìîùè òðóáêè 8 è âòóëîê 9 è 10. Óïëîòíåíèå
òðóáêè 8 è âòóëêè 9 ñ êîðïóñîì ñäåëàíî âûñîêîòåìïåðàòóðíîé ïàéêîé 11, à âòóëêè 10 - àðãîííîäóãîâîé ñâàðêîé è óïëîòíèòåëüíûì êîëüöîì 12 èç
òåðìîðàñøèðåííîãî ãðàôèòà. Êîðïóñ ôîðñóíêè
ñíàðóæè òåïëîèçîëèðîâàí ñòåêëîòêàíüþ 13, êîòîðàÿ çàùèùåíà îò âîçäóøíîãî ïîòîêà êîæóõîì 14.
 øòóöåðàõ 15 è 16 ñîîòâåòñòâåííî ïåðâîãî è âòîðîãî êîíòóðà óñòàíîâëåíû ôèëüòðû 17. Äëÿ èñêëþ÷åíèÿ êîêñîâàíèÿ òîïëèâà â ìàëîðàñõîäíîì ïåðâîì
êîíòóðå åãî êàíàë 18 ïðàêòè÷åñêè íà âñåì ïðîòÿæåíèè âûïîëíåí âíóòðè êàíàëà 19 áîëüøåðàñõîäíîãî âòîðîãî êîíòóðà.
Ïðè êîíñòðóèðîâàíèè ñèñòåìû ïîäà÷è òîïëèâà ðåøàþòñÿ âîïðîñû, êàñàþùèåñÿ âûáîðà êî-
321
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.4.3_4 – Òèïû ðàñïûëèòåëåé ôîðñóíîê
1 – «ãðèáêîâûé ðàñïûëèòåëü; 2 – øíåêîâûé ðàñïûëèòåëü; 3 – íåðàçáîðíûé ðàñïûëèòåëü;
4 - ðàçáîðíûé ðàñïûëèòåëü
ëè÷åñòâà òîïëèâíûõ êîëëåêòîðîâ, ðàçðàáîòêè
àëãîðèòìîâ ïîäà÷è òîïëèâà íà ðîçæèãå ÊÑ è ïîäêëþ÷åíèÿ êîëëåêòîðîâ ïî ðåæèìàì ðàáîòû äâèãàòåëÿ, îïðåäåëåíèÿ êîýôôèöèåíòîâ ðàñõîäà ôîðñóíîê.
Ïðè îïðåäåëåíèè êîýôôèöèåíòîâ ðàñõîäà ôîðñóíîê
äëÿ æèäêîãî òîïëèâà è àëãîðèòìà ïîäêëþ÷åíèÿ êîëëåêòîðîâ íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü òðåáîâàíèå ïî èñêëþ÷åíèþ êîêñîâàíèÿ òîïëèâà â êîëëåêòîðàõ
è ôîðñóíêàõ è âëèÿíèå ãèäðîñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ íà íåðàâíîìåðíîñòü ðàñïðåäåëåíèÿ òîïëèâà ïî
ôîðñóíêàì.
Ðàáîòà öåíòðîáåæíîé ôîðñóíêè â íàñòîÿùåå
âðåìÿ äîñòàòî÷íî õîðîøî èçó÷åíà è åå ðàñ÷åò, êàê
ïðàâèëî, íå âûçûâàåò îñîáûõ çàòðóäíåíèé. Íàïðèìåð, â [6.9.15, 6.9.16] ïîäðîáíî èçëîæåíà ìåòîäèêà ðàñ÷åòà öåíòðîáåæíîé ôîðñóíêè îïòèìàëüíîé
ãåîìåòðèè, ïîêàçàíî âëèÿíèå îòäåëüíûõ êîíñòðóêòèâíûõ ýëåìåíòîâ íà åå õàðàêòåðèñòèêè.
Âûáîð êîíôèãóðàöèè, ðàçìåðîâ è ïðîõîäíûõ
ñå÷åíèé êîëëåêòîðîâ è òðóáîïðîâîäîâ ïîäâîäà òîïëèâà ê ôîðñóíêàì îñóùåñòâëÿåòñÿ èñõîäÿ èç äâóõ
â íåêîòîðîé ñòåïåíè ïðîòèâîðå÷èâûõ óñëîâèé îáåñïå÷åíèå íèçêèõ ïîòåðü äàâëåíèÿ è ìèíèìàëüíîãî îáúåìà âíóòðåííèõ ïîëîñòåé. Ïîñëåäíåå óñëîâèå áàçèðóåòñÿ íà íåîáõîäèìîñòè ñíèæåíèÿ âðå-
322
ìåíè çàïîëíåíèÿ êîëëåêòîðîâ ïðè çàïóñêå äâèãàòåëÿ, ÷òî â ñâîþ î÷åðåäü ñïîñîáñòâóåò ðîçæèãó ÊÑ
â áîëåå áëàãîïðèÿòíûõ óñëîâèÿõ ïî ñêîðîñòè âîçäóõà â æàðîâîé òðóáå. Ðàñ÷åò ãèäðàâëè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ òîïëèâíûõ òðóáîïðîâîäîâ ìîæíî âûïîëíÿòü, íàïðèìåð, ñ èñïîëüçîâàíèåì ñïðàâî÷íûõ
äàííûõ [6.9.17].
6.4.4 - Êîðïóñà ÊÑ
Êîðïóñà ÊÑ îáðàçóþò ïîëîñòü, â êîòîðîé ðàñïîëàãàþòñÿ æàðîâûå òðóáû.
6.4.4.1 - Íàðóæíûé êîðïóñ ÊÑ
Íàðóæíûé êîðïóñ ÊÑ îòíîñèòñÿ ê ãðóïïå îñíîâíûõ ñáîðî÷íûõ åäèíèö äâèãàòåëÿ, âëèÿþùèõ
íà áåçîïàñíîñòü åãî ýêñïëóàòàöèè, òàê êàê ðàçðóøåíèå íàðóæíîãî êîðïóñà ìîæåò ïðèâåñòè ê êàòàñòðîôè÷åñêèì ïîñëåäñòâèÿì.
Êîðïóñ òðóá÷àòîé ÊÑ, â áîëüøèíñòâå êîíñòðóêöèé, íå âêëþ÷àþòñÿ â ñèëîâóþ ñõåìó äâèãàòåëÿ è íàãðóæåí òîëüêî èçáûòî÷íûì âíóòðåííèì äàâëåíèåì.
Îí ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé (ñì. Ðèñ. 6.2.1_2) òðóáó öèëèíäðè÷åñêîãî èëè ïåðåìåííîãî ñå÷åíèÿ, ñ îäíîãî
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.4.3_5 – Ôîðñóíêà äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
1 - êîðïóñ ôîðñóíêè; 2 - ñòàêàí; 3- êîæóõ îáäóâà òîðöåâ ðàñïûëèòåëåé; 4 - ðàñïûëèòåëü
âòîðîãî êîíòóðà; 5 - ðàñïûëèòåëü ïåðâîãî êîíòóðà; 6 - ïåðåõîäíèê-ðàñïðåäåëèòåëü òîïëèâà; 7 - óïëîòíèòåëüíîå êîëüöî; 8 - òðóáêà; 9 - âòóëêà; 10 - âòóëêà;11 - ïàéêà; 12 - óïëîòíèòåëüíîå êîëüöî; 13 – òåïëîèçîëÿöèÿ; 14 - êîæóõ òåïëîçàùèòíûé; 15 - øòóöåð ïåðâîãî
êîíòóðà; 16 - øòóöåð âòîðîãî êîíòóðà; 17 - òîïëèâíûå ôèëüòðû; 18 - òîïëèâíûé êàíàë
ïåðâîãî êîíòóðà; 19 - òîïëèâíûé êàíàë âòîðîãî êîíòóðà
323
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.4.4.1_1 - Êîðïóñ íàðóæíûé äâèãàòåëÿ
ÏÑ-90À
1 - ïåðåäíèé ôëàíåö (òî÷åíîå
êîëüöî); 2 - çàäíèé ôëàíåö (òî÷åíîå êîëüöî); 3- áîêîâûå ôëàíöû; 4 – ëþ÷îê äëÿ áîðîñêîïè÷åñêîãî êîíòðîëÿ; 7 - ëèñòîâàÿ
îáîëî÷êà; 5,6 - ôðåçåðîâàííûå
êîëüöà
òîðöà êîòîðîé èìååòñÿ ôëàíåö äëÿ ñîåäèíåíèÿ ñ êîìïðåññîðîì, à ñ äðóãîé – ïîäâèæíîå òåëåñêîïè÷åñêîå
ñîåäèíåíèå ñ êîðïóñîì òóðáèíû. Êîðïóñ òðóá÷àòîé
ÊÑ ìîæåò áûòü ëåãêî ñíÿò ñ äâèãàòåëÿ äëÿ çàìåíû
æàðîâûõ òðóá. Ïðè ýòîì ðàçáîðêà ñîïðÿãàåìûõ óçëîâ íå òðåáóåòñÿ.
Íàðóæíûé êîðïóñ òðóá÷àòî-êîëüöåâûõ è êîëüöåâûõ ÊÑ âõîäèò â ñèëîâóþ ñõåìó äâèãàòåëÿ è èñïûòûâàåò íàãðóçêè îò èçáûòî÷íîãî äàâëåíèÿ âîçäóõà, îò îñåâûõ ñèë è êðóòÿùèõ ìîìåíòîâ,
ïåðåäàþùèõñÿ îò êîìïðåññîðà è òóðáèíû.  òðóá÷àòî-êîëüöåâûõ è êîëüöåâûõ ÊÑ íàðóæíûé êîðïóñ
èìååò êîíñòðóêöèþ â âèäå îáîëî÷êè.
Ïîäðîáíåå êîíñòðóêöèþ íàðóæíîãî êîðïóñà
ðàññìîòðèì íà ïðèìåðå êîðïóñà äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À
(ñì. Ðèñ. 6.4.4.1_1).
 ïåðåäíåé è çàäíåé ÷àñòè êîðïóñà èìåþòñÿ
ôëàíöû 1 è 2 äëÿ ñîåäèíåíèÿ ñ êîðïóñàìè êîìïðåññîðà è òóðáèíû. Ïî áîêîâûì ïîâåðõíîñòÿì ðàñïîëîæåíû ôëàíöû 3 äëÿ êðåïëåíèÿ ôîðñóíîê, ïîäâåñîê æàðîâûõ òðóá, óçëîâ ñèñòåìû çàæèãàíèÿ,
324
à òàêæå ëþ÷êè 4 äëÿ áîðîñêîïè÷åñêîãî êîíòðîëÿ
ÊÑ è òóðáèíû.
Êîðïóñ ÊÑ - ýòî óçåë, ýëåìåíòû êîòîðîãî, êàê
ïðàâèëî, ñîåäèíåíû ìåæäó ñîáîé ñ ïîìîùüþ ñâàðêè. Ê ñâàðíûì ñîåäèíåíèÿì êîðïóñîâ, êðîìå îáùèõ òðåáîâàíèé, ïðåäúÿâëÿåòñÿ íåñêîëüêî äîïîëíèòåëüíûõ:
–îáÿçàòåëüíîå âûïîëíåíèå îáðàçöîâ ñâàðíûõ
øâîâ;
îáðàçöû ñâàðíûõ øâîâ äîëæíû ïîäâåðãàòüñÿ
òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêå ñîâìåñòíî ñ êîðïóñîì;
- ïîñëå âûïîëíåíèÿ âñåõ âèäîâ òåðìè÷åñêîé
îáðàáîòêè, ïðåäóñìîòðåííîé òåõíîëîãè÷åñêèì
ïðîöåññîì èçãîòîâëåíèÿ, îáðàçöû ïîäâåðãàþòñÿ
ìåõàíè÷åñêèì èñïûòàíèÿì ñ öåëüþ ïîäòâåðæäåíèÿ
èõ ïðî÷íîñòíûõ õàðàêòåðèñòèê.
 ðàííèõ ðàçðàáîòêàõ êîðïóñîâ ÊÑ áîêîâûå
ôëàíöû ââàðèâàëèñü «â ñòûê» â ëèñòîâûå îáîëî÷êè êîðïóñà. Ïðè ýòîì ïîëó÷àëîñü áîëüøîå êîëè÷åñòâî ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé, è ïðî÷íîñòè êîðïóñà
ñíèæàëàñü. Â ñîâðåìåííûõ êîíñòðóêöèÿõ äâèãàòåëåé êîðïóñà ÊÑ ñâàðèâàþòñÿ èç êîëüöåâûõ çàãîòîâîê 5 è 6, â êîòîðûõ áîêîâûå ôëàíöû ôðåçåðîâàííûå (êîðïóñà äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À, íàðóæíûé êîðïóñ
äâèãàòåëÿ Ä18 ðàçðàáîòêè «ÌîòîðÑi÷», Óêðàèíà)
èëè ýëåêòðîõèìè÷åñêîé îáðàáîòêîé (äâèãàòåëü
JT9D ðàçðàáîòêè Pratt&Whitney).
Ïðè èñïîëüçîâàíèè â êîíñòðóêöèè íàðóæíûõ
êîðïóñîâ ëèñòîâûõ îáîëî÷åê 7 ñëåäóåò èçáåãàòü
ñâàðêè ýòèõ îáîëî÷åê â ïðîäîëüíîì íàïðàâëåíèè.
Ïðè íàëè÷èè ïðîäîëüíûõ ñâàðíûõ øâîâ ê íèì äîëæíû ïðåäúÿâëÿòüñÿ äîïîëíèòåëüíûå òðåáîâàíèÿ:
- ïî òî÷íîñòè íåñîâïàäåíèÿ êðîìîê ëèñòîâ ïåðåä ñâàðêîé;
- â íèõ îãðàíè÷åíî äîïóñòèìîå êîëè÷åñòâî
è ðàçìåðû ñâàðî÷íûõ äåôåêòîâ è íå äîïóñêàåòñÿ
èñïðàâëåíèå äåôåêòîâ.
Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ êîðïóñîâ ÊÑ ïðèìåíÿþòñÿ
ñëåäóþùèå ìàòåðèàëû:
- æàðîïðî÷íûå òèòàíîâûå ñïëàâû äî òåìïåðàòóð 450…500°Ñ;
- æàðîïðî÷íûå ñïëàâû äî òåìïåðàòóðû 600°Ñ;
- æàðîïðî÷íûå ñïëàâû íà íèêåëåâîé îñíîâå
äî òåìïåðàòóð 600…650°Ñ.
6.4.4.2 - Âíóòðåííèé êîðïóñ ÊÑ
Âíóòðåííèé êîðïóñ ÊÑ ìåíåå íàãðóæåí, ÷åì
íàðóæíûé. Íà íåãî äåéñòâóåò íàðóæíîå äàâëåíèå (ò.å.
îí ðàáîòàåò íà óñòîé÷èâîñòü), îñåâûå óñèëèÿ è íàãðóçêè îò ïîäøèïíèêîâûõ îïîð, åñëè îïîðû ðàñïîëîæåíû â êîðïóñå ÊÑ èëè ñîåäèíåíû ñ íèì. Âíóòðåííèé êîðïóñ ÊÑ (ñì. Ðèñ. 6.4.4.2_1) ÷àùå âñåãî
êðåïèòñÿ ïåðåäíèì ôëàíöåì 1 ê ñïðÿìëÿþùåìó àï-
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.4.4.2_1 - Êîðïóñ âíóòðåííèé ÊÑ ÏÑ-90À
1 - ïåðåäíèé ôëàíåö; 2 - çàäíèé
ôëàíåö; 3 - ôëàíåö äëÿ êðåïëåíèÿ âîçäóøíûõ óïëîòíåíèé;
4 - îïîðà ïîäøèïíèêà; 5 - ëèñòîâûé îáîëî÷êè; 6 - ôðåçåðîâàííîå
êîëüöî; 7 - ëèòîå êîëüöî
ïàðàòó êîìïðåññîðà, à çàäíèì ôëàíöåì 2 - ê îïîðå
ñîïëîâîãî àïïàðàòà òóðáèíû.  ñðåäíåé ÷àñòè âíóòðåííåãî êîðïóñà ðàñïîëàãàþò ôëàíåö 3 äëÿ êðåïëåíèÿ âîçäóøíûõ óïëîòíåíèé êîìïðåññîðà è êðåïëåíèÿ îïîðû 4 ïîäøèïíèêà. Íà Ðèñ. 6.4.4.2_1 ïðèâåäåí
ïðèìåð êîíñòðóêöèè âíóòðåííåãî êîðïóñà ÊÑ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À. Âíóòðåííèé êîðïóñ ñâàðåí èç ëèñòîâûõ îáîëî÷åê 5, ìåõàíè÷åñêè îáðàáîòàííûõ äåòàëåé - îïîðû 4, çàäíåãî ôëàíöà 2, êîëüöà 6 è ëèòîãî
êîëüöà 7.
 íîâûõ ðàçðàáîòêàõ çàðóáåæíûõ äâèãàòåëåé
íàðóæíûé êîðïóñ 1 (ñì. Ðèñ. 6.4.4.2_2) îáúåäèíÿþò ñ ïðîôèëèðîâàííûì ó÷àñòêîì äèôôóçîðà 2,
ñèëîâûìè ïîëûìè ñòîéêàìè 3, êîðïóñîì âíóòðåííèì 4 è êîëëåêòîðîì îòáîðîâ âîçäóõà 5 â åäèíûé
íåðàçúåìíûé «áëîê», ïåðåäíÿÿ ÷àñòü 6 êîòîðîãî îòëèâêà ñëîæíîé êîíôèãóðàöèè. Ê íåäîñòàòêàì
òàêîé êîíñòðóêöèè ñëåäóåò îòíåñòè ïîíèæåííóþ
ïðî÷íîñòü ëèòîãî ìàòåðèàëà, ÷òî òðåáóåò óâåëè÷åíèÿ òîëùèíû ñòåíîê è ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ
ìàññû. Êîðïóñ âíóòðåííèé â ýòîé êîíñòðóêöèè òàêæå èìååò ôëàíöû 7 äëÿ êðåïëåíèÿ âîçäóøíûõ óïëîòíåíèé êîìïðåññîðà è ôëàíåö 8 äëÿ êðåïëåíèÿ
îïîðû ïîäøèïíèêà.
6.4.4.3 - Ðàçðàáîòêà êîíñòðóêöèè
êîðïóñîâ
Êîðïóñà ðàçðàáàòûâàþòñÿ íà îñíîâå èñõîäíûõ
äàííûõ (ñì. ðàçäåë 6.3.1) è ðàñ÷åòîâ (ñì. ðàçäåëû
6.3.2 è 6.3.3). Íà ïåðâîì ýòàïå â öåëîì âûïîëíÿòñÿ
Ðèñóíîê 6.4.4.2_2 - «Áëî÷íûé» êîðïóñ ÊÑ
1 – íàðóæíûé êîðïóñ; 2 – ïðîôèëèðîâàííûé äèôôóçîð; 3 - ñèëîâàÿ ïîëàÿ ñòîéêà; 4 – âíóòðåííèé êîðïóñ; 5 - êîëëåêòîð
îòáîðîâ âîçäóõà; 6 – îòëèâêà;
7 – ôëàíöû äëÿ êðåïëåíèÿ âîçäóøíûõ óïëîòíåíèé; 8 – ôëàíåö êðåïëåíèÿ ïîäøèïíèêîâîé
îïîðû
ýñêèçíàÿ êîìïîíîâêà ÊÑ, â òîì ÷èñëå è êîðïóñîâ.
Íà ýòîì ýòàïå âûïîëíÿåòñÿ ïðîâåðî÷íûé ðàñ÷åò
íàðóæíîãî êîðïóñà íà ïðî÷íîñòü îò âíóòðåííåãî
äàâëåíèÿ, îñåâûõ è êðóòÿùèõ ìîìåíòîâ â äâóõìåðíîé ïîñòàíîâêå çàäà÷è ñ ïîìîùüþ îáû÷íûõ óðàâíåíèé äèíàìèêè è ïðî÷íîñòè, ïðèâåäåííûõ, íàïðèìåð, â [6.9.18]. Äàëåå ñòðîèòñÿ òðåõìåðíàÿ ìîäåëü
íàðóæíîãî êîðïóñà, ïðîâîäÿòñÿ òåïëîâûå ðàñ÷åòû
(ñì. ðàçäåë 6.3.3). Íà îñíîâàíèè òåïëîâûõ ðàñ÷åòîâ ïðîâîäèòñÿ ïðåäâàðèòåëüíûé ïðî÷íîñòíîé ðàñ÷åò íàðóæíîãî êîðïóñà. Çàòåì âûïîëíÿåòñÿ ðàáî÷åå ïðîåêòèðîâàíèå êîðïóñà è îêîí÷àòåëüíûé
ïðî÷íîñòíîé ðàñ÷åò. Ïðèìåðû ïðî÷íîñòíîãî ðàñ÷åòà ýëåìåíòîâ ÊÑ ïðèâåäåíû â ðàçäåëå 14.6. Íà
çàâåðøàþùåì ýòàïå âûïóñêàåòñÿ ðàáî÷àÿ äîêóìåíòàöèÿ.
Àíàëîãè÷íûå ðàáîòû ïðîâîäÿòñÿ ïðè êîíñòðóèðîâàíèè âíóòðåííåãî êîðïóñà ÊÑ.
Ïîñëå èçãîòîâëåíèÿ ïåðâûõ ýêçåìïëÿðîâ íàðóæíûõ êîðïóñîâ ÊÑ ïðîâîäÿòñÿ èõ ãèäðîöèêëè÷åñêèå èñïûòàíèÿ, à òàêæå èñïûòàíèå äî ðàçðóøåíèÿ. Èñïûòàíèÿ äî ðàçðóøåíèÿ ïðîâîäÿò íà
ñïåöèàëüíûõ óñòàíîâêàõ äëÿ ïîäòâåðæäåíèÿ çàäàííîãî ðåñóðñà ñ êîýôôèöèåíòîì çàïàñà ïðî÷íîñòè
ÊÇ, óñòàíîâëåííûì òðåáîâàíèÿìè ëåòíîé ãîäíîñòè äëÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ èëè òåõíè÷åñêèìè òðåáîâàíèÿìè çàêàç÷èêà äëÿ ïðîìûøëåííûõ ÃÒÄ.
325
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
6.4.5 - Ñèñòåìû çàæèãàíèÿ ÃÒÄ
Äëÿ âîñïëàìåíåíèÿ ÒÂÑ â ÊÑ äâèãàòåëÿ ïðèìåíÿåòñÿ ñèñòåìà çàæèãàíèÿ.
Ñèñòåìà çàæèãàíèÿ îáåñïå÷èâàåò:
- ïåðâîíà÷àëüíîå âîñïëàìåíåíèå ÒÂÑ ïðè çàïóñêå äâèãàòåëÿ íà çåìëå (ïðè âçëåòå ËÀ);
- âîñïëàìåíåíèå ÒÂÑ ïðè çàïóñêå äâèãàòåëÿ
â ïîëåòå ïîñëå åãî îòêëþ÷åíèÿ ïî ñèãíàëàì àâàðèéíîãî îòêëþ÷åíèÿ èëè ïî êîìàíäå ñ ïóëüòà óïðàâëåíèÿ;
- ïîäâîä òåïëîâîé ýíåðãèè ê ÒÂÑ ïðè âûïîëíåíèè ïîëåòà â òÿæåëûõ êëèìàòè÷åñêèõ óñëîâèÿõ
(îñàäêè, òóìàí, ñèëüíûé âåòåð è ò.ï.), íà ìàêñèìàëüíûõ èëè àâàðèéíûõ ðåæèìàõ (âçëåò, ïîñàäêà,
îòêëþ÷åíèå îäíîãî èç äâèãàòåëåé ËÀ è ò.ï.), à òàêæå ïî êîìàíäàì ñ ïóëüòà óïðàâëåíèÿ.
Ñèñòåìà çàæèãàíèÿ äâèãàòåëÿ ñîñòîèò, êàê ïðàâèëî, èç îäíîãî – äâóõ àãðåãàòîâ çàæèãàíèÿ (ñì.
Ðèñ. 6.4.5_1), äâóõ ñâå÷åé (ñì. Ðèñ. 6.4.5_2), íèçêîâîëüòíûõ è âûñîêîâîëüòíûõ ïðîâîäîâ ñ óñòðîéñòâàìè èõ ïîäêëþ÷åíèÿ ê àãðåãàòàì è ñâå÷àì çàæèãàíèÿ.
Êðîìå îáùèõ òðåáîâàíèé (ñì. ðàçäåë 2.3) ê ñèñòåìàì çàæèãàíèÿ ïðåäúÿâëÿþòñÿ äîïîëíèòåëüíûå
òðåáîâàíèÿ:
- íàäåæíîñòü âîñïëàìåíåíèÿ ÒÂÑ â çàäàííîé
îáëàñòè ýêñïëóàòàöèè;
- âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ áîðòîâîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ;
- âçðûâîáåçîïàñíîñòü.
Âñåãî â ìèðå ïðîèçâîäèòñÿ áîëåå 190 òèïîâ
[6.9.19] ñèñòåì çàæèãàíèÿ, êîòîðûå ìîæíî êëàññèôèöèðîâàòü ñëåäóþùèì îáðàçîì:
- ïî íàçíà÷åíèþ (äëÿ çàïóñêà äâèãàòåëÿ íà çåìëå è â ïîëåòå, äëÿ ñîïðîâîæäåíèÿ â ïîëåòå);
- ïî ïðèíöèïó äåéñòâèÿ (åìêîñòíûå, ïëàçìåííûå, ëàçåðíûå);
- ïî ïèòàþùåìó òîêó (íà ïîñòîÿííîì òîêå, íà
ïåðåìåííîì òîêå);
- ïî èñòî÷íèêó ïèòàíèÿ (îò àâòîíîìíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ - ýëåêòðîìàøèííûé ãåíåðàòîð èëè
àêêóìóëÿòîðíàÿ áàòàðåÿ, îò áîðòîâîé ñåòè);
- ïî ðåæèìó ðàáîòû (äëèòåëüíûé, ïîâòîðíîêðàòêîâðåìåííûé, äâóõðåæèìíûé ñ ðàçëè÷íûìè
óðîâíÿìè ðàçðÿäíîé ýíåðãèè);
- ïî âåëè÷èíå íàïðÿæåíèÿ, ïîñòóïàþùåãî îò
àãðåãàòà çàæèãàíèÿ íà ñâå÷è (íèçêîâîëüòíûå - âûõîäíîå íàïðÿæåíèå àãðåãàòà çàæèãàíèÿ îò 2 äî
10 êÂ, âûñîêîâîëüòíûå - âûõîäíîå íàïðÿæåíèå àãðåãàòà çàæèãàíèÿ áîëåå 10 êÂ);
- ïî íàêîïëåííîé ýíåðãèè (ìàëîé ýíåðãèè - äî
10 Äæ, áîëüøîé ýíåðãèè - áîëåå 10 Äæ);
- ïî êîëè÷åñòâó êàíàëîâ (îäíîêàíàëüíûå,
äâóõêàíàëüíûå);
326
- ïî òèïó èñïîëüçóåìûõ ñâå÷åé çàæèãàíèÿ (ñî
ñâå÷àìè íàêàëèâàíèÿ, ñ èñêðîâûìè ñâå÷àìè);
- ïî ñïîñîáó âêëþ÷åíèÿ ñâå÷åé çàæèãàíèÿ â ðàçðÿäíóþ öåïü (ñ ïàðàëëåëüíûì âêëþ÷åíèåì ñâå÷åé
çàæèãàíèÿ, ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì âêëþ÷åíèåì ñâå÷åé çàæèãàíèÿ);
- ïî ñïîñîáó âîñïëàìåíåíèÿ êàìåðû ñãîðàíèÿ
(ñ âîñïëàìåíåíèåì ÊÑ íåïîñðåäñòâåííî îò ñâå÷è
çàæèãàíèÿ - ñ íåïîñðåäñòâåííûì âîñïëàìåíåíèåì,
ñ âîñïëàìåíåíèåì ÊÑ ïóñêîâûì âîñïëàìåíèòåëåì);
Ðèñóíîê 6.4.5_1 - Àãðåãàò çàæèãàíèÿ
1 – ñîåäèíèòåëü «Ïèòàíèå»;
2 – ñîåäèíèòåëü «Êîíòðîëü»;
3 – ðàçúåìû äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ âûñîêîâîëüòíûõ ïðîâîäîâ; 4 – êðîíøòåéí; 5 – êîðïóñ; 6 – êðûøêà
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.4.5_2 - Ñâå÷à çàæèãàíèÿ â çàùèòíîì êîæóõå
1 – öåíòðàëüíûé ýëåêòðîä; 2 – áîêîâîé ýëåêòðîä; 3 – èçîëÿòîð; 4 – êîðïóñ ñâå÷è çàæèãàíèÿ; 5 – øåñòèãðàííèê; 6 – çàùèòíûé êîæóõ; 7 -ôëàíåö; 8 – ðàçðÿäíàÿ ïîëîñòü; 9 – îòðàæàòåëü êîæóõà; 10 – îêíî äëÿ çàáîðà âîçäóõà
- ïî ñïîñîáó ïîëó÷åíèÿ èñêðîâîãî ðàçðÿäà
(ñ ðàçðÿäíèêîì; ñ òèðèñòîðíûì êîììóòàòîðîì
ýíåðãèè);
- ïî óïðàâëÿåìîñòè àãðåãàòà çàæèãàíèÿ (óïðàâëÿåìûé, ñî âñòðîåííîé ñèñòåìîé êîíòðîëÿ, íåóïðàâëÿåìûé);
- ïî òèïó ðàçðÿäà ñâå÷è çàæèãàíèÿ (êîëåáàòåëüíûé, àïåðèîäè÷åñêèé).
Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåíû åìêîñòíûå äâóõêàíàëüíûå íèçêîâîëüòíûå ñèñòåìû çàæèãàíèÿ ñ íåóïðàâëÿåìûì àãðåãàòîì çàæèãàíèÿ, êîòîðûé ïèòàåòñÿ îò áîðòîâîé ñåòè, ñ ïîâòîðíî - êðàòêîâðåìåííûì
ðåæèìîì ðàáîòû, ñ ïàðàëëåëüíûì âêëþ÷åíèåì èñêðîâûõ ñâå÷åé çàæèãàíèÿ ñ àïåðèîäè÷åñêèì ðàçðÿäîì.
 êà÷åñòâå ïðèìåðà ðàññìîòðèì ñèñòåìó çàæèãàíèÿ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À. Îíà ñîñòîèò èç îäíîãî äâóõêàíàëüíîãî àãðåãàòà çàæèãàíèÿ ÏÂÔ-22-7,
äâóõ ñâå÷åé ÑÏ-92Ï êë. Ê2/94-03-8448 ñ êîæóõàìè 94-03-8440-01 (94-03-8590), äâóõ âûñîêîâîëüòíûõ ïðîâîäîâ â êîìïëåêòå ñ êîíòàêòíûìè óñòðîéñòâàìè.
Àãðåãàò çàæèãàíèÿ (ñì. Ðèñ. 6.4.5_1) êðåïèòñÿ íà êîðïóñå ðàçäåëèòåëüíîì ÃÒÄ. Íà êîðïóñå 5
àãðåãàòà çàæèãàíèÿ óñòàíîâëåíû äâà ñîåäèíèòåëÿ
- «Ïèòàíèå» 1 è «Êîíòðîëü» 2, íèïïåëè ðàçúåìîâ
3 äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ âûñîêîâîëüòíûõ ïðîâîäîâ,
êðîíøòåéíû 4 äëÿ êðåïëåíèÿ àãðåãàòà çàæèãàíèÿ.
Àãðåãàò çàêðûò êðûøêîé 6, ïðèâàðåííîé ê êîðïóñó ïîñëå ñáîðêè.
Àãðåãàò çàæèãàíèÿ èìååò äâà íåçàâèñèìûõ
ýëåêòðè÷åñêèõ êàíàëà â êàæäûé èç êîòîðûõ âõîäÿò
ïîìåõîïîäàâëÿþùèé ôèëüòð, òðàíçèñòîðíûé ïðåîáðàçîâàòåëü, íàêîïèòåëüíûå êîíäåíñàòîðû, ðàçðÿäíèê, àêòèâèçàòîð è äàò÷èê êîíòðîëÿ (ñì.
Ðèñ. 6.4.5_3). Ðàáîòà àãðåãàòà çàæèãàíèÿ îñíîâàíà
íà ïðèíöèïå íàêîïëåíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî çàðÿäà íà
íàêîïèòåëüíîì êîíäåíñàòîðå â òå÷åíèå îïðåäåëåííîãî ïðîìåæóòêà âðåìåíè è êðàòêîâðåìåííîì ðàçðÿäå êîíäåíñàòîðà ÷åðåç ìåæýëåêòðîäíûé ïðîìåæóòîê ñâå÷è.
Ïîëóïðîâîäíèêîâàÿ ñâå÷à çàæèãàíèÿ (ñì.
Ðèñ. 6.4.5_2) êîíñòðóêòèâíî âûïîëíåíà íåðàçáîðíîé, ýêðàíèðîâàííîé, ñ êåðàìè÷åñêîé èçîëÿöèåé.
327
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðàáî÷àÿ ÷àñòü ñâå÷è èìååò öåíòðàëüíûé 1 è áîêîâîé 2 ýëåêòðîäû, ìåæäó êîòîðûìè ðàñïîëîæåí èçîëÿòîð 3 ñ ïîëóïðîâîäíèêîâûì ïîêðûòèåì. Êîðïóñ
4 ñâå÷è èìååò øåñòèãðàííèê 5 è äâå ðåçüáû: îäíó
äëÿ êðåïëåíèÿ çàùèòíîãî êîæóõà 6, âòîðóþ – äëÿ
ïîäñîåäèíåíèÿ âûñîêîâîëüòíîãî ïðîâîäà. Ñâå÷à
çàæèãàíèÿ ââîðà÷èâàåòñÿ ñâîåé ðåçüáîâîé ÷àñòüþ
â êîæóõ è ñ ïîìîùüþ ôëàíöà 7 êðåïèòñÿ íà íàðóæíîì êîðïóñå ÊÑ.
Òîðåö ñâå÷è çàæèãàíèÿ ðàñïîëàãàåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî â æàðîâîé òðóáå òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû èñêðîâîé ðàçðÿä ïîïàäàë â çîíó îáðàòíûõ òîêîâ ñ îòíîñèòåëüíî ìàëûìè ñêîðîñòÿìè äâèæåíèÿ
âîçäóøíîãî ïîòîêà. Ðàñïîëîæåíèå ñâå÷è â ÊÑ èìååò îïðåäåëÿþùåå âëèÿíèå êàê íà õàðàêòåðèñòèêè
âîñïëàìåíåíèÿ, òàê è íà ñðîê ñëóæáû ñâå÷è.
Ýëåêòðè÷åñêèé ðàçðÿä ïðîèñõîäèò ïî ïîâåðõíîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ïîêðûòèÿ ñâå÷è. Ïîëóïðîâîäíèêîâûé ìàòåðèàë îáëåã÷àåò èîíèçàöèþ âîçäóõà â ìåæýëåêòðîäíîì ïðîìåæóòêå - ðàçðÿäíîé
ïîëîñòè 8 è îáåñïå÷èâàåò ïðîáîé ïðîìåæóòêà èñêðîâûì ðàçðÿäîì ïðè èñïîëüçîâàíèè îòíîñèòåëüíî
íèçêîãî íàïðÿæåíèÿ. Èñêðîâîé ðàçðÿä ñâå÷è çàæèãàíèÿ ïðåîáðàçóåò ýëåêòðè÷åñêóþ ýíåðãèþ â òåïëîâóþ, êîòîðàÿ âîñïëàìåíÿåò ÒÂÑ ñíà÷àëà â çîíå îáðàòíûõ òîêîâ, à çàòåì ïðîöåññ âîñïëàìåíåíèÿ
ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ è íà çîíó ïðÿìûõ òîêîâ. Ãîðåíèå
ÒÂÑ â çîíå ïðÿìûõ òîêîâ ïîñòîÿííî ïîääåðæèâàåòñÿ î÷àãîì ïëàìåíè â çîíå îáðàòíûõ òîêîâ.
Ïóñêîâûå õàðàêòåðèñòèêè è ïîêàçàòåëè äîëãîâå÷íîñòè ñèñòåì çàæèãàíèÿ âî ìíîãîì çàâèñÿò
îò çàùèòíîãî êîæóõà. Çàùèòíûé êîæóõïðåäîõðàíÿåò ñâå÷ó îò ïåðåãðåâà, à òàêæå ñëóæèò äëÿ ïîäâîäà ê ñâå÷å îõëàæäàþùåãî âîçäóõà.
Êîæóõ ñâå÷è çàæèãàíèÿ äîëæåí óäîâëåòâîðÿòü
ñëåäóþùèì îñíîâíûì òðåáîâàíèÿì:
- íå ïðåïÿòñòâîâàòü âûáðîñó ïëàçìû èç ñâå÷è
çàæèãàíèÿ;
- ïîäâîäèòü îïòèìàëüíîå êîëè÷åñòâî âîçäóõà
äëÿ îõëàæäåíèÿ ñâå÷è;
- èìåòü âûñîêóþ òåðìîñòîéêîñòü.
Êðîìå òîãî, êîíñòðóêöèÿ çàùèòíîãî êîæóõà äîëæíà îáåñïå÷èòü ïðîñòîòó ñáîðêè è ðàçáîðêè ñî ñâå÷åé, ïðîñòîòó óñòàíîâêè ñâå÷è íà äâèãàòåëü è ñíÿòèÿ ñ äâèãàòåëÿ.
Çàùèòíûé êîæóõ 6 ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âòóëêó,
ñ îäíîé ñòîðîíû êîòîðîé ïðèâàðèâàåòñÿ ôëàíåö 7
äëÿ êðåïëåíèÿ êîæóõà íà êîðïóñå ÊÑ, à ñ äðóãîé
ñòîðîíû - äîíûøêî ñ îòðàæàòåëåì 9. Ñî ñòîðîíû
ôëàíöà â êîæóõå íàðåçàíà âíóòðåííÿÿ ðåçüáà äëÿ
êðåïëåíèÿ ñâå÷è çàæèãàíèÿ.  öåíòðå äîíûøêà
è îòðàæàòåëÿ ïðîñâåðëåíî îòâåðñòèå äëÿ âûáðîñà
ïëàçìû. Â áîêîâîé ñòåíêå êîæóõà âûðåçàíî îòâåðñòèå (îêíî) 10 äëÿ ïîäâîäà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà
328
ê ñâå÷å çàæèãàíèÿ. Äëÿ ñáðîñà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà âûïîëíåíû îòâåðñòèÿ â äîíûøêå êîæóõà.
Âûñîêîâîëüòíûå ïðîâîäà ïåðåäàþò ýíåðãèþ
âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ ê ñâå÷àì çàæèãàíèÿ. Âûñîêîâîëüòíûå ïðîâîäà ýêðàíèðîâàíû è îáîðóäîâàíû
êîíöåâûìè êîíòàêòíûìè óñòðîéñòâàìè êàê ñî ñòîðîíû ïîäêëþ÷åíèÿ ê ñâå÷àì, òàê è ñî ñòîðîíû ïîäêëþ÷åíèÿ ê àãðåãàòó çàæèãàíèÿ. Êîíòàêòíûå óñòðîéñòâà îáåñïå÷èâàþò ýëåêòðè÷åñêèé êîíòàêò
â âûñîêîâîëüòíûõ öåïÿõ ñèñòåìû çàæèãàíèÿ. Íèçêîâîëüòíûå ïðîâîäà ïîäâîäÿò ïèòàíèå ê àãðåãàòó
çàæèãàíèÿ.
Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ñèñòåìû çàæèãàíèÿ
ïðåäñòàâëåíà íà Ðèñ. 6.4.5_3. Ñèñòåìà çàæèãàíèÿ
ðàáîòàåò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïðè ïîäêëþ÷åíèè
àãðåãàòà çàæèãàíèÿ ê èñòî÷íèêó ïèòàíèÿ íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ ÷åðåç ïîìåõîïîäàâëÿþùèé ôèëüòð
ïîäàåòñÿ íà òðàíçèñòîðíûé ïðåîáðàçîâàòåëü, ïðåîáðàçóþùèé íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ â âûñîêîå íàïðÿæåíèå. Íàêîïèòåëüíûé êîíäåíñàòîð 400…3500 ðàç
â ñåêóíäó ïîäêëþ÷àåòñÿ ê òðàíçèñòîðíîìó ïðåîáðàçîâàòåëþ, ñíèìàÿ êàæäûé ðàç íåêîòîðóþ ïîðöèþ
ýëåêòðè÷åñêîãî çàðÿäà. Îäíîâðåìåííî ñ íàêîïèòåëüíûì êîíäåíñàòîðîì çàðÿæàåòñÿ êîíäåíñàòîð
àêòèâèçàòîðà. Ïðè äîñòèæåíèè íà êîíäåíñàòîðå
àêòèâèçàòîðà íàïðÿæåíèÿ, ðàâíîãî ïðîáèâíîìó
íàïðÿæåíèþ ðàçðÿäíèêà, ðàçðÿäíèê ïðîáèâàåòñÿ.
Âûñîêîâîëüòíûé èìïóëüñ íàïðÿæåíèÿ ðàçðÿäíèêà
ñïîñîáñòâóåò ïåðâîíà÷àëüíîé èîíèçàöèè ðàçðÿäíîãî ïðîìåæóòêà ñâå÷è è, ñêëàäûâàÿñü ñ íàïðÿæåíèåì íàêîïèòåëüíîãî êîíäåíñàòîðà, ïðèêëàäûâàåòñÿ ê ñâå÷å. Îáðàçóþùèåñÿ íà ñâå÷å ýëåêòðè÷åñêèå
ðàçðÿäû èñïîëüçóþòñÿ äëÿ âîñïëàìåíåíèÿ ÒÂÑ.
Ñèñòåìû çàæèãàíèÿ íåêîòîðûõ ÃÒÄ èìåþò
â ñâîåì ñîñòàâå ïóñêîâûå âîñïëàìåíèòåëè (ñì.
Ðèñ. 6.4.5_4). Ïóñêîâîé âîñïëàìåíèòåëü ñîñòîèò èç
ñâå÷è 1 çàæèãàíèÿ, ôîðñóíêè 2 è êàìåðû 3 ñãîðàíèÿ, ñîáðàííûõ â îäíîì êîðïóñå. Ðàñïûëåííîå
ôîðñóíêîé òîïëèâî ñìåøèâàåòñÿ â êàìåðå ñãîðàíèÿ âîñïëàìåíèòåëÿ ñ âîçäóõîì, ïîëó÷åííàÿ ÒÂÑ
ïîäæèãàåòñÿ îò ñâå÷è çàæèãàíèÿ. Îáðàçîâàííûé
ïóñêîâûì âîñïëàìåíèòåëåì ôàêåë ïëàìåíè íàïðàâëÿåòñÿ â ÊÑ äâèãàòåëÿ. Ýôôåêòèâíîñòü ðàáîòû âîñïëàìåíèòåëÿ çàâèñèò îò ìåñòà åãî ðàñïîëîæåíèÿ
íà ÊÑ, à òàêæå îò òåìïåðàòóðû è ãëóáèíû ïðîíèêíîâåíèÿ ôàêåëà âíóòðü æàðîâîé òðóáû. Ïóñêîâîé
âîñïëàìåíèòåëü óñòàíàâëèâàåòñÿ òàêèì îáðàçîì,
÷òîáû åãî ôàêåë ïîïàäàë â îáëàñòü æàðîâîé òðóáû, ãäå êîíöåíòðàöèÿ òîïëèâà äîñòàòî÷íî âûñîêàÿ,
à ñêîðîñòü ñëîÿ ñíîñÿùåãî ïîòîêà âîçäóõà íàèìåíüøèå.
 íåêîòîðûõ êîíñòðóêöèÿõ âîñïëàìåíèòåëåé
äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íàäåæíîãî ðîçæèãà ÒÂÑ íà áîëüøèõ âûñîòàõ â êàìåðå ñãîðàíèÿ âîñïëàìåíèòåëÿ
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.4.5_3 - Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ñèñòåìû çàæèãàíèÿ
âìåñòî âîçäóõà ïîäàåòñÿ êèñëîðîä. Â äðóãèõ êîíñòðóêöèÿõ ïðåäóñìîòðåí ïîäîãðåâ âîçäóõà, ïîñòóïàþùåãî â âîñïëàìåíèòåëü.
Ïóñêîâûå âîñïëàìåíèòåëè íàäåæíî ðàçæèãàþò ÊÑ äâèãàòåëÿ. Âìåñòå ñ òåì, äîâîäêà èõ êîíñòðóêöèè òðåáóåò äîñòàòî÷íî áîëüøèõ çàòðàò âðåìåíè è ñðåäñòâ.
Èçãîòîâëåíèåì ñèñòåì çàæèãàíèÿ çàíèìàþòñÿ êàê ðîññèéñêèå (ÔÃÓÏ ÓÍÏÏ «ÌÎËÍÈß»), òàê
è çàðóáåæíûå ôèðìû: «UNISON INDASTRIES»
(ÑØÀ), «SMIYS INDASTRIES» (Àíãëèÿ), «LUKAS
AEROSPSE» (Àíãëèÿ), «CHAMPION» (ÑØÀ),
«SIMMONDS PRECISION» (ÑØÀ), «SL AUBURN»
(ÑØÀ), «EYQUEM» (Ôðàíöèÿ) è äðóãèå.
Äëÿ ðàçðàáîò÷èêà ÃÒÄ ñèñòåìû çàæèãàíèÿ
îòíîñÿòñÿ ê ïîêóïíûì èçäåëèÿì, ïîýòîìó ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÊÑ âàæíî ïðàâèëüíî âûáðàòü íåîáõîäèìûé êîìïëåêò ñèñòåìû çàæèãàíèÿ.
Ïðè âûáîðå ñèñòåìû çàæèãàíèÿ ñîáëþäàþò,
êàê ïðàâèëî, ñëåäóþùèå ïîðÿäîê è îáúåì ðàáîò
[6.9.20]:
- ôîðìèðîâàíèå òåõíè÷åñêèõ òðåáîâàíèé ê ñèñòåìå çàæèãàíèÿ äâèãàòåëÿ íà îñíîâàíèè àíàëèçà
îæèäàåìûõ óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè;
- âûáîð êîìïëåêòà ñèñòåìû çàæèãàíèÿ íà îñíîâàíèè äàííûõ î ìîùíîñòè äâèãàòåëÿ, óñëîâèÿõ
ýêñïëóàòàöèè, ñïðàâî÷íûõ è èíôîðìàöèîííûõ
ìàòåðèàëîâ, íåîáõîäèìûõ äëÿ âûáîðà ïîýëåìåíòíîé êîìïëåêòîâêè (àãðåãàòà çàæèãàíèÿ, ñâå÷åé,
ïðîâîäîâ, êîíòàêòíûõ óñòðîéñòâ).
Ðèñóíîê 6.4.5_4 - Âîñïëàìåíèòåëü
1 – ñâå÷à çàæèãàíèÿ; 2 – ôîðñóíêà; 3 – êàìåðà ñãîðàíèÿ
Îêîí÷àòåëüíîå ðåøåíèå ïî âûáîðó ñèñòåìû
çàæèãàíèÿ ïðèíèìàåòñÿ ïî ðåçóëüòàòàì ëåòíûõ
èñïûòàíèé äâèãàòåëÿ ñ çàïóñêàìè â ñîãëàñîâàííîé
îáëàñòè ïîëåòà.
329
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
6.5 - Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ äîâîäêà
ÊÑ
 ñâÿçè ñ îòñóòñòâèåì â íàñòîÿùåå âðåìÿ íàäåæíûõ àíàëèòè÷åñêèõ ìåòîäèê ðàñ÷åòà ÊÑ èç-çà
ñëîæíîñòè ïðîòåêàþùèõ â íèõ ðàáî÷èõ ïðîöåññîâ,
âàæíàÿ ðîëü â èõ ðàçðàáîòêå îòâîäèòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûì ðàáîòàì.
Äîâîäêà õàðàêòåðèñòèê ÊÑ, êðîìå èñïûòàíèé
íà äâèãàòåëå, ïðîèçâîäèòñÿ íà ñïåöèàëüíûõ ñòåíäàõ
è óñòàíîâêàõ â ìîäåëüíûõ è íàòóðíûõ óñëîâèÿõ.
Ñóùåñòâóþùèå ýêñïåðèìåíòàëüíûå ñòåíäû
è óñòàíîâêè ìîæíî ðàçäåëèòü íà ñëåäóþùèå:
- óñòàíîâêè äëÿ àýðîäèíàìè÷åñêèõ ïðîäóâîê
ýëåìåíòîâ ÊÑ;
- óñòàíîâêè äëÿ ãèäðàâëè÷åñêèõ ïðîëèâîê òîïëèâíîé àïïàðàòóðû;
- óñòàíîâêè äëÿ îãíåâûõ èñïûòàíèé ýëåìåíòîâ ÊÑ.
Íà óñòàíîâêàõ äëÿ àýðîäèíàìè÷åñêèõ ïðîäóâîê îïðåäåëÿþòñÿ ðàñõîäû âîçäóõà:
- ÷åðåç ñèñòåìó îõëàæäåíèÿ æàðîâûõ òðóá
è ãàçîñáîðíèêîâ;
- ÷åðåç ÔÓ æàðîâûõ òðóá;
- ÷åðåç ñèñòåìó îõëàæäåíèÿ ñâå÷åé çàæèãàíèÿ
è êîæóõîâ îáäóâà òîïëèâíûõ ôîðñóíîê.
Íà óñòàíîâêàõ äëÿ ãèäðàâëè÷åñêèõ ïðîëèâîê
îïðåäåëÿþòñÿ:
- ãèäðàâëè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè òîïëèâíûõ
ôîðñóíîê (ðàñõîäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà, óãîë êîíóñà
ðàñïûëà, êà÷åñòâî ðàñïûëà, íàëè÷èå ñòðóé â ôàêåëå ðàñïûëà);
- ãèäðàâëè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè òîïëèâíîé
àðìàòóðû.
Îãíåâûå èñïûòàíèÿ íà îäíîãîðåëî÷íîì îòñåêå, èìèòèðóþùåì ñåêòîð ÊÑ ñ îäíîé ãîðåëêîé (ñì.
Ðèñ. 6.5_1), ïîçâîëÿþò:
- âûïîëíÿòü îöåíêó ãåðìåòè÷íîñòè ôîðñóíîê
ïðè ðàáîòå â íàãðåòîì ñîñòîÿíèè;
- îïðåäåëÿòü ïóñêîâûå õàðàêòåðèñòèêè ÊÑ;
- âûïîëíÿòü îöåíêó òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ ýëåìåíòîâ ÊÑ, â òîì ÷èñëå æàðîâûõ òðóá ñ èçìåðåíèåì òåìïåðàòóð êàê îáû÷íûìè òåðìîïàðàìè, òàê
è ñ èñïîëüçîâàíèåì ìåòîäà òåðìîèíäèêàòîðíûõ
êðàñîê. Ïîñëåäíèé ìåòîä îáåñïå÷èâàåò áûñòðûå
íàãëÿäíûå ïîêàçàíèÿ ïèêîâûõ òåìïåðàòóð è èçîòåðìè÷åñêîãî ðàñïðåäåëåíèÿ (ïðèìåð èñïîëüçîâàíèÿ òåðìîèíäèêàòîðíûõ êðàñîê ïðèâåäåí íà
Ðèñ. 6.5_3);
Ðèñóíîê 6.5_1 - Âíåøíèé âèä îäíîãîðåëî÷íîãî ñòåíäà
1 – îäíîãîðåëî÷íûé îòñåê; 2 – âõîäíîé êîíôóçîð; 3 - ìåðíûé ó÷àñòîê; 4 - âîçäóõîâîä
330
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.5_2 - Âíåøíèé âèä ñòåíäà äëÿ èñïûòàíèé ïîëíîðàçìåðíîé ÊÑ
1- ÊÑ; 2-êîðïóñ âðàùàþùåéñÿ òóðåëè òåðìîïàð; 3 - ìåðíîå óñòðîéñòâî; 4 – âîçäóõîâîä
Ðèñóíîê 6.5_3 - Ïðèìåð èñïîëüçîâàíèÿ òåðìîèíäèêàòîðíîé êðàñêè äëÿ îöåíêè òåìïåðàòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ
æàðîâûõ òðóá
331
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
- îñóùåñòâëÿòü äîâîäêó òåìïåðàòóðíûõ ïîëåé
çà ÊÑ (çàíèìàþùóþ äî 70% âðåìåíè äîâîäêè ÊÑ)
è ïðåäâàðèòåëüíóþ îöåíêó ýôôåêòèâíîñòè ïðèíèìàåìûõ êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé ïî ñíèæåíèþ
âûáðîñîâ âðåäíûõ âåùåñòâ.
Àâòîíîìíûå èñïûòàíèÿ ïîëíîðàçìåðíîé ÊÑ
(ñì. Ðèñ. 6.5_2) ïîçâîëÿþò:
- ïðîâîäèòü ïðåäâàðèòåëüíóþ îöåíêó òåìïåðàòóðíûõ ïîëåé çà ÊÑ (ñì. Ðèñ. 6.5_4);
- îïðåäåëÿòü ïîòåðè äàâëåíèÿ â òðàêòå ÊÑ;
- îñóùåñòâëÿòü êîíòðîëü ñòàáèëüíîñòè ïðîèçâîäñòâà æàðîâûõ òðóá è ãàçîñáîðíèêîâ.
Ïðè èñïûòàíèÿõ â ñîñòàâå äâèãàòåëÿ îïðåäåëÿþòñÿ:
- òåìïåðàòóðíûå ïîëÿ íà âûõîäå èç ÊÑ;
- ïîòåðè äàâëåíèÿ â òðàêòå ÊÑ;
- âûáðîñû âðåäíûõ âåùåñòâ è ïîëíîòà ñãîðàíèÿ òîïëèâà;
- òåïëîâîå ñîñòîÿíèå ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèè
íà ïðåäåëüíûõ ðàáî÷èõ ðåæèìàõ;
- ïàðàìåòðû çàïóñêà;
- ñðûâíûå õàðàêòåðèñòèêè ïðè ïðåäåëüíûõ ðåæèìàõ ÑÀÓ è ïîïàäàíèè íà âõîä â ÊÑ âîäû è ëüäà;
- ïîëå äàâëåíèé è ñêîðîñòåé âîçäóõà íà âõîäå
â ÊÑ;
- õàðàêòåð òå÷åíèÿ â äèôôóçîðå;
- ïóëüñàöèè äàâëåíèÿ ãàçà â ïðîöåññå ãîðåíèÿ
òîïëèâà íà ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ;
- íàãàðîîáðàçîâàíèå íà ýëåìåíòàõ êîíñòðóêöèè ÊÑ.
