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

Подождите немного. Документ загружается.

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

450

òåïëîîòäà÷è îïðåäåëÿþòñÿ ëèáî ïî ýìïèðè÷åñêèì

çàâèñèìîñòÿì, ëèáî ïî ðåçóëüòàòàì ðàñ÷åòà ïàðà-

ìåòðîâ òå÷åíèÿ ìåòîäàìè âû÷èñëèòåëüíîé ãàçîâîé

äèíàìèêè.

Äëÿ çàäàíèÿ ãðàíè÷íûõ óñëîâèé â ìåñòå êîí-

òàêòà ñîïðÿæåííûõ äåòàëåé ïðèìåíÿåòñÿ êîýôôè-

öèåíò êîíòàêòíîãî òåïëîîáìåíà aconst

α α

const

= q

/ (T

– T

ãäå T

è T

- òåìïåðàòóðû ìåòàëëà â äàííîé òî÷êå

ïîâåðõíîñòè òåïëîîáìåíà;

- óäåëüíûé òåïëîâîé ïîòîê.

Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè êîìáèíèðóþòñÿ ðàñ÷åòû

â 2D (îñåñèììåòðè÷íîé) è 3D (ïðîñòðàíñòâåííîé)

ïîñòàíîâêå.

Ïðè ðàñ÷åòàõ ðîòîðîâ è êîðïóñîâ òóðáèíû,

ñîñòîÿùèõ â îñíîâíîì èç òåë âðàùåíèÿ, èñïîëü-

çóþòñÿ îñåñèììåòðè÷íûå (2D) ðàñ÷åòíûå ìîäå-

ëè, ïîçâîëÿþùèå ñ íåêîòîðûìè äîïóùåíèÿìè ïî-

ëó÷èòü ïðåäñòàâëåíèå î òåïëîâîì ñîñòîÿíèè óçëà

â öåëîì. Íà Ðèñ. 8.3.4_1 ïîêàçàíà îñåñèììåòðè÷-

íàÿ ðàñ÷åòíàÿ ìîäåëü ðîòîðà ÒÂÄ è òðåõìåðíàÿ

(3D) ðàñ÷åòíàÿ ìîäåëü ñåêòîðà äèñêà ïåðâîé ñòó-

ïåíè ÒÂÄ ñ ëàáèðèíòîì è ôëàíöåì âàëà.

Äëÿ îïðåäåëåíèÿ öèêëè÷åñêîãî ðåñóðñà è ðà-

äèàëüíûõ çàçîðîâ ïðîâîäÿòñÿ ðàñ÷åòû òåïëîâîãî

ñîñòîÿíèÿ â íåñòàöèîíàðíîé ïîñòàíîâêå. Äëÿ îñå-

ñèììåòðè÷íîé ìîäåëè ðîòîðà òóðáèíû ïðîèçâîäèò-

ñÿ ðàñ÷åò íåñòàöèîíàðíîãî òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ

äëÿ îïðåäåëåíèÿ íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ äåòàëåé

òóðáèíû â òèïîâîì ïîëåòíîì öèêëå (ÒÏÖ) äâèãà-

òåëÿ è âûáîðà îáëàñòåé äëÿ ïðîâåäåíèÿ àíàëèçà

â ïðîñòðàíñòâåííîé ïîñòàíîâêå (ñì. Ðèñ. 8.3.4_1).

Ïî ðåçóëüòàòàì ðàñ÷åòà òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ

â ÒÏÖ ðîòîðà è êîðïóñà îïðåäåëÿþòñÿ èõ ðàäèàëü-

íûå ïåðåìåùåíèÿ, íåîáõîäèìûå äëÿ ðàñ÷åòà ðàäè-

àëüíûõ çàçîðîâ â òóðáèíå (îäíîãî èç îñíîâíûõ

ôàêòîðîâ, âëèÿþùèõ íà åå ê.ï.ä.). Íà Ðèñ. 8.3.4_2

ïîêàçàíî èçìåíåíèå ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðîòîðà âû-

ñîêîãî äàâëåíèÿ â ÒÏÖ äâèãàòåëÿ ïàññàæèðñêîãî

ñàìîëåòà.

Ñî÷åòàíèå íåñòàöèîíàðíîãî îñåñèììåòðè÷íî-

ãî ðàñ÷åòà ðîòîðà â öåëîì è òðåõìåðíîãî àíàëèçà

åãî íàèáîëåå êðèòè÷íûõ çîí (äåòàëè ñ îòâåðñòèÿ-

ìè ïîäâîäà âîçäóõà, çàìêîâûå ÷àñòè äèñêîâ è ò.ï.)

ïîçâîëÿåò îïòèìèçèðîâàòü äåòàëè òàê, ÷òîáû ïî-

ëó÷èòü öèêëè÷åñêèé ðåñóðñ âñåõ ÷àñòåé òóðáèíû

íå íèæå, ÷åì â íàèáîëåå íàãðóæåííîì ìåñòå ðîòî-

ðà (îáû÷íî ñòóïèöà äèñêà), è îáåñïå÷èòü ïðèáëè-

çèòåëüíî ðàâíûå çàïàñû ïî ñòàòè÷åñêîé ïðî÷íîñ-

òè â äåòàëÿõ.

Èñïîëüçîâàíèå êîìáèíèðîâàííûõ (2D/3D)

ðàñ÷åòîâ ïîçâîëÿåò çíà÷èòåëüíî ñîêðàòèòü òðóäî-

Ðèñóíîê 8.3.4_2 – Èçìåíåíèå ÷àñòîòû âðàùåíèÿ

ðîòîðà ÒÂÄ â òèïîâîì ïîëåò-

íîì öèêëå äâèãàòåëÿ

åìêîñòü è âðåìÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ òóðáèíû.

Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè äåòàëåé ðîòîðà òóðáèíû

òðåáóåòñÿ ïîëó÷èòü ìèíèìàëüíî âîçìîæíûå ãðà-

äèåíòû òåìïåðàòóðû, îïðåäåëÿþùèå îáùèé óðî-

âåíü òåìïåðàòóðíûõ íàïðÿæåíèé â äåòàëè. Äëÿ

äèñêà òóðáèíû ýòî ðàçíèöà òåìïåðàòóð ìåæäó ñòó-

ïèöåé è îáîäîì äèñêà. Íàèáîëüøèõ âåëè÷èí òåì-

ïåðàòóðíûå ãðàäèåíòû äîñòèãàþò íà ïåðåìåííûõ

ðåæèìàõ ðàáîòû (âçëåò, ñíèæåíèå), ÷òî âûçâàíî

ðàçëè÷íûìè òåìïàìè ïðîãðåâà è îõëàæäåíèÿ ðàç-

íûõ ÷àñòåé ðîòîðà.

