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

Подождите немного. Документ загружается.

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

370

âîçäóõà). Òàêîé ê.ï.ä. ñ ó÷åòîì ïîòåíöèàëüíîé ðà-

áîòû îõëàæäàþùåãî âîçäóõà â îòå÷åñòâåííîé ïðàê-

òèêå íàçûâàþò ýôôåêòèâíûì – îí íà íåñêîëüêî

ïðîöåíòîâ ìåíüøå ïåðâè÷íîãî ê.ï.ä. Âàðèàíòîâ

ðàñ÷åòà ìîæåò áûòü ìíîãî, ïîýòîìó äëÿ îõëàæäàå-

ìûõ òóðáèí ñðàâíèòü ê.ï.ä. òóðáèí ðàçëè÷íûõ ïðî-

èçâîäèòåëåé (äàæå åñëè îíè ïóáëèêóþò ýòè ñâåäå-

íèÿ) äîñòàòî÷íî òðóäíî.

Ïîòåðè ýíåðãèè â òóðáèíå

×åì áîëåå îòêëîíÿåòñÿ ïðîöåññ ðàñøèðåíèÿ

îò èçîýíòðîïè÷åñêîãî, òåì íèæå ê.ï.ä. òóðáèíû.

Îòêëîíåíèå îò èçîýíòðîïè÷åñêîãî ïðîöåññà îïðå-

äåëÿåòñÿ óðîâíåì ïîòåðü ýíåðãèè. Ïîòåðè ýíåðãèè

â òóðáèíå ìîæíî ïîäðàçäåëèòü íà àýðîäèíàìè÷åñ-

êèå (âîçíèêàþùèå â ïîòîêå ïðè òå÷åíèè íåïîñðåä-

ñòâåííî â ëîïàòî÷íûõ ðåøåòêàõ) è äîïîëíèòåëü-

íûå [8.1.4.1].

Ïîòåðè ýíåðãèè ïîòîêà â ëîïàòî÷íûõ ðåøåò-

êàõ îöåíèâàþòñÿ â îòíîñèòåëüíûõ âåëè÷èíàõ - ïî

èçìåíåíèþ ïîëíîãî äàâëåíèÿ (îòíîøåíèþ ïîòåðè

ïîëíîãî äàâëåíèÿ â ðåøåòêå ê èñõîäíîìó ïîëíîìó

äàâëåíèþ ïåðåä íåé) èëè (÷àùå âñåãî) êèíåòè÷åñ-

êîé ýíåðãèè ïîòîêà (îòíîøåíèþ ïîòåðè êèíåòè÷åñ-

êîé ýíåðãèè ê åå óðîâíþ çà ðåøåòêîé ïðè èñòå÷å-

íèè áåç ïîòåðü).

Ðèñóíîê 8.1_4 – Ðàñïðåäåëåíèå èçìåðåííûõ ïîòåðü ïîëíîãî äàâëåíèÿ çà ïðîôèëåì ëîïàòêè â ïëîñêîé ýêñïå-

ðèìåíòàëüíîé ðåøåòêå

Àýðîäèíàìè÷åñêèå ïîòåðè (êèíåòè÷åñêîé ýíåð-

ãèè èëè ïîëíîãî äàâëåíèÿ ïîòîêà) âîçíèêàþò ïðè

òå÷åíèè ãàçà íåïîñðåäñòâåííî â ëîïàòî÷íûõ ðåøåò-

êàõ è óìåíüøàþò âåëè÷èíó ðåàëüíûõ ñêîðîñòåé ãàçà

íà âûõîäå èç ðåøåòîê – ïî ñðàâíåíèþ

ñ èçîýíòðî-

ïè÷åñêèìè ñêîðîñòÿìè (áåç ïîòåðü). Îòíîøåíèå

ðåàëüíîé ñêîðîñòè çà âåíöîì ê èçîýíòðîïè÷åñêîé

ñêîðîñòè (îïðåäåëåííîé ïî ðàñïîëàãàåìîìó îòíî-

øåíèþ äàâëåíèé íà ðåøåòêå) íàçûâàåòñÿ êîýôôè-

öèåíòîì ñêîðîñòè âåíöà.

Àýðîäèíàìè÷åñêèå ïîòåðè (äîñòàòî÷íî óñëîâ-

íî) ð

àçäåëÿþò íà ïðîôèëüíûå (òðåíèå â ïîãðàíè÷-

íîì ñëîå, îòðûâ ïîòîêà, âûðàâíèâàíèå ïîëÿ ñêîðî-

ñòåé çà ðåøåòêîé, âîëíîâûå - â ñêà÷êàõ óïëîòíåíèÿ)

è êîíöåâûå (îò âòîðè÷íûõ òå÷åíèé è ïåðåòåêàíèé

â ðàäèàëüíîì çàçîðå).

Íà Ðèñ. 8.1_4 ïðèâåäåíî ïîëå ïîëíûõ äàâëå-

íèé çà ëîïàòî÷íîé ðåøåòêîé íà øèðèíå îäíîãî

øàãà (ìåæëîïàòî÷íîãî ðàññòîÿíèÿ) ðåøåòêè (òî÷-

êè 0 è 100% ïî øàãó îòíîñÿòñÿ ê ñåðåäèíàì ìåæ-

ëîïàòî÷íûõ êàíàëîâ ñ îáåèõ ñòîðîí ëîïàòêè). Õî-

ðîøî âèäíî, ÷òî â öåíòðàëüíîé ÷àñòè ïðîôèëÿ

(ïðèìåðíî îò 30 äî 75% âûñîòû ëîïàòêè) ïîòåðè

ðàñïðåäåëåíû äîñòàòî÷íî ðàâíîìåðíî è äîñòèãà-

þò 7% ïîëíîãî äàâëåíèÿ. Ýòî çîíà ïðîôèëüíûõ

ïîòåðü. Íà ðàññòîÿíèè ïðèìåðíî 15 è 85% îòíî-

ñèòåëüíîé âûñîòû ëîïàòêè ðàñïîëîæåíû äâå çîíû

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

371

óâåëè÷åííûõ (äî 12% ïîëíîãî äàâëåíèÿ) ïîòåðü –

ýòî çîíû òàê íàçûâàåìûõ âòîðè÷íûõ ïîòåðü. Íå-

ïîñðåäñòâåííî â ïðèñòåíî÷íûõ çîíàõ (0…5%

è 95…100% âûñîòû ëîïàòêè) âîçíèêàþò çîíû ïî-

âûøåííûõ ïîòåðü äàâëåíèÿ èç-çà òðåíèÿ íà òîðöå-

âûõ ïîâåðõíîñòÿõ.

Ïðèðîäà ïðîôèëüíûõ ïîòåðü (òðåíèå íà ïðî-

ôèëå, ñëåä çà ðåøåòêîé, ñêà÷êè óïëîòíåíèÿ) äîñ-

òàòî÷íî ïðîñòà. Ìåõàíèçì âîçíèêíîâåíèÿ âòîðè÷-

íûõ ïîòåðü ïîäðîáíî ïîêàçàí íà Ðèñ. 8.1_5. Èç

ðèñóíêà ñëåäóåò, ÷òî â íàòåêàþùåì íà ðåøåòêó

ëîïàòîê ïîòîêå ñóùåñòâóåò ïîãðàíè÷íûé ñëîé, ñêî-

ðîñòü â êîòîðîì ñíèæåíà èç-çà òðåíèÿ î òîðöåâóþ

ïîâåðõíîñòü. Ïîä äåéñòâèåì ðàçíèöû äàâëåíèÿ

ìåæäó ñïèíêîé è êîðûòîì ìåäëåííî äâèæóùèåñÿ

÷àñòèöû ïîãðàíè÷íîãî ñëîÿ íà÷èíàþò ñìåùàòüñÿ

â ñòîðîíó ñïèíêè, îáðàçóÿ ïîïåðå÷íîå îñíîâíîìó

ïîòîêó äâèæåíèå âäîëü òîðöåâîé ñòåíêè. Ó òîðöå-

âîé ïîâåðõíîñòè îáðàçóåòñÿ òàê íàçûâàåìûé «ïîä-

êîâîîáðàçíûé» âèõðü, ðåçóëüòàòîì êîòîðîãî ÿâëÿ-

åòñÿ ÿäðî çíà÷èòåëüíûõ ïîòåðü (âòîðè÷íûõ ïîòåðü),

õîðîøî ðàçëè÷èìîå íà Ðèñ. 8.1_4 ó îáåèõ îãðàíè-

÷èâàþùèõ ïîâåðõíîñòåé. Îñíîâíîé âèõðü ñïîñîá-

ñòâóåò çàêðóòêå ïîòîêà â óãëó ìåæäó ñïèíêîé ëî-

ïàòêè è òîðöåâîé ïîâåðõíîñòüþ ìåæëîïàòî÷íîãî

êàíàëà è îáðàçîâàíèþ äîïîëíèòåëüíîãî âñòðå÷íî-

Ðèñóíîê 8.1_5 – Ìåõàíèçì âîçíèêíîâåíèÿ âòîðè÷íûõ ïîòåðü â òóðáèííîé ðåøåòêå

ãî âèõðÿ. Âñå ýòè âèõðè òîðìîçÿò ïîòîê è ãåíåðè-

ðóþò ïîòåðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ (êèíåòè÷åñêîé ýíåð-

ãèè), íàçûâàåìûå âòîðè÷íûìè ïîòåðÿìè.