Ïðè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðàáîòàõ ïî äîâîäêå
ÊÑ ðåãèñòðèðóþòñÿ îñíîâíûå ïàðàìåòðû, ïðèâåäåííûå â òàáëèöå 6.5_1.
Ðèñóíîê 6.5_4 - Ïðèìåð ïîëó÷åíèÿ èçîòåðì ïîëåé òåìïåðàòóð íà ïîëíîðàçìåðíîé ÊÑ
Îáîçíà÷åíèå: 1…12 – íîìåðà æàðîâûõ òðóá; 1…37 – íîìåðà ëîïàòîê ÑÀ1.
332
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Òàáëèöà 6.5_1
Ïðèìåð ïåðå÷íÿ èçìåðÿåìûõ ïàðàìåòðîâ, èñïîëüçóåìûõ ïðè äîâîäêå êàìåð ñãîðàíèÿ
íà ñòåíäå ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü»
Измеряемый параметр,
единица измерения
1
Рабочий
диапазон
Ðàñõîä òîïëèâà, êã/÷
- íà ðåæèìàõ ÌÃ…ÌÀÊÑ (ЧÐ)
- íà çàïóñêå
2
Äàâëåíèå òîïëèâà íà âõîäå â äâèãàòåëü, êãñ/ñì 2
Допустимая
суммарная
погрешность, %
180…7500
500…8150
0…700
0…200
0…3
±1,8 ÈÇ
±0,3 ÈÇ
± 1,0 ÂÏ ÍÇ
±1,0 ÈÇ
2
3
Äàâëåíèå òîïëèâà â 1 êîíòóðå ôîðñóíîê ÊÑ, êãñ/ñì :
- íà ðåæèìå ÌÃ-ÌÀÊÑ (ЧÐ);
- íà çàïóñêå
0…100
0…40
± 0,5 ÂÏ ÍÇ
± 1,0 ÂÏ ÍÇ
4
Äàâëåíèå òîïëèâà âî 2 êîíòóðå ôîðñóíîê ÊÑ, êãñ/ñì2
0…100
± 1,0 ÂÏ ÍÇ
-0,2…+0,05
-50…+50
0…0,8
± 1,0 ÂÏ ÍÇ
± 1,0 ÂÏ ÍÇ
± 1,0 ÂÏ ÍÇ
0…1,6 àáñ
± 1,0 ÈÇ
0…36
223…323
273…923
273…953
700…800
-50…+50
0…100
0…500
0…0,5
20…300
± 0,3 ÈÇ
± 0,3 ÈÇ
± 0,3 ÈÇ
± 0,3 ÈÇ
±0,5 ìì.ðò.ñò.
± 0,3 ÈÇ
± 2,0 ÂÏ
± 0,8 ÈÇ
± 2,0 ÂÏ
± 5,0 ÂÏ
2
7
Äàâëåíèå â òîïëèâíûõ äðåíàæíûõ ïîëîñòÿõ, êãñ/ñì
Òåìïåðàòóðà òîïëèâà íà âõîäå â äâèãàòåëü, °Ñ
Äàâëåíèå â êîæóõå âàëà, êãñ/ñì2
8
Ïîëíîå äàâëåíèå âîçäóõà íà âõîäå â äâèãàòåëü, êãñ/ñì2
5
6
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
2
Ïîëíîå äàâëåíèå âîçäóõà çà ÊÂÄ, êãñ/ñì
Òåìïåðàòóðà âîçäóõà íà âõîäå â äâèãàòåëü, Ê
Òåìïåðàòóðà âîçäóõà çà ÊÂÄ, Ê
Òåìïåðàòóðà ãàçà çà òóðáèíîé, Ê
Àòìîñôåðíîå äàâëåíèå, ìì.ðò.ñò.
Òåìïåðàòóðà îêðóæàþùåãî âîçäóõà, °Ñ
Îòíîñèòåëüíàÿ âëàæíîñòü âîçäóõà, %
Ðàñõîä âîçäóõà, êã/ñ
Ïóëüñàöèè äàâëåíèÿ â êàìåðå ñãîðàíèÿ, êãñ/ñì2
Ýìèññèÿ âðåäíûõ âåùåñòâ, ððì
Ïðèìå÷àíèå: ÂÏ- âåðõíèé ïðåäåë èçìåðåíèÿ, ÍÇ – íèæíåå çíà÷åíèå, ÈÇ –èçìåðåííîå çíà÷åíèå.
6.6 - Îñîáåííîñòè ÊÑ äâèãàòåëåé
íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ
Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî îñíîâíûå ïðîöåññû â ÊÑ
àâèàöèîííûõ ÃÒÄ è ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ
àíàëîãè÷íû, ê ïîñëåäíèì ïðåäúÿâëÿåòñÿ ðÿä ñïåöèôè÷åñêèõ òðåáîâàíèé. Âî-ïåðâûõ, ÊÑ ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ äîëæíû îáëàäàòü ñóùåñòâåííî áîëåå âûñîêèì ðåñóðñîì (ìåæðåìîíòíûé
ðåñóðñ ≈25 000 ÷àñîâ, îáùåòåõíè÷åñêèé ðåñóðñ 100 000 ÷àñîâ). Âî-âòîðûõ, ïîñêîëüêó ÃÒÄ íàçåì-
íîãî ïðèìåíåíèÿ ðàñïîëàãàþòñÿ, êàê ïðàâèëî,
âáëèçè íàñåëåííûõ ïóíêòîâ (îñîáåííî ýòî îòíîñèòñÿ ê ýëåêòðîñòàíöèÿì), ê íèì ïðåäúÿâëÿþòñÿ áîëåå æåñòêèå ýêîëîãè÷åñêèå îãðàíè÷åíèÿ. Â-òðåòüèõ - íàçåìíûå ÃÒÄ äîëæíû èìåòü âîçìîæíîñòü
ðàáîòû íà æèäêèõ è ãàçîîáðàçíûõ òîïëèâàõ ñàìûõ
ðàçëè÷íûõ ñîðòîâ. È â-÷åòâåðòûõ - íàçåìíûå ÃÒÄ
äîëæíû îáåñïå÷èâàòü ïîâûøåííîå óäîáñòâî â òåõíè÷åñêîì îáñëóæèâàíèè è âûñîêóþ ðåìîíòîïðèãîäíîñòü.  òî æå âðåìÿ ìàññà è ãàáàðèòû äëÿ ÊÑ
ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ íå èìåþò òàêîãî áîëü-
333
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.6_1 - Ðàçìåùåíèå ÊÑ íà äâèãàòåëå ÏÑ-90ÃÏ
øîãî çíà÷åíèÿ êàê äëÿ àâèàöèîííûõ. Ïðèìåð ðàçìåùåíèÿ ÊÑ íà äâèãàòåëå ÏÑ-90ÃÏ, ïðåäíàçíà÷åííîì äëÿ ïðèâîäà êîìïðåññîðà ïåðåêà÷êè ãàçà, ïðèâåäåí íà Ðèñ. 6.6_1.
 çàâèñèìîñòè îò íàçíà÷åíèÿ ÃÒÄ íàçåìíîãî
ïðèìåíåíèÿ, âèäà èñïîëüçóåìîãî òîïëèâà, ïàðàìåòðîâ ðàáî÷åãî öèêëà è òåïëîâîé ñõåìû, ïðèìåíÿþòñÿ ÊÑ ðàçëè÷íûõ êîíñòðóêöèé. Ñ òî÷êè çðåíèÿ
ðàñïîëîæåíèÿ íà äâèãàòåëå ÊÑ ìîæíî óñëîâíî ðàçäåëèòü íà äâå ãðóïïû - âûíîñíûå è âñòðîåííûå.
Âûíîñíûå ÊÑ ðàçìåùàþòñÿ â îòäåëüíîì ñèëîâîì
êîðïóñå ñ îäíîé æàðîâîé òðóáîé ïàðàëëåëüíî èëè
ïîä óãëîì ê ïðîäîëüíîé îñè ÃÒÄ. Íà Ðèñ. 6.6_2
ïðåäñòàâëåíà óñîâåðøåíñòâîâàííàÿ âûíîñíàÿ ÊÑ
äâèãàòåëÿ äëÿ ÃÒÓ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ ôèðìû
General Electric.
Çäåñü êàæäàÿ æàðîâàÿ òðóáà 1 èìååò íàðóæíûé
ñèëîâîé êîðïóñ 2, êîòîðûé ëåãêî îòñîåäèíÿåòñÿ îò
îáùåãî êîðïóñà ÊÑ. Áëàãîäàðÿ ýòîìó æàðîâóþ òðóáó ìîæíî èçâëå÷ü è îñìîòðåòü, à òàêæå ìîæíî îñìîòðåòü ñîïëîâîé àïïàðàò ïåðâîé ñòóïåíè òóðáèíû. Æàðîâàÿ òðóáà òåëåñêîïè÷åñêè ñîåäèíåíà
ñ ãàçîñáîðíèêîì 3, êîòîðûé çàêðåïëåí ñ ïîìîùüþ
îïîðû 4. Æàðîâàÿ òðóáà èìååò ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî 5 ñ òîïëèâíîé ôîðñóíêîé 6 è ñâå÷ó çàæèãàíèÿ
7. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàâíîìåðíîé ïîäà÷è âîçäóõà
â æàðîâóþ òðóáó è óëó÷øåíèÿ óñëîâèé îõëàæäåíèÿ
åå ñòåíêè ïðåäóñìîòðåí äåôëåêòîð 8. ×àñòü âîçäóõà 9 ïîñëå êîìïðåññîðà ïîñòóïàåò â æàðîâóþ òðó-
334
Ðèñóíîê 6.6_2 - Âûíîñíàÿ ÊÑ ôèðìû General
Electric [6.9.21]
1 - æàðîâàÿ òðóáà; 2 - íàðóæíûé
êîðïóñ (îòäåëüíûé äëÿ êàæäîé æàðîâîé òðóáû); 3 - ãàçîñáîðíèê;
4 - îïîðà; 5 - ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî; 6 - ôîðñóíêà; 7 - ñâå÷à çàæèãàíèÿ; 8 - äåôëåêòîð; 9 - âîçäóõ ïîñëå êîìïðåññîðà; 10 - îõëàæäàþùèé
âîçäóõ
áó â êà÷åñòâå îõëàæäàþùåãî âîçäóõà 10. Âûíîñíûå ÊÑ ñ îòäåëüíûìè æàðîâûìè òðóáàìè óäîáíî
îáñëóæèâàòü è ðåìîíòèðîâàòü, îíè ïðîùå â äîâîäêå, óäåøåâëÿþò ðàçðàáîòêó ðàçëè÷íûõ óñòðîéñòâ,
óìåíüøàþùèõ îáðàçîâàíèå âðåäíûõ âûáðîñîâ.
Êðîìå ýòîãî, äëèííûå ãàçîñáîðíèêè ìåæäó æàðîâûìè òðóáàìè è òóðáèíîé ñîçäàþò õîðîøèå óñëî-
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.6_3 - Ïðèìåíÿåìîñòü ðàçëè÷íûõ êîíñòðóêòèâíûõ ñõåì ÊÑ ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ [6.9.22]
âèÿ äëÿ ïåðåìåøèâàíèÿ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ. Ê íåäîñòàòêàì âûíîñíûõ ÊÑ ìîæíî îòíåñòè áîëüøèå
ðàçìåðû ñ ðàçâèòîé ïîâåðõíîñòüþ îõëàæäåíèÿ
è áîëåå ñëîæíûå óñëîâèÿ äëÿ êîìïåíñàöèè òåïëîâûõ ðàñøèðåíèé ãàçîñáîðíèêîâ.
Âñòðîåííûå ÊÑ ïîçâîëÿþò óìåíüøèòü îáùèå
ãàáàðèòû è ìàññó ÃÒÄ, ñíèçèòü êîëè÷åñòâî ìîäóëåé. Îíè èìåþò îäèí îáùèé êîðïóñ è òàêæå, êàê
íà àâèàöèîííûõ äâèãàòåëÿõ, ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà
òðóá÷àòûå, òðóá÷àòî-êîëüöåâûå è êîëüöåâûå. Íà
Ðèñ. 6.6_3 äàíà «äèàãðàììà» ïðèìåíÿåìîñòè ðàçëè÷íûõ òèïîâ ÊÑ íà ñîâðåìåííûõ ïðîìûøëåííûõ
ÃÒÄ. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåíû òðóá÷àòî-êîëüöåâûå è êîëüöåâûå ÊÑ. . Òàêîå ïîëîæåíèå ìîæíî
îáúÿñíèòü òåì, ÷òî â ïîñëåäíåå âðåìÿ çíà÷èòåëüíî
ðàñøèðèëàñü íîìåíêëàòóðà ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ, ñîçäàííûõ ïóòåì êîíâåðòèðîâàíèÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ ñ ÷àñòè÷íûì ñîõðàíåíèåì êîíñòðóêòèâíîé ñõåìû. Öåëåñîîáðàçíîñòü òàêîãî ïîäõîäà
îáóñëîâëåíà âîçìîæíîñòüþ èñïîëüçîâàíèÿ áîãàòî-
Òàáëèöà 6.6_1
Íîðìèðóåìûå âðåäíûå âûáðîñû
Назначение ГТУ
Нормативный
уровень, мг/нм3
(приведенный
к 15% О2)
NOx
СО
Нормативный
документ
Для
газоперекачивающих
агрегатов
150
300
ÃÎÑÒ
28775-90
[6.9.23]
Для привода
турбогенераторов:
-при работе на
газообразном топливе
-при работе на жидком
топливе
50
100
Ðåãëàìåíòèðóåòñÿ
çàêàç÷èêîì
ÃÎÑÒ
29328-92
[6.9.24]
335
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
ãî îïûòà ðàçðàáîò÷èêîâ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ, ïðèñïîñîáëåííîñòüþ êîíâåðòèðóåìûõ ÃÒÄ ê îðãàíèçàöèè öåíòðàëèçîâàííîãî ðåìîíòà, à òàêæå âîçìîæíîñòüþ èñïîëüçîâàíèÿ óçëîâ è äåòàëåé
äâèãàòåëåé, îòðàáîòàâøèõ ëåòíûé ðåñóðñ, íî ïðèãîäíûõ äëÿ äàëüíåéøåé ýêñïëóàòàöèè íà çåìëå.
Îäíîé èç ãëàâíûõ çàäà÷, ðåøàåìûõ ïðè ñîçäàíèè ÊÑ ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ, ÿâëÿåòñÿ
îáåñïå÷åíèå æåñòêèõ íîðì íà ýìèññèþ âðåäíûõ
âûáðîñîâ. Â òàáëèöå 6.6_1 ïðèâåäåíû âèäû íîðìèðóåìûõ âðåäíûõ âûáðîñîâ è èõ óðîâåíü â ñîîòâåòñòâèè ñ äåéñòâóþùèìè â íàñòîÿùåå âðåìÿ
â Ðîññèè ñòàíäàðòàìè äëÿ ÃÒÓ.
 ðÿäå ñëó÷àåâ ÃÒÄ, óêëàäûâàÿñü â íîðìû
ÃÎÑÒîâ, íå îáåñïå÷èâàþò ïðåäåëüíî-äîïóñòèìûå
êîíöåíòðàöèè (ÏÄÊ) íà ìåñòíîñòè â ðàáî÷åé
[6.9.25] è æèëîé [6.9.26] çîíàõ ïî ïðè÷èíå, íàïðèìåð, áîëüøîãî êîëè÷åñòâà îäíîâðåìåííî ðàáîòàþùèõ ÃÒÄ, ñïåöèôèêè ðåëüåôà ìåñòíîñòè, ðîçû
âåòðîâ, áëèçîñòè æèëîãî ìàññèâà è äðóãèõ ôàêòîðîâ. Ïîñêîëüêó ÏÄÊ íà ìåñòíîñòè ÿâëÿþòñÿ ãëàâíûìè èíòåãðèðóþùèìè õàðàêòåðèñòèêàìè ýêîëîãè÷åñêîé ñîâìåñòèìîñòè ÃÒÄ ñ îêðóæàþùåé
ñðåäîé, â ýòîì ñëó÷àå, êàê ïðàâèëî, íîðìû êîíöåíòðàöèé íà âûõëîïå ÃÒÄ äëÿ äàííîãî ðåãèîíà óæåñòî÷àþòñÿ ñ öåëüþ âûïîëíåíèÿ íîðì ÏÄÊ íà ìåñòíîñòè.
Ïðè ðàçðàáîòêå ìàëîýìèññèîííûõ ÊÑ ÃÒÄ
íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ îñíîâíîé ïðîáëåìîé ÿâëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèå íèçêîãî óðîâíÿ âûáðîñîâ îêèñëîâ àçîòà NÎx.  ñâÿçè ñ òåì, ÷òî NÎx íà÷èíàþò
îáðàçîâûâàòüñÿ ïðè òåìïåðàòóðå â çîíå ãîðåíèÿ
âûøå ~1800 Ê è èõ óðîâåíü ýêñïîíåíöèàëüíî óâåëè÷èâàåòñÿ ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû, ïðàêòè÷åñêè âñå
èçâåñòíûå ìåòîäû ïîäàâëåíèÿ âûáðîñîâ NÎx òàê
èëè èíà÷å ñâÿçàíû ñî ñíèæåíèåì ýòîé òåìïåðàòóðû èëè ñ óìåíüøåíèåì îáúåìà çîí ñ âûñîêîé òåìïåðàòóðîé. Ê ýòèì ìåòîäàì îòíîñÿòñÿ ñëåäóþùèå:
- ñæèãàíèå îáåäíåííûõ ïðåäâàðèòåëüíî ïåðåìåøàííûõ ÒÂÑ (ñõåìà ñæèãàíèÿ LPP –Lean
Premixed Prevaporized);
- ñæèãàíèå ïî ñõåìå «áîãàòîå ãîðåíèå - áûñòðîå ðàçáàâëåíèå – áåäíîå ãîðåíèå» (ñõåìà ñæèãàíèÿ RQQL – Rich /Quick Quench/ Lean);
- âïðûñê â ÊÑ âîäû èëè ïàðà;
- ïðèìåíåíèå ãåíåðàòîðîâ ñèíòåç-ãàçà (êàòàëèòè÷åñêîå ãîðåíèå).
Òåõíîëîãèÿ ãîðåíèÿ LPP ïîçâîëÿåò äîñòè÷ü
óðîâíÿ ýìèññèè NÎx ≤ 50 ìã/íì3. Â òî æå âðåìÿ
õîðîøî ïåðåìåøàííûå ÒÂÑ ñ α = 1,8…2,0 èìåþò
î÷åíü óçêèé äèàïàçîí óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ. Ïîýòîìó ÊÑ ñ îðãàíèçàöèåé ãîðåíèÿ ïî ñõåìå LPP
òðåáóþò ðåøåíèÿ òàêèõ ñëîæíûõ ïðîáëåì êàê
ïóëüñàöèîííîå ãîðåíèå, «ïðîñêîê» ïëàìåíè è ñà-
336
ìîâîñïëàìåíåíèå òîïëèâà â çîíå ïðåäâàðèòåëüíîãî ïåðåìåøèâàíèÿ. Êðîìå ýòîãî, äëÿ îáåñïå÷åíèÿ
îïòèìàëüíîãî ñîñòàâà ÒÂÑ â çîíå ãîðåíèÿ íåçàâèñèìî îò íàãðóçêè äâèãàòåëÿ è âíåøíèõ àòìîñôåðíûõ óñëîâèé òðåáóåòñÿ ìíîãîêîëëåêòîðíàÿ ïîäà÷à
òîïëèâà ñ ïåðåðàñïðåäåëåíèåì òîïëèâà ìåæäó êîëëåêòîðàìè è ïåðåïóñê âîçäóõà â çàâèñèìîñòè îò
ðåæèìà ðàáîòû äâèãàòåëÿ, à òàêæå ñëîæíàÿ è äîðîãîñòîÿùàÿ ñèñòåìà àâòîìàòè÷åñêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ ðàáîòû ÊÑ.
Äëÿ ïîâûøåíèÿ óñòîé÷èâîñòè ãîðåíèÿ â òàêèõ
êàìåðàõ, êàê ïðàâèëî, îðãàíèçóþò äåæóðíóþ çîíó,
ãäå òîïëèâî ñãîðàåò â äèôôóçèîííîì ïëàìåíè.
Äèôôóçèîííîå ïëàìÿ óñòîé÷èâî, íî àêòèâíî ãåíåðèðóåò NOx. Ïîýòîìó çàïóñê äâèãàòåëÿ è âûõîä íà
óñòàíîâèâøèéñÿ ðåæèì âûïîëíÿåòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì äåæóðíîé çîíû. À íà óñòàíîâèâøèõñÿ ðåæèìàõ ñòàðàþòñÿ êîëè÷åñòâî òîïëèâà, ñæèãàåìîãî
â äèôôóçèîííîì ïëàìåíè, ñíèçèòü äî ïðåäåëà óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ.  êà÷åñòâå ïðèìåðà îðãàíèçàöèè ãîðåíèÿ ïî ñõåìå LPP ìîæíî ïðèâåñòè ÊÑ äâèãàòåëÿ RB-211-535G ôèðìû Rolls-Royce (ñì.
Ðèñ. 6.6_4). Çäåñü áûë âûáðàí êîíñòðóêòèâíûé âàðèàíò ñ ïîñëåäîâàòåëüíîé ïîäà÷åé òîïëèâà è âîçäóõà. Ñ öåëüþ îáåñïå÷åíèÿ ïîëíîãî âûãîðàíèÿ ÑÎ
è ÑÍ ïîòðåáîâàëîñü óâåëè÷èòü îáúåì ÊÑ ïðèìåðíî â 1,8 ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ àâèàöèîííûì ïðîòîòèïîì äâèãàòåëÿ RB-211. Ïîýòîìó âìåñòî êîëüöåâîé êàìåðû áûëî ðåøåíî óñòàíîâèòü äåâÿòü
ðàäèàëüíî ðàñïîëîæåííûõ âûíîñíûõ æàðîâûõ
òðóá 1 ñ ãàçîñáîðíèêàìè 2. Ïîñëåäíèå îáåñïå÷èâàþò ðàâíîìåðíûé ïîäâîä ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ
ê ÒÂÄ 3. Ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî æàðîâîé òðóáû
âûïîëíåíî â âèäå äâîéíîãî ðàäèàëüíîãî çàâèõðèòåëÿ 4 ñ ôîðñóíêîé 5. Ðîçæèã êàìåðû îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ôàêåëüíûõ âîñïëàìåíèòåëåé 6, óñòàíîâëåííûõ ïî îäíîìó â ãîëîâêå êàæäîé æàðîâîé
òðóáû. ÊÑ èìååò óêîðî÷åííûé äèôôóçîð 7 ñ ðàçäåëèòåëüíîé ïåðåãîðîäêîé. ×åðåç ïîëîñòü êàìåðû
ïðîõîäÿò ìàãèñòðàëè ñ âîçäóøíûìè êàíàëàìè 8.
Áîëåå ïîäðîáíî ñõåìà óñòðîéñòâà ìîäóëÿ æàðîâîé òðóáû ïðèâåäåíà íà Ðèñ. 6.6_5. Íà çàïóñêå
è íèçêèõ ðåæèìàõ ðàáîòû ÃÒÄ òîïëèâî ïîäàåòñÿ
òîëüêî â äåæóðíóþ çîíó 1 ñ ïîìîùüþ ôîðñóíêè 2,
ñîçäàþùåé îáû÷íîå äèôôóçèîííîå ïëàìÿ. Ïðîöåññ ãîðåíèÿ ïðàêòè÷åñêè çàêàí÷èâàåòñÿ âíóòðè
äåæóðíîé çîíû, ÷òî íå ïðèâîäèò ê ðåçêîìó «çàõîëàæèâàíèþ» ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ, êîãäà â îñíîâíóþ
çîíó 3 íå ïîäàåòñÿ òîïëèâî, è, ñëåäîâàòåëüíî, ïîëó÷àþòñÿ íèçêèå âûáðîñû ÑÎ. Ñ ïîâûøåíèåì ðåæèìà â äåæóðíóþ çîíó íà÷èíàåò ïîäàâàòüñÿ ïðåäâàðèòåëüíî ïåðåìåøàííàÿ ÒÂÑ. Ïåðåìåøèâàíèå
òîïëèâà (ïðèðîäíîãî ãàçà) ñ âîçäóõîì îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ äâóõ ïîñëåäîâàòåëüíî ðàñïîëîæåí-
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.6_4 - ÊÑ äâèãàòåëÿ RB-211-535G ôèðìû Rolls-Royce [6.9.27]
1 - æàðîâàÿ òðóáà; 2 -ãàçîñáîðíèê ; 3 - òóðáèíà âûñîêîãî äàâëåíèÿ; 4 - çàâèõðèòåëü; 5 - ôîðñóíêà; 6 - âîñïëàìåíèòåëü; 7 - äèôôóçîð; 8 - âîçäóøíûé êàíàë
íûõ ðàäèàëüíûõ çàâèõðèòåëåé 4.  êàæäîì èç çàâèõðèòåëåé èìååòñÿ ïî øåñòü òî÷åê 5 ïîäâîäà òîïëèâà. Íàïðàâëåíèÿ çàêðóòêè çàâèõðèòåëåé - ïðîòèâîïîëîæíûå. Ïðè äàëüíåéøåì óâåëè÷åíèè
ðåæèìà ðàáîòû ÃÒÄ âñòóïàåò â ðàáîòó îñíîâíàÿ
çîíà, êóäà òàêæå ïîäàåòñÿ ïåðåìåøàííàÿ ÒÂÑ. Ñìåñèòåëüíûé êàíàë 6 îñíîâíîé çîíû ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êîëüöåâîé òîðîèäàëüíûé êàíàë, ðàñïîëîæåííûé
âîêðóã æàðîâîé òðóáû. Òîïëèâî 7 â ñìåñèòåëüíûé
êàíàë ïîäàåòñÿ ÷åðåç ìíîæåñòâî òî÷åê âïðûñêà ïðè
ïîìîùè ñïåöèàëüíûõ ïàòðóáêîâ. Âûõîä ÒÂÑ èç
ñìåñèòåëüíîãî êàíàëà ïðîèçâîäèòñÿ ÷åðåç ïðÿìîóãîëüíûå îòâåðñòèÿ ïîä óãëîì ê îñè êàìåðû, ÷òî
îáåñïå÷èâàåò àêòèâíîå âçàèìîäåéñòâèå è ïåðåìåøèâàíèå ÒÂÑ ñ ïðîäóêòàìè ñãîðàíèÿ èç äåæóðíîé
çîíû.
337
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.6_5 - Æàðîâàÿ òðóáà ÊÑ äâèãàòåëÿ
RB-211-535G [6.9.27]
1 - äåæóðíàÿ çîíà; 2 - öåíòðàëüíàÿ
äèôôóçèîííàÿ ôîðñóíêà; 3 - îñíîâíàÿ çîíà; 4 - ðàäèàëüíûå çàâèõðèòåëè; 5 - ïîäâîä òîïëèâà â äåæóðíóþ
çîíó; 6 - ñìåñèòåëüíûé êàíàë îñíîâíîé çîíû; 7 - ïîäâîä òîïëèâà â îñíîâíóþ çîíó
Ðèñóíîê 6.6_6 - ÊÑ ÃÒÄ LM6000 [6.9.28]
1 - ãîðåëêà (75 øò.); 2 - ðàçäåëèòåëüíûå ïåðåãîðîäêè; 3 - âíåøíÿÿ
çîíà ãîðåíèÿ; 4 - ñðåäíÿÿ çîíà ãîðåíèÿ; 5 - âíóòðåííÿÿ çîíà ãîðåíèÿ;
6 - ïåðâûé ñîïëîâîé àïïàðàò òóðáèíû; 7 - ïîäâîä òîïëèâíîãî
ãàçà; 8 - äèôôóçîð; 9 - êðîíøòåéí
êðåïëåíèÿ æàðîâîé òðóáû; 10 - íàðóæíûé äåôëåêòîð; 11 - âíóòðåííèé äåôëåêòîð; 12 - êîðïóñ ÊÑ
Ïî ìíåíèþ Rolls-Royce, ïîñëåäîâàòåëüíîå
ðàñïîëîæåíèå çîí èìååò ðÿä ïðåèìóùåñòâ ïî ñðàâíåíèþ ñ ïàðàëëåëüíûì ðàñïîëîæåíèåì:
- ïåðâàÿ ïî ïîòîêó çîíà (äåæóðíàÿ) îáåñïå÷èâàåò íåîáõîäèìóþ îãíåâóþ ïîääåðæêó äëÿ íà÷àëà
ðåàêöèè âî âòîðîé çîíå (îñíîâíîé);
- ïðîöåññû âî âòîðîé çîíå íå îêàçûâàþò îòðèöàòåëüíîãî âîçäåéñòâèÿ íà ãîðåíèå â ïåðâîé;
- çà ñ÷åò ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿííîé òåìïåðàòóðû â ïåðâîé çîíå, îáåñïå÷èâàåòñÿ óñòîé÷èâîå ãîðåíèå â îñíîâíîé çîíå íåçàâèñèìî îò ïåðåõîäíûõ
ðåæèìîâ ÃÒÄ è óñëîâèé íà âõîäå â ÊÑ.
Ïðèìåðîì ïàðàëëåëüíîãî ðàñïîëîæåíèÿ çîí
ãîðåíèÿ ïðè îðãàíèçàöèè ñõåìû LPP ìîæåò ñëóæèòü ÊÑ äâèãàòåëÿ LM-6000 ôèðìû General
Electric, ïðèâåäåííàÿ íà Ðèñ.6.6_6. Ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî ýòîé êàìåðû ñîñòîèò èç òðåõ êîëüöåâûõ
ðÿäîâ ãîðåëîê 1, ðàçäåëåííûõ êîëüöåâûìè ïåðåãîðîäêàìè 2. Âíåøíÿÿ 3 è ñðåäíÿÿ 4 êîëüöåâûå çîíû
èìåþò ïî 30 ãîðåëîê êàæäàÿ, âíóòðåííÿÿ êîëüöåâàÿ çîíà 5 – 15 ãîðåëîê. Òàêîå ðàñïîëîæåíèå 75
ãîðåëîê îáëåã÷àåò ïîýòàïíóþ ïîäà÷ó òîïëèâà ïðè
ðàáîòå äâèãàòåëÿ íà ðåæèìàõ ÷àñòè÷íîé íàãðóçêè.
Êðîìå ýòîãî, áîëüøîå ÷èñëî ãîðåëîê ñïîñîáñòâóåò
ñîçäàíèþ îäíîðîäíîãî òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ ïåðåä
ïåðâûì ñîïëîâûì àïïàðàòîì òóðáèíû 6. Ãîðåëêè
êàæäîé çîíû èìåþò ñîáñòâåííûé êàíàë ïîäà÷è
òîïëèâíîãî ãàçà 7. ÊÑ èìååò óêîðî÷åííûé äèôôóçîð 8 ñ ðàçäåëèòåëüíûìè ïåðåãîðîäêàìè. Êðåïëåíèå æàðîâîé òðóáû îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ
êðîíøòåéíà 9. Ñ öåëüþ ïîâûøåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè êîíâåêòèâíîãî ñúåìà òåïëà ñî ñòåíîê æàðîâîé
òðóáû ïðåäóñìîòðåíû íàðóæíûé 10 è âíóòðåííèé
11 äåôëåêòîðû. Äëÿ óäîáñòâà ñáîðêè è òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ íàðóæíûé êîðïóñ 12 âûïîëíåí
ðàçúåìíûì.
Ñõåìà ãîðåëêè ïðèâåäåíà íà Ðèñ. 6.6_7. Âîçäóõ
ïðîõîäèò ÷åðåç âíóòðåííèé 1 (5 ëîïàòîê) è âíåøíèé 2 (10 ëîïàòîê) çàâèõðèòåëè, çàêðó÷èâàþùèå åãî
â ïðîòèâîïîëîæíûõ íàïðàâëåíèÿõ. Ïîëó÷àþùèéñÿ
òóðáóëåíòíûé ïîòîê èíòåíñèâíî ñìåøèâàåò òîïëèâî (ïðèðîäíûé ãàç) è âîçäóõ. Îáðàòíàÿ çàêðóòêà
äåëàåòñÿ äëÿ óñòðàíåíèÿ âîçìîæíîñòè ôîðìèðîâàíèÿ çîí îáðàòíûõ òîêîâ â ïðèîñåâîé çîíå ãîðåëêè.
Ñ ýòîé æå öåëüþ âíóòðè ãîðåëêè ðàçìåùàåòñÿ öåíòðàëüíîå òåëî 3. Òîïëèâî èç êîëëåêòîðà ïîäàåòñÿ
â çàêðó÷åííûé âîçäóøíûé ïîòîê ÷åðåç îòâåðñòèÿ 4,
ðàñïîëîæåííûå íà âûõîäíîé êðîìêå ëîïàòîê çàâèõ-
338
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
ðèòåëÿ. Îñòàòî÷íûé âèõðü íà âûõîäå èç ñîïëà ãîðåëêè ïîìîãàåò ñòàáèëèçèðîâàòü ãîðåíèå áåäíîé ïðåäâàðèòåëüíî ïåðåìåøàííîé ÒÂÑ çà ñðåçîì ñîïëà.
Ïîðÿäîê ïîäêëþ÷åíèÿ ãîðåëîê â çàâèñèìîñòè îò ðåæèìà ðàáîòû ÃÒÄ ïîêàçàí íà Ðèñ. 6.6_8.
Ïðè ðàáîòå íà ïîëíîé íàãðóçêå òîïëèâî ïîñòóïàåò
âî âñå ãîðåëêè (ã). Ïî ìåðå ñíèæåíèÿ íàãðóçêè
Ðèñóíîê 6.6_7 - Ñõåìà ãîðåëêè ÊÑ äâèãàòåëÿ
LM6000 [6.9.29]
1 - âíóòðåííèé çàâèõðèòåëü; 2 - íàðóæíûé çàâèõðèòåëü; 3 - îõëàæäàåìîå öåíòðàëüíîå òåëî; 4 -âûõîä
òîïëèâíîãî ãàçà ÷åðåç îòâåðñòèÿ
â ëîïàòêå çàâèõðèòåëÿ; 5 - òîïëèâíûé êîëëåêòîð
Ðèñóíîê 6.6_8 - Ñòàäèè ïîäêëþ÷åíèÿ ãðóïï ôîðñóíîê ÊÑ äâèãàòåëÿ LM6000 [6.9.30]
ïîääåðæàíèå íåîáõîäèìîé òåìïåðàòóðû â çîíå ãîðåíèÿ îáåñïå÷èâàåòñÿ çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ ðàñõîäà
âîçäóõà ÷åðåç ÊÑ ïîñðåäñòâîì ðåãóëèðóåìîãî âõîäíîãî íàïðàâëÿþùåãî àïïàðàòà è êëàïàíîâ ïåðåïóñêà âîçäóõà èç êîìïðåññîðà. Ïðè äàëüíåéøåì ñíèæåíèè íàãðóçêè ñíà÷àëà ïðåêðàùàåòñÿ ïîäà÷à
òîïëèâà â ãîðåëêè âíóòðåííåãî êîëüöà è ýòî òîïëèâî ðàñïðåäåëÿåòñÿ ìåæäó ãîðåëêàìè íàðóæíîãî
è ñðåäíåãî êîëåö ñ îäíîâðåìåííûì çàêðûòèåì êëàïàíîâ ïåðåïóñêà âîçäóõà (â), à çàòåì ïåðåêðûâàþòñÿ 30 ãîðåëîê íàðóæíîãî êîëüöà è îòêðûâàþòñÿ 15
ãîðåëîê âíóòðåííåãî êîëüöà (á). Íà íèçêèõ ðåæèìàõ ðàáîòû ÃÒÄ òîïëèâî ïîäàåòñÿ òîëüêî â ãîðåëêè ñðåäíåãî êîëüöà (à). Ïðèìåíåíèå òàêîé òåõíîëîãèè ðåãóëèðîâàíèÿ ïîçâîëÿåò ïîääåðæèâàòü
òåìïåðàòóðó â çîíå ãîðåíèÿ íåíàìíîãî îòëè÷àþùóþñÿ îò ðàñ÷åòíîé âåëè÷èíû âî âñåì ðàáî÷åì äèàïàçîíå íàãðóçîê ÃÒÄ.
Íà Ðèñ. 6.6_9 ïðèâåäåí îáùèé âèä ÊÑ ÃÒÄ GT10, ðàçðàáîòàííîé ôèðìîé ÀÂÂ, ñ êîëüöåâîé æàðîâîé òðóáîé 1 è ãîðåëêàìè 2 ïðåäâàðèòåëüíîãî ñìåøåíèÿ îðèãèíàëüíîé êîíñòðóêöèè. Ýòè ãîðåëêè
ïîëó÷èëè íàçâàíèå EV-ãîðåëêè (Environment).
Êàæäàÿ ãîðåëêà EV (ñì. Ðèñ. 6.6_10) ñîñòîèò èç
äâóõ êîíóñíûõ îáå÷àåê, îáðàçóþùèõ êîíóñ âûñîòîé 400 ìì è äèàìåòðîì â îñíîâàíèè 150 ìì. Ïî
îñè ó åãî âåðøèíû ðàñïîëîæåíà ôîðñóíêà 1, â êîòîðóþ ìîæåò ïîäàâàòüñÿ òîïëèâî 2 - æèäêîå (ñ âîäîé
èëè áåç íåå) èëè ïðèðîäíûé ãàç äëÿ äèôôóçèîííîãî
Ðèñóíîê 6.6_9 - Îáùèé âèä ÊÑ äâèãàòåëÿ GT-10
c 18-þ ãîðåëêàìè EV[6.9.31]
1 – æàðîâàÿ òðóáà; 2 – ãîðåëêà
339
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.6_10 - Ñõåìà äâóõêîíóñíîé ãîðåëêè EV
[6.9.32]
1 - äèôôóçèîííàÿ ôîðñóíêà;
2 - òîïëèâî; 3 - âîçäóõà; 4 - ïðèðîäíûé ãàç; 5 - îòâåðñòèÿ; 6 - âèõðåâàÿ çîíà
ãîðåíèÿ. ×åðåç äâå ùåëè íà ïðîòèâîïîëîæíûõ ñòîðîíàõ êîíóñà ïî âñåé åãî âûñîòå âíóòðü êàìåðû
ââîäèòñÿ âîçäóõ 3, ñìåøàííûé ñ ïðèðîäíûì ãàçîì
4, êîòîðûé ïîñòóïàåò èç äâóõ êîëëåêòîðîâ ñ ìåëêèìè îòâåðñòèÿìè 5. Â ðåçóëüòàòå çàêðóòêè ïîòîêà
âîçíèêàåò âèõðåâàÿ çîíà 6, îáåñïå÷èâàþùàÿ õîðîøåå âîñïëàìåíåíèå ÒÂÑ è ñòàáèëèçàöèþ ôðîíòà
ïëàìåíè íà âñåõ ðåæèìàõ ðàáîòû. Êðîìå îñíîâíûõ
ãîðåëîê, äëÿ çàïóñêà ÊÑ è ðàáîòû íà ìàëûõ íàãðóçêàõ èñïîëüçóþòñÿ òàê íàçûâàåìûå «ïèëîòíûå ãîðåëêè» àíàëîãè÷íîé êîíñòðóêöèè, íî ñ ïîñòîÿííûì ðàñõîäîì òîïëèâà. Ïðè ñáðîñå íàãðóçêè îñíîâíûå
ãîðåëêè îòêëþ÷àþòñÿ, à ïèëîòíûå îñòàþòñÿ â ðàáîòå è ñîçäàþò óñëîâèÿ äëÿ áûñòðîãî âîññòàíîâëåíèÿ
íàãðóçêè. Ãîðåëêè EV ïðè ðàáîòå íà ïðèðîäíîì ãàçå
îáåñïå÷èâàþò óðîâåíü NOx < 50 ìã/íì3. Ïîäàâëåíèå âûáðîñîâ NOx ïðè ðàáîòå íà æèäêîì òîïëèâå
îñóùåñòâëÿåòñÿ çà ñ÷åò ïîäà÷è âîäû â çîíó ãîðåíèÿ. Âîäî-òîïëèâíàÿ ýìóëüñèÿ ðàñïûëÿåòñÿ íà âåðøèíå êîíóñà è ïåðåìåøèâàåòñÿ ñ âîçäóõîì äëÿ
ñæèãàíèÿ, ïðè ýòîì óðîâåíü âûáðîñîâ NOx ñîñòàâëÿåò ~85 ìã/íì3.
Ôèðìà Siemens â ïðîöåññå îòðàáîòêè òåõíîëîãèè ñíèæåíèÿ ýìèññèè NÎx ðàçðàáîòàëà êîíñòðóêöèþ òàê íàçûâàåìîé ãèáðèäíîé ãîðåëêè äëÿ
ÃÒÓ áîëüøîé ìîùíîñòè. Äàííàÿ ãîðåëêà óñòàíàâëèâàåòñÿ êàê íà ÊÑ ñ äâóìÿ âûíîñíûìè æàðîâûìè òðóáàìè áàøåííîãî òèïà, íàïðèìåð, â ÃÒÄ
Vx4.2(3), V.64, V.84.2(3), V94.2(3), òàê è íà âñòðîåííóþ êîëüöåâóþ ÊÑ - ÃÒÄ Vx4.3A, V.84.3A,
V.94.3A (ïî 24 ñìîäåëèðîâàííûõ ãîðåëêè). Óñòðîéñòâî ãèáðèäíîé ãîðåëêè ïîêàçàíî íà Ðèñ. 6.6_11.
 íåé èìåþòñÿ òðè êàíàëà äëÿ ïîäâîäà ãàçà: 1 - íà
äèôôóçèîííóþ ôîðñóíêó, 2 - íà ãîìîãåííóþ ôîð-
340
Ðèñóíîê 6.6_11 - Ñõåìà ãèáðèäíîé ãîðåëêè ôèðìû
Siemens [6.9.33]
1 - ïîäâîä ãàçà íà äèôôóçèîííóþ
ôîðñóíêó; 2 - ïîäâîä ãàçà íà ãîìîãåííóþ ôîðñóíêó; 3 - ïîäâîä ãàçà
íà äåæóðíóþ ôîðñóíêó; 4 - ïîäâîä
æèäêîãî òîïëèâà; 5 - ôîðñóíêà
æèäêîãî òîïëèâà; 6 - ñëèâ æèäêîãî òîïëèâà èç ôîðñóíêè; 7 - ïîäâîä
âîäû èëè ïàðà; 8 - íàñàäîê äëÿ ïîäà÷è âîäû; 9 - íàñàäîê äëÿ ïîäà÷è
ïàðà; 10 - îñåâîé çàâèõðèòåëü;
11 - ïîäà÷à ãàçà èç äåæóðíîé ôîðñóíêè; 12 - ïîäà÷à ãàçà èç äèôôóçèîííîé ôîðñóíêè; 13 - ïîäâîä âîçäóõà äëÿ ñìåøåíèÿ ñ òîïëèâîì;
14 - ïîäãîòîâëåííàÿ ÒÂÑ; 15 - äèàãîíàëüíûé çàâèõðèòåëü
ñóíêó è 3 - íà ðàáîòàþùóþ ñ íåé äåæóðíóþ ôîðñóíêó, ñòàáèëèçèðóþùóþ ôàêåë è ðàñøèðÿþùóþ
äèàïàçîí óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ. Èìååòñÿ òàê æå êàíàë äëÿ ïîäâîäà æèäêîãî òîïëèâà 4. Ôîðñóíêà 5
æèäêîãî òîïëèâà óñòàíîâëåíà â öåíòðå ãîðåëêè
è èìååò îáðàòíûé ñëèâ 6. Ñ öåëüþ ñíèæåíèÿ îáðàçîâàíèÿ NÎx ïðè ðàáîòå íà æèäêîì òîïëèâå èëè
ñ äèôôóçèîííîé ôîðñóíêîé íà ãàçå, â ãîðåëêå ïðå-
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
äóñìîòðåí ïîäâîä 7 âîäû èëè ïàðà, îñóùåñòâëÿåìûé ñ ïîìîùüþ ñîîòâåòñòâóþùèõ íàñàäîê 8 èëè
9.  öåíòðàëüíîé ÷àñòè ãîðåëêè óñòàíîâëåí îñåâîé
çàâèõðèòåëü 10, áëàãîäàðÿ êîòîðîìó óëó÷øàåòñÿ ïåðåìåøèâàíèå âîçäóõà ñ òîïëèâíûì ãàçîì, âûõîäÿùèì èç äåæóðíîé 11 è äèôôóçèîííîé 12 ôîðñóíîê, è ïàðîì (âîäîé). Ïîäâîä âîçäóõà 13 äëÿ
îáðàçîâàíèÿ ïðåäâàðèòåëüíî ïîäãîòîâëåííîé ÒÂÑ
14 îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç äèàãîíàëüíûé çàâèõðèòåëü 15. Òîïëèâíûé ãàç äëÿ ñìåøåíèÿ ïîäàåòñÿ
ñ ïîìîùüþ ãîìîãåííîé ôîðñóíêè íà âõîä â äèàãîíàëüíûé çàâèõðèòåëü.
 ïåðèîä ïóñêà ÃÒÄ ðàáîòàþò äåæóðíûå ôîðñóíêè è ÷àñòü äèôôóçèîííûõ, íà êîòîðûå ïîäàåòñÿ ïîâûøåííîå êîëè÷åñòâî òîïëèâà. Ïîäêëþ÷åíèå
ãîìîãåííûõ ôîðñóíîê ïðîèñõîäèò ïðè îòíîñèòåëüíîé íàãðóçêå ≈0,43NÍÎÌ. Ïðè ýòîì ðàñõîä òîïëèâà
â äèôôóçèîííîé ôîðñóíêå îòêëþ÷àåòñÿ, à â äåæóðíûõ ôîðñóíêàõ ïîääåðæèâàåòñÿ íà ìèíèìàëüíî
âîçìîæíîì óðîâíå. ×åì ìåíüøå îòíîñèòåëüíûé
ðàñõîä òîïëèâà â äåæóðíóþ çîíó, òåì ìåíüøå âûáðîñû NÎx. Íà óñòàíîâèâøèõñÿ ðåæèìàõ ðàáîòû
ÃÒÄ îòíîñèòåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà ÷åðåç äåæóðíóþ ôîðñóíêó ïîääåðæèâàåòñÿ íà óðîâíå 3…4 %.
Ïðè ïîÿâëåíèè íåóñòîé÷èâîñòè ãîðåíèÿ â äåæóðíóþ ôîðñóíêó ïîäàåòñÿ áîëüøå òîïëèâà (äî 25 %).
Äîïîëíèòåëüíûì ôàêòîðîì, ïîçâîëÿþùèì ñíèçèòü ýìèññèþ NÎx è ïîâûñèòü óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ, ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü èçìåíåíèÿ ðàñõîäà
âîçäóõà ÷åðåç ãîðåëêè ñ ïîìîùüþ ðåãóëèðóåìîãî
âõîäíîãî íàïðàâëÿþùåãî àïïàðàòà è ïîâîðîòíîãî êîëüöà, ïåðåêðûâàþùåãî îòâåðñòèÿ âòîðè÷íîãî âîçäóõà â æàðîâîé òðóáå (íà âûíîñíûõ æàðîâûõ òðóáàõ). Ïðè âêëþ÷åíèè ãîìîãåííûõ ôîðñóíîê
ÂÍÀ ïðèêðûò, îòâåðñòèÿ âòîðè÷íîãî âîçäóõà îòêðûòû. Ïðè ïîâûøåíèè íàãðóçêè äî 0,5NÍÎÌ. Îòâåðñòèÿ âòîðè÷íîãî âîçäóõà ïåðåêðûâàþòñÿ, ïîñëå ÷åãî íà÷èíàåòñÿ îòêðûòèå ÂÍÀ, êîòîðîå
çàêàí÷èâàåòñÿ ïðè ïîëíîé íàãðóçêå.
Ãèáðèäíûå ãîðåëêè ôèðìû Siemens ïðè ðàáîòå íà ïðèðîäíîì ãàçå ïîçâîëÿþò ïîëó÷àòü âûáðîñû NÎx < 50 ìã/íì3 è CO < 12 ìã/íì3.
Òåõíîëîãèÿ ìàëîýìèññèîííîãî ãîðåíèÿ ïî
ñõåìå RQQL íå òðåáóåò òàêîé ñëîæíîé ñèñòåìû
àâòîìàòè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ ÊÑ êàê ñõåìà LPP.
 îñíîâó ñõåìû RQQL ïîëîæåí ìåòîä äâóõñòóïåí÷àòîãî ñæèãàíèÿ òîïëèâà. Äëÿ ýòîãî â ÊÑ êîíñòðóêòèâíî îðãàíèçîâûâàþò òðè ïîñëåäîâàòåëüíî ðàñïîëîæåííûå çîíû (ñì. Ðèñ. 6.6_12).
 ïåðâîé çîíå 1 ôîðìèðóåòñÿ ãîðåíèå «áîãàòîé» ÒÂÑ ñ êîýôôèöèåíòîì èçáûòêà âîçäóõà
αÊÑ = 0,6…0,8.  ýòó çîíó ïîäàåòñÿ âñå òîïëèâî 2,
à íåîáõîäèìîå ñîîòíîøåíèå òîïëèâà ê âîçäóõó
îáåñïå÷èâàåòñÿ ïîäà÷åé âîçäóõà 3. Ââèäó íåäîñòàò-
Ðèñóíîê 6.6_12 - Ñõåìà æàðîâîé òðóáû, ðàáîòàþùåé ïî ïðèíöèïó RQQL
1 - çîíà «áîãàòîãî» ãîðåíèÿ; 2 - ïîäà÷à òîïëèâà; 3 - ïîäâîä âîçäóõà
â «áîãàòóþ çîíó»; 4 - ïîäâîä âîçäóõà â çîíó ñìåøåíèÿ; 5 - çîíà «áåäíîãî» ãîðåíèÿ; 6 - ïðîäóêòû ñãîðàíèÿ
êà ñâîáîäíîãî êèñëîðîäà è íèçêîé òåìïåðàòóðû
ãîðåíèÿ, êîëè÷åñòâî îêèñëîâ àçîòà, îáðàçóþùèõñÿ
â ïåðâîé çîíå, íåâåëèêî.
Âî âòîðîé çîíå ïðîäóêòû íåïîëíîãî ñãîðàíèÿ
òîïëèâà èç «áîãàòîé» çîíû èíòåíñèâíî ñìåøèâàþòñÿ ñ áîëüøèì êîëè÷åñòâîì âîçäóõà 4 (çîíà ðåçêîãî ðàçáàâëåíèÿ). Ñìåøåíèå ïðîäóêòîâ íåïîëíîãî ñãîðàíèÿ èç «áîãàòîé» çîíû ñ «õîëîäíûì»
âîçäóõîì ïîíèæàåò òåìïåðàòóðó è óâåëè÷èâàåò êîýôôèöèåíò èçáûòêà âîçäóõà â ñìåñè, ïîñòóïàþùåé
â çîíó 5. Â ýòîé çîíå ïðîèñõîäèò ãîðåíèå «áåäíîé»
ÒÂÑ c êîýôôèöèåíòîì èçáûòêà âîçäóõà αÊÑ ≈ 2,0
îáðàçîâàâøåéñÿ íà âûõîäå èç çîíû ðåçêîãî ðàçáàâëåíèÿ. Êîíöåíòðàöèÿ NOx â ïðîäóêòàõ ñãîðàíèÿ 6
çäåñü îãðàíè÷èâàåòñÿ íåâûñîêîé òåìïåðàòóðîé
ïëàìåíè è ìàëûì âðåìåíåì ïðåáûâàíèÿ.
Îñíîâíîé èñòî÷íèê îáðàçîâàíèÿ NOx â ñõåìå RQQL– çîíà ðåçêîãî ðàçáàâëåíèÿ, â êîòîðîé
âîçìîæíî îáðàçîâàíèå ëîêàëüíûõ ñòåõèîìåòðè÷åñêèõ î÷àãîâ ãîðåíèÿ. Ïîýòîìó î÷åíü âàæíî îðãàíèçîâàòü ïðîöåññ ðàçáàâëåíèÿ òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû
ïåðåìåøèâàíèå ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ «áîãàòîé»
çîíû ñ âîçäóõîì ïðîèñõîäèëî êàê ìîæíî áûñòðåå
è ðàâíîìåðíî ïî âñåìó ïîïåðå÷íîìó ñå÷åíèþ æàðîâîé òðóáû.
Äîñòîèíñòâàìè ñõåìû RQQL ÿâëÿåòñÿ ïðîñòîòà ñèñòåìû ðåãóëèðîâàíèÿ, òàê êàê äëÿ ïîäà÷è òîïëèâà ìîæåò áûòü çàäåéñòâîâàí òîëüêî îäèí êîëëåêòîð, è õîðîøàÿ óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ âî âñåì
äèàïàçîíå ðåæèìîâ ðàáîòû ÃÒÄ. Ê íåäîñòàòêàì
ýòîé ñõåìû ìîæíî îòíåñòè òî, ÷òî íà ïðàêòèêå îíà
341
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
Ðèñóíîê 6.6_13 - ÊÑ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90ÃÏ-2 ñ æàðîâîé òðóáîé, ðàáîòàþùåé ïî ñõåìå RQQL
1 - æàðîâàÿ òðóáà; 2 – ãàçîñáîðíèê; 3 – ôîðñóíêà; 4 – çàâèõðèòåëü; 5 -«áîãàòàÿ» çîíà»;
6 – «áåäíàÿ» çîíà; 7 – îòâåðñòèÿ çîíû ðàçáàâëåíèÿ; 8 – ñâå÷à çàæèãàíèÿ
èìååò îãðàíè÷åííûå âîçìîæíîñòè ïî ïîëó÷åíèþ
íèçêèõ óðîâíåé âûáðîñîâ NÎx (ìåíåå 50 ìã/íì3).
Íàèáîëåå ðàöèîíàëüíî ñõåìó ãîðåíèÿ RQQL èñïîëüçîâàòü â ÃÒÄ ñ íèçêèìè è ñðåäíèìè ïàðàìåòðàìè ðàáî÷åãî öèêëà.
