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

Подождите немного. Документ загружается.

Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû

360

Ðèñóíîê 7.5.3_4 - Êîíñòðóêöèÿ ðàäèàëüíî-êîëüöå-

âîãî ñòàáèëèçàòîðà ïëàìåíè

ñ êàðáþðàòîðîì

ýêñïëóàòàöèèè. Ê

àê ïðàâèëî, îíè óñòàíàâëèâàþòñÿ

â çîíå ÔÊ, îòâåòñòâåííîé çà åå çàïóñê, è â ïåðèôå-

ðèéíîé ÷àñòè ÔÊ, ãäå äëÿ ÔÊ ÒÐÄÄÔ, íàïðèìåð,

èìåþò ìåñòî ñàìûå íèçêèå òåìïåðàòóðû ãà

çîâîãî

ïîòîêà.

Òîïëèâî èç ôîðñóíêè 1 êàðáþðàòîðíîãî êîë-

ëåêòîðà, èìåÿ îïðåäåëåííûé ôàêåë ðàñïûëà 2, ïî-

ïàäàåò â çàáîðíûé ïàòðóáîê 3 êàðáþðàòîðà, ãäå äðî-

áèòñÿ î íåêàðáþðàòîðíûé êîëüöåâîé êîëëåêòîð 4,

ïðåäâàðèòåëüíî ñìåøèâàåòñÿ ñ âîçäóõîì, èñïàðÿåò-

ñÿ è ïîñòóïàåò âî âíóòðåííþþ ïîëîñòü 5 êàðáþðà-

òîðà. ×åðåç îòâåðñòèÿ 6 â êàðáþðàòîðíîé ïëàñòèíå

7 òîïëèâîâîçäóøíàÿ ñìåñü ïîïàäàåò â öèðêóëÿöè-

îííóþ çîíó 8.

Íà Ðèñ. 7.5.3_3 äëÿ ïðèìåðà ïîêàçàíà êîíñò-

ðóêöèÿ êîëüöåâîãî ïðîòî÷íîãî ñòàáèëèçàòîðà ïëà-

ìåíè ñ êàðáþðàòîðîì (äâèãàòåëü Ä-30Ô6 ðàçðàáîò-

êè ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü»).

Íà Ðèñ. 7.5.3_4 äëÿ ïðèìåðà ïîêàçàíà êîíñò-

ðóêöèÿ ñåêòîðà ðàäèàëüíî-êîëüöåâîãî ïðîòî÷íîãî

ñòàáèëèçàòîðà ïëàìåíè ñ êàðáþðàòîðîì ( äâèãàòåëü

ÐÄ-33 ðàçðàáîòêè ÔÃÓÏ èì. Â.ß.Êëèìîâà). Äàí-

íûå ñòàáèëèçàòîðû ïëàìåíè èçãîòàâëèâàþòñÿ ïåð-

âîíà÷àëüíî â âèäå îòäåëüíûõ ñåêòîðîâ, êîòîðûå

âïîñëåäñòâèè ñâàðèâàþòñÿ èëè ñîáèðàþòñÿ íà âòóë-

êàõ â êîëüöî è êðåïÿòñÿ íà òÿãàõ ê êîðïóñó.

Ðèñóíîê 7.5.3_2 - Ñõåìà ñòàáèëèçàòîðà ïëàìåíè

ñ êàðáþðàòîðîì

1 - ôîðñóíêà êàðáþðàòîðíîãî

êîëüöåâîãî êîëëåêòîðà; 2 - ôàêåë

ðàñïûëà êàðáþðàòîðíîãî òîïëè-

âà; 3 - çàáîðíûé ïàòðóáîê êàðáþ-

ðàòîðà; 4 - íåêàðáþðàòîðíûé

êîëüöåâîé êîëëåêòîð; 5 - âíóòðåí-

íÿÿ ïîëîñòü êàðáþðàòîðà; 6 - îò-

âåðñòèÿ â êàðáþðàòîðíîé ïëàñ-

òèíå; 7 - êàðáþ

ðàòîðíàÿ

ïëàñòèíà; 8 - öèðêóëÿ

öèîííàÿ

çîíà ñòàáèëèçàòîðà

Ðèñóíîê 7.5.3_3 - Êîíñòðóêöèÿ êîëüöåâîãî ñòàáè-

ëèçàòîðà ïëàìåíè ñ êàðáþðàòî-

ðîì

1 – ôîðñóíêà êàðáþðàòîðíîãî

êîëëåêòîðà; 2 – ïîòîê âîçäóõà;

3 – êàðáþðàòîðíûé êîëüöåâîé

êîëëåêòîð; 4 – ðàñïûëåííîå òîï-

ëèâî; 5 – íåêàðáþðàòîðíûé êîëü-

öåâîé êîëëåêòîð; 6 – âíóòðåííÿÿ

ïîëîñòü êàðáþðàòîðà; 7 – ÒÂÑ;

8 – îòâåðñòèÿ â êàðáþðàòîðíîé

ïëàñòèíå; 9 – êàðáþðàòîðíàÿ

ïëàñòèíà; 10 – êîëüöåâîé ñòàáè-

ëèçàòîð ïëàìåíè

Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû

361

Ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî àýðîäèíàìè÷åñêîãî

òèïà â âèäå âòåêàþùèõ ïîä óãëîì ê îñíîâíîìó ãà-

çîâîìó ïîòîêó ñòðóé ïðåäâàðèòåëüíî ïåðåìåøàí-

íîãî òîïëèâà è âîçäóõà âûñîêîãî äàâëåíèÿ (ïåðñ-

ïåêòèâíûé äâèãàòåëü ïîêîëåíèÿ 5+ - Ðèñ. 7.4.3_1)

ìîæåò èìåòü ñëåäóþùèå íàïðàâëåíèÿ «âäóâà»

ñòðóé îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ òå÷åíèÿ îñíîâíî-

ãî ãàçîâîãî ïîòîêà:

- ïðîòèâ ïîòîêà (âñòðå÷íàÿ ñòðóÿ - ñì.

Ðèñ. 7.5.3_5);

- ïîïåðåê ïîòîêà (ïîïåðå÷íàÿ ñòðóÿ - ñì.

Ðèñ. 7.5.3_6);

- âååðíàÿ ñòðóÿ (ñì. Ðèñ. 7.5.3_7) [7.8.3 ].

Äëÿ ïîäà÷è òîïëèâà â ÔÊ ïðèìåíÿþò äâà îñ-

íîâíûõ òèïà ôîðñóíîê: øíåêîâûå (ïîäðîáíî îïè-

ñàíû â ðàçäåëå 6.4.3) è ñòðóéíûå. Äëÿ óëó÷øåíèÿ

ñòåïåíè ïåðåìåøèâàíèÿ ñ âîçäóõîì, øíåêîâûå

ôîðñóíêè, êàê ïðàâèëî, ðàñïîëîæåíû ïåðåä ñòàáè-

ëèçàòîðàìè ïëàìåíè, ïîäàþò ðàñïûëåííîå òîïëè-

âî íàâñòðå÷ó ãàçîâîìó ïîòîêó, ðàáîòàþò âî âñåõ óñ-

Ðèñóíîê 7.5.3_5 - Âñòðå÷íàÿ ñòðóÿ

Ðèñóíîê 7.5.3_6 - Ïîïåðå÷íàÿ ñòðóÿ

Ðèñóíîê 7.5.3_7 - Âååðíàÿ ñòðóÿ

Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû

362

ëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè è îáåñïå÷èâàþò íàäåæíîå ãî-

ðåíèå ÒÂÑ â öèðêóëÿöèîííûõ çîíàõ ôðîíòîâîãî

óñòðîéñòâà. Ñòðóéíûå ôîðñóíêè ïðåäñòàâëÿþò èç

ñåáÿ îòâåðñòèÿ äèàìåòðîì 0,4…0,7 ìì â êîëüöåâûõ

êîëëåêòîðàõ èëè ïàëüöåâûõ ðàñïûëèòåëÿõ, ïîäà-

þò òîïëèâî ïîä óãëîì ê ãàçîâîìó ïîòîêó è ðàáîòà-

þò, êàê ïðàâèëî, ïðè áîëüøèõ ðàñõîäàõ ôîðñàæ-

íîãî òîïëèâà (â çåìíûõ óñëîâèÿõ). Â êà÷åñòâå

ìàòåðèàëà äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ýëåìåíòîâ ôðîíòîâî-

ãî óñòðîéñòâà (ñòàáèëèçàòîðîâ, ïëàìåïåðåáðàñû-

âàþùèõ ïàòðóáêîâ, òÿã, êîëëåêòîðîâ è ôîðñóíîê)

ïðèìåíÿþòñÿ æàðîñòîéêèå è æàðîïðî÷íûå ñïëàâû

íà íèêåëåâîé îñíîâå.