Äîïîëíèòåëüíûìè ïîòåðÿìè ñ÷èòàþòñÿ ïîòåðè,

ñâÿçàííûå ñ îõëàæäàþùèì âîçäóõîì – ïîòåðè ýíåð-

ãèè îñíîâíîãî ïîòîêà îò âòåêàíèÿ âîçäóõà

â ïðîòî÷-

íóþ ÷àñòü è ñìåøåíèÿ åãî ñ îñíîâíûì ïîòîêîì,

à òàêæå ïîòåðè ìîùíîñòè íà ïðîêà÷êó îõëàæäàþ-

ùåãî âîçäóõà ÷åðåç ðîòîð.

Äëÿ öèëèíäðè÷åñêîé ïðîòî÷íîé ÷àñòè

= U

), áåç îõëàæäåíèÿ (G

= G

) è ñ èñ-

ïîëüçîâàíèåì óñëîâíîé àäèàáàòè÷åñêîé ñêîðîñòè

ãàçà, âû÷èñëåííîé ïî ïåðåïàäó íà òóðáèíå:

àä

= (2

∆∆

∆

)

1/2

= f(Ð*

/Ð*

)

óðàâíåíèå äëÿ ê.ï.ä. ìîæåò áûòü ïðèâåäåíî ê óäîá-

íîìó äëÿ àíàëèçà âèäó:

η η

= 2U(C

+ C

)/C*

àä

Èñòîðè÷åñêè íà ïðàêòèêå ê.ï.ä. òóðáèíû ÷àùå

ñîîòíîñÿò íå ñ U/C*

àä

, à ñ U/C

àä

, ãäå C

àä

îïðåäåëÿ-

åòñÿ ïî ñòàòè÷åñêîìó äàâëåíèþ íà âûõîäå, òî åñòü

ÿâëÿåòñÿ ôóíêöèåé îòíîøåíèÿ äàâëåíèé Ð*

/Ð*

Çàâèñèìîñòü ê.ï.ä. òóðáèíû îò ïàðàìåòðà U/C

àä

ïî-

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

372

êàçàíà íà Ðèñ. 8.1_6. Èñïîëüçîâàíèå U/C

àä

âìåñòî

U/C*

àä

íå ìåíÿåò ïðèíöèïèàëüíî õàðàêòåðà èçìå-

íåíèÿ ê.ï.ä. îò ïàðàìåòðà íàãðóçêè.

Èç óðàâíåíèÿ äëÿ ïåðâè÷íîãî ê.ï.ä. âèäíà çà-

âèñèìîñòü ê.ï.ä. îò îêðóæíîé ñêîðîñòè U (è ïàðà-

ìåòðà íàãðóçêè U/C

àä

). Ñ óâåëè÷åíèåì U/C

àä

îò íóëÿ

ê.ï.ä. ìîíîòîííî óâåëè÷èâàåòñÿ, íî çàòåì – êàê

âèäíî èç ñì. Ðèñ. 8.1_6 – íà÷èíàåò ñêàçûâàòüñÿ

óìåíüøåíèå ïðîåêöèè C

, êîòîðàÿ ìåíÿåò çíàê è

ñ äàëüíåéøèì óâåëè÷åíèåì îêðóæíîé ñêîðîñòè U

ïîëíîñòüþ êîìïåíñèðóåò ïðîåêöèþ C

1U .

Êîãäà àë-

ãåáðàè÷åñêàÿ ñóììà C

+ C

ñðàâíÿåòñÿ ñ íóëåì,

ê.ï.ä. òîæå ñòàíåò ðàâíûì íóëþ. Ýòó çàâèñèìîñòü

ìîæíî îòíåñòè ê íàèáîëåå ÷àñòî èñïîëüçóåìûì.

Â ïðàêòèêå ïðîåêòèðîâàíèÿ íàèáîëåå ÷àñòî

èñïîëüçóþòñÿ êîððåëÿöèÿ ê.ï.ä. ñ äâóìÿ ïàðàìåòðà-

ìè: óäåëüíîé àýðîäèíàìè÷åñêîé íàãðóçêîé

∆∆

∆

H/U

(âåëè÷èíà, îáðàòíàÿ U/C

àä

) è îòíîñèòåëüíîé îñå-

âîé ñêîðîñòüþ C

/U. C

ÿâëÿåòñÿ ñðåäíåé âåëè÷è-

íîé èç C

1à

è C

2à

– ñì. Ðèñ. 8.1_5. Óâåëè÷åíèå C

óìåíüøàåò óãëû ïîâîðîòà ïîòîêà â ðåøåòêàõ, òî

åñòü ñíèæàåò ïîòåðè â íèõ è óâåëè÷èâàåò ê.ï.ä. –

íî äî íåêîòîðîãî ïðåäåëà, òàê êàê çàòåì ê.ï.ä. ïà-

äàåò èç-çà óìåíüøåíèÿ îñíîâíûõ ñîñòàâëÿþùèõ

óäåëüíîé ðàáîòû C

è C

Òàêèì îáðàçîì, óðîâåíü àýðîäèíàìè÷åñêèõ

ïîòåðü â ëîïàòî÷íûõ ðåøåòêàõ, îêàçûâàþùèé îñ-

íîâíîå âëèÿíèå íà ê.ï.ä., çàâèñèò ïðåæäå âñåãî îò

óãëà ïîâîðîòà ïîòîêà â ëîïàòêå (àýðîäèíàìè÷åñêîé

íàãðóçêè òóðáèíû

∆∆

∆

H/U

), îòíîñèòåëüíîé äëèíû

ëîïàòîê (îòíîñèòåëüíîé îñåâîé ñêîðîñòè ïîòîêà

â ñòóïåíè C

/U), óðîâíÿ ÷èñåë Ìàõà (îòíîøåíèÿ

ïîëíûõ äàâëåíèé Ð*

/Ð*

), ïîòåðü îõëàæäåíèÿ

(ðàñõîäà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà).

Ðèñóíîê 8.1_6 – Èçìåíåíèå ê.ï.ä. ðàçëè÷íûõ òóðáèí

ïðè èñïûòàíèÿõ â çàâèñèìîñòè îò

ïàðàìåòðà íàãðóçêè U/Ñ

àä

Ãðàôèê, èçîáðàæàþùèé ê.ï.ä. òóðáèíû â çà-

âèñèìîñòè îò

∆∆

∆

H/U

/U, íàçûâàåòñÿ «äèàãðàì-

ìîé Ñìèòà». Îðèãèíàëüíàÿ «äèàãðàììà Ñìèòà»

(ñì. Ðèñ. 8.1_7) ïîñòðîåíà ïî ýêñïåðèìåíòàëüíî

èçìåðåííûì ê.ï.ä. ðàçëè÷íûõ òóðáèí è ïîçâîëÿåò

îöåíèòü âëèÿíèå óäåëüíîé àýðîäèíàìè÷åñêîé íà-

ãðóçêè è îòíîñèòåëüíîé îñåâîé ñêîðîñòè íà ê.ï.ä.

ñòóïåíè.

«Äèàãðàììà Ñìèòà» èñïîëüçóåòñÿ òàêæå äëÿ

ïðîâåðêè ðàçëè÷íûõ ìåòîäèê ðàñ÷åòà ïîòåðü â òóð-

áèíå. Â áîëåå ñîâðåìåííîé ôîðìå (ñ èñïîëüçîâà-

íèåì áîëåå ïîëíûõ è ñîâðåìåííûõ ýêñïåðèìåí-

òàëüíûõ äàííûõ) ýòà äèàãðàììà ïî-ïðåæíåìó

àêòèâíî èñïîëüçóåòñÿ â ïðîåêòèðîâàíèè.

Òåíäåíöèè ðàçâèòèÿ òóðáèí

Îáùèìè òåíäåíöèÿìè â ðàçâèòèè ãàçîâûõ òóð-

áèí ìîæíî ñ÷èòàòü óâåëè÷åíèå àýðîäèíàìè÷åñêîé

íàãðóçêè íà ñòóïåíü è óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû ãàçà

íà âõîäå â òóðáèíó. Îáå ýòè òåíäåíöèè îòðàæàþò

îáùåå íàïðàâëåíèå ðàçâèòèÿ àâèàöèîííûõ è íàçåì-

íûõ äâèãàòåëåé – óâåëè÷åíèå òåðìè÷åñêîãî ê.ï.ä.

(çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ òåìïåðàòóðû ãàçà

è ñòåïåíè

ñæàòèÿ) è óëó÷øåíèå óäåëüíûõ ïàðàìåòðîâ (çà ñ÷åò

óìåíüøåíèÿ ãàáàðèòîâ, ìàññû, ñîêðàùåíèÿ êîëè-

÷åñòâà ñòóïåíåé è ëîïàòîê).

