Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. Газотурбинные двигатели

Подождите немного. Документ загружается.

Ãëàâà 3 - Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû ÃÒÄ

160

3.3 - Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-

ìèíèìóì

architecture – ñõåìà (äâèãàòåëÿ)

counter-rotational fan - áèðîòàòèâíûé âåíòèëÿòîð

direct fan drive – ïðÿìîé ïðèâîä âåíòèëÿòîðà

engine – äâèãàòåëü

bare engine – èçîëèðîâàííûé äâèãàòåëü

combustion engine – ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìå-

íåíèÿ

installed engine – óñòàíîâëåííûé äâèãàòåëü

mixed flow engine – äâèãàòåëü ñî ñìåøåíèåì

ïîòîêîâ

separate flow engine – äâèãàòåëü ñ ðàçäåëüíûì

èñòå÷åíèåì

single-shaft engine – îäíîâàëüíûé äâèãàòåëü

twin-shaft (two-shaft) engine – äâóõâàëüíûé

äâèãàòåëü

twin-spool core engine – äâóõêàñêàäíûé òóð-

áîêîìïðåññîð

two-spool engine – äâóõêàñêàäíûé äâèãàòåëü

varied cycle engine – äâèãàòåëü èçìåíÿåìîãî

öèêëà

free (power) – turbine ñâîáîäíàÿ (ñèëîâàÿ) òóðáèíà

gas turbine – ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ

geared fan drive – ðåäóêòîðíûé ïðèâîä âåíòèëÿòî-

ðà

heat exchanger – òåïëîîáìåííèê

jopping combustor – âûíîñíàÿ êàìåðà ñãîðàíèÿ

recuperator – ðåêóïåðàòîð

single-rotation fan – îäíîðÿäíûé âåíòèëÿòîð

turbofan – ÒÐÄÄ

turbofan with augmentor (afterburner) – ÒÐÄÄÔ

turbojet - ÒÐÄ

turbojet with augmentor (afterburner) – ÒÐÄÔ

turboprop – òóðáîâèíòîâîé äâèãàòåëü

turboshaft – òóðáîâàëüíûé äâèãàòåëü

3.4 - Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé

ëèòåðàòóðû

3.4.1. Ñ.Ì.Øëÿõòåíêî è äð. «Òåîðèÿ âîçäóøíî-ðå-

àêòèâíûõ äâèãàòåëåé». - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå,

1975 ã.

3.4.2. Â.À.Øâàðö «Êîíñòðóêöèè ãàçîòóðáèííûõ

óñòàíîâîê». - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1970 ã.

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

161

Ãëàâà 4 — Ñèëîâûå ñõåìû

ÃÒÄ

Ïðè ðàáîòå ÃÒÄ âñå åãî äåòàëè è óçëû èñ-

ïûòûâàþò âîçäåéñòâèå ðàçíîîáðàçíûõ íàãðóçîê

- ãàçîâûõ, öåíòðîáåæíûõ, èíåðöèîííûõ, âèáðà-

öèîííûõ, àêóñòè÷åñêèõ, îò òåìïåðàòóðíûõ äåôîð-

ìàöèé, îò êðóòÿùèõ è èçãèáàþùèõ ìîìåíòîâ

è äð. Óñèëèÿ îò ýòèõ íàãðóçîê ïåðåäàþòñÿ îò äå-

òàëè ê äåòàëè. Â èòîãå óñèëèÿ ñóììèðóþòñÿ è ïå-

ðåäàþòñÿ íà âíåøíþþ ïîäâåñêó äâèãàòåëÿ èëè

âçàèìíî êîìïåíñèðóþòñÿ («óíè÷òîæàþòñÿ») áåç

ïåðåäà÷è íà íàðóæíûå ýëåìåíòû ÃÒÄ. Äåòàëè

è óçëû, êîòîðûå âîñïðèíèìàþò îñíîâíûå âíóò-

ðåííèå óñèëèÿ è ïî êîòîðûì îñóùåñòâëÿåòñÿ èõ

äàëüíåéøàÿ ïåðåäà÷à, íàçûâàþò ñèëîâûìè. Ñî-

âîêóïíîñòü ñèëîâûõ äåòàëåé è óçëîâ îïðåäåëÿåò

ñèëîâóþ ñõåìó äâèãàòåëÿ.

Äëÿ óäîáñòâà àíàëèçà ðàáîòû äåòàëåé è óçëîâ

ÃÒÄ, âõîäÿùèõ â ñèëîâóþ ñõåìó, ïðèìåíÿåòñÿ åå

óïðîùåííîå ãðàôè÷åñêîå èçîáðàæåíèå. Îáû÷íî

äëÿ òàêèõ ñõåì èñïîëüçóþò óñëîâíûå èçîáðàæåíèÿ

äåòàëåé è óçëîâ, íî îáÿçàòåëüíî ïîêàçûâàþò èõ

âçàèìíîå ðàñïîëîæåíèå è íàëè÷èå âñåõ ñóùåñòâó-

þùèõ ñâÿçåé ìåæäó îòäåëüíûìè ýëåìåíòàìè.

Ñè-

ëîâàÿ ñõåìà äâèãàòåëÿ âî ìíîãîì çàâèñèò îò êîíñò-

ðóêòèâíûõ îñîáåííîñòåé åãî óçëîâ – êîìïðåññîðà,

êàìåðû ñãîðàíèÿ è òóðáèíû, ñîïëà, îïîð ðîòîðà,

à òàêæå îò âûáîðà ñõåìû êðåïëåíèÿ äâèãàòåëÿ

ê ñà-

ìîëåòó èëè ê ðàìå (íàçåìíûå ÃÒÓ). Êàê ïðàâèëî,

ïðè ïðî÷íîñòíûõ ðàñ÷åòàõ ñèëîâûå ñõåìû êîðïó-

ñîâ è ðîòîðîâ ðàññìàòðèâàþò îòäåëüíî.

Ïðè àíàëèçå ðàáîòû äåòàëåé, âõîäÿùèõ â ñè-

ëîâóþ ñõåìó ÃÒÄ, íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü èõ òåì-

ïåðàòóðíîå ñîñòîÿíèå. ×àñòü äåòàëåé íàãðåòà äî

âûñîêîé òåìïåðàòóðû è, ñëåäîâàòåëüíî, òåìïåðà-

òóðíûå äåôîðìàöèè ýòèõ äåòàëåé ìîãóò ÿâëÿòüñÿ

äîïîëíèòåëüíûìè íàãðóæàþùèìè ôàêòîðàìè.

Ñèëîâàÿ ñõåìà ÃÒÄ ïîçâîëÿåò ïðåäñòàâèòü

îáùóþ êàðòèíó âçàèìîäåéñòâèÿ îòäåëüíûõ ñèëî-

âûõ ýëåìåíòîâ äâèãàòåëÿ, ïîìîãàåò îïðåäåëèòü

óñèëèÿ, äåéñòâóþùèå íà êîíêðåòíóþ äåòàëü, ÷òî

íåîáõîäèìî äëÿ îöåíêè ïðî÷íîñòè è æåñòêîñòè

êîíñòðóêöèè.

