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

Подождите немного. Документ загружается.

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

470

÷åñêèì ïîñëåäñòâèÿì, îñîáåííî åñëè ýòî ñëó÷èëîñü

â ïîëåòå.

Ïðàêòèêà èñïûòàíèé è ýêñïëóàòàöèè äâóõ-

âàëüíûõ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé ïîêàçûâàåò, ÷òî

ïðè ïîëîìêå âàëà ãàçîãåíåðàòîðà (íà ñòåíäå èëè

â ïîëåòå) ðîòîð ÒÂÄ íå óõîäèò â ðàñêðóòêó, à ñä-

âèãàåòñÿ íàçàä (ýòî äîïóñêàåò êîíñòðóêöèÿ ðîëè-

êîâîãî ïîäøèïíèêà) ïîä äåéñòâèåì ðàçíèöû äàâ-

ëåíèé è òîðìîçèòñÿ î ñòàòîð. Äëÿ ðàñêðóòêè ðîòîðó

ÒÂÄ íå õâàòàåò ìîùíîñòè, â òîì ÷èñëå èç-çà óìåíü-

øåíèÿ îáîðîòîâ è ïîìïàæà êîìïðåññîðà.

Â îòëè÷èå îò ÒÂÄ ðîòîðû ÒÍÄ è ÑÒ ïðè ïîòå-

ðå êèíåìàòè÷åñêîé ñâÿçè ñ êîìïðåññîðîì îáû÷íî

èìåþò äîñòàòî÷íóþ ìîùíîñòü äëÿ áûñòðîé ðàñ-

êðóòêè, òàê êàê ïðîäîëæàþùèé âðàùàòüñÿ ðîòîð

ãàçîãåíåðàòîðà îáåñïå÷èâàåò ñîõðàíåíèå çíà÷èòåëü-

íîé ÷àñòè äàâëåíèÿ è ðàñõîäà ãàçà íà âõîäå

â òóð-

áèíó. Êàê ïîêàçûâàåò îïûò, äëÿ äîñòèæåíèÿ îáî-

ðîòîâ ðàçðóøåíèÿ ðîòîðó ÒÍÄ (íå èìåþùåìó

êîíñòðóêòèâíûõ ìåðîïðèÿòèé ïðîòèâ ðàñêðóòêè)

äîñòàòî÷íî 0,2…0,3 ñåêóíäû. Çà ýòî âðåìÿ ÷àñòîòà

âðàùåíèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ íà 3000…4000 îá/ìèí.

Èñêëþ÷åíèå òàêîãî ðàçâèòèÿ ñîáûòèé îáåñïå-

÷èâàåòñÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè òóðáèíû è äâèãàòå-

ëÿ â öåëîì.

Íàèáîëåå ïðîñòûì ðåøåíèåì ÿâëÿåòñÿ óâåëè-

÷åííûé çàïàñ ïî ïðî÷íîñòè äèñêîâ – òàê, ÷òîáû

ëîïàòêè ðîòîðà â ëþáîì ñëó÷àå îáîðâàëèñü ðàíü-

øå äîñòèæåíèÿ îïàñíîé äëÿ äèñêà ÷àñòîòû âðàùå-

íèÿ è ëèøèëè ðîòîð êðóòÿùåãî ìîìåíòà. Îäíàêî

òàêîå ðåøåíèå èç-çà óâåëè÷åííîé ìàññû äèñêîâ

ïðèìåíèìî òîëüêî äëÿ íàçåìíûõ òóðáèí. Îíî èñ-

ïîëüçîâàíî, â ÷àñòíîñòè, â ÑÒ ÏÑ-90ÃÏ-2 (ñì.

Ðèñ. 8.4.1.3_3).

Äëÿ àâèàöèîííûõ ÒÍÄ ñâÿçàííîå ñ óòîëùå-

íèåì äèñêîâ óâåëè÷åíèå ìàññû ÿâëÿåòñÿ íåïðèåì-

ëåìûì. Ïîýòîìó äëÿ îñòàíîâêè ðîòîðà àâèàöèîí-

íîé ÒÍÄ ïðèìåíÿþòñÿ ñïåöèàëüíûå ìåðû –

îòñå÷êà òîïëèâà (êàê ìîæíî áîëåå áûñòðàÿ) è/èëè

îáåñïå÷åíèå óâåëè÷åííîãî òîðìîçÿùåãî ìîìåíòà

ðîòîðà î äåòàëè ñòàòîðà.

Ñèñòåìà ñ îòêëþ÷åíèåì ïîñòóïëåíèÿ òîïëè-

âà è îáåñïå÷åíèåì ýôôåêòèâíîãî ìåõàíè÷åñêîãî

òîðìîæåíèÿ ðîòîðà ÒÍÄ î ñòàòîð (òàêóþ ñèñòå-

ìó íàçûâàþò êîìïëåêñíîé) ðåàëèçîâàíà äëÿ ÒÍÄ

ÏÑ-90À. Îòêëþ÷åíèå ïîäà÷è òîïëèâà ïðîèçâîäèò-

ñÿ ïî ñèãíàëó äàò÷èêîâ, êîíòðîëèðóþùèõ ïðåâû-

øåíèå çàðàíåå óñòàíîâëåííîãî ìàêñèìàëüíîãî çíà-

÷åíèÿ ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðîòîðà èëè èçìåíåíèå

ðàçíîñòè ÷àñòîòû âðàùåíèÿ («ñêîëüæåíèÿ») ðîòî-

ðîâ ÒÍÄ è ÊÍÄ (âåíòèëÿòîðà).

Íàèáîëåå ýôôåêòèâíûì (ïî ïðîñòîòå) ðåøå-

íèåì ÿâëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèå äîñòàòî÷íîãî òîðìîçÿ-

ùåãî ìîìåíòà äëÿ îñòàíîâêè ðîòîðà. Ýòî ðåøåíèå

ïðèìåíåíî â áîëüøèíñòâå àâèàöèîííûõ êîíñòðóê-

öèé è ðåàëèçóåòñÿ ñïåöèàëüíûìè êîíñòðóêòèâíû-

ìè ìåðàìè, ê êîòîðûì îòíîñÿòñÿ:

- èñêëþ÷åíèå ïðåïÿòñòâèé äëÿ ñäâèãà îñâî-

áîäèâøåãîñÿ ðîòîðà òóðáèíû íàçàä (ïîä äåéñòâè-

åì ïåðåïàäà äàâëåíèÿ) äëÿ íàèáîëåå ïîëíîãî êîí-

òàêòà ñî ñòàòîðîì;

- èñêëþ÷åíèÿ âîçìîæíîñòè óïîðà ðîòîðà (âî

âðåìÿ ñäâèãà íàçàä) â íåáîëüøîå ïÿòíî êîíòàêòà –

â ýòîì ñëó÷àå ïîä äåéñòâèåì ñèë òðåíèÿ ìåòàëë

â ýòîì ïÿòíå êîíòàêòà ïëàâèòñÿ è îáðàçóåòñÿ âðå-

ìåííûé «óïîðíûé ïîäøèïíèê», íà êîòîðîì ðîòîð

ïðàêòè÷åñêè áåñïðåïÿòñòâåííî ðàñêðó÷èâàåòñÿ;

- èñêóññòâåííîå óâåëè÷åíèå òîðìîçÿùåãî ìî-

ìåíòà – âûãíóòàÿ âïåðåä âõîäíàÿ êðîìêà îäíîé èç

ñîïëîâûõ ëîïàòîê (ñì. Ðèñ. 8.1.2.4_3, 8.1.2.4_5),

êîòîðàÿ óâåëè÷èâàåò ïëîùàäü çàöåïëåíèÿ ñ âûõîä-

íîé êðîìêîé ëîïàòêè ðîòîðà.

8.4.2 - Ðàáî÷èå ëîïàòêè òóðáèí

Ðàáî÷èå ëîïàòêè – ñëîæíûå è äîðîãîñòîÿùèå

äåòàëè òóðáèíû. Òàê æå êàê è ñîïëîâûå ëîïàòêè,

îíè íàõîäÿòñÿ ïîä âîçäåéñòâèåì âûñîêîòåìïåðàòóð-

íîãî ãàçîâîãî ïîòîêà. Êðîìå òîãî, â îòëè÷èå îò ñî-

ïëîâûõ ëîïàòîê, ðàáî÷èå ëîïàòêè ïîäâåðãàþòñÿ

âîçäåéñòâèþ öåíòðîáåæíûõ ñèë, âðàùàÿñü ñ ÷àñòî-

òîé äî 20000 îá/ìèí è îêðóæíîé ñêîðîñòüþ äî

600 ì/ñ. Íàïðÿæåíèÿ îò öåíòðîáåæíûõ ñèë äåëàþò

ðàáî÷èå ëîïàòêè áîëåå ÷óâñòâèòåëüíûìè è ê âèá-

ðàöèîííûì íàãðóçêàì. Íåîáõîäèìîñòü ïðîòèâîñòî-

ÿòü âñåì ýòèì íàãðóçêàì îïðåäåëÿåò êîíñòðóêöèþ

ðàáî÷èõ ëîïàòîê.