Ðèñóíîê 8.1_7 – «Äèàãðàììà Ñìèòà» [8.1.4.2]

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

373

Íåäîñòàòî÷íàÿ âåëè÷èíà ðàñïîëàãàåìîé îê-

ðóæíîé ñêîðîñòè – äëÿ òðåáóåìîé óäåëüíîé ðàáî-

òû – ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ àýðîäèíàìè÷åñêîé

íàãðóçêè. Â ÒÂÄ îêðóæíàÿ ñêîðîñòü îãðàíè÷èâà-

åòñÿ ìàññîé è ïðî÷íîñòüþ äèñêà, à â ÒÍÄ – ÷àñòî-

òîé âðàùåíèÿ âåíòèëÿòîðà è ãàáàðèòàìè/ìàññîé

ñàìîé ÒÍÄ. Íåäîñòàòî÷íàÿ âåëè÷èíà îêðóæíîé

ñêîðîñòè â ÒÍÄ ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó ñíè-

æåíèþ ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ, êîòîðóþ ìîæíî ðåà-

ëèçîâàòü â îäíîé ñòóïåíè. Ïîýòîìó êîëè÷åñòâî ñòó-

ïåíåé â ÒÍÄ (ó ãðàæäàíñêèõ äâèãàòåëåé ñ áîëüøîé

ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè) ñóùåñòâåííî âûøå,

÷åì â ÒÂÄ. ÒÂÄ ìîæåò áûòü îäíîñòóïåí÷àòîé èëè

äâóõñòóïåí÷àòîé. ÒÍÄ ìîæåò èìåòü äî âîñüìè ñòó-

ïåíåé.

Âîåííûå äâèãàòåëè îáû÷íî èìåþò îäíî- èëè

äâóõñòóïåí÷àòûå ÒÂÄ è ÒÍÄ.

Íåäîñòàòîê îêðóæíîé ñêîðîñòè - â ñîîòâåòñòâèè

ñ òðåóãîëüíèêàìè ñêîðîñòåé -

ïðèâîäèò ê

óâåëè÷å-

íèþ óãëîâ ïîâîðîòà ïîòîêà â ëîïàòêå, áîëåå èçîã-

íóòûì ïðîôèëÿì è óâåëè÷åííûì ïîòåðÿì â íèõ.

Âëèÿíèå êîýôôèöèåíòà àýðîäèíàìè÷åñêîé íàãðóç-

êè

∆∆

∆

H/U

è îòíîñèòåëüíîé îñåâîé ñêîðîñòè C

íà ïîòåðè â ëîïàòêàõ è, â êîíå÷íîì ñ÷åòå, íà ê.ï.ä.

– õîðîøî îòðàæåíî â «äèàãðàììå Ñìèòà». C

– ýòî

ñðåäíÿÿ âåëè÷èíà ìåæäó îñåâûìè ñêîðîñòÿìè ãàçà

â ÑÀ – Ñ

1À

è â ÐÊ – Ñ

2À

Óâåëè÷åíèå ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ (ñòåïåíè

ïîíèæåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ) â ñòóïåíè ïðèâîäèò

ê ðîñòó ñêîðîñòåé íà ïîâåðõíîñòè ïðîôèëåé äî

óðîâíÿ ñêîðîñòè çâóêà è âûøå, ïîÿâëåíèþ ñêà÷êîâ

óïëîòíåíèÿ è óâåëè÷åíèþ ïîòåðü. Ïðèíöèïèàëü-

íîå âëèÿíèå ñòåïåíè ïîíèæåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ

íà ê.ï.ä. îäíîñòóïåí÷àòîé è äâóõñòóïåí÷àòîé òóð-

áèí âèäíî íà Ðèñ. 8.1_8 (öåíòð ãðàôèêà ñîîòâåò-

ñòâóåò ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ 4,0).

Ðèñóíîê 8.1_8 – Âëèÿíèå ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ ïî

ïîëíîìó äàâëåíèþ íà îòíîñèòåëü-

íûé óðîâåíü ê.ï.ä. [8.1.4.3]

Â îäíîñòóïåí÷àòîé òóðáèíå óðîâåíü ñêîðîñ-

òåé ãàçà ñóùåñòâåííî âûøå è óðîâåíü ê.ï.ä. åå

íèæå. Ñ óâåëè÷åíèåì ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ ðîñò

óðîâíÿ ñêîðîñòåé â ëîïàòî÷íûõ ðåøåòêàõ îäíîñòó-

ïåí÷àòîé òóðáèíû èäåò ãîðàçäî áîëåå âûñîêèì òåì-

ïîì è ê.ï.ä. åå ïàäàåò ãîðàçäî áûñòðåå.

Óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû íà âõîäå â òóðáèíó

ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ïàðàìåòðîâ, íàèáîëåå ñèëüíî

âëèÿþùèõ íà ê.ï.ä. Âûñîêèå òåìïåðàòóðû äåëàþò

íåîáõîäèìûì ïðèìåíåíèå îõëàæäåíèÿ. Îíî âëèÿ-

åò íà ê.ï.ä. êàê íåïîñðåäñòâåííî - óìåíüøåíèå

ê.ï.ä. ïðè ïðîêà÷êå îõëàæäàþùåãî âîçäóõà, âûïóñ-

êå âîçäóõà èç ëîïàòîê, óòå÷êàõ â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü,

òàê è êîñâåííî - óâåëè÷åíèå òîëùèíû âûõîäíûõ

êðîìîê äëÿ âûïóñêà âîçäóõà, êîíñòðóêòèâíûå îã-

ðàíè÷åíèÿ äëÿ ðàçìåùåíèÿ êàíàëîâ îõëàæäàþùå-

ãî âîçäóõà â ëîïàòêàõ, êîðïóñå è ò.ä. Óìåíüøåíèå

ê.ï.ä. òóðáèíû ñ îõëàæäåíèåì ìîæåò äîñòèãàòü

2…4% è áîëåå.

Èçìåíåíèå ê.ï.ä. ÒÂÄ ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ

òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä òóðáèíîé ïî îïûòó ïî îïû-

òó Rolls-Royce [8.1.4.4] ïðåäñòàâëåíî íà Ðèñ. 8.1_9.

Äîñòèãíóòûé óðîâåíü àýðîäèíàìè-

÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè òóðáèí

Â öåëîì ê.ï.ä. àâèàöèîííûõ òóðáèí â ïåðâóþ

î÷åðåäü îïðåäåëÿåòñÿ òåìè óñëîâèÿìè, â êîòîðûõ

äîëæíà áûòü ðåàëèçîâàíà êîíñòðóêöèÿ. Ýòî æåñò-

êèå îãðàíè÷åíèÿ ïî êîëè÷åñòâó ñòóïåíåé, ìàññå,

ïî ãàáàðèòíûì ðàçìåðàì, ïî ïðî÷íîñòè ðàáî÷èõ

ëîïàòîê è äèñêîâ, íåîáõîäèìîñòü èíòåíñèâíîãî

îõëàæäåíèÿ, êàê ñëåäñòâèå âûñîêèõ ñòåïåíåé ñæà-

òèÿ è äâóõêîíòóðíîñòè – ìàëàÿ äëèíà ëîïàòîê è òàê

äàëåå.

Àâèàöèîííûå òóðáèíû ìîæíî ðàçäåëèòü íà

íåñêîëüêî ãðóïï, êàæäàÿ èç êîòîðûõ õàðàêòåðèçó-

åòñÿ ñâîèìè êîíñòðóêòèâíûìè îñîáåííîñòÿìè

è ðåàëüíî äîñòèæèìûì çíà÷åíèåì ê.ï.ä.

Ê ïåðâîé ãðóïïå ìîãóò áûòü îòíåñåíû ñâîáîä-

íûå ñèëîâûå òóðáèíû ÃÒÓ äëÿ ìåõàíè÷åñêîãî ïðè-

âîäà è ýëåêòðîýíåðãåòèêè, ñîçäàííûå íà áàçå àâèà-

öèîííûõ äâèãàòåëåé. Ñèëîâîé òóðáèíîé (ÑÒ)

íàçûâàåòñÿ òóðáèíà, ïåðåäàþùàÿ âñþ ñâîþ ìîù-

íîñòü êàêîìó-ëèáî âíåøíåìó óñòðîéñòâó (íàïðè-

ìåð, ãåíåðàòîðó èëè âèíòó). Åñëè ÑÒ íå èìååò ìå-

õàíè÷åñêîé ñâÿçè ñ êîìïðåññîðîì, òî åå íàçûâàþò

ñâîáîäíîé. Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ñâîáîäíîé òóðáè-

íû êîíñòðóêòèâíûå îãðàíè÷åíèÿ îáû÷íî ìèíè-

ìàëüíû. Ê.ï.ä. ýòèõ íåîõëàæäàåìûõ ìíîãîñòóïåí-

÷àòûõ òóðáèí íàõîäèòñÿ íà óðîâíå 92…94%.

Êî âòîðîé ãðóïïå ìîãóò áûòü îòíåñåíû àâèàöè-

îííûå ìíîãîñòóïåí÷àòûå ÒÍÄ, ñîçäàâàåìûå â óñëî-

âèÿõ æåñòêèõ îãðàíè÷åíèé ïî ìàññå è ïî ðàñïîëàãà-

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

374

åìîé îêðóæíîé ñêîðîñòè.

Îñíîâíîé ïðîáëåìîé äëÿ

ê.ï.ä. ýòèõ òóðáèí ÿâëÿåòñÿ âûñîêàÿ àýðîäèíàìè-

÷åñêàÿ íàãðóçêà (íåõâàòêà îêðóæíîé ñêîðîñòè, ïðè-

âîäÿùàÿ ê áîëüøèì óãëàì ïîâîðîòà ïîòîêà â ëî-

ïàòî÷íûõ ðåøåòêàõ). Ýòè òóðáèíû îáû÷íî èìåþò

ê.ï.ä. íà óðîâíå 89…93%. Íàïðèìåð, ê.ï.ä. ÷åòû-

ðåõñòóïåí÷àòîé ÒÍÄ CFM56-5B/P ñîñòàâëÿåò

88,5% [8.1.4.5] – ïðåæäå âñåãî èç-çà âûñîêîé óäåëü-

íîé íàãðóçêè. Ïÿòèñòóïåí÷àòûé âàðèàíò ÒÍÄ (ðàç-

ðàáîòêà MTU) íàèáîëåå ñîâðåìåííîãî ÒÐÄÄ

GP7200 èìååò ê.ï.ä. 92,4% [8.1.4.6]. Äëÿ äâèãàòåëÿ

ñ î÷åíü âûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè (òî

åñòü î÷åíü âûñîêîé íàãðóçêîé íà ÒÍÄ) ýòà âåëè-

÷èíà ñ÷èòàåòñÿ çíà÷èòåëüíûì äîñòèæåíèåì.