Íà Ðèñ. 8.3.4_3 ïîêàçàíî èçìåíåíèå òåìïåðà-

òóðû îáîäà è ôëàíöà äèñêà òóðáèíû â ÒÏÖ. Òåìï

ïðîãðåâà õàðàêòåðèçóåòñÿ âåëè÷èíîé, íàçûâàåìîé

ïîñòîÿííîé âðåìåíè:

Ðèñóíîê 8.3.4_3 – Èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû äèñêà

ïåðâîé ñòóïåíè ÒÂÄ â òèïîâîì

ïîëåòíîì öèêëå äâèãàòåëÿ

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

451

Ðèñóíîê 8.3.4_5 – Ñòàöèîíàðíîå ïîëå òåìïåðàòóð

ðîòîðà òóðáèíû íà êðåéñåðñêîì

ðåæèìå

Ðèñóíîê 8.3.4_6 – Ñòàöèîíàðíîå ïîëå òåìïåðàòóð

3D ìîäåëè çàìêîâîãî ñîåäèíåíèÿ

äèñêà 1 ñòóïåíè ÒÂÄ íà âçëåòíîì

ðåæèìå

Ðèñóíîê 8.3.4_4 – Íåñòàöèîíàðíîå ïîëå òåìïåðàòóð ðîòîðà òóðáèíû íà âçëåòå è íà ñíèæåíèè ðåæèìà

τ τ

= mc / (

αα

F),

ãäå m – ìàññà;

c– óäåëüíàÿ òåïëîåìêîñòü ìàòåðèàëà;

αα

– êîýôôèöèåíò òåïëîîòäà÷è;

F – ïëîùàäü ïîâåðõíîñòè.

Ñëåäîâàòåëüíî, áîëåå ìàññèâíûå ÷àñòè (ñòó-

ïèöà äèñêà) ðîòîðà èëè ÷àñòè ñ ìåíüøèì çíà÷åíè-

åì

αα

áóäóò ïðîãðåâàòüñÿ è îñòûâàòü ìåäëåííåå,

à ÷àñòè ñ ìåíüøåé ìàññîé (îáîä è ôëàíöû äèñêà)

èëè ñ áîëüøèì

αα

- áûñòðåå.

Íà Ðèñ. 8.3.4_4 ïîêàçàíû íåñòàöèîíàðíûå îñå-

ñèììåòðè÷íûå ïîëÿ òåìïåðàòóð â òóðáèíå íà ïå-

ðåõîäíûõ ðåæèìàõ (âçëåò è ñíèæåíèå), íàãëÿäíî

äåìîíñòðèðóþùèå ðàçíûå òåìïû ïðîãðåâà è îõ-

ëàæäåíèÿ îáîäíîé è ñòóïè÷íîé ÷àñòè äèñêîâ.

Íà Ðèñ. 8.3.4_6 ïðèâåäåíî ñòàöèîíàðíîå ïîëå

òåìïåðàòóð íà êðåéñåðñêîì ðåæèìå.

Íåîáõîäèìî èçáåãàòü ïîÿâëåíèÿ çîí ñî çíà÷è-

òåëüíûìè ëîêàëüíûìè òåìïåðàòóðíûìè ãðàäèåíòà-

ìè, îáóñëîâëåííûìè íàëè÷èåì çàñòîéíûõ, íåâåí-

òèëèðóåìûõ çîí, íå èìåòü ó÷à

ñòêîâ ñ óâåëè÷åííîé

ñêîðîñòüþ òå÷åíèÿ âîçäóõà. Ýòî òðåáîâàíèå íå âñå-

ãäà âûïîëíèìî ïî êîíñòðóêòèâíûì ñîîáðàæåíèÿì

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

452

(íàïðèìåð, äëÿ îòâåðñòèé è êàíàëîâ ïîäâîäà îõëàæ-

äàþùåãî âîçäóõà), íî íåîáõîäèìî êîíñòðóêòèâíû-

ìè ìåðàìè ìèíèìèçèðîâàòü èõ âëèÿíèå.

8.3.5 - Ðàñ÷åò ïîëåé òåìïåðàòóð

â ëîïàòêàõ

Ñîïëîâûå è ðàáî÷èå ëîïàòêè òóðáèíû ÿâëÿ-

þòñÿ íàèáîëåå òåïëîíàïðÿæåííûìè äåòàëÿìè äâè-

ãàòåëÿ è ïîòîìó ïðàêòè÷åñêè îïðåäåëÿþò êàê ìåæ-

ðåìîíòíûé, òàê è îáùèé ðåñóðñ äâèãàòåëÿ.

Íàèáîëåå èíôîðìàòèâíûì ìåòîäîì îïðåäåëå-

íèÿ òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îõëàæäàåìîé ëîïàòêè ÿâ-

ëÿåòñÿ òåïëîâîé ðàñ÷åò â òðåõìåðíîé ïîñòàíîâêå.

Ââèäó åãî ñëîæíîñòè è òðóäîåìêîñòè, à òàêæå îï-

ðåäåëåííûõ ìåòîäè÷åñêèõ ïðîáëåì â äîñòîâåðíîì

îïðåäåëåíèè ãðàíè÷íûõ óñëîâèé íà ñòàäèè ïðîåê-

òèðîâî÷íûõ ðàñ÷åòîâ â îñíîâíîì èñïîëüçóþòñÿ äâó-

ìåðíûå ðàñ÷åòû òåìïåðàòóðíûõ ïîëåé â ñå÷åíèÿõ

ëîïàòîê.

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ îñíîâíûì ìåòîäîì ÷èñëåí-

íîãî ðåøåíèÿ òåïëîâûõ çàäà÷ ÿâëÿåòñÿ ìåòîä êîíå÷-

íûõ ýëåìåíòîâ, ïîçâîëÿþùèé î÷åíü òî÷íî ìîäåëè-

ðîâàòü ãåîìåòðèþ ðàñ÷åòíîé îáëàñòè è ãðàíè÷íûå

óñëîâèÿ. Ìàòåìàòè÷åñêè çàäà÷à ñâîäèòñÿ ê ðåøå-

íèþ óðàâíåíèÿ òåïëîïðîâîäíîñòè â ïëîñêîé äâó-

ìåðíîé ïîñòàíîâêå ñ ãðàíè÷íûìè óñëîâèÿìè òðå-

òüåãî ðîäà (òåìïåðàòóðà ñðåäû è êîýôôèöèåíò

òåïëîîòäà÷è íà ãðàíèöå ðàñ÷åòíîé îáëàñòè). Â êà-

÷åñòâå ðàñ÷åòíûõ ñå÷åíèé áåðóòñÿ ïëîñêèå ñå÷åíèÿ

ïåðà ëîïàòêè íà íåñêîëüêèõ çíà÷åíèÿõ ðàäèóñà

(îáû÷íî îò 3 äî 7 ñå÷åíèé íà ïåðå).