Òåõíîëîãèÿ ãîðåíèÿ ïî ñõåìå RQQL øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ â ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü», â ÷àñòíîñòè, íà ÃÒÄ ñåìåéñòâà ÏÑ-90ÃÏ, ñîçäàííûõ
íà áàçå ãàçîãåíåðàòîðà àâèàöèîííîãî ñåðèéíîãî
äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À. Íà Ðèñ. 6.6_13 ïðèâåäåíà ÊÑ
äâèãàòåëÿ ÏÑ-90ÃÏ-1, ïðåäíàçíà÷åííîãî äëÿ
ïðèâîäà êîìïðåññîðà íà ãàçîïåðåêà÷èâàþùèõ
ñòàíöèÿõ. Ïàðàìåòðû âîçäóõà íà âõîäå â ÊÑ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90ÃÏ-1 íà íîìèíàëüíîì ðåæèìå ñîñòàâëÿþò: Ð*Ê = 16,2 êãñ/ñì2, Ò*Ê = 686 Ê. Äèàïàçîí èçìåíåíèÿ êîýôôèöèåíòà èçáûòêà âîçäóõà íà
342
âûõîäå ÊÑ îò ðåæèìà õîëîñòîãî õîäà äî íîìèíàëüíîãî - îò 4,41 äî 2,96. ÊÑ èìååò äâåíàäöàòü öèëèíäðè÷åñêèõ æàðîâûõ òðóá 1 è îáùèé êîëüöåâîé ãàçîñáîðíèê 2. Ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî æàðîâîé òðóáû
âêëþ÷àåò â ñåáÿ ãàçîâóþ ôîðñóíêó 3 ñ áîëüøèì êîëè÷åñòâîì îòâåðñòèé äëÿ ëó÷øåãî ïåðåìåøèâàíèÿ
òîïëèâà ñ âîçäóõîì è ðàäèàëüíûé çàâèõðèòåëü 4.
 çîíó «áîãàòîãî» ãîðåíèÿ 5 ïîñòóïàåò îêîëî 20 %
âîçäóõà, â «áåäíóþ» çîíó 6 – îêîëî 70 %. Âîçäóõ
â çîíó ðàçáàâëåíèÿ ïîñòóïàåò ÷åðåç âîñåìü êðóïíûõ îòâåðñòèé 7. Ðîçæèã ÊÑ ïðè çàïóñêå îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñâå÷è çàæèãàíèÿ 8. Ïðè èçìåíåíèè ðåæèìà ðàáîòû äâèãàòåëÿ îò õîëîñòîãî
õîäà äî íîìèíàëüíîãî êîýôôèöèåíò èçáûòêà âîçäóõà â «áîãàòîé» è «áåäíîé» çîíàõ ìåíÿåòñÿ ñîîòâåòñòâåííî îò 0,9 äî 0,6 è îò 3,1 äî 2,1. Òàêîå
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
èçìåíåíèå êîýôôèöèåíòà èçáûòêà âîçäóõà ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èòü óñòîé÷èâîå ãîðåíèå âî âñåì ðàáî÷åì äèàïàçîíå ÃÒÄ è, â òî æå âðåìÿ, ïîëó÷èòü
íèçêèå âûáðîñû âðåäíûõ âåùåñòâ.
 ñëó÷àå ïðèìåíåíèÿ âîäû èëè ïàðà äëÿ ñíèæåíèÿ óðîâíÿ âûáðîñîâ NÎx ÊÑ äîëæíà èìåòü
«çàïàñ» ïî ïîëíîòå ñãîðàíèÿ ñ òåì, ÷òîáû âïðûñê
âëàãè íå ïðèâåë ê íåäîïóñòèìîìó ðîñòó âûáðîñîâ ÑÎ è ÑÍ èëè ñðûâó ïëàìåíè. Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî âïðûñê âîäû (ïàðà) â êàìåðó, ðàáîòàþùóþ
íà áåäíîé ãîìîãåííîé ñìåñè ïî êîíöåïöèè LPP, íåöåëåñîîáðàçåí. Îí ïðèìåíÿåòñÿ, êàê ïðàâèëî, ïðè
ñæèãàíèè îêîëîñòåõèîìåòðè÷åñêèõ ÒÂÑ â äèôôóçèîííîì ðåæèìå. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ âûáðîñîâ NÎx íà
óðîâíå 50 ìã/íì3 ðàñõîä ïàðà äîëæåí ñîñòàâëÿòü
íå ìåíåå 100…150 % îò ðàñõîäà òîïëèâà. Ïðè
âïðûñêå âîäû, â ñîîòâåòñòâèè ñ òåïëîâûì áàëàíñîì, åå òðåáóåòñÿ â 1,62 ðàçà áîëüøå ïî ñðàâíåíèþ
ñ ïàðîì äëÿ äîñòèæåíèÿ îäèíàêîâîãî ýôôåêòà ïî
ñíèæåíèþ NÎx. Òàê êàê âïðûñê âîäû èëè ïàðà
ïîäàâëÿåò îáðàçîâàíèå NOx ïî òåðìè÷åñêîìó ìåõàíèçìó, î÷åíü âàæíî äëÿ óìåíüøåíèÿ ðàñõîäà
âîäû (ïàðà) ïîäàâàòü åå â îáëàñòü ìàêñèìàëüíûõ
òåìïåðàòóð âìåñòå ñ òîïëèâîì. Î÷åâèäíî, ÷òî ëó÷øèé ñïîñîá äîáèòüñÿ æåëàåìîãî – ýòî ïîäãîòîâèòü
è ñæå÷ü âîäíî-òîïëèâíóþ ýìóëüñèþ.
Ê íåäîñòàòêàì ñïîñîáà ñ âïðûñêîì âîäû
(ïàðà) ìîæíî îòíåñòè:
- ñíèæåíèå ðåñóðñà èç-çà âîçíèêàþùèõ ïóëüñàöèé äàâëåíèÿ â êàìåðå è âûñîêîãî ãðàäèåíòà òåðìè÷åñêèõ íàãðóçîê, îñîáåííî ïðè âïðûñêå âîäû;
- óñëîæíåíèå êîíñòðóêöèè ÃÒÄ (èíîãäà òðåáóþòñÿ èçìåíåíèÿ ïåðâîãî ñîïëîâîãî àïïàðàòà òóðáèíû ñ öåëüþ ïîâûøåíèÿ åãî ïðîïóñêíîé ñïîñîáíîñòè);
- çíà÷èòåëüíûå ýêñïëóàòàöèîííûå ðàñõîäû,
ñâÿçàííûå ñ êà÷åñòâåííîé ïîäãîòîâêîé âîäû (æåñòêîñòü íå áîëåå 0,005 ìãý/ë). Äîðîãîñòîÿùàÿ âîäà
çàòåì áåçâîçâðàòíî òåðÿåòñÿ âìåñòå ñ âûõëîïíûìè ãàçàìè.
Íåñìîòðÿ íà óêàçàííûå íåäîñòàòêè, ñïîñîá
ïîäà÷è âîäû èëè ïàðà â ÊÑ øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ
â ÃÒÄ ìíîãèõ ôèðì, îñîáåííî çà ðóáåæîì.
Ïåðñïåêòèâíûì íàïðàâëåíèåì â ðåøåíèè
ïðîáëåì ïî ñíèæåíèþ âûáðîñîâ âðåäíûõ âåùåñòâ
ÿâëÿåòñÿ ðàçðàáîòêà êàòàëèòè÷åñêèõ ÊÑ. Ñ èõ ïîìîùüþ ìîæíî ïîëó÷èòü óëüòðàíèçêèå âûáðîñû.
Òàê, íà ôèðìå General Electric â ñòåíäîâûõ óñëîâèÿõ ïðè ïàðàìåòðàõ, õàðàêòåðíûõ äëÿ äâèãàòåëåé
ñåðèè F áûëè ïîëó÷åíû âûáðîñû: NÎx = 0,5 ppm;
CO = 0,8 ppm; HC = 1,7 ppm.
Ðàáîòû ïî êàòàëèòè÷åñêèì ÊÑ ïðîâîäÿòñÿ
óæå äëèòåëüíîå âðåìÿ ïðàêòè÷åñêè íà âñåõ ôèðìàõ, çàíèìàþùèõñÿ ðàçðàáîòêîé ÃÒÄ. Íåêîòîðûå
Ðèñóíîê 6.6_14 - Ýêîíîìè÷íîñòü ðàçëè÷íûõ ìåòîäîâ ñíèæåíèÿ NÎx â ïðîìûøëåííûõ ÃÒÄ [6.9.34]
1- êàòàëèòè÷åñêàÿ ÊÑ; 2 - âïðûñê
âîäû; 3- âïðûñê ïàðà; 4- ñæèãàíèå
ïî ñõåìå LPP; 5- ñæèãàíèå ïî ñõåìå LPP+ñåëåêòèâíàÿ êàòàëèòè÷åñêàÿ àçîòîî÷èñòêà ïðîäóêòîâ
ñãîðàíèÿ
èç ýòèõ êàìåð íàõîäÿòñÿ â ñòàäèè íàòóðíûõ èñïûòàíèé èëè îïûòíîé ýêñïëóàòàöèè (ÃÒÄ 501 ôèðìû Allisson, ÃÒÄ Frame-9E (PG9171E) ôèðìû
Pratt&Whitney ñîâìåñòíî ñ ôèðìîé «Catalytic»,
ÃÒÄ M1A-13A ôèðìû Kawasaki è äð). Ðàçðàáîò÷èêè ñ÷èòàþò, ÷òî ïðèìåíåíèå êàòàëèòè÷åñêèõ
ñèñòåì ïðèâåäåò ê óìåíüøåíèþ êàïèòàëüíûõ
è ýêñïëóàòàöèîííûõ çàòðàò (ñì. Ðèñ. 6.6_14). Èñïîëüçîâàíèå êàòàëèçà ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü â íàòóðíûõ óñëîâèÿõ âûáðîñû NOx ìåíåå 12 ìã/íì3, à ÑÎ
è ÑÍ - ìåíåå 7 ìã/íì3. Òàê êàê øèðîêîå êîììåð÷åñêîå ïðèìåíåíèå êàòàëèòè÷åñêèõ ÊÑ ñäåðæèâàåòñÿ èõ îãðàíè÷åííûì ðåñóðñîì, òî îñíîâíûå ðàáîòû â íàñòîÿùåå âðåìÿ âåäóòñÿ ïî îïòèìèçàöèè
êîíñòðóêöèè êàòàëèòè÷åñêîé êàìåðû è ïî óâåëè÷åíèþ ðåñóðñà êàòàëèçàòîðà è ïîâûøåíèþ òåìïåðàòóðû åãî ðàáîòû. Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà êàòàëèòè÷åñêîé ÊÑ è ïðèíöèï åå ðàáîòû ïðèâåäåíû
â ðàçäåëå 6.3.4.
Ïðîáëåìà âûñîêîãî ðåñóðñà æàðîâûõ òðóá ÃÒÄ
íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ ïðè äåôèöèòå âîçäóõà, èäóùåãî íà îõëàæäåíèå, ðåøàåòñÿ, êàê ïðàâèëî, ïðèìåíåíèåì âûñîêîýôôåêòèâíûõ êîíñòðóêöèé ñèñòåì
îõëàæäåíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì òåïëîçàùèòíîãî
343
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
6.7 - Ïåðñïåêòèâû ðàçâèòèÿ
êàìåð ñãîðàíèÿ ÃÒÄ
Ðèñóíîê 6.6_15 - Æàðîâàÿ òðóáà ÊÑ ôèðìû Siemens
ñ êåðàìè÷åñêèì ïîêðûòèåì [6.9.35]
ïîêðûòèÿ. Òàê, ôèðìà Rolls-Royce ïðèìåíÿåò ñèñòåìó îõëàæäåíèÿ òèïà «òðàíñïëàé» ñ «òîëñòûì»
(δê = 500…600 ìê) òåïëîçàùèòíûì ïîêðûòèåì ñòåíîê æàðîâîé òðóáû. Îò èñõîäíîãî óðîâíÿ ðàñõîä
âîçäóõà íà îõëàæäåíèå óìåíüøàåòñÿ ïî÷òè â äâà
ðàçà. Ôèðìû General Electric è Pratt&Whitney âíåäðèëè òåõíîëîãèþ êîíâåêòèâíîãî îõëàæäåíèÿ òàêæå ñ «òîëñòûì» òåïëîçàùèòíûì ïîêðûòèåì, ÷òî
äàëî âîçìîæíîñòü èñêëþ÷èòü ðàñõîä âîçäóõà íà
ïëåíî÷íîå îõëàæäåíèå, èñïîëüçîâàòü åãî â ïðîöåññå íèçêîòåìïåðàòóðíîãî ãîðåíèÿ.
Íàèáîëåå ðàäèêàëüíûì ñïîñîáîì ñíèæåíèÿ
ðàñõîäà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà ÿâëÿåòñÿ ïðèìåíåíèå êåðàìèêè. Ôèðìà Siemens íà ñâîèõ áîëüøèõ öèëèíäðè÷åñêèõ êàìåðàõ ïðèìåíÿåò êåðàìè÷åñêèå ïëèòêè, íå ñâÿçàííûå æåñòêî ñ îñíîâíîé
êîíñòðóêöèåé, à â ãàçîñáîðíèêå – ìåòàëëè÷åñêèå
ïëèòêè, ïîêðûòûå êåðàìèêîé (ñì. Ðèñ. 6.6_15).
 ðåçóëüòàòå ìåæðåìîíòíûé ðåñóðñ äîñòèã óðîâíÿ 100000 ÷àñîâ. Íåñìîòðÿ íà î÷åâèäíûå ïîëîæèòåëüíûå ñòîðîíû âíåäðåíèÿ êåðàìèêè â êîíñòðóêöèþ ÊÑ, åå ïðèìåíåíèå îãðàíè÷èâàåòñÿ òàêèìè
ñâîéñòâàìè êàê:
- ìàëûå çàïàñû ïðî÷íîñòè íà èçãèá è ðàñòÿæåíèå;
- ðàñòðåñêèâàíèå ïðè áîëüøèõ è ÷àñòî ïîâòîðÿþùèõñÿ òåïëîâûõ «óäàðíûõ» ãðàäèåíòàõ òåìïåðàòóð;
- òðóäíîñòè íåðàçðóøàþùåãî êîíòðîëÿ äåòàëåé ïåðåä ïîñòàâêîé íà äâèãàòåëü.
344
 ñâÿçè ñ ïîñòîÿííî ðàñòóùèì âíèìàíèåì ê
îõðàíå îêðóæàþùåé ñðåäû, îñíîâíûì òðåáîâàíèåì
èç îáùåãî ïåðå÷íÿ òðåáîâàíèé ê ÊÑ ÃÒÄ íà áëèæàéøóþ ïåðñïåêòèâó ïî-ïðåæíåìó îñòàåòñÿ îáåñïå÷åíèå íèçêèõ óðîâíåé âûáðîñîâ âðåäíûõ âåùåñòâ. Ïðè
ýòîì, îäíîâðåìåííî äåëàåòñÿ óïîð íà ñíèæåíèå ñòîèìîñòè æèçíåííîãî öèêëà, êóäà âõîäèò ñòîèìîñòü
èçãîòîâëåíèÿ, ðåìîíòà è òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ. Äëÿ ïðîìûøëåííûõ ÃÒÄ, ó÷èòûâàÿ êîíúþíêòóðó ðûíêà, äîïîëíèòåëüíî âûäâèãàåòñÿ òðåáîâàíèå
ïî ðàñøèðåíèþ äèàïàçîíà ïðèìåíÿåìûõ âèäîâ òîïëèâà - îò íèçêîêàëîðèéíûõ ãàçîîáðàçíûõ òîïëèâ äî
òÿæåëûõ ïðîäóêòîâ íåôòåïåðåðàáîòêè.
Óñïåøíîå ðåøåíèå çàäà÷è ïî ñîçäàíèþ ïåðñïåêòèâíîé êîíñòðóêöèè ÊÑ íåâîçìîæíî áåç ïðèìåíåíèÿ íîâûõ ìàòåðèàëîâ è òåõíîëîãèé èçãîòîâëåíèÿ.  ïåðâóþ î÷åðåäü ýòî îòíîñèòñÿ ê æàðîâîé
òðóáå. Òàê, äëÿ ïîâûøåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ òðåáóþòñÿ ìàòåðèàëû ñ âûñîêîé
ðàáî÷åé òåìïåðàòóðîé (1200°Ñ è áîëåå), íàïðèìåð,
òàêèå êàê èíòåðìåòàëëèäû è êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû íà îñíîâå êåðàìèêè. Êðîìå ýòîãî, íà âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè æàðîâîé òðóáû äîëæíî áûòü
ïðåäóñìîòðåíî êåðàìè÷åñêîå òåïëîçàùèòíîå ïîêðûòèå, îáëàäàþùåå õîðîøèì ñöåïëåíèåì ñ îñíîâíûì ìàòåðèàëîì æàðîâîé òðóáû è ñòîéêîñòüþ
ê òåðìîöèêëàì.
Äëÿ êàòàëèòè÷åñêèõ ÊÑ îñíîâíîé ïðîáëåìîé
ÿâëÿåòñÿ ïîâûøåíèå òåïëîñòîéêîñòè è äîëãîâå÷íîñòè êàòàëèçàòîðà.
Ê ïåðñïåêòèâíîìó íàïðàâëåíèþ â ïëàíå ñîçäàíèÿ ìàëîýìèññèîííûõ ÊÑ îòíîñèòñÿ ñîçäàíèÿ ãèáêèõ àâòîìàòèçèðîâàííûõ ñèñòåì óïðàâëåíèÿ, ïîçâîëÿþùèõ êîíòðîëèðîâàòü ýìèññèþ (êàê ïðàâèëî, ïî
êîñâåííûì ïàðàìåòðàì) â ïðîöåññå ðàáîòû ÃÒÄ
è ïðè èçìåíåíèè óñëîâèé âîçäåéñòâîâàòü íà ðåãóëèðóþùèå ýëåìåíòû.  êà÷åñòâå ðåãóëèðóþùèõ
ýëåìåíòîâ ìîãóò âûñòóïàòü òîïëèâíûå êîëëåêòîðû, ïåðåïóñêíûå òðóáû è (èëè) ôðîíòîâûå óñòðîéñòâà èçìåíÿåìîé ãåîìåòðèè. Òàêèå ñèñòåìû ïîçâîëÿþò ïîääåðæèâàòü ìèíèìàëüíûé óðîâåíü ýìèññèè
âî âñåì äèàïàçîíå ðàáîòû ÃÒÄ è ïðåäîòâðàùàòü
ïóëüñàöèîííîå ãîðåíèå è ïðîñêîê ïëàìåíè â ñìåñèòåëüíîå óñòðîéñòâî.
Ñ öåëüþ ñîêðàùåíèÿ âðåìåíè íà ñîçäàíèå
ïåðñïåêòèâíîé ÊÑ áîëüøàÿ ðîëü îòâîäèòñÿ ðàñ÷åòíûì ðàáîòàì. Çäåñü íåîáõîäèìû íàäåæíûå ìåòîäèêè ðàñ÷åòà, èñïîëüçóþùèå, êàê ïðàâèëî, òðåõìåðíûå ìîäåëè è àïðîáèðîâàííûå ïðåäûäóùèìè
èñïûòàíèÿìè.
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
6.8 – Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðüìèíèìóì
air spray type fuel spray nozzl - òîïëèâíàÿ ôîðñóíêà
ñ âîçäóøíûì ðàñïûëîì
annular combustion ñhamber - êîëüöåâàÿ ÊÑ
burning - ñæèãàíèå. ãîðåíèå
ñarbon - óãëåðîä
carbon dioxide
ñarbon monoxide - îêèñü óãëåðîäà
ñhamber - êàìåðà
cooling - îõëàæäåíèå
combustion - ãîðåíèå, ñãîðàíèå
combustion ñhamber - êàìåðà ñãîðàíèÿ (ÊÑ)
combustion efficiency - ýôôåêòèâíîñòü ãîðåíèÿ
combustion intensity - èíòåíñèâíîñòü ãîðåíèÿ
combustion stability - ñòàáèëüíîñòü ãîðåíèÿ
dilution zone - çîíà ñìåøåíèÿ
electric spark - ýëåêòðè÷åñêàÿ èñêðà
emissions - ýìèññèÿ
flame - ïëàìÿ
flame tube - æàðîâàÿ òðóáà
flare - ãîðåëêà
fuel manifold - òîïëèâíûé êîëëåêòîð
fuel supply - ïîäà÷à òîïëèâà
fuel spray nozzl - òîïëèâíûå ðàñïûëèâàþùèå ôîðñóíêè
ignition - âîñïëàìåíåíèå
interconnecter - ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèé ïàòðóáîê
multiple combustion ñhamber - èíäèâèäóàëüíàÿ ÊÑ
oxides of nitrogen - îêèñè àçîòà
pollution - âðåäíûå âûáðîñû
pre-vaporization - ïðåäâàðèòåëüíîå èñïàðåíèå
primary zone - ïåðâè÷íàÿ çîíà
smoke - äûì
snout - çàáîðíèê
swirl - çàâèõðèòåëü
thrust engine- òÿãà äâèãàòåëÿ
tubo-annular combustion ñhamber - òðóá÷àòî-êîëüöåâàÿ ÊÑ
turbine blades - ðàáî÷èå ëîïàòêè òóðáèíû
turbine nozzles guide vanes- ñîïëîâûå ëîïàòêè òóðáèíû
unburnt hydrocarbons - íåñãîðåâøèå óãëåâîäîðîäû
vaporizer combustion ñhamber - èñïàðèòåëüíàÿ ÊÑ
6.9 – Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé
ëèòåðàòóðû
6.9.1 ÎÑÒ 1 00411-90 Êàìåðû ñãîðàíèÿ îñíîâíûå
ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëåé. Ìåòîäû îáðàáîòêè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèÿ ïîëÿ òåìïåðàòóðû ãàçà.
6.9.2. Ñòàíäàðò ÈÊÀÎ (Ïðèëîæåíèå 16 ê Êîíâåíöèè î ìåæäóíàðîäíîé ãðàæäàíñêîé àâèàöèè, òîì 2
«Ýìèññèÿ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé»).
6.9.3. Àâèàöèîííûå ïðàâèëà ÀÏ-34 «Îõðàíà îêðóæàþùåé ñðåäû. Íîðìû ýìèññèè äëÿ àâèàöèîííûõ
äâèãàòåëåé».
6.9.4. The Jet Engine Rollse-Royce plc.
6.9.5. Òåïëîâîå è íàïðÿæåííîå ñîñòîÿíèå ñòåíîê
æàðîâûõ òðóá êàìåð ñãîðàíèÿ ÃÒÄ. Ñáîðíèê ñòàòåé ïîä ðåäàêöèåé À.Ä.Ðåêèíà. Âûïóñê âòîðîé.
Òðóäû ¹ 1295, ÖÈÀÌ, 1992.
6.9.6. À.Â.Ñóäàðåâ, Â.È.Àíòîíîâñêèé. Êàìåðà ñãîðàíèÿ ãàçîòóðáèííûõ óñòàíîâîê: Òåïëîîáìåí. - Ì.:
Ìàøèíîñòðîåíèå, 1985.
6.9.7. Â.À.Ñêèáèí, Ñ.À.Âîëêîâ. Âûáðîñû âðåäíûõ
âåùåñòâ îò àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé. ÖÈÀÌ. Àýðîêîñìè÷åñêèé êóðüåð ¹2 2003ã.
6.9.8. À.Ëåôåâð. Ïðîöåññû â êàìåðàõ ñãîðàíèÿ
ÃÒÄ. Ïåðåâîä ñ àíãëèéñêîãî ê.ò.í. Ñ.Î.Àïåëüáàóì è äð. ïîä ðåäàêöèåé ä-ðà òåõí. íàóê, ïðîô.
Â.Å.Äîðîøåíêî. - Ì.: èçä. Ìèð. 1986ã.
6.9.9. Gerard Bayle-Laboure Pollutant emissions from
aircraft engines: asituation under control. Revue
scientifique Snecma. ¹ 2. Juin 1991.
6.9.10. Ïàòåíò ¹ RU 2107230 C1.
6.9.11. Ïàòåíò ¹ RU 2103611 C1
6.9.12. R.L. Hack et al. «Design and Testing of a
Unique, Compact Gas Turbine Catalytic Combustor
Premixer», Proceedings of ASME Turbo Expo 2003
Power for Land, Sea and Air, June 16-19, 2003, Atlanta,
Georgia, USA.
6.9.13. Ïàòåíò ÐÔ ¹ RU 2211409 C2
6.9.14. Ïàòåíò ÐÔ ¹ RU 2215241 C2
6.9.15. Þ.Ô.Äèòÿêèí, Ë.À.Êëÿ÷êî, Á.Â.Íîâèêîâ,
Â.È.ßãîäêèí. Ðàñïûëèâàíèå æèäêîñòåé - Ì.: «Ìàøèíîñòðîåíèå», 1977.
6.9.16. Þ.È.Õàâêèí. Öåíòðîáåæíûå ôîðñóíêè. Ë.:«Ìàøèíîñòðîåíèå» (Ëåíèíãð. îòäåëåíèå), 1976.
6.9.17. È.Å.Èäåëü÷èê. Ñïðàâî÷íèê ïî ãèäðàâëè÷åñêèì ñîïðîòèâëåíèÿì. - Ì.: «Ìàøèíîñòðîåíèå»,
1976.
6.9.18. Ä.Á.Õðîíèí. Êîíñòðóêöèÿ è ïðîåêòèðîâàíèå àâèàöèîííûõ ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëåé. - Ì.:
Ìàøèíîñòðîåíèå, 1989.
6.9.19. Î.À.Ïîïîâ, Ñ.À.Ôåäîðîâ. Ñîâðåìåííûå
ýëåêòðè÷åñêèå ñèñòåìû çàæèãàíèÿ äëÿ êàìåð ñãîðàíèÿ äâèãàòåëåé è òåïëîòåõíè÷åñêèõ óñòðîéñòâ
ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ. Àíàëèç òåíäåíöèé ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ è ïåðñïåêòèâ ðàçâèòèÿ ïî ìàòåðèàëàì âåäóùèõ çàðóáåæíûõ ôèðì è îòå÷åñòâåííûõ
ðàçðàáîòîê, (îáçîð). Òåõíè÷åñêèé îò÷åò ÖÈÀÌ, Ì.,
1993.
6.9.20. À.Í.Ìóðûñåâ. Ïîðÿäîê ðàáîò ïðè ñîãëàñîâàíèè ïðèìåíåíèÿ ñèñòåì çàæèãàíèÿ íà ÃÒÄ. Ðó-
345
Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ
êîâîäÿùèé òåõíè÷åñêèé ìàòåðèàë, ÓÀÊÁ «Ìîëíèÿ», 1993.
6.9.21. Á.Ñ.Ðåâçèí Ãàçîïåðåêà÷èâàþùèå àãðåãàòû
ñ ãàçîòóðáèííûì ïðèâîäîì. Ó÷åáíîå ïîñîáèå. Åêàòåðèíáóðã, ÓÃÒÓ-ÓÏÈ, 2002.
6.9.22. À.Ì.Ïîñòíèêîâ Ñíèæåíèå îêñèäîâ àçîòà â
âûõëîïíûõ ãàçàõ ÃÒÓ. Èçäàòåëüñòâî Ñàìàðñêîãî
íàó÷íîãî öåíòðà ÐÀÍ, 2002.
6.9.23. ÃÎÑÒ 28775-90 «Àãðåãàòû ãàçîïåðåêà÷èâàþùèå ñ ãàçîòóðáèííûì ïðèâîäîì. Îáùèå òåõíè÷åñêèå óñëîâèÿ». Ãîññòàíäàðò, Ì., 1991.
6.9.24. ÃÎÑÒ 29328-92 «Óñòàíîâêè ãàçîòóðáèííûå
äëÿ ïðèâîäà òóðáîãåíåðàòîðîâ. Îáùèå òåõíè÷åñêèå óñëîâèÿ». Ãîññòàíäàðò, Ì., 1991.
6.9.25. ÃÎÑÒ 12.1.005-88. «Ïðîäóêöèÿ ïðîèçâîäñòâåííî-òåõíîëîãè÷åñêîãî íàçíà÷åíèÿ. Îáùèå òåõíè÷åñêèå óñëîâèÿ». Ì., 1988.
6.9.26. ÑÍ 245-71. Ñàíèòàðíûå íîðìû ïðîåêòèðîâàíèÿ ïðîìûøëåííûõ ïðåäïðèÿòèé.
6.9.27. Ðåêëàìíûé ïðîñïåêò «Rolls-Royce Industrial
& Marine Gas Turbines Limited», 1994.
6.9.28. Mongia H.C. «Aero-Thermal Design and
Analysis of Gas Turbine Combustion Systems Current
Status and Future Direction». AIAA Paper 98-3982.
6.9.29. ASME Paper 94-GT-253.
6.9.30. Raghavan P. et al. «Combustion Instability
Characteristics of Industrial Engine Dry Low Emission
Combustion Systems». AIAA Paper 98-3379.
6.9.31. Ðåêëàìíàÿ áðîøþðà ôèðìû ABB Power
Generation Industry «The Economic Production of
Heat and Power. Steam and Gas Turbines for Industry».
6.9.32. Ïàòåíò Øâåéöàðèè ¹ ÑÍ 680 467.
6.9.33. Jeffs E. «New Low-NOx combustors in
European Service». Gas Turbine World, ¹ 5, 1988.
6.9.34. À.Ã.Òóìàíîâñêèé è äð. Ïåðñïåêòèâû ñîçäàíèÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ ìàëîòîêñè÷íûõ êàìåð
ñãîðàíèÿ ñòàöèîíàðíûõ ÃÒÓ. Òåïëîýíåðãåòèêà,
¹ 10, 2000.
6.9.35. Ðåêëàìíàÿ áðîøþðà ôèðìû ThyssenKrupp
VDM, ¹ 565, íîÿáðü, 2002.
346
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
7.1 - Õàðàêòåðèñòèêè ÔÊ
Îäíèì èç òðåáîâàíèé, ïðåäúÿâëÿåìûõ ê ÃÒÄ
áîåâûõ è íåêîòîðûõ êîììåð÷åñêèõ ñàìîëåòîâ ÿâëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèå âîçìîæíîñòè çíà÷èòåëüíîãî
êðàòêîâðåìåííîãî èëè äëèòåëüíîãî óâåëè÷åíèÿ
òÿãè äâèãàòåëÿ – ôîðñèðîâàíèÿ.
Ñóùåñòâóþò ðàçëè÷íûå ñïîñîáû ôîðñèðîâàíèÿ òÿãè. Íåçíà÷èòåëüíîå è êðàòêîâðåìåííîå ôîðñèðîâàíèå ìîæíî ïîëó÷èòü ïîäà÷åé óâåëè÷åííîãî
êîëè÷åñòâà òîïëèâà â îñíîâíóþ ÊÑ. Íåñêîëüêî
áîëüøåå ôîðñèðîâàíèå – âïðûñêîì â êîìïðåññîð
èëè ÊÑ äîïîëíèòåëüíîãî ðàáî÷åãî òåëà (íàïðèìåð,
äèñòèëèðîâàííîé âîäû). Íàèáîëåå øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èë ìåòîä ôîðñèðîâàíèÿ òÿãè ïóòåì
ïîäâîäà çà òóðáèíîé äîïîëíèòåëüíîãî òåïëà ê ðàáî÷åìó òåëó. Òåïëî ïîäâîäèòñÿ çà ñ÷åò ñæèãàíèÿ
òîïëèâà â äîïîëíèòåëüíîé ñïåöèàëüíîé ÊÑ, íàçûâàåìîé ôîðñàæíîé êàìåðîé (ÔÊ) (ñì. Ðèñ. 7_1).
Õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ ÔÊ ïî ñðàâíåíèþ
ñ îñíîâíîé ÊÑ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî çà ÔÊ â ïîòîêå íåò
äåòàëåé è óçëîâ, òðåáóþùèõ ñïåöèàëüíîãî èíòåíñèâíîãî îõëàæäåíèÿ, òàêèõ êàê òóðáèíà çà ÊÑ.
Êðîìå òîãî ê íåé íå ïðåäúÿâëÿþòñÿ æåñòêèå ýêîëîãè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ. Ýòî ïîçâîëÿåò îðãàíèçîâàòü ïðîöåññ ãîðåíèÿ â ÔÊ ïðàêòè÷åñêè ïðè
ñòåõèîìåòðè÷åñêîì ñîîòíîøåíèè âîçäóõ/òîïëèâî
(ïðè ñóììàðíîì êîýôôèöèåíòå èçáûòêà âîçäóõà αΣ
áëèçêîì ê 1, â òî âðåìÿ êàê â ÊÑ ñîâðåìåííûõ äâèãàòåëåé êîýôôèöèåíò èçáûòêà âîçäóõà íà ìàêñèìàëüíîì ðåæèìå îáû÷íî íàõîäèòñÿ â äèàïàçîíå îò
2,6 äî 3,2).
Ðàñõîä òîïëèâà ÷åðåç ÔÊ â 2…4 ðàçà áîëüøå,
÷åì ÷åðåç ÊÑ. Ïîýòîìó îò êà÷åñòâà ÔÊ âî ìíîãîì
çàâèñÿò ýêîíîìè÷åñêèå è ýêñïëóàòàöèîííûå õàðàêòåðèñòèêè äâèãàòåëÿ â öåëîì.
 ãëàâå 2 ïðèâåäåí «ïðîñòîé» öèêë ÃÒÄ. Öèêë
ÃÒÄ ñ ÔÊ (ÒÐÄÔ, ÒÐÄÄÔ) ïðèâåäåí íà Ðèñ. 7.1_1.
 ýòîì öèêëå íà ó÷àñòêå Ò-Ô ê ïîòîêó ðàáî÷åãî òåëà
ïîäâîäèòñÿ òåïëî çà ñ÷åò ïðåîáðàçîâàíèÿ õèìè÷åñêîé ýíåðãèè òîïëèâà â òåïëîâóþ. Ðàáîòà öèêëà çíà÷èòåëüíî ïîâûøàåòñÿ è, ñîîòâåòñòâåííî, âîçðàñòàåò ñêîðîñòü èñòå÷åíèÿ ãàçîâ èç ñîïëà è óäåëüíàÿ
òÿãà äâèãàòåëÿ (â 1,5-2 ðàçà). Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî
ñóùåñòâóþò ñõåìû ÔÊ ñ ôîðñèðîâàíèåì (ïîäâîäîì äîïîëíèòåëüíîãî òåïëà) â íàðóæíîì êîíòóðå.
Ðåàëüíûé ïðîöåññ ïîäâîäà òåïëà â ÔÊ îòëè÷àåòñÿ
îò èäåàëüíîãî íàëè÷èåì ãèäðàâëè÷åñêèõ è òåïëîâûõ ïîòåðü ïîëíîãî äàâëåíèÿ ãàçà è íåïîëíîòîé
ñãîðàíèÿ òîïëèâà è â ïðèíöèïå àíàëîãè÷åí ïðîöåññó ïîäâîäà òåïëà â îñíîâíîé ÊÑ [7.8.1].
Êàê âèäíî èç öèêëà, ãèäðàâëè÷åñêèå ïîòåðè
÷àñòè÷íî êîìïåíñèðóþòñÿ, ò.ê. ðàáîòà òðåíèÿ ïðåîáðàçóåòñÿ â òåïëî, êîòîðîå âîçâðàùàåòñÿ â ðàáîòó òåðìîäèíàìè÷åñêîãî öèêëà. Îäíàêî, ïîòåðè äàâëåíèÿ â ÔÊ ïðèâîäÿò ê óìåíüøåíèþ ïîëíîãî
äàâëåíèÿ ãàçà ïåðåä ñîïëîì, óìåíüøåíèþ ñòåïåíè
ïîíèæåíèÿ äàâëåíèÿ ãàçà â ðåàêòèâíîì ñîïëå, è,
ñëåäîâàòåëüíî, ê ñíèæåíèþ ê.ï.ä. öèêëà.
Êðîìå ïîòåðü äàâëåíèÿ ïðîöåññû â ÔÊ ñîïðîâîæäàþòñÿ ïîòåðÿìè òåïëà:
- çà ñ÷åò ðàññåèâàíèÿ â îêðóæàþùåå ïðîñòðàíñòâî (ýòè ïîòåðè ñîñòàâëÿþò 0,005-0,010% îò òåïëà, ïîäâîäèìîãî ê ðàáî÷åìó òåëó â ÔÊ);
- çà ñ÷åò íåïîëíîãî ñãîðàíèÿ òîïëèâà (ýêîíîìè÷íîñòü äâèãàòåëÿ íàõîäèòñÿ â ïðÿìîé çàâèñèìîñòè îò ïîëíîòû ñãîðàíèÿ).
Ïîòåðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ ãàçà â ÔÊ âûðàæàþòñÿ, êàê ïðàâèëî, ÷åðåç îòíîñèòåëüíóþ âåëè÷èíó δ ÔÊ, îïðåäåëÿåìóþ êàê îòíîøåíèå ñíèæåíèÿ
Ðèñóíîê 7_1 - Äâèãàòåëü Ä-30Ô6
347
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
Îòíîñèòåëüíàÿ ñòåïåíü çàãðîìîæäåíèÿ ñå÷åíèÿ ôðîíòîâûì óñòðîéñòâîì îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
ÇÀÃÐ
ãäå
Ðèñóíîê 7.1_1 - Öèêë ÒÐÄÔ (ÒÐÄÄÔ)
- ïëîùàäü 4ÒÔ54 – ñóììà âíåøíåãî
òåïëà è òåïëà òðåíèÿ, ëåæàùàÿ
ïîä ëèíèåé ÒÔ ðåàëüíîãî ïîäâîäà
òåïëà â ÔÊ (Q)
- ïëîùàäü 4’Ò’Ô54’ – âíåøíåå òåïëî (Q1), îïðåäåëåííîå òåì æå èíòåðâàëîì òåìïåðàòóð (Òã – Òñì) ñ
ó÷åòîì ïîëíîòû ñãîðàíèÿ;
- ïëîùàäü 4ÒÔÒ’4’ – òåïëî òðåíèÿ
â ðåàëüíîì ïðîöåññå ïîäâîäà òåïëà
â ÔÊ
ïîëíîãî äàâëåíèÿ ãàçà â ÔÊ îò âõîäíîãî äî âûõîäíîãî ñå÷åíèÿ ê ïîëíîìó äàâëåíèþ ãàçà íà âõîäå.
Ýòè ïîòåðè õàðàêòåðèçóþò àýðîäèíàìè÷åñêîå
è òåðìîäèíàìè÷åñêîå ñîâåðøåíñòâî ÔÊ è ñîñòîÿò
èç äâóõ îñíîâíûõ ÷àñòåé - ãèäðàâëè÷åñêèõ ïîòåðü
è ïîòåðü, ñâÿçàííûõ ñ ïîäâîäîì òåïëà.
Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè ðàáî÷åãî ïðîöåññà
ÔÊ óñëîâíî ìîãóò áûòü ðàçäåëåíû íà äâå îñíîâíûå âçàèìîñâÿçàííûå ãðóïïû:
- õàðàêòåðèñòèêè, îïðåäåëÿþùèå ýôôåêòèâíîñòü ðàáîòû ÔÊ (ñòåïåíü ôîðñèðîâàíèÿ Ô, ïîëíîòà ñãîðàíèÿ òîïëèâà ηÔÊ, ïîòåðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ â ÔÊ â öåëîì δÔÊ è â îòäåëüíûõ åå ýëåìåíòàõ);
- õàðàêòåðèñòèêè, îïðåäåëÿþùèå óñëîâèÿ äëÿ
îðãàíèçàöèè ïðîöåññà ãîðåíèÿ (ñóììàðíûé êîýôôèöèåíò èçáûòêà âîçäóõà, òåìïåðàòóðà, äàâëåíèå
è ñêîðîñòü ãàçîâîãî ïîòîêà ïåðåä ïîäà÷åé â íåãî
ôîðñàæíîãî òîïëèâà).
Ïî îñíîâíûì õàðàêòåðèñòèêàì, áîëüøèíñòâî èç êîòîðûõ îïðåäåëÿþòñÿ èç ðàñ÷åòà äâèãàòåëÿ â öåëîì, ðàñc÷èòûâàþòñÿ è âûáèðàþòñÿ îñíîâíûå ãåîìåòðè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ÔÊ (ñì.
Ðèñ. 7.5.2_1) - äëèíû ñìåñèòåëÿ, äèôôóçîðíîãî
ó÷àñòêà, çîíû ãîðåíèÿ, ìèäåëåâîãî (ìàêñèìàëüíûé) äèàìåòð ÔÊ DÌÈÄ, îòíîñèòåëüíàÿ ñòåïåíü
çàãðîìîæäåíèÿ ñå÷åíèÿ ôðîíòîâûì óñòðîéñòâîì
è íåêîòîðûå äðóãèå.
ÇÀÃÐ
348
= FÇÀÃÐ/FÔÊ
(7.1-1)
– ïëîùàäü çàãðîìîæäåíèÿ ñå÷åíèÿ ôðîíòîâûì óñòðîéñòâîì, ñì2;
FÔÊ – ïëîùàäü ÔÊ â ñå÷åíèè çàãðîìîæäåíèÿ, ñì2.
Ê ïàðàìåòðàì, îïðåäåëÿþùèì ýôôåêòèâíîñòü
ðàáîòû ÔÊ, îòíîñÿòñÿ ñëåäóþùèå.
Ñòåïåíü ôîðñèðîâàíèÿ Ô- õàðàêòåðèçóåò
óâåëè÷åíèå ðåàêòèâíîé òÿãè äâèãàòåëÿ ïðè âêëþ÷åíèè ÔÊ è íàõîäèòñÿ ïî ñëåäóþùåé ôîðìóëå:
ÇÀÃÐ
= RÔ / RÁÔ
(7.1-2)
Ô
ôàêòè÷åñêàÿ
òÿãà
äâèãàòåëÿ
íà
ôîðñèðîÔ
âàííîì ðåæèìå, êãñ;
RÁÔ- òÿãà äâèãàòåëÿ íà ìàêñèìàëüíîì áåñôîðñàæíîì ðåæèìå, ïðèâåäåííàÿ ïî ïàðàìåòðàì íà âõîäå â äâèãàòåëü (ÒÂÕ, ÐÂÕ)
è äàâëåíèþ âîçäóõà çà ÊÂÄ (ÐÊ) ê ñîîòâåòñòâóþùåìó ôîðñèðîâàííîìó ðåæèìó,
êãñ.
Äëÿ áîëüøèíñòâà ñîâðåìåííûõ îòå÷åñòâåííûõ
è çàðóáåæíûõ äâèãàòåëåé 4, 5 è 5+ ïîêîëåíèé ñòåïåíü ôîðñèðîâàíèÿ íà ïîëíîì ôîðñèðîâàííîì ðåæèìå â çåìíûõ óñëîâèÿõ íàõîäèòñÿ â äèàïàçîíå îò
1,4 äî 1,7. Ýôôåêòèâíîñòü ïðèìåíåíèÿ ôîðñèðîâàííûõ ðåæèìîâ âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì ñêîðîñòè ïîëåòà è ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè.
Ïîëíîòà ñãîðàíèÿ òîïëèâà ηÔÊ â ÔÊ - õàðàêòåðèçóåò ñòåïåíü ñîâåðøåíñòâà îðãàíèçàöèè ïðîöåññà ãîðåíèÿ. Îïðåäåëÿåòñÿ êàê îòíîøåíèå ôàêòè÷åñêîãî êîëè÷åñòâà òåïëà, âûäåëåííîãî ïðè
ñãîðàíèè îäíîãî êèëîãðàììà òîïëèâà, ê åãî òåïëîòâîðíîé ñïîñîáíîñòè è çàâèñèò îò ïàðàìåòðîâ ãàçîâîãî ïîòîêà ïåðåä ïîäà÷åé â íåãî ôîðñàæíîãî
òîïëèâà. Ýòî òàêèå ïàðàìåòðû, êàê òåìïåðàòóðà,
äàâëåíèå, ñêîðîñòü, à òàêæå îò êîýôôèöèåíòîâ èçáûòêà âîçäóõà â çîíàõ ãîðåíèÿ. Ñíèæåíèå òåìïåðàòóðû ãàçîâîãî ïîòîêà îòðèöàòåëüíî ñêàçûâàåòñÿ
íà ïîëíîòå ñãîðàíèÿ òîïëèâà (ïîñêîëüêó ïðè ýòîì
óìåíüøàåòñÿ ñêîðîñòü èñïàðåíèÿ, óâåëè÷èâàåòñÿ
âðåìÿ çàäåðæêè âîñïëàìåíåíèÿ òîïëèâà, çàìåäëÿþòñÿ ðåàêöèè ãîðåíèÿ è óìåíüøàåòñÿ ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ôðîíòà ïëàìåíè). Ñíèæåíèå äàâëåíèÿ â ãàçîâîì ïîòîêå òàêæå íåáëàãîïðèÿòíî
ñêàçûâàåòñÿ íà ïîëíîòå ñãîðàíèÿ, ïîñêîëüêó ïðè
ýòîì: óâåëè÷èâàþòñÿ ðàçìåðû êàïåëü; âîçðàñòàåò íåîáõîäèìîå äëÿ èñïàðåíèÿ è ñãîðàíèÿ âðåìÿ;
óõóäøàåòñÿ ñîîòíîøåíèå ñèë, âûçûâàþùèõ òóðáóëåíòíîå ïåðåìåøèâàíèå, è ñèë âÿçêîñòè; âîçãäå
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
ðàñòàþò ýíåðãèÿ è òåìïåðàòóðà âîñïëàìåíåíèÿ òîïëèâà; óñèëèâàåòñÿ òåíäåíöèÿ ê çàòóõàíèþ ïëàìåíè;
óìåíüøàåòñÿ ñêîðîñòü õèìè÷åñêîé ðåàêöèè â ñìåñè òîïëèâà ñ âîçäóõîì. Ïîâûøåíèå ñêîðîñòè ãàçîâîãî ïîòîêà òàêæå ñíèæàåò ïîëíîòó ñãîðàíèÿ òîïëèâà, ïîñêîëüêó ïðè ýòîì óìåíüøàåòñÿ âðåìÿ
ïðåáûâàíèÿ ñìåñè â çîíàõ ãîðåíèÿ.
Âëèÿíèå òåìïåðàòóðû, äàâëåíèÿ è ñêîðîñòè
ãàçîâîãî ïîòîêà íàèáîëåå îùóòèìî äëÿ ÒÐÄÄÔ,
ïîñêîëüêó ñ èçìåíåíèåì óñëîâèé ïîëåòà ñàìîëåòà îíè (îñîáåííî ïî íàðóæíîìó êîíòóðó äâèãàòåëÿ) ìîãóò ñóùåñòâåííî ìåíÿòüñÿ. Ýòî íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü íà ñòàäèè ïðîåêòèðîâàíèÿ
(îñîáåííî ïðè óâåëè÷åíèè ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè äâèãàòåëÿ).
Îñíîâíûì ïàðàìåòðîì, îïðåäåëÿþùèì óñëîâèÿ äëÿ îðãàíèçàöèè ïðîöåññà ãîðåíèÿ, ÿâëÿåòñÿ
ñóììàðíûé êîýôôèöèåíò èçáûòêà âîçäóõà. Ýòîò êîýôôèöèåíò ïîêàçûâàåò, âî ñêîëüêî ðàç ôàêòè÷åñêèé ðàñõîä âîçäóõà (ãàçà), ïðîõîäÿùèé ÷åðåç ÔÊ,
ïðåâûøàåò òåîðåòè÷åñêè íåîáõîäèìûé äëÿ ñæèãàíèÿ ïîäàííîãî ôîðñàæíîãî òîïëèâà. αΣ íàõîäèòñÿ
ïî ñëåäóþùåé ôîðìóëå:
αΣ = 3600GÂ/(GÒÎ+GÒÔÎÐ) L0,
ãäå GÂ
(7.1-3)
– ñóììàðíûé ðàñõîä âîçäóõà ÷åðåç ÔÊ
(äâèãàòåëü), êã/ñ;
GÒÎ – ðàñõîä òîïëèâà ÷åðåç îñíîâíóþ
ÊÑ, êã/÷;
GÒÔÎÐ – ðàñõîä ôîðñàæíîãî òîïëèâà, êã/÷;
L0
– ñòåõèîìåòðè÷åñêèé êîýôôèöèåíò
äëÿ âîçäóõà è äàííîãî âèäà òîïëèâà.
Ó áîëüøèíñòâà ñîâðåìåííûõ äâèãàòåëåé ñ ÔÊ
αΣ = 1,05-1,25 íà ïîëíîì ôîðñèðîâàííîì ðåæèìå
è αΣ = 1,5-4,8 – íà ÷àñòè÷íîì. Ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ ïîëíîòà ñãîðàíèÿ äîñòèãàåò ïðè ñòåõèîìåòðè÷åñêîì ñîîòíîøåíèè âîçäóõ/òîïëèâî (ïðè çíà÷åíèÿõ α Σ , áëèçêèõ ê 1). Ïðè çíà÷åíèÿõ α Σ ,
íàõîäÿùèõñÿ âíå êîíöåíòðàöèîííûõ ïðåäåëîâ âîñïëàìåíåíèÿ, ãîðåíèå íåâîçìîæíî - ïîëíîòà ñãîðàíèÿ ðàâíà íóëþ.
Êîëè÷åñòâåííîå âëèÿíèå âûøåóêàçàííûõ ïàðàìåòðîâ íà ïîëíîòó ñãîðàíèÿ òîïëèâà îïðåäåëÿåòñÿ êîíêðåòíîé êîíñòðóêöèåé ÔÊ.
Ïîëíîòà ñãîðàíèÿ òîïëèâà äëÿ ñîâðåìåííûõ
îòå÷åñòâåííûõ è çàðóáåæíûõ äâèãàòåëåé ñ êðàòêîâðåìåííûì åå âêëþ÷åíèåì (ñàìîëåòû-èñòðåáèòåëè
è ñàìîëåòû-øòóðìîâèêè âîåííîé àâèàöèè) äîñòèãàåò 0,86-0,92 íà ïîëíîì ôîðñèðîâàííîì ðåæèìå.
Ó ÔÊ äâèãàòåëåé ñâåðõçâóêîâûõ áîìáàðäèðîâùèêîâ
è ïàññàæèðñêèõ ñâåðõçâóêîâûõ ñàìîëåòîâ ïîëíîòà
ñãîðàíèÿ íà êðåéñåðñêîì ôîðñèðîâàííîì ðåæèìå
äîñòèãàåò âåëè÷èíû 0,94-0,98.
7.2 - Ðàáîòà ÔÊ
Ðàáîòó ÔÊ ðàññìîòðèì íà ïðèìåðå ÒÐÄÄÔ ñ
íàèáîëåå ÷àñòî âñòðå÷àþùåéñÿ êîíñòðóêöèåé ÔÊ
(ñì. Ðèñ. 7.2_1) [7.8.2].
Âîçäóõ íàðóæíîãî êîíòóðà è ãàç âíóòðåííåãî
ïîñòóïàþò â ñìåñèòåëü 1 ñ «ëåïåñòêàìè» 2, ãäå ïðîèñõîäèò ñìåøåíèå ïîòîêîâ è âûðàâíèâàíèå èõ ïàðàìåòðîâ ïî äàâëåíèþ, òåìïåðàòóðå, ñêîðîñòè. Äàëåå ïîòîê òîðìîçèòñÿ â ðàñøèðÿþùåìñÿ êàíàëå,
îáðàçîâàííîì êîëüöåâûì äèôôóçîðîì 3 è öåíòðàëüíûì òåëîì 4. Ñíèæåíèå ñêîðîñòè ïîòîêà ïîçâîëÿåò ñîçäàòü íà âûõîäå èç äèôôóçîðà ñ ïîìîùüþ ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà 5, îáðàçîâàííîãî
ïëîõî îáòåêàåìûìè òåëàìè V-îáðàçíîãî ïðîôèëÿ
- ñòàáèëèçàòîðàìè 6, öèðêóëÿöèîííûå çîíû, â êîòîðûå èç êîëëåêòîðîâ è ôîðñóíîê 7 ïîäàåòñÿ òîïëèâî. Îáðàçîâàâøàÿñÿ òîïëèâîâîçäóøíàÿ ñìåñü
(ÒÂÑ) âîñïëàìåíÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíîé
ñèñòåìû ðîçæèãà (ñì. ðàçäåë 7.6.1). Öèðêóëÿöèîííûå çîíû îáåñïå÷èâàþò óñòîé÷èâîå ãîðåíèå íà âñåõ
ðåæèìàõ ðàáîòû ÔÊ. ×àñòü îòíîñèòåëüíî õîëîäíîãî âîçäóõà (ãàçà) èç ïðèñòåíî÷íîãî (ïåðèôåðèéíîãî) ñëîÿ â äèôôóçîðå «çàáèðàåòñÿ» â êàíàë, îáðàçîâàííûé êîðïóñîì 8 è ýêðàíàìè 9. Ýêðàíû
âûïîëíÿþò òåïëîçàùèòíóþ è àíòèâèáðàöèîííóþ
(ãàñÿò ïóëüñàöèè äàâëåíèÿ) âóíêöèè â ÔÊ è îáåñïå÷èâàþò «òðàíñïîðòèðîâàíèå» âîçäóõà äëÿ îõëàæäåíèÿ ýëåìåíòîâ ïðîòî÷íîé ÷àñòè ðåãóëèðóåìîãî
ñîïëà 10.
Ðèñóíîê 7.2_1 - ÔÊ ÒÐÄÄÔ (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)
1 - ñìåñèòåëü; 2 - ëåïåñòêè ñìåñèòåëÿ; 3 - êîëüöåâîé äèôôóçîð;
4 - öåíòðàëüíîå òåëî; 5 - ñòàáèëèçàòîðíîå ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî;
6 - ñòàáèëèçàòîðû; 7 - ñèñòåìà
êîëëåêòîðîâ è ôîðñóíîê; 8 - êîðïóñ;
9 - òåïëîçàùèòíûå (àíòèâèáðàöèîííûå) ýêðàíû; 10 - ðåãóëèðóåìîå
ñîïëî
349
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
7.3 - Òðåáîâàíèÿ ê ÔÊ
Îáùèå òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå ê ÔÊ ïî
ìàññå, ãàáàðèòàì, íàäåæíîñòè, ðåñóðñó è ò.ä., àíàëîãè÷íû òðåáîâàíèÿì, ïðåäúÿâëÿåìûì ê äðóãèì óçëàì
ÃÒÄ.