Îáùàÿ õàðàêòåðèñòèêà ðàáî÷èõ ëîïàòîê

Ëîïàòêà (â îáùåì âèäå – Ðèñ. 8.4.2_1) ñîñòî-

èò èç ïðîôèëüíîé ÷àñòè, çàìêà, íèæíåé è âåðõíåé

(áàíäàæíîé) ïîëîê, à òàêæå íîæêè, ñîåäèíÿþùåé

ïðîôèëüíóþ ÷àñòü è íèæíþþ ïîëêó ñ çàìêîì. Îñ-

íîâíûìè è îáÿçàòåëüíûìè ÷àñòÿìè ðàáî÷åé ëîïàò-

êè ÿâëÿþòñÿ ïðîôèëüíàÿ ÷àñòü, çàìîê è íèæíÿÿ

ïîëêà. Ïðîôèëüíàÿ ÷àñòü 9 (ñì. Ðèñ. 8.4.1.1_1) ðà-

áî÷åé ëîïàòêè ïðè óñòàíîâêå ëîïàòîê â äèñê îáðà-

çóåò ëîïàòî÷íûé âåíåö, îáåñïå÷èâàþùèé íåîáõî-

äèìûé ïîâîðîò è ðàñøèðåíèå ïîòîêà ðàáî÷åãî òåëà

ñ ìèíèìàëüíûìè ïîòåðÿìè – ò.å. âûïîëíåíèå ãëàâ-

íîé çàäà÷è ëîïàòêè.

Çàìîê 10 ðàáî÷åé ëîïàòêè îáåñïå÷èâàåò

êðåïëåíèå ëîïàòêè â äèñêå – â ïàçàõ 3 ìåæäó âû-

ñòóïàìè 2 íà îáîäå äèñêà. Ñîåäèíåíèå ëîïàòêè

ñ äèñêîì ïðîèçâîäèòñÿ ñ ïîìîùüþ

çàìêîâîãî ñî-

åäèíåíèÿ òàê íàçûâàåìîãî «åëî÷íîãî» òèïà. Êîëè-

÷åñòâî çóáüåâ â «åëî÷íîì» çàìêå ìîæåò ñîñòàâëÿòü

îò 1…2 (äëÿ ëîïàòîê, ðàáîòàþùèõ ñ ìàëûìè íà-

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

471

ïðÿæåíèÿìè îò öåíòðîáåæíûõ ñèë) äî 5 – äëÿ ëî-

ïàòîê ñ âûñîêèì óðîâíåì íàïðÿæåíèé. Óðîâåíü

íàïðÿæåíèé çàâèñèò îò îêðóæíîé ñêîðîñòè (÷àñ-

òîòû âðàùåíèÿ ðîòîðà è äèàìåòðà ïðîòî÷íîé ÷àñ-

òè) è ìàññû ñàìîé ëîïàòêè. Â ëîïàòêàõ àâèàöèîí-

íûõ ÒÂÄ îñíîâíîå çíà÷åíèå èìååò ÷àñòîòà

âðàùåíèÿ (äî 20000 îá/ìèí), à äëÿ ïîñëåäíèõ ñòó-

ïåíåé òóðáèí ñòàöèîíàðíûõ äâèãàòåëåé áîëüøîé

ìîùíîñòè (200…400 ÌÂò) íàïðÿæåíèÿ (ïðè ÷àñ-

òîòå âðàùåíèÿ 3000…3600 îá/ìèí) îïðåäåëÿþòñÿ,

â îñíîâíîì, ìàññîé ëîïàòîê.

Íàïðàâëåíèå ïàçà â îáîäå äèñêà ìîæåò íå ñî-

îòâåòñòâîâàòü îñè âðàùåíèÿ òóðáèíû Ýòîò óãîë

îïðåäåëÿåòñÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè êîðíåâîãî ñå-

÷åíèÿ ëîïàòêè. Åñëè êîðíåâîå ñå÷åíèå íå âïèñû-

âàåòñÿ â ïðÿìîóãîëüíèê (êîòîðûé ïðåäñòàâëÿåò

ñîáîé íèæíÿÿ ïîëêà ñ ïðÿìûì ïàçîì), òî áîêî-

âûå ãðàíè íèæíåé ïîëêè íàêëîíÿþò ïîä òðåáóå-

ìûì óãëîì ê îñè âðàùåíèÿ òóðáèíû. Ïîä òàêèì

æå óãëîì ê

îñè âðàùåíèÿ íàðåçàþò è çàìêîâûé ïàç

â îáîäå äèñêà. Ý

òî ìåíåå ïðåäïî÷òèòåëüíûé (÷åì

ïðÿìîé ïàç â äèñêå) âàðèàíò, íî èíîãäà îí áûâàåò

íåèçáåæåí. Åñëè êîíñòðóêöèÿ ïîçâîëÿåò, ìîæíî

äîïóñòèòü íåêîòîðîå ðàçëè÷èå óãëîâ óñòàíîâêè

çàìêà è íèæíåé ïîëêè ëîïàòêè (äî 15?), ñîõðàíÿÿ

ïðÿìîé ïàç â äèñêå.

Ðèñóíîê 8.4.2_1 - Òðåõìåðíàÿ ãåîìåòðè÷åñêàÿ ìîäåëü ðàáî÷åé ëîïàòêè

Íèæíÿÿ ïîëêà 10 ëîïàòêè íóæíà äëÿ îáðàçî-

âàíèÿ âíóòðåííåãî êîíòóðà ïðîòî÷íîé ÷àñòè òóð-

áèíû. Êðîìå òîãî, ïîä íèæíåé ïîëêîé ìîãóò áûòü

ðàçìåùåíû äåìïôåðû (ðèñ. 8.4.2_2) – ãðóçû, çà ñ÷åò

ñâîåé öåíòðîáåæíîé ñèëû óìåíüøàþùèå (äåìïôè-

ðóþùèå) ÷åðåç ïîñðåäñòâî íèæíåé ïîëêè âèáðà-

öèîííûå íàïðÿæåíèÿ â ëîïàòêå.

Íîæêà 11 (ðàñïîëîæåíà ìåæäó íèæíåé ïîë-

êîé è çàìêîì) ëîïàòêè ìîæåò ïðàêòè÷åñêè îòñóò-

ñòâîâàòü. Óâåëè÷åíèå äëèíû íîæêè ïîçâîëÿåò

óìåíüøèòü äèàìåòð îáîäà äèñêà è â îáùåì ñëó÷àå

óìåíüøèòü äèàìåòð è ìàññó äèñêà (óâåëè÷åíèþ

äëèíû íîæêè ìîæåò ïðåïÿòñòâîâàòü óìåíüøåíèå

ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ âûñòóïîâ äèñêà è óâåëè÷åíèå

ìàññû ëîïàòêè). Óâåëè÷åíèå äëèíû íîæêè ïîçâî-

ëÿåò òàêæå ñíèçèòü ïîòîê òåïëà îò ïðîòî÷íîé ÷àñ-

òè è ïðîôèëüíîé ÷àñòè ëîïàòîê â äèñê. Êðîìå òîãî,

ïðè ìèíèìèçàöèè óðîâíÿ âèáðàöèîííûõ íàïðÿæå-

íèé â ëîïàòêå èçìåíåíèå åå äëèíû çà ñ÷åò íîæêè

ïðåäîñòàâëÿåò îïðåäåëåííûå âîçìîæíîñòè ïî óï-

ðàâëåíèþ âèáðàöèîííûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ëî-

ïàòêè.

Áàíäàæíàÿ ïîëêà ñëóæèò äëÿ ðàçìåùåíèÿ ëà-

áèðèíòíîãî óïëîòíåíèÿ ðàäèàëüíîãî çàçîðà íàä

ðàáî÷åé ëîïàòêîé (íà ïîëêå ìîæåò áûòü ðàçìåùå-

íî îò îäíîãî äî òðåõ çóáöîâ). Êðîìå òîãî, áàíäàæ-

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

472

íàÿ ïîëêà â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ñëóæèò ñðåäñòâîì

óïðàâëåíèÿ âèáðàöèîííûìè õàðàêòåðèñòèêàìè

ëîïàòîê. Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè áàíäàæíîé ïîëêè

íåîáõîäèìî åå öåíòð òÿæåñòè ðàçìåñòèòü â öåíòðå

òÿæåñòè âåðõíåãî ñå÷åíèÿ ïåðà. Ïðè ýòîì êðîìêè

ïîëêè äîëæíû èìåòü ìèíèìàëüíîå «ñâèñàíèå» îò-

íîñèòåëüíî ïðîôèëÿ – äëÿ óìåíüøåíèÿ íàïðÿæå-

íèé èçãèáà îò öåíòðîáåæíûõ ñèë.

Äëÿ ÒÂÄ ïðîáëåìà äîïîëíèòåëüíûõ íàïðÿ-

æåíèé â ïðîôèëüíîé ÷àñòè è çàìêå îò ìàññû áàí-

äàæíîé ïîëêè ìîæåò áûòü î÷åíü îñòðîé, òàê êàê

òàì óðîâåíü íàïðÿæåíèé è òàê âûñîê. Êðîìå òîãî,

â ÒÂÄ

áàíäàæíûå ïîëêè ÷àùå âñåãî òðåáóþò îõ-

ëàæäåíèÿ èç-çà âûñîêîãî óðîâíÿ òåìïåðàòóðû ãàçà.

Ïðè ýòîì â ïåðâîé ñòóïåíè ÒÂÄ èç äâóõ ðàññìîò-

ðåííûõ âûøå íàïðàâëåíèé èñïîëüçîâàíèÿ áàíäàæ-

íîé ïîëêè (óìåíüøåíèå ïîòåðü ê.ï.ä â ðàäèàëüíîì

çàçîðå è äåìïôèðîâàíèå âèáðàöèé) ÷àùå âñåãî ìîæ-

íî âîñïîëüçîâàòüñÿ òîëüêî ïåðâûì. Áîëüøàÿ æåñò-

êîñòü íà êðó÷åíèå êîðîòêîé è òîëñòîé (èç-çà ðàçìå-

ùåíèÿ êàíàëîâ îõëàæäåíèÿ) ïðîôèëüíîé ÷àñòè

ëîïàòêè çàòðóäíÿåò âûáîð ïðàâèëüíûõ ïàðàìåòðîâ

çàöåïëåíèÿ (â ýòîì ñëó÷àå òðóäíî âûáðàòü îïòè-

ìàëüíûé

íàòÿã èç-çà îïàñíîñòè âîçíèêíîâåíèÿ

áîëüøèõ íàïðÿæåíèé â ëîïàòêå).