Êîíå÷íî-ýëå-

ìåíòíàÿ ñåòêà íà ðàñ÷åòíîé îáëàñòè îáû÷íî ñòðî-

èòñÿ àâòîìàòè÷åñêè ñ èñïîëüçîâàíèåì êàêîãî-ëèáî

ãîòîâîãî ïàêåòà èëè ïðîãðàììû. Íà Ðèñ. 8.3.5_1

ïðèâåäåí ïðèìåð ñåòêè äëÿ ñå÷åíèÿ ðàáî÷åé ëî-

ïàòêè.

×èñëåííîå ðåøåíèå çàäà÷è òåïëîïðîâîäíîñòè

ìåòîäîì êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ ê íàñòîÿùåìó âðåìå-

íè äîñòàòî÷íî õîðîøî ðàçðàáîòàíî è òðóäíîñòåé íå

ïðåäñòàâëÿåò. Ïðè ïðàêòè÷åñêîì ðåøåíèè êîíêðåò-

Ðèñóíîê 8.3.5_1 - Êîíå÷íî-ýëåìåíòíàÿ ñåòêà ñå÷åíèÿ ðàáî÷åé ëîïàòêè

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

453

íûõ çàäà÷ îñíîâíûå ñëîæíîñòè âîçíèêàþò ïðè çà-

äàíèè ãðàíè÷íûõ óñëîâèé – íåîáõîäèìî

â êàæäîì

ãðàíè÷íîì óçëå ñåòêè çàäàòü êîýôôèöèåíò òåïëî-

îòäà÷è è òåìïåðàòóðó ñðåäû.

Ðàçëè÷àþò âíåøíèå ãðàíèöû ðàñ÷åòíîé îáëàñ-

òè ñî ñòîðîíû ãàçà è âíóòðåííèå ãðàíèöû ñî ñòîðî-

íû îõëàæäàþùåãî âîçäóõà. Ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ ñî

ñòîðîíû ãàçà çàäàþò ïî äâóì ìåòîäèêàì. Ïåðâàÿ çàê-

ëþ÷àåòñÿ â ïîëó÷åíèè ëîêàëüíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ

êîýôôèöèåíòà òåïëîîòäà÷è è òåìïåðàòóðû ãàçà ìå-

òîäàìè âû÷èñëèòåëüíîé

ãàçîâîé äèíàìèêè è ïðè-

âÿçêå èõ çíà÷åíèé ê ãðàíè÷íûì óçëàì ñåòêè. Êîð-

ðåêòíîå âû÷èñëåíèå ýòèõ ïàðàìåòðîâ ñàìî ïî ñåáå

ÿâëÿåòñÿ ñëîæíîé çàäà÷åé è òðåáóåò íàñòðîéêè ðàñ-

÷åòíûõ ìîäåëåé ïî ðåçóëüòàòàì ýêñïåðèìåíòîâ

è äàëüíåéøåãî ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ ðàñ÷åòíûõ ìå-

òîäîâ. Ïî âòîðîé ìåòîäèêå, áîëåå ïðîñòîé è ïðî-

âåðåííîé, ãðàíèöó ñî ñòîðîíû ãàçà ðàçáèâàþò íà

õàðàêòåðíûå çîíû òåïëîîòäà÷è (âõîäíàÿ êðîìêà,

êîðûòî, ñïèíêà, âûõîäíàÿ êðîìêà), â êàæäîé èç

êîòîðûõ êîýôôèöèåíò òåïëîîòäà÷è âû÷èñëÿåòñÿ ïî

êðèòåðèàëüíûì çàâèñèìîñòÿì, ïîëó÷åííûì â ýêñ-

ïåðèìåíòå. Èõ îáùèé âèä:

Nu = A Re

ãäå Nu - ÷èñëî Íóññåëüòà;

Re - ÷èñëî Ðåéíîëüäcà,

A, n - êîýôôèöèåíòû, çàâèñÿùèå îò ãåîìåòðèè

ëîïàòî÷íîé ðåøåòêè.

Â ïðåäåëàõ çîíû êîýôôèöèåíò òåïëîîòäà÷è

ìîæåò áûòü ïîñòîÿííûì èëè èçìåíÿòüñÿ ïî êàêîé-

íèáóäü ïðîñòîé çàâèñèìîñòè. Òåìïåðàòóðà ãàçà âî

âñåõ çîíàõ çàäàåòñÿ (ïî ðåçóëüòàòàì àýðîäèíàìè-

÷åñêîãî ðàñ÷åòà ïðîòî÷íîé ÷àñòè òóðáèíû) ðàâíîé

òåìïåðàòóðå íà âõîäå â ëîïàòî÷íûé âåíåö (òàê êàê

èìåííî ÷åðåç íåå âû÷èñëÿëèñü ýêñïåðèìåíòàëüíûå

êîýôôèöèåíòû òåïëîîòäà÷è, âõîäÿùèå â êðèòåðè-

àëüíûå çàâèñèìîñòè).

Äëÿ ðàáî÷èõ ëîïàòîê òåìïåðàòóðà ãàçà íà êî-

ðûòå çàäàåòñÿ áîëüøå, ÷åì íà ñïèíêå - ñ ó÷åòîì

ýôôåêòà ñåãðåãàöèè. Äëÿ ñîïëîâûõ è ðàáî÷èõ ëî-

ïàòîê òåìïåðàòóðà ãàçà çàäàåòñÿ ñ ó÷åòîì ðàäèàëü-

íîé, à äëÿ ñîïëîâûõ - è îêðóæíîé íåðàâíîìåðíîñ-

òè òåìïåðàòóðû ãàçà çà êàìåðîé ñãîðàíèÿ.

Âíóòðåííèå ãðàíèöû ðàñ÷åòíîé îáëàñòè ñî ñòî-

ðîíû îõëàæäàþùåãî âîçäóõà òàêæå ðàçáèâàþòñÿ íà

õàðàêòåðíûå çîíû, êîýôôèöèåíò òåïëîîòäà÷è â êî-

òîðûõ âû÷èñëÿåòñÿ ïî êðèòåðèàëüíûì çàâèñèìîñ-

òÿì àíàëîãè÷íîãî âèäà.

Ïðè ýòîì èñïîëüçóþòñÿ

çàâèñèìîñòè äëÿ ðàçëè÷íûõ òèïîâ òå÷åíèÿ: ñòðóé-

íûé îáäóâ âõîäíîé êðîìêè, ãëàäêèé êàíàë, êàíà-

ëû ñ ðàçëè÷íîãî âèäà èíòåíñèôèêàòîðàìè òåïëî-

îáìåíà è äðóãèå.