Îäíàêî, äëÿ ÔÊ åñòü è ñïåöèôè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ, îñíîâíûìè èç êîòîðûõ ÿâëÿþòñÿ:
- ñîîòâåòñòâèå òåðìîäèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê – çàäàííûì âåëè÷èíàì ñòåïåíè ôîðñèðîâàíèÿ,
ïîëíîòû ñãîðàíèÿ òîïëèâà â ÔÊ, óðîâíþ ïîòåðü
ïîëíîãî äàâëåíèÿ íà áåñôîðñàæíûõ ðåæèìàõ
è ôîðñèðîâàííûõ ðåæèìàõ;
- îáåñïå÷åíèå íàäåæíîãî è áåçîòêàçíîãî, ñ ïåðâîé ïîïûòêè, ðîçæèãà â òðåáóåìîì äèàïàçîíå âûñîò
è ñêîðîñòåé ïîëåòà ñ âûõîäîì íà ïîëíûé ôîðñèðîâàííûé ðåæèì â òå÷åíèå çàäàííîãî ïðîìåæóòêà âðåìåíè (îáû÷íî îò 3 äî 8 ñåêóíä ñ ìîìåíòà óñòàíîâêè
ðó÷êè óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëåì íà ïîëíûé ôîðñèðîâàííûé ðåæèì);
- îáåñïå÷åíèå íàäåæíîé, óñòîé÷èâîé ðàáîòû
áåç ñðûâîâ ïëàìåíè, âèáðàöèîííîãî ãîðåíèÿ è íàðóøåíèÿ ãàçîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè äâèãàòåëÿ íà ñòàöèîíàðíûõ è ïåðåìåííûõ ôîðñèðîâàííûõ
ðåæèìàõ.
7.4 - Ñõåìû ÔÊ
Ñõåìà ÔÊ âûáèðàåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò òèïà
äâèãàòåëÿ, çàäàííûõ õàðàêòåðèñòèê è óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè. Ðàññìîòðèì ïîäðîáíåå ïðèçíàêè, ïî
êîòîðûì ÔÊ ìîãóò áûòü óñëîâíî êëàññèôèöèðîâàíû.
Ïî òèïó äâèãàòåëÿ. ÔÊ ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ
íà ÒÐÄÔ èëè ÒÐÄÄÔ. Äî ñåðåäèíû 70-õ ãîäîâ ïðîøëîãî âåêà ÔÊ ïðèìåíÿëèñü, â îñíîâíîì, äëÿ
ÒÐÄÔ. À ïîçäíåå ÔÊ ñòàëè ïðèìåíÿòñÿ è äëÿ
ÒÐÄÄÔ (ñì. Ðèñ. 7.2_1). Ïðèìåíåíèþ ÔÊ â ñîñòàâå ÒÐÄÄÔ ñïîñîáñòâóåò:
- íàëè÷èå äîñòàòî÷íîãî êîëè÷åñòâà êèñëîðîäà (çà ñ÷åò âîçäóõà, ïîñòóïàþùåãî â ÔÊ èç íàðóæíîãî êîíòóðà äâèãàòåëÿ), äàþùåå âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ áîëåå âûñîêèõ ñòåïåíåé ôîðñèðîâàíèÿ;
- íàëè÷èå â ïåðèôåðèéíîé ÷àñòè ÔÊ äîñòàòî÷íîãî êîëè÷åñòâà îòíîñèòåëüíî õîëîäíîãî âîçäóõà
íàðóæíîãî êîíòóðà, îáëåã÷àþùåå îðãàíèçàöèþ
îõëàæäåíèÿ êîðïóñîâ è ýêðàíîâ;
- âîçìîæíîñòü áîëåå ýêîíîìè÷íîãî èñïîëüçîâàíèÿ ôîðñàæíîãî òîïëèâà íà ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ
îò êðåéñåðñêîãî äî ïîëíîãî ôîðñèðîâàííîãî.
 òî æå âðåìÿ â ÔÊ ÒÐÄÄÔ íåîáõîäèìî ïðèìåíåíèå ñìåñèòåëüíîãî óñòðîéñòâà, ÷òî óâåëè÷èâàåò äëèíó è âåñ ÔÊ è äâèãàòåëÿ â öåëîì. Êðîìå
350
ýòîãî, äëÿ ÔÊ ÒÐÄÄÔ õàðàêòåðíà «ïðÿìàÿ» àýðîäèíàìè÷åñêàÿ ñâÿçü ÷åðåç íàðóæíûé êîíòóð ñ ÊÍÄ,
ïîâûøàþùàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ÊÍÄ ê âîçíèêàþùèì âîçìóùåíèÿì äàâëåíèÿ â ÔÊ íà ïåðåìåííûõ
ðåæèìàõ.
Ê ïîëîæèòåëüíûì îñîáåííîñòÿì ïðèìåíåíèÿ
ÔÊ â ñîñòàâå ÒÐÄÔ ìîæíî îòíåñòè:
- îòíîñèòåëüíî ðàâíîìåðíûå ïîëÿ ïàðàìåòðîâ
ïîòîêà ãàçà íà âõîäå (òåìïåðàòóð, äàâëåíèé è ñêîðîñòåé);
- âûñîêîå çíà÷åíèå òåìïåðàòóðû ïîòîêà ãàçà
íà âõîäå, ïîâûøàþùåå èíòåíñèâíîñòü èñïàðåíèÿ
òîïëèâà è îáëåã÷àþùåå ðîçæèã ÔÊ;
- îòñóòñòâèå íåîáõîäèìîñòè ïðèìåíåíèÿ ñìåñèòåëÿ, ÷òî ñîêðàùàåò äëèíó è âåñ ÔÊ.
Ê îòðèöàòåëüíûì îñîáåííîñòÿì ïðèìåíåíèÿ
ÔÊ â ñîñòàâå ÒÐÄÔ ìîæíî îòíåñòè:
- ïîíèæåííîå ñîäåðæàíèå êèñëîðîäà íà âõîäå èç-çà íàëè÷èÿ áàëëàñòíûõ ãàçîâ ïîñëå îñíîâíîé
ÊÑ, ÷òî ïðèâîäèò ê îãðàíè÷åíèþ ïî âåëè÷èíå ñòåïåíè ôîðñèðîâàíèÿ è íåîáõîäèìîñòè îáåñïå÷åíèÿ
áîëåå òùàòåëüíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ òîïëèâà ïî ñå÷åíèþ äëÿ îðãàíèçàöèè óñòîé÷èâîãî ïðîöåññà ãîðåíèÿ ïðè îêîëîñòåõèîìåòðè÷åñêèõ ñîîòíîøåíèÿõ âîçäóõ/òîïëèâî;
- îòñóòñòâèå íà ïåðèôåðèè êàìåðû îòíîñèòåëüíî õîëîäíîãî âîçäóõà íàðóæíîãî êîíòóðà, ÷òî
çàòðóäíÿåò îðãàíèçàöèþ îõëàæäåíèÿ êîðïóñîâ
è ýêðàíîâ ÔÊ.
Ïî óðîâíþ ïàðàìåòðîâ ãàçà íà âõîäå ÔÊ ÒÐÄÔ
àíàëîãè÷íû îñíîâíûì ÊÑ, îòëè÷àÿñü îò íèõ áîëåå
íèçêèìè êîíöåíòðàöèåé êèñëîðîäà è äàâëåíèåì è,
êàê ïðàâèëî, áîëåå âûñîêîé òåìïåðàòóðîé.
Ïî ìåñòó ïîäâîäà òåïëà.  ñîâðåìåííûõ äâèãàòåëÿõ íàèáîëåå ÷àñòî ïðèìåíÿþòñÿ ÔÊ ñ ïîäâîäîì òåïëà çà òóðáèíîé (ñì. Ðèñ. 7.2_1). Äëÿ ÒÐÄÄÔ
òåîðåòè÷åñêè âîçìîæåí ïîäâîä òåïëà â íàðóæíîì
êîíòóðå äâèãàòåëÿ (òàêèå ÔÊ â ñîâðåìåííûõ äâèãàòåëÿõ, ïðàêòè÷åñêè, íå ïðèìåíÿþòñÿ).
Ïî ñïîñîáó ñòàáèëèçàöèè ïëàìåíè:
- çà ñ÷åò ïëîõîîáòåêàåìûõ òåë (ñì. ðàçäåë
7.4.1);
- ñ âèõðåâîé ñòàáèëèçàöèåé ïëàìåíè (ñì. ðàçäåë 7.4.2);
- ñ àýðîäèíàìè÷åñêîé ñòàáèëèçàöèåé ïëàìåíè (ñì. ðàçäåë 7.4.3).
Ïî òèïó ñìåñèòåëÿ (äëÿ ÒÐÄÄÔ) (ïîäðîáíåå
ñì. ðàçäåë 7.5.1):
- ñ êîëüöåâûì ñìåñèòåëåì;
- ñ ëåïåñòêîâûì ñìåñèòåëåì.
Ïî ñïîñîáó ïîäà÷è òîïëèâà (ïîäðîáíåå ñì.
ðàçäåë 7.5.3):
- ñ ïðåäâàðèòåëüíîé ïîäãîòîâêîé ÒÂÑ â ñïåöèàëüíûõ óñòðîéñòâàõ;
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
- ñ íåïîñðåäñòâåííîé ïîäà÷åé òîïëèâà â çîíó
ãîðåíèÿ ñ ïîìîùüþ ôîðñóíîê è êîëëåêòîðîâ.
7.4.1 - ÔÊ ñî ñòàáèëèçàöèåé ïëîõîîáòåêàåìûìè òåëàìè
ÔÊ ñî ñòàáèëèçàöèåé ïëàìåíè ñ ïîìîùüþ ïëîõîîáòåêàåìûõ òåë (ÑÏÎÒ) ïîëó÷èëè íàèáîëüøåå
ðàñïðîñòðàíåíèå â ñîâðåìåííîé àâèàöèè. Ïîýòîìó
â êà÷åñòâå ïðèìåðîâ íà Ðèñ. 7.4.1_1…7.4.1_5 ïîêàçàíû êîíñòðóêöèè ÔÊ îòå÷åñòâåííûõ è çàðóáåæíûõ
äâèãàòåëåé èìåííî ñ òàêîé ñõåìîé ñòàáèëèçàöèè
ïëàìåíè. Ïîñêîëüêó ïðèâåäåííûå êîíñòðóêöèè èìåþò ìíîãî îáùåãî, áîëåå ïîäðîáíî íà Ðèñ. 7.4.1_1
ðàññìîòðåíà êîíñòðóêöèÿ ÔÊ äâèãàòåëÿ Ä-30Ô6,
à ïî êîíñòðóêöèÿì ÔÊ äðóãèõ äâèãàòåëåé îòìå÷åíû òîëüêî èõ îñíîâíûå îñîáåííîñòè.
ÔÊ äâèãàòåëÿ Ä-30Ô6 ñîñòîèò èç ñëåäóþùèõ
îñíîâíûõ ýëåìåíòîâ:
1. Êîðïóñà 1 ñ ÷åòûðüìÿ ðÿäàìè ýêðàíîâ 2.
Êîðïóñ áîëòîâûìè ñîåäèíåíèÿìè êðåïèòñÿ ê äèôôóçîðó 3 è ðåàêòèâíîìó ñîïëó (íà âûõîäå èç ÔÊ,
íà Ðèñ. 7.4.1_1 íå ïîêàçàíî). Ýêðàíû èìåþò ãîôðèðîâàííûå ïîäâåñêè 4, ïîñðåäñòâîì êîòîðûõ îíè
êðåïÿòñÿ ê êîðïóñó.
2. Äèôôóçîðà ñ êðèâîëèíåéíîé (èçîãðàäèåíòíîé) îáðàçóþùåé, èìåþùåãî äâà ðÿäà ýêðàíîâ 5.
Êîðïóñ äèôôóçîðà êðåïèòñÿ áîëòîâûìè ñîåäèíåíèÿìè ê êîðïóñó ñìåñèòåëÿ 6 è êîðïóñó.  ïåðåäíåé ÷àñòè äèôôóçîðà êðåïÿòñÿ òðóáîïðîâîäû 7
ïîäâîäà òîïëèâà ê êîëëåêòîðàì 8.  ñðåäíåé ÷àñòè
äèôôóçîðà èìååòñÿ ñèëîâîå êîëüöî 9 äëÿ êðåïëåíèÿ ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà 10.  íèæíåé ÷àñòè
äèôôóçîðà êðåïÿòñÿ äàò÷èêè êîíòðîëÿ ðîçæèãà ÔÊ
11.  çàäíåé ÷àñòè äèôôóçîðà èìåþòñÿ ãîôðèðîâàííûå ïîäâåñêè 12, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ ýêðàíû
êðåïÿòñÿ ê äèôôóçîðó.
3. Êîðïóñà-ñìåñèòåëÿ, íà êîòîðîì êðåïÿòñÿ
ñìåñèòåëü 13 ëåïåñòêîâîãî òèïà, ñ öåíòðàëüíûì òåëîì 14, èìåþùèé øåñòü ãëóáîêèõ è øåñòü ìåëêèõ
ëåïåñòêîâ 15. Êîðïóñ êðåïèòñÿ áîëòîâûìè ñîåäèíåíèÿìè ê íàðóæíîìó ñèëîâîìó êîëüöó 16 çàäíåé
îïîðû äâèãàòåëÿ è êîðïóñó äèôôóçîðà. Â ñðåäíåé
÷àñòè êîðïóñà èìåþòñÿ ñòîéêè 17 äëÿ êðåïëåíèÿ
ñìåñèòåëÿ è êîëëåêòîðà 18 òåðìîïàð. Â ïåðåäíåé
íèæíåé ÷àñòè êîðïóñà êðåïèòñÿ ïóñêîâàÿ ôîðñóíêà
19 ñèñòåìû çàïóñêà ÔÊ ñïîñîáîì «îãíåâàÿ äîðîæêà».  çàäíåé ÷àñòè ñìåñèòåëÿ èìåþòñÿ ïîäâåñêè 20,
ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ ñìåñèòåëü êðåïèòñÿ ê êîðïóñó.
4. Ñòàáèëèçàòîðíîãî ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà,
ñîñòîÿùåãî èç ÷åòûðåõ ñòàáèëèçàòîðîâ 21 ïëàìåíè V-îáðàçíîãî ïðîôèëÿ (ïåðèôåðèéíîãî - ðàäèàëüíî-êîëüöåâîãî, öåíòðàëüíûõ – êîëüöåâûõ), ðàñïîëîæåííûõ ýøåëîíèðîâàííî è ñîåäèíåííûõ ìåæäó
ñîáîé ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèìè ïàòðóáêàìè 22 è òÿãàìè 23, è ñèñòåìû èç ïÿòè òîïëèâíûõ êîëëåêòîðîâ,
èìåþùèõ ôîðñóíêè 24 è òðóáîïðîâîäû ïîäâîäà òîïëèâà. Ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî êðåïèòñÿ ê êîðïóñó
äèôôóçîðà ñ ïîìîùüþ òÿã.
Ïðèâåäåì îñîáåííîñòè êîíñòðóêöèè ÔÊ íåêîòîðûõ äâèãàòåëåé.
Äâèãàòåëü ÐÄ-33 (ñì. Ðèñ. 7.4.1_2):
- íàëè÷èå ïðîìåæóòî÷íîãî êîðïóñà 1;
- êîíè÷åñêàÿ îáðàçóþùàÿ äèôôóçîðà 2, èìåþùåãî ýêðàí 3;
- ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî ñ ñåêòîðíûìè ðàäèàëüíî-êîëüöåâûìè ñòàáèëèçàòîðàìè ïëàìåíè 4,
êðåïÿùèìèñÿ ê äèôôóçîðó ïðè ïîìîùè òÿã.
Äâèãàòåëü ÀË-31Ô (ñì. Ðèñ. 7.4.1_3) :
- êîëè÷åñòâî ëåïåñòêîâ ñìåñèòåëÿ 1 (11 ãëóáîêèõ è 11 ìåëêèõ);
- êîëüöåâûå ñòàáèëèçàòîðû ïëàìåíè 2 è 3 (3
øò.) ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà, öåíòðàëüíûé èç êîòîðûõ 2 èìååò «ôîðêàìåðó» 4 (ñïåöèàëüíîå óñòðîéñòâî äëÿ îïòèìèçàöèè çàïóñêà ÔÊ è ïîääåðæàíèÿ
óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ – íå ïóòàòü ñ òåðìèíîì «ôîðñàæíàÿ êàìåðà» êàê îñíîâíûì óçëîìÃÒÄ; áîëåå
ïîäðîáíî «ôîðêàìåðà» îïèñàíà â ðàçäåëå 7.6.1).
Äâèãàòåëü TF-30-P-3 (ñì. Ðèñ. 7.4.1_4):
- ñìåñèòåëü êîëüöåâîãî òèïà 1;
- êîíè÷åñêàÿ îáðàçóþùàÿ äèôôóçîðà 2, èìåþùåãî ñïðÿìëÿþùèé àïïàðàò 3 íà âõîäå è ýêðàí 4
íà âûõîäå;
- êîëè÷åñòâî ñòàáèëèçàòîðîâ 5 è 6 (3 øò.)
ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà, ïåðèôåðèéíûé ðàäèàëüíîêîëüöåâîé èç êîòîðûõ èìååò íàðóæíûå 7 è âíóòðåííèå 8 ðàäèàëüíûå ïàòðóáêè;
- êîëè÷åñòâî òîïëèâíûõ êîëëåêòîðîâ 9 (7 øò.).
Äâèãàòåëü RB.199-34 (ñì. Ðèñ. 7.4.1_5):
- ùåëåâîé ñìåñèòåëü-äèôôóçîð 1 ñ êîíè÷åñêîé îáðàçóþùåé è âîñåìíàäöàòüþ ïðîäîëüíûìè
ùåëÿìè 2 äëÿ ñìåøåíèÿ ïîòîêîâ (ñîâìåùåíèå çîíû
ñìåøåíèÿ ñ ïåðâè÷íîé çîíîé ãîðåíèÿ);
- ïåðåäíèé è çàäíèé êîðïóñû;
- êîëüöåâûå ñòàáèëèçàòîðû 5 ïëàìåíè (2 øò.)
ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà, êðåïÿùèåñÿ ê öåíòðàëüíîìó òåëó 6 ñ ïîìîùüþ òÿã 7;
- «ôîðêàìåðó» 8 íà ãðàíèöå êîíòóðîâ ñî ñìåñèòåëüíûìè ïàòðóáêàìè è ñïåöèàëüíûé ïóñêîâîé
êîëëåêòîð 9;
- êîëè÷åñòâî ñåêöèé (7 øò.) òåïëîçàùèòíûõ
ýêðàíîâ 10 êîðïóñîâ è ÔÊ ñ âûõîäîì îõëàæäàþùåãî âîçäóõà â êîíöå êàæäîé ñåêöèè.
Äâèãàòåëè ÒÐÄÄÔ M53-P2 (ôèðìû SNECMA)
è F100-PW-229 (ôèðìû Pratt&Whitney) ñ ÷àñòè÷íûìè ðàçðåçàìè ïðèâåäåíû íà Ðèñ. 3.1.2_2 è 3.1.2_10
â ðàçäåëå 3.1.2, äâèãàòåëü F110-GE-100 (ôèðìû
General Electric) - íà Ðèñ. 7.4.1_6.
351
Ðèñóíîê 7.4.1_1 - ÔÊ äâèãàòåëÿ Ä-30Ô6
1 – êîðïóñ; 2 – òåïëîçàùèòíûå (àíòèâèáðàöèîííûå) ýêðàíû; 3 – äèôôóçîð; 4 – ãîôðèðîâàííûå
ïîäâåñêè; 5 – ýêðàíû äèôôóçîðà; 6 – êîðïóñ ñìåñèòåëÿ; 7 – òðóáîïðîâîäû ïîäâîäà òîïëèâà; 8 – òîïëèâíûå êîëëåêòîðû; 9 – ñèëîâîå êîëüöî; 10 – ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî; 11 – äàò÷èêè êîíòðîëÿ
ðîçæèãà; 12 – ãîôðèðîâàííûå ïîäâåñêè; 13 – ñìåñèòåëü ëåïåñòêîâîãî òèïà; 14 – öåíòðàëüíîå òåëî;
15 – ëåïåñòêè ñìåñèòåëÿ; 16 – íàðóæíîå ñèëîâîå
êîëüöî çàäíåé îïîðû äâèãàòåëÿ; 17 – ñòîéêè ñìåñèòåëÿ; 18 – êîëëåêòîð òåðìîïàð; 19 – ïóñêîâàÿ
ôîðñóíêà ñèñòåìû «îãíåâàÿ äîðîæêà»; 20 – ïîäâåñêè ñìåñèòåëÿ; 21 – ñòàáèëèçàòîðû ïëàìåíè;
22 – ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèå ïàòðóáêè; 23 – òÿãè
ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà; 24 –ôîðñóíêè
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
352
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
Ðèñóíîê 7.4.1_2 - ÔÊ äâèãàòåëÿ ÐÄ-33
1 – ïðîìåæóòî÷íûé êîðïóñ; 2 – äèôôóçîð; 3 – ýêðàí äèôôóçîðà; 4 – ñåêòîðíûå ðàäèàëüíîêîëüöåâûå ñòàáèëèçàòîðû ïëàìåíè; 5 – òÿãè êðåïëåíèÿ ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà
353
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
Ðèñóíîê 7.4.1_3 - ÔÊ äâèãàòåëÿ ÀË-31Ô
1 – ëåïåñòêè ñìåñèòåëÿ; 2 – öåíòðàëüíûé ñòàáèëèçàòîð ïëàìåíè ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà; 3 – êîëüöåâûå ñòàáèëèçàòîðû ïëàìåíè ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà; 4 – «ôîðêàìåðà»
öåíòðàëüíîãî ñòàáèëèçàòîðà ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà
Ðèñóíîê 7.4.1_4 - ÔÊ ñãîðàíèÿ äâèãàòåëÿ TF-30-P-3
1 – ñìåñèòåëü êîëüöåâîãî òèïà; 2 – äèôôóçîð; 3 - ñïðÿìëÿþùèé àïïàðàò; 4 – ýêðàí äèôôóçîðà; 5 – ïåðèôåðèéíûé ðàäèàëüíî-êîëüöåâîé ñòàáèëèçàòîð; 6 – êîëüöåâûå öåíòðàëüíûå
ñòàáèëèçàòîðû; 7 – íàðóæíûå ðàäèàëüíûå ïàòðóáêè ïåðèôåðèéíîãî ñòàáèëèçàòîðà;
8 – âíóòðåííèå ðàäèàëüíûå ïàòðóáêè ïåðèôåðèéíîãî ñòàáèëèçàòîðà; 9 – òîïëèâíûå êîëëåêòîðû
354
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
Ðèñóíîê 7.4.1_5 - ÔÊ äâèãàòåëÿ RB.199-34
1 – ùåëåâîé ñìåñèòåëü-äèôôóçîð; 2 – ùåëè äëÿ ñìåøåíèÿ ïîòîêîâ; 3 – ïåðåäíèé êîðïóñ
ÔÊ; 4 – çàäíèé êîðïóñ ÔÊ; 5 – êîëüöåâûå ñòàáèëèçàòîðû ïëàìåíè; 6 – öåíòðàëüíîå òåëî;
7 – òÿãè êðåïëåíèÿ ñòàáèëèçàòîðîâ; 8 – ôîðêàìåðà; 9 – ïóñêîâîé êîëëåêòîð ôîðêàìåðû;
10 – ýêðàíû
Ðèñóíîê 7.4.1_6 - Äâèãàòåëü F110-GE-100
1 - ÔÊ; 2 - öåíòðàëüíîå òåëî; 3 - ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî; 4 - òåïëîçàùèòíûé ýêðàí;
5 - êîëëåêòîðû ïîäâîäà òîïëèâà
355
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
7.4.2 - Âèõðåâûå ÔÊ
Îäíèì èç ñïîñîáîâ ñòàáèëèçàöèè ïëàìåíè
â ÔÊ ÿâëÿåòñÿ âèõðåâîé.  âèõðåâûõ ÔÊ óñòîé÷èâàÿ ñòàáèëèçàöèÿ ãîðåíèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ çà ñ÷åò
çàêðó÷åííûõ ñòðóé îñíîâíîãî ãàçîâîãî ïîòîêà.
Òàêàÿ ñõåìà ñòàáèëèçàöèè ïëàìåíè ïî ñðàâíåíèþ ñî ÑÏÎÒ äàåò:
- ñíèæåíèå ãèäðàâëè÷åñêèõ ïîòåðü;
- ñíèæåíèå ìàññû ÔÊ;
- ðàñøèðåíèå äèàïàçîíà óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ
â îáëàñòè «áåäíûõ» ñìåñåé;
- áîëåå «ñëàáóþ» çàâèñèìîñòü õàðàêòåðèñòèê
ÔÊ îò ïàðàìåòðîâ âîçäóøíîãî ïîòîêà íà âõîäå;
- óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè òåïëîâûäåëåíèÿ è ñóùåñòâåííîå óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ
ïëàìåíè â çîíå ãîðåíèÿ çà ñ÷åò äâèæåíèÿ îáúåìîâ
ñãîðàþùåé ÒÂÑ ÷åðåç «ñâåæóþ» ÒÂÑ ïîä âîçäåéñòâèåì ñèëüíîãî ïîëÿ öåíòðîáåæíûõ ñèë.
Íà Ðèñ. 7.4.2_1 äëÿ ïðèìåðà ïðèâåäåíà ñõåìà ÔÊ ñ ðàçäåëüíîé çàêðóòêîé ïîòîêîâ íàðóæíîãî è âíóòðåííåãî êîíòóðîâ, õàðàêòåðíàÿ äëÿ îäíîé èç ìîäèôèêàöèè äâèãàòåëÿ F-100 ôèðìû
Pratt&Whitney. Êàê âèäíî èç ðèñóíêà, äëÿ çàêðóòêè ïîòîêîâ íà âõîäå â ÔÊ óñòàíîâëåíû ëîïàòêè
(1 - íàðóæíîãî êîíòóðà è 2 - âíóòðåííåãî êîíòó-
Ðèñóíîê 7.4.2_1 - Ñõåìà âèõðåâîé ÔÊ ìîäèôèêàöèè
äâèãàòåëÿ F-100 ñ ðàçäåëüíîé çàêðóòêîé ïîòîêîâ íàðóæíîãî è
âíóòðåííåãî êîíòóðîâ
1 - ëîïàòêè äëÿ çàêðóòêè ïîòîêà
íàðóæíîãî êîíòóðà; 2 - ëîïàòêè
äëÿ çàêðóòêè ïîòîêà âíóòðåííåãî
êîíòóðà; 3 - êîëüöåâàÿ ôîðêàìåðà; 4 - òîïëèâíûå êîëëåêòîðû;
5 - íàðóæíûé êîíòóð; 6 - âíóòðåííèé êîíòóð
356
ðà) ñ óãëîì çàêðóòêè îò 20 äî 35 ãðàäóñîâ. Ïðè
ýòîì äàííûå ëîïàòêè ÿâëÿþòñÿ ïîâîðîòíûìè, çàíèìàÿ íà áåñôîðñàæíîì ðåæèìå ïîëîæåíèå, ïðè
êîòîðîì ãèäðàâëè÷åñêèå ïîòåðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ
ìèíèìàëüíû.  êà÷åñòâå ïîñòîÿííîãî èñòî÷íèêà
âîñïëàìåíåíèÿ òîïëèâà è ïîääåðæàíèÿ óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ ÒÂÑ íà ïåðèôåðèè ÔÊ óñòàíîâëåíà
âñïîìîãàòåëüíàÿ êîëüöåâàÿ «ôîðêàìåðà» 3, êîòîðàÿ
íåïðåðûâíî ðàáîòàåò íà îêîëîñòåõèîìåòðè÷åñêèõ
ñîîòíîøåíèÿõ âîçäóõ/òîïëèâî íà âñåõ ôîðñèðîâàííûõ ðåæèìàõ. Òîïëèâî ïîäàåòñÿ â çàêðó÷åííûé
ïîòîê âîçäóõà è ãàçà èç êîíöåíòðè÷íî ðàñïîëîæåííûõ êîëëåêòîðîâ 4 íåïîñðåäñòâåííî çà çàêðó÷èâàþùèìè ïîòîê âîçäóõà ëîïàòêàìè. Çàêðó÷åííûé
ïîòîê âîçäóõà íàðóæíîãî êîíòóðà 5, ñìåøàííûé
ñ òîïëèâîì, ïîäàííûì èç êîëëåêòîðîâ, ïîñòóïàåò
íà ïåðèôåðèþ, ãäå ñìåøèâàåòñÿ ñ ãîðÿùèìè ãàçàìè ôîðêàìåðû, èìåþùèìè òåìïåðàòóðó ~2000 Ê.
Âîñïëàìåíåííàÿ ñìåñü ñìåøèâàåòñÿ ñ çàêðó÷åííûì ïîòîêîì ÒÂÑ âíóòðåííåãî êîíòóðà 6. Ôðîíò
ïëàìåíè â ðåçóëüòàòå òàêîãî òå÷åíèÿ ïðèîáðåòàåò
ôîðìó êîíóñà ñ âåðøèíîé, ðàñïîëîæåííîé â ñòîðîíó òóðáèíû.
7.4.3 - ÔÊ ñ àýðîäèíàìè÷åñêîé ñòàáèëèçàöèåé
Åùå îäíèì ñïîñîáîì ïîâûøåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè ðàáîòû ÔÊ è ñíèæåíèÿ ãèäðàâëè÷åñêèõ ïîòåðü ïîëíîãî äàâëåíèÿ â ÔÊ ÿâëÿåòñÿ ïðèìåíåíèå
ÔÊ ñ àýðîäèíàìè÷åñêîé ñòàáèëèçàöèåé ïëàìåíè.
Îñíîâíûì îòëè÷èåì òàêîé ÔÊ îò ÔÊ ñî ÑÏÎÒ
ÿâëÿåòñÿ ñòàáèëèçàöèÿ ïëàìåíè çà ñ÷åò âòåêàíèÿ
ïîä óãëîì ê îñíîâíîìó ãàçîâîìó ïîòîêó âååðíûõ
ñòðóé ïðåäâàðèòåëüíî ïîäãîòîâëåííîé ÒÂÑ.
Ïðåèìóùåñòâàìè òàêîé ñõåìû ñòàáèëèçàöèè
ïëàìåíè ïî ñðàâíåíèþ ñî ÑÏÎÒ ÿâëÿþòñÿ:
- ñíèæåíèå ãèäðàâëè÷åñêèõ ïîòåðü è ìàññû ÔÊ;
- ðàñøèðåíèå äèàïàçîíà óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ
â îáëàñòè «áåäíûõ» ñìåñåé;
- áîëåå «ñëàáàÿ» çàâèñèìîñòü õàðàêòåðèñòèê
ÔÊ îò ïàðàìåòðîâ âîçäóøíîãî ïîòîêà íà âõîäå.
Îñíîâíûì íåäîñòàòêîì òàêîé ñõåìû ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìîñòü îòáîðà âîçäóõà âûñîêîãî äàâëåíèÿ èç êîìïðåññîðà äâèãàòåëÿ äëÿ ñîçäàíèÿ âååðíûõ ñòðóé ïðåäâàðèòåëüíî ïîäãîòîâëåííîé ÒÂÑ,
÷òî óõóäøàåò õàðàêòåðèñòèêè êîìïðåññîðà è ê.ï.ä.
äâèãàòåëÿ â öåëîì.
Íà Ðèñ. 7.4.3_1 ïðåäñòàâëåíà ÔÊ ïåðñïåêòèâíîãî äâèãàòåëÿ ïîêîëåíèÿ 5+ ñ àýðîäèíàìè÷åñêîé
ñòàáèëèçàöèåé ïëàìåíè çà ñ÷åò âååðíûõ ñòðóé. Êàê
âèäíî èç ðèñóíêà, ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî ÔÊ ñîñòîèò èç îäíîãî öåíòðàëüíîãî 1 è øåñòè ïåðèôåðèé-
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
íûõ 2 àýðîäèíàìè÷åñêèõ ñòàáèëèçàòîðîâ ïëàìåíè.
Öåíòðàëüíûé àýðîäèíàìè÷åñêèé ñòàáèëèçàòîð ïëàìåíè ðàñïîëîæåí â çàäíåé îõëàæäàåìîé ÷àñòè çàòóðáèííîãî êîêà 3 íà îñè êàìåðû.
Äëÿ îðãàíèçàöèè àýðîäèíàìè÷åñêîé ñòàáèëèçàöèè ïëàìåíè ñ ïîìîùüþ âååðíûõ ñòðóé âîçäóõ
âûñîêîãî äàâëåíèÿ â öåíòðàëüíûé è ïåðèôåðèéíûå
àýðîäèíàìè÷åñêèå ñòàáèëèçàòîðû ïëàìåíè ïîäàåòñÿ èç êîìïðåññîðà äâèãàòåëÿ ïî äâóì òðóáîïðîâîäàì 4. Êðîìå ýòîãî, äîïîëíèòåëüíî, â òðóáîïðîâîäû ÷åðåç ñïåöèàëüíûå ôîðñóíêè 5 ïîäàåòñÿ òîïëèâî
â êîëè÷åñòâå 4-8 % îò ðàñõîäà íà ïîëíîì ôîðñèðîâàííîì ðåæèìå äëÿ åãî ïðåäâàðèòåëüíîãî ñìåøåíèÿ ñ âîçäóõîì ñ öåëüþ ïîäãîòîâêè ÒÂÑ â âèäå âååðíûõ ñòðóé.
Ñ ïîìîùüþ àýðîäèíàìè÷åñêèõ ñòàáèëèçàòîðîâ ïëàìåíè ðåàëèçóåòñÿ ìèíèìàëüíûé ôîðñèðîâàííûé ðåæèì è îáåñïå÷èâàåòñÿ óñòîé÷èâîå ãîðåíèå íà äðóãèõ ðåæèìàõ ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ ñòåïåíè
ôîðñèðîâàíèÿ, íà êîòîðûõ îñíîâíîå ôîðñàæíîå
òîïëèâî ïîäàåòñÿ â ÔÊ ÷åðåç ñèñòåìó îñíîâíûõ
òîïëèâíûõ êîëëåêòîðîâ 6 è ðàçæèãàåòñÿ óñòîé÷èâî ãîðÿùèìè âååðíûìè ñòðóÿìè. Çàòóðáèííûé êîê
êîíñòðóêòèâíî ñîñòîèò èç äâóõ ÷àñòåé - ïåðåäíåé
àíòèâèáðàöèîííîé 7 è çàäíåé îõëàæäàåìîé, âîçäóõ â êîòîðóþ ïîñòóïàåò èç íàðóæíîãî êîíòóðà
äâèãàòåëÿ ïî ñïåöèàëüíîìó êîëëåêòîðó 8 ñ ïîìîùüþ ðàñïîëîæåííûõ â íàðóæíîì êîíòóðå âîçäóõîçàáîðíèêîâ 9.
7.5 - Îñíîâíûå ýëåìåíòû ÔÊ
Îñíîâíûìè ýëåìåíòàìè ÔÊ ÿâëÿþòñÿ ñìåñèòåëü, äèôôóçîð, ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî ñ ñèñòåìîé
òîïëèâîïîäà÷è, êîðïóñà è ýêðàíû ñ êàíàëàìè îõëàæäåíèÿ.
Ðèñóíîê 7.4.3_1 - ÔÊ ïåðñïåêòèâíîãî äâèãàòåëÿ ñ àýðîäèíàìè÷åñêîé ñòàáèëèçàöèåé ïëàìåíè
1 – öåíòðàëüíûé àýðîäèíàìè÷åñêèé ñòàáèëèçàòîð; 2 – ïåðèôåðèéíûå àýðîäèíàìè÷åñêèå
ñòàáèëèçàòîðû; 3 – êîê çàòóðáèííûé; 4 – òðóáîïðîâîäû ïîäâîäà âîçäóõà âûñîêîãî äàâëåíèÿ ê àýðîäèíàìè÷åñêèì ñòàáèëèçàòîðàì; 5 – òîïëèâíûå ôîðñóíêè àýðîäèíàìè÷åñêèõ
ñòàáèëèçàòîðîâ; 6 – òîïëèâíûå êîëëåêòîðû; 7 – êîê àíòèâèáðàöèîííûé; 8 – âîçäóøíûé
êîëëåêòîð äëÿ îõëàæäåíèÿ êîêà; 9 - âîçäóõîçàáîðíèêè
357
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
7.5.1 - Ñìåñèòåëü
Ñìåñèòåëü ñëóæèò äëÿ ñìåøåíèÿ ãàçîâûõ ïîòîêîâ âíóòðåííåãî è íàðóæíîãî êîíòóðîâ äëÿ îáåñïå÷åíèÿ áîëåå ðàâíîìåðíûõ ïàðàìåòðîâ ïîòîêà ïåðåä ôðîíòîâûì óñòðîéñòâîì ñ öåëüþ îðãàíèçàöèè
ýôôåêòèâíîãî ïðîöåññà ãîðåíèÿ è óìåíüøåíèÿ
âëèÿíèÿ èçìåíåíèÿ ïàðàìåòðîâ ïîòîêà íàðóæíîãî
êîíòóðà ïåðåä ôðîíòîâûì óñòðîéñòâîì ïðè èçìåíåíèè ïîëåòíûõ óñëîâèé.
Íàèáîëåå øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ äâà îñíîâíûõ
òèïà ñìåñèòåëåé - êîëüöåâîé (ñì. Ðèñ. 7.5.1.1_1à)
è ëåïåñòêîâûé (ñì. Ðèñ. 7.5.1.1_1á).
Êîëüöåâîé ñìåñèòåëü ïðåäñòàâëÿåò èç ñåáÿ
êîëüöåâóþ îáîëî÷êó, ðàçäåëÿþùóþ ïîòîêè íàðóæíîãî è âíóòðåííåãî êîíòóðîâ äâèãàòåëÿ. Îí îáû÷íî ïðèìåíÿåòñÿ ïðè íèçêèõ ñòåïåíÿõ äâóõêîíòóðíîñòè (m = 0,1…0,3), êîãäà ïðàêòè÷åñêè âåñü
âîçäóõ íàðóæíîãî êîíòóðà èñïîëüçóåòñÿ íà îõëàæäåíèå êîðïóñîâ è ýêðàíîâ.
Ëåïåñòêîâûé ñìåñèòåëü èìååò, êàê ïðàâèëî,
ëåïåñòêè ðàçíîé ãëóáèíû äëÿ âçàèìíîãî ïðîíèêíîâåíèÿ ãàçîâûõ ïîòîêîâ âíóòðåííåãî è íàðóæíîãî êîíòóðà äðóã â äðóãà è ïðèìåíÿåòñÿ ïðè ñòåïåíÿõ äâóõêîíòóðíîñòè áîëüøå 0,3. Ïðè âûáîðå
êîëè÷åñòâà ëåïåñòêîâ ïðèíèìàåòñÿ êîìïðîìèññíîå
ðåøåíèå ìåæäó óðîâíåì ãèäðàâëè÷åñêèõ ïîòåðü
è ñòåïåíüþ ïåðåìåøèâàíèÿ ïîòîêîâ, íåîáõîäèìîé
äëÿ îáåñïå÷åíèÿ óñòîé÷èâîãî ïðîöåññà ãîðåíèÿ âî
âñåé îáëàñòè ýêñïëóàòàöèè äâèãàòåëÿ. Èíîãäà ïðèìåíÿþòñÿ ëåïåñòêîâûå ñìåñèòåëè äâóõçîííîãî
òèïà, èìåþùèå ëåïåñòêè íå òîëüêî ðàçíîé ãëóáèíû, íî è ðàçíîé äëèíû. Òàêèå ñìåñèòåëè èìåþò
áîëüøèé «ñìà÷èâàåìûé» ïåðèìåòð è, ñëåäîâàòåëüíî, áîëüøèå ãèäðàâëè÷åñêèå ïîòåðè. Íî ïðè ýòîì
îíè áîëåå ðàâíîìåðíî, â äâå ñòàäèè (â äâóõ çîíàõ
ïî äëèíå) ïåðåìåøèâàþò ïîòîêè íàðóæíîãî è âíóòðåííåãî êîíòóðîâ, ÷òî íåîáõîäèìî, íàïðèìåð, äëÿ
Ðèñóíîê 7.5.1.1_2 - Êàðìàííûé ñìåñèòåëü
1 – êàðìàí-ïàòðóáîê
Ðèñóíîê 7.5.1.1_1 - Îñíîâíûå òèïû ñìåñèòåëåé
1 – ñìåñèòåëü; 2 - ëåïåñòêè ñìåñèòåëÿ
358
Ðèñóíîê 7.5.1.1_3 - Ñòðóéíî-êîëüöåâîé ñìåñèòåëü
1 – îòâåðñòèå ñ îòáîðòîâêîé
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
äâèãàòåëåé ñî ñòåïåíÿìè äâóõêîíòóðíîñòè áîëüøå
1,5 è íèçêèìè òåìïåðàòóðàìè íà âõîäå â ÔÊ ïî íàðóæíîìó êîíòóðó íà îòäåëüíûõ ðåæèìàõ.
Ðàçíîâèäíîñòÿìè êîëüöåâûõ ñìåñèòåëåé äëÿ
ïðîìåæóòî÷íûõ çíà÷åíèé ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè ìîãóò áûòü òàê íàçûâàåìûå êàðìàííûå ñìåñèòåëè ñ êàðìàíàìè-ïàòðóáêàìè 1 (ñì. Ðèñ. 7.5.1.1_2)
è ñìåñèòåëè ñ îòáîðòîâàííûìè îòâåðñòèÿìè 1 â ðàçäåëèòåëüíîé ñòåíêå (ñì. Ðèñ. 7.5.1_3) èëè ùåëÿìè
(ñì. Ðèñ. 7.4.1_5 - äâèãàòåëü RB.199-34R ôèðìû
«Rolls-Royce»).
Íà êîðïóñå ñìåñèòåëÿ ìîæåò óñòàíàâëèâàòüñÿ êîëëåêòîð òåðìîïàð äëÿ èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû ãàçà çà òóðáèíîé è íà íåêîòîðûõ äâèãàòåëÿõ ôîðñóíêè ñèñòåìû çàïóñêà ÔÊ.
 êà÷åñòâå ìàòåðèàëà äëÿ èçãîòîâëåíèÿ êîðïóñà ñìåñèòåëÿ ïðèìåíÿþòñÿ îáû÷íî òèòàíîâûå ñïëàâû, äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ñîáñòâåííî ñìåñèòåëÿ – æàðîñòîéêèå è æàðîïðî÷íûå ñïëàâû íà íèêåëåâîé îñíîâå.
7.5.2 - Äèôôóçîðû
Äèôôóçîð ÔÊ ñëóæèò äëÿ ñíèæåíèÿ ñêîðîñòè ãàçîâîãî ïîòîêà ïåðåä ôðîíòîâûì óñòðîéñòâîì
è çàâåðøåíèÿ ñìåøåíèÿ , ÷òî, â êîíå÷íîì èòîãå, îïðåäåëÿåò óñëîâèÿ äëÿ îðãàíèçàöèè óñòîé÷èâîãî
ïðîöåññà ãîðåíèÿ è áåçîòðûâíîãî òå÷åíèÿ ñ ïðèåìëåìûì óðîâíåì ïîòåðü ïîëíîãî äàâëåíèÿ.
 ïðàêòèêå êîíñòðóèðîâàíèÿ ÔÊ ïðèìåíÿþòñÿ ñëåäóþùèå îñíîâíûå òèïû äèôôóçîðîâ:
- ñ êðèâîëèíåéíîé (èçîãðàäèåíòíîé) îáðàçóþùåé áåç öåíòðàëüíîãî òåëà (ñì. Ðèñ. 7.4.1_1) èëè
ñ öåíòðàëüíûì òåëîì (ñì. Ðèñ. 7.4.1_3);
- ñ ïðÿìîëèíåéíîé (êîíè÷åñêîé) îáðàçóþùåé
áåç öåíòðàëüíîãî òåëà (ñì. Ðèñ. 7.4.1_5) èëè ñ öåíòðàëüíûì òåëîì (ñì. Ðèñ. 7.4.1_2 è 7.4.1_4).
 ñîâðåìåííîé àâèàöèè ÷àùå ïðèìåíÿþòñÿ
äèôôóçîðû ñ öåíòðàëüíûì òåëîì.
Êàê ïðàâèëî, íà êîðïóñå äèôôóçîðà ðàñïîëàãàþòñÿ ôëàíöû äëÿ êðåïëåíèÿ ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà, òîïëèâíûõ êîëëåêòîðîâ, øòàòíûõ äàò÷èêîâ
(äëÿ êîíòðîëÿ íàëè÷èÿ ïëàìåíè â ÔÊ, èçìåðåíèÿ
óðîâíÿ ïóëüñàöèé äàâëåíèÿ ãàçà â ÔÊ è íåêîòîðûõ
äðóãèõ) è àðìàòóðû.
 êà÷åñòâå ìàòåðèàëà äëÿ èçãîòîâëåíèÿ êîðïóñà äèôôóçîðà ïðèìåíÿþòñÿ òèòàíîâûå ñïëàâû,
äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ýêðàíîâ äèôôóçîðà, öåíòðàëüíîãî òåëà – æàðîñòîéêèå è æàðîïðî÷íûå ñïëàâû íà
íèêåëåâîé îñíîâå.
7.5.3 - Ôðîíòîâûå óñòðîéñòâà
Ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî ñëóæèò äëÿ ñòàáèëèçàöèè ïëàìåíè â ÔÊ. Ïðàâèëüíîñòü âûáîðà òèïà
è êîíñòðóêöèè ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè âëèÿåò íà îðãàíèçàöèþ óñòîé÷èâîãî
ïðîöåññà ãîðåíèÿ è îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè ÔÊ
- ïîëíîòó ñãîðàíèÿ òîïëèâà è ãèäðàâëè÷åñêèå ïîòåðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ.
Îñíîâíûå òèïû ôðîíòîâûõ óñòðîéñòâ (ÑÏÎÒ,
âèõðåâîå è àýðîäèíàìè÷åñêîå), ïðåäñòàâëåííûå â ðàçäåëå 7.4, ðàññìîòðèì áîëåå äåòàëüíî.
Íàèáîëåå øèðîêî â ñîâðåìåííîé àâèàöèè ðàñïðîñòðàíåíû ôðîíòîâûå óñòðîéñòâà òèïà ÑÏÎÒ.
Ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî ñòàáèëèçàòîðíîãî òèïà
ñîñòîèò èç (ñì. Ðèñ. 7.5.3_1):
- ñòàáèëèçàòîðîâ ïëàìåíè 1, ïðåäñòàâëÿþùèõ
èç ñåáÿ ñâàðíîé óçåë è èìåþùèõ ãîôðû 2 ïî êðàÿì
äëÿ ñíèæåíèÿ òåìïåðàòóðíûõ íàïðÿæåíèé è öàïôû 3 ñ ïðîóøèíàìè äëÿ êðåïëåíèÿ ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèõ ïàòðóáêîâ;
- ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèõ ïàòðóáêîâ 22 (ñì.
Ðèñ. 7.4.1_1), ðàñïîëîæåííûõ ìåæäó ñòàáèëèçàòîðàìè è èìåþùèõ ïðîôèëü è ãîôðû ïî êðàÿì àíàëîãè÷íî ñòàáèëèçàòîðàì;
- êðåïåæíûõ òÿã 23;
- òîïëèâíûõ êîëëåêòîðîâ 9, ôîðñóíîê 24 è ýëåìåíòîâ èõ êðåïëåíèÿ.
Ñòàáèëèçàòîðû ïëàìåíè ìîãóò áûòü «ãëóõèìè»
- áåç ïîäà÷è ÒÂÑ â öèðêóëÿöèîííóþ çîíó ñòàáèëèçàòîðà (ñì. Ðèñ. 7.5.3_1) èëè ïðîòî÷íûìè (ñ ïîäà÷åé
ÒÂÑ íåïîñðåäñòâåííî â öèðêóëÿöèîííóþ çîíó ñòàáèëèçàòîðà ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíûõ óñòðîéñòâ, íàçûâàåìûõ êàðáþðàòîðàìè – Ðèñ. 7.5.3_2). Ïðîòî÷íûå
ñòàáèëèçàòîðû ïëàìåíè ñ êàðáþðàòîðàìè íåîáõîäèìû äëÿ ïîâûøåíèÿ óñòîé÷èâîñòè ïðîöåññà ãîðåíèÿ
ïðè îñîáî íåáëàãîïðèÿòíûõ ðåæèìàõ è óñëîâèÿõ
Ðèñóíîê 7.5.3_1 - Ñòàáèëèçàòîð ïëàìåíè áåç êàðáþðàòîðà
1 – ñòàáèëèçàòîð ïëàìåíè;
2 – ãîôðû ïî êðàÿì ñòàáèëèçàòîðà ïëàìåíè; 3 – öàïôû äëÿ êðåïëåíèÿ ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèõ
ïàòðóáêîâ
359
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
ýêñïëóàòàöèèè. Êàê ïðàâèëî, îíè óñòàíàâëèâàþòñÿ
â çîíå ÔÊ, îòâåòñòâåííîé çà åå çàïóñê, è â ïåðèôåðèéíîé ÷àñòè ÔÊ, ãäå äëÿ ÔÊ ÒÐÄÄÔ, íàïðèìåð,
èìåþò ìåñòî ñàìûå íèçêèå òåìïåðàòóðû ãàçîâîãî
ïîòîêà. Òîïëèâî èç ôîðñóíêè 1 êàðáþðàòîðíîãî êîëëåêòîðà, èìåÿ îïðåäåëåííûé ôàêåë ðàñïûëà 2, ïîïàäàåò â çàáîðíûé ïàòðóáîê 3 êàðáþðàòîðà, ãäå äðîáèòñÿ î íåêàðáþðàòîðíûé êîëüöåâîé êîëëåêòîð 4,
ïðåäâàðèòåëüíî ñìåøèâàåòñÿ ñ âîçäóõîì, èñïàðÿåòñÿ è ïîñòóïàåò âî âíóòðåííþþ ïîëîñòü 5 êàðáþðàòîðà. ×åðåç îòâåðñòèÿ 6 â êàðáþðàòîðíîé ïëàñòèíå
7 òîïëèâîâîçäóøíàÿ ñìåñü ïîïàäàåò â öèðêóëÿöèîííóþ çîíó 8.
Íà Ðèñ. 7.5.3_3 äëÿ ïðèìåðà ïîêàçàíà êîíñòðóêöèÿ êîëüöåâîãî ïðîòî÷íîãî ñòàáèëèçàòîðà ïëàìåíè ñ êàðáþðàòîðîì (äâèãàòåëü Ä-30Ô6 ðàçðàáîòêè ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü»).
Íà Ðèñ. 7.5.3_4 äëÿ ïðèìåðà ïîêàçàíà êîíñòðóêöèÿ ñåêòîðà ðàäèàëüíî-êîëüöåâîãî ïðîòî÷íîãî
ñòàáèëèçàòîðà ïëàìåíè ñ êàðáþðàòîðîì ( äâèãàòåëü
ÐÄ-33 ðàçðàáîòêè ÔÃÓÏ èì. Â.ß.Êëèìîâà). Äàííûå ñòàáèëèçàòîðû ïëàìåíè èçãîòàâëèâàþòñÿ ïåðâîíà÷àëüíî â âèäå îòäåëüíûõ ñåêòîðîâ, êîòîðûå
âïîñëåäñòâèè ñâàðèâàþòñÿ èëè ñîáèðàþòñÿ íà âòóëêàõ â êîëüöî è êðåïÿòñÿ íà òÿãàõ ê êîðïóñó.
Ðèñóíîê 7.5.3_2 - Ñõåìà ñòàáèëèçàòîðà ïëàìåíè
ñ êàðáþðàòîðîì
1 - ôîðñóíêà êàðáþðàòîðíîãî
êîëüöåâîãî êîëëåêòîðà; 2 - ôàêåë
ðàñïûëà êàðáþðàòîðíîãî òîïëèâà; 3 - çàáîðíûé ïàòðóáîê êàðáþðàòîðà; 4 - íåêàðáþðàòîðíûé
êîëüöåâîé êîëëåêòîð; 5 - âíóòðåííÿÿ ïîëîñòü êàðáþðàòîðà; 6 - îòâåðñòèÿ â êàðáþðàòîðíîé ïëàñòèíå; 7 - êàðáþðàòîðíàÿ
ïëàñòèíà; 8 - öèðêóëÿöèîííàÿ
çîíà ñòàáèëèçàòîðà
360
Ðèñóíîê 7.5.3_3 - Êîíñòðóêöèÿ êîëüöåâîãî ñòàáèëèçàòîðà ïëàìåíè ñ êàðáþðàòîðîì
1 – ôîðñóíêà êàðáþðàòîðíîãî
êîëëåêòîðà; 2 – ïîòîê âîçäóõà;
3 – êàðáþðàòîðíûé êîëüöåâîé
êîëëåêòîð; 4 – ðàñïûëåííîå òîïëèâî; 5 – íåêàðáþðàòîðíûé êîëüöåâîé êîëëåêòîð; 6 – âíóòðåííÿÿ
ïîëîñòü êàðáþðàòîðà; 7 – ÒÂÑ;
8 – îòâåðñòèÿ â êàðáþðàòîðíîé
ïëàñòèíå; 9 – êàðáþðàòîðíàÿ
ïëàñòèíà; 10 – êîëüöåâîé ñòàáèëèçàòîð ïëàìåíè
Ðèñóíîê 7.5.3_4 - Êîíñòðóêöèÿ ðàäèàëüíî-êîëüöåâîãî ñòàáèëèçàòîðà ïëàìåíè
ñ êàðáþðàòîðîì
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
Ðèñóíîê 7.5.3_5 - Âñòðå÷íàÿ ñòðóÿ
Ðèñóíîê 7.5.3_7 - Âååðíàÿ ñòðóÿ
Ðèñóíîê 7.5.3_6 - Ïîïåðå÷íàÿ ñòðóÿ
Ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî àýðîäèíàìè÷åñêîãî
òèïà â âèäå âòåêàþùèõ ïîä óãëîì ê îñíîâíîìó ãàçîâîìó ïîòîêó ñòðóé ïðåäâàðèòåëüíî ïåðåìåøàííîãî òîïëèâà è âîçäóõà âûñîêîãî äàâëåíèÿ (ïåðñïåêòèâíûé äâèãàòåëü ïîêîëåíèÿ 5+ - Ðèñ. 7.4.3_1)
ìîæåò èìåòü ñëåäóþùèå íàïðàâëåíèÿ «âäóâà»
ñòðóé îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ òå÷åíèÿ îñíîâíîãî ãàçîâîãî ïîòîêà:
- ïðîòèâ ïîòîêà (âñòðå÷íàÿ ñòðóÿ - ñì.