Ýòî ïðèâîäèò

ê òîìó, ÷òî â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ðàáî÷èå ëîïàò-

êè ÒÂÄ âûïîëíÿþòñÿ áåç áàíäàæíûõ ïîëîê (òàêî-

âû âñå ðàññìîòðåííûå â ðàçäåëå 8.1.2 êîíñòðóê-

öèè ÒÂÄ GE Aircraft Engines è Pratt&Whitney). Äëÿ

ðàáî÷åé ëîïàòêè âòîðîé ñòóïåíè ÒÂÄ ãîðàçäî áîëü-

Ðèñóíîê 8.4.2_2 - Äåìïôåð è åãî óñòàíîâêà â

ëîïàòêó

1 – äåìïôåð; 2 – íèæíÿÿ ïîëêà

ëîïàòêè; 3 – êîíòàêòíûå ïîâåðõ-

íîñòè äåìïôåðà

øå âîçìîæíîñòåé äëÿ ïðèìåíåíèÿ ïîëêè. Îäíàêî

è çäåñü ïîëêó ïðèìåíÿþò ñðàâíèòåëüíî ðåäêî (íà-

ïðèìåð, ÒÂÄ ÏÑ-90À2). Èçâåñòíûì ñîâðåìåííûì

èñêëþ÷åíèåì èç ïðàâèëà ïðèìåíåíèÿ áåñïîëî÷íûõ

ðàáî÷èõ ëîïàòîê íà ïåðâîé ñòóïåíè

ÒÂÄ ñëóæàò ðà-

áî÷èå ëîïàòêè ÒÂÄ RB211/Trent

êîìïàíèè Rolls-

Royce (ñì. Ðèñ. 8.4.3_7). Ñëåäóåò, ïðàâäà, èìåòü

â âèäó, ÷òî îäíîñòóïåí÷àòàÿ ÒÂÄ ñ ïîëî÷íîé ëî-

ïàòêîé â äâèãàòåëÿõ Rolls-Royce èìååò íå î÷åíü

âûñîêèé ïåðåïàä äàâëåíèé (îêîëî 3.0).

«Ðàçãðóçêà» ïðîôèëüíîé ÷àñòè ëîïàòêè îò

íàïðÿæåíèé èçãèáà.

Íà ðàáî÷èå ëîïàòêè äåéñòâóþò êàê öåíòðîáåæ-

íûå, òàê è ãàçîâûå ñèëû – ñèëû ãàçîâîãî ïîòîêà,

âîçíèêàþùèå îò ðàçíèöû äàâëåíèé ïåðåä ëîïàòî÷-

íûì âåíöîì è çà íèì, à òàêæå îò ðàçíèöû äàâëå-

íèÿ ìåæäó êîðûòîì è ñïèíêîé. Îò äåéñòâèÿ ýòèõ

ñèë âîçíèêàþò íàïðÿæåíèÿ èçãèáà, êîòîðûå äåé-

ñòâóþò ñîâìåñòíî ñ íàïðÿæåíèÿìè îò öåíòðîáåæ-

íûõ ñèë. Îäíàêî äëÿ ðàáî÷èõ óñëîâèé âîçìîæíà

ïî÷òè ïîëíàÿ êîìïåíñàöèÿ íàïðÿæåíèé èçãèáà çà

ñ÷åò öåíòðîáåæíûõ ñèë ïðè êîíñòðóèðîâàíèè ïðî-

ôèëÿ ëîïàòêè.

Ïðè ýòîì öåíòðû òÿæåñòè ðàñ÷åò-

íûõ ñå÷åíèé ðàñïîëàãàþò íà ëèíèè, ðàñïîëîæåí-

íîé ïîä íàêëîíîì ê ðàäèàëüíîìó íàïðàâëåíèþ –

òàê, ÷òîáû âîçíèêàþùèé ïðè äåéñòâèè öåíòðîáåæ-

íûõ ñèë ìîìåíò áûë íàïðàâëåí ïðÿìî ïðîòèâîïî-

ëîæíî äåéñòâèþ ñóììàðíîãî ìîìåíòà ãàçîâûõ ñèë.

Ñìåùåíèå öåíòðîâ òÿæåñòè

îò ðàäèàëüíîãî íà-

ïðàâëåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ â ðàñ÷åòàõ íà ïðî÷íîñòü.

Ïîëíàÿ êîìïåíñàöèÿ ãàçîâûõ ñèë âîçìîæíà òîëü-

êî äëÿ îïðåäåëåííûõ ðàáî÷èõ óñëîâèé (ðåæèìà),

òàê êàê âåëè÷èíà ãàçîâûõ ñèë èçìåíÿåòñÿ â çàâè-

ñèìîñòè îò àáñîëþòíûõ ïàðàìåòðîâ ðåæèìà ðà-

áîòû òóðáèíû.

Îáåñïå÷åíèå âèáðàöèîííîé ïðî÷íîñòè ðà-

áî÷èõ ëîïàòîê.

Ïðàêòèêà äîâîäêè ïîêàçûâàåò, ÷òî ñëó÷àè îá-

ðûâà ðàáî÷èõ ëîïàòîê ïî ïðè÷èíå íåäîñòàòî÷íîé

ñòàòè÷åñêîé ïðî÷íîñòè âñòðå÷àþòñÿ î÷åíü ðåäêî

è ÷àùå âñåãî â ðåçóëüòàòå êàêèõ-ëèáî ïðîèçâîä-

ñòâåííûõ îòêëîíåíèé. Â òî æå âðåìÿ äîâîäêà ðàáî-

÷èõ ëîïàòîê äëÿ ñíèæåíèÿ óðîâíÿ âèáðîíàïðÿæå-

íèé

ÿâëÿåòñÿ îáû÷íûì äåëîì. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì,

÷òî òî÷íîñòü àíàëèòè÷åñêèõ ïðåäñêàçàíèé ñðåäíåé

òåìïåðàòóðû è ñðåäíåãî óðîâíÿ íàïðÿæåíèé (íå-

îáõîäèìûõ äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñòàòè÷åñêîé ïðî÷íî-

ñòè ëîïàòêè) ñóùåñòâåííî âûøå, ÷åì ïðè îïðåäå-

ëåíèè ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòû âðàùåíèÿ è óðîâíÿ

âèáðàöèîííûõ íàïðÿæåíèé. Áîëåå òîãî, äàæå ïðî-

âåäåíèå íåîáõîäèìûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðàáîò ïî

îïðåäåëåíèþ âèáðîíàïðÿæåíèé â ëîïàòêàõ íå äàåò

ïîëíîé óâåðåííîñòè â ôîðìå êîëåáàíèé, èõ ÷àñòîò-

íîì äèàïàçîíå, óðîâíå è ìåñòå âîçíèêíîâåíèÿ.

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

473

Äåëî â òîì, ÷òî äëÿ ïðàâèëüíîãî ïðîâåäåíèÿ

òàêîãî ýêñïåðèìåíòà (âûáîðà åãî ìåòîäîëîãèè,

òèïà äàò÷èêîâ è èõ ðàñïîëîæåíèÿ) íåîáõîäèìî

ïðåäâàðèòåëüíîå ìîäåëèðîâàíèå âèáðàöèîííûõ

õàðàêòåðèñòèê ëîïàòîê â èíæåíåðíîì ïàêåòå âû-

ñîêîãî óðîâíÿ (ANSYS, NASTRAN). Îäíàêî òî÷-

íîñòü àíàëèòè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ (ïîñòðîåíèå

ñåòîê, çàäàíèå êîððåêòíûõ ãðàíè÷íûõ óñëîâèé) íå

ìîæåò áûòü çàðàíåå ãàðàíòèðîâàíà. Ïîýòîìó òàêîå

áîëüøîå çíà÷åíèå ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ðàáî÷èõ

ëîïàòîê ïðèäàåòñÿ îáåñïå÷åíèþ ïðèåìëåìîãî

óðîâíÿ âèáðîíàïðÿæåíèé è íåîáõîäèìûõ çàïàñîâ

ïî ÷àñòîòå âðàùåíèÿ îò ðåçîíàíñíûõ ÷àñòîò.

Èñòî÷íèêàìè âîçáóæäåíèÿ êîëåáàíèé ìîãóò

ñëóæèòü ôîðñóíêè êàìåðû ñãîðàíèÿ, ñîïëîâûå ëî-

ïàòêè, ñòîéêè ïðîìåæóòî÷íûõ îïîð è òàê äàëåå.

Ïîñêîëüêó òî÷íî ïðåäñêàçàòü èñòî÷íèê âîçíèêíî-

âåíèÿ îïàñíîé ÷àñòîòû ÷àñòî íåâîçìîæíî, öåëåñî-

îáðàçíî èñêëþ÷èòü ñàìó âîçìîæíîñòü âîçíèêíî-

âåíèÿ êîëåáàíèé çà ñ÷åò êîíñòðóêöèè ëîïàòêè.

Â îáùåì ñëó÷àå íåîáõîäèìî, ÷òîáû êîíñòðóêöèÿ

ëîïàòêè ïî ñâîèì õàðàêòåðèñòèêàì (æåñòêîñòè,

ìîìåíòó èíåðöèè, ïëîùàäè îòäåëüíûõ ñå÷åíèé,

ìàññå îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ) èñêëþ÷àëà ñàìó âîç-

ìîæíîñòü ïîÿâëåíèÿ ðåçîíàíñîâ â ðàáî÷åì äèàïà-

çîíå ÷àñòîòû âðàùåíèÿ.