Íà Ðèñ. 8.3.5_2 ïîêàçàíî ðàñïîëîæåíèå çîí

òåïëîîòäà÷è â ñå÷åíèè ðàáî÷åé ëîïàòêè.

Ðàñïðåäåëåíèå ðàñõîäîâ îõëàæäàþùåãî âîç-

äóõà è åãî òåìïåðàòóðû ïî ýëåìåíòàì âíóòðåííåé

ïîëîñòè ëîïàòêè, ñîîòâåòñòâóþùèå çîíàì òåïëî-

îòäà÷è, çàäàåòñÿ íà îñíîâå ðåçóëüòàòîâ ïðåäâàðè-

òåëüíîãî ãèäðàâëè÷åñêîãî ðàñ÷åòà ñèñòåìû îõëàæ-

äåíèÿ ëîïàòêè.

Ëîïàòêè ñ ïëåíî÷íûì (çàãðàäèòåëüíûì) îõëàæ-

äåíèåì èìåþò ñâîè îñîáåííîñòè ðàñ÷åòà. Íàëè÷èå

îòâåðñòèé ïåðôîðàöèè è òåïëîñúåì â íèõ ó÷èòûâà-

åòñÿ èëè ââåäåíèåì äîïîëíèòåëüíûõ çîí òåïëîîò-

äà÷è âíóòðè ðàñ÷åòíîé îáëàñòè â ìåñòàõ ðàñïîëî-

æåíèÿ ðÿäîâ ïåðôîðàöèè èëè çàäàíèåì

â ýòèõ

ìåñòàõ ñòîêîâ òåïëà. Âëèÿíèå âûäóâàåìîãî âîçäó-

õà íà òåïëîîòäà÷ó ñî ñòîðîíû ãàçà ó÷èòûâàåòñÿ

ñíèæåíèåì òåìïåðàòóðû ãàçà âáëèçè ïîâåðõíîñòè

ëîïàòêè, êîòîðîå ÷èñëåííî õàðàêòåðèçóåòñÿ çíà÷å-

íèåì ýôôåêòèâíîñòè ïëåíêè:

θ θ

= (Ò

– Ò

)/(Ò

– Ò

θ θ

êàê ôóíêöèÿ ïàðàìåòðîâ âûäóâà è ðàññòîÿ-

íèÿ îò ðÿäà ïåðôîðàöèè, ìîæåò áûòü âû÷èñëåíà

ïî ýìïèðè÷åñêèì ôîðìóëàì.

Òåïëîçàùèòíîå ïîêðûòèå, íàíîñèìîå íà âíå-

øíþþ ïîâåðõíîñòü ëîïàòêè, â ðàñ÷åòå ó÷èòûâàåòñÿ

èëè íåïîñðåäñòâåííî ïîñòðîåíèåì íà íåì êîíå÷íî-

ýëåìåíòíîé ñåòêè èëè ïåðåñ

÷åòîì êîýôôèöèåíòà

òåïëîîòäà÷è ñî ñòîðîíû ãàçà ïî ôîðìóëå:

α α

’ = (1 /

α α

δ δ

λ λ

)

-1

ãäå

δδ

λλ

- òîëùèíà è òåïëîïðîâîäíîñòü òåïëîçà-

ùèòíîãî ïîêðûòèÿ.

Äëÿ îïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ

ëîïàòêè íà ïåðåõîäíûõ ðåæèìàõ ïðîâîäèòñÿ íåñòà-

öèîíàðíûé ðàñ÷åò. Ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ çàäàþòñÿ òà-

êèå æå, êàê â ñòàöèîíàðíîì ðàñ÷åòå, íî êàê ôóíêöèÿ

âðåìåíè. Ïðè ýòîì íå ðåêîìåíäóåòñÿ ïîëüçîâàòüñÿ

êâàçèñòàöèîíàðíûìè ãðàíè÷íûìè óñëîâèÿìè, òàê

êàê çàïàçäûâàíèå òåìïåðàòóðû îõëàæäàþùåãî âîç-

äóõà ìîæåò äîñòèãàòü âåëè÷èíû, ñîèçìåðèìîé ñ ïî-

ñòîÿííîé âðåìåíè ëîïàòêè, à îòíîñèòåëüíûé ðàñõîä

îõëàæäàþùåãî âîçäóõà íà ïåðåìåííûõ ðåæèìàõ ìî-

æåò îòëè÷àòüñÿ îò ñòàöèîíàðíîãî íà 10…15%.

Òåïëîôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà ìàòåðèàëà – òåï-

ëîïðîâîäíîñòü è òåïëîåìêîñòü, çàäàþòñÿ êàê ôóí-

êöèÿ òåìïåðàòóðû.

Íà Ðèñ. 8.3.5_3 ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû ðàñ÷å-

òà ðàáî÷åé ëîïàòêè 1 ñòóïåíè â âèäå èçîòåðì òåì-

ïåðàòóðíîãî ïîëÿ.

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

454

Ðèñóíîê 8.3.5_2 – Ðàñïîëîæåíèå çîí òåïëîîòäà÷è â ñå÷åíèè ðàáî÷åé ëîïàòêè

Ðèñóíîê 8.3.5_3 – Òåìïåðàòóðíîå ïîëå â ñå÷åíèè ðàáî÷åé ëîïàòêè

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

455

8.3.6 - Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé

ëèòåðàòóðû

8.3.6.1 Dailey, G.M. Design and Calculation Issues.

Aero-Thermal Performance of Internal Cooling

Systems in Turbomachines. Lecture Series 2000-03.

Von Karman Institute for Fluid Dynamics, 2000.

8.3.6.2 Èâàíîâ Ì.ß., Ïî÷óåâ Â.Ï. Ïðîáëåìû ñîçäà-

íèÿ âûñîêî-òåìïåðàòóðíûõ òóðáèí ñîâðåìåííûõ

àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé. Êîíâåðñèÿ â ìàøèíîñò-

ðîåíèè, ¹5, 2000.

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

456

8.4 - Ðîòîðû òóðáèí

Ðîòîð - íàèáîëåå íàïðÿæåííàÿ ÷àñòü òóðáè-

íû, òàê êàê îí (â îòëè÷èå îò ñòàòîðíûõ äåòàëåé)

ïîäâåðãàåòñÿ íå òîëüêî òåïëîâûì è ñòàòè÷åñêèì

ìåõàíè÷åñêèì íàãðóçêàì, íî è, äîïîëíèòåëüíî,

ñâÿçàííûì ñ âðàùåíèåì, öåíòðîáåæíûì è âèáðà-

öèîííûì.