Ðèñ. 7.5.3_5);
- ïîïåðåê ïîòîêà (ïîïåðå÷íàÿ ñòðóÿ - ñì.
Ðèñ. 7.5.3_6);
- âååðíàÿ ñòðóÿ (ñì. Ðèñ. 7.5.3_7) [7.8.3 ].
Äëÿ ïîäà÷è òîïëèâà â ÔÊ ïðèìåíÿþò äâà îñíîâíûõ òèïà ôîðñóíîê: øíåêîâûå (ïîäðîáíî îïèñàíû â ðàçäåëå 6.4.3) è ñòðóéíûå. Äëÿ óëó÷øåíèÿ
ñòåïåíè ïåðåìåøèâàíèÿ ñ âîçäóõîì, øíåêîâûå
ôîðñóíêè, êàê ïðàâèëî, ðàñïîëîæåíû ïåðåä ñòàáèëèçàòîðàìè ïëàìåíè, ïîäàþò ðàñïûëåííîå òîïëèâî íàâñòðå÷ó ãàçîâîìó ïîòîêó, ðàáîòàþò âî âñåõ óñ-
361
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
ëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè è îáåñïå÷èâàþò íàäåæíîå ãîðåíèå ÒÂÑ â öèðêóëÿöèîííûõ çîíàõ ôðîíòîâîãî
óñòðîéñòâà. Ñòðóéíûå ôîðñóíêè ïðåäñòàâëÿþò èç
ñåáÿ îòâåðñòèÿ äèàìåòðîì 0,4…0,7 ìì â êîëüöåâûõ
êîëëåêòîðàõ èëè ïàëüöåâûõ ðàñïûëèòåëÿõ, ïîäàþò òîïëèâî ïîä óãëîì ê ãàçîâîìó ïîòîêó è ðàáîòàþò, êàê ïðàâèëî, ïðè áîëüøèõ ðàñõîäàõ ôîðñàæíîãî òîïëèâà (â çåìíûõ óñëîâèÿõ).  êà÷åñòâå
ìàòåðèàëà äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ýëåìåíòîâ ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà (ñòàáèëèçàòîðîâ, ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèõ ïàòðóáêîâ, òÿã, êîëëåêòîðîâ è ôîðñóíîê)
ïðèìåíÿþòñÿ æàðîñòîéêèå è æàðîïðî÷íûå ñïëàâû
íà íèêåëåâîé îñíîâå.
7.5.4 - Êîðïóñû è ýêðàíû
Êîðïóñû ÔÊ - êîðïóñ 6 (ñì. Ðèñ. 7.4.1_1) ñìåñèòåëÿ 13, êîðïóñ äèôôóçîðà 3 è êîðïóñ 1 íåïîñðåäñòâåííî ÔÊ âõîäÿò â ñèëîâóþ ñõåìó ÔÊ è èìåþò ìåæäó ñîáîé ôëàíöåâûå áîëòîâûå ñîåäèíåíèÿ.
Ôëàíöåâûì áîëòîâûì ñîåäèíåíèåì êîðïóñ ñìåñèòåëÿ êðåïèòñÿ ê íàðóæíîìó ñèëîâîìó êîëüöó 16
çàäíåé îïîðû äâèãàòåëÿ. Âíèç ïî ïîòîêó ê êîðïóñó ÔÊ êðåïèòñÿ ðåãóëèðóåìîå ñîïëî.
Êîðïóñû ÔÊ (ñì. Ðèñ. 7.5.4_1) èìåþò çàêðåïëåííûå íà íåì ñ ïîìîùüþ ïîäâåñîê 2 è ïàëüöåâ 3
òåïëîçàùèòíûå è àíòèâèáðàöèîííûå ýêðàíû 4.
Àíàëîãè÷íûå ýêðàíû èìååò ÷àñòî â ñâîåé íèæíåé
ïî ïîòîêó ÷àñòè è äèôôóçîð. Ýêðàíû äèôôóçîðà
âìåñòå ñ ýêðàíàìè êîðïóñîâ ÔÊ îáðàçóþò êàíàë 5
îõëàæäåíèÿ.
Äëÿ óâåëè÷åíèÿ æåñòêîñòè â ïðîäîëüíîì íàïðàâëåíèè è ïîäàòëèâîñòè â ïîïåðå÷íîì íàïðàâëåíèè ýêðàíû êàíàëà îõëàæäåíèÿ èìåþò ïðîäîëüíûå
ãîôðû.  íåêîòîðûõ ÔÊ ýêðàíû èìåþò ïîïåðå÷íûå
ãîôðû (ñì. Ðèñ. 7.5.4_2).  ýòîì ñëó÷àå òåïëîâûå ïåðåìåùåíèÿ ýêðàíîâ îáåñïå÷èâàþòñÿ â îñåâîì íàïðàâëåíèè çà ñ÷åò äåôîðìàöèè â ãîôðàõ, â ðàäèàëüíîì íàïðàâëåíèè – çà ñ÷åò ðàäèàëüíîé äåôîðìàöèè
ïîäâåñîê. Êðåïëåíèå ýêðàíîâ 1 êàíàëà 2 îõëàæäåíèÿ ê êîðïóñó 3 îáû÷íî âûïîëíÿåòñÿ ïðè ïîìîùè
ëåíòî÷íîé ãîôðèðîâàííîé ïîäâåñêè 4. Ïðè ýòîì
ïåðâûé è ïîñëåäíèé ýêðàíû êðåïÿòñÿ, êàê ïðàâèëî, â äâóõ ïîÿñàõ, ïðîìåæóòî÷íûå ýêðàíû – â îäíîì
ïîÿñå. Ïîäâåñêè ïðèêëåïûâàþòñÿ ê ýêðàíàì, ýêðàíû ñ ïîäâåñêàìè ïðè ïîìîùè ïàëüöåâ 5 êðåïÿòñÿ
ê êîðïóñó ïðèâàðêîé èëè ðàçâàëüöîâêîé ïàëüöåâ.
Ýêðàíû èìåþò äâà ïîÿñà ïîäâåñîê è êðåïÿòñÿ
ê êîðïóñó â ïåðâîì ïîÿñå íåïîäâèæíî, âî âòîðîì ÷åðåç îâàëüíûå îòâåðñòèÿ, çà ñ÷åò êîòîðûõ ýêðàí
ñ ïîäâåñêîé ìîãóò ïåðåìåùàòüñÿ â îñåâîì íàïðàâëåíèè ïðè òåïëîâûõ ðàñøèðåíèÿõ. Â ðàäèàëüíîì
íàïðàâëåíèè ïðè íàãðåâå ýêðàíû è ïîäâåñêè äåôîðìèðóþòñÿ çà ñ÷åò ãîôðîâ.
362
Ðèñóíîê 7.5.4_1 - Ïðîäîëüíûå ãîôðû ýêðàíîâ
1 – êîðïóñ; 2 – ïîäâåñêà; 3 – ïàëüöû êðåïëåíèÿ ïîäâåñêè ê êîðïóñó;
4 – ýêðàíû; 5 – êàíàë îõëàæäåíèÿ
Ýêðàíû ìîãóè èìåòü è îäèí ïîÿñ ïîäâåñêè,
êîòîðûé êðåïèòñÿ ê êîðïóñó íåïîäâèæíî è òåïëîâîå ðàñøèðåíèå ýêðàíîâ ïðè íàãðåâå ïðîèñõîäèò
ñâîáîäíî â îáå ñòîðîíû îò ïîäâåñêè.
Ñîåäèíåíèå ýêðàíîâ ìåæäó ñîáîé òåëåñêîïè÷åñêîå. Çàçîð â òåëåñêîïè÷åñêîì ñîåäèíåíèè îáåñïå÷èâàåòñÿ ìèíèìàëüíî âîçìîæíûì äëÿ èñêëþ÷åíèÿ óòå÷êè îõëàæäàþùåãî âîçäóõà èç êàíàëà
îõëàæäåíèÿ.
Êðîìå ôóíêöèè îõëàæäåíèÿ ÷àñòü ýêðàíîâ âûïîëíÿåò è àíòèâèáðàöèîííûå ôóíêöèè äëÿ ïîäàâëåíèÿ ðàäèàëüíûõ è ðàäèàëüíî-òàíãåíöèàëüíûõ êîëåáàíèé äàâëåíèÿ ãàçà â ÔÊ ñ ÷àñòîòîé f ≥600 Ãö
â ñëó÷àå èõ âîçíèêíîâåíèÿ. Ïðè áîëåå íèçêèõ ÷àñòîòàõ, êàê ïðàâèëî, ýôôåêòèâíîñòü ïîäàâëÿþùèõ
ñâîéñòâ àíòèâèáðàöèîííûõ ýêðàíîâ çíà÷èòåëüíî
óìåíüøàåòñÿ.
Äëÿ ñîçäàíèÿ ïëåíî÷íî-çàãðàäèòåëüíîãî îõëàæäåíèÿ ýêðàíû êàíàëà îõëàæäåíèÿ èìåþò ìåëêóþ
ïåðôîðàöèþ îòâåðñòèÿìè äèàìåòðîì ~1,0…1,5 ìì.
Äëÿ ïîäàâëåíèÿ êîëåáàíèé ñ ÷àñòîòîé f ≥ 600 Ãö àíòèâèáðàöèîííûå ýêðàíû èìåþò áîëåå êðóïíóþ ïåðôîðàöèþ - äèàìåòðîì ~3,5…6,5 ìì.
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
Êîðïóñ ÔÊ è ýêðàíû êàíàëà îõëàæäåíèÿ èçãîòàâëèâàþòñÿ èç æàðîñòîéêèõ è æàðîïðî÷íûõ
ñïëàâîâ íà íèêåëåâîé îñíîâå.
7.6 - Óïðàâëåíèå ðàáîòîé ÔÊ
Óïðàâëåíèå ðàáîòîé ÔÊ â îáùåì âèäå ïðèâåäåíî â ãëàâå 12.  äàííîì ðàçäåëå îïèñàíû îñíîâíûå ôóíêöèè ñèñòåìû àâòîìàòè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ (ÑÀÓ) ðàáîòîé ÔÊ.
7.6.1 - Ðîçæèã ÔÊ
Ðèñóíîê 7.5.4_2 - Ïîïåðå÷íûå ãîôðû ýêðàíîâ
1 – ýêðàíû; 2 – êàíàë îõëàæäåíèÿ; 3 – êîðïóñ; 4 – ëåíòî÷íàÿ
ãîôðèðîâàííàÿ ïîäâåñêà; 5 – ïàëüöûêðåïëåíèÿ ïîäâåñîê ê êîðïóñó
 ÒÐÄÔ äëÿ êàíàëà îõëàæäåíèÿ èñïîëüçóåòñÿ ãàç, âûòåêàþùèé èç òóðáèíû, èìåþùèé îòíîñèòåëüíî âûñîêóþ òåìïåðàòóðó è, ñîîòâåòñòâåííî, îòíîñèòåëüíî íèçêèå îõëàæäàþùèå ñâîéñòâà.
Ðàñõîä ãàçà íà âõîäå â êàíàë îõëàæäåíèÿ ñîñòàâëÿåò îáû÷íî 15…20%, à íà âûõîäå èç êàíàëà îõëàæäåíèÿ - 6…10% îò ñóììàðíîãî ðàñõîäà ãàçà
÷åðåç äâèãàòåëü.
 ÒÐÄÄÔ äëÿ êàíàëà îõëàæäåíèÿ èñïîëüçóåòñÿ âîçäóõ íàðóæíîãî êîíòóðà, èìåþùèé îòíîñèòåëüíî íèçêóþ òåìïåðàòóðó è, ñîîòâåòñòâåííî, îòíîñèòåëüíî âûñîêèå îõëàæäàþùèå ñâîéñòâà. Ðàñõîä
âîçäóõà íà âõîäå â êàíàë îõëàæäåíèÿ ñîñòàâëÿåò
îáû÷íî 10…12%, à íà âûõîäå èç êàíàëà îõëàæäåíèÿ – 3…5% îò ñóììàðíîãî ðàñõîäà ãàçà ÷åðåç äâèãàòåëü. Ýêðàíû êàíàëà îõëàæäåíèÿ ïî äëèíå ÔÊ
îáû÷íî íà÷èíàþòñÿ ïîñëå ôðîíòîâîãî óñòîéñòâà,
ãäå óæå èäåò ïðîöåññ ãîðåíèÿ è íåîáõîäèìî îõëàæäåíèå êîðïóñîâ. Îõëàæäåíèå ñòâîðîê è ïðîñòàâîê
ðåãóëèðóåìîãî ñîïëà îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðè ýòîì ñïåöèàëüíûìè ýêðàíàìè 12 ñòâîðîê (ñì. Ðèñ. 9.3.1.1_3)
è 6 ïðîñòàâîê (ñì. Ðèñ. 9.3.1.1_6) ñîïëà, êîòîðûå
îáðàçóþò ïðîäîëæåíèå êàíàëà îõëàæäåíèÿ ÔÊ.
Íàäåæíûé ðîçæèã ÔÊ äîëæåí áûòü îáåñïå÷åí
âî âñåì òðåáóåìîì ýêñïëóàòàöèîííîì äèàïàçîíå
âûñîò è ñêîðîñòåé ïîëåòà ñ ïåðâîé ïîïûòêè áåç
ïîòåðè ïðè ýòîì ãàçîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè
êîìïðåññîðà. Ýòî îñîáåííî âàæíî äëÿ ÒÐÄÄÔ, ïîñêîëüêó â ýòîì ñëó÷àå âîçíèêàþùèå â ÔÊ ïðè ðîçæèãå âîçìóùåíèÿ ìîãóò îêàçûâàòü íåïîñðåäñòâåííîå âëèÿíèå íà ÊÍÄ ÷åðåç âîçäóøíûé ïîòîê
â íàðóæíîì êîíòóðå äâèãàòåëÿ. Êàê ïðàâèëî, â òåõíè÷åñêèõ óñëîâèÿõ íà äâèãàòåëü çàäàþòñÿ ìèíèìàëüíûå ñêîðîñòè ïîëåòà è ñîîòâåòñòâóþùèå èì
âûñîòû, ïðè êîòîðûõ ÔÊ äîëæíà íàäåæíî ðàçæèãàòüñÿ.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ñóùåñòâóþò ñëåäóþùèå
îñíîâíûå ñèñòåìû ðîçæèãà ÔÊ:
- ñàìîâîñïëàìåíåíèå òîïëèâà (äëÿ ÔÊ ÒÐÄÔ
ïðè òåìïåðàòóðå ãàçà çà òóðáèíîé ÒÒ > 950 0Ñ);
- ñ ïîìîùüþ òðàäèöèîííîé ñâå÷è çàæèãàíèÿ
(ïðè áîëåå íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ ãàçà çà òóðáèíîé);
- ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíîé «ôîðêàìåðû» (äëÿ
ÔÊ ÒÐÄÄÔ - Ðèñ. 7.6.1_1);
- ñ ïîìîùüþ ñèñòåìû «îãíåâàÿ äîðîæêà» (ñì.
Ðèñ. 7.6.1._2).
Ðîçæèã ÔÊ ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíîãî óñòðîéñòâà, íàçûâàåìîãî «ôîðêàìåðîé», ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ
ÒÐÄÄÔ ñî ñìåñèòåëåì êîëüöåâîãî òèïà. «Ôîðêàìåðà» ðàñïîëàãàåòñÿ îáû÷íî â íàðóæíîì êîíòóðå
äâèãàòåëÿ èëè íà ãðàíèöå êîíòóðîâ, ñëóæèò äëÿ
âîñïëàìåíåíèÿ ÒÂÑ îò ñâå÷è çàæèãàíèÿ è ïîääåðæàíèÿ óñòîé÷èâîñòè ïðîöåññà ãîðåíèÿ ïðè íèçêîé
òåìïåðàòóðå âîçäóõà íà âõîäå â äâèãàòåëü.
«Ôîðêàìåðà» èìååò ôîðñóíêó 1 (ñì. Ðèñ. 7.8.1_1)
äëÿ ïîäà÷è ïåðâè÷íîãî òîïëèâà, ñòàáèëèçàòîðíîå
ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî 2, ïàòðóáêè 3 äëÿ ïîäà÷è
«ãîðÿ÷åãî» ãàçà âíóòðåííåãî êîíòóðà, ôîðñóíêè 4
äëÿ ïîäà÷è îñíîâíîãî òîïëèâà è ãåíåðàòîðû 5 âèõðåé (çàâèõðèòåëè, ëîïàòêè è ò.ä) äëÿ òóðáóëèçàöèè
îñíîâíîé ÷àñòè âîçäóõà íàðóæíîãî êîíòóðà. ×àñòü
òîïëèâà ïîäàåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî çà ôðîíòîâîå
óñòðîéñòâî ÷åðåç ôîðñóíêó â ñòðóè «ãîðÿ÷åãî» ãàçà
363
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
Ðèñóíîê 7.6.1_1 - Ñõåìà «ôîðêàìåðû» â íàðóæíîì
êîíòóðå
1 - ôîðñóíêà äëÿ ïîäà÷è ïåðâè÷íîãî òîïëèâà; 2 - ñòàáèëèçàòîðíîå
ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî; 3 - ïàòðóáêè äëÿ ïîäà÷è «ãîðÿ÷åãî» ãàçà
âíóòðåííåãî êîíòóðà; 4 - ôîðñóíêè äëÿ ïîäà÷è îñíîâíîãî òîïëèâà;
5 - ãåíåðàòîðû âèõðåé (çàâèõðèòåëè, ëîïàòêè è ò.ä.)
âíóòðåííåãî êîíòóðà, âûòåêàþùèå èç ïàòðóáêîâ,
â ðåçóëüòàòå ÷åãî îáðàçóåòñÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíàÿ
òîïëèâî-âîçäóøíàÿ ñìåñü, âîñïëàìåíèÿþùàÿñÿ îò
ñâå÷è çàæèãàíèÿ ïðè ðîçæèãå ÔÊ. Ãîðÿùàÿ ÒÂÑ
ïîääåðæèâàåò ãîðåíèå îñíîâíîé ÷àñòè òîïëèâà, ïîäàþùåãîñÿ ÷åðåç ôîðñóíêè â îñíîâíóþ ÷àñòü âîçäóõà íàðóæíîãî êîíòóðà. Îñíîâíàÿ ÷àñòü âîçäóõà
íàðóæíîãî êîíòóðà çàêðó÷èâàåòñÿ ñ ïîìîùüþ ãåíåðàòîðîâ âèõðåé, ñìåøèâàåòñÿ ñ îñíîâíîé ÷àñòüþ
òîïëèâà, ïîäàþùåé â íåãî ÷åðåç ôîðñóíêè, ïîñëå
÷åãî îáðàçóþùàÿñÿ ÒÂÑ ïîïàäàåò â âûñîêîòåìïåðàòóðíûé ïîòîê ãàçà, ñìåøèâàþòñÿ ñ íèì è ýôôåêòèâíî ãîðèò ñ âûñîêîé ïîëíîòîé.
 ñîâðåìåííûõ äâèãàòåëÿõ íàèáîëåå ÷àñòî
ïðèìåíÿåòñÿ ñèñòåìà ðîçæèãà ÔÊ ñïîñîáîì «îãíåâàÿ äîðîæêà». Íà îñíîâå ýòîãî ñïîñîáà äàëåå
ðàññìîòðåíà ðàáîòà äåéñòâèÿ ÑÀÓ â ïðîöåññå åå
ðîçæèãà ÔÊ.
Ïðèíöèï ðàáîòû ñèñòåìû ðîçæèãà ÔÊ ñïîñîáîì «îãíåâàÿ äîðîæêà» (ñì. Ðèñ. 7.6.1_2) çàêëþ÷àåòñÿ â ïåðåáðîñå ïëàìåíè èç îñíîâíîé ÊÑ â ÔÊ
÷åðåç òóðáèíó. Ñèñòåìà ñîñòîèò èç ñëåäóþùèõ ýëåìåíòîâ:
- äâóõ ôîðñóíîê 1 è 2 äëÿ ïîäà÷è òîïëèâà, îäíà
èç êîòîðûõ 1 ðàñïîëîæåíà ïåðåä îñíîâíîé ÊÑ. Âòîðàÿ 2 - çà òóðáèíîé íà êîðïóñå 3 ñìåñèòåëÿ ïîäàåò
òîïëèâî âî âíóòðåííèé åãî êîíòóð. Ôîðñóíêè â îêðóæíîì íàïðàâëåíèè ðàñïîëîæåíû òàêèì îáðàçîì,
364
Ðèñóíîê 7.6.1_2 - Ñõåìà ðîçæèãà ÔÊ ñïîñîáîì «îãíåâàÿ äîðîæêà» ( Ïå÷àòàåòñÿ ñ
ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)
1,2 – ôîðñóíêè; 3 – êîðïóñ ñìåñèòåëÿ; 4 – äîçàòîð òîïëèâà;
5 – äàò÷èê êîíòðîëÿ ïëàìåíè;
6 – òîïëèâîïîäâîäÿùèå òðóáîïðîâîäû
÷òî òîïëèâíûé ôàêåë îò ïåðâîé ôîðñóíêè ïîïàäàåò íåïîñðåäñòâåííî â ìåñòî âïðûñêà òîïëèâà âòîðîé ôîðñóíêîé ñ ó÷åòîì êðóòêè ïîòîêà â òóðáèíå;
- äîçàòîðà 4, âõîäÿùåãî â ÑÀÓ äâèãàòåëÿ è ïîäàþùåãî òîïëèâî â ôîðñóíêè ïî ïðåäâàðèòåëüíî
âûáðàííîé ïðîãðàììå;
- äàò÷èêîâ 5 êîíòðîëÿ íàëè÷èÿ ïëàìåíè â ÔÊ;
- òîïëèâîïîäâîäÿùèõ òðóáîïðîâîäîâ 6.
Ðîçæèã ÔÊ ïðîèñõîäèò â ñëåäóþùåé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè:
- ðó÷êà óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëåì (ÐÓÄ) óñòàíàâëèâàåòñÿ â äèàïàçîí ôîðñèðîâàííûõ ðåæèìîâ
(â ÑÀÓ ïîñòóïàåò ñèãíàë îò äàò÷èêà ïîëîæåíèÿ
ÐÓÄ);
- â ñëó÷àå íàõîæäåíèÿ ãàçîãåíåðàòîðà íà äðîññåëüíîì ðåæèìå, ÷àñòîòà âðàùåíèÿ ðîòîðà ÂÄ äîñòèãàåò îïðåäåëåííîé âåëè÷èíû, ñîîòâåòñòâóþùåé
ìàêñèìàëüíîìó áåñôîðñàæíîìó èëè áëèçêîìó ê íåìó ðåæèìó äëÿ äàííûõ ïîëåòíûõ óñëîâèé (â ÑÀÓ
òàêæå ïîñòóïàåò ñèãíàë);
- äëÿ ïàðèðîâàíèÿ âîçíèêàþùèõ ïðè âêëþ÷åíèè ÔÊ âîçìóùåíèé ñ öåëüþ îáåñïå÷åíèÿ ãàçîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè êîìïðåññîðà, ðåãóëÿòîð
ñîïëà óâåëè÷èâàåò ïëîùàäü åãî êðèòè÷åñêîãî ñå÷åíèÿ íà îïðåäåëåííóþ, ïðåäâàðèòåëüíî âûáðàííóþ âåëè÷èíó (êðèòåðèé – ñèãíàë, ïîñòóïàþùèé
â ðåãóëÿòîð ñîïëà îò äàò÷èêà, èçìåðÿþùåãî ïåðåïàä äàâëåíèÿ ãàçà íà òóðáèíå);
- ïîäêà÷èâàþùèé íàñîñ ïîäàåò òîïëèâî â ðåãóëÿòîð ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà;
- ðåãóëÿòîð ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà äîçèðóåò åãî â ïóñêîâîé êîëëåêòîð ÔÊ â êîëè÷åñòâå,
ñîîòâåòñòâóþùåì ìèíèìàëüíîìó ôîðñèðîâàííîìó
ðåæèìó äëÿ äàííûõ ïîëåòíûõ óñëîâèé. Îáû÷íî ýòî
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
8…12% îò ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà â ýòèõ ïîëåòíûõ óñëîâèÿõ íà ïîëíîì ôîðñèðîâàííîì ðåæèìå, íî íå íèæå ìèíèìàëüíî äîïóñòèìîãî ðàñõîäà,
îáåñïå÷èâàþùåãî íåîáõîäèìûé ïåðåïàä äàâëåíèÿ
òîïëèâà íà ôîðñóíêàõ;
- íà ôîðñóíêàõ ïóñêîâîãî êîëëåêòîðà äîñòèãàåòñÿ îïðåäåëåííûé, çàðàíåå âûáðàííûé, ïåðåïàä
äàâëåíèÿ òîïëèâà (íàä äàâëåíèåì ãàçà â ÔÊ) – â ÑÀÓ
ïîñòóïàåò ñèãíàë îò ñïåöèàëüíîãî äàò÷èêà, êîíòðîëèðóþùåãî óðîâåíü ýòîãî ïåðåïàäà;
- äîçàòîð ñèñòåìû «îãíåâàÿ äîðîæêà» ïîäàåò
òîïëèâî â åå ôîðñóíêè, êàê ïðàâèëî, íåñêîëüêèìè
öèêëàìè (ñ îòêëþ÷åíèåì èëè íåîòêëþ÷åíèåì ïîñëåäóþùèõ öèêëîâ â ñëó÷àå ðîçæèãà ÔÊ), ñ îïðåäåëåííûì âðåìåííûì èíòåðâàëîì ìåæäó íèìè
(îêîëî îäíîé ñåêóíäû). Îáû÷íî â äîçàòîð ñèñòåìû «îãíåâàÿ äîðîæêà» ïîäàåòñÿ íåäîçèðîâàííîå
òîïëèâî äëÿ èñêëþ÷åíèÿ ñíèæåíèÿ ðåæèìà îñíîâíîãî êîíòóðà äâèãàòåëÿ ïðè ðîçæèãå ÔÊ;
- äàò÷èêè êîíòðîëèðóþò íàëè÷èå ïëàìåíè
â ÔÊ, ïîñëå ÷åãî â ÑÀÓ ñíèìàåòñÿ òàê íàçûâàåìàÿ
«áëîêèðîâêà ïî ðîçæèãó», è çíà÷åíèå ðàñõîäà òîïëèâà â ÔÊ óñòàíàâëèâàåòñÿ ñîîòâåòñòâåííî ïîëîæåíèþ ÐÓÄà, ðåæèìó ðàáîòû äâèãàòåëÿ è ïîëåòíûì óñëîâèÿì.
 êà÷åñòâå äàò÷èêîâ êîíòðîëÿ íàëè÷èÿ ïëàìåíè â ÔÊ ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû îïòè÷åñêèå èëè
èîíèçàöèîííûå äàò÷èêè. Ïîñëåäíèå íàèáîëåå ÷àñòî ïðèìåíÿþòñÿ â ñîâðåìåííûõ äâèãàòåëÿõ. Äëÿ
ïîâûøåíèÿ íàäåæíîñòè ðàáîòû ñèñòåìû ìîãóò
ïðèìåíÿòüñÿ äâà äàò÷èêà êîíòðîëÿ íàëè÷èÿ ïëàìåíè â ÔÊ.
Èîíèçàöèîííûé äàò÷èê ïëàìåíè ïðåäñòàâëÿåò
èç ñåáÿ ïîëûé ìåòàëëè÷åñêèé ñòåðæåíü, ÷óâñòâèòåëüíàÿ ÷àñòü êîòîðîãî ðàñïîëîæåíà â öèðêóëÿöèîííîé çîíå ñòàáèëèçàòîðà ïëàìåíè, ñîîòâåòñòâóþùåãî ïóñêîâîìó êîëëåêòîðó, è ýëåêòðîèçîëèðîâàíà
îò êîðïóñà ÔÊ. Ïðè íàëè÷èè ïëàìåíè â ÔÊ â öåïè
äàò÷èêà ìåæäó ñòåðæíåì äàò÷èêà è êîðïóñîì ÔÊ
âîçíèêàåò èîíèçàöèîííûé òîê. èñïîëüçóåìûé â êà÷åñòâå ñèãíàëà äëÿ ÑÀÓ.
òîïëèâà óâåëè÷èâàåòñÿ äî çíà÷åíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùåãî ïîëîæåíèþ ÐÓÄà, ðåæèìó ðàáîòû äâèãàòåëÿ
(äàâëåíèþ âîçäóõà çà êîìïðåññîðîì) è ïîëåòíûì
óñëîâèÿì (òåìïåðàòóðå âîçäóõà íà âõîäå â äâèãàòåëü).
Òåìï óâåëè÷åíèÿ ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà â ïðîöåññå ïðèåìèñòîñòè çàäàåòñÿ ðåãóëÿòîðîì
ðàñõîäà. Òåìï ïðåäâàðèòåëüíî âûáèðàåòñÿ è ìîæåò
ðåãóëèðîâàòüñÿ â ýêñïëóàòàöèè.
Êðîìå ýòîãî, â ïðîöåññå ïðèåìèñòîñòè ðåãóëÿòîð ñîïëà ïàðàëëåëüíî äëÿ ïàðèðîâàíèÿ âîçíèêàþùèõ ïðè âêëþ÷åíèè êîëëåêòîðîâ ôîðñàæíîãî
êîíòóðà âîçìóùåíèé, ñ öåëüþ îáåñïå÷åíèÿ óñòîé÷èâîé ðàáîòû êîìïðåññîðà (îáû÷íî ïî óðîâíþ
ïåðåïàäà äàâëåíèÿ ãàçà íà òóðáèíå), óâåëè÷èâàåò
ïëîùàäü êðèòè÷åñêîãî ñå÷åíèÿ ñîïëà îò òðåáóåìîãî ïðîãðàììíîãî çíà÷åíèÿ íà ñòàòè÷åñêèõ ðåæèìàõ â äàííûõ óñëîâèÿõ íà îïðåäåëåííóþ, ïðåäâàðèòåëüíî âûáðàííóþ, âåëè÷èíó. Ýòà âåëè÷èíà
òàêæå ìîæåò ðåãóëèðîâàòüñÿ â ýêñïëóàòàöèè ðåãóëèðîâî÷íûì âèíòîì.
Ïðè ñáðîñå â äèàïàçîíå ôîðñèðîâàííûõ ðåæèìîâ äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ïîãàñàíèÿ ÔÊ ñèíõðîíèçèðóþòñÿ òåìï óìåíüøåíèÿ ïëîùàäè êðèòè÷åñêîãî ñå÷åíèÿ ðåàêòèâíîãî ñîïëà è òåìï ñíèæåíèÿ
ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà. Ïðè ýòîì òåìï óìåíüøåíèÿ ïëîùàäè êðèòè÷åñêîãî ñå÷åíèÿ ðåàêòèâíîãî ñîïëà â ïðîöåññå ñáðîñà ðåæèìà îïðåäåëÿåòñÿ
áûñòðîäåéñòâèåì èñïîëüíèòåëüíîãî ìåõàíèçìà
ðåãóëÿòîðà ñîïëà, à òåìï ñíèæåíèÿ ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà îïðåäåëÿåòñÿ ðåãóëÿòîðîì ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà. Òåìï ïðåäâàðèòåëüíî âûáèðàåòñÿ ïðè äîâîäêå ÔÊ â ñîñòàâå äâèãàòåëÿ
è ìîæåò áûòü îòðåãóëèðîâàí â ýêñïëóàòàöèè.
Ïðè âñòðå÷íûõ ïðèåìèñòîñòÿõ, êàê â äèàïàçîíå ôîðñèðîâàííûõ ðåæèìîâ, òàê è ïðè ñáðîñå
ðåæèìà íà áåñôîðñàæíûé ñ ïîñëåäóþùèì åãî óâåëè÷åíèåì äî ôîðñèðîâàííîãî, äåéñòâóþò îáà ìåõàíèçìà, îïèñàííûå âûøå.
7.6.2 - Óïðàâëåíèå ÔÊ íà ðåæèìàõ
ïðèåìèñòîñòè è ñáðîñà
Óïðàâëåíèå ÔÊ íà ñòàöèîíàðíûõ ðåæèìàõ
âêëþ÷àåò â ñåáÿ:
- äîçèðîâàíèå ñóììàðíîãî ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà â çàâèñèìîñòè îò ïîëîæåíèÿ ÐÓÄà, ðåæèìà ðàáîòû äâèãàòåëÿ è ïîëåòíûõ óñëîâèé;
- ðàñïðåäåëåíèå îòäîçèðîâàííîãî ñóììàðíîãî
ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíÿòîé ïðîãðàììîé ïî äîçàòîðàì (ãðóïïàì êîëëåêòîðîâ) ÔÊ ñ öåëüþ ðàâíîìåðíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ
ôîðñàæíîãî òîïëèâà ïî ñå÷åíèþ ÔÊ âî âñåé îáëàñòè ýêñïëóàòàöèè äâèãàòåëÿ;
- ðàñïðåäåëåíèå ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà
Óïðàâëåíèå ðàáîòîé ÔÊ íà îäíîì èç ïåðåìåííûõ ðåæèìîâ, â ïðîöåññå ðîçæèãà, ïîäðîáíî ðàññìîòðåíî â ðàçäåëå 7.6.1. Óïðàâëåíèå ðàáîòîé ÔÊ
â ïðîöåññå äðóãèõ ïåðåìåííûõ ðåæèìîâ äîëæíî
îáåñïå÷èòü íàäåæíûé ðåæèì ãîðåíèÿ â ÔÊ è óñòîé÷èâóþ ðàáîòó êîìïðåññîðà ïðè âêëþ÷åíèè êîëëåêòîðîâ ôîðñàæíîãî êîíòóðà.
Ïðè ïðèåìèñòîñòÿõ, ïîñëå ðîçæèãà ÔÊ è ñíÿòèÿ «áëîêèðîâêè ïî ðîçæèãó», ðàñõîä ôîðñàæíîãî
7.6.3 - Óïðàâëåíèå ÔÊ íà ñòàöèîíàðíûõ ðåæèìàõ
365
Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû
äàííîãî äîçàòîðà â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíÿòîé ïðîãðàììîé ìåæäó âñåãäà ðàáîòàþùèì «âûñîòíûì»
êîëëåêòîðîì äàííîé ãðóïïû, è «çåìíûì» êîëëåêòîðîì, êîòîðûé ðàáîòàåò òîëüêî ïðè áîëüøèõ ðàñõîäàõ òîïëèâà íà íèçêèõ âûñîòàõ. Ðàñïðåäåëåíèå
ïðîèñõîäèò ñ ïîìîùüþ àãðåãàòîâ ðàñïðåäåëåíèÿ
òîïëèâà;
- àâòîìàòè÷åñêîå ñíèæåíèå ðåæèìà ðàáîòû ÔÊ
(àâàðèéíîå âûêëþ÷åíèå ÔÊ). Íàïðèìåð, â ñëó÷àå
ïîñòóïëåíèÿ â ÑÀÓ ñèãíàëà îò äàò÷èêîâ î âîçíèêíîâåíèè âèáðàöèîííîãî ãîðåíèÿ. Ïðè ýòîì êðèòè÷åñêèé óðîâåíü âèáðàöèîíííîãî ãîðåíèÿ (óðîâåíü
ñðàáàòûâàíèÿ çàùèòû) çàäàåòñÿ îáû÷íî ïî âåëè÷èíå äâîéíîé àìïëèòóäû ïóëüñàöèé äàâëåíèÿ ãàçà
â ÔÊ, âûáðàííîé ýêñïåðèìåíòàëüíî íà ñòàäèè äîâîäêè.
7.7 - Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðüìèíèìóì
afterburner (augmentor) – ôîðñàæíàÿ êàìåðà
afterburner (augmentor) control unit – ñèñòåìà ðåãóëèðîâàíèÿ ôîðñàæíîé êàìåðû
afterburner (augmentor) thrust – òÿãà äâèãàòåëÿ íà
ôîðñèðîâàííûõ ðåæèìàõ
air - âîçäóõ
airflow – ðàñõîä âîçäóõà
air-to-fuel ratio – êîýôôèöèåíò èçáûòêà âîçäóõà
air-to-fuel stoichiometric ratio – ñòåõèîìåòðè÷åñêèé
êîýôôèöèåíò
annular afterburner – ôîðñàæíàÿ êàìåðà ñ êîëüöåâûìè ñòàáèëèçàòîðàìè ïëàìåíè
burning – ãîðåíèå, ñæèãàíèå
bypass ratio – ñòåïåíü äâóõêîíòóðíîñòè äâèãàòåëÿ
combustion – ãîðåíèå, ñãîðàíèå
combustion efficiency – ïîëíîòà ñãîðàíèÿ òîïëèâà
combustion stability – ñòàáèëüíîñòü ãîðåíèÿ
cooling – îõëàæäåíèå
diffuser – äèôôóçîð
dome - ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî
dry thrust – òÿãà äâèãàòåëÿ íà áåñôîðñàæíûõ ðåæèìàõ
engine thrust – òÿãà äâèãàòåëÿ
exit nozzle – ðåàêòèâíîå ñîïëî
flame – ïëàìÿ
flame stabilizer – ñòàáèëèçàòîð ïëàìåíè
fuel – òîïëèâî
fuel distribution – ðàñïðåäåëåíèå òîïëèâà
fuel manifold – òîïëèâíûé êîëëåêòîð
fuel nozzle – òîïëèâíàÿ ôîðñóíêà
fuel supply – ïîäà÷à òîïëèâà
ignition - âîñïëàìåíåíèå
interconnecter – ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèé ïàòðóáîê
366
life – ðåñóðñ
middle section diameter – ìèäåëåâûé äèàìåòð
mixer - ñìåñèòåëü
overhaul period – ìåæðåìîíòíûé ðåñóðñ
pressure - äàâëåíèå
radial afterburner – ôîðñàæíàÿ êàìåðà ñ ðàäèàëüíûìè ñòàáèëèçàòîðàìè ïëàìåíè
temperature - òåìïåðàòóðà
total pressure loss – ñóììàðíûå ïîòåðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ
7.8 – Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé
ëèòåðàòóðû
7.8.1 Å.Ä.Ñòåíüêèí, Á.Ä.Ôèøáåéí. Òåïëîâûå ïîòåðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ â ãàçîâîì ïîòîêå. Ñáîðíèê.
Íåêîòîðûå âîïðîñû ïðîåêòèðîâàíèÿ è äîâîäêè
àâèàöèîííûõ ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëåé (âûïóñê
¹45), Ñàìàðà, ÊóÀÈ, 1970.
7.8.2 ROLLS-ROYCE plc, The Jet engine, 1996.
7.8.3 Â.À.Êîñòåðèí, È.Ï.Ìîòûëèíñêèé Î ðàñïðîñòðàíåíèè áîêîâûõ ñòðóé â ñíîñÿùåì ïîòîêå. Òðóäû ÊÀÈ (âûïóñê ¹98), Êàçàíü, 1968.
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
Ãëàâà 8 – Òóðáèíû ÃÒÄ
 ïðîñòîì òåðìîäèíàìè÷åñêîì öèêëå ÃÒÄ íà
ó÷àñòêå Ã-Ò (ñì. Ðèñ. 2.1.1.1_1) ïðîèñõîäèò ðàñøèðåíèå ðàáî÷åãî òåëà ñ äàâëåíèÿ P*4 çà êàìåðîé
ñãîðàíèÿ (ÊÑ) äî äàâëåíèÿ P*45 ïåðåä âûõîäíûì
óñòðîéñòâîì. Ýòîò ïðîöåññ (ñì. Ðèñ. 8_1) îñóùåñòâëÿåòñÿ â òóðáèíå (ñì. Ðèñ. 8_2) – ëîïàòî÷íîé
ìàøèíå, ïðåîáðàçóþùåé ïîòåíöèàëüíóþ ýíåðãèþ
ãàçà (ñæàòîãî â êîìïðåññîðå è íàãðåòîãî çà ñ÷åò
ñæèãàíèÿ òîïëèâà â ÊÑ) â ìåõàíè÷åñêóþ ðàáîòó íà
âàëó òóðáèíû.
Ïðåîáðàçîâàíèå ýíåðãèè ïðîèñõîäèò â íåïîäâèæíîì ëîïàòî÷íîì âåíöå 1 (ñì. Ðèñ. 8_3) ñîïëîâîãî àïïàðàòà (ÑÀ) è âðàùàþùåìñÿ ëîïàòî÷íîì
âåíöå 2 ðàáî÷åãî êîëåñà (ÐÊ). ÑÀ ñîñòîèò èç ñîïëîâûõ ëîïàòîê (ÑË), à ðàáî÷åå êîëåñî – èç ðàáî÷èõ ëîïàòîê (ÐË). Ýòè ëîïàòêè âìåñòå ñ äåòàëÿìè
êîðïóñà 3 îáðàçóþò ïðîòî÷íóþ ÷àñòü òóðáèíû.
Íà äèàãðàììå õîðîøî âèäíî îòëè÷èå èäåàëüíîãî ïðîöåññà ðàñøèðåíèÿ ãàçà (òî÷êè 41-415is) îò
ðåàëüíîãî (òî÷êè 41-415). Èäåàëüíûé ïðîöåññ (ïðîèñõîäÿùèé áåç óâåëè÷åíèÿ ýíòðîïèè) íàçûâàþò
åùå èçîýíòðîïè÷åñêèì ïðîöåññîì (ñ èíäåêñîì is).
Íà äèàãðàììå âèäíî òàêæå âëèÿíèå îõëàæäåíèÿ ñòàòîðà (ñîïëîâîãî àïïàðàòà) è ðîòîðà (ðàáî÷åãî êîëåñà). Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî â ðåçóëüòàòå ïîäâîäà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà ïðîèñõîäÿò ïðîöåññû
ñìåøåíèÿ ïîòîêîâ ãàçà è îõëàæäàþùåãî âîçäóõà
â ÑÀ (ïðîöåññ 4-41) è â ÐÊ (ïðîöåññ 415-45).
Ðèñóíîê 8_1 – Òåðìîäèíàìè÷åñêèé ïðîöåññ ðàñøèðåíèÿ â òóðáèíå
Ðèñóíîê 8_2 – Òóðáèíà ÃÒÄ ÏÑ-90À
367
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 8_3 – Ïðîòî÷íàÿ ÷àñòü îäíîñòóïåí÷àòîé òóðáèíû ñ îõëàæäàåìûìè ëîïàòêàìè
1 – ÑÀ; 2 – ÐÊ; 3 – êîðïóñ
8.1 – Îáùèå âîïðîñû
ïðîåêòèðîâàíèÿ òóðáèí
Êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ
òóðáèíû
Äèàãðàììà ýíòàëüïèÿ-ýíòðîïèÿ äàåò âîçìîæíîñòü îïðåäåëèòü êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ
(ê.ï.ä.) òóðáèíû êàê îòíîøåíèå óäåëüíîé (îòíåñåííîé ê åäèíèöå ðàñõîäà ãàçà) ðàáîòû òóðáèíû â ïðîöåññå ðåàëüíîãî ðàñøèðåíèÿ ∆ H* ê èäåàëüíîé
(ðàñïîëàãàåìîé) óäåëüíîé ðàáîòå ∆H*is – êîòîðóþ
ìîæíî ïîëó÷èòü â èçîýíòðîïè÷åñêîì ïðîöåññå ðàñøèðåíèÿ äî òîãî æå äàâëåíèÿ íà âûõîäå.
 êèíåìàòèêå òóðáèííîé ñòóïåíè ñêîðîñòÿì
ïåðåä ÑÀ (ñì. Ðèñ. 8.1_1) ïðèñâàèâàåòñÿ èíäåêñ 0,
íà âûõîäå èç ÑÀ – èíäåêñ 1, à ñêîðîñòÿì íà âûõîäå
èç ÐÊ – èíäåêñ 2 Ãàç âõîäèò â ÑÀ ñî ñêîðîñòüþ Ñ0,
à âûõîäèò èç ÑÀ ñ óâåëè÷åííîé (çà ñ÷åò ïàäåíèÿ
ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ) ñêîðîñòüþ Ñ1 è óãëîì α1
ê ïëîñêîñòè ðåøåòêè (ïëîñêîñòè âðàùåíèÿ ÐÊ).
 ÐÊ (îêðóæíàÿ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ íà ñðåäíåì äèàìåòðå – U) ãàç ïîïàäàåò óæå ñ îòíîñèòåëüíûìè ïàðàìåòðàìè - ñêîðîñòüþ W1 è óãëîì β1. Èç
ÐÊ ãàç âûõîäèò òîæå ñ îòíîñèòåëüíûìè ñêîðîñòüþ
W2 è óãëîì β 2, êîòîðûå çàòåì â àáñîëþòíîì äâèæåíèè (äëÿ ñëåäóþùåé ñîïëîâîé ëîïàòêè èëè âûõîäíîãî óñòðîéñòâà) ïðåâðàùàþòñÿ â ñêîðîñòü Ñ2
è óãîë α2.
368
Ïðè îáòåêàíèè íåïîñðåäñòâåííî ïðîôèëÿ (ñì.
Ðèñ. 8.1_2) âîçíèêàåò ðàçíèöà ñêîðîñòåé (è, ñîîòâåòñòâåííî, ñòàòè÷åñêèõ äàâëåíèé) ïîòîêà íà êîðûòå è ñïèíêå. Íà áîëåå ïðîòÿæåííîé ñïèíêå óðîâåíü ñêîðîñòè (÷èñëî Ìàõà) ñóùåñòâåííî âûøå,
÷åì íà êîðûòå. Ñîîòâåòñòâåííî óðîâåíü ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ íà êîðûòå âûøå è ýòà ðàçíèöà äàâëåíèé íà êîðûòå è ñïèíêå ñîçäàåò îêðóæíîå óñèëèå (âðàùàþùèé ìîìåíò) íà ÐÊ.
Óãëû âûõîäà èç ÑÀ è ÐÊ îïðåäåëÿþòñÿ óãëàìè âûõîäà ëîïàòî÷íûõ ðåøåòîê, à óãëû β1 è α2 îïðåäåëÿþòñÿ èç ïîñòðîåíèÿ òðåóãîëüíèêîâ ñêîðîñòåé ñ ó÷åòîì îêðóæíîé ñêîðîñòè âðàùåíèÿ ÐÊ –
â ñîîòâåòñòâèè ñ òðåóãîëüíèêàìè ñêîðîñòåé, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ îñíîâîé îïðåäåëåíèÿ ðàáîòû è ê.ï.ä.
òóðáèííîé ñòóïåíè. Òðåóãîëüíèêè ñêîðîñòåé â áîëåå äåòàëüíîì âèäå – óæå äëÿ ôèçè÷åñêèõ ñêîðîñòåé ïîòîêà – ïðèâåäåíû íà Ðèñ. 8.1_3. Ïðîåêöèè
îñíîâíûõ ñêîðîñòåé (Ñ1U, Ñ2U) èñïîëüçóþòñÿ â îïðåäåëåíèè óäåëüíîé ðàáîòû, ìîùíîñòè è ê.ï.ä.
Ñêîðîñòè è óãëû ïîòîêà ÿâëÿþòñÿ óñëîâíûìè îñðåäíåííûìè (íà ñðåäíåì äèàìåòðå ïðîòî÷íîé ÷àñòè òóðáèíû) âåëè÷èíàìè, êîòîðûå, îäíàêî, ïîçâîëÿþò íàãëÿäíî ïîêàçàòü, ÷òî óäåëüíàÿ ðàáîòà L íà
âàëó òóðáèíû ïîëó÷àåòñÿ â ðåçóëüòàòå èçìåíåíèÿ
êîëè÷åñòâà äâèæåíèÿ ãàçà ïðè ïðîòåêàíèè ÷åðåç
ÐÊ:
L = C1UU1 + C2UU2
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
Ýòî óðàâíåíèå íàçûâàåòñÿ óðàâíåíèåì Ýéëåðà è èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïîëåçíîé óäåëüíîé ðàáîòû òóðáèííîé ñòóïåíè. Ðàñïîëàãàåìàÿ
óäåëüíàÿ ðàáîòà îïðåäåëÿåòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì
òåìïåðàòóðû òîðìîæåíèÿ ðàáî÷åãî òåëà â ñå÷åíèè
41-Ò*41 è îòíîøåíèÿ ïîëíûõ äàâëåíèé ïåðåä è çà
òóðáèíîé (ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ) – Ð*45/Ð*41:
∆H*is = ÑðÒ*41 [1-(Ð*45/Ð*41)(Ê -1)/Ê]
Ðèñóíîê 8.1_1 – Ëîïàòî÷íûå ðåøåòêè è òðåóãîëüíèêè ñêîðîñòåé (÷èñåë Ìàõà) â ÑÀ
è ÐÊ òóðáèííîé ñòóïåíè
ãäå Ê è Cp – ñîîòâåòñòâåííî ñðåäíèå (â ïðîöåññå
ðàñøèðåíèÿ) ïîêàçàòåëü àäèàáàòû
è óäåëüíàÿ òåïëîåìêîñòü ðàáî÷åãî
òåëà.
Èç óðàâíåíèÿ Ýéëåðà ìîæíî îïðåäåëèòü ìîùíîñòü íà âàëó òóðáèíû, èñïîëüçóÿ ðàñõîäû ðàáî÷åãî òåëà íà âõîäå (G1) è âûõîäå (G2) èç ÐÊ (â îáùåì ñëó÷àå îíè íåîäèíàêîâû):
Nò = G1C1UU1 + G2C2UU2
Òîãäà ïåðâè÷íûé ê.ï.ä. òóðáèíû (òàê íàçûâàåìûé ê.ï.ä. íà îêðóæíîñòè êîëåñà – áåç óòå÷åê â çàçîðàõ è äîïîëíèòåëüíûõ ïîòåðü) áóäåò ðàâåí:
η*ï = Nò / (G41 ∆H*is).
Ðèñóíîê 8.1_2 – Ðàñïðåäåëåíèå ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ ïî ïðîôèëþ òóðáèííîé ëîïàòêè
Ðèñóíîê 8.1_3 – Òðåóãîëüíèêè ñêîðîñòåé òóðáèííîé
ñòóïåíè
Äëÿ îõëàæäàåìîé òóðáèíû â îïðåäåëåíèè
ê.ï.ä. èñïîëüçóåòñÿ ìîùíîñòü, ïîëó÷àåìàÿ íà âàëó
òóðáèíû è îòíåñåííàÿ ê ìîùíîñòè, êîòîðóþ ìîæíî ïîëó÷èòü â èçîýíòðîïè÷åñêîì ïðîöåññå – äëÿ
óäåëüíîé ðàáîòû ðàñøèðåíèÿ ïðè òåìïåðàòóðå
è ðàñõîäå ãàçà íà âõîäå â ðîòîð òóðáèíû (ñå÷åíèå
41 ñì. Ðèñ. 8_3). Òàêîé (íàèáîëåå ïðîñòîé â îïðåäåëåíèè) ê.ï.ä. îõëàæäàåìîé òóðáèíû â îòå÷åñòâåííîé ïðàêòèêå íàçûâàåòñÿ ïåðâè÷íûì è èñïîëüçóåòñÿ íàèáîëåå ÷àñòî.
Äëÿ îõëàæäàåìîé òóðáèíû â îïðåäåëåíèè
ê.ï.ä. èñïîëüçóåòñÿ ìîùíîñòü, ïîëó÷àåìàÿ íà âàëó
òóðáèíû è îòíåñåííàÿ ê ìîùíîñòè, êîòîðóþ ìîæíî ïîëó÷èòü â èçîýíòðîïè÷åñêîì ïðîöåññå – äëÿ
óäåëüíîé ðàáîòû ðàñøèðåíèÿ ïðè òåìïåðàòóðå
è ðàñõîäå ãàçà íà âõîäå â ðîòîð òóðáèíû (ñå÷åíèå
41, ñì. Ðèñ. 8_3). Òàêîé (íàèáîëåå ïðîñòîé â îïðåäåëåíèè) ê.ï.ä. îõëàæäàåìîé òóðáèíû â îòå÷åñòâåííîé ïðàêòèêå íàçûâàåòñÿ ïåðâè÷íûì è èñïîëüçóåòñÿ íàèáîëåå ÷àñòî.
Âîçìîæíû óñëîæíåííûå âàðèàíòû îïðåäåëåíèÿ ìîùíîñòè íà âàëó òóðáèíû (â òîì ÷èñëå
äîïîëíèòåëüíûé ó÷åò ìîùíîñòè íà ïðîêà÷êó îõëàæäàþùåãî âîçäóõà ÷åðåç ðîòîð, íà òðåíèå â ïîäøèïíèêàõ), è ðàñïîëàãàåìîé èçîýíòðîïè÷åñêîé
ìîùíîñòè (âêëþ÷åíèå â íåå äîïîëíèòåëüíî ïîòåíöèàëüíîé ðàáîòû êàæäîãî ïîòîêà îõëàæäàþùåãî
369
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
âîçäóõà). Òàêîé ê.ï.ä. ñ ó÷åòîì ïîòåíöèàëüíîé ðàáîòû îõëàæäàþùåãî âîçäóõà â îòå÷åñòâåííîé ïðàêòèêå íàçûâàþò ýôôåêòèâíûì – îí íà íåñêîëüêî
ïðîöåíòîâ ìåíüøå ïåðâè÷íîãî ê.ï.ä. Âàðèàíòîâ
ðàñ÷åòà ìîæåò áûòü ìíîãî, ïîýòîìó äëÿ îõëàæäàåìûõ òóðáèí ñðàâíèòü ê.ï.ä. òóðáèí ðàçëè÷íûõ ïðîèçâîäèòåëåé (äàæå åñëè îíè ïóáëèêóþò ýòè ñâåäåíèÿ) äîñòàòî÷íî òðóäíî.
Ïîòåðè ýíåðãèè â òóðáèíå
×åì áîëåå îòêëîíÿåòñÿ ïðîöåññ ðàñøèðåíèÿ
îò èçîýíòðîïè÷åñêîãî, òåì íèæå ê.ï.ä. òóðáèíû.