ÒÂÄ ãðàæäàíñêèõ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé

ìîãóò áûòü êàê îäíîñòóïåí÷àòûìè (êàê ïðàâèëî,

ñèëüíî íàãðóæåííûìè – ñî ñòåïåíüþ ðàñøèðåíèÿ

ïî ïîëíîìó äàâëåíèþ 2,8…4,5), òàê è äâóõñòóïåí-

÷àòûìè (ñ óìåðåííîé íàãðóçêîé – ñòåïåíüþ ðàñ-

øèðåíèÿ íà ñòóïåíè îò 2,0 äî 2,5 è îáùåé ñòåïå-

íüþ ïîíèæåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ 4,0…5,5).

Ïåðâè÷íûé (îòíåñåííûé ê ðàñõîäó ãàçà íà âûõîäå

èç 1ÑÀ) ê.ï.ä. îäíîñòóïåí÷àòûõ òóðáèí çàâèñèò îò

ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ (òî åñòü óðîâíÿ ÷èñåë Ìàõà

â ïðîòî÷íîé ÷àñòè) è ñîñòàâëÿåò 87…90%. Ïåðâè÷-

íûé ê.ï.ä. äâóõñòóïåí÷àòûõ òóðáèí â ìåíüøåé ñòå-

ïåíè çàâèñèò îò ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ è íàõîäèòñÿ

íà óðîâíå 88…92%.

Óâåëè÷åíèå ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ ïðèâîäèò

ê óâåëè÷åíèþ ðàçíèöû â ðåàëèçîâàííûõ çíà÷åíè-

ÿõ ê.ï.ä. (ñì. Ðèñ. 8.1_8). Ýòî ðàçëè÷èå äîñòèãàåò

4% ïðè ñòåïåíè ïîíèæåíèÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ íà

óðîâíå 4,0. Ñîêðàùåíèå ýòîé ðàçíèöû – ïðè îá-

ùåé òåíäåíöèè ê ñîêðàùåíèþ êîëè÷åñòâà ñòóïå-

íåé – ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç íàèáîëåå àêòóàëüíûõ çà-

äà÷ â ïðîåêòèðîâàíèè òóðáèí.

Âëèÿíèå ê.ï.ä. òóðáèíû íà óäåëüíûé ðàñõîä

òîïëèâà äâèãàòåëÿ ñ áîëüøîé ñòåïåíüþ äâóõêîí-

òóðíîñòè (5…8) ìîæíî ïðèáëèæåííî âûðàçèòü

ñëåäóþùèìè öèôðàìè: 1% èçìåíåíèÿ ê.ï.ä. ÒÂÄ

èëè ÒÍÄ èçìåíÿåò ðàñõîä òîïëèâà íà 0,60…0,80%.

Äëÿ ÒÂÄ ãàçîãåíåðàòîðîâ ñî ñâîáîäíîé ÑÒ (äëÿ

ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà èëè ïðèâîäà ãàçîãåíåðàòî-

ðà) êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ ñîñòàâëÿåò 1,0…1,5% ðàñ-

õîäà òîïëèâà íà 1% ê.ï.ä. ÒÂÄ. Äëÿ ñâîáîäíûõ ÑÒ

ýòèõ óñòàíîâîê êàæäûé ïðîöåíò èçìåíåíèÿ ê.ï.ä.

îçíà÷àåò îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå ê.ï.ä. è ìîùíî-

ñòè óñòàíîâêè íà òàêóþ æå âåëè÷èíó.

Äëÿ òóðáèí ñòàöèîíàðíûõ ýíåðãåòè÷åñêèõ

óñòàíîâîê, ìîùíîñòü êîòîðûõ äåëèòñÿ ìåæäó êîì-

Ðèñóíîê 8.1_9 – Âëèÿíèå óâåëè÷åíèÿ ðàñõîäà âîçäóõà è ðàçâèòèÿ òåõíîëîãèè îõëàæäåíèÿ íà ê.ï.ä. ÒÂÄ

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

375

ïðåññîðîì è ïîòðåáèòåëåì, êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ

áîëüøå 1 – è òåì áîëüøå, ÷åì áîëüøå âûõîäíàÿ

ìîùíîñòü ïðåâûøàåò ìîùíîñòü êîìïðåññîðà.

Îáû÷íî êàæäûé ïðîöåíò óâåëè÷åíèÿ ê.ï.ä. òóðáè-

íû óâåëè÷èâàåò ìîùíîñòü òóðáèíû (èëè óìåíüøà-

åò ðàñõîä òîïëèâà) íà 2…2,5%.

8.1.1 – Òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå

ê êîíñòðóêöèè òóðáèí

Òóðáèíà – ÷àñòü ÃÒÄ è ê íåé ïðåäúÿâëÿþòñÿ

òå æå îáùåòåõíè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ, ÷òî è êî âñå-

ìó äâèãàòåëþ (ñì. ðàçäåë 2.3). Êîíêðåòíûå òðåáî-

âàíèÿ ê êîíñòðóêöèè òóðáèíû ìîæíî ñôîðìóëèðî-

âàòü ñëåäóþùèì îáðàçîì:

1. Ìàêñèìàëüíûé ê.ï.ä.

Âàæíîñòü îáåñïå÷åíèÿ ìàêñèìàëüíî âîçìîæ-

íîé àýðîäèíàìè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè (ê.ï.ä.) òóð-

áèíû â õîäå ïðîåêòèðîâàíèÿ âèäíà èç ðàññìîòðåí-

íîãî â ðàçäåëå 8.1 âëèÿíèÿ òóðáèíû íà óäåëüíûå

ïàðàìåòðû äâèãàòåëÿ.

2. Ìèíèìàëüíûé ðàñõîä îõëàæäàþùåãî âîç-

äóõà.

Ðàñõîä îõëàæäàþùåãî âîçäóõà èìååò ôàêòè-

÷åñêè ñòîëü æå âàæíîå çíà÷åíèå äëÿ óäåëüíûõ ïà-

ðàìåòðîâ äâèãàòåëÿ, êàê è ê.ï.ä. òóðáèíû. Êðîìå

òîãî, óâåëè÷åíèå ðàñõîäà íà îõëàæäåíèå óõóäøàåò

ê.ï.ä. òóðáèíû è çàòðóäíÿåò ïîëó÷åíèå òàêèõ ýêî-

ëîãè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê äâèãàòåëÿ, êàê íèçêàÿ

ýìèññèÿ â ÊÑ.

Â ñîâðåìåííûõ àâèàöèîííûõ òóðáèíàõ ðàñ-

õîä îõëàæäàþùåãî âîçäóõà ìîæåò äîñòè÷ü 30% îò

ðàñõîäà âîçäóõà ÷åðåç ÊÂÄ.

Ñëåäóåò ðàçëè÷àòü ðàñõîä îõëàæäàþùåãî

âîçäóõà íà 1ÑÀ òóðáèíû (îò ñå÷åíèÿ 4 äî ñå÷å-

íèÿ 41 – ñì. Ðèñ. 8_3) è ðàñõîä âîçäóõà, ïîñòóïà-

þùåãî

â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü çà ñå÷åíèåì 41 – òî åñòü

íà ðîòîð òóðáèíû, ñ êîòîðîãî è ïðîèñõîäèò

íåïîñ-

ðåäñòâåííûé îòáîð ìîùíîñòè. Ðàñõîä íà 1ÑÀ

(10…12% îò ðàñõîäà ÷åðåç ÊÂÄ) â òåðìîäèíàìè-

÷åñêîì ñìûñëå ìîæåò ñ÷èòàòüñÿ ÷àñòüþ ÊÑ è íå-

ïîñðåäñòâåííî âëèÿåò íå íà óäåëüíûå ïàðàìåòðû

äâèãàòåëÿ, à íà óðîâåíü òåìïåðàòóðû ãàçà çà ÊÑ

(â ñå÷åíèè 4) è ïîòåðè ýíåðãèè â 1ÑÀ. Ðàçíèöà òåì-

ïåðàòóð ãàçà â ñå÷åíèè 4 è 41 ñîñòàâëÿåò îò 80 äî

120Ê.

3. Ìèíèìàëüíàÿ ïðîèçâîäñòâåííàÿ ñåáåñòîè-

ìîñòü.

Äîëÿ òóðáèí (ÒÂÄ è ÒÍÄ) â ñåáåñòîèìîñòè

äâèãàòåëÿ ñðåäíåé òÿãè (òèïà CFM56 è V2500) ñî-

ñòàâëÿåò îêîëî 30%. Äëÿ ïðîìûøëåííûõ íàçåìíûõ

äâèãàòåëåé, ñîçäàííûõ íà áàçå ãàçîãåíåðàòîðà àâèà-

öèîííîãî ïðîòîòèïà, â êîòîðûõ óáðàíû âåíòèëÿ-

òîð è ÊÍÄ, à ÒÍÄ çàìåíåíà íà ÑÒ (òèïà ÏÑ-90ÃÏ-

1, -2, -3), äîëÿ òóðáèí ñîñòàâëÿåò îêîëî 40%.