Èìåííî ðîòîðíûå äåòàëè îãðàíè÷èâàþò öèê-

ëè÷åñêèé ðåñóðñ òóðáèíû è èìåííî ôðàãìåíòîâ

äåòàëåé ðîòîðà (äèñêîâ, äåôëåêòîðîâ) ïðè ðàçðó-

øåíèè íåâîçìîæíî ïðåäîòâðàòèòü âûëåò çà ïðåäå-

ëû êîðïóñîâ.

Íèæå ðàññìîòðåíû êîíñòðóêöèè ðîòîðîâ ðÿäà

ñîâðåìåííûõ òóðáèí.

8.4.1 - Êîíñòðóêöèè ðîòîðîâ

Â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè êîíñòðóêöèÿ ðîòîðà

îïðåäåëÿåòñÿ öåíòðîáåæíûìè (÷àñòîòîé âðàùå-

íèÿ) è òåïëîâûìè íàãðóçêàìè. Ýòî ïîçâîëÿåò (ïî

êðàéíåé ìåðå â àâèàöèîííûõ äâèãàòåëÿõ) ðàññìàò-

ðèâàòü îòäåëüíî êîíñòðóêöèè ðîòîðîâ òóðáèí âû-

ñîêîãî äàâëåíèÿ (10000…19000 îá/ìèí, òåìïåðà-

òóðà ãàçà íà âõîäå â ðîòîð äî 1850 Ê) è íèçêîãî

äàâëåíèÿ (2000…8000 îá/ìèí, òåìïåðàòóðà ãàçà íà

âõîäå

â ðîòîð äî 1300 Ê).

8.4.1.1 - Äèñêè òóðáèí

Îñíîâíîé ÷àñòüþ ðîòîðà òóðáèíû ÿâëÿåòñÿ

äèñê. Äèñê ñëóæèò äëÿ óñòàíîâêè ðàáî÷èõ ëîïà-

òîê, ñîçäàþùèõ êðóòÿùèé ìîìåíò, è äëÿ ïåðåäà÷è

ýòîãî êðóòÿùåãî ìîìåíòà ñ ëîïàòîê íà âàë.

Äèñêè òóðáèí (ñì. Ðèñ. 8.4.1.1_1) â îáùåì

ñëó÷àå èìåþò îáîä 1 ñ «åëî÷íûìè» âûñòóïàìè 2,

îáðàçóþùèìè ïàçû 3 äëÿ êðåïëåíèÿ ðàáî÷èõ ëî-

ïàòîê, ïîëîòíî 4 è ñòóïèöó 5, à òàêæå ôëàíöû 6

äëÿ êðåïëåíèÿ ê äðóãèì äèñêàì è ê âàëó. Ê ôëàí-

öàì äèñêà ìîãóò êðåïèòüñÿ äðóãèå äèñêè, äåôëåê-

òîðû 7, ëàáèðèíòû 8, áàëàíñèðîâî÷íûå ãðóçû.

Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè äèñêîâ íåîáõîäèìî îáåñ-

ïå÷èòü öåëûé ðÿä òðåáîâàíèé.

Òàê, íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü äîñòàòî÷íûé çà-

ïàñ ïî ïðî÷íîñòè íà ðàçðûâ äëÿ ëþáûõ âîçìîæ-

íûõ óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè, òàê êàê ðàçðóøåíèå

äèñêà âñåãäà ïðèâîäèò ê êàòàñòðîôè÷åñêèì ïîñëåä-

ñòâèÿì è íå ìîæåò áûòü ëîêàëèçîâàíî â ïðåäåëàõ

êîðïóñà òóðáèíû.

Ñëåäóþùåå òðåáîâàíèå - ìèíèìàëüíàÿ âåðî-

ÿòíîñòü ðàçðóøåíèÿ äèñêà îò ïåðåãðåâà (ò.å. çàùè-

òà îò íåïîñðåäñòâåííîãî êîíòàêòà ñ âûñîêîòåìïå-

ðàòóðíûì ãàçîì è íàäåæíàÿ – ñ íåîáõîäèìûìè

çàïàñàìè – ðàáîòà ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ). Äèñêè

ÒÂÄ îáû÷íî çàùèùåíû îò êîíòàêòà ñ ãàçîì è ïî-

òîêà òåïëà èç ïðîòî÷íîé ÷àñòè êàê êîíñòðóêòèâíî

(äåôëåêòîðàìè è ïðîìåæóòî÷íûìè äèñêàìè), òàê

è ñèñòåìîé îõëàæäåíèÿ (ïîòîêàìè âîçäóõà, îõëàæ-

äàþùåãî äèñêè, äåôëåêòîðû).

Ýôôåêòèâíàÿ ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ, îáåñïå÷è-

âàþùàÿ áîëåå íèçêèé óðîâåíü òåìïåðàòóðû äèñêà,

äàåò âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ìåíåå äîðîãèõ

ìàòåðèàëîâ èëè óìåíüøåíèÿ ìàññû. Äëÿ îõëàæäå-

íèÿ íàèáîëåå íàãðóæåííîé è íàèáîëåå ìàññèâíîé

÷àñòè äèñêà – ñòóïèöû – ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí

îõëàæäàþùèé âîçäóõ ñ íèçêîé òåìïåðàòóðîé.

Ïðèìåðîì ÿâëÿåòñÿ êîíñòðóêöèÿ ðîòîðà ÒÂÄ

CFM56 (ñì. Ðèñ. 8.1.2_8), ãäå ñòóïèöà äèñêà îõëàæ-

äàåòñÿ âîçäóõîì èç-çà ÊÍÄ, êîòîðûé íà ñîòíè ãðà-

äóñîâ õîëîäíåå îáû÷íî èñïîëüçóåìîãî äëÿ ýòèõ

öåëåé âîçäóõà ÊÂÄ. Ñ îäíîé ñòîðîíû, ýòîò âàðè-

àíò óâåëè÷èâàåò òåìïåðàòóðíûå íàïðÿæåíèÿ â äèñ-

êå (âîçíèêàþùèå èç-çà ðàçíîñòè òåìïåðàòóð îáîäà

è ñòóïèöû äèñêà). Îäíàêî ïîëîæèòåëüíûé ýôôåêò

îò óâåëè÷åíèÿ ïðî÷íîñòè ñòóïèöû, ïî-âèäèìîìó,

ïðåâàëèðóåò.

Êîíñòðóêöèÿ äèñêà äîëæíà áûòü íàäåæíîé

è äîëãîâå÷íîé è îáåñïå÷èâàòü ïåðåäà÷ó êðóòÿùå-

ãî ìîìåíòà ñ äèñêîâ íà âàë. Êàê ïðàâèëî, ýòè ýëå-

ìåíòû äèñêà ÿâëÿþòñÿ ñàìûìè íàïðÿæåííûìè

è òðóäíûìè â îáåñïå÷åíèè öèêëè÷åñêîãî ðåñóðñà.