Îòêëîíåíèå îò èçîýíòðîïè÷åñêîãî ïðîöåññà îïðåäåëÿåòñÿ óðîâíåì ïîòåðü ýíåðãèè. Ïîòåðè ýíåðãèè
â òóðáèíå ìîæíî ïîäðàçäåëèòü íà àýðîäèíàìè÷åñêèå (âîçíèêàþùèå â ïîòîêå ïðè òå÷åíèè íåïîñðåäñòâåííî â ëîïàòî÷íûõ ðåøåòêàõ) è äîïîëíèòåëüíûå [8.1.4.1].
Ïîòåðè ýíåðãèè ïîòîêà â ëîïàòî÷íûõ ðåøåòêàõ îöåíèâàþòñÿ â îòíîñèòåëüíûõ âåëè÷èíàõ - ïî
èçìåíåíèþ ïîëíîãî äàâëåíèÿ (îòíîøåíèþ ïîòåðè
ïîëíîãî äàâëåíèÿ â ðåøåòêå ê èñõîäíîìó ïîëíîìó
äàâëåíèþ ïåðåä íåé) èëè (÷àùå âñåãî) êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ïîòîêà (îòíîøåíèþ ïîòåðè êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ê åå óðîâíþ çà ðåøåòêîé ïðè èñòå÷åíèè áåç ïîòåðü).
Àýðîäèíàìè÷åñêèå ïîòåðè (êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè èëè ïîëíîãî äàâëåíèÿ ïîòîêà) âîçíèêàþò ïðè
òå÷åíèè ãàçà íåïîñðåäñòâåííî â ëîïàòî÷íûõ ðåøåòêàõ è óìåíüøàþò âåëè÷èíó ðåàëüíûõ ñêîðîñòåé ãàçà
íà âûõîäå èç ðåøåòîê – ïî ñðàâíåíèþ ñ èçîýíòðîïè÷åñêèìè ñêîðîñòÿìè (áåç ïîòåðü). Îòíîøåíèå
ðåàëüíîé ñêîðîñòè çà âåíöîì ê èçîýíòðîïè÷åñêîé
ñêîðîñòè (îïðåäåëåííîé ïî ðàñïîëàãàåìîìó îòíîøåíèþ äàâëåíèé íà ðåøåòêå) íàçûâàåòñÿ êîýôôèöèåíòîì ñêîðîñòè âåíöà.
Àýðîäèíàìè÷åñêèå ïîòåðè (äîñòàòî÷íî óñëîâíî) ðàçäåëÿþò íà ïðîôèëüíûå (òðåíèå â ïîãðàíè÷íîì ñëîå, îòðûâ ïîòîêà, âûðàâíèâàíèå ïîëÿ ñêîðîñòåé çà ðåøåòêîé, âîëíîâûå - â ñêà÷êàõ óïëîòíåíèÿ)
è êîíöåâûå (îò âòîðè÷íûõ òå÷åíèé è ïåðåòåêàíèé
â ðàäèàëüíîì çàçîðå).
Íà Ðèñ. 8.1_4 ïðèâåäåíî ïîëå ïîëíûõ äàâëåíèé çà ëîïàòî÷íîé ðåøåòêîé íà øèðèíå îäíîãî
øàãà (ìåæëîïàòî÷íîãî ðàññòîÿíèÿ) ðåøåòêè (òî÷êè 0 è 100% ïî øàãó îòíîñÿòñÿ ê ñåðåäèíàì ìåæëîïàòî÷íûõ êàíàëîâ ñ îáåèõ ñòîðîí ëîïàòêè). Õîðîøî âèäíî, ÷òî â öåíòðàëüíîé ÷àñòè ïðîôèëÿ
(ïðèìåðíî îò 30 äî 75% âûñîòû ëîïàòêè) ïîòåðè
ðàñïðåäåëåíû äîñòàòî÷íî ðàâíîìåðíî è äîñòèãàþò 7% ïîëíîãî äàâëåíèÿ. Ýòî çîíà ïðîôèëüíûõ
ïîòåðü. Íà ðàññòîÿíèè ïðèìåðíî 15 è 85% îòíîñèòåëüíîé âûñîòû ëîïàòêè ðàñïîëîæåíû äâå çîíû
Ðèñóíîê 8.1_4 – Ðàñïðåäåëåíèå èçìåðåííûõ ïîòåðü ïîëíîãî äàâëåíèÿ çà ïðîôèëåì ëîïàòêè â ïëîñêîé ýêñïåðèìåíòàëüíîé ðåøåòêå
370
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
óâåëè÷åííûõ (äî 12% ïîëíîãî äàâëåíèÿ) ïîòåðü –
ýòî çîíû òàê íàçûâàåìûõ âòîðè÷íûõ ïîòåðü. Íåïîñðåäñòâåííî â ïðèñòåíî÷íûõ çîíàõ (0…5%
è 95…100% âûñîòû ëîïàòêè) âîçíèêàþò çîíû ïîâûøåííûõ ïîòåðü äàâëåíèÿ èç-çà òðåíèÿ íà òîðöåâûõ ïîâåðõíîñòÿõ.
Ïðèðîäà ïðîôèëüíûõ ïîòåðü (òðåíèå íà ïðîôèëå, ñëåä çà ðåøåòêîé, ñêà÷êè óïëîòíåíèÿ) äîñòàòî÷íî ïðîñòà. Ìåõàíèçì âîçíèêíîâåíèÿ âòîðè÷íûõ ïîòåðü ïîäðîáíî ïîêàçàí íà Ðèñ. 8.1_5. Èç
ðèñóíêà ñëåäóåò, ÷òî â íàòåêàþùåì íà ðåøåòêó
ëîïàòîê ïîòîêå ñóùåñòâóåò ïîãðàíè÷íûé ñëîé, ñêîðîñòü â êîòîðîì ñíèæåíà èç-çà òðåíèÿ î òîðöåâóþ
ïîâåðõíîñòü. Ïîä äåéñòâèåì ðàçíèöû äàâëåíèÿ
ìåæäó ñïèíêîé è êîðûòîì ìåäëåííî äâèæóùèåñÿ
÷àñòèöû ïîãðàíè÷íîãî ñëîÿ íà÷èíàþò ñìåùàòüñÿ
â ñòîðîíó ñïèíêè, îáðàçóÿ ïîïåðå÷íîå îñíîâíîìó
ïîòîêó äâèæåíèå âäîëü òîðöåâîé ñòåíêè. Ó òîðöåâîé ïîâåðõíîñòè îáðàçóåòñÿ òàê íàçûâàåìûé «ïîäêîâîîáðàçíûé» âèõðü, ðåçóëüòàòîì êîòîðîãî ÿâëÿåòñÿ ÿäðî çíà÷èòåëüíûõ ïîòåðü (âòîðè÷íûõ ïîòåðü),
õîðîøî ðàçëè÷èìîå íà Ðèñ. 8.1_4 ó îáåèõ îãðàíè÷èâàþùèõ ïîâåðõíîñòåé. Îñíîâíîé âèõðü ñïîñîáñòâóåò çàêðóòêå ïîòîêà â óãëó ìåæäó ñïèíêîé ëîïàòêè è òîðöåâîé ïîâåðõíîñòüþ ìåæëîïàòî÷íîãî
êàíàëà è îáðàçîâàíèþ äîïîëíèòåëüíîãî âñòðå÷íî-
ãî âèõðÿ. Âñå ýòè âèõðè òîðìîçÿò ïîòîê è ãåíåðèðóþò ïîòåðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ (êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè), íàçûâàåìûå âòîðè÷íûìè ïîòåðÿìè.
Äîïîëíèòåëüíûìè ïîòåðÿìè ñ÷èòàþòñÿ ïîòåðè,
ñâÿçàííûå ñ îõëàæäàþùèì âîçäóõîì – ïîòåðè ýíåðãèè îñíîâíîãî ïîòîêà îò âòåêàíèÿ âîçäóõà â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü è ñìåøåíèÿ åãî ñ îñíîâíûì ïîòîêîì,
à òàêæå ïîòåðè ìîùíîñòè íà ïðîêà÷êó îõëàæäàþùåãî âîçäóõà ÷åðåç ðîòîð.
Äëÿ öèëèíäðè÷åñêîé ïðîòî÷íîé ÷àñòè
(U1 = U2), áåç îõëàæäåíèÿ (G41 = G1 = G2) è ñ èñïîëüçîâàíèåì óñëîâíîé àäèàáàòè÷åñêîé ñêîðîñòè
ãàçà, âû÷èñëåííîé ïî ïåðåïàäó íà òóðáèíå:
C*àä = (2∆H*is)1/2 = f(Ð*41/Ð*45)
óðàâíåíèå äëÿ ê.ï.ä. ìîæåò áûòü ïðèâåäåíî ê óäîáíîìó äëÿ àíàëèçà âèäó:
η*ï = 2U(C1U + C2U)/C*àä
Èñòîðè÷åñêè íà ïðàêòèêå ê.ï.ä. òóðáèíû ÷àùå
ñîîòíîñÿò íå ñ U/C*àä, à ñ U/Càä, ãäå Càä îïðåäåëÿåòñÿ ïî ñòàòè÷åñêîìó äàâëåíèþ íà âûõîäå, òî åñòü
ÿâëÿåòñÿ ôóíêöèåé îòíîøåíèÿ äàâëåíèé Ð*41/Ð*45.
Çàâèñèìîñòü ê.ï.ä. òóðáèíû îò ïàðàìåòðà U/Càä ïî-
Ðèñóíîê 8.1_5 – Ìåõàíèçì âîçíèêíîâåíèÿ âòîðè÷íûõ ïîòåðü â òóðáèííîé ðåøåòêå
371
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
êàçàíà íà Ðèñ. 8.1_6. Èñïîëüçîâàíèå U/Càä âìåñòî
U/C*àä íå ìåíÿåò ïðèíöèïèàëüíî õàðàêòåðà èçìåíåíèÿ ê.ï.ä. îò ïàðàìåòðà íàãðóçêè.
Èç óðàâíåíèÿ äëÿ ïåðâè÷íîãî ê.ï.ä. âèäíà çàâèñèìîñòü ê.ï.ä. îò îêðóæíîé ñêîðîñòè U (è ïàðàìåòðà íàãðóçêè U/Càä). Ñ óâåëè÷åíèåì U/Càä îò íóëÿ
ê.ï.ä. ìîíîòîííî óâåëè÷èâàåòñÿ, íî çàòåì – êàê
âèäíî èç ñì. Ðèñ. 8.1_6 – íà÷èíàåò ñêàçûâàòüñÿ
óìåíüøåíèå ïðîåêöèè C2U, êîòîðàÿ ìåíÿåò çíàê è
ñ äàëüíåéøèì óâåëè÷åíèåì îêðóæíîé ñêîðîñòè U
ïîëíîñòüþ êîìïåíñèðóåò ïðîåêöèþ C1U . Êîãäà àëãåáðàè÷åñêàÿ ñóììà C1U + C1U ñðàâíÿåòñÿ ñ íóëåì,
ê.ï.ä. òîæå ñòàíåò ðàâíûì íóëþ. Ýòó çàâèñèìîñòü
ìîæíî îòíåñòè ê íàèáîëåå ÷àñòî èñïîëüçóåìûì.
 ïðàêòèêå ïðîåêòèðîâàíèÿ íàèáîëåå ÷àñòî
èñïîëüçóþòñÿ êîððåëÿöèÿ ê.ï.ä. ñ äâóìÿ ïàðàìåòðàìè: óäåëüíîé àýðîäèíàìè÷åñêîé íàãðóçêîé ∆H/U2
(âåëè÷èíà, îáðàòíàÿ U/Càä) è îòíîñèòåëüíîé îñåâîé ñêîðîñòüþ Cà/U. Cà ÿâëÿåòñÿ ñðåäíåé âåëè÷èíîé èç C1à è C2à – ñì. Ðèñ. 8.1_5. Óâåëè÷åíèå Cà/U
óìåíüøàåò óãëû ïîâîðîòà ïîòîêà â ðåøåòêàõ, òî
åñòü ñíèæàåò ïîòåðè â íèõ è óâåëè÷èâàåò ê.ï.ä. –
íî äî íåêîòîðîãî ïðåäåëà, òàê êàê çàòåì ê.ï.ä. ïàäàåò èç-çà óìåíüøåíèÿ îñíîâíûõ ñîñòàâëÿþùèõ
óäåëüíîé ðàáîòû C1U è C1U.
Òàêèì îáðàçîì, óðîâåíü àýðîäèíàìè÷åñêèõ
ïîòåðü â ëîïàòî÷íûõ ðåøåòêàõ, îêàçûâàþùèé îñíîâíîå âëèÿíèå íà ê.ï.ä., çàâèñèò ïðåæäå âñåãî îò
óãëà ïîâîðîòà ïîòîêà â ëîïàòêå (àýðîäèíàìè÷åñêîé
íàãðóçêè òóðáèíû ∆H/U2), îòíîñèòåëüíîé äëèíû
ëîïàòîê (îòíîñèòåëüíîé îñåâîé ñêîðîñòè ïîòîêà
â ñòóïåíè Cà/U), óðîâíÿ ÷èñåë Ìàõà (îòíîøåíèÿ
ïîëíûõ äàâëåíèé Ð*4/Ð*45), ïîòåðü îõëàæäåíèÿ
(ðàñõîäà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà).
Ðèñóíîê 8.1_6 – Èçìåíåíèå ê.ï.ä. ðàçëè÷íûõ òóðáèí
ïðè èñïûòàíèÿõ â çàâèñèìîñòè îò
ïàðàìåòðà íàãðóçêè U/Ñàä
372
Ãðàôèê, èçîáðàæàþùèé ê.ï.ä. òóðáèíû â çàâèñèìîñòè îò ∆H/U2 è Cà/U, íàçûâàåòñÿ «äèàãðàììîé Ñìèòà». Îðèãèíàëüíàÿ «äèàãðàììà Ñìèòà»
(ñì. Ðèñ. 8.1_7) ïîñòðîåíà ïî ýêñïåðèìåíòàëüíî
èçìåðåííûì ê.ï.ä. ðàçëè÷íûõ òóðáèí è ïîçâîëÿåò
îöåíèòü âëèÿíèå óäåëüíîé àýðîäèíàìè÷åñêîé íàãðóçêè è îòíîñèòåëüíîé îñåâîé ñêîðîñòè íà ê.ï.ä.
ñòóïåíè.
«Äèàãðàììà Ñìèòà» èñïîëüçóåòñÿ òàêæå äëÿ
ïðîâåðêè ðàçëè÷íûõ ìåòîäèê ðàñ÷åòà ïîòåðü â òóðáèíå.  áîëåå ñîâðåìåííîé ôîðìå (ñ èñïîëüçîâàíèåì áîëåå ïîëíûõ è ñîâðåìåííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ) ýòà äèàãðàììà ïî-ïðåæíåìó
àêòèâíî èñïîëüçóåòñÿ â ïðîåêòèðîâàíèè.
Òåíäåíöèè ðàçâèòèÿ òóðáèí
Îáùèìè òåíäåíöèÿìè â ðàçâèòèè ãàçîâûõ òóðáèí ìîæíî ñ÷èòàòü óâåëè÷åíèå àýðîäèíàìè÷åñêîé
íàãðóçêè íà ñòóïåíü è óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû ãàçà
íà âõîäå â òóðáèíó. Îáå ýòè òåíäåíöèè îòðàæàþò
îáùåå íàïðàâëåíèå ðàçâèòèÿ àâèàöèîííûõ è íàçåìíûõ äâèãàòåëåé – óâåëè÷åíèå òåðìè÷åñêîãî ê.ï.ä.
(çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ òåìïåðàòóðû ãàçà è ñòåïåíè
ñæàòèÿ) è óëó÷øåíèå óäåëüíûõ ïàðàìåòðîâ (çà ñ÷åò
óìåíüøåíèÿ ãàáàðèòîâ, ìàññû, ñîêðàùåíèÿ êîëè÷åñòâà ñòóïåíåé è ëîïàòîê).
Ðèñóíîê 8.1_7 – «Äèàãðàììà Ñìèòà» [8.1.4.2]
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
Íåäîñòàòî÷íàÿ âåëè÷èíà ðàñïîëàãàåìîé îêðóæíîé ñêîðîñòè – äëÿ òðåáóåìîé óäåëüíîé ðàáîòû – ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ àýðîäèíàìè÷åñêîé
íàãðóçêè.  ÒÂÄ îêðóæíàÿ ñêîðîñòü îãðàíè÷èâàåòñÿ ìàññîé è ïðî÷íîñòüþ äèñêà, à â ÒÍÄ – ÷àñòîòîé âðàùåíèÿ âåíòèëÿòîðà è ãàáàðèòàìè/ìàññîé
ñàìîé ÒÍÄ. Íåäîñòàòî÷íàÿ âåëè÷èíà îêðóæíîé
ñêîðîñòè â ÒÍÄ ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó ñíèæåíèþ ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ, êîòîðóþ ìîæíî ðåàëèçîâàòü â îäíîé ñòóïåíè. Ïîýòîìó êîëè÷åñòâî ñòóïåíåé â ÒÍÄ (ó ãðàæäàíñêèõ äâèãàòåëåé ñ áîëüøîé
ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè) ñóùåñòâåííî âûøå,
÷åì â ÒÂÄ. ÒÂÄ ìîæåò áûòü îäíîñòóïåí÷àòîé èëè
äâóõñòóïåí÷àòîé. ÒÍÄ ìîæåò èìåòü äî âîñüìè ñòóïåíåé.
Âîåííûå äâèãàòåëè îáû÷íî èìåþò îäíî- èëè
äâóõñòóïåí÷àòûå ÒÂÄ è ÒÍÄ.
Íåäîñòàòîê îêðóæíîé ñêîðîñòè - â ñîîòâåòñòâèè
ñ òðåóãîëüíèêàìè ñêîðîñòåé - ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ óãëîâ ïîâîðîòà ïîòîêà â ëîïàòêå, áîëåå èçîãíóòûì ïðîôèëÿì è óâåëè÷åííûì ïîòåðÿì â íèõ.
Âëèÿíèå êîýôôèöèåíòà àýðîäèíàìè÷åñêîé íàãðóçêè ∆H/U2 è îòíîñèòåëüíîé îñåâîé ñêîðîñòè Cõ/U
íà ïîòåðè â ëîïàòêàõ è, â êîíå÷íîì ñ÷åòå, íà ê.ï.ä.
– õîðîøî îòðàæåíî â «äèàãðàììå Ñìèòà». Cõ – ýòî
ñðåäíÿÿ âåëè÷èíà ìåæäó îñåâûìè ñêîðîñòÿìè ãàçà
â ÑÀ – Ñ1À è â ÐÊ – Ñ2À.
Óâåëè÷åíèå ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ (ñòåïåíè
ïîíèæåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ) â ñòóïåíè ïðèâîäèò
ê ðîñòó ñêîðîñòåé íà ïîâåðõíîñòè ïðîôèëåé äî
óðîâíÿ ñêîðîñòè çâóêà è âûøå, ïîÿâëåíèþ ñêà÷êîâ
óïëîòíåíèÿ è óâåëè÷åíèþ ïîòåðü. Ïðèíöèïèàëüíîå âëèÿíèå ñòåïåíè ïîíèæåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ
íà ê.ï.ä. îäíîñòóïåí÷àòîé è äâóõñòóïåí÷àòîé òóðáèí âèäíî íà Ðèñ. 8.1_8 (öåíòð ãðàôèêà ñîîòâåòñòâóåò ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ 4,0).
Ðèñóíîê 8.1_8 – Âëèÿíèå ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ ïî
ïîëíîìó äàâëåíèþ íà îòíîñèòåëüíûé óðîâåíü ê.ï.ä. [8.1.4.3]
 îäíîñòóïåí÷àòîé òóðáèíå óðîâåíü ñêîðîñòåé ãàçà ñóùåñòâåííî âûøå è óðîâåíü ê.ï.ä. åå
íèæå. Ñ óâåëè÷åíèåì ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ ðîñò
óðîâíÿ ñêîðîñòåé â ëîïàòî÷íûõ ðåøåòêàõ îäíîñòóïåí÷àòîé òóðáèíû èäåò ãîðàçäî áîëåå âûñîêèì òåìïîì è ê.ï.ä. åå ïàäàåò ãîðàçäî áûñòðåå.
Óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû íà âõîäå â òóðáèíó
ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ïàðàìåòðîâ, íàèáîëåå ñèëüíî
âëèÿþùèõ íà ê.ï.ä. Âûñîêèå òåìïåðàòóðû äåëàþò
íåîáõîäèìûì ïðèìåíåíèå îõëàæäåíèÿ. Îíî âëèÿåò íà ê.ï.ä. êàê íåïîñðåäñòâåííî - óìåíüøåíèå
ê.ï.ä. ïðè ïðîêà÷êå îõëàæäàþùåãî âîçäóõà, âûïóñêå âîçäóõà èç ëîïàòîê, óòå÷êàõ â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü,
òàê è êîñâåííî - óâåëè÷åíèå òîëùèíû âûõîäíûõ
êðîìîê äëÿ âûïóñêà âîçäóõà, êîíñòðóêòèâíûå îãðàíè÷åíèÿ äëÿ ðàçìåùåíèÿ êàíàëîâ îõëàæäàþùåãî âîçäóõà â ëîïàòêàõ, êîðïóñå è ò.ä. Óìåíüøåíèå
ê.ï.ä. òóðáèíû ñ îõëàæäåíèåì ìîæåò äîñòèãàòü
2…4% è áîëåå.
Èçìåíåíèå ê.ï.ä. ÒÂÄ ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ
òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä òóðáèíîé ïî îïûòó ïî îïûòó Rolls-Royce [8.1.4.4] ïðåäñòàâëåíî íà Ðèñ. 8.1_9.
Äîñòèãíóòûé óðîâåíü àýðîäèíàìè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè òóðáèí
 öåëîì ê.ï.ä. àâèàöèîííûõ òóðáèí â ïåðâóþ
î÷åðåäü îïðåäåëÿåòñÿ òåìè óñëîâèÿìè, â êîòîðûõ
äîëæíà áûòü ðåàëèçîâàíà êîíñòðóêöèÿ. Ýòî æåñòêèå îãðàíè÷åíèÿ ïî êîëè÷åñòâó ñòóïåíåé, ìàññå,
ïî ãàáàðèòíûì ðàçìåðàì, ïî ïðî÷íîñòè ðàáî÷èõ
ëîïàòîê è äèñêîâ, íåîáõîäèìîñòü èíòåíñèâíîãî
îõëàæäåíèÿ, êàê ñëåäñòâèå âûñîêèõ ñòåïåíåé ñæàòèÿ è äâóõêîíòóðíîñòè – ìàëàÿ äëèíà ëîïàòîê è òàê
äàëåå.
Àâèàöèîííûå òóðáèíû ìîæíî ðàçäåëèòü íà
íåñêîëüêî ãðóïï, êàæäàÿ èç êîòîðûõ õàðàêòåðèçóåòñÿ ñâîèìè êîíñòðóêòèâíûìè îñîáåííîñòÿìè
è ðåàëüíî äîñòèæèìûì çíà÷åíèåì ê.ï.ä.
Ê ïåðâîé ãðóïïå ìîãóò áûòü îòíåñåíû ñâîáîäíûå ñèëîâûå òóðáèíû ÃÒÓ äëÿ ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà è ýëåêòðîýíåðãåòèêè, ñîçäàííûå íà áàçå àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé. Ñèëîâîé òóðáèíîé (ÑÒ)
íàçûâàåòñÿ òóðáèíà, ïåðåäàþùàÿ âñþ ñâîþ ìîùíîñòü êàêîìó-ëèáî âíåøíåìó óñòðîéñòâó (íàïðèìåð, ãåíåðàòîðó èëè âèíòó). Åñëè ÑÒ íå èìååò ìåõàíè÷åñêîé ñâÿçè ñ êîìïðåññîðîì, òî åå íàçûâàþò
ñâîáîäíîé. Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ñâîáîäíîé òóðáèíû êîíñòðóêòèâíûå îãðàíè÷åíèÿ îáû÷íî ìèíèìàëüíû. Ê.ï.ä. ýòèõ íåîõëàæäàåìûõ ìíîãîñòóïåí÷àòûõ òóðáèí íàõîäèòñÿ íà óðîâíå 92…94%.
Êî âòîðîé ãðóïïå ìîãóò áûòü îòíåñåíû àâèàöèîííûå ìíîãîñòóïåí÷àòûå ÒÍÄ, ñîçäàâàåìûå â óñëîâèÿõ æåñòêèõ îãðàíè÷åíèé ïî ìàññå è ïî ðàñïîëàãà-
373
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 8.1_9 – Âëèÿíèå óâåëè÷åíèÿ ðàñõîäà âîçäóõà è ðàçâèòèÿ òåõíîëîãèè îõëàæäåíèÿ íà ê.ï.ä. ÒÂÄ
åìîé îêðóæíîé ñêîðîñòè. Îñíîâíîé ïðîáëåìîé äëÿ
ê.ï.ä. ýòèõ òóðáèí ÿâëÿåòñÿ âûñîêàÿ àýðîäèíàìè÷åñêàÿ íàãðóçêà (íåõâàòêà îêðóæíîé ñêîðîñòè, ïðèâîäÿùàÿ ê áîëüøèì óãëàì ïîâîðîòà ïîòîêà â ëîïàòî÷íûõ ðåøåòêàõ). Ýòè òóðáèíû îáû÷íî èìåþò
ê.ï.ä. íà óðîâíå 89…93%. Íàïðèìåð, ê.ï.ä. ÷åòûðåõñòóïåí÷àòîé ÒÍÄ CFM56-5B/P ñîñòàâëÿåò
88,5% [8.1.4.5] – ïðåæäå âñåãî èç-çà âûñîêîé óäåëüíîé íàãðóçêè. Ïÿòèñòóïåí÷àòûé âàðèàíò ÒÍÄ (ðàçðàáîòêà MTU) íàèáîëåå ñîâðåìåííîãî ÒÐÄÄ
GP7200 èìååò ê.ï.ä. 92,4% [8.1.4.6]. Äëÿ äâèãàòåëÿ
ñ î÷åíü âûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè (òî
åñòü î÷åíü âûñîêîé íàãðóçêîé íà ÒÍÄ) ýòà âåëè÷èíà ñ÷èòàåòñÿ çíà÷èòåëüíûì äîñòèæåíèåì.
ÒÂÄ ãðàæäàíñêèõ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé
ìîãóò áûòü êàê îäíîñòóïåí÷àòûìè (êàê ïðàâèëî,
ñèëüíî íàãðóæåííûìè – ñî ñòåïåíüþ ðàñøèðåíèÿ
ïî ïîëíîìó äàâëåíèþ 2,8…4,5), òàê è äâóõñòóïåí÷àòûìè (ñ óìåðåííîé íàãðóçêîé – ñòåïåíüþ ðàñøèðåíèÿ íà ñòóïåíè îò 2,0 äî 2,5 è îáùåé ñòåïåíüþ ïîíèæåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ 4,0…5,5).
Ïåðâè÷íûé (îòíåñåííûé ê ðàñõîäó ãàçà íà âûõîäå
èç 1ÑÀ) ê.ï.ä. îäíîñòóïåí÷àòûõ òóðáèí çàâèñèò îò
ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ (òî åñòü óðîâíÿ ÷èñåë Ìàõà
â ïðîòî÷íîé ÷àñòè) è ñîñòàâëÿåò 87…90%. Ïåðâè÷-
374
íûé ê.ï.ä. äâóõñòóïåí÷àòûõ òóðáèí â ìåíüøåé ñòåïåíè çàâèñèò îò ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ è íàõîäèòñÿ
íà óðîâíå 88…92%.
Óâåëè÷åíèå ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ ïðèâîäèò
ê óâåëè÷åíèþ ðàçíèöû â ðåàëèçîâàííûõ çíà÷åíèÿõ ê.ï.ä. (ñì. Ðèñ. 8.1_8). Ýòî ðàçëè÷èå äîñòèãàåò
4% ïðè ñòåïåíè ïîíèæåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ íà
óðîâíå 4,0. Ñîêðàùåíèå ýòîé ðàçíèöû – ïðè îáùåé òåíäåíöèè ê ñîêðàùåíèþ êîëè÷åñòâà ñòóïåíåé – ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç íàèáîëåå àêòóàëüíûõ çàäà÷ â ïðîåêòèðîâàíèè òóðáèí.
Âëèÿíèå ê.ï.ä. òóðáèíû íà óäåëüíûé ðàñõîä
òîïëèâà äâèãàòåëÿ ñ áîëüøîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè (5…8) ìîæíî ïðèáëèæåííî âûðàçèòü
ñëåäóþùèìè öèôðàìè: 1% èçìåíåíèÿ ê.ï.ä. ÒÂÄ
èëè ÒÍÄ èçìåíÿåò ðàñõîä òîïëèâà íà 0,60…0,80%.
Äëÿ ÒÂÄ ãàçîãåíåðàòîðîâ ñî ñâîáîäíîé ÑÒ (äëÿ
ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà èëè ïðèâîäà ãàçîãåíåðàòîðà) êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ ñîñòàâëÿåò 1,0…1,5% ðàñõîäà òîïëèâà íà 1% ê.ï.ä. ÒÂÄ. Äëÿ ñâîáîäíûõ ÑÒ
ýòèõ óñòàíîâîê êàæäûé ïðîöåíò èçìåíåíèÿ ê.ï.ä.
îçíà÷àåò îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå ê.ï.ä. è ìîùíîñòè óñòàíîâêè íà òàêóþ æå âåëè÷èíó.
Äëÿ òóðáèí ñòàöèîíàðíûõ ýíåðãåòè÷åñêèõ
óñòàíîâîê, ìîùíîñòü êîòîðûõ äåëèòñÿ ìåæäó êîì-
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
ïðåññîðîì è ïîòðåáèòåëåì, êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ
áîëüøå 1 – è òåì áîëüøå, ÷åì áîëüøå âûõîäíàÿ
ìîùíîñòü ïðåâûøàåò ìîùíîñòü êîìïðåññîðà.
Îáû÷íî êàæäûé ïðîöåíò óâåëè÷åíèÿ ê.ï.ä. òóðáèíû óâåëè÷èâàåò ìîùíîñòü òóðáèíû (èëè óìåíüøàåò ðàñõîä òîïëèâà) íà 2…2,5%.
8.1.1 – Òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå
ê êîíñòðóêöèè òóðáèí
Òóðáèíà – ÷àñòü ÃÒÄ è ê íåé ïðåäúÿâëÿþòñÿ
òå æå îáùåòåõíè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ, ÷òî è êî âñåìó äâèãàòåëþ (ñì. ðàçäåë 2.3). Êîíêðåòíûå òðåáîâàíèÿ ê êîíñòðóêöèè òóðáèíû ìîæíî ñôîðìóëèðîâàòü ñëåäóþùèì îáðàçîì:
1. Ìàêñèìàëüíûé ê.ï.ä.
Âàæíîñòü îáåñïå÷åíèÿ ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîé àýðîäèíàìè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè (ê.ï.ä.) òóðáèíû â õîäå ïðîåêòèðîâàíèÿ âèäíà èç ðàññìîòðåííîãî â ðàçäåëå 8.1 âëèÿíèÿ òóðáèíû íà óäåëüíûå
ïàðàìåòðû äâèãàòåëÿ.
2. Ìèíèìàëüíûé ðàñõîä îõëàæäàþùåãî âîçäóõà.
Ðàñõîä îõëàæäàþùåãî âîçäóõà èìååò ôàêòè÷åñêè ñòîëü æå âàæíîå çíà÷åíèå äëÿ óäåëüíûõ ïàðàìåòðîâ äâèãàòåëÿ, êàê è ê.ï.ä. òóðáèíû. Êðîìå
òîãî, óâåëè÷åíèå ðàñõîäà íà îõëàæäåíèå óõóäøàåò
ê.ï.ä. òóðáèíû è çàòðóäíÿåò ïîëó÷åíèå òàêèõ ýêîëîãè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê äâèãàòåëÿ, êàê íèçêàÿ
ýìèññèÿ â ÊÑ.
 ñîâðåìåííûõ àâèàöèîííûõ òóðáèíàõ ðàñõîä îõëàæäàþùåãî âîçäóõà ìîæåò äîñòè÷ü 30% îò
ðàñõîäà âîçäóõà ÷åðåç ÊÂÄ.
Ñëåäóåò ðàçëè÷àòü ðàñõîä îõëàæäàþùåãî
âîçäóõà íà 1ÑÀ òóðáèíû (îò ñå÷åíèÿ 4 äî ñå÷åíèÿ 41 – ñì. Ðèñ. 8_3) è ðàñõîä âîçäóõà, ïîñòóïàþùåãî â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü çà ñå÷åíèåì 41 – òî åñòü
íà ðîòîð òóðáèíû, ñ êîòîðîãî è ïðîèñõîäèò íåïîñðåäñòâåííûé îòáîð ìîùíîñòè. Ðàñõîä íà 1ÑÀ
(10…12% îò ðàñõîäà ÷åðåç ÊÂÄ) â òåðìîäèíàìè÷åñêîì ñìûñëå ìîæåò ñ÷èòàòüñÿ ÷àñòüþ ÊÑ è íåïîñðåäñòâåííî âëèÿåò íå íà óäåëüíûå ïàðàìåòðû
äâèãàòåëÿ, à íà óðîâåíü òåìïåðàòóðû ãàçà çà ÊÑ
(â ñå÷åíèè 4) è ïîòåðè ýíåðãèè â 1ÑÀ. Ðàçíèöà òåìïåðàòóð ãàçà â ñå÷åíèè 4 è 41 ñîñòàâëÿåò îò 80 äî
120Ê.
3. Ìèíèìàëüíàÿ ïðîèçâîäñòâåííàÿ ñåáåñòîèìîñòü.
Äîëÿ òóðáèí (ÒÂÄ è ÒÍÄ) â ñåáåñòîèìîñòè
äâèãàòåëÿ ñðåäíåé òÿãè (òèïà CFM56 è V2500) ñîñòàâëÿåò îêîëî 30%. Äëÿ ïðîìûøëåííûõ íàçåìíûõ
äâèãàòåëåé, ñîçäàííûõ íà áàçå ãàçîãåíåðàòîðà àâèàöèîííîãî ïðîòîòèïà, â êîòîðûõ óáðàíû âåíòèëÿòîð è ÊÍÄ, à ÒÍÄ çàìåíåíà íà ÑÒ (òèïà ÏÑ-90ÃÏ1, -2, -3), äîëÿ òóðáèí ñîñòàâëÿåò îêîëî 40%.
4. Ìèíèìàëüíàÿ ñòîèìîñòü ÒÎ.
Äîëÿ ñòîèìîñòè ÒÎ òóðáèíû â ñòîèìîñòè îáñëóæèâàíèÿ äâèãàòåëÿ (îñíîâíóþ ÷àñòü êîòîðîãî
ñîñòàâëÿþò çàòðàòû íà çàï÷àñòè è öåõîâûå ðåìîíòû) ñîñòàâëÿåò îêîëî 60% (ñì. Ðèñ. 8.1.1_1).
Ðèñóíîê 8.1.1_1 – Ñòîèìîñòü òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ òóðáèíû
à) Äîëè ÒÂÄ è ÒÍÄ â ñòîèìîñòè îáñëóæèâàíèÿ äâèãàòåëÿ CFM56-3 [8.1.4.7];
á) Ñîñòàâëÿþùèå ñòîèìîñòè îáñëóæèâàíèÿ óçëîâ òèïè÷íîãî àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ
375
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
Äëÿ òóðáèí äâèãàòåëåé áëèæíå- è ñðåäíåìàãèñòðàëüíûõ ñàìîëåòîâ, à òàêæå òóðáèí òàê íàçûâàåìûõ «àâèàïðîèçâîäíûõ» íàçåìíûõ äâèãàòåëåé (ìîùíîñòüþ äî 50 ÌÂò) ïîëíàÿ ñòîèìîñòü îáñëóæèâàíèÿ
ñîñòàâëÿåò îò 50 äî 150 äîëëàðîâ çà ëåòíûé ÷àñ. Äëÿ
òóðáèí äâèãàòåëåé áîëüøîé (ñâûøå 40 òîíí) òÿãè
ñòîèìîñòü îáñëóæèâàíèÿ çíà÷èòåëüíî âûøå.
Ñàìîñòîÿòåëüíîå è âàæíåéøåå çíà÷åíèå ñòîèìîñòü îáñëóæèâàíèÿ ïðèîáðåëà â 1990 - õ ãîäàõ
ïîñëå ïîâñåìåñòíîãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñèñòåìû
îáñëóæèâàíèÿ äâèãàòåëåé ïðîèçâîäèòåëåì íà îñíîâå ôèêñèðîâàííîé îïëàòû çà ëåòíûé ÷àñ.
5. Îáåñïå÷åíèå íåîáõîäèìîãî äëÿ êîíêóðåíòîñïîñîáíîñòè äâèãàòåëÿ ðåñóðñà (ñðîêà ñëóæáû)
îñíîâíûõ äåòàëåé. Èìåííî ðåñóðñ îñíîâíûõ äåòàëåé òóðáèíû îïðåäåëÿåò íàðàáîòêó íà ðåìîíò âñåãî äâèãàòåëÿ. Ðåñóðñ ëîïàòîê ÷àùå âñåãî èçìåðÿåòñÿ â ÷àñàõ (ðåæå – â öèêëàõ). Ðåñóðñ ðîòîðíûõ
äåòàëåé (äèñêîâ, äåôëåêòîðîâ è âàëîâ) èçìåðÿåòñÿ
â öèêëàõ. Â ëó÷øèõ ñîâðåìåííûõ àâèàöèîííûõ
êîíñòðóêöèÿõ òóðáèí ðåñóðñ ëîïàòîê ÒÂÄ äîñòèãàåò 15000 ÷àñîâ, à ðåñóðñ ðîòîðíûõ äåòàëåé ÒÂÄ
– 20000 öèêëîâ.
6. Íàëè÷èå çàïàñà ïî òåìïåðàòóðå ãàçà ïåðåä
òóðáèíîé.
Ïðîåêòíûé çàïàñ ïî òåìïåðàòóðå ïåðåä òóðáèíîé – ýòî âûáðàííàÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè âåëè÷èíà, íà êîòîðóþ óâåëè÷èâàþòñÿ ðàñ÷åòíûå òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä òóðáèíîé (ïåðåä ðîòîðîì
òóðáèíû) ïðè òåïëîâûõ è ïðî÷íîñòíûõ ðàñ÷åòàõ.
Çàïàñ íà ïðîåêòèðîâàíèå òóðáèíû ó÷èòûâàåò:
- Ðàçáðîñ äâèãàòåëåé ïî òåìïåðàòóðå ïåðåä òóðáèíîé (èç-çà ïðîèçâîäñòâåííûõ îòêëîíåíèé â ðàçìåðàõ äåòàëåé è çàçîðàõ â ïðåäåëàõ äîïóñêîâ),
- Èçíîñ òóðáèíû è äâèãàòåëÿ â ýêñïëóàòàöèè,
- Ïîãðåøíîñòè ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ,
Ðèñê, ñâÿçàííûé ñ ïðèìåíåíèåì íîâûõ òåõíîëîãèé è íîâûõ ïàðàìåòðîâ.
Çàïàñ, îêîí÷àòåëüíî ïîëó÷åííûé ïîñëå ïðîåêòèðîâàíèÿ, èñïîëüçóåòñÿ ïðè ýêñïëóàòàöèè äâèãàòåëÿ â âèäå çàïàñà ïî òåìïåðàòóðå ãàçà çà òóðáèíîé.
Ñ èñïîëüçîâàíèåì ýòîãî çàïàñà óñòàíàâëèâàåòñÿ
ïðåäåëüíàÿ òåìïåðàòóðà ãàçà çà òóðáèíîé (íàçûâàåìàÿ Redline), ïî äîñòèæåíèè êîòîðîé äâèãàòåëü
äîëæåí áûòü ñíÿò.
Äëÿ äâèãàòåëåé îäíîãî ñåìåéñòâà óðîâåíü òåìïåðàòóðû Redline îäèíàêîâ, íî çàïàñû ïî òåìïåðàòóðå çà òóðáèíîé ìîãóò ñóùåñòâåííî îòëè÷àòüñÿ
â çàâèñèìîñòè îò òîãî, êîêîé óðîâåíü òÿãè íåîáõîäèì â êîíêðåòíîì ïðèìåíåíèè. Íà Ðèñ. 8.1.1_2
ïðèâåäåí ïðèìåð çàïàñîâ äëÿ ÒÂÄ CFM56-5A
è CFM56-5B â çàâèñèìîñòè îò òÿãè, ñ êîòîðîé äâèãàòåëü áóäåò èñïîëüçîâàòüñÿ. Äâèãàòåëè â ïðåäåëàõ
êàæäîãî ñåìåéñòâà ïîëíîñòüþ óíèôèöèðîâàíû.
376
Ðèñóíîê 8.1.1_2 – Çàïàñ ïî òåìïåðàòóðå ãàçà çà
òóðáèíîé â çàâèñèìîñòè îò ðàñïîëàãàåìîé òÿãè äëÿ äâèãàòåëåé
ñåìåéñòâ CFM56-5A è CM56-5B
[8.1.4.5]
8.1.2 – Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû òóðáèí
Ðàññìîòðåííûå íèæå êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû
ãàçîâûõ òóðáèí ÿâëÿþòñÿ, â îñíîâíîì, îñåâûìè
(â ñîîòâåòñòâèè ñ ïîäàâëÿþùèì áîëüøèíñòâîì ðåàëèçîâàííûõ êîíñòðóêöèé) è àâèàöèîííûìè (íàèáîëåå êîíñòðóêòèâíî ñëîæíûìè). Ñòàöèîíàðíûå
íàçåìíûå ãàçîâûå òóðáèíû ðàññìîòðåíû â ìèíèìàëüíîì îáúåìå.
8.1.2.1 – Êëàññèôèêàöèÿ ãàçîâûõ
òóðáèí
Êîíñòðóêòèâíî òóðáèíû ðàçëè÷àþòñÿ ïî íàïðàâëåíèþ òå÷åíèÿ ãàçà - îñåâûå è ðàäèàëüíûå
òóðáèíû.
 ÃÒÄ, çà ðåäêèì èñêëþ÷åíèåì, ïðèìåíÿþòñÿ
îñåâûå òóðáèíû. Ãàç â îñåâîé òóðáèíå äâèæåòñÿ ïî
ïðîòî÷íîé ÷àñòè ïàðàëëåëüíî îñè âðàùåíèÿ ðîòîðà.  ðàäèàëüíîé òóðáèíå ãàç äâèæåòñÿ íå òîëüêî
â îñåâîì íàïðàâëåíèè (ýòî íåîáõîäèìî äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàñõîäà ãàçà ÷åðåç òóðáèíó), íî è â ðàäèàëüíîì íàïðàâëåíèè - ïåðïåíäèêóëÿðíî îñè âðàùåíèÿ
ðîòîðà òóðáèíû.
Ðàäèàëüíûå òóðáèíû ìîãóò áûòü, â ñâîþ î÷åðåäü, öåíòðîñòðåìèòåëüíûìè (ãàç äâèæåòñÿ ê öåíòðó ñòóïåíè) è öåíòðîáåæíûìè (ãàç äâèæåòñÿ îò
öåíòðà ñòóïåíè).
Öåíòðîáåæíûå òóðáèíû âñòðå÷àþòñÿ î÷åíü
ðåäêî, ïîýòîìó íà ïðàêòèêå ðàäèàëüíûìè òóðáè-
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
íàìè íàçûâàþò öåíòðîñòðåìèòåëüíûå ðàäèàëüíûå
òóðáèíû.
Öåíòðîñòðåìèòåëüíûå ðàäèàëüíûå òóðáèíû
ïðèìåíÿþòñÿ, â îñíîâíîì, äëÿ ìàëûõ îáúåìíûõ
ðàñõîäîâ ãàçà. Ýòî òóðáîíàñîñû, òóðáîñòàðòåðû,
ýëåêòðîãåíåðàòîðû ìîùíîñòüþ 30…250 êÂò (íàïðèìåð, ôèðìû Capstone). Èçâåñòíà ñåðèÿ ïðîìûøëåííûõ äâèãàòåëåé ìîùíîñòüþ 1,5…1,8 ÌÂò ñ ðàäèàëüíûìè òóðáèíàìè OP16 (ñì. Ðèñ. 8.1.2.1_1)
ãîëëàíäñêîé êîìïàíèè OPRA) [8.1.4.8].
Äâèãàòåëü ÎÐ16 âûïîëíåí ñ ðàäèàëüíîé òóðáèíîé 1 è öåíòðîáåæíûì êîìïðåññîðîì 2. Ãàç ÷åðåç êàíàë 3 ðàäèàëüíî âõîäèò â ðàáî÷åå êîëåñî 4.
Òóðáèíà (ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ îêîëî 6) ñîñòîèò èç
ðàáî÷åãî êîëåñà, êîðïóñà 5 è âûõîäíîãî ïàòðóáêà
6.. Òåìïåðàòóðà ãàçà ïåðåä òóðáèíîé – îêîëî
1000îÑ.
Îñíîâíûå ïðåèìóùåñòâà ðàäèàëüíîé òóðáèíû
– îòñóòñòâèå ÑÀ, ìàëûå ãàáàðèòû, ïðîñòîòà, ìàëàÿ
ìàññà. Ìàëàÿ äëèíà ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü êîíñîëüíóþ ïîäâåñêó ðîòîðà îòíîñèòåëüíî ïîäøèïíèêîâ. Ïðåèìóùåñòâîì ÿâëÿåòñÿ è âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ îêîëî 6 â îäíîé ñòóïåíè
ñ ê.ï.ä. íà óðîâíå 90%. Îäíàêî çíà÷èòåëüíû è íåäîñòàòêè ðàäèàëüíîé òóðáèíû, îãðàíè÷èâøèå åå
ïðèìåíåíèå – îãðàíè÷åííîñòü ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ (êîëè÷åñòâî ñòóïåíåé îãðàíè÷åíî îäíîé), îãðàíè÷åíèå òåìïåðàòóðû ãàçà èç-çà òðóäíîñòåé îõëàæäåíèÿ áîëüøèõ ïîâåðõíîñòåé è ñëîæíûõ
ãåîìåòðè÷åñêèõ ôîðì.
Îñåâûå ãàçîâûå òóðáèíû ðàçëè÷àþòñÿ ïðåæäå âñåãî ïî ñâîåìó íàçíà÷åíèþ – ïðîìûøëåííûå
íàçåìíûå è àâèàöèîííûå. Ðàçëè÷íîå íàçíà÷åíèå
îïðåäåëÿåò è ðàçëè÷èå êîíñòðóêòèâíûõ ñõåì.
Ïðîìûøëåííûå íàçåìíûå òóðáèíû, â ñâîþ
î÷åðåäü, âêëþ÷àþò äâå îñíîâíûå ãðóïïû.
Ïåðâàÿ èç íèõ – ñòàöèîíàðíûå ãàçîâûå òóðáèíû äëÿ ýíåðãîóñòàíîâîê (ïðèâîäà ýëåêòðîãåíåðàòîðà) è ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà (â îñíîâíîì ïåðåêà÷êè ãàçà). Êîíñòðóêòèâíîé îñîáåííîñòüþ
ñòàöèîíàðíûõ íàçåìíûõ êîíñòðóêöèé ÿâëÿåòñÿ èõ
ìàññèâíîñòü èç-çà îòñóòñòâèÿ îãðàíè÷åíèé ïî ìàññå.  íàçåìíûõ êîíñòðóêöèÿõ ÷àùå èñïîëüçóþòñÿ
áîëåå ïðîñòûå îäíîâàëüíûå ñõåìû è ïðåäóñìàòðèâàåòñÿ âîçìîæíîñòü ÷àñòè÷íîé ðàçáîðêè è ðåìîíòà íà ìåñòå ýêñïëóàòàöèè.
Âòîðàÿ ãðóïïà – ýòî òàê íàçûâàåìûå «àâèàïðîèçâîäíûå» êîíñòðóêöèè, ñîçäàííûå íà áàçå
àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé è ïðèìåíÿåìûå äëÿ âûðàáîòêè ýëåêòðîýíåðãèè, ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà
Ðèñóíîê 8.1.2.1_1 – Ïðîìûøëåííûé äâèãàòåëü ÎÐ16 ñ ðàäèàëüíîé òóðáèíîé
à) ðàäèàëüíàÿ òóðáèíà â äâèãàòåëå;
1 – òóðáèíà; 2 – öåíòðîáåæíûé êîìïðåññîð; 3 – âõîäíîé êàíàë â òóðáèíó; 4 – âõîäíàÿ
êðîìêà ðàáî÷åãî êîëåñà; 5 – êîðïóñ òóðáèíû; 6 – âûõîäíîé êàíàë;
á) ðîòîð äâèãàòåëÿ ÎÐ16 ñ ðàäèàëüíîé òóðáèíîé;
1 – âõîäíàÿ êðîìêà ÐÊ; 2 – âûõîäíàÿ êðîìêà ÐÊ; 3 – âàë;
â) ðàáî÷åå êîëåñî ðàäèàëüíîé òóðáèíû;
1 – âõîäíàÿ êðîìêà ÐÊ; 2 – âûõîäíàÿ êðîìêà ÐÊ
377
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
è äëÿ òðàíñïîðòíûõ íóæä (ïîëåçíàÿ ìîùíîñòü
«àâèàïðîèçâîäíûõ» óñòàíîâîê äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè íå ïðåâûøàåò 50 ÌÂò). Àâèàïðîèçâîäíûå
êîíñòðóêöèè âñëåäñòâèå ñâîèõ îñîáåííîñòåé (áîëåå âûñîêèé ê.ï.ä. è îòíîñèòåëüíî íåáîëüøàÿ ìàññà) íàøëè íàèáîëüøåå ïðèìåíåíèå â ÃÒÓ â êà÷åñòâå ñèëîâîãî ïðèâîäà ÃÏÀ è íà òðàíñïîðòå
â êà÷åñòâå äâèãàòåëåé ñóäîâ, òàíêîâ. Ïðàêòè÷åñêè
âî âñåõ ñâîèõ íàçåìíûõ ïðèìåíåíèÿõ ýòè òóðáèíû âûíóæäåíû êîíêóðèðîâàòü ñ äèçåëÿìè, âñåãäà
ïðîèãðûâàÿ ïî öåíå è ñòîèìîñòè ýêñïëóàòàöèè. Ïîýòîìó ïðèìåíåíèå àâèàïðîèçâîäíûõ êîíñòðóêöèé
âñåãäà îáîñíîâàíî èõ êîíêðåòíûì ïðåèìóùåñòâîì.
Ïðè ïåðåêà÷êå ãàçà ýòèì ïðåèìóùåñòâîì ÿâëÿåòñÿ ìåíüøàÿ ìàññà, îáåñïå÷èâàþùàÿ óäîáñòâî
òðàíñïîðòèðîâêè è çàìåíû â òðóäíîäîñòóïíûõ ìåñòíîñòÿõ, ãäå ÷àùå âñåãî ðàñïîëàãàþò ãàçîïðîâîäû,
è òîïëèâî - ãàç. Íà âîåííûõ ñóäàõ – ýòî âûñîêàÿ
óäåëüíàÿ ìîùíîñòü è áûñòðîòà çàïóñêà. Íà êðóèçíûõ ñóäàõ – ìåíåå øóìíàÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ äèçåëÿìè ðàáîòà. Âûãîäíîñòü ïðèìåíåíèÿ àâèàïðîèçâîäíûõ êîíñòðóêöèé äëÿ âûðàáîòêè ýëåêòðîýíåðãèè
î÷åâèäíà íà íåôòÿíûõ ìîðñêèõ ïëàòôîðìàõ.
Ðåàëèçîâàííàÿ ìîùíîñòü ñòàöèîíàðíûõ íàçåìíûõ òóðáèí (äî 725 ÌÂò) çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò ìîùíîñòü àâèàöèîííûõ.  ñàìîì áîëüøîì ïî
òÿãå – 52 òîííû – ñîâðåìåííîì àâèàöèîííîì äâèãàòåëå GE90-115B (ñì. Ðèñ. 8.1.2.4_5, 8.1.2.4_6)
ñóììàðíàÿ ìîùíîñòü ÒÂÄ è ÒÍÄ ñîñòàâëÿåò îêîëî 190 ÌÂò.
 ñëåäóþùèõ ðàçäåëàõ ïîäðîáíî ðàññìîòðåíû
êîíñòðóêöèè àâèàöèîííûõ ãàçîâûõ òóðáèí. «Àâèàïðîèçâîäíûå» êîíñòðóêöèè ðàññìîòðåíû â îòäåëüíîì ðàçäåëå 8.8.
8.1.2.2 – Îñíîâíûå ôàêòîðû, îïðåäåëÿþùèå êîíñòðóêöèþ òóðáèíû
1. Ìåñòî ðàñïîëîæåíèÿ ðîëèêîâîãî ïîäøèïíèêà ÒÂÄ è ñïîñîáû îáåñïå÷åíèÿ ãåðìåòè÷íîñòè
è çàùèòû îò ïåðåãðåâà åãî ìàñëÿíîé ïîëîñòè.
Âîçìîæíû òðè áàçîâûõ âàðèàíòà ðàçìåùåíèÿ
ïîäøèïíèêà è åãî îïîðû - ïåðåä ÒÂÄ, ìåæäó ÒÂÄ
è ÒÍÄ, çà ÒÍÄ. Êàæäîå ðåøåíèå èìååò ñâîè ïðåèìóùåñòâà è íåäîñòàòêè ñ òî÷êè çðåíèÿ ñåáåñòîèìîñòè, íàäåæíîñòè, îïûòà ýêñïëóàòàöèè, à òàêæå
îáåñïå÷åíèÿ íåîáõîäèìûõ óñëîâèé ðàáîòû äëÿ
ìàñëÿíîé ïîëîñòè. Âñå îíè ðàññìîòðåíû íèæå íà
ïðèìåðå ðåàëüíûõ êîíñòðóêöèé.
Êàæäûé ðîòîð òóðáèíû äîëæåí èìåòü äâå îïîðû. Îäíà èç íèõ ìîæåò áûòü ñîâìåùåíà ñ îïîðîé
êîìïðåññîðà (òî åñòü ýòîé îïîðîé ñëóæèò îáùèé
âàë òóðáèíû è êîìïðåññîðà).  îïîðå êîìïðåññîðà îáû÷íî óñòàíàâëèâàåòñÿ øàðèêîâûé ïîäøèïíèê
378
èñêëþ÷àþùèé îñåâûå ïåðåìåùåíèÿ ðîòîðà è âîñïðèíèìàþùèé åãî îñåâûå óñèëèÿ.