7.5.4 - Êîðïóñû è ýêðàíû

Êîðïóñû ÔÊ - êîðïóñ 6 (ñì. Ðèñ. 7.4.1_1) ñìå-

ñèòåëÿ 13, êîðïóñ äèôôóçîðà 3 è êîðïóñ 1 íåïîñ-

ðåäñòâåííî ÔÊ âõîäÿò â ñèëîâóþ ñõåìó ÔÊ è èìå-

þò ìåæäó ñîáîé ôëàíöåâûå áîëòîâûå ñîåäèíåíèÿ.

Ôëàíöåâûì áîëòîâûì ñîåäèíåíèåì êîðïóñ ñìåñè-

òåëÿ êðåïèòñÿ ê íàðóæíîìó ñèëîâîìó êîëüöó 16

çàäíåé îïîðû äâèãàòåëÿ. Âíèç ïî ïîòîêó ê êîðïó-

ñó ÔÊ êðåïèòñÿ ðåãóëèðóåìîå ñîïëî.

Êîðïóñû ÔÊ (ñì. Ðèñ. 7.5.4_1) èìåþò çàêðåï-

ëåííûå íà íåì ñ ïîìîùüþ ïîäâåñîê 2 è ïàëüöåâ 3

òåïëîçàùèòíûå è àíòèâèáðàöèîííûå ýêðàíû 4.

Àíàëîãè÷íûå ýêðàíû èìååò ÷àñòî â ñâîåé íèæíåé

ïî ïîòîêó ÷àñòè è äèôôóçîð. Ýêðàíû äèôôóçîðà

âìåñòå ñ ýêðàíàìè êîðïóñîâ ÔÊ îáðàçóþò êàíàë 5

îõëàæäåíèÿ.

Äëÿ óâåëè÷åíèÿ æåñòêîñòè â ïðîäîëüíîì íà-

ïðàâëåíèè è ïîäàòëèâîñòè â ïîïåðå÷íîì íàïðàâëå-

íèè ýêðàíû êàíàëà îõëàæäåíèÿ èìåþò ïðîäîëüíûå

ãîôðû. Â íåêîòîðûõ ÔÊ ýêðàíû èìåþò ïîïåðå÷íûå

ãîôðû (ñì. Ðèñ. 7.5.4_2). Â ýòîì ñëó÷àå òåïëîâûå ïå-

ðåìåùåíèÿ ýêðàíîâ îáåñïå÷èâàþòñÿ â îñåâîì íà-

ïðàâëåíèè çà ñ÷åò äåôîðìàöèè â ãîôðàõ, â ðàäèàëü-

íîì íàïðàâëåíèè – çà ñ÷åò ðàäèàëüíîé äåôîðìàöèè

ïîäâåñîê. Êðåïëåíèå ýêðàíîâ 1 êàíàëà 2 îõëàæäå-

íèÿ ê êîðïóñó 3 îáû÷íî âûïîëíÿåòñÿ ïðè ïîìîùè

ëåíòî÷íîé ãîôðèðîâàííîé ïîäâåñêè 4. Ïðè ýòîì

ïåðâûé è ïîñëåäíèé ýêðàíû êðåïÿòñÿ, êàê ïðàâè-

ëî, â

äâóõ ïîÿñàõ, ïðîìåæóòî÷íûå ýêðàíû – â îäíîì

ïîÿñå. Ïîäâåñêè ïðèêëåïûâàþòñÿ ê ýêðàíàì, ýêðà-

íû ñ ïîäâåñêàìè ïðè ïîìîùè ïàëüöåâ 5 êðåïÿòñÿ

ê êîðïóñó ïðèâàðêîé èëè ðàçâàëüöîâêîé ïàëüöåâ.

Ýêðàíû èìåþò äâà ïîÿñà ïîäâåñîê è êðåïÿòñÿ

ê êîðïóñó â ïåðâîì ïîÿñå íåïîäâèæíî, âî âòîðîì -

÷åðåç îâàëüíûå îòâåðñòèÿ, çà ñ÷åò êîòîðûõ ýêðàí

ñ ïîäâåñêîé ìîãóò ïåðåìåùàòüñÿ â îñåâîì íàïðàâ-

ëåíèè ïðè òåïëîâûõ ðàñøèðåíèÿõ. Â ðàäèàëüíîì

íàïðàâëåíèè ïðè íàãðåâå ýêðàíû è ïîäâåñêè äå-

ôîðìèðóþòñÿ çà ñ÷åò ãîôðîâ.

Ýêðàíû ìîãóè èìåòü è îäèí ïîÿñ ïîäâåñêè,

êîòîðûé êðåïèòñÿ ê êîðïóñó íåïîäâèæíî è òåïëî-

âîå ðàñøèðåíèå ýêðàíîâ ïðè íàãðåâå ïðîèñõîäèò

ñâîáîäíî â îáå ñòîðîíû îò ïîäâåñêè.

Ñîåäèíåíèå ýêðàíîâ ìåæäó ñîáîé òåëåñêîïè-

÷åñêîå. Çàçîð â òåëåñêîïè÷åñêîì ñîåäèíåíèè îáåñ-

ïå÷èâàåòñÿ ìèíèìàëüíî âîçìîæíûì äëÿ èñêëþ÷å-

íèÿ óòå÷êè îõëàæäàþùåãî âîçäóõà èç êàíàëà

îõëàæäåíèÿ.

Êðîìå ôóíêöèè îõëàæäåíèÿ ÷àñòü ýêðàíîâ âû-

ïîëíÿåò è àíòèâèáðàöèîííûå ôóí

êöèè äëÿ ïîäàâëå-

íèÿ ðàäèàëüíûõ è ðàäèàëüíî-òàíãåíöèàëüíûõ êî-

ëåáàíèé äàâëåíèÿ ãàçà â ÔÊ ñ ÷àñòîòîé f ≥600 Ãö

â ñëó÷àå èõ âîçíèêíîâåíèÿ. Ïðè áîëåå íèçêèõ ÷àñ-

òîòàõ, êàê ïðàâèëî, ýôôåêòèâíîñòü ïîäàâëÿþùèõ

ñâîéñòâ àíòèâèáðàöèîííûõ ýêðàíîâ çíà÷èòåëüíî

óìåíüøàåòñÿ.

Äëÿ ñîçäàíèÿ ïëåíî÷íî-çàãðàäèòåëüíîãî îõ-

ëàæäåíèÿ ýêðàíû êàíàëà îõëàæäåíèÿ èìåþò ìåëêóþ

ïåðôîðàöèþ îòâåðñòèÿìè äèàìåòðîì ~1,0…1,5 ìì.

Äëÿ ïîäàâëåíèÿ êîëåáàíèé ñ ÷àñòîòîé f ≥ 600 Ãö àí-

òèâèáðàöèîííûå ýêðàíû èìåþò áîëåå êðóïíóþ ïåð-

ôîðàöèþ - äèàìåòðîì ~3,5…6,5 ìì.