Ñîåäèíåíèå äèñêîâ ñ âàëîì ìîæåò áûòü âûïîëíå-

íî íåñêîëüêèìè ñïîñîáàìè:

- Ïðèçîííûìè (ñ ìàëûìè çàçîðàìè) áîëòàìè

èëè øòèôòàìè, ïðè ýòîì äåòàëè ñòÿãèâàþòñÿ ãàé-

êàìè èëè ñòÿæíûìè áîëòàìè (ÒÂÄ ÏÑ-90À –

Ðèñ. 8.4.1.2_1, ÒÂÄ CFM56 – Ðèñ. 8.1.2.5_2, òóðáè-

íû RB211-535E4 - Ðèñ. 8.1.2.6_1).

- Øëèöàìè – ÷åðåç óäëèíåííûé ôëàíåö äèñêà

èëè âñïîìîãàòåëüíûé âàë. Òàêîå ñîåäèíåíèå ÿâëÿ-

åòñÿ îäíèì èç íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûõ (ÒÂÄ

V2500 – ñì. Ðèñ. 8.4.1.2_3, ÒÂÄ è ÒÍÄ CF6-80C2 -

ñì. Ðèñ. 8.4.1.2_2, 8.4.1.3_1).

- Øïèëüêàìè (áîëòàìè), ðàñïîëîæåííûìè

ïàðàëëåëüíî îñè âàëà è ñòÿãèâàþùèìè ìåæäó ñî-

áîé äèñêè (ñì. Ðèñ. 8.4.1.2_6).

Íåäîñòàòêîì êîíñòðóêöèè ñî ñòÿæíûìè

øïèëüêàìè (áîëòàìè) ÿâëÿåòñÿ âåðîÿòíîñòü èõ

âûòÿæêè âî âðåìÿ ýêñïëóàòàöèè. Êðîìå òîãî, îò-

âåðñòèÿ

â äèñêàõ äëÿ øïèëåê ÿâëÿþòñÿ êîíöåíòðà-

òîðàìè íàïðÿæåíèé è ñíèæàþò öèêëè÷å

ñêóþ äîë-

ãîâå÷íîñòü äèñêà. Ïî ýòèì ïðè÷èíàì êîíñòðóêöèè

òàêîãî òèïà ñåé÷àñ ïðèìåíÿþòñÿ ðåäêî.

Ôëàíöû äèñêà, íåîáõîäèìûå äëÿ êðåïëåíèÿ

ê âàëó, ñòàðàþòñÿ ïåðåíåñòè â îáëàñòü íàèáîëåå

íèçêèõ íàïðÿæåíèé è óäëèíÿþò äëÿ ïîâûøåíèÿ

ãèáêîñòè è óìåíüøåíèÿ ãðàäèåíòîâ íàïðÿæåíèé

(ñì. Ðèñ. 8.4.1.2_2, 8.4.1.2_3, 8.4.1.2_5).

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

457

Òàêæå íåîáõîäèìî íàäåæíîå, òåõíîëîãè÷íîå

è äîëãîâå÷íîå (ïðåæäå âñåãî ïî öèêëè÷åñêîìó ðå-

ñóðñó) çàìêîâîå ñîåäèíåíèå ñ ëîïàòêàìè. Çàìêîâîå

ñîåäèíåíèå ÿâëÿåòñÿ ñàìûì òî÷íûì ïî ðàçìåðàì

è ñàìûì òðóäîåìêèì â ïðîèçâîäñòâå äèñêà. Ïîëîì-

êà çàìêîâîãî ñîåäèíåíèÿ âåäåò ê îáðûâó ðàáî÷åé

ëîïàòêè, ïîñëåäóþùåìó ïîâðåæäåíèþ äðóãèõ ëî-

ïàòîê â ïðîòî÷íîé ÷àñòè è âûíóæäåííîìó âûêëþ-

÷åíèþ äâèãàòåëÿ â ïîëåòå.

Â öåëîì ïðè ïðîåêòèðîâàíèè äèñêà íåîáõî-

äèìî íàéòè ýôôåêòèâíûé êîìïðîìèññ ìåæäó êîí-

ñòðóêòèâíîé ñëîæíîñòüþ ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ,

çàòðàòàìè ýíåðãîðåñóðñîâ íà îõëàæäåíèå, ñâîé-

ñòâàìè ïðèìåíÿåìîãî ìàòåðèàëà, ìàññîé è ñòîèìî-

ñòüþ ïîëó÷àåìîãî äèñêà. Îñíîâíîé öåëüþ ïðîåê-

òèðîâàíèÿ (ïðè âûïîëíåíèè âñåõ íîðìàòèâíûõ çà-

ïàñîâ ïðî÷íîñòè) ÿâëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèå íåîáõîäè-

ìîãî öèêëè÷åñêîãî ðåñóðñà äèñêà. Öèêëè÷åñêèé

ðåñóðñ äèñêà îïðåäåëÿåò âåëè÷èíó òîé ÷àñòè ñòî-

èìîñòè òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ, êîòîðàÿ çàò-

ðà÷èâàåòñÿ íà çàìåíó òàê íàçûâàåìûõ äåòàëåé «îã-

ðàíè÷åííîãî öèêëè÷åñêîãî ðåñóðñà» (Life Limited

Parts - LLP) - â ïåðâóþ î÷åðåäü äèñêîâ, à òàêæå äåô-

ëåêòîðîâ è ïðîìåæóòî÷íûõ äèñêîâ.

Îáåñïå÷åíèå öèêëè÷åñêîãî ðåñóðñà, ò.å. çà-

ïàñà ïðî÷íîñòè ïî ìàëîöèêëîâîé óñòàëîñòè, ÿâ-

ëÿåòñÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ãëàâíîé çàäà÷åé ïðè

êîíñòðóèðîâàíèè äèñêà. Äëÿ ðåøåíèÿ ýòîé çàäà-

÷è ìîäåëèðóåòñÿ èçìåíåíèå ïî âðåìåíè (ò.å. â íå-

ñòàöèîíàðíîé ïîñòàíîâêå) ìåõàíè÷åñêèõ íàïðÿ-

Ðèñóíîê 8.4.1.1_1 – Äèñê ñ ïàçàìè «åëî÷íîãî» òèïà äëÿ óñòàíîâêè ðàáî÷èõ ëîïàòîê

1 – îáîä äèñêà; 2 – âûñòóï äèñêà; 3 – ïàç äëÿ ëîïàòêè; 4 – ïîëîòíî; 5 – ñòóïèöà; 6 – ôëà-

íåö; 7 – äåôëåêòîð; 8 – ïðîôèëüíàÿ ÷àñòü ðàáî÷åé ëîïàòêè; 9 – çàìîê; 10 – íèæíÿÿ ïîë-

êà; 11 – íîæêà

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

458

æåíèé è ðàñïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóð â äåòàëÿõ ðî-

òîðà

â òå÷åíèå îäíîãî ðàáî÷åãî (ïîëåòíîãî) öèêëà.