 îïîðå òóðáèíû óñòàíàâëèâàåòñÿ ðîëèêîâûé
ïîäøèïíèê. Îí âîñïðèíèìàåò òîëüêî ðàäèàëüíûå
óñèëèÿ è äîïóñêàåò îòíîñèòåëüíûå îñåâûå ïåðåìåùåíèÿ ðîòîðà è êîðïóñà. Ýòè ïåðåìåùåíèÿ íåèçáåæíû êàê ñëåäñòâèå äåéñòâèÿ îñåâûõ àýðîäèíàìè÷åñêèõ ñèë è ðàçíîñòè òåìïåðàòóðíûõ ðàñøèðåíèé
ðîòîðà è êîðïóñà. Âåëè÷èíà îñåâûõ ïåðåìåùåíèé
îò õîëîäíîãî ñîñòîÿíèÿ â ñáîðêå ê ðàáî÷åìó óâåëè÷èâàåòñÿ ñ óäàëåíèåì øàðèêîâîãî ïîäøèïíèêà
îò òóðáèíû. Ýòè ïåðåìåùåíèÿ îò «õîëîäíîãî» ñîñòîÿíèÿ ê «ãîðÿ÷åìó» îáÿçàòåëüíî ó÷èòûâàþòñÿ
ïðè ïðîåêòèðîâàíèè.
2. Êîëè÷åñòâî ðîòîðîâ (âàëîâ) – îäíîâàëüíàÿ,
äâóõâàëüíàÿ èëè òðåõâàëüíàÿ ñõåìû.
Êîëè÷åñòâî ðîòîðîâ îêàçûâàåò î÷åâèäíîå
è çíà÷èòåëüíîå âëèÿíèå íà ñëîæíîñòü êîíñòðóêöèè. Äîïîëíèòåëüíûé ðîòîð îçíà÷àåò äîïîëíèòåëüíóþ ïîäøèïíèêîâóþ îïîðó è íåîáõîäèìîñòü ðåøåíèÿ ïðîáëåìû åå ðàçìåùåíèÿ.  ñîâðåìåííûõ
àâèàöèîííûõ äâèãàòåëÿõ òóðáèíà ÿâëÿåòñÿ êàê
ìèíèìóì äâóõâàëüíîé è ñîñòîèò èç ÒÂÄ è ÒÍÄ.
 òðåõâàëüíîé àâèàöèîííîé òóðáèíå ìåæäó ÒÂÄ
è ÒÍÄ ïîÿâëÿåòñÿ ÒÑÄ, ñëóæàùàÿ äëÿ ïðèâîäà îòäåëüíîãî êàñêàäà êîìïðåññîðà. Â ïðîìûøëåííûõ
äâèãàòåëÿõ òðåòèé ðîòîð ìîæåò áûòü ñâîáîäíûì îò
ìåõàíè÷åñêîé ñâÿçè ñ êîìïðåññîðîì è èìåòü ñâîáîäíóþ òóðáèíó, ÿâëÿþùóþñÿ îäíîâðåìåííî ÑÒ
äëÿ ïðèâîäà óñòðîéñòâ-ïîòðåáèòåëåé ìîùíîñòè.
3. Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÂÄ (îäíîñòóïåí÷àòàÿ èëè äâóõñòóïåí÷àòàÿ, íàëè÷èå áàíäàæíûõ ïîëîê íà ðàáî÷èõ ëîïàòêàõ ÒÂÄ).
 ñîâðåìåííûõ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëÿõ ãëàâíóþ ðîëü èãðàåò ÒÂÄ, êîòîðàÿ ñëóæèò äëÿ ïðèâîäà
ÊÂÄ. ÒÂÄ ðàáîòàåò â óñëîâèÿõ íàèáîëåå âûñîêèõ
òåìïåðàòóð è â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ÿâëÿåòñÿ îõëàæäàåìîé. Îõëàæäåíèå è âûñîêèå íàïðÿæåíèÿ
ñóùåñòâåííî óñëîæíÿþò êîíñòðóêöèþ ÒÂÄ è âûíóæäàþò ïðèìåíÿòü äîðîãîñòîÿùèå âûñîêîòåìïåðàòóðíûå ñïëàâû äëÿ ëîïàòîê è äèñêîâ.
Îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ ïðè îäèíàêîâîé ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ ñ äâóõñòóïåí÷àòîé (äëÿ ñîâðåìåííûõ
ÒÂÄ òèïè÷íàÿ ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ - 4,0…5,5) äîëæíà èìåòü îêðóæíóþ ñêîðîñòü íà ñðåäíåì äèàìåòðå â 1,4 ðàçà áîëüøå, ÷åì ïðè îäèíàêîâîé ïî U/Ñ*àä
íàãðóçêå. Óâåëè÷åíèå îêðóæíîé ñêîðîñòè ïðèâîäèò
ê âîçðàñòàíèþ öåíòðîáåæíûõ ñèë è, ñîîòâåòñòâåííî, óâåëè÷åíèþ ìàññû êîíñòðóêöèè äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íàïðÿæåíèé ïðèåìëåìîãî óðîâíÿ.
Óâåëè÷åíèå ìàññû ðîòîðíûõ äåòàëåé (â ïåðâóþ î÷åðåäü äèñêà) âëå÷åò òàêæå ïîâûøåíèå èíåðöèîííîñòè ðîòîðà è óñëîæíÿåò ïðîáëåìû ðåãóëèðîâàíèÿ ðàäèàëüíîãî çàçîðà, êîíòðîëÿ êà÷åñòâà
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
èçãîòîâëåíèÿ äèñêà è äåôëåêòîðà èç ïîðîøêîâûõ
ñïëàâîâ.
Ñîêðàùåíèå âäâîå êîëè÷åñòâà ðåøåòîê óâåëè÷èâàåò ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ è óðîâåíü ñêîðîñòåé
â êàæäîé ðåøåòêå. Âîçðàñòàþò ïîòåðè ýíåðãèè è ãàçîâûå íàãðóçêè íà âñå ýëåìåíòû êîíñòðóêöèè.
Ïðèìåíåíèå áàíäàæíîé ïîëêè íà ðàáî÷åé ëîïàòêå ÒÂÄ îçíà÷àåò óâåëè÷åíèå óðîâíÿ íàïðÿæåíèé, óñëîæíåíèå êîíñòðóêöèè è óâåëè÷åíèå ðàñõîäà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà äëÿ îõëàæäåíèÿ ïîëêè.
Âûèãðûø îò ïîëêè â âèäå óâåëè÷åíèÿ ê.ï.ä. äîëæåí ïåðåâåøèâàòü óâåëè÷åíèå ðàñõîäà âîçäóõà
è ïîòåíöèàëüíûå ïðîáëåìû ñ äîëãîâå÷íîñòüþ.
4. Óðîâåíü òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä ðîòîðîì
òóðáèíû è ýôôåêòèâíîñòü ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ.
Óðîâåíü òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä ðîòîðîì
è òðåáóåìàÿ ýôôåêòèâíîñòü ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ
îêàçûâàþò ðåøàþùåå âëèÿíèå íà ñëîæíîñòü ïðèìåíÿåìûõ òåõíîëîãèé îõëàæäåíèÿ ëîïàòî÷íûõ
âåíöîâ è íà êîíñòðóêöèþ ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ òóðáèíû. Ïîä óðîâíåì òåìïåðàòóðû ãàçà ïîíèìàåòñÿ
ìàêñèìàëüíûé óðîâåíü òåìïåðàòóðû (äëÿ ñðåäíåãî íîâîãî äâèãàòåëÿ) â æàðêèé äåíü (ïðè òåìïåðàòóðå +30?Ñ). Óðîâåíü òåìïåðàòóðû íà ðåæèìå
«Redline» áóäåò âûøå â çàâèñèìîñòè îò èìåþùåãîñÿ çàïàñà ïî òåìïåðàòóðå ãàçà. Êîíñòðóêöèÿ äîëæíà îáåñïå÷èòü âñå îõëàæäàåìûå ëîïàòî÷íûå âåíöû è îõëàæäàåìûå ýëåìåíòû íåîáõîäèìûì îáúåìîì
âîçäóõà ìèíèìàëüíî âîçìîæíîé òåìïåðàòóðû ñ çàïàñîì ïî äàâëåíèþ (ïî îòíîøåíèþ ê äàâëåíèþ
ãàçà). Çàïàñ äàâëåíèÿ âîçäóõà íåîáõîäèì äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ïðîíèêíîâåíèÿ ãàçà â îõëàæäàåìûå
äåòàëè, âûïóñêà åãî â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü.
8.1.2.3 – Íàèáîëåå óñïåøíûå êîíñòðóêöèè ãàçîâûõ òóðáèí
Íåñìîòðÿ íà ìíîãî÷èñëåííîñòü ðåàëèçîâàííûõ
â ìåòàëëå ãàçîâûõ òóðáèí, êîëè÷åñòâî äåéñòâèòåëüíî óñïåøíûõ êîíñòðóêöèé íå òàê óæ âåëèêî. Ê óñïåøíûì (ðàññìîòðåííûì íèæå) êîíñòðóêöèÿì òóðáèí îòíåñåíû:
- ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé öåëîå ñåìåéñòâî êîíñòðóêöèé;
- ðåàëèçîâàííûå ñåðèåé èëè èìåþùèå ïåðñïåêòèâó ðåàëèçàöèè (õîòÿ áû â ìàñøòàáàõ ñåìåéñòâà) äîñòàòî÷íî çíà÷èòåëüíîé ñåðèè– íåñêîëüêî
òûñÿ÷ øòóê;
- äîêàçàâøèå íàäåæíîñòü è äîëãîâå÷íîñòü â ýêñïëóàòàöèè;
- îáåñïå÷èâàþùèå ïðèáûëüíîñòü â ïðîèçâîäñòâå è îáñëóæèâàíèè.
Äëÿ ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü» ýòî òóðáèíà äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À2, ÿâëÿþùàÿñÿ ñîâðåìåííûì ðàçâè-
òèåì òóðáèíû äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À è êîíñòðóêòèâíîé
ñõåìû òóðáèí, ðåàëèçîâàííîé â ñåìåéñòâå äâèãàòåëåé Ä-30 (Ä-30, Ä-30ÊÓ/ÊÏ, Ä-30Ô6). Íà áàçå
òóðáèí ÏÑ-90À è ÏÑ-90À2 ñîçäàíî ñåìåéñòâî òóðáèí äëÿ àâèàöèîííûõ è ïðîìûøëåííûõ ÑÓ.
Áàçîâûå õàðàêòåðèñòèêè êîíñòðóêöèè òóðáèíû ÏÑ-90À2 (ñì. Ðèñ. 8.1.2.4_1, 8.1.2.4_2):
- äâóõâàëüíàÿ ñõåìà (îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ +
÷åòûðåõñòóïåí÷àòàÿ ÒÍÄ);
- ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê è îïîðà ÒÂÄ ðàñïîëîæåíû ïîä ÊÑ;
- äâóõñòóïåí÷àòàÿ âûñîêîíàãðóæåííàÿ (ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ âûøå 5,0) ÒÂÄ ñ áåñïîëî÷íîé
ïåðâîé ðàáî÷åé ëîïàòêîé è ïîëî÷íîé âòîðîé;
- âûñîêèé óðîâåíü ìàêñèìàëüíîé òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä ðîòîðîì (îöåíî÷íî 1700Ê).
Äëÿ GE Aircraft Engines, à òàêæå ôèðìû
Snecma, ïðèíèìàþùåé çíà÷èòåëüíîå ó÷àñòèå âî
ìíîãèõ ðàçðàáîòêàõ ñ GE, â òîì ÷èñëå 50% - â ïðîãðàììå CFM56- ýòî òóðáèíû òðåõ ñåìåéñòâ – CF6,
GE90 è CFM56. Ñîâðåìåííàÿ ìîäåëü CF6-80Ñ2
ïðåäñòàâëÿåò ñåìåéñòâî CF6, íàõîäÿùååñÿ â ïðîèçâîäñòâå ñ ñåðåäèíû 1960-õ ãîäîâ (TF39, CF6-6,
CF6-50, CF6-80A, CF6-80C2/E1). Ìíîãèå ìîäåëè
êîíâåðòèðîâàíû â óñïåøíûå ïðîìûøëåííûå äâèãàòåëè (TF39 – â LM2500, CF6-80C2 – â LM6000).
Áàçîâûå õàðàêòåðèñòèêè êîíñòðóêöèè òóðáèíû (ñì.
Ðèñ. 8.4.1.2_2, 8.4.1.3_1) [8.1.4.9; 8.1.4.10]:
- äâóõâàëüíàÿ ñõåìà (äâóõñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ +
ïÿòèñòóïåí÷àòàÿ ÒÍÄ);
- ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê è îïîðà ÒÂÄ ïîä ÊÑ;
- äâóõñòóïåí÷àòàÿ óìåðåííî íàãðóæåííàÿ (ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ îêîëî 4.0) ÒÂÄ ñ áåñïîëî÷íûìè
ðàáî÷èìè ëîïàòêàìè;
- óìåðåííûé óðîâåíü ìàêñèìàëüíîé òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä ðîòîðîì (îöåíî÷íî 1650 Ê).
Ñàìàÿ ñîâðåìåííàÿ òóðáèíà GE90. ßâëÿåòñÿ
îñíîâîé äëÿ íîâûõ ðàçðàáîòîê (GE90-115B,
GP7200). Ïðîèçâîäèòñÿ ñåðèéíî ñ 1995 ãîäà. Áàçîâûå õàðàêòåðèñòèêè êîíñòðóêöèè (ñì. Ðèñ. 8.1.2.4_5
è 8.1.2.4_6) [8.1.11; 8.1.12]:
- äâóõâàëüíàÿ ñõåìà (äâóõñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ +
øåñòèñòóïåí÷àòàÿ ÒÍÄ);
- ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê è îïîðà ÒÂÄ ìåæäó
ÒÂÄ è ÒÍÄ; ñòîéêè îïîðû â ïåðåõîäíîì êàíàëå
ìåæäó òóðáèíàìè;
- äâóõñòóïåí÷àòàÿ âûñîêîíàãðóæåííàÿ (ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ îêîëî 5,5) ÒÂÄ ñ áåñïîëî÷íûìè
ðàáî÷èìè ëîïàòêàìè;
- âûñîêèé óðîâåíü òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä
ðîòîðîì (îöåíî÷íî 1850Ê).
CFM56 ÿâëÿåòñÿ ñàìîé óñïåøíîé è ìàññîâîé
ìîäåëüþ â ñîâðåìåííîì àâèàöèîííîì äâèãàòåëåñòðîåíèè - â 2003 ãîäó â ýêñïëóàòàöèè íàõîäèëîñü
379
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
ñâûøå 13000 äâèãàòåëåé. Áàçîâûå õàðàêòåðèñòèêè
êîíñòðóêöèè òóðáèíû CFM56-5B (ñì. Ðèñ. 8.1.2.5_1
è 8.1.2.5_2) [8.1.4.13; 8.1.4.14; 8.1.4.15]:
- äâóõâàëüíàÿ ñõåìà (îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ +
÷åòûðåõñòóïåí÷àòàÿ ÒÍÄ);
- îïîðû ÒÂÄ è ÒÍÄ ñîâìåùåíû, ñèëîâûå
ñòîéêè ïðîõîäÿò ÷åðåç çàäíþþ îïîðó òóðáèíû;
ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê ÒÂÄ – ìåæâàëüíûé (ðàçìåùåí ìåæäó âàëàìè ÒÂÄ è ÒÍÄ);
- îäíîñòóïåí÷àòàÿ âûñîêîíàãðóæåííàÿ (ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ îêîëî 4,2) ÒÂÄ ñ áåñïîëî÷íîé ÐË;
- óìåðåííûé óðîâåíü òåìïåðàòóðû ïåðåä ðîòîðîì ÒÂÄ (îöåíî÷íî 1500…1650Ê â çàâèñèìîñòè îò ìîäåëè).
Äëÿ Rolls-Royce ýòî òóðáèíû ñåìåéñòâà
RB211/Trent, ñîõðàíÿþùèå íà ïðîòÿæåíèè ïî÷òè
òðèäöàòè ëåò âñå áàçîâûå õàðàêòåðèñòèêè êîíñòðóêöèè. Ýòè õàðàêòåðèñòèêè ïðèâåäåíû íà ïðèìåðå òóðáèíû RB211-535E4 (ñì. Ðèñ. 8.1.2.6_1
è 8.1.2.6_2) [8.1.4.16; 8.1.4.17]:
- òðåõâàëüíàÿ ñõåìà: îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ +
îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÑÄ + òðåõñòóïåí÷àòàÿ ÒÍÄ;
- ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê è îïîðà ÒÂÄ ñîâìåùåíû ñ ðîëèêîïîäøèïíèêîì è îïîðîé ÒÑÄ; îáùàÿ
îïîðà ñîâìåùåíà ñ ñîïëîâûìè ëîïàòêàìè ÒÑÄ;
- îäíîñòóïåí÷àòàÿ óìåðåííî íàãðóæåííàÿ (ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ îêîëî 3.0) ÒÂÄ ñ ïîëî÷íîé ÐË;
- óìåðåííûé óðîâåíü òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä
ðîòîðîì (äëÿ RB211-535E4 îöåíî÷íî 1550Ê).
Äëÿ Pratt&Whitney ýòî ìîäåëè V2500,
PW6000, F119.
Ìîäåëü V2500 - âòîðàÿ â ìèðå (ïîñëå CFM56)
ïî ìàñøòàáàì ïðîèçâîäñòâà. Ïðèíöèïèàëüíî îäèíàêîâàÿ c PW2000 è PW4000 ñõåìà òóðáèíû. Áàçîâûå õàðàêòåðèñòèêè êîíñòðóêöèè òóðáèíû (ñì.
Ðèñ. 8.1.2.4_3) [8.1.4.18; 8.1.4.19; 8.1.4.20]:
- äâóõâàëüíàÿ ñõåìà (äâóõñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ +
ïÿòèñòóïåí÷àòàÿ ÒÍÄ);
- ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê ïîä ÊÑ, ñòîéêè îïîðû ÒÂÄ ñîâìåùåíû ñ êîðïóñîì ÊÑ;
- äâóõñòóïåí÷àòàÿ âûñîêîíàãðóæåííàÿ (ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ îêîëî 5,0) ÒÂÄ ñ áåñïîëî÷íûìè
ðàáî÷èìè ëîïàòêàìè;
- âûñîêèé óðîâåíü òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä
òóðáèíîé (îöåíî÷íî 1700Ê).
PW6000 – ñàìàÿ ñîâðåìåííàÿ ðàçðàáîòêà, ñòàâøàÿ áàçîé äëÿ íîâûõ òåõíîëîãèé ñíèæåíèÿ ïðîèçâîäñòâåííîé ñåáåñòîèìîñòè è ñòîèìîñòè îáñëóæèâàíèÿ. Îñîáåííîñòè – îäíîñòóïåí÷àòàÿ áåçáàíäàæíàÿ
ÒÂÄ ñ âûñîêèì ïåðåïàäîì, ïîäøèïíèê ÒÂÄ ïîä ÊÑ,
ïåðåõîäíûé êàíàë äëÿ ÒÍÄ. (ñì. Ðèñ. 8.1.2.5_3).
Áàçîâûå õàðàêòåðèñòèêè êîíñòðóêöèè òóðáèíû (ñì.
Ðèñ. 8.1.2.5_3) [8.1.4.21; 8.1.4.22]:
- äâóõâàëüíàÿ ñõåìà (îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ +
380
òðåõñòóïåí÷àòàÿ ÒÍÄ);
- ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê ïîä ÊÑ, ñòîéêè îïîðû ÒÂÄ ñîâìåùåíû ñ êîðïóñîì ÊÑ;
- îäíîñòóïåí÷àòàÿ âûñîêîíàãðóæåííàÿ (ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ îêîëî 4,0) ÒÂÄ ñ áåñïîëî÷íîé ÐË;
- óìåðåííûé óðîâåíü òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä
òóðáèíîé (îöåíî÷íî 1650…1700 Ê).
Ñàìàÿ ñîâðåìåííàÿ âîåííàÿ êîíñòðóêöèÿ è îñíîâà äëÿ íîâûõ ðàçðàáîòîê (òàêèõ, êàê F135) - ìîäåëü F119. Áàçîâûå õàðàêòåðèñòèêè êîíñòðóêöèè
òóðáèíû (ñì. Ðèñ. 8.1.2.5_4) [8.1.4.22]:
- äâóõâàëüíàÿ ñõåìà (îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ +
îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÍÄ);
- îïîðû ÒÂÄ è ÒÍÄ ñîâìåùåíû, ñèëîâûå
ñòîéêè ïðîõîäÿò ÷åðåç çàäíþþ îïîðó òóðáèíû;
ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê ÒÂÄ – ìåæâàëüíûé (ðàçìåùåí ìåæäó âàëàìè ÒÂÄ è ÒÍÄ);
- îäíîñòóïåí÷àòàÿ óìåðåííî íàãðóæåííàÿ
(ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ îêîëî 3,0) ÒÂÄ ñ áåñïîëî÷íîé ÐË;
- âûñîêèé óðîâåíü òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä
ðîòîðîì ÒÂÄ (îöåíî÷íî 1950…2000 Ê).
8.1.2.4 – Êîíñòðóêöèè ãàçîâûõ òóðáèí ñ äâóõñòóïåí÷àòûìè ÒÂÄ
Óïîìÿíóòûå ðåàëüíûå êîíñòðóêöèè ñëóæàò
äàëåå áàçîé äëÿ àíàëèçà òèïîâûõ êîíñòðóêöèé ãàçîâûõ òóðáèí.
Òóðáèíà äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À2 (ñì. Ðèñ. 8.1.2.4_1)
– äâóõâàëüíàÿ, ñîñòîèò èç äâóõñòóïåí÷àòîé ÒÂÄ 1
è ÷åòûðåõñòóïåí÷àòîé ÒÍÄ 2. Ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê 3 ÒÂÄ è åãî ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü 4 ðàçìåùåíû
ïîä ÊÑ 5, ïðè ýòîì îïîðà ïîäøèïíèêà ñîâìåùåíà
ñ êîðïóñîì 6 ÊÑ. Òàêèì îáðàçîì, ðîòîð ÒÂÄ ðàñïîëîæåí êîíñîëüíî ïî îòíîøåíèþ ê ïîäøèïíèêó.
Ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê 7 ÒÍÄ ðàçìåùåí çà ÒÍÄ
è åãî ñèëîâàÿ ñâÿçü ñ êîðïóñîì îñóùåñòâëÿåòñÿ
÷åðåç çàäíþþ îïîðó 8 òóðáèíû è åå ñòîéêè 9, ïðîõîäÿùèå çà ÒÍÄ.
Ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ïîäøèïíèêà è åãî ìàñëÿíîé ïîëîñòè äîëæíà:
- îáåñïå÷èòü èçîëÿöèþ ìàñëÿíîé ïîëîñòè îò
ïðîíèêíîâåíèÿ îêðóæàþùåé ñðåäû ñ âûñîêîé òåìïåðàòóðîé;
- èñêëþ÷èòü óòå÷êè ìàñëà;
- îáåñïå÷èòü òåìïåðàòóðó ïîäøèïíèêà íà óðîâíå ïðîåêòíîé, à òåìïåðàòóðó ñòåíîê ìàñëÿíîé ïîëîñòè íà óðîâíå, èñêëþ÷àþùåì êîêñîâàíèå ìàñëà.
Ðàçìåùåíèå ìàñëÿíîé ïîëîñòè ïîäøèïíèêà
è îïîðû ÒÂÄ ïîä ÊÑ òðàäèöèîííî ïðèìåíÿåòñÿ
â òóðáèíàõ ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü». Îáùåé ïðîáëåìîé ýòîãî âàðèàíòà ÿâëÿåòñÿ ðàçìåùåíèå ìàñëÿíîé
ïîëîñòè è ïîäøèïíèêà â îáëàñòè îòíîñèòåëüíî
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 8.1.2.4_1 – Òóðáèíà äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À2
1 – ÒÂÄ; 2 – ÒÍÄ; 3 – ïîäøèïíèê ÒÂÄ; 4 – ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü ïîäøèïíèêà ÒÂÄ; 5 - ÊÑ;
6 – êîðïóñ ÊÑ; 7 – ïîäøèïíèê ÒÍÄ; 8 – çàäíÿÿ îïîðà òóðáèíû; 9 - ñòîéêè çàäíåé îïîðû;
10 – ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü ïîäøèïíèêà ÒÍÄ; 11 – êîììóíèêàöèè äëÿ âîçäóõà; 12 – ïîëîñòü
íàääóâà; 13 – 1ÐË ÒÂÄ; 14 – 2ÐË ÒÂÄ; 15 – 1ÑË; 16 – âòîðè÷íàÿ çîíà ÊÑ; 17 – âåðõíÿÿ
ïîëêà 1ÑË; 18 – íèæíÿÿ ïîëêà 1ÑË; 19 – àïïàðàò çàêðóòêè; 20 – äèñê ïåðâîé ñòóïåíè;
21 – äåôëåêòîð ïåðâîé ñòóïåíè; 22 – ïîëîñòü çà àïïàðàòîì çàêðóòêè; 23 – ïîëîñòü ïîä
äåôëåêòîðîì; 24 – ïîëîñòü ïîä çàìêîì ëîïàòêè; 25 – 2ÑË; 26 – êîëüöåâàÿ ïîëîñòü íàä
2ÑÀ; 27 – ïîëîñòü ïîä 2ÑÀ; 28 – ïðîìåæóòî÷íûé äèñê; 29 – çàìîê 1ÐË; 30 – çàìîê 2ÐË;
31 – ïîëîñòü îõëàæäàþùåãî âîçäóõà äëÿ ðîòîðà; 32 – òðóáû îõëàæäàþùåãî âîçäóõà äëÿ
ÒÍÄ; 33 – ïîëîñòü ðîòîðà ÒÍÄ; 34 – ïîëîñòü ìåæäó ðîòîðàìè ÒÂÄ è ÒÍÄ
âûñîêîé òåìïåðàòóðû çà ÊÂÄ è âûñîêîãî äàâëåíèÿ,
áëèçêîãî ê äàâëåíèþ â îñåâîì çàçîðå ïåðâîé ñòóïåíè ÒÂÄ. Ïîýòîìó íåîáõîäèìà ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ìàñëÿíîé ïîëîñòè ïîäøèïíèêà è çàùèòû åå îò
ãîðÿ÷åãî âîçäóõà âûñîêîãî äàâëåíèÿ.
Íà Ðèñ. 8.1.2.4_2 ïîêàçàíà (ïðèìåíèòåëüíî
ê ÒÂÄ ÏÑ-90À2) ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ìàñëÿíîé
ïîëîñòè ïîäøèïíèêà 1, ñòåíêè 2 êîòîðîé ñíàðóæè
îõëàæäàþòñÿ õîëîäíûì âîçäóõîì, èçîëèðîâàííûì
îò ïîëîñòè ëàáèðèíòîì 3.
Äëÿ çàùèòû ïîëîñòè ðîëèêîâîãî ïîäøèïíèêà
ÒÂÄ îò îêðóæàþùåé ñðåäû ïðèìåíåí íàääóâ ìàñëÿíîé ïîëîñòè ïîäøèïíèêà îõëàæäåííûì â ðàçìåùåííîì â íàðóæíîì êîíòóðå òåïëîîáìåííèêå âîçäóõîì
âûñîêîãî äàâëåíèÿ. ×òîáû ðàñõîä îõëàæäåííîãî âîçäóõà â ìàñëÿíóþ ïîëîñòü ïîäøèïíèêà íå áûë ñëèø-
êîì âåëèê, èñïîëüçóþò êîíòàêòíûå ãðàôèòîâûå
óïëîòíåíèÿ ìàñëÿíîé ïîëîñòè èëè (äëÿ óìåíüøåíèÿ òðåáóåìîãî äàâëåíèÿ õîëîäíîãî âîçäóõà) ââîäÿò ïðîìåæóòî÷íóþ «áóôåðíóþ» ïîëîñòü. «Áóôåðíàÿ» ïîëîñòü ñîîáùàåòñÿ ñ íàðóæíûì êîíòóðîì
èëè (â ïðîìûøëåííîì äâèãàòåëå) ñ îêðóæàþùåé
ñðåäîé. Îíà çàùèùàåò ìàñëÿíóþ ïîëîñòü îò îêðóæàþùåãî âîçäóõà îòíîñèòåëüíî âûñîêîãî äàâëåíèÿ, îòâîäÿ óòå÷êè ýòîãî âîçäóõà è óòå÷êè õîëîäíîãî âîçäóõà íàääóâà çà ïðåäåëû äâèãàòåëÿ. Ýòè
óòå÷êè ìîãóò äîñòèãàòü 1% ðàñõîäà âîçäóõà ÷åðåç
ÊÂÄ è ÿâëÿþòñÿ îñíîâíûì íåäîñòàòêîì ïðèâåäåííîé ñõåìû.
Áóôåðíàÿ ïîëîñòü äàåò âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàòü âîçäóõ ïðîìåæóòî÷íûõ ñòóïåíåé êîìïðåññîðà ñ áîëåå íèçêîé òåìïåðàòóðîé äëÿ íàääóâà îïî-
381
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 8.1.2.4_2 – Ïðèíöèïû ðàáîòû ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ îïîðû ðîëèêîâîãî ïîäøèïíèêà ÒÂÄ ÏÑ-90À2
1 – ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê;
2 – âíóòðåííèå ñòåíêè ìàñëÿíîé ïîëîñòè; 3 – ëàáèðèíòíîå óïëîòíåíèå
ðû. ×åì íèæå äàâëåíèå îòáèðàåìîãî âîçäóõà, òåì
íèæå åãî òåìïåðàòóðà è áîëüøå åãî âîçìîæíîñòè
ïî îõëàæäåíèþ ìàñëÿíîé ïîëîñòè ïîäøèïíèêà.
Ðàçìåùåíèå ðîëèêîâîãî ïîäøèïíèêà ÒÍÄ
â îáëàñòè îòíîñèòåëüíî íèçêèõ äàâëåíèé (áëèçêèõ
ê äàâëåíèþ çà ÒÍÄ) ïîçâîëÿåò îòíîñèòåëüíî ïðîñòî ðåøèòü ïðîáëåìó îõëàæäåíèÿ – íàääóâ îòíîñèòåëüíî õîëîäíûì âîçäóõîì èç-çà ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé. Äàâëåíèÿ ýòîãî âîçäóõà îáû÷íî äîñòàòî÷íî
äëÿ èçîëÿöèè ìàñëÿíîé ïîëîñòè îò îêðóæàþùåé
ñðåäû, à òåìïåðàòóðû – äëÿ îõëàæäåíèÿ åå ñòåíîê.
Íî â êîíñòðóêöèè ÏÑ-90À2 (ñì. Ðèñ. 8.1.2.4_1) ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü 10 ïîäøèïíèêà ÒÍÄ ãðàíè÷èò ñ êîììóíèêàöèÿìè 11 ñáðîñà îòíîñèòåëüíî ãîðÿ÷åãî âîçäóõà ïîñëå îõëàæäåíèÿ ðîòîðà è âàëà ÒÍÄ.
Ïîýòîìó äëÿ çàùèòû è îõëàæäåíèÿ ìàñëÿíîé ïîëîñòè (êàê è â ÒÂÄ) èñïîëüçîâàí îõëàæäåííûé â òåïëîîáìåííèêå âîçäóõ âûñîêîãî äàâëåíèÿ, ïîäàâàåìûé â ïîëîñòü íàääóâà 12.
Ïðèìåíåíèå äâóõñòóïåí÷àòîé ÒÂÄ (ñì.
Ðèñ. 8.1.2.4_1) îçíà÷àåò ïðèíÿòèå ðåøåíèÿ â ïîëüçó áîëåå âûñîêîé àýðîäèíàìè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè (ïî ñðàâíåíèþ ñ îäíîñòóïåí÷àòîé òóðáèíîé),
áîëåå ñòàáèëüíîãî ê.ï.ä. â ýêñïëóàòàöèè, íî è áîëåå âûñîêèõ ñåáåñòîèìîñòè è ñòîèìîñòè îáñëóæèâàíèÿ (èç-çà áîëüøåãî êîëè÷åñòâà äåòàëåé).
382
Ïðèìåíåíèå áåñïîëî÷íîé ÐË 13 íà ïåðâîé
ñòóïåíè ÒÂÄ îçíà÷àåò âûáîð ìåíüøèõ çíà÷åíèé
óðîâíÿ íàïðÿæåíèé ðàñòÿæåíèÿ è ðàñõîäà âîçäóõà
íà îõëàæäåíèå, ìåíüøåãî ðèñêà äîâîäêè, íî
è ìåíüøåé âåëè÷èíû ïîòåíöèàëüíî ðåàëèçóåìîãî
ê.ï.ä.
Ïðèìåíåíèå ïîëî÷íîé ÐË 14 íà âòîðîé ñòóïåíè ÒÂÄ îçíà÷àåò âûáîð áîëüøåé àýðîäèíàìè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè, ìåíüøåãî ðèñêà äîâîäêè ïî
âèáðîíàïðÿæåíèÿì, íî áîëåå âûñîêîãî óðîâíÿ íàïðÿæåíèé ðàñòÿæåíèÿ è áîëåå âûñîêîãî ðàñõîäà
îõëàæäàþùåãî âîçäóõà. Äîïîëíèòåëüíûé âîçäóõ
íåîáõîäèì äëÿ ñíèæåíèÿ ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû ñàìîé ëîïàòêè, íî ìîæåò áûòü íåîáõîäèì è äëÿ îõëàæäåíèÿ íåïîñðåäñòâåííî áàíäàæíîé ïîëêè.
Îòíîñèòåëüíî âûñîêèé óðîâåíü òåìïåðàòóðû
ãàçà ïðèâîäèò ê íåîáõîäèìîñòè îõëàæäåíèÿ âñåõ
÷åòûðåõ ëîïàòî÷íûõ âåíöîâ ÒÂÄ. 1ÑË 15 îõëàæäàåòñÿ âîçäóõîì âûñîêîãî äàâëåíèÿ èç-çà ÊÂÄ, îòáèðàåìûì èç âòîðè÷íîé çîíû 16 ÊÑ. Âîçäóõ ïîäàåòñÿ â ëîïàòêó ñî ñòîðîíû îãðàíè÷èâàþùèõ
ïðîòî÷íóþ ÷àñòü âåðõíåé ïîëêè 17 è ñ íèæíåé ïîëêè 18.
Ðàáî÷àÿ ëîïàòêà 13 îõëàæäàåòñÿ âîçäóõîì
èç-çà ÊÂÄ, îòáèðàåìûì èç âòîðè÷íîé çîíû 16 ÊÑ
÷åðåç àïïàðàò çàêðóòêè 19 (ëîïàòî÷íóþ ðåøåòêó
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
âûñîòîé 5…15 ìì èëè ñèñòåìó îòâåðñòèé, ðàçãîíÿþùèõ ïîòîê âîçäóõà è çàêðó÷èâàþùèõ åãî â íàïðàâëåíèè âðàùåíèÿ äèñêà). Ê äèñêó 20 ïåðâîé
ñòóïåíè ñïåðåäè ïðèêðåïëåí äåôëåêòîð 21, îáåñïå÷èâàþùèé ñ ïîìîùüþ ëàáèðèíòîâ óïëîòíåíèå
ïîëîñòè 22 çà àïïàðàòîì çàêðóòêè, èç êîòîðîé âîçäóõ ïîñòóïàåò â ïîëîñòü 23 ìåæäó äåôëåêòîðîì
è äèñêîì. Èç ïîëîñòè 23 âîçäóõ ñáîêó ðàñïðåäåëÿåòñÿ ïî íåáîëüøèì ïîëîñòÿì 24 ïîä çàìêîì êàæäîé ðàáî÷åé ëîïàòêè. Èç ïîëîñòè 24 ÷åðåç îòâåðñòèÿ â çàìêå âîçäóõ ïîñòóïàåò âî âíóòðåííþþ
ïîëîñòü ëîïàòêè è ïîñëå îõëàæäåíèÿ âíóòðåííèõ
ïîëîñòåé âûõîäèò â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü, â òîì ÷èñëå
äëÿ ñîçäàíèÿ ïëåíî÷íîãî îõëàæäåíèÿ íàðóæíîé ïîâåðõíîñòè ëîïàòêè.
Äëÿ îõëàæäåíèÿ 2ÑË 25 è 2ÐË 14 ÒÂÄ èñïîëüçóåòñÿ âîçäóõ ïðîìåæóòî÷íîé ñòóïåíè êîìïðåññîðà (çà òðè ñòóïåíè äî âûõîäà èç ÊÂÄ). Ýòî ðåøåíèå ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü âîçäóõ ñî çíà÷èòåëüíî
áîëåå íèçêîé (ïðèìåðíî íà 100Ê) òåìïåðàòóðîé
è âïîëíå äîñòàòî÷íûì äëÿ ýôôåêòèâíîãî èñïîëüçîâàíèÿ äàâëåíèåì (ïðèìåðíî 60% îò äàâëåíèÿ çà
ÊÂÄ). Èñïîëüçîâàíèå âîçäóõà ïðîìåæóòî÷íîé ñòóïåíè íàèáîëåå ýôôåêòèâíî è äëÿ äâèãàòåëÿ â öåëîì.  ÒÂÄ ÏÑ-90À, êàê è â áîëüøèíñòâå äâóõñòóïåí÷àòûõ ÒÂÄ, äëÿ ëîïàòîê âòîðîé ñòóïåíè
äîñòàòî÷íî òîëüêî âíóòðåííåãî êîíâåêòèâíîãî îõëàæäåíèÿ áåç èñïîëüçîâàíèÿ ïëåíêè.
Âîçäóõ äëÿ îõëàæäåíèÿ 2ÑÀ îòáèðàåòñÿ ÷åðåç íàðóæíûé êîðïóñ ÊÂÄ è ïîäâîäèòñÿ ïî òðóáàì â êîëüöåâóþ ïîëîñòü 26 íàä ÑË. Çàòåì âîçäóõ
ðàñïðåäåëÿåòñÿ ïî ëîïàòêàì, âûõîäÿ â ïðîòî÷íóþ
÷àñòü ÷åðåç ùåëè â îêðåñòíîñòè âûõîäíîé êðîìêè
ëîïàòîê. ×àñòü âîçäóõà ÷åðåç ñïåöèàëüíûå êàíàëû
íàïðàâëÿåòñÿ â ïîëîñòü 27 ïîä 2ÑÀ – äëÿ çàêðûòèÿ ñìåæíûõ ñ ðîòîðîì ïîëîñòåé îò ïðîíèêíîâåíèÿ ãàçà èç ïðîòî÷íîé ÷àñòè. Ýòîò âîçäóõ òàêæå
îõëàæäàåò ñíàðóæè ïðîìåæóòî÷íûé äèñê 28
è çàìêîâûå ñîåäèíåíèÿ ïåðâîãî 29 è âòîðîãî 30
äèñêîâ.
Âîçäóõ äëÿ îõëàæäåíèÿ 2ÐË òîæå îòáèðàåòñÿ ÷åðåç íàðóæíûé êîðïóñ ÊÂÄ, ïî òðóáàì ÷åðåç
ÊÑ ïîäâîäèòñÿ â ïîëîñòü 31 ïåðåä ðîòîðîì ÒÂÄ
è íàïðàâëÿåòñÿ ïîä äèñê ïåðâîé ñòóïåíè äëÿ
âíóòðåííåãî îõëàæäåíèÿ ðîòîðà è 2ÐË. Êàê âèäíî íà Ðèñ. 8.1.2.4_1 îòáîð âîçäóõà íà íàðóæíîì
äèàìåòðå êîìïðåññîðà óñëîæíÿåò êîíñòðóêöèþ
ñòàòîðà è ðîòîðà ÒÂÄ, ïîýòîìó â äðóãèõ êîíñòðóêöèÿõ èñïîëüçîâàíû è èíûå êîìïîíîâêè – áåç
òðóá (ñ îòáîðîì âîçäóõà äëÿ îõëàæäåíèÿ âíóòðü
ðîòîðà êîìïðåññîðà). Îäíàêî ïîäâîä ïî òðóáàì
èìååò è ñâîè ïðåèìóùåñòâà – âîçìîæíîñòü èçìåðÿòü è êîíòðîëèðîâàòü ðàñõîä îõëàæäàþùåãî
âîçäóõà.
Ëîïàòî÷íûå âåíöû ÒÍÄ íåîõëàæäàåìûå. Äëÿ
îõëàæäåíèÿ ðîòîðà ÒÍÄ èñïîëüçóåòñÿ âîçäóõ, ïîñòóïàþùèé ïî òðóáàì ÷åðåç çàäíþþ îïîðó òóðáèíû è ïîëîñòü 32 âàëà ÒÍÄ - èç ñåðåäèíû ÊÂÄ. Ãëàâíîå íàçíà÷åíèå ýòîãî âîçäóõà – íàääóâ èçíóòðè
ïîëîñòåé 33 ðîòîðà ÒÍÄ è ïîëîñòè 34 ìåæäó ðîòîðàìè ÒÂÄ è ÒÍÄ äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ïðîíèêíîâåíèÿ ãàçà ê äèñêàì è âàëàì. Â ðîòîðå ÒÍÄ âîçäóõ îõëàæäàåò äèñêè è çàìêîâûå ñîåäèíåíèÿ
äèñêîâ ñ ëîïàòêàìè, ïîñòåïåííî âûõîäÿ â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü.
Òóðáèíà äâèãàòåëÿ CF6-80C2. [8.1.4.9] - äâóõâàëüíàÿ ñ äâóõñòóïåí÷àòîé ÒÂÄ (ñì. Ðèñ. 8.4.1.2_2)
è ïÿòèñòóïåí÷àòîé ÒÍÄ (ñì. Ðèñ. 8.4.1.3_1). Êîíñòðóêöèÿ òóðáèíû CF6-80C2 áëèçêà ïî áàçîâûì
ðåøåíèÿì ê òóðáèíå ÏÑ-90À2.
Ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê 1 ÒÂÄ ðàçìåùåí ïîä
ÊÑ. Ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü 2 íàääóâàåòñÿ îòíîñèòåëüíî õîëîäíûì âîçäóõîì èç-çà ÊÍÄ ÷åðåç ïîëîñòü 4.
Áóôåðíûå ïîëîñòè 5 è 6 èñïîëüçóþòñÿ äëÿ çàùèòû ìàñëÿíîé ïîëîñòè îò ãîðÿ÷åãî âîçäóõà èç-çà
ÊÂÄ, íàïðàâëÿåìîãî íà îõëàæäåíèå ðîòîðà ÒÂÄ èç
âòîðè÷íîé çîíû ÊÑ ÷åðåç îòâåðñòèÿ 7 â êîðïóñå ÊÑ
è àïïàðàò çàêðóòêè 8. ×åðåç ëàáèðèíò 9 âîçäóõ
âûñîêîãî äàâëåíèÿ ïîïàäàåò â «áóôåðíóþ» ïîëîñòü, îòêóäà ïî òðóáàì 10 íåçíà÷èòåëüíûé ðàñõîä îòâîäèòñÿ â ïîëîñòü ðîòîðà ÒÍÄ.  ðåçóëüòàòå
îòâîäà äàâëåíèå ãîðÿ÷åãî âîçäóõà çà ëàáèðèíòîì
óìåíüøàåòñÿ â íåñêîëüêî ðàç è, ñîîòâåòñòâåííî,
óìåíüøàþòñÿ åãî óòå÷êè âî âòîðóþ áóôåðíóþ ïîëîñòü 5. Èç ïîëîñòè 5 óòå÷êè âîçäóõà âûñîêîãî äàâëåíèÿ è óòå÷êè âîçäóõà íàääóâà ìàñëÿíîé ïîëîñòè
(èç ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé) ñáðàñûâàþòñÿ çà ÒÍÄ.
 êîíñòðóêöèè ÒÂÄ CF6-80C2 èñïîëüçîâàíû áåñïîëî÷íûå 1ÐË 11 è 2ÐË 12. Ïî ñðàâíåíèþ
ñ ÏÑ-90À2 îòêàç îò èñïîëüçîâàíèÿ áàíäàæíîé ïîëêè íà âòîðîé ñòóïåíè ñíèæàåò öåíòðîáåæíóþ íàãðóçêó íà ïðîôèëü è èçáàâëÿåò îò íåîáõîäèìîñòè
îõëàæäåíèÿ ïîëêè. Ïðè ýòîì óñëîæíÿåòñÿ îáåñïå÷åíèå âèáðàöèîííîé ïðî÷íîñòè ëîïàòêè è óâåëè÷èâàþòñÿ ïîòåðè ê.ï.ä. â ðàäèàëüíîì çàçîðå. Óìåíüøåíèå íåîáõîäèìîãî ðàñõîäà îõëàæäàþùåãî
âîçäóõà íà ïðîôèëü è èñêëþ÷åíèå íåîáõîäèìîñòè
îõëàæäåíèÿ ïîëêè äî íåêîòîðîé ñòåïåíè êîìïåíñèðóþò ïîòåðè ê.ï.ä.
Ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ðîòîðà ÒÂÄ èñïîëüçóåò
äëÿ îõëàæäåíèÿ ðîòîðà è ÐË îáåèõ ñòóïåíåé òîëüêî âîçäóõ âûñîêîãî äàâëåíèÿ (è, ñîîòâåòñòâåííî,
âûñîêîé òåìïåðàòóðû) èç-çà ÊÂÄ. Ïîëîñòü 13 ïåðåä äèñêîì ïåðâîé ñòóïåíè 14 íàääóâàåòñÿ ÷åðåç
îòâåðñòèÿ â îïîðå 15 1ÑÀ 16, à ëàáèðèíò 17 îãðàíè÷èâàåò ïîñòóïëåíèå âîçäóõà èç-çà àïïàðàòà çàêðóòêè â ïîëîñòü 13. Äëÿ ñíèæåíèÿ óòå÷åê ÷åðåç ëàáèðèíò 17 äàâëåíèå â àïïàðàòå çàêðóòêè ñíèæàåòñÿ
383
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
íàñòîëüêî, ÷òî â äàëüíåéøåì äëÿ ïîäà÷è âîçäóõà èç
ïîëîñòè ðîòîðà 18 â 1ÐË îí «ïîäêà÷èâàåòñÿ» ïðè
ïðîõîæäåíèè ìåæäó äâóìÿ ïðîìåæóòî÷íûìè äèñêàìè 19 ñ ðåáðàìè. Ïîäà÷à îñíîâíîé ÷àñòè âîçäóõà â ïîëîñòü 13 ÷åðåç îòâåðñòèÿ 15 ïîçâîëÿåò ýôôåêòèâíî êîíòðîëèðîâàòü åãî ðàñõîä è ìàëî
çàâèñåòü îò èçíîñà ëàáèðèíòîâ.
Ïîëîñòü 18 ðîòîðà ÒÂÄ ñíàáæàåòñÿ âîçäóõîì
ÊÂÄ ÷åðåç àïïàðàò çàêðóòêè. Èñïîëüçîâàíèå îäíîãî èñòî÷íèêà äëÿ îõëàæäåíèÿ (âîçäóõà ÊÂÄ) óïðîùàåò êîíñòðóêöèþ ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ, íî óâåëè÷èâàåò òåìïåðàòóðó ñòóïèö äèñêîâ ïî ñðàâíåíèþ
ñ îòáîðîì íà âòîðóþ ñòóïåíü ÒÂÄ âîçäóõà çà ïðîìåæóòî÷íîé ñòóïåíüþ êîìïðåññîðà ïðèìåðíî íà
50…70îÑ, à 2ÐË – íà 20…30îÑ.
Òîëüêî êîëüöåâîé ëàáèðèíò 20 îõëàæäàåòñÿ
âîçäóõîì ïðîìåæóòî÷íîé ñòóïåíè ÊÂÄ (11-îé èç
14-òè) - ïî òðóáàì 21 ÷åðåç ëîïàòêè 22 2ÑÀ. Çàäíÿÿ ñòîðîíà (ïîëîñòü 23) äèñêà 24 âòîðîé ñòóïåíè
îõëàæäàåòñÿ âîçäóõîì 7-îé ñòóïåíè ÊÂÄ, ïîäàâàåìûì ïî òðóáàì 25 ÷åðåç ïåðåäíþþ ÷àñòü âíóòðåííåé ïîëîñòè 26 3ÑÀ 27.
 ÒÍÄ (ñì. Ðèñ. 8.4.1.3_1) ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê è åãî ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü 14 ðàñïîëîæåíû â îáëàñòè îòíîñèòåëüíî íèçêèõ äàâëåíèé è íàääóâàþòñÿ âîçäóõîì èç-çà ÊÍÄ.
Òóðáèíà äâèãàòåëÿ V2500 (Pratt&Whitney,
MTU) [8.1.4.19] (ñì. Ðèñ. 8.1.2.4_3) áëèçêà ê ÏÑ-
90À2 ïî ìíîãèì êîíñòðóêòèâíûì ðåøåíèÿì Òóðáèíà èìååò äâóõâàëüíóþ ñõåìó ñ äâóõñòóïåí÷àòîé
ÒÂÄ 1 è ïÿòèñòóïåí÷àòîé ÒÍÄ 2.
Ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê 3 ÒÂÄ ðàñïîëîæåí ïîä
ÊÑ. Îïîðà 4 ðîëèêîâîãî ïîäøèïíèêà ñîâìåùåíà
ñ êîðïóñîì 5 ÊÑ. Ðàçìåùåíèå îïîðû ÒÂÄ ïîä ÊÑ
ÿâëÿåòñÿ òðàäèöèîííûì â äâèãàòåëÿõ Pratt&Whitney
(ñåìåéñòâà PW2000, PW4000).
Âàæíûå îòëè÷èÿ îò ÏÑ-90À2 ïî ñèñòåìå îõëàæäåíèÿ ìàñëÿíîé ïîëîñòè 6 ðîëèêîâîãî ïîäøèïíèêà ÒÂÄ çàêëþ÷àþòñÿ â ïðèìåíåíèè êîíòàêòíûõ
ãðàôèòîâûõ óïëîòíåíèé 7. Ýòè óïëîòíåíèÿ âûäåðæèâàþò çíà÷èòåëüíóþ ðàçíèöó äàâëåíèé, ïîçâîëÿÿ
ñîõðàíÿòü îòíîñèòåëüíî âûñîêîå äàâëåíèå âîêðóã
ïîëîñòè ïîäøèïíèêà è èñêëþ÷àÿ íåîáõîäèìîñòü
áóôåðíîé ïîëîñòè äëÿ ñáðîñà óòå÷åê çà ïðåäåëû
ãàçîãåíåðàòîðà.
Íà Ðèñ. 8.1.2.4_4 ïðèâåäåíû ïðèíöèïû ðàáîòû ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ ìàñëÿíîé ïîëîñòè ïîäøèïíèêà 1, â êîòîðîé âíóòðåííÿÿ ñòåíêà 2 îõëàæäàåòñÿ
õîëîäíûì âîçäóõîì, à ñàìà ïîëîñòü èçîëèðîâàíà îò
âîçäóõà êîíòàêòíûì óïëîòíåíèåì 3.
Òàêèå æå (ñì. Ðèñ. 8.1.2.4_3) êîíòàêòíûå óïëîòíåíèÿ 8 èìååò è ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü ðîëèêîâîãî
ïîäøèïíèêà 9 ÒÍÄ. Ñòåíêè ïîëîñòè èìåþò òåïëîèçîëèðóþùåå ïîêðûòèå 10.
ÒÂÄ èìååò áåñïîëî÷íûå ðàáî÷èå ëîïàòêè 11
â ïåðâîé ñòóïåíè è áåñïîëî÷íûå ðàáî÷èå ëîïàòêè
Ðèñóíîê 8.1.2.4_3 – Òóðáèíà V2500
1 – ÒÂÄ; 2 – ÒÍÄ; 3 – ïîäøèïíèê ÒÂÄ; 4 – îïîðà ïîäøèïíèêà ÒÂÄ; 5 – êîðïóñ ÊÑ;
6 – ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü; 7, 8 – êîíòàêòíûå óïëîòíåíèÿ; 9 – ïîäøèïíèê ÒÍÄ; 10 – òåïëîèçîëÿöèÿ; 11 – 1ÐË ÒÂÄ; 12 – 2ÐË ÒÂÄ
384
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
12 âòîðîé ñòóïåíè. Òàêèì îáðàçîì, íà 2ÐË (â îòëè÷èå îò ÏÑ-90À2) áàíäàæíàÿ ïîëêà îòñóòñòâóåò.
Ïðèìåíåíèå áåñïîëî÷íûõ ðàáî÷èõ ëîïàòîê â ÒÂÄ
ÿâëÿåòñÿ òðàäèöèîííûì ðåøåíèåì êàê äëÿ
Pratt&Whitney, òàê è äëÿ GE Aircraft Engines.
Òóðáèíà äâèãàòåëÿ GE90 (GE Aircraft Engines)
(ñì. Ðèñ. 8.1.2.4_5 è 8.1.2.4_6) èìååò äâóõâàëüíóþ
ñõåìó ñ äâóõñòóïåí÷àòîé ÒÂÄ 1 è øåñòèñòóïåí÷àòîé ÒÍÄ 2 [8.1.4.11; 8.1.4.12]. ÐË 3 ïåðâîé ñòóïåíè
è ÐË 4 âòîðîé ñòóïåíè - áåç áàíäàæíûõ ïîëîê.
Ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê 5 ÒÂÄ è îïîðà 6 ÒÂÄ
ðàñïîëîæåíû ìåæäó ÒÂÄ è ÒÍÄ. Ñòîéêè 7 îïîðû
ðàçìåùåíû â ïåðåõîäíîì êàíàëå 8 è çàêðûòû îáòåêàòåëÿìè 9. Ýòà ñõåìà âûíîñèò ïîëîñòü ïîäøèïíèêà èç çîíû âûñîêèõ òåìïåðàòóð è äàâëåíèé è äàåò âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàòü âîçäóõ èç-çà ïåðâîé
ñòóïåíè ÊÂÄ (ïîäàâàåìûé ïî ïîëîñòè 10 ìåæäó
âàëàìè) äëÿ íàääóâà ñíà÷àëà ìàñëÿíîé ïîëîñòè 11
ïîäøèïíèêà ÒÂÄ, à çàòåì è ìàñëÿíîé ïîëîñòè ðîëèêîâîãî ïîäøèïíèêà 12 ÒÍÄ.