4.1 - Óñèëèÿ, äåéñòâóþùèå â ÃÒÄ

Â ðÿäå ñëó÷àåâ óñèëèÿ, äåéñòâóþùèå íà äå-

òàëè ÃÒÄ, çàìûêàþòñÿ âíóòðè äåòàëè è âíåøíå íå

ïðîÿâëÿþòñÿ. Ýòî ïðåæäå âñåãî îòíîñèòñÿ ê äåòà-

ëÿì, ðàáîòàþùèì â ïîëå öåíòðîáåæíûõ ñèë (äèñ-

êè, âàëû, ðàáî÷èå ëîïàòêè êîìïðåññîðà è òóðáè-

íû). Òàêèå óñèëèÿ íàçûâàþòñÿ âíóòðåííèìè.

Óñèëèÿ â óçëàõ ÃÒÄ, â îñíîâíîì, ïåðåäàþòñÿ íà

ñîñåäíèå ýëåìåíòû ñèëîâîé ñõåìû, ÷àñòè÷íî çàìû-

êàþòñÿ âíóòðè äâèãàòåëÿ, à ÷àñòè÷íî ïåðåäàþòñÿ

÷åðåç äåòàëè ñèñòåìû ïîäâåñêè íà ñàìîëåò. Òàê ñèëà

òÿãè ïåðåäàåòñÿ íà ñàìîëåò êàê ðàâíîäåéñòâóþùàÿ

îñåâûõ ñîñòàâëÿþùèõ ñèë, äåéñòâóþùèõ íà ýëåìåí-

òû ñèëîâîé ñõåìû äâèãàòåëÿ. Óñèëèÿ, íå çàìûêàþ-

ùèåñÿ âíóòðè äâèãàòåëÿ íàçûâàþò ñâîáîäíûìè.

Îñíîâíûå íàãðóçêè ìîæíî ðàçäåëèòü íà òðè

ãðóïïû ïî ïðèðîäå âîçíèêíîâåíèÿ:

- ãàçîâûå - îáóñëîâëåíû ïåðåïàäîì äàâëåíèÿ

â ãàçîâîì òðàêòå äâèãàòåëÿ è èçìåíåíèåì ñêîðîñ-

òè è íàïðàâëåíèÿ ãàçîâîãî ïîòîêà;

- ìàññîâûå (ñèëû èíåðöèè è èíåðöèîííûå

ìîìåíòû) - âîçíèêàþò ïðè âðàùåíèè ðîòîðîâ äâè-

ãàòåëÿ, ïðè ýâîëþöèÿõ ñàìîëåòà, ïðè âçëåòå è ïî-

ñàäêå, ïðè íàëè÷èè ñòàòè÷åñêîãî è äèíàìè÷åñêîãî

äèñáàëàíñîâ ðîòîðîâ;

- òåìïåðàòóðíûå - âîçíèêàþò èç-çà íåðàâíî-

ìåðíîãî íàãðåâà è/èëè îõëàæäåíèÿ äåòàëåé, ðàç-

ëè÷íîãî êîýôôèöèåíòà ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ èõ

ìàòåðèàëîâ, à òàêæå ïðè ñòåñíåíèè òåìïåðàòóðíûõ

äåôîðìàöèé.

Ñèëû è ìîìåíòû, äåéñòâóþùèå íà óçëû è äå-

òàëè äâèãàòåëÿ, ìîæíî ðàçäåëèòü íà íåñêîëüêî âè-

äîâ ïî õàðàêòåðó äåôîðìàöèè:

- ðàñòÿãèâàþùèå èëè ñæèìàþùèå ñèëû - âîç-

íèêàþò âñëåäñòâèå äàâëåíèÿ ãàçîâ íà äåòàëè äâè-

ãàòåëÿ è îò äåéñòâèÿ öåíòðîáåæíûõ ñèë âðàùàþ-

ùèõñÿ ìàññ;

- èçãèáàþùèå ìîìåíòû - âîçíèêàþò îò ãàçî-

âûõ ñèë, ìàññ óçëîâ è äåòàëåé, à òàêæå îò èíåðöè-

îííûõ ñèë;

- êðóòÿùèå ìîìåíòû - âîçíèêàþò â ðîòîðàõ îò

äåéñòâèÿ âîçäóõà è ãàçîâ íà ðàáî÷èå ëîïàòêè êîì-

ïðåññîðà è òóðáèíû è â êîðïóñíûõ äåòàëÿõ îò äåé-

ñòâèÿ âîçäóõà è ãàçîâ íà íàïðàâëÿþùèå ëîïàòêè

êîìïðåññîðà è ñîïëîâûå ëîïàòêè òóðáèíû.

Â çàâèñèìîñòè îò íàïðàâëåíèÿ äåéñòâèÿ íàãðóç-

êè ìîãóò áûòü ðàçäåëåíû íà îñåâûå è ïîïåðå÷íûå,

äåéñòâóþùèå â âåðòèêàëüíîé è ãîðèçîíòàëüíîé

ïëîñêîñòÿõ. Ìîìåíòû ðàçëè÷íîãî ïðîèñõîæäåíèÿ

ìîãóò äåéñòâîâàòü âîêðóã âñåõ òðåõ îñåé – ïðîäîëü-

íîé (ñîâïàäàþùåé ñ îñüþ äâèãàòåëÿ), âåðòèêàëüíîé

è ãîðèçîíòàëüíîé.

4.1.1 — Îñåâûå ãàçîâûå ñèëû

Îñåâîå óñèëèå Ð

, âîçíèêàþùåå íà ýëåìåíòàõ

êîíñòðóêöèè äâèãàòåëÿ îò ãàçîâûõ ñèë, îïðåäåëÿ-

åòñÿ êàê ñóììà ñèë ñòàòè÷åñêèõ Ð

è äèíàìè÷åñ-

êèõ Ð

= Ð

+ Ð

(4.1.1-1)

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

162

4.1.1.2 — Îñåâîé êîìïðåññîð äèñ-

êîâîãî òèïà

Äëÿ îñåâîãî êîìïðåññîðà äèñêîâîãî òèïà ïðè-

ëîæåííàÿ ê ðîòîðó îñåâàÿ ñèëà îïðåäåëÿåòñÿ

(ñì.Ðèñ. 4.1.1.2_1):

Ê∑

= ∑Ð

ÑÒi

, (4.1.1.2-1)

ãäå Ð

ÑÒi

– îñåâàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà êàæäîå

ðàáî÷åå êîëåñî.

Îñåâàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà îòäåëüíîå ðà-

áî÷åå êîëåñî îïðåäåëÿåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì:

ÑÒi

= Ð

Ñi

+ Ð

Äi

, (4.1.1.2-2)

ãäå Ð

Ñi

– ñóììà ñòàòè÷åñêèõ äàâëåíèé, äåéñòâóþ-

ùèõ íà ðàáî÷åå êîëåñî (ò.å. íà ëîïàòêè è

äèñêè);

Äi

– ãàçîäèíàìè÷åñêîå óñèëèå, âûçâàííîå

èçìåíåíèåì èìïóëüñà âîçäóõà ïðè ïðî-

õîæäåíèè ÷åðåç ëîïàòêè.

Ñòàòè÷åñêèå ñèëû âîçíèêàþò èç-çà èçìåíåíèÿ

ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ P

ãàçà âî âõîäíîì è âûõîä-

íîì ñå÷åíèè ýëåìåíòà. Ãàçîäèíàìè÷åñêèå ñèëû

âîçíèêàþò èç-çà èçìåíåíèÿ èìïóëüñà ãàçà (âîçäó-

õà) ïðè ïðîõîæäåíèè åãî ÷åðåç ðàññìàòðèâàåìûé

ýëåìåíò êîíñòðóêöèè.

Â îáùåì ñëó÷àå óñèëèå îò ñòàòè÷åñêîãî äàâ-

ëåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ êàê:

= ðF, (4.1.1-2)

ãäå ð - ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå â ðàññìàòðèâàåìîì

ñå÷åíèè;

F - ïëîùàäü ðàññìàòðèâàåìîãî ñå÷åíèÿ.

Äèíàìè÷åñêîå óñèëèå îò èçìåíåíèÿ èìïóëü-

ñà ãàçà îïðåäåëÿåòñÿ êàê:

= m (V

– V

), (4.1.1-3)

ãäå m - ðàñõîä ãàçà (âîçäóõà);

è V

- ñêîðîñòü ãàçà (âîçäóõà) âî âõîäíîì

è âûõîäíîì ñå÷åíèÿõ ðàññìàòðèâàå-

ìîãî ýëåìåíòà.

Ðàññìîòðèì îïðåäåëåíèå îñåâûõ ñèë â îòäåëü-

íûõ óçëàõ è äåòàëÿõ ÃÒÄ.

Çà ïîëîæèòåëüíîå íàïðàâëåíèå ñèë ïðèìåì

íàïðàâëåíèå äâèæåíèÿ âîçäóõà (ãàçà) â ïðîòî÷íîé

÷àñòè äâèãàòåëÿ.

4.1.1.1 — Âõîäíîå óñòðîéñòâî äâèãà-

òåëÿ

Îïðåäåëÿåì óñèëèå íà âíóòðåííþþ ñòåíêó

âõîäíîãî óñòðîéñòâà (ñì.Ðèñ. 4.1.1.1_1)..

Âûáðàíû äâà ñå÷åíèÿ I-I – âõîäíîå è II-II –

âûõîäíîå. Èç ãàçîäèíàìè÷åñêîãî ðàñ÷åòà â ñå÷åíè-

ÿõ èçâåñòíû ñêîðîñòè âîçäóõà (V

, V

)è ñòàòè÷åñ-

êèå äàâëåíèÿ (P

, Ð

Ðàâíîäåéñòâóþùàÿ ñèë ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ

ðàâíà:

= P

– Ð

, (4.1.1.1-1)

ãäå f

è f

– ïëîùàäè âõîäíîãî è âûõîäíîãî ñå÷å-

íèé.

Â íàøåì ñëó÷àå:

= (π / 4)d

(4.1.1.1-2)

=(π / 4)(d

- d

Äèíàìè÷åñêàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ëïðåäåëÿåòñÿ ïî

ôîðìóëå 4.1.1-3.

Êðîìå òîãî, íà âíåøíþþ ñòåíêó âõîäíîãî óñ-

òðîéñòâà äåéñòâóåò îñåâàÿ ñèëà Ð

, ïîëó÷àþùàÿñÿ

îò äàâëåíèÿ Ð

ÂÍÅØ

âîçäóõà íà íàðóæíóþ ñòåíêó

îáòåêàòåëÿ (îïðåäåëÿåòñÿ ðàñ÷åòîì èëè ïðîäóâêîé

âõîäíîãî óñòðîéñòâà â àýðîäèíàìè÷åñêîé òðóáå).

Òàêèì îáðàçîì, ñóììàðíàÿ îñåâàÿ ñèëà, äåé-

ñòâóþùàÿ íà âõîäíîå óñòðîéñòâî äâèãàòåëÿ ðàññ÷è-

òûâàåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì:

Î ÂÓ

= Ð

+Ð

= P

– Ð

+ m(V

- V

)+ Ð

(4.1.1.1-3)

Ðèñ. 4.1.1.1_1 – Ñõåìà äåéñòâèÿ ñòàòè÷åñêèõ ñèë

âî âõîäíîì óñòðîéñòâå

âíåø

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

163

Â íàøåì ïðèìåðå ðàññìîòðåí âàðèàíò ðàñ÷å-

òà áîëåå ñëîæíîãî ïî êîíñòðóêöèè ðàáî÷åãî êîëå-

ñà ÊÂÄ ñ äâóõñòóïåí÷àòûì ëàáèðèíòíûì óïëîòíå-

íèåì çà ðàáî÷èì êîëåñîì. Íåîáõîäèìî îòìåòèòü,

÷òî â ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ äàâëåíèå âîçäóõà çà êîìï-

ðåññîðîì äîñòèãàåò çíà÷èòåëüíûõ âåëè÷èí - ñâû-

øå 30 êãñ/ñì

. Ïîýòîìó äëÿ ìèíèìèçàöèè óòå÷åê

âîçäóõà èç ïðîòî÷íîé ÷àñòè ïðèìåíÿþòñÿ ëàáèðèí-

òíûå óïëîòíåíèÿ èç íåñêîëüêèõ ñòóïåíåé. Åñòå-

ñòâåííî, äëÿ ðàáî÷èõ êîëåñ ïðîìåæóòî÷íûõ ñòó-

ïåíåé, ãäå îòñóòñòâóþò ëàáèðèíòíûå óïëîòíåíèÿ,

ðàñ÷åò ñóììû ñèë ñòàòè÷åñêèõ äàâëåíèé çíà÷èòåëü-

íî ïðîùå è ïðåäñòàâëÿåò ÷àñòíûé ñëó÷àé ðàññìàò-

ðèâàåìîãî ïðèìåðà.