Ðèñóíîê 7.5.4_1 - Ïðîäîëüíûå ãîôðû ýêðàíîâ

1 – êîðïóñ; 2 – ïîäâåñêà; 3 – ïàëü-

öû êðåïëåíèÿ ïîäâåñêè ê êîðïóñó;

4 – ýêðàíû; 5 – êàíàë îõëàæäåíèÿ

Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû

363

Ðèñóíîê 7.5.4_2 - Ïîïåðå÷íûå ãîôðû ýêðàíîâ

1 – ýêðàíû; 2 – êàíàë îõëàæäå-

íèÿ; 3 – êîðïóñ; 4 – ëåíòî÷íàÿ

ãîôðèðîâàííàÿ ïîäâåñêà; 5 – ïàëü-

öûêðåïëåíèÿ ïîäâåñîê ê êîðïóñó

Â ÒÐÄÔ äëÿ êàíàëà îõëàæäåíèÿ èñïîëüçóåò-

ñÿ ãàç, âûòåêàþùèé èç òóðáèíû, èìåþùèé îòíî-

ñèòåëüíî âûñîêóþ òåìïåðàòóðó è, ñîîòâåòñòâåí-

íî, îòíîñèòåëüíî íèçêèå îõëàæäàþùèå ñâîéñòâà.

Ðàñõîä ãàçà íà âõîäå â êàíàë îõëàæäåíèÿ ñîñòàâ-

ëÿåò îáû÷íî 15…20%, à íà âûõîäå èç êàíàëà îõ-

ëàæäåíèÿ - 6…10% îò ñóììàðíîãî ðàñõîäà ãàçà

÷åðåç äâèãàòåëü.

Â ÒÐÄÄÔ äëÿ êàíàëà îõëàæäåíèÿ èñïîëüçóåò-

ñÿ âîçäóõ íàðóæíîãî êîíòóðà, èìåþùèé îòíîñèòåëü-

íî íèçêóþ òåìïåðàòóðó è, ñîîòâåòñòâåííî, îòíîñè-

òåëüíî âûñîêèå îõëàæäàþùèå ñâîéñòâà. Ðàñõîä

âîçäóõà íà âõîäå â êàíàë îõëàæäåíèÿ ñîñòàâëÿåò

îáû÷íî 10…12%, à íà âûõîäå èç êàíàëà îõëàæäå-

íèÿ – 3…5% îò ñóììàðíîãî ðàñõîäà ãàçà ÷åðåç äâè-

ãàòåëü. Ýêðàíû êàíàëà îõëàæäåíèÿ ïî äëèíå ÔÊ

îáû÷íî íà÷èíàþòñÿ ïîñëå ôðîíòîâîãî óñòîéñòâà,

ãäå óæå èäåò ïðîöåññ ãîðåíèÿ è íåîáõîäèìî îõëàæ-

äåíèå êîðïóñîâ. Îõëàæäåíèå ñòâîðîê è ïðîñòàâîê

ðåãóëèðóåìîãî ñîïëà îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðè ýòîì ñïå-

öèàëüíûìè ýêðàíàìè 12 ñòâîðîê (ñì. Ðèñ. 9.3.1.1_3)

è 6 ïðîñòàâîê (ñì. Ðèñ. 9.3.1.1_6) ñîïëà, êîòîðûå

îáðàçóþò ïðîäîëæåíèå êàíàëà îõëàæäåíèÿ ÔÊ.

Êîðïóñ ÔÊ è ýêðàíû êàíàëà îõëàæäåíèÿ èç-

ãîòàâëèâàþòñÿ èç æàðîñòîéêèõ è æàðîïðî÷íûõ

ñïëàâîâ íà íèêåëåâîé îñíîâå.

7.6 - Óïðàâëåíèå ðàáîòîé ÔÊ

Óïðàâëåíèå ðàáîòîé ÔÊ â îáùåì âèäå ïðèâå-

äåíî â ãëàâå 12. Â äàííîì ðàçäåëå îïèñàíû îñíîâ-

íûå ôóíêöèè ñèñòåìû àâòîìàòè÷åñêîãî óïðàâëå-

íèÿ (ÑÀÓ) ðàáîòîé ÔÊ.

7.6.1 - Ðîçæèã ÔÊ

Íàäåæíûé ðîçæèã ÔÊ äîëæåí áûòü îáåñïå÷åí

âî âñåì òðåáóåìîì ýêñïëóàòàöèîííîì äèàïàçîíå

âûñîò è ñêîðîñòåé ïîëåòà ñ ïåðâîé ïîïûòêè áåç

ïîòåðè ïðè ýòîì ãàçîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè

êîìïðåññîðà. Ýòî îñîáåííî âàæíî äëÿ ÒÐÄÄÔ, ïî-

ñêîëüêó â ýòîì ñëó÷àå âîçíèêàþùèå â ÔÊ ïðè ðîç-

æèãå âîçìóùåíèÿ ìîãóò îêàçûâàòü íåïîñðåäñòâåí-

íîå âëèÿíèå íà ÊÍÄ ÷åðåç âîçäóøíûé ïîòîê

â íàðóæíîì êîíòóðå äâèãàòåëÿ. Êàê ïðàâèëî, â òåõ-

íè÷åñêèõ óñëîâèÿõ íà äâèãàòåëü çàäàþòñÿ ìèíè-

ìàëüíûå ñêîðîñòè ïîëåòà è ñîîòâåòñòâóþùèå èì

âûñîòû, ïðè êîòîðûõ ÔÊ äîëæíà íàäåæíî ðàçæè-

ãàòüñÿ.

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñóùåñòâóþò ñëåäóþùèå

îñíîâíûå ñèñòåìû ðîçæèãà ÔÊ:

- ñàìîâîñïëàìåíåíèå òîïëèâà (äëÿ ÔÊ ÒÐÄÔ

ïðè òåìïåðàòóðå ãàçà çà òóðáèíîé Ò

> 950

Ñ);

- ñ ïîìîùüþ òðàäèöèîííîé ñâå÷è çàæèãàíèÿ

(ïðè áîëåå íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ ãàçà çà òóðáèíîé);

- ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíîé «ôîðêàìåðû» (äëÿ

ÔÊ ÒÐÄÄÔ - Ðèñ. 7.6.1_1);

- ñ ïîìîùüþ ñèñòåìû «îãíåâàÿ äîðîæêà» (ñì.

Ðèñ. 7.6.1._2).

Ðîçæèã ÔÊ ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíîãî óñòðîé-

ñòâà, íàçûâàåìîãî «ôîðêàìåðîé», ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ

ÒÐÄÄÔ ñî ñìåñèòåëåì êîëüöåâîãî òèïà. «Ôîðêà-

ìåðà» ðàñïîëàãàåòñÿ îáû÷íî â íàðóæíîì êîíòóðå

äâèãàòåëÿ èëè íà ãðàíèöå êîíòóðîâ, ñëóæèò äëÿ

âîñïëàìåíåíèÿ ÒÂÑ îò ñâå÷è çàæèãàíèÿ è ïîääåð-

æàíèÿ óñòîé÷èâîñòè ïðîöåññà ãîðåíèÿ ïðè íèçêîé

òåìïåðàòóðå âîçäóõà íà âõîäå â äâèãàòåëü.