Â ñëó÷àå íåóäîâëåòâîðèòåëüíûõ ðåçóëüòàòîâ

àíàëèçà âèáðàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê ïðîèçâîäèò-

ñÿ ñëåäóþùàÿ èòåðàöèÿ ïðîåêòà ëîïàòêè ñ íåîáõî-

äèìûìè èçìåíåíèÿìè. Èíîãäà íåîáõîäèìî íà÷è-

íàòü íîâóþ èòåðàöèþ ñ èçìåíåíèÿ ïëîùàäåé

è ìîìåíòà èíåðöèè áàçîâûõ ïðîôèëåé â àýðîäèíà-

ìè÷åñêîì ïðîåêòèðîâàíèè.

Îäíàêî èñêëþ÷åíèå âîçìîæíîñòè âîçíèêíî-

âåíèÿ êîëåáàíèé çà ñ÷åò êîíñòðóêöèè ëîïàòêè âîç-

ìîæíî äàëåêî íå âñåãäà è â ýòîì ñëó÷àå ïðèìåíÿ-

þòñÿ äâà ñðåäñòâà óïðàâëåíèÿ (ñ îãðàíè÷åííûìè

âîçìîæíîñòÿìè) óðîâíåì âèáðîíàïðÿæåíèé â ëî-

ïàòêàõ.

Ïåðâîå èç íèõ – ýòî ïðèìåíåíèå áàíäàæíîé

ïîëêè íà âåðõíåì êîíöå ðàáî÷åé ëîïàòêè, èìåþ-

ùåé çàöåïëåíèÿ ñ ïîëêàìè ñîñåäíèõ ëîïàòîê ñïå-

öèàëüíûìè êîíòàêòíûìè ïîâåðõíîñòÿìè (ñì.

Ðèñ. 8.4.2_1). Êîíòàêòíûå ïîâåðõíîñòè áàíäàæ-

íûõ ïîëîê ëîïàòîê ñîåäèíÿþòñÿ â êîëåñå ìåæäó

ñîáîé ñ ìîíòàæíûì «íàòÿãîì» è äåìïôèðóþò êî-

ëåáàíèÿ ëîïàòîê çà ñ÷åò òðåíèÿ. Îêðóæíîé ðàç-

ìåð ïî êîíòàêòíûì ïîâåðõíîñòÿì äåëàþò áîëü-

øå øàãà ëîïàòîê â êîëåñå, ïðè ýòîì ïîëêó ïðè

ñáîðå ëîïàòîê

â êîëåñî íåîáõîäèìî ïîâåðíóòü

è òåì ñàìûì ìåæäó ïîëêàìè ñîçäàåòñÿ «íàòÿã».

×åì ìåíüøå æåñòêîñòü ïåðà ëîïàòêè íà êðó÷åíèå,

òåì áîëüøå íàäî äåëàòü íàòÿã. Óãîë êîíòàêòíûõ ïî-

âåðõíîñòåé ïî îòíîøåíèþ ê îêðóæíîìó íàïðàâëå-

íèþ ìîæåò èçìåíÿòüñÿ îò 45 äî 15 ãðàäóñîâ (ñì.

Ðèñ. 8.4.2_1). Ïðè óìåíüøåíèè ýòîãî óãëà íàòÿã

ðàñòåò äàæå ïðè íåçíà÷èòåëüíîì óâåëè÷åíèè ìî-

ìåíòà, ïðèêëàäûâàåìîãî ê ïîëêå ïðè ñáîðå ëîïà-

òîê â êîëåñî. Âñå ýòè âåëè÷èíû îïòèìèçèðóþòñÿ

ïðè ïðî÷íîñòíîì ðàñ÷åòå ëîïàòêè.

Âòîðîå ñðåäñòâî óïðàâëåíèÿ óðîâíåì âèáðî-

íàïðÿæåíèé – äåìïôåðû 1, óñòàíàâëèâàåìûå ïîä

íèæíþþ ïîëêó 2 ëîïàòêè (ñì. Ðèñ. 8.4.2_2). Äëÿ

ëîïàòîê, íå èìåþùèõ áàíäàæíîé ïîëêè (èëè èìå-

þùèõ áàíäàæíóþ ïîëêó «àýðîäèíàìè÷åñêîãî» íà-

çíà÷åíèÿ – áåç êîíòàêòíûõ ãðàíåé) îíè ïðèìåíÿ-

þòñÿ â îáÿçàòåëüíîì ïîðÿäêå. Êîíòàêòíûìè

ïîâåðõíîñòÿìè 3 äåìïôåðû ïðèæèìàþòñÿ (çà ñ÷åò

öåíòðîáåæíûõ ñèë) ê íèæíèì ïîâåðõíîñòÿì ïîëîê

2 è çà ñ÷åò òðåíèÿ óìåíüøàþò (äåìïôèðóþò) êîëå-

áàíèÿ ëîïàòîê. Äåìïôåðû âëèÿþò, â îñíîâíîì, íà

óðîâåíü âèáðîíàïðÿæåíèé è îòíîñèòåëüíî ñëàáî –

íà ñîáñòâåííóþ ÷àñòîòó êîëåáàíèé ëîïàòêè.

Îáåñïå÷åíèå ìàëîöèêëîâîé ïðî÷íîñòè ðà-

áî÷èõ ëîïàòîê.

Çàïàñ ïî ìàëîöèêëîâîé óñòàëîñòè ðàáî÷èõ

ëîïàòîê ðåàëèçóåòñÿ ïðè àíàëèçå è ïîñëåäóþùåé

îïòèìèçàöèè öèêëè÷åñêîé äîëãîâå÷íîñòè êîíñò-

ðóêöèè ëîïàòêè â 2D-ïîñòàíîâêå (äëÿ îòäåëüíûõ

ñå÷åíèé ïî äëèíå ëîïàòêè) è 3D-ïîñòàíîâêå (äëÿ

ëîïàòêè â öåëîì è åå îòäåëüíûõ íàèáîëåå íàïðÿ-

æåííûõ –

ïî òåïëîâûì è öåíòðîáåæíûì íàãðóçêàì

- ýëåìåíòîâ). Ïðè ìîäåëèðîâàíèè òèïîâîãî ðàáî÷å-

ãî öèêëà òóðáèíû ìîäåëèðóþòñÿ ðàçìàõ (èçìåíåíèå

ìåñòíîãî óðîâíÿ íàïðÿæåíèé îò ìèíèìàëüíîãî äî

ìàêñèìàëüíîãî ñ ó÷åòîì çíàêà) è òåìï èçìåíåíèÿ

íàïðÿæåíèé â îòäåëüíûõ ýëåìåíòàõ ëîïàòêè çà âåñü

ðàáî÷èé öèêë. Äëÿ îòäåëüíûõ ñå÷åíèé è ïðîñòðàí-

ñòâåííûõ ýëåìåíòîâ ëîïàòêè áîëüøîå çíà÷åíèå èìå-

åò óðîâåíü ñòàöèîíàðíûõ è íåñòàöèîíàðíûõ òåì-

ïåðàòóðíûõ íàïðÿæåíèé.

Ïðè ìîäåëèðîâàíèè íàïðÿæåíèé â ðàáî÷åì

öèêëå îñîáóþ òðóäíîñòü ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé äîñ-

òîâåðíîå ìîäåëèðîâàíèå ãðàíè÷íûõ óñëîâèé äëÿ

âñåõ êðèòè÷åñêèõ ñ òî÷êè çðåíèÿ ìàëîöèêëîâîé

ïðî÷íîñòè ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèè ëîïàòêè. Ïîýòî-

ìó íà íàñòîÿùåì ýòàïå â îïòèìèçàöèè è äîâîäêå

êîíñòðóêöèè ëîïàòêè ïî ìàëîöèêëîâîé óñòàëîñòè

íàèáîëåå âàæíî èñïîëüçîâàòü è ïðàâèëüíî èíòåð-

ïðåòèðîâàòü ñâîé è ÷óæîé îïûò.

Èçãîòîâëåíèå ëîïàòîê ñîâðåìåííûõ òóð-

áèí.

Ëîïàòêè ñîâðåìåííûõ òóðáèí ïî÷òè èñêëþ-

÷èòåëüíî îòëèâàþòñÿ ïî âûïëàâëÿåìûì ìîäåëÿì.

Ëîïàòêè ÒÂÄ ìîãóò èçãîòàâëèâàòüñÿ ïî ñïåöèàëü-

íîé òåõíîëîãèè çàëèâêè è îõëàæäåíèÿ - ñ ïîëó-

÷åíèåì îòëèâêè ñ íàïðàâëåííîé êðèñòàëëèçàöè-

åé èëè ìîíîêðèñòàëëà. Â îòëèâêàõ ðàáî÷èõ

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

474

ëîïàòîê ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêå ïîäâåðãàþòñÿ

òîëüêî ïîâåðõíîñòè «åëî÷íîãî» çàìêîâîãî ñîåäè-

íåíèÿ, ñîïðÿãàåìûå ïîâåðõíîñòè áàíäàæíîé ïîë-

êè è – â ëîïàòêàõ ñ ïëåíî÷íûì îõëàæäåíèåì, îò-

âåðñòèÿ ïåðôîðàöèè.

Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ëîïàòîê îñîáîå âíèìà-

íèå äîëæíî óäåëÿòüñÿ âîçìîæíîñòÿì ïðîèçâîä-

ñòâà. Ýòî îòíîñèòñÿ ê âûáîðó òîëùèíû ïðîôèëÿ

â êàæäîì ñå÷åíèè, äèàìåòðó âõîäíîé è îñîáåí-

íî âûõîäíîé êðîìîê. Äëÿ îõëàæäàåìûõ ëîïàòîê

âàæíà ìèíèìàëüíàÿ òîëùèíà ñòåíêè è âîçìîæ-

íîñòü èçãîòîâëåíèÿ êàíàëîâ îõëàæäåíèÿ âíóòðåí-

íåé ïîëîñòè è âûõîäíîé êðîìêè. Òîëüêî òàê ìî-

æåò áûòü îáåñïå÷åí ýêîíîìè÷åñêè îïðàâäàííûé

ïðîöåíò âûõîäà ãîäíîãî ëèòüÿ.

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñëîæíîñòè â îáåñïå÷åíèè

ýêîíîìèêè ëèòåéíîãî ëîïàòî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà

ïðèâåëè ê ñîñðåäîòî÷åíèþ îñíîâíûõ ìîùíîñòåé

ïî ëèòüþ ëîïàòîê â ðóêàõ ñóáïîäðÿä÷èêîâ. Íàïðè-

ìåð, êîìïàíèÿ Howmet âûïîëíÿåò çàêàçû íà îò-

ëèâêè ëîïàòîê îñíîâíûõ äâèãàòåëåñòðîèòåëüíûõ

ôèðì (GE Aircraft Engines, Pratt&Whitney) è êðóï-

íåéøèõ ïðîèçâîäèòåëåé ñòàöèîíàðíûõ òóðáèí

(Siemens, Alstom).

8.4.2.1 - Ñîåäèíåíèå ðàáî÷èõ ëîïà-

òîê ñ äèñêîì

Ñîåäèíåíèå ðàáî÷èõ ëîïàòîê ñ äèñêîì - íà-

ïðÿæåííîå è îòâåòñòâåííîå ìåñòî â êîíñòðóêöèè

òóðáèíû.

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ êðåïëåíèå ðàáî÷èõ ëîïà-

òîê â äèñêå òóðáèíû âûïîëíÿåòñÿ â âèäå òàê íàçû-

âàåìîãî «åëî÷íîãî» çàìêà. Êîíñòðóêòèâíàÿ ôîðìà

«åëî÷íîãî» çàìêà ñ òðåìÿ ïàðàìè çóáüåâ ïîêàçàíà

íà Ðèñ. 8.4.2.1_1.

Çóáüÿ ïîä äåéñòâèåì öåíòðîáåæíîé ñèëû

è èçãèáàþùèõ ìîìåíòîâ ðàáîòàþò íà ñðåç, èçãèá

è ñìÿòèå, à ñå÷åíèÿ ïî âïàäèíàì çàìêà ëîïàòêè

è âïàäèíàì âûñòóïîâ â äèñêå – íà ðàñòÿæåíèå.

Çóáüÿ â ëîïàòêå è â äèñêå âûïîëíÿþòñÿ ñ áîëüøîé

òî÷íîñòüþ, ÷òîáû îáåñïå÷èòü ðàâíîìåðíîñòü êîí-

òàêòà çóáüåâ ïî âñåé ïîâåðõíîñòè - êàê ïî äëèíå,

òàê è øèðèíå. Íàïðèìåð, äîïóñê íà øàã çóáüåâ ñî-

ñòàâëÿåò ïîðÿäêà 0,008…0,016 ìì. Òàê îáåñïå÷è-

âàåòñÿ ðàâíîìåðíîå íàãðóæåíèå âñåõ çóáüåâ ñîåäè-

íåíèÿ è èçáåãàåòñÿ îïàñíàÿ ïåðåãðóçêà îòäåëüíûõ

ýëåìåíòîâ çàìêà.

Ðèñóíîê 8.4.2.1_1 – Çàìêîâîå ñîåäèíåíèå ëîïàòîê ñ äèñêîì «åëî÷íîãî» òèïà

à) âíåøíèé âèä çàìêîâîãî ñîåäèíåíèÿ; á) ôðàãìåíò ÷åðòåæà çàìêà ëîïàòêè

1 – çàìîê ëîïàòêè; 2 – âûñòóï äèñêà; 3 – ïåðåìû÷êà ìåæäó âïàäèíàìè çàìêà ëîïàòêè;

4 – ïåðåìû÷êà ìåæäó âïàäèíàìè âûñòóïà äèñêà

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

475

Ðèñóíîê 8.4.2.1_2 - Îñåâàÿ ôèêñàöèÿ ðàáî÷èõ ëîïàòîê â äèñêàõ

1 – çàìîê ëîïàòêè; 2 – äåôëåêòîð; 3 – ïðîìåæóòî÷íûé äèñê; 4 – ëàáèðèíò; 5 – ïëàñòè-

íà; 6 – ïëàñòèíà; 7 – äâóñòîðîííèé ïëàñòèí÷àòûé çàìîê; 8 – îäíîñòîðîííèé ïëàñòèí-

÷àòûé çàìîê

«Åëî÷íûé» çàìîê íàøåë èñêëþ÷èòåëüíîå ïðè-

ìåíåíèå íà ïðàêòèêå áëàãîäàðÿ ñâîèì äîñòîèí-

ñòâàì:

- êëèíîâèäíàÿ ôîðìà çàìêîâîé ÷àñòè ëîïàòêè

è ïåðèôåðèéíîé ÷àñòè äèñêà îáåñïå÷èâàåò áëèçêîå

ê ðàâíîìåðíîìó ðàñïðåäåëåíèå íàïðÿæåíèé (òîë-

ùèíà îáîäà è ìàññà äèñêà ñ ëîïàòêàìè ïîëó÷àåòñÿ

ìèíèìàëüíîé).

- ñâîáîäíàÿ ïîñàäêà ëîïàòêè â çàìêå (ñ çàçî-

ðîì) óñòðàíÿåò âîçíèêíîâåíèå òåìïåðàòóðíûõ íà-

ïðÿæåíèé â ñîåäèíåíèè;

- âîçìîæíà ëåãêàÿ çàìåíà ëîïàòîê â êîëåñå ïðè

ïåðåáîðêàõ óçëà èëè èõ ïîâðåæäåíèè.

Ïðè ïîñòðîåíèè «åëî÷íîãî» çàìêà îñíîâíûìè

ïàðàìåòðàìè ÿâëÿþòñÿ øàã ëîïàòîê ïî íàðóæíîìó

äèàìåòðó äèñêà, óãîë êëèíà è êîëè÷åñòâî çóáüåâ.

- Óãîë êëèíà çàìêà âûáèðàåòñÿ, êàê ïðàâè-

ëî, â ïðåäåëàõ 30…45°, ÷èñëî çóáüåâ - îò äâóõ

äî ïÿòè. Ñ óâåëè÷åíèåì ÷èñëà çóáüåâ óìåíüøà-

åòñÿ âåëè÷èíà íàãðóçêè íà êàæäûé çóá, íî óâå-

ëè÷èâàåòñÿ êîíöåíòðàöèÿ íàïðÿæåíèé – òàê êàê

ïðè áîëüøåì ÷èñëå çóáüåâ âåëè÷èíà ðàäèóñà âïà-

äèí çóáüåâ óìåíüøàåòñÿ. Ïîýòîìó ìåíüøåå ÷èñ-

ëî ïàð çóáüåâ ïðåäïî÷òèòåëüíåå.

- Íàèáîëåå íàãðóæåííîå ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå

â ïåðåìû÷êå âûñòóïîâ äèñêà íàõîäèòñÿ ó îñíîâà-

íèÿ âûñòóïîâ, à ó ëîïàòêè – â ïåðâîé âïàäèíå çàì-

êà. Äëÿ ñíèæåíèÿ íàïðÿæåíèé â ýëåìåíòàõ çàìêî-

âîãî ñîåäèíåíèÿ øèðèíó îáîäà äèñêà äåëàþò

íåñêîëüêî áîëüøå òîëùèíû ïîëîòíà.

- Ïàçû â äèñêå èçãîòàâëèâàþòñÿ ïðîòÿæêîé,

à çàìêîâàÿ ÷àñòü ëîïàòîê - ôðåçåðîâàíèåì èëè øëè-

ôîâàíèåì. Äëÿ ïîâûøåíèÿ óñòàëîñòíîé ïðî÷íîñ-

òè ïîâåðõíîñòè «åëî÷íîãî» çàìêà ëîïàòêè ìîãóò

áûòü óïðî÷íåíû, íàïðèìåð îáäóâêîé ìèêðîøàðè-

êàìè.

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

476

Çàêðåïëåíèå ðàáî÷èõ ëîïàòîê â äèñêå (îò ïå-

ðåìåùåíèÿ âäîëü ïàçà) ïðîèçâîäèòñÿ íåñêîëüêèìè

ñïîñîáàìè (ñì. Ðèñ. 8.4.2.1_2).

Ïðåæäå âñåãî, çàìîê 1 ëîïàòêè ôèêñèðóåòñÿ

îò ïåðåìåùåíèé ñîñåäíèìè äåòàëÿìè ðîòîðà –

îáîäíîé ÷àñòüþ äåôëåêòîðîâ 2, ïðîìåæóòî÷íûõ

äèñêîâ 3, ëàáèðèíòîâ 4. Êàæäàÿ äåòàëü ôèêñèðó-

åò çàìîê îò ïåðåìåùåíèÿ â îäíîì íàïðàâëåíèè.

Îäíîâðåìåííî âñå ýòè äåòàëè ìîãóò ñëóæèòü çà-

ùèòîé îò ãàçîâîãî ïîòîêà è ñîçäàâàòü ïîëîñòè äëÿ

ïîäâîäà îõëàæäàþùåãî âîçäóõà è óëó÷øåíèÿ îõ-

ëàæäåíèÿ îáîäà äèñêà è çàìêîâîãî ñîåäèíåíèÿ.