Ñóììà ñèë ñòàòè÷åñêèõ äàâëåíèé, äåéñòâóþ-

ùèõ íà ðàáî÷åå êîëåñî (ñì. Ðèñ. 4.1.1.2_2), áóäåò

ðàâíà:

= p

Ï i

π/4( D

Ï i

-d

Ï i

) + p

π/4(d

Ï i

-d

) –

– p

Çi

π/4(D

Çi

-d

Çi

) – p

π/4(d

Ç1

-d

Â2

) –

– p

π/4(d

Â2

- d

Â1

) – p

π/4(d

Â1

- d

)

(4.1.1.2-3)

Äèíàìè÷åñêàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ îñåâîãî óñèëèÿ

äëÿ ðàáî÷åãî êîëåñà:

Äi

= m (C

– C

), (4.1.1.2-4)

ãäå m – ðàñõîä âîçäóõà;

è C

–

îñåâûå ñîñòàâëÿþùèå ñêîðîñòè âîçäóõà

íà âõîäå è âûõîäå èç ðàáî÷åãî êîëåñà

Òàêèì îáðàçîì, îñåâîå óñèëèå íà îòäåëüíîì

ðàáî÷åì êîëåñå îñåâîãî êîìïðåññîðà îïðåäåëÿåì

êàê:

= p

Ï i

π/4( D

Ï i

-d

Ï i

) + p

π/4(d

Ï i

-d

) –

– p

Çi

π/4(D

Çi

-d

Çi

) – p

π/4(d

Ç1

-d

Â2

) –

– p

π/4(d

Â2

- d

Â1

) – p

π/4(d

Â1

- d

) +

+ m (C

– C

)

(4.1.1.2-5)

Êîíñòðóêòèâíî èçìåíÿÿ äèàìåòðàëüíîå ðàñïî-

ëîæåíèå ëàáèðèíòîâ, ìîæíî äîâîëüíî â øèðîêèõ

ïðåäåëàõ âàðüèðîâàòü âåëè÷èíó îñåâîé ñèëû, äåé-

ñòâóþùåé íà äèñê. Òàêèì ìåòîäîì øèðîêî ïîëüçó-

þòñÿ ïðè îòñòðîéêå ñóììàðíîãî îñåâîãî óñèëèÿ,

ïåðåäàâàåìîãî íà îïîðó ðîòîðà (ðàçäåë 4.1.1.6).

Îñåâîå óñèëèå, äåéñòâóþùåå íà ëîïàòêè ÍÀ

êîìïðåññîðà îñåâîãî òèïà, îïðåäåëÿåòñÿ àíàëîãè÷-

íûì ñïîñîáîì.

Ðèñ. 4.1.1.2_1 – Ñõåìà îñåâîãî êîìïðåññîðà

äèñêîâîãî òèïà

1 – äèñêè; 2 – ðàáî÷èå ëîïàòêè;

3 – ëàáèðèíòíûå óïëîòíåíèÿ

Ðèñ. 4.1.1.2_2 – Ñõåìà äåéñòâèÿ ñòàòè÷åñêèõ ñèë

íà ðàáî÷åå êîëåñî îñåâîãî êîìïðåñ-

ñîðà

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

164

Îñåâàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà ïðîòî÷íóþ

÷àñòü ÍÀ i ñòóïåíè (ñì. Ðèñ. 4.1.1.2_3), îïðåäåëÿ-

åòñÿ òàê æå, êàê è äëÿ ðàáî÷åãî êîëåñà, ïî ñëåäóþ-

ùåé ôîðìóëå:

ÑÒi

= p

Ïi

– d

Ïi

) π/4 – p

Çi

( D

Çi

– d

Çi

) π/4 +

+ m (C

– C

), (4.1.1.2-6)

ãäå p

Ïi

, p

Çi

, C

– ñòàòè÷åñêèå äàâëåíèÿ è îñå-

âûå ñêîðîñòè íà ñðåäíèõ ðàäè-

óñàõ ëîïàòêè ïåðåä è çà ðàáî-

÷èì êîëåñîì;

Ïi

, d

Ïi

, D

Çi

, d

Çi

– íàðóæíûé è âíóòðåííèé

èàìåòðû âõîäíîé è âûõîäíîé

êðîìêè ëîïàòêè;

m – ðàñõîä âîçäóõà.

Îñåâûå ñèëû íà ðàáî÷èå ëîïàòêè è ÍÀ êîìï-

ðåññîðà äåéñòâóþò â ñòîðîíó âõîäà è äîñòèãàþò âå-

ëè÷èí, â íåñêîëüêî ðàç ïðåâûøàþùèõ òÿãó äâèãà-

òåëÿ. Èõ îïðåäåëåíèå íåîáõîäèìî äëÿ ðàñ÷åòà íà

ïðî÷íîñòü è äåôîðìàöèþ ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèè

ðîòîðîâ, êîðïóñîâ îñåâîãî êîìïðåññîðà è îïîð.

Îñåâûå ñèëû âûçûâàþò ðàñòÿæåíèå ðîòîðà

êîìïðåññîðà è êîðïóñà. Óñèëèÿ ðàñòÿæåíèÿ âîçðà-

ñòàþò îò ïåðâîé ñòóïåíè ê ïîñëåäíåé, ò.ê. ïðîèñ-

õîäèò ñëîæåíèå îñåâûõ ñèë ñòóïåíåé.

Ðèñ. 4.1.1.2_3 – Ñõåìà äåéñòâèÿ ñòàòè÷åñêèõ ñèë íà

ëîïàòêó íàïðàâëÿþùåãî àïïàðàòà

îñåâîãî êîìïðåññîðà

Ðèñ. 4.1.1.2_4 – Ñõåìà îñåâîãî êîìïðåññîðà

áàðàáàííîãî òèïà

1 – äèñêè; 2 – ðàáî÷èå ëîïàòêè;

3 – ëàáèðèíòíûå óïëîòíåíèÿ;

4 – áàðàáàí ðîòîðà

Îïðåäåëåíèå îñåâûõ óñèëèé äëÿ îñåâûõ êîì-

ïðåññîðîâ áàðàáàííîãî òèïà (ñì. Ðèñ. 4.1.1.2_4)

ïðîèçâîäèòñÿ ïî ýòîé æå ìåòîäèêå, íî îíî óïðî-

ùåíî, ò.ê. äëÿ ñðåäíèõ ñòóïåíåé êîìïðåññîðà íåò

íåîáõîäèìîñòè îïðåäåëÿòü ïåðåïàäû ñòàòè÷åñêèõ

äàâëåíèé íà äèñêàõ.

4.1.1.3 — Êàìåðà ñãîðàíèÿ

Îñåâûå óñèëèÿ, äåéñòâóþùèå íà ÊÑ, îïðåäå-

ëÿþòñÿ êàê ñóììà ïðèëîæåííûõ ê íåé ñòàòè÷åñêèõ

è äèíàìè÷åñêèõ óñèëèé.

Äëÿ ÊÑ, èçîáðàæåííîé íà Ðèñ. 4.1.1.3_1, îñå-

âàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà âíóòðåííèå ïîâåðõíîñ-

òè, áóäåò ðàâíà:

ÎÊÑ

= m

– m

+ P

– d

) π/4 -

– P

( D

– d

) π/4 (4.1.1.3-1)

ãäå P

, V

, P

, V

– ñòàòè÷åñêèå äàâëåíèÿ è ñêîðîñ-

òè âîçäóõà è ãàçà íà âõîäå è

âûõîäå èç ÊÑ;

– ðàñõîä âîçäóõà íà âõîäå â ÊÑ;

– ðàñõîä ãàçà íà âûõîäå èç ÊÑ;

, d

, D

, d

– ãåîìåòðè÷åñêèå ðàçìåðû ÊÑ íà

âõîäå è âûõîäå.