«Ôîðêàìåðà» èìååò ôîðñóíêó 1

(ñì. Ðèñ. 7.8.1_1)

äëÿ ïîäà÷è ïåðâè÷íîãî òîïëèâà, ñòàáèëèçàòîðíîå

ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî 2, ïàòðóáêè 3 äëÿ ïîäà÷è

«ãîðÿ÷åãî» ãàçà âíóòðåííåãî êîíòóðà, ôîðñóíêè 4

äëÿ ïîäà÷è îñíîâíîãî òîïëèâà è ãåíåðàòîðû 5 âèõ-

ðåé (çàâèõðèòåëè, ëîïàòêè è ò.ä) äëÿ òóðáóëèçàöèè

îñíîâíîé ÷àñòè âîçäóõà íàðóæíîãî êîíòóðà. ×àñòü

òîïëèâà ïîäàåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî çà ôðîíòîâîå

óñòðîéñòâî ÷åðåç ôîðñóíêó â ñòðóè «ãîðÿ÷åãî» ãàçà

Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû

364

âíóòðåííåãî êîíòóðà, âûòåêàþùèå èç ïàòðóáêîâ,

â ðåçóëüòàòå ÷åãî îáðàçóåòñÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíàÿ

òîïëèâî-âîçäóøíàÿ ñìåñü, âîñïëàìåíèÿþùàÿñÿ îò

ñâå÷è çàæèãàíèÿ ïðè ðîçæèãå ÔÊ. Ãîðÿùàÿ ÒÂÑ

ïîääåðæèâàåò ãîðåíèå îñíîâíîé ÷àñòè òîïëèâà, ïî-

äàþùåãîñÿ ÷åðåç ôîðñóíêè â îñíîâíóþ ÷àñòü âîç-

äóõà íàðóæíîãî êîíòóðà. Îñíîâíàÿ ÷àñòü âîçäóõà

íàðóæíîãî êîíòóðà çàêðó÷èâàåòñÿ ñ ïîìîùüþ ãå-

íåðàòîðîâ âèõðåé, ñìåøèâàåòñÿ ñ îñíîâíîé ÷àñòüþ

òîïëèâà, ïîäàþùåé â íåãî ÷åðåç ôîðñóíêè, ïîñëå

÷åãî îáðàçóþùàÿñÿ ÒÂÑ ïîïàäàåò â âûñîêîòåìïå-

ðàòóðíûé ïîòîê ãàçà, ñìåøèâàþòñÿ ñ íèì è ýôôåê-

òèâíî ãîðèò ñ âûñîêîé ïîëíîòîé.

Â ñîâðåìåííûõ äâèãàòåëÿõ íàèáîëåå ÷àñòî

ïðèìåíÿåòñÿ ñèñòåìà ðîçæèãà ÔÊ ñïîñîáîì «îã-

íåâàÿ äîðîæêà». Íà îñíîâå ýòîãî ñïîñîáà äàëåå

ðàññìîòðåíà ðàáîòà äåéñòâèÿ ÑÀÓ â ïðîöåññå åå

ðîçæèãà ÔÊ.

Ïðèíöèï ðàáîòû ñèñòåìû ðîçæèãà ÔÊ ñïîñî-

áîì «îãíåâàÿ äîðîæêà» (ñì. Ðèñ. 7.6.1_2) çàêëþ-

÷àåòñÿ â ïåðåáðîñå ïëàìåíè èç îñíîâíîé ÊÑ â ÔÊ

÷åðåç òóðáèíó. Ñèñòåìà ñîñòîèò èç ñëåäóþùèõ ýëå-

ìåíòîâ:

- äâóõ ôîðñóíîê 1 è 2 äëÿ ïîäà÷è òîïëèâà, îäíà

èç êîòîðûõ 1 ðàñïîëîæåíà ïåðåä îñíîâíîé ÊÑ. Âòî-

ðàÿ 2 - çà òóðáèíîé íà êîðïóñå 3 ñìåñèòåëÿ ïîäàåò

òîïëèâî âî âíóòðåííèé åãî êîíòóð. Ôîðñóíêè â îê-

ðóæíîì íàïðàâëåíèè ðàñïîëîæåíû òàêèì îáðàçîì,

÷òî òîïëèâíûé ôàêåë îò ïåðâîé ôîðñóíêè ïîïàäà-

åò íåïîñðåäñòâåííî â ìåñòî âïðûñêà òîïëèâà âòî-

ðîé ôîðñóíêîé ñ ó÷åòîì êðóòêè ïîòîêà â òóðáèíå;

- äîçàòîðà 4, âõîäÿùåãî â ÑÀÓ äâèãàòåëÿ è ïî-

äàþùåãî òîïëèâî â ôîðñóíêè ïî ïðåäâàðèòåëüíî

âûáðàííîé ïðîãðàììå;

- äàò÷èêîâ 5 êîíòðîëÿ íàëè÷èÿ ïëàìåíè â ÔÊ;

- òîïëèâîïîäâîäÿùèõ òðóáîïðîâîäîâ 6.

Ðîçæèã ÔÊ ïðîèñõîäèò â ñëåäóþùåé ïîñëå-

äîâàòåëüíîñòè:

- ðó÷êà óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëåì (ÐÓÄ) óñòà-

íàâëèâàåòñÿ â äèàïàçîí ôîðñèðîâàííûõ ðåæèìîâ

(â ÑÀÓ ïîñòóïàåò ñèãíàë îò äàò÷èêà ïîëîæåíèÿ

ÐÓÄ);

- â ñëó÷àå íàõîæäåíèÿ ãàçîãåíåðàòîðà íà äðîñ-

ñåëüíîì ðåæèìå, ÷àñòîòà âðàùåíèÿ ðîòîðà ÂÄ äîñ-

òèãàåò îïðåäåëåííîé âåëè÷èíû, ñîîòâåòñòâóþùåé

ìàêñèìàëüíîìó áåñôîðñàæíîìó èëè áëèçêîìó ê íå-

ìó ðåæèìó äëÿ äàííûõ ïîëåòíûõ óñëîâèé (â ÑÀÓ

òàêæå ïîñòóïàåò ñèãíàë);

- äëÿ ïàðèðîâàíèÿ âîçíèêàþùèõ ïðè âêëþ÷å-

íèè ÔÊ âîçìóùåíèé ñ öåëüþ îáåñïå÷åíèÿ ãàçîäè-

íàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè êîìïðåññîðà, ðåãóëÿòîð

ñîïëà óâåëè÷èâàåò ïëîùàäü åãî êðèòè÷åñêîãî ñå-

÷åíèÿ íà îïðåäåëåííóþ, ïðåäâàðèòåëüíî âûáðàí-

íóþ âåëè÷èíó (êðèòåðèé – ñèãíàë, ïîñòóïàþùèé

â ðåãóëÿòîð ñîïëà îò äàò÷èêà, èçìåðÿþùåãî ïåðå-

ïàä äàâëåíèÿ ãàçà íà òóðáèíå);

- ïîäêà÷èâàþùèé íàñîñ ïîäàåò òîïëèâî â ðå-

ãóëÿòîð ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà;

- ðåãóëÿòîð ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà äî-

çèðóåò åãî â ïóñêîâîé êîëëåêòîð ÔÊ â êîëè÷åñòâå,

ñîîòâåòñòâóþùåì ìèíèìàëüíîìó ôîðñèðîâàííîìó

ðåæèìó äëÿ äàííûõ ïîëåòíûõ óñëîâèé. Îáû÷íî ýòî

Ðèñóíîê 7.6.1_1 - Ñõåìà «ôîðêàìåðû» â íàðóæíîì

êîíòóðå

1 - ôîðñóíêà äëÿ ïîäà÷è ïåðâè÷íî-

ãî òîïëèâà; 2 - ñòàáèëèçàòîðíîå

ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî; 3 - ïàò-

ðóáêè äëÿ ïîäà÷è «ãîðÿ÷åãî» ãàçà

âíóòðåííåãî êîíòóðà; 4 - ôîðñóí-

êè äëÿ ïîäà÷è îñíîâíîãî òîïëèâà;

5 - ãåíåðàòîðû âèõðåé (çàâèõðèòå-

ëè, ëîïàòêè è ò.ä.)