4. Ìèíèìàëüíàÿ ñòîèìîñòü ÒÎ.

Äîëÿ ñòîèìîñòè ÒÎ òóðáèíû â ñòîèìîñòè îá-

ñëóæèâàíèÿ äâèãàòåëÿ (îñíîâíóþ ÷àñòü êîòîðîãî

ñîñòàâëÿþò çàòðàòû íà çàï÷àñòè è öåõîâûå ðåìîí-

òû) ñîñòàâëÿåò îêîëî 60% (ñì. Ðèñ. 8.1.1_1).

Ðèñóíîê 8.1.1_1 – Ñòîèìîñòü òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ òóðáèíû

à) Äîëè ÒÂÄ è ÒÍÄ â ñòîèìîñòè îáñëóæèâàíèÿ äâèãàòåëÿ CFM56-3 [8.1.4.7];

á) Ñîñòàâëÿþùèå ñòîèìîñòè îáñëóæèâàíèÿ óçëîâ òèïè÷íîãî àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

376

Äëÿ òóðáèí äâèãàòåëåé áëèæíå- è ñðåäíåìàãè-

ñòðàëüíûõ ñàìîëåòîâ, à òàêæå òóðáèí òàê íàçûâàå-

ìûõ «àâèàïðîèçâîäíûõ» íàçåìíûõ äâèãàòåëåé (ìîù-

íîñòüþ äî 50 ÌÂò) ïîëíàÿ ñòîèìîñòü îáñëóæèâàíèÿ

ñîñòàâëÿåò îò 50 äî 150 äîëëàðîâ çà ëåòíûé ÷àñ. Äëÿ

òóðáèí äâèãàòåëåé áîëüøîé (ñâûøå 40 òîíí) òÿãè

ñòîèìîñòü îáñëóæèâàíèÿ çíà÷èòåëüíî âûøå.

Ñàìîñòîÿòåëüíîå è âàæíåéøåå çíà÷åíèå ñòî-

èìîñòü îáñëóæèâàíèÿ ïðèîáðåëà â 1990 - õ ãîäàõ

ïîñëå ïîâñåìåñòíîãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñèñòåìû

îáñëóæèâàíèÿ äâèãàòåëåé ïðîèçâîäèòåëåì íà îñ-

íîâå ôèêñèðîâàííîé îïëàòû çà ëåòíûé ÷àñ.

5. Îáåñïå÷åíèå íåîáõîäèìîãî äëÿ êîíêóðåí-

òîñïîñîáíîñòè äâèãàòåëÿ ðåñóðñà (ñðîêà ñëóæáû)

îñíîâíûõ äåòàëåé. Èìåííî ðåñóðñ îñíîâíûõ äåòà-

ëåé òóðáèíû îïðåäåëÿåò íàðàáîòêó íà ðåìîíò âñå-

ãî äâèãàòåëÿ. Ðåñóðñ ëîïàòîê ÷àùå âñåãî èçìåðÿåò-

ñÿ â ÷àñàõ (ðåæå – â öèêëàõ). Ðåñóðñ ðîòîðíûõ

äåòàëåé (äèñêîâ, äåôëåêòîðîâ è âàëîâ) èçìåðÿåòñÿ

â öèêëàõ. Â ëó÷øèõ ñîâðåìåííûõ àâèàöèîííûõ

êîíñòðóêöèÿõ òóðáèí ðåñóðñ ëîïàòîê ÒÂÄ äîñòè-

ãàåò 15000 ÷àñîâ, à ðåñóðñ ðîòîðíûõ äåòàëåé ÒÂÄ

– 20000 öèêëîâ.

6. Íàëè÷èå çàïàñà ïî òåìïåðàòóðå ãàçà ïåðåä

òóðáèíîé.

Ïðîåêòíûé çàïàñ ïî òåìïåðàòóðå ïåðåä òóð-

áèíîé – ýòî âûáðàííàÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè âåëè-

÷èíà, íà êîòîðóþ óâåëè÷èâàþòñÿ ðàñ÷åòíûå òåì-

ïåðàòóðû ãàçà ïåðåä òóðáèíîé (ïåðåä ðîòîðîì

òóðáèíû) ïðè òåïëîâûõ è ïðî÷íîñòíûõ ðàñ÷åòàõ.

Çàïàñ íà ïðîåêòèðîâàíèå òóðáèíû ó÷èòûâàåò:

Ðàçáðîñ äâèãàòåëåé ïî òåìïåðàòóðå ïåðåä òóð-

áèíîé (èç-çà ïðîèçâîäñòâåííûõ îòêëîíåíèé â ðàç-

ìåðàõ äåòàëåé è çàçîðàõ â ïðåäåëàõ äîïóñêîâ),

- Èçíîñ òóðáèíû è äâèãàòåëÿ â ýêñïëóàòàöèè,

- Ïîãðåøíîñòè ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ,

Ðèñê, ñâÿçàííûé ñ ïðèìåíåíèåì íîâûõ òåõíî-

ëîãèé è íîâûõ ïàðàìåòðîâ.

Çàïàñ, îêîí÷àòåëüíî ïîëó÷åííûé ïîñëå ïðîåê-

òèðîâàíèÿ, èñïîëüçóåòñÿ ïðè ýêñïëóàòàöèè äâèãà-

òåëÿ â âèäå çàïàñà ïî òåìïåðàòóðå ãàçà çà òóðáèíîé.

Ñ èñïîëüçîâàíèåì ýòîãî çàïàñà óñòàíàâëèâàåòñÿ

ïðåäåëüíàÿ òåìïåðàòóðà ãàçà çà òóðáèíîé (íàçûâà-

åìàÿ Redline), ïî äîñòèæåíèè êîòîðîé äâèãàòåëü

äîëæåí áûòü ñíÿò.

Äëÿ äâèãàòåëåé îäíîãî ñåìåéñòâà óðîâåíü òåì-

ïåðàòóðû Redline îäèíàêîâ, íî çàïàñû ïî òåìïåðà-

òóðå çà òóðáèíîé ìîãóò ñóùåñòâåííî îòëè÷àòüñÿ

â çàâèñèìîñòè îò òîãî, êîêîé óðîâåíü òÿãè íåîáõî-

äèì â êîíêðåòíîì ïðèìåíåíèè. Íà Ðèñ. 8.1.1_2

ïðèâåäåí ïðèìåð çàïàñîâ äëÿ ÒÂÄ CFM56-5A

è CFM56-5B â çàâèñèìîñòè îò òÿãè, ñ êîòîðîé äâè-

ãàòåëü áóäåò èñïîëüçîâàòüñÿ. Äâèãàòåëè â ïðåäåëàõ

êàæäîãî ñåìåéñòâà ïîëíîñòüþ óíèôèöèðîâàíû.

Ðèñóíîê 8.1.1_2 – Çàïàñ ïî òåìïåðàòóðå ãàçà çà

òóðáèíîé â çàâèñèìîñòè îò ðàñ-

ïîëàãàåìîé òÿãè äëÿ äâèãàòåëåé

ñåìåéñòâ CFM56-5A è CM56-5B

[8.1.4.5]

8.1.2 – Êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû òóð-

áèí

Ðàññìîòðåííûå íèæå êîíñòðóêòèâíûå ñõåìû

ãàçîâûõ òóðáèí ÿâëÿþòñÿ, â îñíîâíîì, îñåâûìè

(â ñîîòâåòñòâèè ñ ïîäàâëÿþùèì áîëüøèíñòâîì ðå-

àëèçîâàííûõ êîíñòðóêöèé) è àâèàöèîííûìè (íàè-

áîëåå êîíñòðóêòèâíî ñëîæíûìè). Ñòàöèîíàðíûå

íàçåìíûå ãàçîâûå òóðáèíû ðàññìîòðåíû â ìèíè-

ìàëüíîì îáúåìå.

8.1.2.1 – Êëàññèôèêàöèÿ ãàçîâûõ

òóðáèí

Êîíñòðóêòèâíî òóðáèíû ðàçëè÷àþòñÿ ïî íà-

ïðàâëåíèþ òå÷åíèÿ ãàçà - îñåâûå è ðàäèàëüíûå

òóðáèíû.

Â ÃÒÄ, çà ðåäêèì èñêëþ÷åíèåì, ïðèìåíÿþòñÿ

îñåâûå òóðáèíû. Ãàç â îñåâîé òóðáèíå äâèæåòñÿ ïî

ïðîòî÷íîé ÷àñòè ïàðàëëåëüíî îñè âðàùåíèÿ ðîòî-

ðà. Â ðàäèàëüíîé òóðáèíå ãàç äâèæåòñÿ íå òîëüêî

â îñåâîì íàïðàâëåíèè (ýòî íåîáõîäèìî äëÿ îáåñïå-

÷åíèÿ ðàñõîäà ãàçà ÷åðåç òóðáèíó), íî è

â ðàäèàëü-

íîì íàïðàâëåíèè - ïåðïåíäèêóëÿðíî îñè âðàùåíèÿ

ðîòîðà òóðáèíû.