Ó÷èòûâàÿ, ÷òî ðàñõîä ãàçà íà âûõîäå èç ÊÑ

áîëüøå ðàñõîäà âîçäóõà íà âõîäå â íåå âñåãî íà

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

165

Ðèñ. 4.1.1.3_1 – Ñõåìà äåéñòâèÿ îñåâûõ ñèë íà ÊÑ

1…2 %, ýòó ôîðìóëó ìîæíî óïðîñòèòü, ò.å.:

ÎÊÑ

= m

– V

)+ π/4(P

- d

) -

– P

( D

-d

)) , (4.1.1.3-2)

Îñåâàÿ ñèëà ÊÑ äåéñòâóåò â ñòîðîíó êîìïðåñ-

ñîðà è äîñòèãàåò âåëè÷èíû çíà÷èòåëüíî ïðåâûøà-

þùåé âåëè÷èíó òÿãè äâèãàòåëÿ.

4.1.1.4 — Òóðáèíà

Îñåâîå óñèëèå îò ãàçîâûõ ñèë, äåéñòâóþùåå

íà ðàáî÷åå êîëåñî è ñîïëîâûå àïïàðàòû òóðáèíû,

îïðåäåëÿåòñÿ òî÷íî òàê æå, êàê è äëÿ êîìïðåññîðà,

ïðè ýòîì îñåâàÿ ñèëà òóðáèíû âñåãäà íàïðàâëåíà

â ñòîðîíó ñîïëà.

4.1.1.5 — Ñîïëî

Îñåâîå óñèëèå, äåéñòâóþùèå íà ñîïëî, îïðå-

äåëÿåòñÿ êàê ñóììà îñåâûõ ñîñòàâëÿþùèõ ñòàòè-

÷åñêèõ ñèë, äåéñòâóþùèõ íà ðàçíûå ýëåìåíòû ñî-

ïëà, è äèíàìè÷åñêèõ óñèëèé ïîòîêà âîçäóõà (ãàçà).

Â íàèáîëåå ñëîæíîì ñëó÷àå äâóõêîíòóðíîãî

äâèãàòåëÿ ñ âíóòðåííèì ñìåøåíèåì ïîòîêîâ îñåâàÿ

ñèëà ìîæåò áûòü îïðåäåëåíà ñëåäóþùèì îáðàçîì

Ðèñ. 4.1.1.5_1 – Ñõåìà äåéñòâèÿ ñèë íà ðåàêòèâíîå ñîïëî äâóõêîíòóðíîãî äâèãàòåëÿ ñ âíóòðåííèì

ñìåùåíèåì ïîòîêîâ

(äëÿ ïðîñòîòû ðàñ÷åòîâ ïðèìåì, ÷òî ñìåøåíèå ïî-

òîêîâ âîçäóõà íàðóæíîãî êîíòóðà è ãàçà âíóòðåí-

íåãî êîíòóðà ïðîèñõîäèò ìãíîâåííî â ïëîñêîñòè

ñìåøåíèÿ)

0 Ñ

∑

0 Ñ

∑

0 Ä

(4.1.1.5-1)

ãäå Ð

0 Ñ

– ñóììàðíîå îñåâîå óñèëèå, äåéñò-

âóþùåå íà ñîïëî;

∑

0 Ñ

– ñóììà îñåâûõ ñîñòàâëÿþùèõ ñòà-

òè÷åñêèõ óñèëèé, äåéñòâóþùèõ íà

ðàçíûå ýëåìåíòû ñîïëà;

∑

Î Ä

– ñóììà äèíàìè÷åñêèõ óñèëèé ïîòîêà

âîçäóõà è ãàçà.

Â ñâîþ î÷åðåäü:

∑

Î ÑÒ

= Ð

Î ÂÕ

-Ð

Î ÑÐ

-Ð

Î Ê

+Ð

Î ÂÍ

+Ð

Î ÑÌ

+Ð

Î Ê

(4.1.1.5-2)

Îïðåäåëèì âåëè÷èíó êàæäîé èç ñîñòàâëÿþ-

ùèõ.

Îñåâàÿ ðàâíîäåéñòâóþùàÿ ñèë ñòàòè÷åñêîãî

äàâëåíèÿ íà âõîäå:

ÎÂÕ

= Ð

ÍÀÐ

ÂÕ

- d

ÂÕÍ

) π/4 -

– Ð

ÂÍ

( d

ÂÕÍ

- d

ÂÕÂ

)π/4 , (4.1.1.5-3)

ãäå Ð

ÍÀÐ

- ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå âîçäóõà

íàðóæíîãî êîíòóðà íà âõîäå â

ñîïëî;

ÂÍ

- ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå ãàçà

âíóòðåííåãî êîíòóðà íà âõîäå

â ñîïëî;

ÂÕ

, d

ÂÕÍ

- äèàìåòðàëüíûå ðàçìåðû êàíàëà

íàðóæíîãî êîíòóðà íà âõîäå

â ñîïëî;

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

166

ÂÕÂ

- âíóòðåííèé äèàìåòð êàíàëà âíóòðåí-

íåãî êîíòóðà íà âõîäå â ñîïëî.

Äëÿ óïðîùåíèÿ ðàñ÷åòîâ íàðóæíûé äèàìåòð

âíóòðåííåãî êîíòóðà íà âõîäå â ñîïëî ïðèíèìàåì

ðàâíûì âíóòðåííåìó äèàìåòðó êàíàëà íàðóæíîãî

êîíòóðà.

Îñåâàÿ ðàâíîäåéñòâóþùàÿ ñèë ñòàòè÷åñêîãî

äàâëåíèÿ íà âûõîäå èç ñîïëà:

ÎÑÐ

= P

π/4 , (4.1.1.5-4)

ãäå Ð

- ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå ãàçà íà ñðåçå ñîïëà;

– äèàìåòð ñîïëà.

ÎÊ

= P

ÊÂ

π/4 , (4.1.1.5_5)

ãäå Ð

ÊÂ

- ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå ãàçà íà ñðåçå ñîïëà;

- äèàìåòð ñîïëà.