Ðèñóíîê 7.6.1_2 - Ñõåìà ðîçæèãà ÔÊ ñïîñîáîì «îã-

íåâàÿ äîðîæêà» ( Ïå÷àòàåòñÿ ñ

ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)

1,2 – ôîðñóíêè; 3 – êîðïóñ ñìåñè-

òåëÿ; 4 – äîçàòîð òîïëèâà;

5 – äàò÷èê êîíòðîëÿ ïëàìåíè;

6 – òîïëèâîïîäâîäÿùèå òðóáî-

ïðîâîäû

Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû

365

8…12% îò ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà â ýòèõ ïî-

ëåòíûõ óñëîâèÿõ íà ïîëíîì ôîðñèðîâàííîì ðåæè-

ìå, íî íå íèæå ìèíèìàëüíî äîïóñòèìîãî ðàñõîäà,

îáåñïå÷èâàþùåãî íåîáõîäèìûé ïåðåïàä äàâëåíèÿ

òîïëèâà íà ôîðñóíêàõ;

- íà ôîðñóíêàõ ïóñêîâîãî êîëëåêòîðà äîñòèãà-

åòñÿ îïðåäåëåííûé, çàðàíåå âûáðàííûé, ïåðåïàä

äàâëåíèÿ òîïëèâà (íàä äàâëåíèåì ãàçà â ÔÊ) – â ÑÀÓ

ïîñòóïàåò ñèãíàë îò ñïåöèàëüíîãî äàò÷èêà, êîíòðî-

ëèðóþùåãî óðîâåíü ýòîãî ïåðåïàäà;

- äîçàòîð ñèñòåìû «îãíåâàÿ äîðîæêà» ïîäàåò

òîïëèâî â åå ôîðñóíêè, êàê ïðàâèëî, íåñêîëüêèìè

öèêëàìè (ñ îòêëþ÷åíèåì èëè íåîòêëþ÷åíèåì ïîñ-

ëåäóþùèõ öèêëîâ â ñëó÷àå ðîçæèãà ÔÊ), ñ îïðå-

äåëåííûì âðåìåííûì èíòåðâàëîì ìåæäó íèìè

(îêîëî îäíîé ñåêóíäû). Îáû÷íî â äîçàòîð ñèñòå-

ìû «îãíåâàÿ äîðîæêà» ïîäàåòñÿ íåäîçèðîâàííîå

òîïëèâî äëÿ èñêëþ÷åíèÿ ñíèæåíèÿ ðåæèìà îñíîâ-

íîãî êîíòóðà äâèãàòåëÿ ïðè ðîçæèãå ÔÊ;

- äàò÷èêè êîíòðîëèðóþò íàëè÷èå ïëàìåíè

â ÔÊ, ïîñëå ÷åãî â ÑÀÓ ñíèìàåòñÿ òàê íàçûâàåìàÿ

«áëîêèðîâêà ïî ðîçæèãó», è çíà÷åíèå ðàñõîäà òîï-

ëèâà â ÔÊ óñòàíàâëèâàåòñÿ ñîîòâåòñòâåííî ïîëî-

æåíèþ ÐÓÄà, ðåæèìó ðàáîòû äâèãàòåëÿ è ïîëåò-

íûì óñëîâèÿì.

Â êà÷åñòâå äàò÷èêîâ êîíòðîëÿ íàëè÷èÿ ïëàìå-

íè â ÔÊ ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû îïòè÷åñêèå èëè

èîíèçàöèîííûå äàò÷èêè. Ïîñëåäíèå íàèáîëåå ÷à-

ñòî ïðèìåíÿþòñÿ â ñîâðåìåííûõ äâèãàòåëÿõ. Äëÿ

ïîâûøåíèÿ íàäåæíîñòè ðàáîòû ñèñòåìû ìîãóò

ïðèìåíÿòüñÿ äâà äàò÷èêà êîíòðîëÿ íàëè÷èÿ ïëàìå-

íè â ÔÊ.

Èîíèçàöèîííûé äàò÷èê ïëàìåíè ïðåäñòàâëÿåò

èç ñåáÿ ïîëûé ìåòàëëè÷åñêèé ñòåðæåíü, ÷óâñòâè-

òåëüíàÿ ÷àñòü êîòîðîãî ðàñïîëîæåíà â öèðêóëÿöè-

îííîé çîíå ñòàáèëèçàòîðà ïëàìåíè, ñîîòâåòñòâóþ-

ùåãî ïóñêîâîìó êîëëåêòîðó, è ýëåêòðîèçîëèðîâàíà

îò êîðïóñà ÔÊ. Ïðè íàëè÷èè ïëàìåíè â ÔÊ â öåïè

äàò÷èêà ìåæäó ñòåðæíåì äàò÷èêà è êîðïóñîì ÔÊ

âîçíèêàåò èîíèçàöèîííûé òîê. èñïîëüçóåìûé â êà-

÷åñòâå ñèãíàëà äëÿ ÑÀÓ.

7.6.2 - Óïðàâëåíèå ÔÊ íà ðåæèìàõ

ïðèåìèñòîñòè è ñáðîñà

Óïðàâëåíèå ðàáîòîé ÔÊ íà îäíîì èç ïåðåìåí-

íûõ ðåæèìîâ, â ïðîöåññå ðîçæèãà, ïîäðîáíî ðàñ-

ñìîòðåíî â ðàçäåëå 7.6.1. Óïðàâëåíèå ðàáîòîé ÔÊ

â ïðîöåññå äðóãèõ ïåðåìåííûõ ðåæèìîâ äîëæíî

îáåñïå÷èòü íàäåæíûé ðåæèì ãîðåíèÿ â ÔÊ è óñ-

òîé÷èâóþ ðàáîòó êîìïðåññîðà ïðè âêëþ÷åíèè êîë-

ëåêòîðîâ ôîðñàæíîãî êîíòóðà.

Ïðè ïðèåìèñòîñòÿõ, ïîñëå ðîçæèãà ÔÊ è ñíÿ-

òèÿ «áëîêèðîâêè ïî ðîçæèãó», ðàñõîä ôîðñàæíîãî

òîïëèâà óâåëè÷èâàåòñÿ äî çíà÷åíèÿ, ñîîòâåòñòâóþ-

ùåãî ïîëîæåíèþ ÐÓÄà, ðåæèìó ðàáîòû äâèãàòåëÿ

(äàâëåíèþ âîçäóõà çà êîìïðåññîðîì) è ïîëåòíûì

óñëîâèÿì (òåìïåðàòóðå âîçäóõà íà âõîäå â äâèãàòåëü).

Òåìï óâåëè÷åíèÿ ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëè-

âà â ïðîöåññå ïðèåìèñòîñòè çàäàåòñÿ ðåãóëÿòîðîì

ðàñõîäà. Òåìï ïðåäâàðèòåëüíî âûáèðàåòñÿ è ìîæåò

ðåãóëèðîâàòüñÿ â ýêñïëóàòàöèè.

Êðîìå ýòîãî, â ïðîöåññå ïðèåìèñòîñòè ðåãó-

ëÿòîð ñîïëà ïàðàëëåëüíî äëÿ ïàðèðîâàíèÿ âîçíè-

êàþùèõ ïðè âêëþ÷åíèè êîëëåêòîðîâ ôîðñàæíîãî

êîíòóðà âîçìóùåíèé, ñ öåëüþ îáåñïå÷åíèÿ óñòîé-

÷èâîé ðàáîòû êîìïðåññîðà (îáû÷íî ïî óðîâíþ

ïåðåïàäà äàâëåíèÿ ãàçà íà òóðáèíå), óâåëè÷èâàåò

ïëîùàäü êðèòè÷åñêîãî ñå÷åíèÿ ñîïëà îò òðåáóåìî-

ãî ïðîãðàììíîãî çíà÷åíèÿ íà ñòàòè÷åñêèõ ðåæè-

ìàõ â äàííûõ óñëîâèÿõ íà îïðåäåëåííóþ, ïðåäâà-

ðèòåëüíî âûáðàííóþ, âåëè÷èíó. Ýòà âåëè÷èíà

òàêæå ìîæåò ðåãóëèðîâàòüñÿ â ýêñïëóàòàöèè ðåãó-

ëèðîâî÷íûì âèíòîì.

