Uploaded by ta152

Иноземцев - Газотурбинные двигатели - о

advertisement
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. &Oa