Ðàäèàëüíûå òóðáèíû ìîãóò áûòü, â ñâîþ î÷å-

ðåäü, öåíòðîñòðåìèòåëüíûìè (ãàç äâèæåòñÿ ê öåí-

òðó ñòóïåíè) è öåíòðîáåæíûìè (ãàç äâèæåòñÿ îò

öåíòðà ñòóïåíè).

Öåíòðîáåæíûå òóðáèíû âñòðå÷àþòñÿ î÷åíü

ðåäêî, ïîýòîìó íà ïðàêòèêå ðàäèàëüíûìè òóðáè-

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

377

íàìè íàçûâàþò öåíòðîñòðåìèòåëüíûå ðàäèàëüíûå

òóðáèíû.

Öåíòðîñòðåìèòåëüíûå ðàäèàëüíûå òóðáèíû

ïðèìåíÿþòñÿ, â îñíîâíîì, äëÿ ìàëûõ îáúåìíûõ

ðàñõîäîâ ãàçà. Ýòî òóðáîíàñîñû, òóðáîñòàðòåðû,

ýëåêòðîãåíåðàòîðû ìîùíîñòüþ 30…250 êÂò (íà-

ïðèìåð, ôèðìû Capstone). Èçâåñòíà ñåðèÿ ïðîìûø-

ëåííûõ äâèãàòåëåé ìîùíîñòüþ 1,5…1,8 ÌÂò ñ ðà-

äèàëüíûìè òóðáèíàìè OP16 (ñì. Ðèñ. 8.1.2.1_1)

ãîëëàíäñêîé êîìïàíèè OPRA) [8.1.4.8].

Äâèãàòåëü ÎÐ16 âûïîëíåí ñ ðàäèàëüíîé òóð-

áèíîé 1 è öåíòðîáåæíûì êîìïðåññîðîì 2. Ãàç ÷å-

ðåç êàíàë 3 ðàäèàëüíî âõîäèò â ðàáî÷åå êîëåñî 4.

Òóðáèíà (ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ îêîëî 6) ñîñòîèò èç

ðàáî÷åãî êîëåñà, êîðïóñà 5 è âûõîäíîãî ïàòðóáêà

6.. Òåìïåðàòóðà ãàçà ïåðåä òóðáèíîé – îêîëî

1000

Ñ.

Îñíîâíûå ïðåèìóùåñòâà ðàäèàëüíîé òóðáèíû

– îòñóòñòâèå ÑÀ, ìàëûå ãàáàðèòû, ïðîñòîòà, ìàëàÿ

ìàññà. Ìàëàÿ äëèíà ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü êîí-

ñîëüíóþ ïîäâåñêó ðîòîðà îòíîñèòåëüíî ïîäøèïíè-

êîâ. Ïðåèìóùåñòâîì ÿâëÿåòñÿ è âîçìîæíîñòü ïîëó-

÷åíèÿ ñòåïåíè ðàñøèðåíèÿ îêîëî 6

â îäíîé ñòóïåíè

ñ ê.ï.ä. íà óðîâíå 90%. Îäíàêî çíà÷èòåëüíû è íå-

äîñòàòêè ðàäèàëüíîé òóðáèíû, îãðàíè÷èâøèå åå

Ðèñóíîê 8.1.2.1_1 – Ïðîìûøëåííûé äâèãàòåëü ÎÐ16 ñ ðàäèàëüíîé òóðáèíîé

à) ðàäèàëüíàÿ òóðáèíà â äâèãàòåëå;

1 – òóðáèíà; 2 – öåíòðîáåæíûé êîìïðåññîð; 3 – âõîäíîé êàíàë â òóðáèíó; 4 – âõîäíàÿ

êðîìêà ðàáî÷åãî êîëåñà; 5 – êîðïóñ òóðáèíû; 6 – âûõîäíîé êàíàë;

á) ðîòîð äâèãàòåëÿ ÎÐ16 ñ ðàäèàëüíîé òóðáèíîé;

1 – âõîäíàÿ êðîìêà ÐÊ; 2 – âûõîäíàÿ êðîìêà ÐÊ; 3 – âàë;

â) ðàáî÷åå êîëåñî ðàäèàëüíîé òóðáèíû;

1 – âõîäíàÿ êðîìêà ÐÊ; 2 – âûõîäíàÿ êðîìêà ÐÊ

ïðèìåíåíèå – îãðàíè÷åííîñòü ñòåïåíè ðàñøèðå-

íèÿ (êîëè÷åñòâî ñòóïåíåé îãðàíè÷åíî îäíîé), îã-

ðàíè÷åíèå òåìïåðàòóðû ãàçà èç-çà òðóäíîñòåé îõ-

ëàæäåíèÿ áîëüøèõ ïîâåðõíîñòåé è ñëîæíûõ

ãåîìåòðè÷åñêèõ ôîðì.

Îñåâûå ãàçîâûå òóðáèíû ðàçëè÷àþòñÿ ïðåæ-

äå âñåãî ïî ñâîåìó íàçíà÷åíèþ – ïðîìûøëåííûå

íàçåìíûå è àâèàöèîííûå. Ðàçëè÷íîå íàçíà÷åíèå

îïðåäåëÿåò è ðàçëè÷èå êîíñòðóêòèâíûõ ñõåì.

Ïðîìûøëåííûå íàçåìíûå òóðáèíû, â ñâîþ

î÷åðåäü, âêëþ÷àþò äâå îñíîâíûå ãðóïïû.

Ïåðâàÿ èç íèõ – ñòàöèîíàðíûå ãàçîâûå òóð-

áèíû äëÿ ýíåðãîóñòàíîâîê (ïðèâîäà ýëåêòðîãåíå-

ðàòîðà) è ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà (â îñíîâíîì ïå-

ðåêà÷êè ãàçà). Êîíñòðóêòèâíîé îñîáåííîñòüþ

ñòàöèîíàðíûõ íàçåìíûõ êîíñòðóêöèé ÿâëÿåòñÿ èõ

ìàññèâíîñòü èç-çà îòñóòñòâèÿ îãðàíè÷åíèé ïî ìàñ-

ñå. Â íàçåìíûõ êîíñòðóêöèÿõ ÷àùå èñïîëüçóþòñÿ

áîëåå ïðîñòûå îäíîâàëüíûå ñõåìû è ïðåäóñìàòðè-

âàåòñÿ âîçìîæíîñòü ÷àñòè÷íîé ðàçáîðêè è ðåìîí-

òà íà ìåñòå ýêñïëóàòàöèè.

Âòîðàÿ ãðóïïà – ýòî òàê íàçûâàåìûå «àâèà-

ïðîèçâîäíûå» êîíñòðóêöèè, ñîçäàííûå íà áàçå

àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé è ïðèìåíÿåìûå äëÿ âû-

ðàáîòêè ýëåêòðîýíåðãèè, ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

378

è äëÿ òðàíñïîðòíûõ íóæä (ïîëåçíàÿ ìîùíîñòü

«àâèàïðîèçâîäíûõ» óñòàíîâîê äî íàñòîÿùåãî âðå-

ìåíè íå ïðåâûøàåò 50 ÌÂò). Àâèàïðîèçâîäíûå

êîíñòðóêöèè âñëåäñòâèå ñâîèõ îñîáåííîñòåé (áî-

ëåå âûñîêèé ê.ï.ä. è îòíîñèòåëüíî íåáîëüøàÿ ìàñ-

ñà) íàøëè íàèáîëüøåå ïðèìåíåíèå â ÃÒÓ â êà÷å-

ñòâå ñèëîâîãî ïðèâîäà ÃÏÀ è íà òðàíñïîðòå

â êà÷åñòâå äâèãàòåëåé ñóäîâ, òàíêîâ. Ïðàêòè÷åñêè

âî âñåõ ñâîèõ íàçåìíûõ ïðèìåíåíèÿõ ýòè òóðáè-

íû âûíóæäåíû êîíêóðèðîâàòü ñ äèçåëÿìè, âñåãäà

ïðîèãðûâàÿ ïî öåíå è ñòîèìîñòè ýêñïëóàòàöèè. Ïî-

ýòîìó ïðèìåíåíèå àâèàïðîèçâîäíûõ êîíñòðóêöèé

âñåãäà îáîñíîâàíî èõ êîíêðåòíûì ïðåèìóùåñòâîì.

Ïðè ïåðåêà÷êå ãàçà ýòèì ïðåèìóùåñòâîì ÿâ-

ëÿåòñÿ ìåíüøàÿ ìàññà, îáåñïå÷èâàþùàÿ óäîáñòâî

òðàíñïîðòèðîâêè è çàìåíû â òðóäíîäîñòóïíûõ ìå-

ñòíîñòÿõ, ãäå ÷àùå âñåãî ðàñïîëàãàþò ãàçîïðîâîäû,

è òîïëèâî - ãàç. Íà âîåííûõ ñóäàõ – ýòî âûñîêàÿ

óäåëüíàÿ ìîùíîñòü è áûñòðîòà çàïóñêà. Íà êðóèç-

íûõ ñóäàõ – ìåíåå øóìíàÿ ïî ñðàâíåíèþ

ñ äèçåëÿ-

ìè ðàáîòà. Âûãîäíîñòü ïðèìåíåíèÿ àâèàïðîèçâîä-

íûõ êîíñòðóêöèé äëÿ âûðàáîòêè ýëåêòðîýíåðãèè

î÷åâèäíà íà íåôòÿíûõ ìîðñêèõ ïëàòôîðìàõ.