Îñåâàÿ ðàâíîäåéñòâóþùàÿ ñèë ñòàòè÷åñêîãî

äàâëåíèÿ íà íàðóæíóþ ñòåíêó ñîïëà:

ÎÂÍ

= Ð

ÍÂ

ÂÕ

– d

) π/4 –

– Ð

( D

ÂÕ

– d

) π/4 (4.1.1.5-6)

ãäå Ð

ÍÂ

- ñðåäíåå âíóòðåííåå ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå

âîçäóõà íà íàðóæíóþ ñòåíêó ñîïëà (äëÿ

óïðîùåíèÿ ïðèìåì Ð

ÍÂ

= (Ð

ÍÀÐ

+Ð

)/2

ñòàòè÷åñêîå íàðóæíîå äàâëåíèå (÷àñòî ýòî

äàâëåíèå ïðèíèìàåòñÿ ðàâíûì

àòìîñôåðíîìó, ò.å. Ð

= Ð

ÀÒÌ

Òàêèì îáðàçîì:

ÎÂÍ

= π/4(D

ÂÕ

– d

)(Ð

ÍÀÐ

+Ð

– 2Ð

ÀÒÌ

)/2

(4.1.1.5-7)

Àíàëîãè÷íî îïðåäåëÿåòñÿ îñåâàÿ ñîñòàâëÿþ-

ùàÿ ñèë ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ íà ñòåíêó ñìåñèòå-

ëÿ:

ÎÑÌ

= π/4(d

ÂÕÍ

– D

ÑÌ

)(Ð

ÂÍ

+Ð

ÑÌ

)/2 –

– π/4(d

ÂÕÍ

– D

ÑÌ

)(Ð

ÍÀÐ

+Ð

ÑÌ

)/2

(4.1.1.5-8)

ãäå Ð

– ñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå

â êàìåðå ñìåøåíèÿ;

ÑÌ

– äèàìåòð ñìåñèòåëÿ;

(Ð

ÂÍ

+Ð

ÑÌ

)/2 – ñðåäíåå âíóòðåííåå ñòàòè÷åñ-

êîå äàâëåíèå íà ñòåíêó

ñìåñèòåëÿ;

(Ð

ÍÀÐ

+ Ð

ÑÌ

)/2 – ñðåäíåå íàðóæíîå ñòàòè÷åñ-

êîå äàâëåíèå íà ñòåíêó

ñìåñèòåëÿ.

Ïîñëå ïðåîáðàçîâàíèé ïîëó÷èì:

ÎÑÌ

= π/4(d

ÂÕÍ

– D

ÑÌ

)(Ð

ÂÍ

– Ð

ÍÀÐ

)/2

(4.1.1.5-9)

Îñåâàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ñèë ñòàòè÷åñêîãî äàâ-

ëåíèÿ íà âíóòðåííèé êîðïóñ ñîïëà:

ÎÊ

= π/4(d

ÂÕÂ

– d

)Ð

ÊÂ

–

– π/4(d

ÂÕÍ

– d

)(Ð

ÂÍ

+Ð

ÊÂ

)/2

(4.1.1.5-10)

ãäå (Ð

ÂÍ

+Ð

ÊÂ

)/2 – ñðåäíåå íàðóæíîå ñòàòè÷åñ

êîå

äàâëåíèå íà êîðïóñ ñîïëà.

Ïîñëå ïðåîáðàçîâàíèé ïîëó÷èì:

ÎÊ

= π/4(d

ÂÕÂ

– d

)(Ð

ÊÂ

– Ð

ÂÍ

)/2

(4.1.1.5-11)

Ñóììà äèíàìè÷åñêèõ óñèëèé îò ïîòîêà âîç-

äóõà è ãàçà ÷åðåç ñîïëî ñîñòàâèò:

∑

Ð=(m

Â ÍÀÐ

+ m

Ã ÂÍ

- m

Â ÍÀÐ

ÍÀÐ

– m

Ã ÂÍ

ÂÍ

(4.1.1.5-12)

ãäå m

Â ÍÀÐ

– ðàñõîä âîçäóõà ÷åðåç íàðóæíûé

êîíòóð;

Ã ÂÍ

– ðàñõîä ãàçà ÷åðåç âíóòðåííèé êîíòóð;

– ñêîðîñòü ãàçà íà ñðåçå ñîïëà;

ÍÀÐ

– ñêîðîñòü âîçäóõà â íàðóæíîì êîíòóðå

íà âõîäå â ñîïëî;

ÂÍ

– ñêîðîñòü ãàçà âî âíóòðåííåì êîíòóðå

íà âõîäå â ñîïëî.

Îñåâàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà ñóæàþùååñÿ

ðåàêòèâíîå ñîïëî, âñåãäà èìååò íàïðàâëåíèå «íà-

çàä» (ò.å. ïðîòèâ ïîëåòà äëÿ àâèàöèîííûõ äâèãàòå-

ëåé). Íà ðàñøèðÿþùóþñÿ ÷àñòü ñîïëà Ëàâàëÿ îñå-

âîå óñèëèå èìååò íàïðàâëåíèå «âïåðåä»

Ïðåäëîæåííàÿ âûøå ìîäåëü ðàñ÷åòà îñåâûõ

ñèë, äåéñòâóþùèõ íà ñîïëî, ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ îò-

íîñèòåëüíî êîíñòðóêòèâíî ñëîæíîãî äâóõêîíòóðíî-

ãî àâèàöèîííîãî ÃÒÄ. Îïðåäåëåíèå îñåâûõ ñèë äëÿ

äðóãèõ êîíñòðóêöèé ñîïëà ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ

êàê ÷àñòíûé ñëó÷àé ïðèâåäåííîé ìåòîäèêè.

4.1.1.6 — Îñåâàÿ ñèëà

Â ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ âàë òóðáèíû ñâÿ-

çàí ñ âàëîì êîìïðåññîðà, áëàãîäàðÿ ÷åìó îñåâàÿ

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

167

ñèëà êîìïðåññîðà â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè óðàâíî-

âåøèâàåòñÿ îñåâûì óñèëèåì òóðáèíû, à íåóðàâíî-

âåøåííàÿ ÷àñòü îñåâîãî óñèëèÿ âîñïðèíèìàåòñÿ

óïîðíûì ïîäøèïíèêîì ðîòîðà è ïåðåäàåòñÿ ÷åðåç

ñèëîâûå ýëåìåíòû îïîðû íà êîðïóñíûå äåòàëè äâè-

ãàòåëÿ. Âåëè÷èíà îñåâîé ñèëû, õàðàêòåð åå èçìå-

íåíèÿ îò çàïóñêà äî ìàêñèìàëüíîãî ðåæèìà ðàáî-

òû äâèãàòåëÿ ÿâëÿåòñÿ âàæíûì ïàðàìåòðîì,

âëèÿþùèì íà ðàáîòîñïîñîáíîñòü ïîäøèïíèêà.

Ñ öåëüþ êîíòðîëÿ ðàñ÷åòíûõ âåëè÷èí îñåâîé ñèëû

ïðîâîäÿò çàìåð ôàêòè÷åñêîé îñåâîé ñèëû, äåéñòâó-

þùåé íà øàðèêîïîäøèïíèê ðîòîðà íà ñïåöèàëüíî

îáîðóäîâàííîì äâèãàòåëå.