Äëÿ ôèêñàöèè îò ïåðåìåùåíèÿ â äâóõ ïðîòè-

âîïîëîæíûõ íàïðàâëåíèÿõ çàìîê ìîæåò ôèêñèðî-

âàòüñÿ ñïåöèàëüíûìè ïëàñòèíàìè 5 è 6, êîòîðûå

îäíîâðåìåííî ñëóæàò óïëîòíåíèåì çàìêîâîãî ñî-

åäèíåíèÿ îò ïåðåòåêàíèÿ ãàçà ÷åðåç çàçîðû ìåæäó

çàìêîì ëîïàòêè è âûñòóïîì äèñêà.

Íàèáîëåå ïðîñòûì ýëåìåíòîì ôèêñàöèè çàì-

êà ñëóæàò ïëàñòèí÷àòûå çàìêè – äâóñòîðîííèå 7

è îäíîñòîðîííèå 8.

8.4.3 - Îõëàæäåíèå ðàáî÷èõ

ëîïàòîê

Ñõåìû îõëàæäåíèÿ ëîïàòîê îòëè÷àþòñÿ

áîëüøèì ðàçíîîáðàçèåì. Â îñíîâíîì, âûáîð ñõå-

ìû îõëàæäåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ òåìïåðàòóðîé ãàçà

â êîíêðåòíîé òóðáèíå. Âûáîð äîëæåí áûòü îïòè-

ìèçèðîâàí ïî ðàñõîäó îõëàæäàþùåãî âîçäóõà, õà-

ðàêòåðèñòèêàì òóðáèíû è äîëãîâå÷íîñòè ëîïàò-

êè

- ñ òî÷êè çðåíèÿ õàðàêòåðèñòèê äâèãàòåëÿ

è ñåáåñòîèìîñòè êîíñòðóêöèè.

Ðàáî÷èå ëîïàòêè ïåðâîé ñòóïåíè ÒÂÄ

Äëÿ ðàáî÷èõ ëîïàòîê ïåðâîé ñòóïåíè òóðáè-

íû ïðàêòè÷åñêè èñêëþ÷èòåëüíîå ïðèìåíåíèå íà-

øëà ïåòëåâàÿ ìíîãîõîäîâàÿ ñõåìà îõëàæäåíèÿ,ï-

ðèìåð êîòîðîé ïðèâåäåí íà Ðèñ. 8.4.3_1. Ýòà

ëîïàòêà èìååò äâà êàíàëà, ïî êîòîðûì îõëàæäàþ-

ùèé âîçäóõ ïîäàåòñÿ â ïåðåäíþþ 1 è çàäíþþ 2

âíóòðåííèå ïîëîñòè. Ïîòîê èç êàíàëà 1 ïîñòóïàåò

â äîñòàòî÷íî ïðîñòîðíûé (äëÿ ñíèæåíèÿ ïîòåðü

äàâëåíèÿ è ðàâíîìåðíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ äàâëåíèÿ

ïî äëèíå) ðàäèàëüíûé êàíàë 3, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ

ðàçäàòî÷íûì. Èç êàíàëà 3 âîçäóõ ÷åðåç ñèñòåìó îò-

âåðñòèé 4 (èçãîòîâëåííûõ ëèòüåì) ðåàëèçóåò ñòðóé-

íîå íàòåêàíèå íà âíóòðåííþþ ïîâåðõíîñòü âõîä-

íîé êðîìêè â ïîëîñòè 5.

Èç ïîëîñòè 5 âõîäíîé

êðîìêè âîçäóõ ÷åðåç ïÿòü ðÿäîâ îòâåðñòèé 6 ïëå-

íî÷íîãî îõëàæäåíèÿ âûõîäèò íà ïîâåðõíîñòü, ñî-

çäàâàÿ òàê íàçûâàåìîå «äóøåâîå» ïëåíî÷íîå îõëàæ-

äåíèå. Ïðèíÿòî ñ÷èòàòü, ÷òî ïðèìå

ðíî îäèíàêîâûé

âêëàä â ýôôåêòèâíîñòü îõëàæäåíèÿ âõîäíîé êðîì-

êè âíîñÿò êîíâåêòèâíîå ñòðóéíîå îõëàæäåíèå

âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè; êîíâåêòèâíûé òåïëîîá-

ìåí

â îòâåðñòèÿõ ïëåíî÷íîãî îõëàæäåíèÿ (â ñòåí-

êå ëîïàòêè) è ñàìî ïëåíî÷íîå îõëàæäåíèå.

õëàæäàþùèé âîçäóõ èç ïîëîñòè 2 ïîñòóïàåò

â ðàçäàòî÷íûé ðàäèàëüíûé êàíàë 7, ðàçìåðû êîòî-

ðîãî îáåñïå÷èâàþò ðàâíîìåðíîå ðàñïðåäåëåíèå äàâ-

ëåíèÿ ïî äëèíå. ×àñòü âîçäóõà ïîñòóïàåò

â ñðåäíþþ

÷àñòü ëîïàòêè â ñèñòåìó èç 4-õ ðàäèàëüíûõ êàíà-

ëîâ 8, âåñü âîçäóõ èç êîòîðûõ âûõîäèò â ïðîòî÷-

íóþ ÷àñòü ÷åðåç íåñêîëüêî ðÿäîâ îòâåðñòèé ïëå-

íî÷íîãî îõëàæäåíèÿ êîðûòà è ñïèíêè. Ñå÷åíèÿ

îõëàæäàþùèõ êàíàëîâ 8 èìåþò îòíîñèòåëüíî ìà-

ëîå ãèäðàâëè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå, òàê êàê îõëàæ-

äàþùåìó âîçäóõó íåîáõîäèì çàïàñ ïî äàâëåíèþ

äëÿ âûõîäà â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü è èñêëþ÷åíèÿ çàòå-

êàíèÿ ãàçà â îòâåðñòèÿ ïëåíî÷íîãî îõëàæäåíèÿ.

Äðóãàÿ ÷àñòü âîçäóõà èç ðàäèàëüíîãî êàíàëà

7 ïðîõîäèò ïîñëåäîâàòåëüíî ðàäèàëüíûå ïîëîñòè

9 è 10 ÷åðåç ñèñòåìó îòâåðñòèé 11 è 12 â ñòåíêàõ

ìåæäó íèìè è âûõîäèò ÷åðåç äëèííûå êàíàëû 13

íà ïîâåðõíîñòü ëîïàòêè ïåðåä âûõîäíîé êðîìêîé.

Ñèñòåìà ãèäðàâëè÷åñêèõ ñîïðîòèâëåíèé óïðàâëÿ-

åò ðàñõîäîì âîçäóõà â âûõîäíóþ êðîìêó, â êîòîðóþ

âîçäóõ óõîäèò ïîä äåéñòâèåì çíà÷èòåëüíîé ðàçíè-

öû äàâëåíèé. Ýòîò âîçäóõ ñîçäàåò ïëåíêó íà ïî-

âåðõíîñòè êîðûòà âáëèçè âûõîäíîé êðîìêè. Ââåð-

õó è âíèçó ïàçû 14 óâåëè÷åííûõ ðàçìåðîâ – äëÿ

óäåðæàíèÿ ëèòåéíîãî ñòåðæíÿ.

Ïðè òå÷åíèè âîçäóõà â ðàäèàëüíûõ ðàçäàòî÷-

íûõ êàíàëàõ 3 è 7, à òàêæå â ðàäèàëüíûõ êàíàëàõ 8

îðãàíèçîâàíà ïðèñòåíî÷íàÿ òóðáóëèçàöèÿ ïîãðà-

íè÷íîãî ñëîÿ ïîòîêà è óâåëè÷åíèå òåïëîîáìåíà çà

ñ÷åò ïîïåðå÷íûõ ïðèñòåíî÷íûõ ðåáåð 15.

Íèæíÿÿ ïîëêà 16 ëîïàòêè òîæå èìååò îòâåð-

ñòèÿ äëÿ ïëåíî÷íîãî îõëàæäåíèÿ. Íà äëèííîé íîæ-

êå 17 âèäíû âûñòóïû 18 äëÿ óäåðæàíèÿ äåìïôåðà.

Çàìîê 19 ëîïàòêè èìååò 4 çóáà â «åëî÷íîì» çàìêå.

Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïðàêòè÷åñêè âñå ëîïàò-

êè ïåðâûõ ñòóïåíåé ÒÂÄ â êîìïàíèÿõ GE Aircraft

Engines è Pratt&Whitney èìåþò àíàëîãè÷íóþ ñõå-

ìó îõëàæäåíèÿ. Èçìåíÿåòñÿ òîëüêî êîëè÷åñòâî ðà-

äèàëüíûõ êàíàëîâ. Ðàñõîä îõëàæäàþùåãî âîçäóõà

äëÿ òàêèõ ëîïàòîê ñîñòàâëÿåò îò 4 äî 6%.

Êîíñòðóêöèÿ âûõîäíîé êðîìêè ðàáî÷èõ ëî-

ïàòîê ÒÂÄ

Âûïóñê âîçäóõà âáëèçè âûõîäíîé êðîìêè ìî-

æåò áûòü ðåàëèçîâàí ïî äâóì ñõåìàì – â òîðåö

âûõîäíîé êðîìêè (ñì. Ðèñ. 8.4.3_2) è íà êîðûòî

ïåðåä âûõîäíîé êðîìêîé (ñì. Ðèñ. 8.4.3_1). Âû-

ïóñê íà êîðûòî ÿâëÿåòñÿ áîëåå ïðåäïî÷òèòåëüíûì

âàðèàíòîì ñ òî÷êè çðåíèÿ àýðîäèíàìè÷åñêèõ ïî-

òåðü, (åñëè ïðè ýòîì óäàåòñÿ îáåñïå÷èòü îïòè-

ìàëüíóþ ãåîìåòðèþ êðîìêè), òàê êàê òîëùèíà âû-

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

477

õîäíîé êðîìêè ïðè ýòîì ïðèìåðíî â äâà ðàçà

ìåíüøå. Âûïóñê â òîðåö âûõîäíîé êðîìêè áîëåå

ïðåäïî÷òèòåëåí ñ òî÷êè çðåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè

îõëàæäåíèÿ, ïðîñòîòû è ðàáîòîñïîñîáíîñòè êîí-

ñòðóêöèè.