Ðåàëèçîâàííàÿ ìîùíîñòü ñòàöèîíàðíûõ íà-

çåìíûõ òóðáèí (äî 725 ÌÂò) çíà÷èòåëüíî ïðåâû-

øàåò ìîùíîñòü àâèàöèîííûõ. Â ñàìîì áîëüøîì ïî

òÿãå – 52 òîííû – ñîâðåìåííîì àâèàöèîííîì äâè-

ãàòåëå GE90-115B (ñì. Ðèñ. 8.1.2.4_5, 8.1.2.4_6)

ñóììàðíàÿ ìîùíîñòü ÒÂÄ è ÒÍÄ ñîñòàâëÿåò îêî-

ëî 190 ÌÂò.

Â ñëåäóþùèõ ðàçäåëàõ ïîäðîáíî ðàññìîòðåíû

êîíñòðóêöèè àâèàöèîííûõ ãàçîâûõ òóðáèí. «Àâèà-

ïðîèçâîäíûå» êîíñòðóêöèè ðàññìîòðåíû â îòäåëü-

íîì ðàçäåëå 8.

8.1.2.2 – Îñíîâíûå ôàêòîðû, îïðå-

äåëÿþùèå êîíñòðóêöèþ òóðáèíû

1. Ìåñòî ðàñïîëîæåíèÿ ðîëèêîâîãî ïîäøèï-

íèêà ÒÂÄ è ñïîñîáû îáåñïå÷åíèÿ ãåðìåòè÷íîñòè

è çàùèòû îò ïåðåãðåâà åãî ìàñëÿíîé ïîëîñòè.

Âîçìîæíû òðè áàçîâûõ âàðèàíòà ðàçìåùåíèÿ

ïîäøèïíèêà è åãî îïîðû - ïåðåä ÒÂÄ, ìåæäó ÒÂÄ

è ÒÍÄ, çà ÒÍÄ. Êàæäîå ðåøåíèå èìååò ñâîè ïðå-

èìóùåñòâà è íåäîñòàòêè ñ òî÷êè çðåíèÿ ñåáåñòîè-

ìîñòè, íàäåæíîñòè, îïûòà ýêñïëóàòàöèè, à òàêæå

îáåñïå÷åíèÿ íåîáõîäèìûõ óñëîâèé ðàáîòû äëÿ

ìàñëÿíîé ïîëîñòè. Âñå îíè ðàññìîòðåíû íèæå íà

ïðèìåðå ðåàëüíûõ êîíñòðóêöèé.

Êàæäûé ðîòîð òóðáèíû äîëæåí èìåòü äâå îïî-

ðû. Îäíà èç íèõ ìîæåò áûòü ñîâìåùåíà ñ îïîðîé

êîìïðåññîðà (òî åñòü ýòîé îïîðîé ñëóæèò îáùèé

âàë òóðáèíû è êîìïðåññîðà). Â îïîðå êîìïðåññî-

ðà îáû÷íî óñòàíàâëèâàåòñÿ øàðèêîâûé ïîäøèïíèê

èñêëþ÷àþùèé îñåâûå ïåðåìåùåíèÿ ðîòîðà è âîñ-

ïðèíèìàþùèé åãî îñåâûå óñèëèÿ.

Â îïîðå òóðáèíû óñòàíàâëèâàåòñÿ ðîëèêîâûé

ïîäøèïíèê. Îí âîñïðèíèìàåò òîëüêî ðàäèàëüíûå

óñèëèÿ è äîïóñêàåò îòíîñèòåëüíûå îñåâûå ïåðåìå-

ùåíèÿ ðîòîðà è êîðïóñà. Ýòè ïåðåìåùåíèÿ íåèçáåæ-

íû êàê ñëåäñòâèå äåéñòâèÿ îñåâûõ àýðîäèíàìè÷åñ-

êèõ ñèë è ðàçíîñòè ò

åìïåðàòóðíûõ ðàñøèðåíèé

ðîòîðà è êîðïóñà. Âåëè÷èíà îñåâûõ ïåðåìåùåíèé

îò õîëîäíîãî ñîñòîÿíèÿ â ñáîðêå ê ðàáî÷åìó óâå-

ëè÷èâàåòñÿ ñ óäàëåíèåì øàðèêîâîãî ïîäøèïíèêà

îò òóðáèíû. Ýòè ïåðåìåùåíèÿ îò «õîëîäíîãî» ñî-

ñòîÿíèÿ ê «ãîðÿ÷åìó» îáÿçàòåëüíî ó÷èòûâàþòñÿ

ïðè ïðîåêòèðîâàíèè.

2. Êîëè÷åñòâî ðîòîðîâ (âàëîâ) – îäíîâàëüíàÿ,

äâóõâàëüíàÿ èëè òðåõâàëüíàÿ ñõåìû.

Êîëè÷åñòâî ðîòîðîâ îêàçûâàåò î÷åâèäíîå

è çíà÷èòåëüíîå

âëèÿíèå íà ñëîæíîñòü êîíñòðóê-

öèè. Äîïîëíèòåëüíûé ðîòîð îçíà÷àåò äîïîëíèòåëü-

íóþ ïîäøèïíèêîâóþ îïîðó è íåîáõîäèìîñòü ðå-

øåíèÿ ïðîáëåìû åå ðàçìåùåíèÿ. Â ñîâðåìåííûõ

àâèàöèîííûõ äâèãàòåëÿõ òóðáèíà ÿâëÿåòñÿ êàê

ìèíèìóì äâóõâàëüíîé è ñîñòîèò èç ÒÂÄ è ÒÍÄ.

Â òðåõâàëüíîé àâèàöèîííîé òóðáèíå ìåæäó ÒÂÄ

è ÒÍÄ ïîÿâëÿåòñÿ ÒÑÄ, ñëóæàùàÿ äëÿ ïðèâîäà îò-

äåëüíîãî êàñêàäà êîìïðåññîðà. Â ïðîìûøëåííûõ

äâèãàòåëÿõ òðåòèé ðîòîð ìîæåò áûòü ñâîáîäíûì îò

ìåõàíè÷åñêîé ñâÿçè ñ êîìïðåññîðîì è èìåòü ñâî-

áîäíóþ òóðáèíó, ÿâëÿþùóþñÿ îäíîâðåìåííî ÑÒ

äëÿ ïðèâîäà óñòðîéñòâ-ïîòðåáèòåëåé ìîùíîñòè.

3. Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÒÂÄ (îäíîñòóïåí÷à-

òàÿ èëè äâóõñòóïåí÷àòàÿ, íàëè÷èå áàíäàæíûõ ïî-

ëîê íà ðàáî÷èõ ëîïàòêàõ ÒÂÄ).

Â ñîâðåìåííûõ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëÿõ ãëàâ-

íóþ ðîëü èãðàåò ÒÂÄ, êîòîðàÿ ñëóæèò äëÿ ïðèâîäà

ÊÂÄ. ÒÂÄ ðàáîòàåò â óñëîâèÿõ íàèáîëåå âûñîêèõ

òåìïåðàòóð è â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ÿâëÿåòñÿ îõ-

ëàæäàåìîé. Îõëàæäåíèå è âûñîêèå íàïðÿæåíèÿ

ñóùåñòâåííî óñëîæíÿþò êîíñòðóêöèþ ÒÂÄ è âû-

íóæäàþò ïðèìåíÿòü äîðîãîñòîÿùèå âûñîêîòåìïå-

ðàòóðíûå ñïëàâû äëÿ ëîïàòîê è äèñêîâ.

Îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ ïðè îäèíàêîâîé ñòåïå-

íè ðàñøèðåíèÿ ñ äâóõñòóïåí÷àòîé (äëÿ ñîâðåìåííûõ

ÒÂÄ òèïè÷íàÿ ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ - 4,0…5,5) äîë-

æíà èìåòü îêðóæíóþ ñêîðîñòü íà ñðåäíåì äèàìåò-

ðå â 1,4 ðàçà áîëüøå, ÷åì ïðè îäèíàêîâîé ïî

U/Ñ*

àä

íàãðóçêå. Ó

âåëè÷åíèå îêðóæíîé ñêîðîñòè ïðèâîäèò

ê âîçðàñòàíèþ öåíòðîáåæíûõ ñèë è, ñîîòâåòñòâåí-

íî, óâåëè÷åíèþ ìàññû êîíñòðóêöèè äëÿ îáåñïå÷å-

íèÿ íàïðÿæåíèé ïðèåìëåìîãî

óðîâíÿ.

Óâåëè÷åíèå ìàññû ðîòîðíûõ äåòàëåé (â ïåð-

âóþ î÷åðåäü äèñêà) âëå÷åò òàêæå ïîâûøåíèå èíåð-

öèîííîñòè ðîòîðà è óñëîæíÿåò ïðîáëåìû ðåãóëè-

ðîâàíèÿ ðàäèàëüíîãî çàçîðà, êîíòðîëÿ êà÷åñòâà

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

379

èçãîòîâëåíèÿ äèñêà è äåôëåêòîðà èç ïîðîøêîâûõ

ñïëàâîâ.

Ñîêðàùåíèå âäâîå êîëè÷åñòâà ðåøåòîê óâåëè-

÷èâàåò ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ è óðîâåíü ñêîðîñòåé

â êàæäîé ðåøåòêå. Âîçðàñòàþò ïîòåðè ýíåðãèè è ãà-

çîâûå íàãðóçêè íà âñå ýëåìåíòû êîíñòðóêöèè.