Íåîáõîäèìî çàìåòèòü, ÷òî îñåâîå óñèëèå íà

ðàáî÷åì êîëåñå ìîæíî ðåãóëèðîâàòü, ìåíÿÿ ðàñïî-

ëîæåíèå íà åãî áîêîâûõ ïîâåðõíîñòÿõ óïëîòíåíèé,

è, ñëåäîâàòåëüíî, ñîñòàâëÿþùóþ îñåâîé ñèëû íà

îáðàçîâàííûõ èìè êîëüöåâûõ ïîâåðõíîñòÿõ. Äëÿ

òîãî, ÷òîáû ðàçíîñòü îñåâûõ ñèë êîìïðåññîðà

è òóðáèíû, íàçûâàåìàÿ ïðîñòî «îñåâàÿ ñèëà», íå

ïðåâûøàëà âåëè÷èíó äîïóñòèìóþ äëÿ óïîðíîãî

ïîäøèïíèêà, ðàñïîëîæåíèå óïëîòíåíèé íà äèñêàõ

îïðåäåëÿþò ðàñ÷åòíûìè ìåòîäàìè è óòî÷íÿþò ýê-

ñïåðèìåíòàëüíî.

Äëÿ èçìåðåíèÿ îñåâîé ñèëû ïðèìåíÿþò òåí-

çîìåòðè÷åñêèå êîëüöà, óñòàíîâëåííûå â êîðïóñå

îïîðû ñ îáåèõ ñòîðîí íàðóæíîãî êîëüöà óïîðíîãî

øàðèêîïîäøèïíèêà.

Ðèñ. 4.1.1.6_ 1 - Òåíçîìåòðè÷åñêîå êîëüöî ñ òåíçîäàò÷èêàìè

1 – óïðóãîå êîëüöî; 2 - òåíçîäàò÷èêè; 3 – îïîðíûå ïëîùàäêè âûñòóïîâ

Òåíçîêîëüöà ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïëîñêèå

óï

ðóãèå êîëüöà 1 ñïåöèàëüíîé êîíñòðóêöèè (ñì.

Ðèñ. 4.1.1.6_ 1)

Íà ïîâåðõíîñòÿõ Î1, Î2 êîëüöà 1 çåðêàëüíî

óñòàíîâëåíû (íàêëååíû) òåíçîäàò÷èêè 2. Ïðè ïðè-

ëîæåíèè îñåâîãî óñèëèÿ íà îïîðíûå ïëîùàäêè

âûñòóïîâ 3 òåíçîêîëüöà ïðîèñõîäèò äåôîðìàöèÿ

ïëîùàäîê ñ ïîÿâëåíèåì ñæèìàþùèõ óñèëèé ñ îä-

íîé ñòîðîíû ïëîùàäêè è ðàñòÿãèâàþùèõ óñèëèé

– ñ äðóãîé ñòîðîíû. Äåôîðìàöèÿ ïëîùàäîê âûçû-

âàåò äåôîðìàöèþ òåíçîäàò÷èêîâ, íàêëååííûõ íà

ïëîùàäêè, è èçìåíåíèå èõ ñîïðîòèâëåíèÿ, ÷òî êîí-

òðîëèðóåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùåé àïïàðàòóðîé.

Äëÿ ïðîâåäåíèÿ èñïûòàíèÿ ïî çàìåðó îñå-

âîãî óñèëèÿ íà äâèãàòåëå (ñì. Ðèñ.4.1.1.6_2) îïîðà

1 øàðèêîïîäøèïíèêà è ñàì øàðèêîïîäøèïíèê

2 äîðàáàòûâàþòñÿ ïîä óñòàíîâêó òåíçîêîëåö 3

ñïðàâà è ñëåâà îò íàðóæíîé îáîéìû ïîäøèïíè-

êà. Ñèãíàëû ñ òåíçîäàò÷èêîâ ýòèõ êîëåö âûâîäÿò-

ñÿ íà ñòåíäîâóþ êîíòðîëüíî-çàïèñûâàþùóþ àï-

ïàðàòóðó è íåïðåðûâíî çàïèñûâàþòñÿ âî âðåìÿ

èñïûòàíèÿ. Ïðè íàëè÷èè îñåâîé ñèëû, íàïðàâ-

ëåííîé âïåðåä äåôîðìèðóåòñÿ ïåðåäíåå òåíçî-

êîëüöî è, íàîáîðîò, ïðè ïîÿâëåíèè îñåâîé ñèëû,

íàïðàâëåííîé íàçàä äåôîðìèðóåòñÿ çàäíåå òåí-

çîêîëüöî. Ñòåïåíü äåôîðìàöèè òåíçîêîëüöà çà-

âèñèò îò âåëè÷èíû îñåâîãî óñèëèÿ è îïðåäåëÿåò

óðîâåíü êîíòðîëüíîãî ñèãíàëà. Ïåðåä èñïûòàíè-

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

168

Ðèñ. 4.1.1.6_2 – Îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà ñ òåíçî-

êîëüöàìè äëÿ çàìåðà îñåâîãî

óñèëèÿ

1 – îïîðà (êîðïóñ);

2 – øàðèêîïîäøèïíèê;

3 - êîëüöà ñ òåíçîäàò÷èêàìè;

4 – âàë

åì â ëàáîðàòîðíûõ óñëîâèÿõ ïðîâîäÿò òàðèðîâ-

êó êîëüöà, ò.å. îïðåäåëÿþò çàâèñèìîñòü óðîâíÿ

êîíòðîëüíîãî ñèãíàëà îò âåëè÷èíû çàäàâàåìîãî

îñåâîãî óñèëèÿ.

Íà Ðèñ. 4.1.1.6_3 â êà÷åñòâå ïðèìåðà ïîêàçà-

íî ôàêòè÷åñêîå èçìåíåíèå îñåâîé ñèëû íà ðîòîðå

íèçêîãî äàâëåíèÿ âî âñåì äèàïàçîíå ðàáîòû äâè-

ãàòåëÿ ÏÑ-90À, çàìåðåííîå âî âðåìÿ íàçåìíûõ

èñïûòàíèé. Îñåâàÿ ñèëà ïðè âñåõ óñëîâèÿõ ðàáî-

òû íàïðàâëåíà â îäíó ñòîðîíó (ïî íàïðàâëåíèþ

ïîëåòà).

Äëÿ îáúÿñíåíèÿ õàðàêòåðà èçìåíåíèÿ îñåâîé

ñèëû, äåéñòâóþùåé íà øàðîêîïîäøèïíèê (äàëåå

ïðîñòî ÎÑ), íàïîìíèì, ÷òî îíà ÿâëÿåòñÿ ìàëîé

ðàçíîñòüþ áîëüøèõ óñèëèé, äåéñòâóþùèõ íà ðî-

òîðû êîìïðåññîðà è òóðáèíû.

Îñåâûå óñèëèÿ, äåéñòâóþùèå íà êîìïðåññîð

è òóðáèíó ÿâëÿþòñÿ ñóììîé áîëüøîãî ÷èñëà ãàçî-

ñòàòè÷åñêèõ è ãàçîäèíàìè÷åñêèõ ñèë, ïðèëîæåí-

íûõ ê îòäåëüíûì ýëåìåíòàì èëè äåòàëÿì ðîòîðà.