Âûïóñê âîçäóõà îñóùåñòâëÿåòñÿ â òîðåö 1

âûõîäíîé êðîìêè ÷åðåç îòâåðñòèÿ 2, êîòîðûå ïî-

çâîëÿþò äîñòàòî÷íî òî÷íî äîçèðîâàòü ðàñõîä. Ïî-

ìèìî ðÿäîâ îòâåðñòèé 3 äëÿ ïëåíî÷íîãî îõëàæäå-

íèÿ âõîäíîé êðîìêè è íåñêîëüêèõ ðÿäîâ 4 äëÿ

ïëåíî÷íîãî îõëàæäåíèÿ êîðûòà ââåäåí ñïåöèàëü-

íûé ðÿä îòâåðñòèé 5 âäîëü ïðîôèëÿ íà êîðûòå äëÿ

ïëåíî÷íîãî îõëàæäåíèÿ òîðöà ïðîôèëüíîé ÷àñòè

ëîïàòêè. Âîçäóõ èç ðÿäà 5 ïîä äåéñòâèåì ðàçíèöû

äàâëåíèé ìåæäó êîðûòîì è ñïèíêîé ïåðåòåêàåò

÷åðåç ïîâåðõíîñòü òîðöà è îõëàæäàåò åå.

Ñ òî÷êè çðåíèÿ ýâîëþöèè îõëàæäàåìûõ ëîïà-

òîê ïîêàçàòåëüíî ñðàâíåíèå äâóõ ëîïàòîê ïåðâîé

ñòóïåíè ÒÂÄ: CF6-80C2 (ñì. Ðèñ. 8.4.3_2) è GE90

(ñì. Ðèñ. 8.4.3_3). Íà ëîïàòêå ÒÂÄ GE90 ïðèìåíåí

âûïóñê îõëàæäàþùåãî âîçäóõà íà êîðûòî ïåðåä

âûõîäíîé êðîìêîé 1. Âîçäóõ âûõîäèò èç âíóòðåí-

Ðèñóíîê 8.4.3_1 – Ðàáî÷àÿ ëîïàòêà ïåðâîé ñòóïåíè ÒÂÄ PW2000 (Pratt&Whitney)

1 – ïåðåäíÿÿ ïîëîñòü; 2 – çàäíÿÿ ïîëîñòü; 3 – ðàçäàòî÷íûé êàíàë ïåðåäíåé ïîëîñòè;

4 – îòâåðñòèÿ ñòðóéíîãî îõëàæäåíèÿ; 5 – ïîëîñòü âõîäíîé êðîìêè; 6 – îòâåðñòèÿ «äóøå-

âîãî» îõëàæäåíèÿ; 7 – ðàçäàòî÷íûé êàíàë çàäíåé ïîëîñòè; 8 – ðàäèàëüíûå êàíàëû;

9, 10 – ïðîìåæóòî÷íûå ïîëîñòè âûõîäíîé êðîìêè; 11, 12 – îòâåðñòèÿ â âåðòèêàëüíûõ

ñòåíêàõ; 13 – êàíàëû è ïàçû âûõîäíîé êðîìêè; 14 – óâåëè÷åííûå ïàçû; 15 – ïîïåðå÷íûå

ðåáðà; 16 – íèæíÿÿ ïîëêà; 17 – íîæêà ëîïàòêè; 18 – âûñòóïû äëÿ äåìïôåðà; 19 – çàìîê

íåé ïîëîñòè 2 ÷åðåç êàíàëû â âèäå ëèòåéíûõ ïà-

çîâ 3 â òîðöåâîé ïîâåðõíîñòè, îáðàçîâàííîé óãëóá-

ëåíèÿìè íà êîðûòå ïåðåä âûõîäíîé êðîìêîé. Æåñ-

òêîñòü êîíñòðóêöèè âûõîäíîé êðîìêè ïðèäàþò

ðåáðà 5. Â îñòàëüíûõ îáëàñòÿõ ñèñòåìà îõëàæäå-

íèÿ ëîïàòêè ïîõîæà íà CF6-80C2 (ðÿä îòâåðñòèé 6

äëÿ îõëàæäåíèÿ òîðöà è ðÿäû 7 îòâåðñòèé ïëåíî÷-

íîãî îõëàæäåíèÿ íà êîðûòå).

Êîíñòðóêöèÿ òîðöà ðàáî÷èõ ëîïàòîê ÒÂÄ

Îñîáåííîñòüþ êîíñòðóêöèè ðàáî÷èõ ëîïàòîê

ïåðâîé ñòóïåíè ÿâëÿåòñÿ èíòåíñèâíîå ïëåíî÷íîå

îõëàæäåíèå òîðöà ðàáî÷åé ëîïàòêè. Îòâåðñòèÿ ïëå-

íî÷íîãî îõëàæäåíèÿ ðàñïîëàãàþò êàê íà ñàìîé òîð-

öåâîé ïîâåðõíîñòè, òàê è íà êîðûòå ëîïàòêè íåïîñ-

ðåäñòâåííî ó òîðöà. Âîçäóõ èç îòâåðñòèé íà êîðûòå

ïîä äåéñòâèåì ðàçíèöû äàâëåíèé ïåðåòåêàåò íà

ñïèíêó ÷åðåç òîðåö è îõëàæäàåò åãî.

Ñïåöèàëüíîå ïëåíî÷íîå îõëàæäåíèå òîðöà

ÿâëÿåòñÿ îáÿçàòåëüíîé ÷åðòîé ñîâðåìåííûõ ëîïà-

òîê, òàê êàê îêèñëåíèå, èçíîñ è ýðîçèÿ òîðöà ÿâëÿ-

þòñÿ õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ ýêñïëóàòàöèè ëî-

ïàòîê áîëüøîãî ðåñóðñà. Ïðèìåð îõëàæäåíèÿ òîðöà

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

478

ïðèâåäåí íà Ðèñ. 8.4.3_4. Îòâåðñòèÿ ïëåíî÷íîãî

îõëàæäåíèÿ âûïîëíåíû â äâà ðÿäà – ðÿä 1 íåïîñ-

ðåäñòâåííî íà òîðöåâîé ïîâåðõíîñòè è ðÿä 2 íà

êîðûòå âäîëü òîðöà. Â äâóõ ðÿäàõ âìåñòå îêîëî 30

îòâåðñòèé, ïðè÷åì óâåëè÷åííîãî äèàìåòðà – ïî

ñðàâíåíèþ ñ îòâåðñòèÿìè 3 ïëåíî÷íîãî îõëàæäå-

íèÿ âõîäíîé êðîìêè è 4-ïîâåðõíîñòè êîðûòà. Íàè-

áîëåå èíòåíñèâíî îõëàæäàþòñÿ ïîñëåäíèå äâå òðå-

òè äëèíû ïðîôèëÿ (â ÷àñòíîñòè, èìåííî òàì

ðàñïîëîæåíû âñå îòâåðñòèÿ íà êîðûòå). Êàê ïîêà-

çûâàåò ïðàêòèêà, èìåííî â ýòîì ðàéîíå îêèñëåíèå

è ýðîçèÿ ïðîÿâëÿþòñÿ (â îòëè÷èå îò ïåðâîé òðåòè

Ðèñóíîê 8.4.3_2 – Ðàáî÷àÿ ëîïàòêà ïåðâîé ñòóïåíè

ÒÂÄ CF6-80C2 (GE Aircraft

Engines)

1 - òîðåö âûõîäíîé êðîìêè;

2 - îòâåðñòèÿ â âûõîäíîé êðîìêå;

3 - îòâåðñòèÿ íà âõîäíîé êðîìêå;

4 - îòâåðñòèÿ íà êîðûòå; 5 - îò-

âåðñòèÿ îêîëî âåðõíåãî òîðöà ëî-

ïàòêè

äëèíû ïðîôèëÿ) îñîáåííî ñèëüíî (âåðîÿòíî, èç-çà

ïîâûøåííîãî óðîâíÿ ñêîðîñòåé ãàçà).

Àíàëîãè÷íûì îáðàçîì îõëàæäàåòñÿ è äðóãîé

ðàñïðîñòðàíåííûé òèï êîíñòðóêöèè òîðöà – ñ óã-

ëóáëåíèåì (êàíàâêîé) íà òîðöåâîé ïîâåðõíîñòè

(ñì. Ðèñ. 8.4.3_5). Çäåñü òîæå ïðèìåíÿþòñÿ äâà ðÿäà

îòâåðñòèé – íà òîðöåâîé ïîâåðõíîñòè â êàíàâêå 1

è íà êîðûòå ó òîðöà 2 (ðÿä 5 íà Ðèñ. 8.4.3_2).