Ïðè ñáðîñå â äèàïàçîíå ôîðñèðîâàííûõ ðåæè-

ìîâ äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ïîãàñàíèÿ ÔÊ ñèíõðîíè-

çèðóþòñÿ òåìï óìåíüøåíèÿ ïëîùàäè êðèòè÷åñêî-

ãî ñå÷åíèÿ ðåàêòèâíîãî ñîïëà è òåìï ñíèæåíèÿ

ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà.

Ïðè ýòîì òåìï óìåíü-

øåíèÿ ïëîùàäè êðèòè÷åñêîãî ñå÷åíèÿ ðåàêòèâíî-

ãî ñîïëà â ïðîöåññå ñáðîñà ðåæèìà îïðåäåëÿåòñÿ

áûñòðîäåéñòâèåì èñïîëüíèòåëüíîãî ìåõàíèçìà

ðåãóëÿòîðà ñîïëà, à òåìï ñíèæåíèÿ ðàñõîäà ôîð-

ñàæíîãî òîïëèâà îïðåäåëÿåòñÿ ðåãóëÿòîðîì ðàñõî-

äà ôîðñàæíîãî òîïëèâà. Òåìï ïðåäâàðèòåëüíî âû-

áèðàåòñÿ ïðè äîâîäêå ÔÊ â ñîñòàâå äâèãàòåëÿ

è ìîæåò áûòü îòðåãóëèðîâàí â ýêñïëóàòàöèè.

Ïðè âñòðå÷íûõ ïðèåìèñòîñòÿõ, êàê â äèàïà-

çîíå ôîðñèðîâàííûõ ðåæèìîâ, òàê è ïðè ñáðîñå

ðåæèìà íà áåñôîðñàæíûé ñ ïîñëåäóþùèì åãî óâå-

ëè÷åíèåì äî ôîðñèðîâàííîãî, äåéñòâóþò îáà ìå-

õàíèçìà, îïèñàííûå âûøå.

7.6.3 - Óïðàâëåíèå ÔÊ íà ñòàöèîíàð-

íûõ ðåæèìàõ

Óïðàâëåíèå ÔÊ íà ñòàöèîíàðíûõ ðåæèìàõ

âêëþ÷àåò â ñåáÿ:

- äîçèðîâàíèå ñóììàðíîãî ðàñõîäà ôîðñàæíî-

ãî òîïëèâà â çàâèñèìîñòè îò ïîëîæåíèÿ ÐÓÄà, ðå-

æèìà ðàáîòû äâèãàòåëÿ è ïîëåòíûõ óñëîâèé;

- ðàñïðåäåëåíèå îòäîçèðîâàííîãî ñóììàðíîãî

ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðè-

íÿòîé ïðîãðàììîé ïî äîçàòîðàì (ãðóïïàì êîëëåê-

òîðîâ) ÔÊ ñ öåëüþ ðàâíîìåðíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ

ôîðñàæíîãî òîïëèâà ïî ñå÷åíèþ ÔÊ âî âñåé îáëàñ-

òè ýêñïëóàòàöèè äâèãàòåëÿ;

- ðàñïðåäåëåíèå ðàñõîäà ôîðñàæíîãî òîïëèâà

Ãëàâà 7 - Ôîðñàæíûå êàìåðû

366

äàííîãî äîçàòîðà â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíÿòîé ïðî-

ãðàììîé ìåæäó âñåãäà ðàáîòàþùèì «âûñîòíûì»

êîëëåêòîðîì äàííîé ãðóïïû, è «çåìíûì» êîëëåê-

òîðîì, êîòîðûé ðàáîòàåò òîëüêî ïðè áîëüøèõ ðàñ-

õîäàõ òîïëèâà íà íèçêèõ âûñîòàõ. Ðàñïðåäåëåíèå

ïðîèñõîäèò ñ ïîìîùüþ àãðåãàòîâ ðàñïðåäåëåíèÿ

òîïëèâà;

- àâòîìàòè÷åñêîå ñíèæåíèå ðåæèìà ðàáîòû ÔÊ

(àâàðèéíîå âûêëþ÷åíèå ÔÊ). Íàïðèìåð, â ñëó÷àå

ïîñòóïëåíèÿ â ÑÀÓ ñèãíàëà îò äàò÷èêîâ î âîçíèê-

íîâåíèè âèáðàöèîííîãî ãîðåíèÿ. Ïðè ýòîì

êðèòè-

÷åñêèé óðîâåíü âèáðàöèîíííîãî ãîðåíèÿ (óðîâåíü

ñðàáàòûâàíèÿ çàùèòû) çàäàåòñÿ îáû÷íî ïî âåëè-

÷èíå äâîéíîé àìïëèòóäû ïóëüñàöèé äàâëåíèÿ ãàçà

â ÔÊ, âûáðàííîé ýêñïåðèìåíòàëüíî íà ñòàäèè äî-

âîäêè.

7.7 - Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-

ìèíèìóì

afterburner (augmentor) – ôîðñàæíàÿ êàìåðà

afterburner (augmentor) control unit – ñèñòåìà ðåãó-

ëèðîâàíèÿ ôîðñàæíîé êàìåðû

afterburner (augmentor) thrust – òÿãà äâèãàòåëÿ íà

ôîðñèðîâàííûõ ðåæèìàõ

air - âîçäóõ

airflow – ðàñõîä âîçäóõà

air-to-fuel ratio – êîýôôèöèåíò èçáûòêà âîçäóõà

air-to-fuel stoichiometric ratio – ñòåõèîìåòðè÷åñêèé

êîýôôèöèåíò

annular afterburner – ôîðñàæíàÿ êàìåðà ñ êîëüöå-

âûìè ñòàáèëèçàòîðàìè ïëàìåíè

burning – ãîðåíèå, ñæèãàíèå

bypass ratio – ñòåïåíü äâóõêîíòóðíîñòè äâèãàòåëÿ

combustion – ãîðåíèå, ñãîðàíèå

combustion efficiency – ïîëíîòà ñãîðàíèÿ òîïëèâà

combustion stability – ñòàáèëüíîñòü ãîðåíèÿ

cooling – îõëàæäåíèå

diffuser – äèôôóçîð

dome - ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî

dry thrust – òÿãà äâèãàòåëÿ íà áåñôîðñàæíûõ ðåæè-

ìàõ

engine thrust – òÿãà äâèãàòåëÿ

exit nozzle – ðåàêòèâíîå ñîïëî

flame – ïëàìÿ

flame stabilizer – ñòàáèëèçàòîð ïëàìåíè

fuel – òîïëèâî

fuel distribution – ðàñïðåäåëåíèå òîïëèâà

fuel manifold – òîïëèâíûé êîëëåêòîð

fuel nozzle – òîïëèâíàÿ ôîðñóíêà

fuel supply – ïîäà÷à òîïëèâà

ignition - âîñïëàìåíåíèå

interconnecter – ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèé ïàòðóáîê

life – ðåñóðñ

middle section diameter – ìèäåëåâûé äèàìåòð

mixer - ñìåñèòåëü

overhaul period – ìåæðåìîíòíûé ðåñóðñ

pressure - äàâëåíèå

radial afterburner – ôîðñàæíàÿ êàìåðà ñ ðàäèàëüíû-

ìè ñòàáèëèçàòîðàìè ïëàìåíè

temperature - òåìïåðàòóðà

total pressure loss – ñóììàðíûå ïîòåðè ïîëíîãî äàâ-

ëåíèÿ

7.8 – Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé

ëèòåðàòóðû

7.8.1 Å.Ä.Ñòåíüêèí, Á.Ä.Ôèøáåéí. Òåïëîâûå ïîòå-

ðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ â ãàçîâîì ïîòîêå. Ñáîðíèê.