Ïðè èçìåíåíèè ðåæèìà ðàáîòû äâèãàòåëÿ ïðîèñ-

õîäÿò íåïðîïîðöèîíàëüíûå èçìåíåíèÿ ñîñòàâëÿ-

þùèõ îñåâîãî óñèëèÿ. Îñîáåííî çàìåòíîå âëèÿ-

íèå íà ýòè èçìåíåíèÿ îêàçûâàþò çàêðûòèå

(îòêðûòèå) îòáîðîâ âîçäóõà çà ðàçëè÷íûìè ñòóïå-

íÿìè êîìïðåññîðà, ñâÿçàííîå ñ íåîáõîäèìîñòüþ

ïîâûøåíèÿ óñòîé÷èâîñòè ðàáîòû ÊÂÄ è ÊÍÄ íà

ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ.

Êàê âèäíî

èç Ðèñ. 4.1.1.6_2 íà íèçêèõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâè-

Ðèñ. 4.1.1.6_3 – Îñåâàÿ ñèëà íà ðîòîðå íèçêîãî

äàâëåíèÿ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À

Ðèñ. 4.1.1.6_4 – Îñåâàÿ ñèëà íà ðîòîðå âûñîêîãî

äàâëåíèÿ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

169

ãàòåëÿ, äî çàêðûòèÿ êëàïàíîâ ïåðåïóñêà çà 6 è 7

ñòóïåíÿìè ÊÂÄ, ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ ðåæèìà ðà-

áîòû è ïàðàìåòðîâ äâèãàòåëÿ áîëåå èíòåíñèâíûì

áûë ðîñò ãàçîâûõ ñèë «êîìïðåññîðíîé» ÷àñòè ðî-

òîðà è ñóììèðóþùåå óñèëèå («îñåâàÿ ñèëà») íà-

ïðàâëåííîå «âïåðåä» òàêæå óâåëè÷èâàëîñü. Ïîñëå

çàêðûòèÿ êëàïàíîâ ïåðåïóñêà çà 6 è 7 ñòóïåíÿìè

ÊÂÄ, áîëåå èíòåíñèâíûì ñòàë ðîñò ãàçîâûõ ñèë

«òóðáèííîé» ÷àñòè ðîòîðà è îñåâàÿ ñèëà ñòàëà

óìåíüøàòüñÿ ïðè óâåëè÷åíèè ðåæèìà ðàáîòû. Ýòà

çàêîíîìåðíîñòü ñîõðàíèëàñü íåñìîòðÿ íà ñêà÷êî-

îáðàçíîå óâåëè÷åíèå îñåâîé ñèëû â ìîìåíò çàêðû-

òèÿ çàñëîíîê ïåðåïóñêà âîçäóõà çà ÊÍÄ.

Àíàëîãè÷íûì îáðàçîì ìîæíî îáúÿñíèòü èç-

ìåíåíèå îñåâîé ñèëû, äåéñòâóþùåé íà øàðèêîïîä-

øèïíèê ðîòîðà ÂÄ, õîòÿ õàðàêòåð èçìåíåíèÿ åå

ïðîòèâîïîëîæåí (ñì. Ðèñ. 4.4.1.6_4).

Ñóììà îñåâûõ óñèëèé, ïðèëîæåííûõ ê ðàçëè÷-

íûì óçëàì äâèãàòåëÿ, ÷èñëåííî ðàâíà òÿãå, ðàçâè-

âàåìîé ÃÒÄ

Íà Ðèñ. 4.1.1.6_5 ïîêàçàíî ðàñ÷åòíîå ðàñïðå-

äåëåíèå ñèë, ä

åéñòâóþùèõ íà óçëû äâèãàòåëÿ ÏÑ-

90À íà ìàêñèìàëüíîì ðåæèìå ðàáîòû â çåìíûõ

óñëîâèÿõ. Âíóòðåííèå óñ

èëèÿ â ýëåìåíòàõ êîíñò-

ðóêöèè äâèãàòåëÿ çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàþò òå óñè-

ëèÿ, êîòîðûå ïåðåäàþòñÿ íà ñèëîâûå ýëåìåíòû ñà-

ìîëåòà èëè ðàìû (äëÿ íàçåìíûõ óñòàíîâîê).

Ïðàâèëüíîå îïðåäåëåíèÿ ýòèõ óñèëèé, ïîñòðîåíèå

ðåàëüíûõ ñõåì âîçäåéñòâèÿ ñèë íà êàæäóþ îòäåëü-

Ðèñ. 4.1.1.6_5 – Îñåâûå ñèëû, äåéñòâóþùèå íà óçëû äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À

íóþ îñíîâíóþ äåòàëü ñèëîâîé ñõåìû äâèãàòåëÿ ïî-

çâîëèò ïðèíèìàòü îïòèìàëüíûå ðåøåíèÿ êàê ñ òî÷-

êè çðåíèÿ ïðî÷íîñòíûõ è ðåñóðñíûõ, òàê è ñ òî÷êè

çðåíèÿ ìàññîâûõ ïîêàçàòåëåé äëÿ ýòèõ äåòàëåé.

4.1.2 - Êðóòÿùèå ìîìåíòû îò ãàçîâûõ

ñèë

C äîñòàòî÷íîé òî÷íîñòüþ êðóòÿùèå ìîìåí-

òû îò ãàçîâûõ ñèë, âîçíèêàþùèå íà ëîïàòêàõ ðà-

áî÷èõ êîëåñ (ÐÊ) è ÍÀ ìîæíî âû÷èñëèòü íà îñíî-

âå òðåóãîëüíèêîâ ñêîðîñòåé íà ñðåäíåì ðàäèóñå

ñòóïåíè ïåðåä è çà ñîîòâåòñòâóþùèìè ýëåìåíòà-

ìè [4.7.1]. Òàêèì îáðàçîì, äëÿ ÐÊ è ÍÀ êîìïðåñ-

ñîðà (ñì. Ðèñ. 4.1.2._1) ðàñ÷åòíûå ôîðìóëû ìîæ-

íî çàïèñàòü:

ÊÐ

ÐÊ

= m (R

2 ÑÐ

– R

1 ÑÐ

) (4.1.2-1)

ÊÐ

ÍÀ

= m (R

3 ÑÐ

– R

2 ÑÐ

) (4.1.2-2)

ãäå m

– ðàñõîä âîçäóõà (ãàçà);

1 ÑÐ

, R

2 ÑÐ

, R

3 ÑÐ

– ñðåäíèé ðàäèóñ ïðîòî÷íîé

÷àñòè ïåðåä è çà ÐÊ

èëè ÍÀ;

,Ñ

– îêðóæíàÿ ñêîðîñòü âîçäó-

õà (ãàçà) íà ñðåäíåì

ðàäèóñå.