Â ñëó÷àå ïëîñêîãî òîðöà áåñïîëî÷íîé ëîïàò-

êè íàèáîëåå ÷àñòî ðåàëèçóåìûì âàðèàíòîì êîíñò-

ðóêöèè ÿâëÿåòñÿ òàê íàçûâàåìàÿ «ïðèðàáàòûâàåìàÿ

ïàðà»: ëîïàòêè ñ íàíåñåííûìè (ïàéêîé èëè äðóãèì

ñïîñîáîì) íà ïîâåðõíîñòü òîðöà àáðàçèâíûìè èç-

íîñîñòîéêèìè ÷àñòèöàìè è âñòàâêè íàä ðàáî÷åé

ëîïàòêîé ñ êåðàìè÷åñêèì ñëîåì. Èçíîñîñòîéêèå

÷àñòèöû 1 (ñì. Ðèñ. 8.4.3_6) «âûðàáàòûâàþò» ñî-

îòâåòñòâóþùóþ äîðîæêó â êåðàìè÷åñêîì ïîêðû-

òèè êîðïóñà, èñêëþ÷àÿ âëèÿíèå îòêëîíåíèé ôîð-

ìû êîðïóñà îò èäåàëüíîé è ïðèâîäÿ âåëè÷èíó

ðàäèàëüíîãî çàçîðà íà ðàñ÷åòíîì ðåæèìå ê ìèíè-

ìàëüíî âîçìîæíîé. Îòâåðñòèÿ 2 îáåñïå÷èâàþò ïëå-

íî÷íîå îõëàæäåíèå òîðöà.

Ðàáî÷èå ëîïàòêè ïåðâîé ñòóïåíè ÒÂÄ ñ áàí-

äàæíîé ïîëêîé

Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî áîëüøèíñòâî ðàáî÷èõ

ëîïàòîê ÒÂÄ â íàñòîÿùåå âðåìÿ íå èìåþò áàíäàæ-

íîé ïîëêè, ñóùåñòâóåò îäíî óñïåøíîå íàïðàâëå-

íèå â êîíñòðóêöèè ðàáî÷èõ ëîïàòîê ïåðâîé ñòóïå-

íè ÒÂÄ ñ áàíäàæíîé ïîëêîé – ýòî ëîïàòêè ôèðìû

Rolls-Royce. Ïðåèìóùåñòâà áàíäàæíîé ïîëêè î÷å-

âèäíû – ýòî çíà÷èòåëüíîå óìåíüøåíèå ïåðåòåêà-

íèé ãàçà ÷åðåç ðàäèàëüíûé çàçîð è, ñîîòâåòñòâåí-

íî, óâåëè÷åííîå ê.ï.ä. Îäíàêî äîïîëíèòåëüíûå

çàòðàòû âîçäóõà íà îõëàæäåíèå ïîëêè è îõëàæäå-

íèå ñàìîé ëîïàòêè – äëÿ óâåëè÷åíèÿ íåñóùåé ñïî-

ñîáíîñòè ïðîôèëÿ (êîòîðûé äîëæåí âûäåðæèâàòü

äîïîëíèòåëüíóþ íàãðóçêó îò ïîëêè) – íå äîëæíû

ïðåâûøàòü âûèãðûøà îò ïîëêè. Ýòó æå äîïîëíè-

òåëüíóþ íàãðóçêó äîëæíû âûäåðæàòü çàìêîâîå

ñîåäèíåíèå ëîïàòêè è äèñêà, à òàêæå ñàì äèñê.

Íà Ðèñ. 8.4.3_7 ïðèâåäåíà ñõåìà îõëàæäåíèÿ

ðàáî÷åé ëîïàòêè ÒÂÄ Trent 800 – ñàìîãî ìîùíîãî

â ñåìåéñòâå òðåõâàëüíûõ äâèãàòåëåé Trent [8.4.4.2].

Â äîïîëíåíèå ê óæå ðàññìîòðåííûì êîíñòðóêöè-

ÿì ðàáî÷èõ ëîïàòîê ïåðâîé ñòóïåíè ÒÂÄ â ýòîé

ïîëî÷íîé ëîïàòêå åñòü îñîáåííîñòè:

- îòñóòñòâèå êîíòàêòíûõ ãðàíåé íà áàíäàæíîé

ïîëêå äëÿ çàöåïëåíèÿ ñ ñîñåäíèìè ëîïàòêàìè;

- ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ïîëêè;

- èñïîëüçîâàíèå äâóõ ïîòîêîâ âîçäóõà äëÿ îõ-

ëàæäåíèÿ ëîïàòêè: îñíîâíîãî ïîòîêà âîçäóõà âû-

ñîêîãî äàâëåíèÿ èç-çà ÊÂÄ è ïîòîêà áîëåå íèçêîãî

äàâëåíèÿ (ñ ñîîòâåòñòâåííî áîëåå íèçêîé – íà 100

– òåìïåðàòóðîé).

Ãëàâà 8 - Òóðáèíû ÃÒÄ

479

Ðèñóíîê 8.4.3_4 – Òîðåö ëîïàòêè ïåðâîé ñòóïåíè

ÒÂÄ PW2000

1 – îòâåðñòèÿ íà òîðöå; 2 – îò-

âåðñòèÿ ó òîðöà íà êîðûòå;

3 – îòâåðñòèÿ íà âõîäíîé êðîìêå;

4 – îòâåðñòèÿ íà êîðûòå

Ðèñóíîê 8.4.3_5 – Òîðåö ëîïàòêè (CF6-80C2)

ñ óãëóáëåíèåì

1 – îòâåðñòèÿ â êàíàâêå; 2 – îò-

âåðñòèÿ íà êîðûòå

Ýòè îñîáåííîñòè ñóùåñòâåííî óñëîæíÿþò

êîíñòðóêöèþ ëîïàòêè, íî ïîâûøàþò åå ýôôåêòèâ-

íîñòü â ñèñòåìå äâèãàòåëÿ – çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ

ïåðåòåêàíèé â ðàäèàëüíîì çàçîðå è çà ñ÷åò èñïîëü-

çîâàíèÿ ìåíåå äîðîãîãî äëÿ äâèãàòåëÿ âîçäóõà.

Âîçäóõ âûñîêîãî äàâëåíèÿ ïîñòóïàåò â ëîïàò-

êó ÷åðåç îñíîâíîé êàíàë 1 â çàìêå, à âîçäóõ íèçêî-

ãî äàâëåíèÿ – â äîïîëíèòåëüíûé êàíàë 2 ïîä ïîë-

êó ñ ïåðåäíåé ñòîðîíû ëîïàòêè. Èç êàíàëà 1 ÷àñòü

âîçäóõà ïîñòóïàåò â ïîëîñòü âõîäíîé êðîìêè 3, èç

êîòîðîé âûõîäèò ÷åðåç òðè ðÿäà îòâåðñòèé ïëåíî÷-

íîãî îõëàæäåíèÿ íà âõîäíóþ êðîìêó è ñïèíêó,

à òàêæå íà îõëàæäåíèå áàíäàæíîé ïîëêè. ×åðåç

îòâåðñòèå 4 è ïîïåðå÷íûé êàíàë 5 â ïîëêå ýòà ÷àñòü

âîçäóõà âûõîäèò â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü.

Îñíîâíàÿ ÷àñòü âîçäóõà ïîñòóïàåò â ðàäèàëü-

íûé êàíàë 6, ïîâîðà÷èâàåò âíèç ïî ðàäèàëüíîìó

êàíàëó 7 è ñíîâà ââåðõ â ðàäèàëüíûé êàíàë 8, îò-

êóäà ÷åðåç îòâåðñòèÿ 9 íà êîðûòå ïåðåä âûõîäíîé

êðîìêîé âûõîäèò â ïðîòî÷íóþ ÷àñòü. ×àñòü âîçäó-

õà ïî ïóòè âûõîäèò â îòâåðñòèÿ 10 (èç ïîëîñòè 7)

è 11 (èç ïîëîñòè 8) ïëåíî÷íîãî îõëàæäåíèÿ.

Âîçäóõ íèçêîãî äàâëåíèÿ ïî êàíàëó 2 îõëàæäà-

åò ñïèíêó è âûõîäèò ÷åðåç îòâåðñòèå 12 â ïîïåðå÷-

à) á)

Ðèñóíîê 8.4.3_3 – Ðàáî÷àÿ ëîïàòêà ïåðâîé ñòóïåíè

ÒÂÄ GE90 (GE Aircraft Engines)

à)âíåøíèé âèä ëîïàòêè; á)ñå÷å-

íèå âûõîäíîé êðîìêè

1 – âûõîäíàÿ êðîìêà; 2 – âíóòðåí-

íÿÿ ïîëîñòü; 3 – ïàçû; 4 – óãëóá-

ëåíèå; 5 – ðåáðî; 6 – îòâåðñòèÿ

ó òîðöà; 7 – ðÿäû îòâåðñòèé íà

êîðûòå.

íûé êàíàë 13 â áàíäàæíîé ïîëêå, èç êîòîðîãî ÷åðåç

äâà ðàçäàòî÷íûõ êàíàëà 14 è 15 ïîñòóïàåò â ñèñòå-

ìó îòâåðñòèé, îáåñïå÷èâàþùèõ êîíâåêòèâíîå îõ-

ëàæäåíèå ïîëêè è âûïóñê âîçäóõà â çàäíþþ è áî-

êîâûå òîðöåâûå ïîâåðõíîñòè áàíäàæíîé ïîëêè.

Âíóòðåííèå ñòåíêè ëîïàòêè â ïîëîñòÿõ âûñî-

êîãî äàâëåíèÿ (çà èñêëþ÷åíèåì ñïèíêè â ïîëîñòè

6) èìåþò ïðèñòåíî÷íûå ðåáðà 16 äëÿ èíòåíñèôè-

êàöèè òåïëîîáìåíà. Ñòåíêè, ïðèëåãàþùèå ê ïîëî-

ñòè 2, íå îðåáðåíû, òàê êàê òåïëîâîé ïîòîê ê îõ-

ëàæäàþùåìó âîçäóõó è òàê äîñòàòî÷åí çà ñ÷åò

áîëåå âûñîêîé ðàçíîñòè òåìïåðàòóð ñòåíêè è âîç-

äóõà íèçêîãî äàâëåíèÿ.