Çàäà÷à ðåøàåòñÿ ìåòîäîì èòåðàöèé – ïóòåì ïîñëå-

äîâàòåëüíûõ ïðîâåðîê öèêëè÷åñêîãî ðåñóðñà ðàç-

ëè÷íûõ âàðèàíòîâ êîíñòðóêöèè (ìåòîäîì êîíå÷íûõ

ýëåìåíòîâ) – ñ èçìåíåíèåì êîíôèãóðàöèè, ìàòåðè-

àëà, òåìïåðàòóðû. Ïðè îïòèìèçàöèè êîíôèãóðàöèè

äèñêà è äðóãèõ äåòàëåé ðîòîðà èñêëþ÷àþòñÿ èëè

îñëàáëÿþòñÿ êîíöåíòðàòîðû íàïðÿæåíèé – òå ìåñ-

òà, â êîòîðûõ ðàñïîëàãàåìûé öèêëè÷åñêèé ðåñóðñ

ìèíèìàëåí.

Îñíîâíàÿ ÷àñòü ðàñ÷åòîâ ïðîâîäèòñÿ â ïðåä-

ïîëîæåíèè îá îñåâîé ñèììåòðèè îñíîâíûõ äåòà-

ëåé, ÷òî ÿâëÿåòñÿ äîñòàòî÷íî áëèçêèì ê èñòèíå

ïðåäïîëîæåíèåì. Ìîäåëèðîâàíèå òåïëîâîãî ñîñòî-

ÿíèÿ è íàïðÿæåíèé â îñåñèììåòðè÷íîé ïîñòàíîâ-

êå ýôôåêòèâíî ïî ñîîòíîøåíèþ ðåçóëüòàòèâíîñòè

è òðóäîåìêîñòè. Îêîí÷àòåëüíàÿ îïòèìèçàöèÿ êîí-

ñòðóêöèè äèñêà (îñîáåííî åãî ôëàíöåâûõ ñîåäè-

íåíèé è çàìêîâîé ÷àñòè) ïðîâîäèòñÿ â ïîëíîé ïðî-

ñòðàíñòâåííîé ïîñòàíîâêå – ñ ìîäåëèðîâàíèåì

ðàñïðåäåëåíèÿ íåñòàöèîíàðíûõ òåìïåðàòóð è íàï-

ðÿæåíèé â ñïåöèàëüíî âûäåëåííûõ ïðîñòðàíñòâåí-

íûõ ýëåìåíòàõ êîíñòðóêöèè.

Âñå ýòè ðàñ÷åòû ïðîâîäÿòñÿ äëÿ ðîòîðà â öå-

ëîì – äëÿ ó÷åòà âçàèìîäåéñòâèÿ äåòàëåé âî âðåìÿ

ðàáîòû, êîòîðîå èãðàåò î÷åíü âàæíóþ ðîëü. Êðîìå

òîãî, âñå óïîìÿíóòûå äåòàëè ðîòîðà äîëæíû èìåòü

îäèíàêîâûé ðåñóðñ – äëÿ òîãî, ÷òîáû èõ ìîæíî

áûëî çàìåíèòü îäíîâðåìåííî – áåç äîïîëíèòåëü-

íîé îòïðàâêè äâèãàòåëÿ â ðåìîíò. Ïðè ýòîì óïðî-

ùàåòñÿ è îòñëåæèâàíèå ðåñóðñà â ýêñïëóàòàöèè

ïëàíèðîâàíèåì òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ.

Ìàêñèìàëüíàÿ äîñòèãíóòàÿ âåëè÷èíà

öèê-

ëè÷åñêîãî ðåñóðñà ðîòîðà ÒÂÄ ñîñòàâëÿåò

20000…25000 öèêëîâ. Â ðîòîðå ÒÍÄ ìîæåò áûòü

äîñòèãíóòî áîëåå âûñîêîå çíà÷åíèå öèêëè÷åñêîãî

ðåñóðñà, íî ñ ó÷åòîì íåîáõîäèìîñòè ñîãëàñîâàíèÿ

ýòîãî ðåñóðñà ñ ðåñóðñîì ðîòîðíûõ äåòàëåé ÒÂÄ

óâåëè÷åíèå íà 5000 öèêëîâ òîëüêî äëÿ ÒÍÄ óæå íå

èìååò ïðàêòè÷åñêîãî çíà÷åíèÿ.

8.4.1.2 - Ðîòîðû ÒÂÄ

Ðîòîð äâóõñòóïåí÷àòîé ÒÂÄ ÏÑ-90À2 (ñì.

Ðèñ. 8.4.1.2_1).

Êîíñòðóêöèþ ýòîãî ðîòîðà ìîæíî ñ÷èòàòü âî

ìíîãîì òèïè÷íîé äëÿ ñîâðåìåííûõ àâèàöèîííûõ

ÒÂÄ ïî îñíîâíûì õàðàêòåðèñòèêàì:

- êðåïëåíèå äèñêîâ ê âàëó (ïåðåäà÷à êðóòÿùåãî

ìîìåíòà) áîëòîâûìè è øëèöåâûìè ñîåäèíåíèÿìè;

- çàùèòà äèñêîâ äåôëåêòîðàìè è ïðîìåæóòî÷-

íûìè äèñêàìè îò ãàçîâîãî ïîòîêà èç ïðîòî÷íîé

÷àñòè;

- ñîåäèíåíèÿ òèïà «ïóøå÷íîãî çàìêà» äëÿ

êðåïëåíèÿ äåôëåêòîðîâ è ïðîìåæóòî÷íûõ äèñêîâ

ê îñíîâíûì äèñêàì;

íàðóæíîå îõëàæäåíèå äèñêîâ è çàìêîâûõ ñî-

åäèíåíèé çà ñ÷åò çàêðûòèÿ (íàääóâà) îõëàæäàþùèì

âîçäóõîì îñåâûõ çàçîðîâ ìåæäó ðîòîðîì

è ñòàòî-

ðîì;

- èñïîëüçîâàíèå íåñêîëüêèõ èñòî÷íèêîâ îõ-

ëàæäàþùåãî âîçäóõà (îò ðàçíûõ ñòóïåíåé êîìïðåñ-

ñîðà);

- àïïàðàò çàêðóòêè äëÿ ïîäà÷è îõëàæäàþùåãî

âîçäóõà â ðîòîð;

- öèëèíäðè÷åñêàÿ ïðîòî÷íàÿ ÷àñòü íàä áåñïî-

ëî÷íûìè ðàáî÷èìè ëîïàòêàìè (äëÿ èñêëþ÷åíèÿ

âëèÿíèÿ îñåâûõ ïåðåìåùåíèé ðîòîðà íà ðàäèàëü-

íûé çàçîð);

- êðåïëåíèå ëîïàòîê ê äèñêàì ïîñðåäñòâîì

åëî÷íûõ çàìêîâ.