Ïðèìåíåíèå áàíäàæíîé ïîëêè íà ðàáî÷åé ëî-

ïàòêå ÒÂÄ îçíà÷àåò óâåëè÷åíèå óðîâíÿ íàïðÿæå-

íèé, óñëîæíåíèå êîíñòðóêöèè è óâåëè÷åíèå ðàñ-

õîäà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà äëÿ îõëàæäåíèÿ ïîëêè.

Âûèãðûø îò ïîëêè â âèäå óâåëè÷åíèÿ ê.ï.ä. äîë-

æåí ïåðåâåøèâàòü óâåëè÷åíèå ðàñõîäà âîçäóõà

è ïîòåíöèàëüíûå ïðîáëåìû ñ äîëãîâå÷íîñòüþ.

4. Óðîâåíü òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä ðîòîðîì

òóðáèíû è ýôôåêòèâíîñòü ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ.

Óðîâåíü òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä ðîòîðîì

òðåáóåìàÿ ýôôåêòèâíîñòü ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ

îêàçûâàþò ðåøàþùåå âëèÿíèå íà ñëîæíîñòü ïðè-

ìåíÿåìûõ òåõíîëîãèé îõëàæäåíèÿ ëîïàòî÷íûõ

âåíöîâ è íà êîíñòðóêöèþ ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ òóð-

áèíû. Ïîä óðîâíåì òåìïåðàòóðû ãàçà ïîíèìàåòñÿ

ìàêñèìàëüíûé óðîâåíü òåìïåðàòóðû (äëÿ ñðåäíå-

ãî íîâîãî äâèãàòåëÿ) â æàðêèé äåíü (ïðè òåìïåðà-

òóðå +30?Ñ). Óðîâåíü òåìïåðàòóðû íà ðåæèìå

«Redline» áóäåò âûøå â çàâèñèìîñòè îò èìåþùå-

ãîñÿ çàïàñà ïî òåìïåðàòóðå ãàçà.

Êîíñòðóêöèÿ äîë-

æíà îáåñïå÷èòü âñå îõëàæäàåìûå ëîïàòî÷íûå âåí-

öû è îõëàæäàåìûå ýëåìåíòû íåîáõîäèìûì îáúåìîì

âîçäóõà ìèíèìàëüíî âîçìîæíîé òåìïåðàòóðû ñ çà-

ïàñîì ïî äàâëåíèþ (ïî îòíîøåíèþ

ê äàâëåíèþ

ãàçà). Çàïàñ äàâëåíèÿ âîçäóõà íåîáõîäèì äëÿ ïðå-

äîòâðàùåíèÿ ïðîíèêíîâåíèÿ ãàçà â îõëàæäàåìûå

äåòàëè, âûïóñêà åãî â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü.

8.1.2.3 – Íàèáîëåå óñïåøíûå êîíñò-

ðóêöèè ãàçîâûõ òóðáèí

Íåñìîòðÿ íà ìíîãî÷èñëåííîñòü ðåàëèçîâàííûõ

â ìåòàëëå ãàçîâûõ òóðáèí, êîëè÷åñòâî äåéñòâèòåëü-

íî óñïåøíûõ êîíñòðóêöèé íå òàê óæ âåëèêî. Ê óñ-

ïåøíûì (ðàññìîò

ðåííûì íèæå) êîíñòðóêöèÿì òóð-

áèí îòíåñåíû:

- ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé öåëîå ñåìåéñòâî êîí-

ñòðóêöèé;

- ðåàëèçîâàííûå ñåðèåé èëè èìåþùèå ïåðñ-

ïåêòèâó ðåàëèçàöèè (õîòÿ áû â ìàñøòàáàõ ñåìåé-

ñòâà) äîñòàòî÷íî çíà÷èòåëüíîé ñåðèè– íåñêîëüêî

òûñÿ÷ øòóê;

- äîêàçàâøèå íàäåæíîñòü è äîëãîâå÷íîñòü â ýê-

ñïëóàòàöèè;

- îáåñïå÷èâàþùèå ïðèáûëüíîñòü â ïðîèçâîä-

ñòâå è îáñëóæèâàíèè.

Äëÿ ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü» ýòî òóðáèíà äâè-

ãàòåëÿ ÏÑ-90À2, ÿâëÿþùàÿñÿ ñîâðåìåííûì ðàçâè-

òèåì òóðáèíû äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À è êîíñòðóêòèâíîé

ñõåìû òóðáèí, ðåàëèçîâàííîé â ñåìåéñòâå äâèãà-

òåëåé Ä-30 (Ä-30, Ä-30ÊÓ/ÊÏ, Ä-30Ô6). Íà áàçå

òóðáèí ÏÑ-90À è ÏÑ-90À2 ñîçäàíî ñåìåéñòâî òóð-

áèí äëÿ àâèàöèîííûõ è ïðîìûøëåííûõ ÑÓ.

Áàçîâûå õàðàêòåðèñòèêè êîíñòðóêöèè òóðáè-

íû ÏÑ-90À2 (ñì. Ðèñ. 8.1.2.4_1, 8.1.2.4_2):

- äâóõâàëüíàÿ ñõåìà (îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ +

÷åòûðåõñòóïåí÷àòàÿ ÒÍÄ);

- ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê è îïîðà ÒÂÄ ðàñïî-

ëîæåíû ïîä ÊÑ;

- äâóõñòóïåí÷àòàÿ âûñîêîíàãðóæåííàÿ (ñòå-

ïåíü ðàñøèðåíèÿ âûøå 5,0) ÒÂÄ ñ áåñïîëî÷íîé

ïåðâîé ðàáî÷åé ëîïàòêîé è ïîëî÷íîé âòîðîé;

- âûñîêèé óðîâåíü ìàêñèìàëüíîé òåìïåðàòó-

ðû ãàçà ïåðåä ðîòîðîì (îöåíî÷íî 1700Ê).

Äëÿ GE Aircraft Engines, à òàêæå ôèðìû

Snecma, ïðèíèìàþùåé çíà÷èòåëüíîå ó÷àñòèå âî

ìíîãèõ ðàçðàáîòêàõ ñ GE, â òîì ÷èñëå 50% - â

ïðîã-

ðàììå CFM56- ýòî òóðáèíû òðåõ ñåìåéñòâ – CF6,

GE90 è CFM56. Ñîâðåìåííàÿ ìîäåëü CF6-80Ñ2

ïðåäñòàâëÿåò ñåìåéñòâî CF6, íàõîäÿùååñÿ â ïðî-

èçâîäñòâå ñ ñåðåäèíû 1960-õ ãîäîâ (TF39, CF6-6,

CF6-50, CF6-80A, CF6-80C2/E1). Ìíîãèå ìîäåëè

êîíâåðòèðîâàíû â óñïåøíûå ïðîìûøëåííûå äâè-

ãàòåëè (TF39 – â LM2500, CF6-80C2 – â LM6000).

Áàçîâûå õàðàêòåðèñòèêè êîíñòðóêöèè òóðáèíû (ñì.

Ðèñ. 8.4.1.2_2, 8.4.1.3_1) [8.1.4.9; 8.1.4.10]:

- äâóõâàëüíàÿ ñõåìà (äâóõñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ +

ïÿòèñòóïåí÷àòàÿ ÒÍÄ);

- ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê è îïîðà ÒÂÄ ïîä ÊÑ;

- äâóõñòóïåí÷àòàÿ óìåðåííî íàãðóæåííàÿ (ñòå-

ïåíü ðàñøèðåíèÿ îêîëî 4.0) ÒÂÄ ñ áåñïîëî÷íûìè

ðàáî÷èìè ëîïàòêàìè;

- óìåðåííûé óðîâåíü ìàêñèìàëüíîé òåìïåðà-

òóðû ãàçà ïåðåä ðîòîðîì (îöåíî÷íî 1650 Ê).

Ñàìàÿ ñîâðåìåííàÿ òóðáèíà GE90. ßâëÿåòñÿ

îñíîâîé äëÿ íîâûõ ðàçðàáîòîê (GE90-115B,

GP7200). Ïðîèçâîäèòñÿ ñåðèéíî ñ 1995 ãîäà. Áàçî-

âûå õàðàêòåðèñòèêè êîíñòðóêöèè (ñì. Ðèñ. 8.1.2.4_5

è 8.1.2.4_6) [8.1.11; 8.1.12]:

- äâóõâàëüíàÿ ñõåìà (äâóõñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ +

øåñòèñòóïåí÷àòàÿ ÒÍÄ);

- ðîëèêîâûé ïîäøèïíèê è îïîðà ÒÂÄ ìåæäó

ÒÂÄ è ÒÍÄ; ñòîéêè îïîðû â ïåðåõîäíîì êàíàëå

ìåæäó òóðáèíàìè;

- äâóõñòóïåí÷àòàÿ âûñîêîíàãðóæåííàÿ (ñòå-

ïåíü ðàñøèðåíèÿ îêîëî 5,5) ÒÂÄ ñ áåñïîëî÷íûìè

ðàáî÷èìè ëîïàòêàìè;

- âûñîêèé óðîâåíü òåìïåðàòóðû ãàçà ïåðåä

ðîòîðîì (îöåíî÷íî 1850Ê).

CFM56 ÿâëÿåòñÿ ñàìîé óñïåøíîé è ìàññîâîé

ìîäåëüþ â ñîâðåìåííîì àâèàöèîííîì äâèãàòåëåñ-

òðîåíèè - â 2003 ãîäó â ýêñïëóàòàöèè íàõîäèëîñü