Íåêîòîðûå âîïðîñû ïðîåêòèðîâàíèÿ è äîâîäêè

àâèàöèîííûõ ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëåé (âûïóñê

¹45), Ñàìàðà, ÊóÀÈ, 1970.

7.8.2 ROLLS-ROYCE plc, The Jet engine, 1996.

7.8.3 Â.À.Êîñòåðèí, È.Ï.Ìîòûëèíñêèé Î ðàñïðî-

ñòðàíåíèè áîêîâûõ ñòðóé â ñíîñÿùåì ïîòîêå. Òðó-

äû ÊÀÈ (âûïóñê ¹98), Êàçàíü, 1968.

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

367

Ãëàâà 8 – Òóðáèíû ÃÒÄ

Â ïðîñòîì òåðìîäèíàìè÷åñêîì öèêëå ÃÒÄ íà

ó÷àñòêå Ã-Ò (ñì. Ðèñ. 2.1.1.1_1) ïðîèñõîäèò ðàñ-

øèðåíèå ðàáî÷åãî òåëà ñ äàâëåíèÿ P*

çà êàìåðîé

ñãîðàíèÿ (ÊÑ) äî äàâëåíèÿ P*

ïåðåä âûõîäíûì

óñ

òðîéñòâîì. Ýòîò ïðîöåññ (ñì. Ðèñ.

_1) îñóùå-

ñòâëÿåòñÿ â òóðáèíå (ñì. Ðèñ.

_2) – ëîïàòî÷íîé

ìàøèíå, ïðåîáðàçóþùåé ïîòåíöèàëüíóþ ýíåðãèþ

ãàçà (ñæàòîãî â êîìïðåññîðå è íàãðåòîãî çà ñ÷åò

ñæèãàíèÿ òîïëèâà â ÊÑ) â ìåõàíè÷åñêóþ ðàáîòó íà

âàëó òóðáèíû.

Ïðåîáðàçîâàíèå ýíåðãèè ïðîèñõîäèò â íåïîä-

âèæíîì ëîïàòî÷íîì âåíöå 1 (ñì. Ðèñ. 8_3) ñîïëî-

âîãî àïïàðàòà (ÑÀ) è âðàùàþùåìñÿ ëîïàòî÷íîì

âåíöå 2 ðàáî÷åãî êîëåñà (ÐÊ). ÑÀ ñîñòîèò èç ñî-

ïëîâûõ ëîïàòîê (ÑË), à ðàáî÷åå êîëåñî – èç ðàáî-

÷èõ ëîïàòîê (ÐË). Ýòè ëîïàòêè âìåñòå ñ äåòàëÿìè

êîðïóñà 3 îáðàçóþò ïðîòî÷íóþ ÷àñòü òóðáèíû.

Íà äèàãðàììå õîðîøî âèäíî îòëè÷èå èäåàëü-

íîãî ïðîöåññà ðàñøèðåíèÿ ãàçà (òî÷êè 41-415is) îò

ðåàëüíîãî (òî÷êè 41-415). Èäåàëüíûé ïðîöåññ (ïðî-

èñõîäÿùèé áåç óâåëè÷åíèÿ ýíòðîïèè) íàçûâàþò

åùå èçîýíòðîïè÷åñêèì ïðîöåññîì (ñ èíäåêñîì is).

Íà äèàãðàììå âèäíî òàêæå âëèÿíèå îõëàæäå-

íèÿ ñòàòîðà (ñîïëîâîãî àïïàðàòà) è ðîòîðà (ðàáî-

÷åãî êîëåñà). Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî â ðåçóëüòàòå ïîä-

âîäà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà ïðîèñõîäÿò ïðîöåññû

ñìåøåíèÿ ïîòîêîâ ãàçà è îõëàæäàþùåãî âîçäóõà

â ÑÀ (ïðîöåññ 4-41) è â ÐÊ (ïðîöåññ 415-45).

Ðèñóíîê 8_1 – Òåðìîäèíàìè÷åñêèé ïðîöåññ ðàñøè-

ðåíèÿ â òóðáèíå

Ðèñóíîê 8_2 – Òóðáèíà ÃÒÄ ÏÑ-90À

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

368

8.1 – Îáùèå âîïðîñû

ïðîåêòèðîâàíèÿ òóðáèí

Êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ

òóðáèíû

Äèàãðàììà ýíòàëüïèÿ-ýíòðîïèÿ äàåò âîçìîæ-

íîñòü îïðåäåëèòü êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ

(ê.ï.ä.) òóðáèíû êàê îòíîøåíèå óäåëüíîé (îòíåñåí-

íîé ê åäèíèöå ðàñõîäà ãàçà) ðàáîòû òóðáèíû â

ïðî-

öåññå ðåàëüíîãî ðàñøèðåíèÿ

∆∆

∆

H* ê èäåàëüíîé

(ðàñïîëàãàåìîé) óäåëüíîé ðàáîòå

∆∆

∆

– êîòîðóþ

ìîæíî ïîëó÷èòü â èçîýíòðîïè÷åñêîì ïðîöåññå ðàñ-

øèðåíèÿ äî òîãî æå äàâëåíèÿ íà âûõîäå.

Â êèíåìàòèêå òóðáèííîé ñòóïåíè ñêîðîñòÿì

ïåðåä ÑÀ (ñì. Ðèñ. 8.1_1) ïðèñâàèâàåòñÿ èíäåêñ 0,

íà âûõîäå èç ÑÀ – èíäåêñ 1, à ñêîðîñòÿì íà âûõîäå

èç ÐÊ – èíäåêñ 2 Ãàç âõîäèò â ÑÀ ñî ñêîðîñòüþ Ñ

à âûõîäèò èç ÑÀ ñ óâåëè÷åííîé (çà ñ÷åò ïàäåíèÿ

ñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ) ñêîðîñòüþ Ñ

è óãëîì

αα

ê ïëîñêîñòè ðåøåòêè (ïëîñêîñòè âðàùåíèÿ ÐÊ).

Â ÐÊ (îêðóæíàÿ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ íà ñðåä-

íåì äèàìåòðå – U) ãàç ïîïàäàåò óæå ñ îòíîñèòåëü-

íûìè ïàðàìåòðàìè - ñêîðîñòüþ W

è óãëîì

ββ

. Èç

ÐÊ ãàç âûõîäèò òîæå ñ îòíîñèòåëüíûìè ñêîðîñòüþ

è óãëîì

ββ

, êîòîðûå çàòåì â àáñîëþòíîì äâè-

æåíèè (äëÿ ñëåäóþùåé ñîïëîâîé ëîïàòêè èëè âû-

õîäíîãî óñòðîéñòâà) ïðåâðàùàþòñÿ â ñêîðîñòü Ñ

è óãîë

αα

Ðèñóíîê 8_3 – Ïðîòî÷íàÿ ÷àñòü îäíîñòóïåí÷àòîé òóðáèíû ñ îõëàæäàåìûìè ëîïàòêàìè

1 – ÑÀ; 2 – ÐÊ; 3 – êîðïóñ

Ïðè îáòåêàíèè íåïîñðåäñòâåííî ïðîôèëÿ (ñì.

Ðèñ. 8.1_2) âîçíèêàåò ðàçíèöà ñêîðîñòåé (è, ñîîò-

âåòñòâåííî, ñòàòè÷åñêèõ äàâëåíèé) ïîòîêà íà êî-

ðûòå è ñïèíêå. Íà áîëåå ïðîòÿæåííîé ñïèíêå óðî-

âåíü ñêîðîñòè (÷èñëî Ìàõà) ñóùåñòâåííî âûøå,

÷åì íà êîðûòå. Ñîîòâåòñòâåííî óðîâåíü ñòàòè÷åñ-

êîãî äàâëåíèÿ íà êîðûòå âûøå è ýòà ðàçíèöà äàâ-

ëåíèé íà êîðûòå è ñïèíêå ñîçäàåò îêðóæíîå óñè-

ëèå (âðàùàþùèé ìîìåíò) íà ÐÊ.

