2.4. Противообледенительные устройства

При работе двигателя в условиях температуры наружного воздуха ниже нуля и влажности более 1…2 г/м³, а также в тумане и облаках возможно обледенение входного устройства, лопаток входного направляющего аппарата и рабочих лопаток первых ступеней. Обледенение элементов двигателя приводит к уменьшению площади проходных сечений тракта двигателя, снижению расхода воздуха и, как следствие, падению тяги и росту удельного расхода топлива. При этом также возникает неравномерность полей скоростей и давлений по окружности компрессора, что может привести к срыву работы компрессора или повышению температуры газа перед турбиной. Кроме того, образовавшаяся ледяная корка от вибрации может разрушаться и куски льда, попадая в проточную часть двигателя, приведут к повреждению лопаток компрессора, а, следовательно, выходу двигателя из строя. В осевых компрессорах слабая передача тепла от последних, горячих ступеней к первым – холодным, поэтому образование льда возможно не только на первой, но и на одной двух последующих ступенях.

Для обеспечения надежной работы двигателя в различных климатических условиях предусматриваются специальные устройства основанные на двух принципах:

- подогрев стенок входного устройства и деталей первых ступеней компрессора до температуры выше 10⁰С;

- впрыск во входное устройство двигателя противообледенительной жидкости.

Источниками тепла для подогрева деталей входного устройства и компрессора могут быть:

- теплый воздух из-за одной из ступеней компрессора, где его температура выше 200⁰С;

- горячее масло, откачиваемое из маслоотстойников;

- горячие газы из-за турбины;

- горячие газы, отбираемые из камеры сгорания;

- электрический подогрев.

Наибольшее распространение получил способ обогрева элементов двигателя теплым воздухом, отбираемым от компрессора (рис. 2.7), как наиболее простой и надежный.

Теплый воздух подводится на обогрев входного устройства и лопаткам НА только при наличии условий обледенения. Заданный расход обеспечивается калиброванными отверстиями, расположенными в различных частях системы обогрева. Проходя по тракту обогрева теплый воздух, нагревает стенки до температуры 20…40⁰С и поступает в проточную полость компрессора. Возможно подача горячего воздуха на обогрев из передней разгрузочной полости, куда он поступает от ступени компрессора через полый ротор. Такая система подвода теплого воздуха проще, надежней и имеет меньшую массу, так как не требуется внешних трубопроводов и дополнительных уплотнений.

В обогреваемых лопатках входного направляющего аппарата (рис.3.44, рис.3.45), для подвода теплого воздуха, выполняются продольные каналы, которые по носку лопатки заделываются одним из способов приведенным на рис,3.46, или лопатки выполняются полыми, с дефлекторами, обеспечивающими подвод требуемого количества воздуха к определенному месту лопатки.

Рис. 2.7. Схема выключаемой системы обогрева элементов входного устройства: 1 – обогреваемый внутренний обтекатель; 2 – обогреваемые накладные спицы силовых стоек входного устройства; 3 – диафрагма с расходным отверстием; 4 – дроссельная заслонка; 5 – обогреваемая лопатка входного НА

Обогрев силовых стоек переднего корпуса, лобового картера теплым маслом, отбираемым из маслоотстойников, широко применяется в турбовинтовых и турбовальных двигателях. Такой способ надежен и экономичен. Обогрев горячими газами не нашел применения ввиду коррозионного и эрозионного износа обогреваемых деталей, возможного коробления деталей и снижения пожаробезопасности двигателя из-за нарушения герметичности подводящих трубопроводов.

При электрическом подогреве необходимо к обогреваемой поверхности подводить до 80…120 Вт на 1 дм² электрической энергии, что является существенным недостатком. Обычно нагревательные элементы размещаются в стойках, лопатках НА и входном кольцевом коллекторе.

При любом способе подогрев должен быть умеренным и не вызывать коробления поверхностей деталей компрессора и входного устройства.

Применение противообледенительных жидкостей для впрыска на вход двигателя требует специальных систем подачи (насосы, трубопроводы, форсунки, запорно-регулирующей аппаратуры), большого количества жидкости и ёмкости для её хранения. Поэтому применения данного способа борьбы с обледенением неизбежно сопровождается увеличением массы двигателя. Возможно, также устранить обледенение, применением специальных водоотталкивающих покрытий, наносимых на поверхности, где существует угроза образования ледяной корки в определенных условиях эксплуатации.