Ñ ïîëîñòÿìè 13 (íàääóâ ïîäøèïíèêà ÒÂÄ)
è 14 (íàääóâ ïîäøèïíèêà ÒÍÄ) ãðàíè÷èò «áóôåðíàÿ» ïîëîñòü 15 ïîíèæåííîãî äàâëåíèÿ, çàùèùàþùàÿ ìàñëÿíûå ïîëîñòè îò îêðóæàþùåé ñðåäû
âûñîêîãî äàâëåíèÿ è òåìïåðàòóðû. Â «áóôåðíóþ»
ïîëîñòü ñîáèðàþòñÿ óòå÷êè âîçäóõà íàääóâà è âîçäóõà ÷åòâåðòîé ñòóïåíè ÊÂÄ, çàïîëíÿþùåãî ïîëîñòü çà ðîòîðîì ÒÂÄ 16 è âíóòðåííþþ ïîëîñòü
17 ðîòîðà ÒÍÄ. Èç «áóôåðíîé» ïîëîñòè óòå÷êè
ñáðàñûâàþòñÿ â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü çà ðîòîð ÒÍÄ.
Ñòîéêè çà ÒÂÄ, íåîáõîäèìûå â ðàññìàòðèâàåìîé ñõåìå, ÿâëÿþòñÿ èñòî÷íèêîì äîïîëíèòåëüíûõ
Ðèñóíîê 8.1.2.4_4 – Ïðèíöèïû ðàáîòû ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ îïîðû
1 – ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê; 2 – âíóòðåííèå ñòåíêè ìàñëÿíîé ïîëîñòè; 3 – êîíòàêòíîå
óïëîòíåíèå ñ ãðàôèòîâûì êîëüöîì
385
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
ïîòåðü ïîëíîãî äàâëåíèÿ äëÿ îñíîâíîãî ïîòîêà ãàçà
â ïðîòî÷íîé ÷àñòè. Îíè ìîãóò ïîòðåáîâàòü îõëàæäåíèÿ. Ïðè÷åì ðàñõîä âîçäóõà, ó÷èòûâàÿ áîëüøèå
ïîâåðõíîñòè, êîòîðûå íåîáõîäèìî îõëàæäàòü, ìîæåò áûòü çíà÷èòåëüíûì. Êðîìå òîãî, ñòîéêè ÿâëÿþòñÿ ïîòåíöèàëüíûì èñòî÷íèêîì äåôåêòîâ. Ïî
ñðàâíåíèþ ñ òóðáèíîé CF6-80Ñ2 â GE90 ïåðåíîñ
îïîðû çà ÒÂÄ ïðèìåíåí ïðè íàëè÷èè äâóõ óñëîâèé:
- äëèííîãî ïåðåõîäíîãî êàíàëà ìåæäó ÒÂÄ
è ÒÍÄ, íåîáõîäèìîãî ïðè çíà÷èòåëüíîì ðàçëè÷èè
äèàìåòðîâ ïðîòî÷íîé ÷àñòè ýòèõ òóðáèí è îáåñïå÷èâàþùåãî ðàçìåùåíèå ñòîåê;
- çíà÷èòåëüíî óâåëè÷åííîé (ñ 4,0 äî 5,5) ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ ãàçà íà ÒÂÄ, ÷òî ïîçâîëèëî âûïîëíèòü îáòåêàòåëè 9 ñòîåê áåç ñïåöèàëüíîãî îõëàæäåíèÿ (ñ ïðîäóâêîé âîçäóõîì ïðîìåæóòî÷íîé
ñòóïåíè êîìïðåññîðà).
Ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ÒÂÄ èñïîëüçóåò äëÿ 1ÐË
è 1ÑË âîçäóõ èç-çà ÊÂÄ. Äëÿ ÐË îí ïîäàåòñÿ ÷åðåç
àïïàðàò çàêðóòêè 18. Â òî æå âðåìÿ ïåðåíîñ îïîðû
ÒÂÄ íàçàä è áîëüøîé äèàìåòð âàëà 19 ÒÂÄ ïðåäî-
ñòàâèëè âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ âîçäóõà ïðîìåæóòî÷íîé (çà 7-îé èç 10-òè) ñòóïåíè ÊÂÄ äëÿ
îõëàæäåíèÿ îñíîâíîé ïîâåðõíîñòè äèñêà 20 ïåðâîé ñòóïåíè, ïðîìåæóòî÷íîãî äèñêà 21 è äèñêà 22
âòîðîé ñòóïåíè. Ýòîò âîçäóõ îòáèðàåòñÿ âíóòðü
ðîòîðà ÊÂÄ è ïîñòóïàåò ïî ïîëîñòè 23 ìåæäó âàëîì 19 ÒÂÄ è âàëîì 24 ÒÍÄ.
2ÑË 25 òîæå îõëàæäàåòñÿ âîçäóõîì èç-çà 7-îé
ñòóïåíè ÊÂÄ, îòáèðàåìûì íà ýòîò ðàç ñ íàðóæíîãî äèàìåòðà êîìïðåññîðà è ïîñòóïàþùåãî ïî òðóáàì 26. Ïðè ýòîì ÷àñòü âîçäóõà ïðîïóñêàåòñÿ ïîä
ëîïàòêó è çàïîëíÿåò ïîëîñòü 27, îõëàæäàÿ çàìêîâûå ñîåäèíåíèÿ îáîèõ äèñêîâ è îáîä ïðîìåæóòî÷íîãî äèñêà 21.
Òàêèì îáðàçîì, çà ñ÷åò àêòèâíîãî èñïîëüçîâàíèÿ âîçäóõà ïðîìåæóòî÷íûõ ñòóïåíåé êîìïðåññîðà, ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ òóðáèíû GE90 áîëåå
ýêîíîìè÷íà. Îíà îáåñïå÷èâàåò áîëåå íèçêóþ òåìïåðàòóðó ðîòîðíûõ äåòàëåé ÒÂÄ è ìåíüøèé ðàñõîä îõëàæäàþùåãî âîçäóõà äëÿ âòîðîé ñòóïåíè
ÒÂÄ ïî ñðàâíåíèþ ñ èñïîëüçîâàíèåì äëÿ ýòèõ æå
öåëåé âîçäóõà íà âûõîäå èç ÊÂÄ.
Ðèñóíîê 8.1.2.4_5 – Ïðîäîëüíûé ðàçðåç òóðáèíû GE90
1 – ÒÂÄ; 2 – ÒÍÄ; 3 – 1ÐË ÒÂÄ; 4 – 2ÐË ÒÂÄ; 5 – ïîäøèïíèê ÒÂÄ; 6 – îïîðà ïîäøèïíèêà
ÒÂÄ; 7 – ñòîéêè; 8 – ïåðåõîäíûé êàíàë; 9 – îáòåêàòåëü; 10 – ìåæâàëüíàÿ ïîëîñòü;
11 – ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü; 12 – ïîäøèïíèê ÒÍÄ; 13 – ïîëîñòü íàääóâà ïîäøèïíèêà ÒÂÄ;
14 – ïîëîñòè íàääóâà ïîäøèïíèêà ÒÍÄ; 15 – áóôåðíàÿ ïîëîñòü; 16 – âîçäóøíàÿ ïîëîñòü
çà ÒÂÄ; 17 – ïîëîñòü ðîòîðà ÒÍÄ; 18 – àïïàðàò çàêðóòêè; 19 – âàë ÒÂÄ; 20 – äèñê ïåðâîé ñòóïåíè ÒÂÄ; 21 – ïðîìåæóòî÷íûé äèñê ÒÂÄ; 22 – äèñê âòîðîé ñòóïåíè ÒÂÄ;
23 – ìåæâàëüíàÿ ïîëîñòü; 24 – âàë ÒÍÄ; 25 – 2ÑÀ; 26 – òðóáû äëÿ âîçäóõà; 27 - ïîëîñòü
íàä ðîòîðîì ÒÂÄ
386
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 8.1.2.4_6 – Òóðáèíà GE90. Îáîçíà÷åíèÿ ñîîòâåòñòâóþò Ðèñ. 8.1.2.4_5
8.1.2.5 – Êîíñòðóêöèè ãàçîâûõ òóðáèí ñ îäíîñòóïåí÷àòûìè ÒÂÄ
Îäíîñòóïåí÷àòàÿ òóðáèíà èìååò ñâîè ïðåèìóùåñòâà ïî ñðàâíåíèþ ñ äâóõñòóïåí÷àòîé òóðáèíîé
- ïðîñòîòà êîíñòðóêöèè, ìåíüøåå êîëè÷åñòâî äåòàëåé, áîëåå íèçêèå ñåáåñòîèìîñòü è ñòîèìîñòü
îáñëóæèâàíèÿ, ìåíüøèé ðàñõîä îõëàæäàþùåãî
âîçäóõà. Äëÿ îïðåäåëåííûõ ïðèìåíåíèé (îñîáåííî â äâèãàòåëÿõ ðåãèîíàëüíûõ ñàìîëåòîâ, ñàìîëåòîâ áëèæíåãî è ñðåäíåãî ðàäèóñà äåéñòâèÿ) ýòè
ïðåèìóùåñòâà ñòàíîâÿòñÿ ãîðàçäî âàæíåå óïîìèíàâøèõñÿ âûøå íåäîñòàòêîâ.
Òóðáèíà äâèãàòåëÿ CFM56-5B (GE Aircraft
Engines, Snecma) [8.1.4.13; 8.1.4.14] Òóðáèíà äâèãàòåëÿ CFM56-5B (ñì. Ðèñ. 8.1.2.5_1, 8.1.2.5_2) èìååò äâóõâàëüíóþ ñõåìó ñ îäíîñòóïåí÷àòîé ÒÂÄ 1
(ðàçðàáîòêà GE) è ÷åòûðåõñòóïåí÷àòîé ÒÍÄ 2 (ðàçðàáîòêà Snecma). ÐË 3 ÒÂÄ áåç áàíäàæíîé ïîëêè.
Îòëè÷èòåëüíîé ÷åðòîé ýòîé òóðáèíû ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå â êà÷åñòâå îïîðû âàëà ÒÂÄ ìåæâàëüíîãî ïîäøèïíèêà 4, ðàñïîëîæåííîãî ìåæäó
387
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
âñïîìîãàòåëüíûì âàëîì 5 ÒÂÄ è âàëîì 6 ÒÍÄ.
Ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê 4 ÒÂÄ îïèðàåòñÿ íå íà ñòàòîð òóðáèíû, à íà âàë ÒÍÄ. Ýòà ñõåìà ïîçâîëÿåò
âûíåñòè îïîðó ÒÂÄ â íàèáîëåå õîëîäíîå ìåñòî
(ôàêòè÷åñêè çà ÒÍÄ) è ñîâìåñòèòü îïîðû ÒÂÄ
è ÒÍÄ - ïîäøèïíèê 4 ÒÂÄ è ïîäøèïíèê 7 ÒÍÄ
ðàñïîëîæåíû â îäíîé ìàñëÿíîé ïîëîñòè 8. Êîíñòðóêöèÿ çíà÷èòåëüíî óïðîùàåòñÿ è óäåøåâëÿåòñÿ çà
ñ÷åò èñêëþ÷åíèÿ ñòîåê äëÿ îïîðû ÒÂÄ, óìåíüøåíèÿ êîëè÷åñòâà ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé è âûíîñà îáùåé ìàñëÿíîé ïîëîñòè â çîíó íèçêîãî äàâëåíèÿ.
Çàäíÿÿ îïîðà 9 ÒÍÄ è åå ñòîéêè 10 èñïîëüçóþòñÿ
â êà÷åñòâå ñâÿçè ðîòîðà ÒÂÄ ñ êîðïóñîì òóðáèíû.
Íåñìîòðÿ íà âñå ïðåèìóùåñòâà ñõåìû ñ ìåæâàëüíûì ïîäøèïíèêîì ÒÂÄ, îáåñïå÷åíèå ðàáîòîñïîñîáíîñòè ñàìîãî ìåæâàëüíîãî ðîëèêîâîãî ïîäøèïíèêà ÿâëÿåòñÿ äîñòàòî÷íî ñëîæíîé çàäà÷åé.
Ïðåæäå âñåãî, èç-çà òðóäíîñòåé â èäåíòèôèêàöèè
óñëîâèé åãî ðåàëüíîé íàãðóçêè è, ñîîòâåòñòâåííî,
îáåñïå÷åíèÿ îïòèìàëüíûõ ðàáî÷èõ óñëîâèé. Äëÿ
òóðáèíû CFM56, ñóäÿ ïî ðåçóëüòàòàì ýêñïëóàòàöèè, ýòà ïðîáëåìà ïðàêòè÷åñêè ðåøåíà [8.1.4.23].
Ðèñóíîê 8.1.2.5_1 – Ïðîäîëüíûé ðàçðåç òóðáèíû äâèãàòåëÿ CFM56-5B
1 – ÒÂÄ; 2 – ÒÍÄ; 3 – ðàáî÷àÿ ëîïàòêà ÒÂÄ; 4 – ìåæâàëüíûé ïîäøèïíèê ÒÂÄ; 5 – âñïîìîãàòåëüíûé âàë ÒÂÄ; 6 – âàë ÒÍÄ; 7 – ïîäøèïíèê ÒÍÄ; 8 – ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü; 9 – çàäíÿÿ îïîðà ÒÍÄ; 10 – ñòîéêè çàäíåé îïîðû ÒÍÄ; 11 – ïîëîñòü ïîäà÷è âîçäóõà ÊÍÄ;
12 – âíóòðåííèé êîæóõ ðîòîðà ÒÂÄ; 13 – ïîëîñòü ðîòîðà ÒÂÄ; 14 – çàäíÿÿ ïîëîñòü ðîòîðà ÒÍÄ; 15 – ïåðåäíèé äåôëåêòîð ÒÂÄ; 16 – âòîðè÷íàÿ çîíà ÊÑ; 17 – àïïàðàò çàêðóòêè; 18 – çàìêîâîå ñîåäèíåíèå äèñêà; 19 – çàäíèé äåôëåêòîð ÒÂÄ; 20 – òðóáû ïîäà÷è âîçäóõà èç-çà ÷åòâåðòîé ñòóïåíè ÊÂÄ; 21 – ÑË ÒÍÄ; 22 – ïîëîñòü çà äèñêîì ÒÂÄ;
23 – ïåðåäíÿÿ ïîëîñòü ðîòîðà ÒÂÄ; 24 – ïîäâîä âîçäóõà îò ÷åòâåðòîé è ïÿòîé ñòóïåíåé
ÊÂÄ; 25 – ïîäâîä âîçäóõà èç-çà äåâÿòîé ñòóïåíè ÊÂÄ; 26 – ïîäâîä âîçäóõà èç-çà âåíòèëÿòîðà; 27 – ïîëîñòü çà àïïàðàòîì çàêðóòêè; 28 – îòâåðñòèÿ â ïåðåäíåì äåôëåêòîðå;
29 – ïîëîñòü çà ëàáèðèíòîì ÊÂÄ; 30 – ëàáèðèíò çà ÊÂÄ
388
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
Îäíàêî ñëó÷àè âûõîäà èç ñòðîÿ ìåæâàëüíîãî ïîäøèïíèêà âñå-òàêè èìåþò ìåñòî è CFMI ñîáèðàåòñÿ âíåäðèòü â ýêñïëóàòàöèþ äîïîëíèòåëüíóþ ñèñòåìó êîíòðîëÿ ïîäøèïíèêà äëÿ ñâîåâðåìåííîé
äèàãíîñòèêè åãî ïðåäàâàðèéíîãî ñîñòîÿíèÿ
[8.1.4.24].
Ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü íàääóâàåòñÿ îòíîñèòåëüíî
õîëîäíûì âîçäóõîì ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé, êîòîðûé
ïîñòóïàåò èç ñïåöèàëüíî îðãàíèçîâàííîé ïîëîñòè
11 ìåæäó âàëîì ÒÍÄ è êîæóõîì 12, âðàùàþùèìñÿ
âìåñòå ñ âàëîì ÒÂÄ. Ñëåäóþùèé óðîâåíü çàùèòû
ìàñëÿíîé ïîëîñòè – îõëàæäàþùèé âîçäóõ èç-çà
ÊÍÄ, ïðîõîäÿùèé èç ïîëîñòè 13 ïîä ðîòîðîì ÂÄ
â ïîëîñòü 14 ïîä çàäíèìè ñòóïåíÿìè ðîòîðà ÒÍÄ.
Ýòîò âîçäóõ èñïîëüçîâàí äëÿ îõëàæäåíèÿ äèñêîâ
ðîòîðà ÊÂÄ, çàòåì ñòóïèö äåôëåêòîðà 15 è äèñêà
ÒÂÄ, ïîýòîìó åãî òåìïåðàòóðà âûøå, ÷åì ó òàêîãî
æå âîçäóõà èç ïîëîñòè 11. Â ïîëîñòè 12 âîçäóõ îõëàæäàåò äâà ïîñëåäíèõ äèñêà ÒÍÄ è ñáðàñûâàåòñÿ
çà ðîòîð ÒÍÄ â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü.
Ðèñóíîê 8.1.2.5_2 – Òóðáèíà äâèãàòåëÿ CFM56-5B (îáîçíà÷åíèÿ ñîîòâåòñòâóþò Ðèñ. 8.1.2.5_1)
389
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
Äëÿ îõëàæäåíèÿ îáîäà äèñêà, çàìêà è ðàáî÷åé
ëîïàòêè ÒÂÄ èñïîëüçóåòñÿ âîçäóõ èç-çà êîìïðåññîðà, ïîäàâàåìûé èç âòîðè÷íîé çîíû 16 ÊÑ ÷åðåç
àïïàðàò çàêðóòêè 17 íà âõîäå â ðîòîð. Îñíîâíàÿ
÷àñòü âîçäóõà ïîñòóïàåò ÷åðåç îòâåðñòèÿ â äåôëåêòîðå â ðàáî÷óþ ëîïàòêó, à ìåíüøàÿ ÷àñòü óõîäèò
â îñåâîé çàçîð ïåðåä äèñêîì, çàêðûâàÿ çàçîð îò âòåêàíèÿ ãàçà è îõëàæäàÿ çàìêîâîå ñîåäèíåíèå 16 ëîïàòêè è äèñêà.
Ïåðåäíèé äåôëåêòîð 15 äèñêà ÒÂÄ ñëóæèò äëÿ
óïðàâëåíèÿ ðàñõîäîì îõëàæäàþùåãî âîçäóõà íà
ðàáî÷óþ ëîïàòêó, îáåñïå÷èâàÿ íåîáõîäèìîå äàâëåíèå âîçäóõà â ïîëîñòè ìåæäó äåôëåêòîðîì è äèñêîì ñ ïîìîùüþ ñèñòåìû ëàáèðèíòîâ íàä àïïàðàòîì çàêðóòêè è ïîä íèì. Çàäíÿÿ ñòîðîíà äèñêà
è çàäíåå óïëîòíåíèå 19 äèñêà ÒÂÄ îõëàæäàþòñÿ
âîçäóõîì ïðîìåæóòî÷íîé (÷åòâåðòîé) ñòóïåíè êîìïðåññîðà, ïîäàâàåìûì ïî òðóáàì 20. ×åðåç ïåðâóþ
âíóòðåííþþ ïîëîñòü 2ÑË 21 ÒÍÄ ýòîò âîçäóõ çàïîëíÿåò ïîëîñòü 22 è èñïîëüçóåòñÿ äëÿ óïëîòíåíèÿ îñåâîãî çàçîðà çà äèñêîì ÒÂÄ.
Âîçäóõ ÷åòâåðòîé ñòóïåíè ÊÂÄ, ïîäàâàåìûé
÷åðåç âòîðóþ âíóòðåííþþ ïîëîñòü 2ÑË, èñïîëüçóåòñÿ äëÿ íàääóâà ïåðåäíåé ïîëîñòè 23 ðîòîðà
ÒÍÄ. Ýòîò âîçäóõ îõëàæäàåò ïåðâûå äâå ñòóïåíè
ðîòîðà è âûõîäèò â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü, à ÷àñòü åãî
÷åðåç ñèñòåìó ëàáèðèíòîâ ÷åðåç ïîëîñòü 14 ñáðàñûâàåòñÿ çà ÒÍÄ â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü.
Ê îñîáåííîñòÿì ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ òóðáèíû ìîæíî îòíåñòè:
- ýôôåêòèâíîå îõëàæäåíèå îáîèõ âàëîâ îòíîñèòåëüíî õîëîäíûì âîçäóõîì èç-çà ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé;
- îõëàæäåíèå ñòóïèö äåôëåêòîðà è äèñêà ÒÂÄ
âîçäóõîì ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé (òåìïåðàòóðà êîòîðîãî íà ñîòíè ãðàäóñîâ ìåíüøå, ÷åì òåìïåðàòóðà
âîçäóõà çà ÊÂÄ, îáû÷íî èñïîëüçóåìîãî äëÿ îõëàæäåíèÿ äèñêîâ ÒÂÄ).
Òóðáèíà
äâèãàòåëÿ
PW6000
(Pratt&Whitney, MTU). [8.1.4.22]
Òóðáèíà PW6000 (ñì. Ðèñ. 8.1.2.5_3) èìååò
äâóõâàëüíóþ ñõåìó ñ îäíîñòóïåí÷àòîé ÒÂÄ 1 è ÷åòûðåõñòóïåí÷àòîé ÒÍÄ 2 (ðàçðàáîòêà MTU). Ðàáî÷àÿ ëîïàòêà 3 ÒÂÄ áåç áàíäàæíîé ïîëêè.
Ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê 4 âàëà 5 ÒÂÄ ðàñïîëîæåí ïîä ÊÑ è êîðïóñ 6 ÊÑ èñïîëüçóåòñÿ â êà÷åñòâå
îïîðû ïîäøèïíèêà. Ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê 7 âàëà
8 ÒÍÄ ðàñïîëîæåí ïîä çàäíåé îïîðîé 9 ÒÍÄ, ñòîéêè êîòîðîé 10 èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ñâÿçè ðîòîðà ÒÍÄ
ñ êîðïóñîì.
Ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü 11 ïîäøèïíèêà ÒÂÄ êîìïàêòíà è èçîëèðîâàíà îò ïîëîñòè ïîä ÊÑ 12 (ïîëîñòè ïåðåä ïåðåäíèì äåôëåêòîðîì 13 ÒÂÄ) äâîéíûìè ñòåíêàìè 14. Ïðèíöèï îõëàæäåíèÿ ìàñëÿíîé
390
ïîëîñòè òàêîãî òèïà ñ êîíòàêòíûìè ãðàôèòîâûìè
óïëîòíåíèÿìè 15 ïîêàçàí íà Ðèñ. 8.1.2.4_4. Ïîëîñòü
ïîäøèïíèêà íàääóâàåòñÿ îõëàæäåííûì â òåïëîîáìåííèêå âîçäóõîì âûñîêîãî äàâëåíèÿ (îòáèðàåìûì
çà ÊÂÄ), êîòîðûé çàòåì ñáðàñûâàåòñÿ â ïîëîñòü 12.
Äàâëåíèå âîçäóõà â ïîëîñòè 12 çíà÷èòåëüíî íèæå
äàâëåíèÿ çà ÊÂÄ (îíî ðåãóëèðóåòñÿ ëàáèðèíòîì çà
ÊÂÄ) è ïðèìåðíî ñîîòâåòñòâóåò äàâëåíèþ çà àïïàðàòîì çàêðóòêè, î ÷åì ñâèäåòåëüñòâóåò îòñóòñòâèå ëàáèðèíòíîãî óïëîòíåíèÿ ìåæäó ïîëîñòüþ
çà àïïàðàòîì çàêðóòêè è ïîëîñòüþ 12.
Îõëàæäåíèå ðàáî÷åé ëîïàòêè, äåôëåêòîðà,
ïåðåäíåé ñòîðîíû è ñòóïèöû 17 äèñêà ÒÂÄ îñóùåñòâëÿåòñÿ âîçäóõîì èç-çà ÊÂÄ. Äëÿ îõëàæäåíèÿ
çàäíåé ñòîðîíû äèñêà ÒÂÄ è ðîòîðà ÒÍÄ èñïîëüçóåòñÿ âîçäóõ ïðîìåæóòî÷íîé (÷åòâåðòîé èç øåñòè) ñòóïåíè ÊÂÄ. Ýòî âîçäóõ îòáèðàåòñÿ âíóòðü
ðîòîðà ÊÂÄ è ïîñòóïàåò ÷åðåç ïîëîñòü 18 ìåæäó
âàëîì 5 ÒÂÄ è âàëîì 8 ÒÍÄ â ïîëîñòü 19 ðîòîðà
ÒÍÄ. Ýòà ïîëîñòü óïëîòíåíà çàäíèì óïëîòíåíèåì
(äåôëåêòîðîì) äèñêà ÒÂÄ è äâóìÿ ëàáèðèíòàìè
ïîä 2ÑË 21 ÒÍÄ. Ëîïàòêà 21 îõëàæäàåìàÿ – âîçäóõ ïðîìåæóòî÷íîé ñòóïåíè êîìïðåññîðà ïîäàåòñÿ ïî òðóáàì 22. Âîçäóõ îòíîñèòåëüíî íèçêîé òåìïåðàòóðû èç ïîëîñòè 19 èñïîëüçóåòñÿ äëÿ çàêðûòèÿ
îñåâîãî çàçîðà çà ÒÂÄ, îõëàæäàåò çàäíþþ ñòîðîíó
äèñêà ÒÂÄ, äèñêè è çàìêîâûå ñîåäèíåíèÿ ÒÍÄ
è âûõîäèò â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü ÒÍÄ.
Êîíñòðóêöèÿ òóðáèíû è åå ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ
ñîõðàíÿåò òðàäèöèîííûå äëÿ Pratt&Whitney ïîäõîäû ê ðàçìåùåíèþ îïîðû, à òàêæå ê îõëàæäåíèþ äèñêà è äåôëåêòîðà ÒÂÄ âîçäóõîì âûñîêîé òåìïåðàòóðû, íåñìîòðÿ íà ïîâûøåííûé óðîâåíü íàïðÿæåíèé
â ðîòîðå ÒÂÄ. Ïîâûøåííûé óðîâåíü íàïðÿæåíèé
ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì óâåëè÷åííîé äî 19000 îá/ìèí
(ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðèìåðíî 12000 îá/ìèí äëÿ ÒÂÄ
V2500) ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ïðè âûñîêîé (îêîëî 4.0)
ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ ÒÂÄ.
Òóðáèíà
äâèãàòåëÿ
F119
(Pratt&Whitney).[8.1.4.22].
Òóðáèíà F119 (ñì. Ðèñ. 8.1.2.5_4) èìååò äâóõâàëüíóþ ñõåìó ñ îäíîñòóïåí÷àòîé ÒÂÄ 1 è îäíîñòóïåí÷àòîé ÒÍÄ 2. Ðàáî÷àÿ ëîïàòêà 3 ÒÂÄ áåç áàíäàæíîé ïîëêè. ÒÂÄ èìååò áîëåå íèçêóþ (îêîëî 3,0)
ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ PW6000
è CFM56, íî çíà÷èòåëüíî áîëåå âûñîêèé óðîâåíü
òåìïåðàòóðû ãàçà. À íåâûñîêàÿ ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ îçíà÷àåò, ÷òî òåìïåðàòóðà ãàçà â ïðîòî÷íîé
÷àñòè ñíèæàåòñÿ ìåäëåííåå, ÷åì â óïîìÿíóòûõ òóðáèíàõ.
Ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê 4 ÒÂÄ ðàçìåùåí ìåæäó ôëàíöåì 5 äèñêà ÒÂÄ è ôëàíöåì 6 âàëà 7 ÒÍÄ.
Òàêèì îáðàçîì, ïîäøèïíèê ÒÂÄ ÿâëÿåòñÿ ìåæâàëüíûì (åãî îïîðîé ñëóæèò âàë ÒÍÄ). Âàë ÒÍÄ ÷åðåç
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 8.1.2.5_3 – Òóðáèíà PW6000
1 – ÒÂÄ; 2 – ÒÍÄ; 3 – ðàáî÷àÿ ëîïàòêà ÒÂÄ; 4 - ïîäøèïíèê ÒÂÄ; 5 – âàë ÒÂÄ; 6 – êîðïóñ
ÊÑ; 7 – ïîäøèïíèê ÒÍÄ; 8 – âàë ÒÍÄ; 9 – îïîðà ÒÍÄ; 10 – ñòîéêè îïîðû ÒÍÄ; 11 – ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü ïîäøèïíèêà ÒÂÄ; 12 – ïîëîñòü ïåðåä ðîòîðîì ÒÂÄ; 13 – ïåðåäíèé äåôëåêòîð äèñêà ÒÂÄ; 14 – ñòåíêè ìàñëÿíîé ïîëîñòè; 15 – êîíòàêòíûå óïëîòíåíèÿ; 16 – àïïàðàò çàêðóòêè; 17 – ñòóïèöà äèñêà ÒÂÄ; 18 – ïîëîñòü ìåæäó âàëàìè ÒÂÄ è ÒÍÄ; 19 –
ïîëîñòü ðîòîðà ÒÍÄ; 20 – çàäíåå óïëîòíåíèå (äåôëåêòîð) äèñêà ÒÂÄ; 21 – ÑË ÒÍÄ; 22 –
òðóáû ïîäâîäà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà; 23 – òðóáîïðîâîä äëÿ âîçäóõà íà îõëàæäåíèå êîðïóñà ÒÂÄ; 24 – òðóáîïðîâîäû äëÿ âîçäóõà íà îõëàæäåíèå êîðïóñà ÒÍÄ
391
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 8.1.2.5_4 – Òóðáèíà F119 (Pratt&Whitney)
1 - ÒÂÄ; 2 - ÒÍÄ; 3 - ðàáî÷àÿ ëîïàòêà ÒÂÄ; 4 - ïîäøèïíèê ÒÂÄ; 5 - ôëàíåö äèñêà ÒÂÄ; 6 ôëàíåö ðîòîðà ÒÍÄ; 7 - âàë ÒÍÄ; 8 - ïîäøèïíèê ÒÍÄ; 9 - îïîðà ÒÍÄ; 10 - ñòîéêè îïîðû
ÒÍÄ; 11 - ìàñëÿíûå êîììóíèêàöèè; 12 - ïîëîñòü îõëàæäàþùåãî âîçäóõà; 13 - àïïàðàò
çàêðóòêè ÒÂÄ; 14 - äåôëåêòîð ÒÂÄ; 15 - äèñê ÒÂÄ; 16 - ñòóïèöà äèñêà ÒÂÄ; 17 - âàë ÒÂÄ;
18 - òðóáû ïîäâîäà âîçäóõà; 19 - ïîëîñòè êîðïóñà; 20 - êîììóíèêàöèè âîçäóõà; 21 - àïïàðàò çàêðóòêè ÒÍÄ; 22 - ïåðåäíèé äåôëåêòîð ÒÍÄ; 23 - çàäíèé äåôëåêòîð ÒÍÄ
ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê 8 îïèðàåòñÿ íà îïîðó 9
ÒÍÄ. Ñâÿçü ñ êîðïóñîì îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç ñòîéêè 10 çàäíåé îïîðû òóðáèíû.  îòëè÷èå îò ìåæâàëüíîãî ïîäøèïíèêà ÒÂÄ CFM56 êîíñòðóêöèÿ
óñëîæíåíà – íà âàëó ÒÂÄ ðàçìåùåíà âíóòðåííÿÿ
îáîéìà ïîäøèïíèêà, à íà âàëó ÒÍÄ – íàðóæíàÿ
îáîéìà.  îòëè÷èå îò CFM56 ìàñëÿíûå ïîëîñòè
ïîäøèïíèêîâ ÒÂÄ è ÒÍÄ ðàçìåùåíû îòäåëüíî,
õîòÿ è ñîîáùàþòñÿ ìåæäó ñîáîé ÷åðåç ïîëîñòü 11.
Ðàçìåùåíèå îïîðû çà òóðáèíàìè ïîçâîëèëî íàääóâàòü ìàñëÿíóþ ïîëîñòü âîçäóõîì ïðîìåæóòî÷íîé ñòóïåíè êîìïðåññîðà èç ïîëîñòè 12, îõëàæäàþùèì ñòóïèöû îáîèõ äèñêîâ òóðáèíû.
Âñëåäñòâèå âûñîêîãî óðîâíÿ òåìïåðàòóðû ãàçà
îõëàæäàþòñÿ âñå ëîïàòêè òóðáèíû. Ðàáî÷àÿ ëîïàò-
392
êà ÒÂÄ îõëàæäàåòñÿ âòîðè÷íûì âîçäóõîì ÊÑ, ïîäàâàåìûì ÷åðåç àïïàðàò çàêðóòêè 13 è îòâåðñòèÿ
â äåôëåêòîðå 14. Ýòèì æå âîçäóõîì îõëàæäàþòñÿ
ïåðåäíÿÿ ñòîðîíà äèñêà 15 ÒÂÄ è äåôëåêòîð 14.
Ñòóïèöà äèñêà 16 îõëàæäàåòñÿ âîçäóõîì ïðîìåæóòî÷íîé ñòóïåíè êîìïðåññîðà, ïîñòóïàþùèì ìåæäó âàëîì 17 (ñîåäèíÿþùèì ðîòîðû ÊÂÄ è ÒÂÄ)
è âàëîì 7 ÒÍÄ.
Äëÿ îõëàæäåíèÿ ÒÍÄ èñïîëüçóåòñÿ âîçäóõ
ïðîìåæóòî÷íîé ñòóïåíè ÊÂÄ, ïîñòóïàþùèé ïî
òðóáàì 18 â ïîëîñòü 19 íàä ñîïëîâîé ëîïàòêîé ÒÍÄ
è ïî êîììóíèêàöèÿì 20 â àïïàðàò çàêðóòêè 21 ÒÍÄ.
×åðåç àïïàðàò çàêðóòêè è îòâåðñòèÿ â ïåðåäíåì
äåôëåêòîðå 22 âîçäóõ ïîñòóïàåò â ðàáî÷óþ ëîïàòêó ÒÍÄ. Äèñê ÒÍÄ èìååò è çàäíèé äåôëåêòîð 23,
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
óïëîòíÿþùèé âîçäóøíóþ ïîëîñòü çà äèñêîì ÒÍÄ
îò ïðîòî÷íîé ÷àñòè.
Îñîáåííîñòÿìè òóðáèíû ìîæíî ñ÷èòàòü êîíñòðóêöèþ ìåæâàëüíîãî ïîäøèïíèêà ÒÂÄ, ïðèìåíåíèå àïïàðàòîâ çàêðóòêè è äåôëåêòîðîâ äëÿ îáåèõ òóðáèí.
8.1.2.6 – Êîíñòðóêöèè ãàçîâûõ òóðáèí òðåõâàëüíîé ñõåìû
Òóðáèíà äâèãàòåëÿ RB211-535E4 (RollsRoyce). [8.1.4.25]
Òóðáèíà RB211-535E4 (ñì. Ðèñ. 8.1.2.6_1,
8.1.2.6_2) ÿâëÿåòñÿ òèïè÷íûì (õîòÿ è íå ñàìûì
ñîâðåìåííûì) ïðåäñòàâèòåëåì ñåìåéñòâà RB211/
Trent. Òóðáèíà èìååò òðåõâàëüíóþ êîíñòðóêöèþ
ñ îäíîñòóïåí÷àòîé ÒÂÄ 1, îäíîñòóïåí÷àòîé ÒÑÄ
2 è òðåõñòóïåí÷àòîé ÒÍÄ 3.
Òðåõâàëüíàÿ êîíñòðóêöèÿ ÿâëÿåòñÿ îñíîâíîé
îòëè÷èòåëüíîé ÷åðòîé ñåìåéñòâà RB211/Trent. Íåñìîòðÿ íà îïðåäåëåííûå ïðåèìóùåñòâà (áîëåå îïòèìàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå àýðîäèíàìè÷åñêîé íàãðóçêè ïî òóðáèíàì) ýòà ñõåìà èìååò ñóùåñòâåííûé
êîíñòðóêòèâíûé íåäîñòàòîê – ñëîæíîñòü. Â ðàáîòå [8.1.4.26] ïðèâåäåíî ñðàâíåíèå òðåõâàëüíîé òóðáèíû (íà ïðèìåðå Trent 900) è äâóõâàëüíîé (íà
ïðèìåðå GP7200). Ñäåëàí âûâîä, ÷òî òðåõâàëüíàÿ
òóðáèíà ïðîèãðûâàåò â ìàññå, åé íåîáõîäèìû äîïîëíèòåëüíûå âàë è ïîäøèïíèê, à òàêæå äîïîëíèòåëüíàÿ ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü â îòíîñèòåëüíî ãîðÿ÷åé
ñðåäå ìåæäó òóðáèíàìè ÂÄ è ÍÄ.
Ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê 4 ÒÂÄ è ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê 5 ÒÑÄ èìåþò îáùóþ îïîðó 6 è ìàñëÿíóþ
Ðèñóíîê 8.1.2.6_1 - Ïðîäîëüíûé ðàçðåç òóðáèíû äâèãàòåëÿ RB211-535E4
1 – ÒÂÄ; 2 – ÒÑÄ; 3 – ÒÍÄ; 4 – ïîäøèïíèê ÒÂÄ; 5 – ïîäøèïíèê ÒÑÄ; 6 – îïîðà ÒÂÄ
è ÒÑÄ; 7 – ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü; 8 – ñòîéêè; 9 – ÑË ÒÑÄ; 10 – ïîäøèïíèê ÒÍÄ; 11 – îïîðà
ÒÍÄ; 12 – ñòîéêè çàäíåé îïîðû; 13 – âàë ÒÂÄ; 14 – âàë ÒÑÄ; 15 – âàë ÒÍÄ; 16 – ÐË ÒÂÄ;
17 – ñòóïèöà äèñêà ÒÂÄ; 18 – âåðõíÿÿ ïîëîâèíà äèñêà ÒÂÄ; 19 – ïîëîñòü ïåðåä äèñêîì
ÒÂÄ; 20 – âòîðè÷íàÿ çîíà ÊÑ; 21 – àïïàðàò çàêðóòêè; 22 – íèæíèé ëàáèðèíò àïïàðàòà
çàêðóòêè; 23 – âåðõíèé ëàáèðèíò àïïàðàòà çàêðóòêè
393
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 8.1.2.6_2 - Òóðáèíà RB211-535E4 (îáîçíà÷åíèÿ ñîîòâåòñòâóþò Ðèñ. 8.1.2.6_1)
ïîëîñòü 7, ðàçìåùåííûå ìåæäó òóðáèíàìè. Îáùàÿ
îïîðà 7 ïðîõîäèò ÷åðåç ïðîòî÷íóþ ÷àñòü ñ ïîìîùüþ
ñòîåê 8, êîòîðûå ñîâìåùåíû ñ ñîïëîâûìè ëîïàòêàìè 9 ÒÑÄ. Ñîâìåùåíèå îïîð è ìàñëÿíûõ ïîçâîëèëî íåñêîëüêî óïðîñòèòü êîíñòðóêöèþ. Ñîâìåùåíèå
ÑË ÒÑÄ è ñòîåê îïîðû ïîçâîëèëî èçáåæàòü óäëèíåíèÿ ïðîòî÷íîé ÷àñòè (è ñîîòâåòñòâóþùåãî óâåëè÷åíèÿ ìàññû), à òàêæå ñýêîíîìèòü ðàñõîä îõëàæäàþùåãî âîçäóõà (îòäåëüíî ðàñïîëîæåííûå ñòîéêè
ïîòðåáîâàëè áû íå ìåíüøåãî äîïîëíèòåëüíîãî îõëàæäåíèÿ, ÷åì ÑË ÒÑÄ).
Ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê 10 ÒÍÄ ðàñïîëîæåí çà
òóðáèíîé è ñâÿçàí ñ êîðïóñîì ÷åðåç çàäíþþ îïîðó 11 è åå ñòîéêè 12. Ìàñëÿíàÿ ïîëîñòü 7 óïëîòíåíà ëàáèðèíòàìè è íàääóâàåòñÿ îòíîñèòåëüíî õîëîäíûì âîçäóõîì ïðîìåæóòî÷íûõ ñòóïåíåé
êîìïðåññîðà, ïîñòóïàþùèì ìåæäó âàëîì 13 ÒÂÄ
394
è âàëîì 14 ÒÑÄ. Ìåæäó âàëîì 14 ÒÑÄ è âàëîì 15
ÒÍÄ ïîñòóïàåò îõëàæäàþùèé âîçäóõ åùå áîëåå
íèçêîé òåìïåðàòóðû íà îõëàæäåíèå ðîòîðà ÒÍÄ,
îäíîâðåìåííî îõëàæäàÿ ñî ñòîðîíû âàëà ÒÑÄ ìàñëÿíóþ ïîëîñòü 7.
Îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ ñ áàíäàæèðîâàííîé
ðàáî÷åé ëîïàòêîé 16 ÿâëÿåòñÿ â îïðåäåëåííîé ñòåïåíè óíèêàëüíîé êîíñòðóêöèåé. Äàæå â äâóõñòóïåí÷àòûõ ÒÂÄ (êîòîðûå â ñâÿçè ñ ìåíüøåé ñòåïåíüþ ðàñøèðåíèÿ íà îäíîé ñòóïåíè ïðèìåíÿþò
ìåíüøóþ îêðóæíóþ ñêîðîñòü) áàíäàæèðîâàííûå
ðàáî÷èå ëîïàòêè ïðèìåíÿþòñÿ î÷åíü ðåäêî è òîëüêî íà îäíîé èç ñòóïåíåé. Ïðåèìóùåñòâî áàíäàæíîé ïîëêè â ê.ï.ä. òóðáèíû çàâèñèò îò àáñîëþòíîé âåëè÷èíû ðàäèàëüíîãî çàçîðà è åãî ìîæíî
îöåíèòü â 1.5…2.5%. Îäíàêî äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íåîáõîäèìîé ïðî÷íîñòè ðàáî÷åé ëîïàòêè ñ óâåëè-
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
÷åííûìè íàïðÿæåíèÿìè íåîáõîäèìî óòîëñòèòü åå
ñòåíêè è ñíèçèòü ðàáî÷óþ òåìïåðàòóðó. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ïðî÷íîñòè äèñêà ñ óâåëè÷åííîé çà ñ÷åò
áîëåå ìàññèâíîé ëîïàòêè íàãðóçêîé íà îáîä íåîáõîäèìî óâåëè÷èòü åãî ìàññó èëè ñíèçèòü òåìïåðàòóðó.
 ðàññìàòðèâàåìîì ñëó÷àå çàäà÷à íåñêîëüêî
îáëåã÷åíà, òàê êàê îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ ñåìåéñòâà
RB211/Trent èìååò ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ îêîëî 3.0.
Ýòî ñóùåñòâåííî ìåíüøå, ÷åì â CFM56 è PW6000,
ïîýòîìó íåîáõîäèìà ìåíüøàÿ îêðóæíàÿ ñêîðîñòü
è ðåàëèçóåòñÿ ìåíüøèé óðîâåíü öåíòðîáåæíîé
íàãðóçêè. Îäíàêî ìåíüøàÿ ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ
óâåëè÷èâàåò îòíîñèòåëüíóþ òåìïåðàòóðó ãàçà ïåðåä ðàáî÷åé ëîïàòêîé. Ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ÒÂÄ
ïðåäóñìàòðèâàåò îõëàæäåíèå ñòóïèöû 17 äèñêà
ÒÂÄ âîçäóõîì áîëåå íèçêîé òåìïåðàòóðû, ÷òî óâåëè÷èâàåò äîïóñòèìûé óðîâåíü íàïðÿæåíèé çà ñ÷åò
ñíèæåíèÿ òåìïåðàòóðû ìåòàëëà.
Âåðõíÿÿ ÷àñòü 18 äèñêà ñïåðåäè îõëàæäàåòñÿ
âîçäóõîì íåïîñðåäñòâåííî èç-çà ÊÂÄ, ïîñòóïàþùèì ïî ïîëîñòè 19. Ðàáî÷àÿ ëîïàòêà ÒÂÄ îõëàæäàåòñÿ âîçäóõîì èç âòîðè÷íîé çîíû 20 ÊÑ ÷åðåç
àïïàðàò çàêðóòêè 21. Äèñê ÒÂÄ íå èìååò äåôëåêòîðîâ è óïëîòíåíèå ïîëîñòè çà àïïàðàòîì çàêðóòêè îñóùåñòâëÿåòñÿ äâóõñòîðîííèìè ëàáèðèíòàìè
22 è 23, âûïîëíåííûìè çàîäíî ñ äèñêîì.
Ðèñóíîê 8.1.2.6_3 – Ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå ñîïëîâîé (1)
è ðàáî÷åé (2) ëîïàòî÷íûõ ðåøåòîê ÒÂÄ â ñðàâíåíèè ñ ñîïëîâûìè ëîïàòêàìè (3) ÒÑÄ â äâèãàòåëå Trent
Ñîïëîâàÿ ëîïàòêà 9 ÒÑÄ îõëàæäàåòñÿ âîçäóõîì ïðîìåæóòî÷íîé ñòóïåíè êîìïðåññîðà, ïîäàâàåìûì ñâåðõó ÷åðåç ïîëîñòè â êîðïóñå. Ðàáî÷àÿ ëîïàòêà ÒÑÄ íåîõëàæäàåìàÿ.
Ñîâìåùåíèå ñòîåê îïîðû è ñîïëîâûõ ëîïàòîê
ÒÑÄ èñêàæàåò àýðîäèíàìèêó ñîïëîâûõ ëîïàòîê.
 òàêîé êîíñòðóêöèè òðóäíî ðåàëèçîâàòü îïòèìàëüíûé àýðîäèíàìè÷åñêèé ïðîôèëü ñîïëîâûõ ëîïàòîê
ÒÑÄ (ñðàâíåíèå ïðîôèëåé ýòèõ ëîïàòîê ñ ïðîôèëÿìè ëîïàòîê ÒÂÄ ïðèâåäåíî íà Ðèñ. 8.1.2.6_3).
Êðîìå òîãî, îòíîñèòåëüíî áîëüøàÿ îñåâàÿ
øèðèíà ëîïàòîê ïðè ìàëîé äëèíå ïðèâîäèò ê îòíîñèòåëüíî âûñîêîìó óðîâíþ âòîðè÷íûõ ïîòåðü (èçâåñòíî, ÷òî ïðè îòíîøåíèè äëèíû ëîïàòêè ê îñåâîé øèðèíå ïðîôèëÿ ìåíåå 1.5 âòîðè÷íûå ïîòåðè
ðåçêî âîçðàñòàþò; çäåñü æå ýòî îòíîøåíèå ìåíåå
1.0).
Rolls-Royce ñîõðàíÿåò ðàññìîòðåííûå âûøå
êîíñòðóêòèâíûå îñîáåííîñòè (òðåõâàëüíóþ ñõåìó,
áàíäàæèðîâàííóþ ëîïàòêó ÒÂÄ, ñîâìåùåííûå ñî
ñòîéêàìè ëîïàòêè ÒÑÄ) âî âñåõ ðàçðàáîòêàõ äâèãàòåëåé ñåìåéñòâà Trent, ñîõðàíÿÿ íàêîïëåííûé
îïûò ïî íàäåæíîñòè è äîëãîâå÷íîñòè.
8.1.2.7 – Êîíñòðóêöèè ñòàöèîíàðíûõ
ãàçîâûõ òóðáèí
Òóðáèíû ñòàöèîíàðíûõ äâèãàòåëåé íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ ìîãóò áûòü êàê îäíîâàëüíûìè, òàê
è äâóõâàëüíûìè.
Íàèáîëåå ïðîñòîé ÿâëÿåòñÿ îäíîâàëüíàÿ ñõåìà, êîòîðàÿ è íàèáîëåå ïîïóëÿðíà â ñòàöèîíàðíûõ
äâèãàòåëÿõ, îñîáåííî â ýíåðãåòè÷åñêèõ äâèãàòåëÿõ
áîëüøîé ìîùíîñòè.  ýòîì ñëó÷àå ìíîãîñòóïåí÷àòàÿ òóðáèíà îäíîâðåìåííî ïðèâîäèò êîìïðåññîð
è îòäàåò ÷àñòü ìîùíîñòè ãåíåðàòîðó èëè ìåõàíè÷åñêîìó ïðèâîäó.  ñëó÷àå äâóõâàëüíîé ñõåìû îäíà
òóðáèíà ñëóæèò òóðáèíîé ãàçîãåíåðàòîðà (ÒÂÄ),
à äðóãàÿ òóðáèíà (íà îòäåëüíîì âàëó) ñëóæèò ÑÒ
è íàçûâàåòñÿ òàêæå ñâîáîäíîé òóðáèíîé.
Íåñìîòðÿ íà îòíîñèòåëüíóþ ñëîæíîñòü, äâóõâàëüíàÿ ñõåìà ñî ñâîáîäíîé òóðáèíîé èìååò çíà÷èòåëüíî áîëüøóþ ãèáêîñòü äëÿ êîíêðåòíûõ ïðèìåíåíèé. Îäíà ìîäåëü ïðîìûøëåííîãî äâèãàòåëÿ
ìîæåò èìåòü íåñêîëüêî ÑÒ äëÿ ðàçëè÷íûõ ïðèìåíåíèé: äëÿ ãåíåðàòîðà íà 3000 îá/ìèí, äëÿ ãåíåðàòîðà íà 3600 îá/ìèí, äëÿ ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà
(ÃÏÀ, ñóäîâîãî âèíòà è òàê äàëåå).
Îäíîé èç îñîáåííîñòåé ñòàöèîíàðíûõ òóðáèí
ÿâëÿåòñÿ àêòèâíîå èñïîëüçîâàíèå ïîäøèïíèêîâ
ñêîëüæåíèÿ (âìåñòî ïîäøèïíèêîâ êà÷åíèÿ, ïðèìåíÿåìûõ â àâèàöèîííûõ òóðáèíàõ). Âìåñòî øàðèêîâûõ ïîäøèïíèêîâ, âîñïðèíèìàþùèõ îñåâûå
óñèëèÿ â àâèàöèîííûõ òóðáèíàõ, ïðèìåíÿþòñÿ
395
Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ
Ðèñóíîê 8.1.2.7_1 – Òóðáèíû ñòàöèîíàðíûõ äâèãàòåëåé Tempest è Cyclone
1 - îäíîâàëüíàÿ òóðáèíà;
2 – òóðáèíà ãàçîãåíåðàòîðà
(ÒÂÄ); 3 – ÑÒ; 4 – âàë ÑÒ;
5 – âíóòðåííèé êîðïóñ; 6 – íàðóæíûé êîðïóñ; 7 – âàë ÒÂÄ
óïîðíûå ïîäøèïíèêè ñêîëüæåíèÿ. ×àñòî ýòî íåñêîëüêî óïðîùàåò êîíñòðóêöèþ çà ñ÷åò èñêëþ÷åíèÿ íåîáõîäèìîñòè ïðèìåíåíèÿ ðàçãðóçî÷íûõ ïîëîñòåé äëÿ ðåãóëèðîâàíèÿ îñåâîãî óñèëèÿ ðîòîðîâ,
íî òðåáóåò óâåëè÷åíèÿ ìàññû îïîð è áîëüøèõ ðàñõîäîâ ìàñëà.
Ôèðìà European Gas Turbines (ïðèíàäëåæàùàÿ
êîìïàíèè Siemens) ïðîèçâîäèò ñòàöèîíàðíûå äâèãàòåëè óìåðåííîé ïîëåçíîé ìîùíîñòè (äî 15 ÌÂò).
Íà Ðèñ. 8.1.2.7_1 ïðèâåäåíû òóðáèíû äâóõ ìîäèôèêàöèé îäíîãî ñòàöèîíàðíîãî äâèãàòåëÿ (Tempest
è Cyclone)[ 8.1.4.27].
 ìîäèôèêàöèè Tempest âñå ðàñøèðåíèå ãàçà
ïðîèñõîäèò â äâóõñòóïåí÷àòîé îäíîâàëüíîé òóðáèíå 1 è ïîëåçíàÿ ìîùíîñòü (ìîùíîñòü òóðáèíû, ïðåâûøàþùàÿ ìîùíîñòü êîìïðåññîðà) îòáèðàåòñÿ ñ îáùåãî âàëà òóðáîêîìïðåññîðà.  ìîäèôèêàöèè
Cyclone ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ ãàçà â äâóõñòóïåí÷àòîé
ÒÂÄ 2 óìåíüøåíà äî âåëè÷èíû, íåîáõîäèìîé äëÿ
ïðèâîäà êîìïðåññîðà, à îñòàëüíàÿ ýíåðãèÿ ãàçà
ïðåîáðàçóåòñÿ â ïîëåçíóþ ìîùíîñòü â íîâîé ñâîáîäíîé ÑÒ 3. Ïîëåçíàÿ ìîùíîñòü îòáèðàåòñÿ ñ ïîìîùüþ âàëà ÑÒ 4, êîòîðûé èìååò äâå îïîðû ñ ïîäøèïíèêàìè ñêîëüæåíèÿ, îäíà èç êîòîðûõ èñïîëüçóåò
óïîðíûé ïîäøèïíèê.
396
Ðèñóíîê 8.1.2.7_2 – Òóðáèíà MS6001C (GE Power
Systems)
1 - 1ÐË; 2 - 2ÐË; 3 - 3ÐË; 4- àïïàðàò çàêðóòêè; 5 - 1ÑÀ;
6 - 2ÑÀ; 7 – äåôëåêòîð; 8 – êîðïóñ; 9 – ïðîñòàâêè íàä ÐË
Ïî ñðàâíåíèþ ñ àâèàöèîííûìè òóðáèíàìè
êîíñòðóêöèÿ î÷åíü ìàññèâíà – çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ äâîéíûõ êîðïóñîâ (5 è 6), à òàêæå èñïîëüçîâàíèÿ ñïëîøíîé (áåç âíóòðåííåé ïîëîñòè) êîíñòðóêöèè âàëà 4 ÑÒ è âàëà 7 ÒÂÄ. Ïðèìåíåíèå áîëåå
ìàññèâíûõ êîíñòðóêöèé ÷àñòî äàåò âîçìîæíîñòü
èñïîëüçîâàòü áîëåå äåøåâûå ìàòåðèàëû.
Òèïè÷íàÿ òóðáèíà îäíîâàëüíîãî ñòàöèîíàðíîãî äâèãàòåëÿ MS6001C General Electric Power
Systems ïîëåçíîé ìîùíîñ