Óãëû âûõîäà èç ÑÀ è ÐÊ îïðåäåëÿþòñÿ óãëà-

ìè âûõîäà ëîïàòî÷íûõ ðåøåòîê, à óãëû

ββ

αα

îï-

ðåäåëÿþòñÿ èç ïîñòðîåíèÿ òðåóãîëüíèêîâ ñêîðîñ-

òåé ñ ó÷åòîì îêðóæíîé ñêîðîñòè âðàùåíèÿ ÐÊ –

â ñîîòâåòñòâèè ñ òðåóãîëüíèêàìè ñêîðîñòåé, êîòî-

ðûå ÿâëÿþòñÿ îñíîâîé îïðåäåëåíèÿ ðàáîòû è ê.ï.ä.

òóðáèííîé ñòóïåíè. Òðåóãîëüíèêè ñêîðîñòåé â áî-

ëåå äåòàëüíîì âèäå – óæå äëÿ ôèçè÷åñêèõ ñêîðîñ-

òåé ïîòîêà – ïðèâåäåíû íà Ðèñ. 8.1_3. Ïðîåêöèè

îñíîâíûõ ñêîðîñòåé (Ñ

, Ñ

) èñïîëüçóþòñÿ â îï-

ðåäåëåíèè óäåëüíîé ðàáîòû, ìîùíîñòè è ê.ï.ä.

Ñêîðîñòè è óãëû ïîòîêà ÿâëÿþòñÿ óñëîâíûìè îñ-

ðåäíåííûìè (íà ñðåäíåì äèàìåòðå ïðîòî÷íîé ÷àñ-

òè òóðáèíû) âåëè÷èíàìè, êîòîðûå, îäíàêî, ïîçâî-

ëÿþò íàãëÿäíî ïîêàçàòü, ÷òî óäåëüíàÿ ðàáîòà L íà

âàëó òóðáèíû ïîëó÷àåòñÿ â ðåçóëüòàòå èçìåíåíèÿ

êîëè÷åñòâà äâèæåíèÿ ãàçà ïðè ïðîòåêàíèè ÷åðåç

ÐÊ:

L = C

+ C

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

369

Ðèñóíîê 8.1_1 – Ëîïàòî÷íûå ðåøåòêè è òðåóãîëü-

íèêè ñêîðîñòåé (÷èñåë Ìàõà) â ÑÀ

è ÐÊ òóðáèííîé ñòóïåíè

Ðèñóíîê 8.1_2 – Ðàñïðåäåëåíèå ñòàòè÷åñêîãî äàâëå-

íèÿ ïî ïðîôèëþ òóðáèííîé ëîïàò-

êè

Ðèñóíîê 8.1_3 – Òðåóãîëüíèêè ñêîðîñòåé òóðáèííîé

ñòóïåíè

Ýòî óðàâíåíèå íàçûâàåòñÿ óðàâíåíèåì Ýéëå-

ðà è èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïîëåçíîé óäåëü-

íîé ðàáîòû òóðáèííîé ñòóïåíè. Ðàñïîëàãàåìàÿ

óäåëüíàÿ ðàáîòà îïðåäåëÿåòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì

òåìïåðàòóðû òîðìîæåíèÿ ðàáî÷åãî òåëà â ñå÷åíèè

41-Ò*

è îòíîøåíèÿ ïîëíûõ äàâëåíèé ïåðåä è çà

òóðáèíîé (ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ) – Ð*

/Ð*

∆∆

∆

= ÑðÒ*

[1-(Ð*

/Ð*

)

(Ê -1)/Ê

]

ãäå Ê è Cp – ñîîòâåòñòâåííî ñðåäíèå (â ïðîöåññå

ðàñøèðåíèÿ) ïîêàçàòåëü àäèàáàòû

è óäåëüíàÿ òåïëîåìêîñòü ðàáî÷åãî

òåëà.

Èç óðàâíåíèÿ Ýéëåðà ìîæíî îïðåäåëèòü ìîù-

íîñòü íà âàëó òóðáèíû, èñïîëüçóÿ ðàñõîäû ðàáî-

÷åãî òåëà íà âõîäå (G

) è âûõîäå (G

) èç ÐÊ (â îá-

ùåì ñëó÷àå îíè íåîäèíàêîâû):

Nò = G

+ G

Òîãäà ïåðâè÷íûé ê.ï.ä. òóðáèíû (òàê íàçûâàå-

ìûé ê.ï.ä. íà îêðóæíîñòè êîëåñà – áåç óòå÷åê

â çà-

çîðàõ è äîïîëíèòåëüíûõ ïîòåðü) áóäåò ðàâåí:

η η

= Nò / (G

∆∆

∆

Äëÿ îõëàæäàåìîé òóðáèíû â îïðåäåëåíèè

ê.ï.ä. èñïîëüçóåòñÿ ìîùíîñòü, ïîëó÷àåìàÿ íà âàëó

òóðáèíû è îòíåñåííàÿ ê ìîùíîñòè, êîòîðóþ ìîæ-

íî ïîëó÷èòü â èçîýíòðîïè÷åñêîì ïðîöåññå – äëÿ

óäåëüíîé ðàáîòû ðàñøèðåíèÿ ïðè òåìïåðàòóðå

è ðàñõîäå ãàçà íà âõîäå â ðîòîð òóðáèíû (ñå÷åíèå

41 ñì. Ðèñ. 8_3). Òàêîé (íàèáîëåå ïðîñòîé â îïðå-

äåëåíèè) ê.ï.ä. îõëàæäàåìîé òóðáèíû â îòå÷å-

ñòâåííîé ïðàêòèêå íàçûâàåòñÿ ïåðâè÷íûì è èñ-

ïîëüçóåòñÿ íàèáîëåå ÷àñòî.

Äëÿ îõëàæäàåìîé òóðáèíû â îïðåäåëåíèè

ê.ï.ä. èñïîëüçóåòñÿ ìîùíîñòü, ïîëó÷àåìàÿ íà âàëó

òóðáèíû è îòíåñåííàÿ ê ìîùíîñòè, êîòîðóþ ìîæ-

íî ïîëó÷èòü â èçîýíòðîïè÷åñêîì ïðîöåññå – äëÿ

óäåëüíîé ðàáîòû ðàñøèðåíèÿ ïðè òåìïåðàòóðå

è ðàñõîäå ãàçà íà âõîäå â ðîòîð òóðáèíû (ñå÷åíèå

41, ñì. Ðèñ. 8_3). Òàêîé (íàèáîëåå ïðîñòîé â îïðå-

äåëåíèè) ê.ï.ä. îõëàæäàåìîé òóðáèíû â îòå÷å-

ñòâåííîé ïðàêòèêå íàçûâàåòñÿ ïåðâè÷íûì è èñ-

ïîëüçóåòñÿ íàèáîëåå ÷àñòî.

Âîçìîæíû óñëîæíåííûå âàðèàíòû îïðåäå-

ëåíèÿ ìîùíîñòè íà âàëó òóðáèíû (â òîì ÷èñëå

äîïîëíèòåëüíûé ó÷åò ìîùíîñòè íà ïðîêà÷êó

îõ-

ëàæäàþùåãî âîçäóõà ÷åðåç ðîòîð, íà òðåíèå â ïîä-

øèïíèêàõ), è ðàñïîëàãàåìîé èçîýíòðîïè÷åñêîé

ìîùíîñòè (âêëþ÷åíèå â íåå äîïîëíèòåëüíî ïîòåí-

öèàëüíîé ðàáîòû êàæäîãî ïîòîêà îõëàæäàþùåãî