Äèñê 1 ïåðâîé ñòóïåíè è äèñê 2 âòîðîé ñòóïå-

íè êðåïÿòñÿ ê âàëó 3 ñ ïîìîùüþ áîëòîâûõ ôëàí-

öåâûõ ñîåäèíåíèé ñîîòâåòñòâåííî ñ âàëîì 4 è ïå-

ðåõîäíèêîì 5. Ïåðåõîäíèê ïåðåäàåò îêðóæíîå

óñèëèå íà âàë ñ ïîìîùüþ øëèöåâîãî ñîåäèíåíèÿ

6. Ðàáî÷èå ëîïàòêè 7 è 8 êðåïÿòñÿ ê äèñêàì ïîñðåä-

ñòâîì çàìêîâûõ ñîåäèíåíèé 9 è 10 åëî÷íîãî òèïà.

Ïðîòî÷íàÿ ÷àñòü íàä áåñïîëî÷íîé 1ÐË öèëèíäðè-

÷åñêîãî òèïà.

Ïåðåäíèé äåôëåêòîð 11 çàùèùàåò îò ãàçà

äèñê 1 è çàìêîâîå ñîåäèíåíèå 9, à òàêæå óïëîòíÿ-

åò ñèñòåìó ïîäâîäà âîçäóõà èç àïïàðàòà çàêðóòêè

12 (ëîïàòî÷íîé ðåøåòêè äëÿ ðàçãîíà è çàêðóòêè

îõëàæäàþùåãî âîçäóõà â íàïðàâëåíèè âðàùåíèÿ

äèñêà) ê ðàáî÷åé ëîïàòêå 7. Äåôëåêòîð 11 êðåïèòñÿ

ôëàíöó äèñêà áîëòàìè è ê îáîäó - òàê íàçûâàå-

ìûì «ïóøå÷íûì çàìêîì».

Ñíàðóæè çàìêîâîå ñî-

åäèíåíèå 9 îõëàæäàåòñÿ óòå÷êîé âîçäóõà èç ëàáè-

ðèíòà 13 äåôëåêòîðà 11. Ýòîò ðàñõîä è íàääóâàåò

îñåâîé çàçîð ìåæäó 1ÑÀ è 1ÐÊ. Ñòóïèöà äèñêà 1

ïåðâîé ñòóïåíè, ïðîìåæóòî÷íûé äèñê 14 è äèñê

2 âòîðîé ñòóïåíè, à òàêæå ðàáî÷àÿ ëîïàòêà 8 îõ-

ëàæäàþòñÿ âîçäóõîì ïðîìåæóòî÷íîé (çà òðè ñòó-

ïåíè äî âûõîäà) ñòóïåíè ÊÂÄ, ïîäàâàåìûì ïî

êàíàëó 15.

Ïðîìåæóòî÷íûé äèñê 14 ñëóæèò äëÿ óïëîò-

íåíèÿ ðàäèàëüíîãî çàçîðà ïîä 2ÑÀ 16 îò ïåðåòå÷-

êè ãàçà, à òàêæå çàùèòû âíóòðåííèõ ïîëîñòåé ðî-

òîðà îò ïîòîêà òåïëà èç ïðîòî÷íîé ÷àñòè. Îáîä

ïðîìåæóòî÷íîãî äèñêà, à òàêæå çàìêîâûå ñîåäèíå-

íèÿ 9 (ñçàäè) è 10 (ñïåðåäè) çàùèùåíû îò ãàçà îõ-

ëàæäàþùèì âîçäóõîì, ïîäàâàåìûì â ïîëîñòü 17

÷åðåç âíóòðåííèå ïîëîñòè ëîïàòîê 2ÑÀ. Ýòî âîç-

äóõ ïðîìåæóòî÷íîé (çà 3 äî âûõîäà) ñòóïåíè ÊÂÄ.

Äåôëåêòîð (ëàáèðèíò) 18 äèñêà âòîðîé ñòóïå-

íè óïëîòíÿåò ïîëîñòü çà äèñêîì îò óòå÷êè â ïðî-

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

459

òî÷íóþ ÷àñòü âîçäóõà, çàïîëíÿþùåãî ïîëîñòü 19

çà ðîòîðîì ÒÂÄ (ýòîò âîçäóõ ïîäàåòñÿ èç âàëà 20

ÒÍÄ). Ýòî âîçäóõ ïðîìåæóòî÷íîé (çà 6 äî âûõîäà)

ñòóïåíè ÊÂÄ.

1ÐË 7 íå èìååò áàíäàæíîé ïîëêè, îäíàêî

äëÿ 2ÐË 8 òàêàÿ ïîëêà ïðèìåíåíà. Ïðèìåíåíèå

áàíäàæíîé ïîëêè íà 1ÐË ÒÂÄ âîçìîæíî òîëüêî

ñ èñïîëüçîâàíèåì åå èíòåíñèâíîãî îõëàæäåíèÿ

Ðèñóíîê 8.4.1.2_1 – Ïðîäîëüíûé ðàçðåç ðîòîðà ÒÂÄ ÏÑ-90À2

1 – äèñê ïåðâîé ñòóïåíè; 2 – äèñê âòîðîé ñòóïåíè; 3 – âàë ÒÂÄ; 4 – ôëàíåö âàëà ÒÂÄ;

5 – ïåðåõîäíèê; 6 – øëèöû; 7 – ðàáî÷àÿ ëîïàòêà ïåðâîé ñòóïåíè; 8 – ðàáî÷àÿ ëîïàòêà

âòîðîé ñòóïåíè; 9, 10 - çàìêîâûå ñîåäèíåíèÿ ïåðâîãî è âòîðîãî äèñêà; 11 – äåôëåêòîð

ïåðâîãî äèñêà; 12 – àïïàðàò çàêðóòêè; 13 – ëàáèðèíò; 14 – ïðîìåæóòî÷íûé äèñê;

15 – êîëüöåâîé êàíàë; 16 – 2ÑÀ; 17 – ïîëîñòü ïîä 2ÑÀ; 18 – äåôëåêòîð âòîðîãî äèñêà;

19 – ïîëîñòü çà ÒÂÄ; 20 – âàë ÒÍÄ