1.4. Силовые схемы гтд

Под силовой схемой ГТД будем понимать систему силовых деталей, предназначенных для восприятия нагрузок действующих на элементы двигателя и передачи их результирующей на узлы крепления двигателя к самолету. Силовая схема ГТД состоит из силовой системы ротора и силовой схемы корпуса.

Силовая схема ротора включает силовые детали роторов компрессора и турбины, узлы их соединения, приводы агрегатов, а в ТВД и вращающейся детали редуктора.

Силовая схема корпуса включает в себя корпуса компрессора, камеры сгорания, газовой турбины, входных и выходных устройств, редуктора, а в ТРДД и корпус второго контура.

Основные требования к силовой схеме:

- обеспечение прочности и жесткости системы двигателя для предотвращения возникновения недопустимых упругих деформаций и полного исключения остаточной деформации;

- обеспечение минимальной массы;

- обеспечение свободы температурных деформаций, для исключения появления температурных напряжений;

- модульность конструкции двигателя.

1.4.1 Силовые схемы роторов

Силовые схемы роторов отличаются способами соединения дисков компрессора и турбины между собой, числом и расположением опор, способом соединения ротора турбины и компрессора, для передачи крутящего момента и осевых сил, способом фиксации осевого положения роторов. В зависимости от числа опор различают двух, трех или четырёхопорные роторы (рис.1.15.).

В зависимости от числа роторов силовые схемы двигателей подразделяются на: одновальные рис.1.15, двухвальные рис.1.17 и трехвальные рис.1.16.

Роторы могут устанавливаться на две опоры рис.1.15,а, б, три опоры рис.1.15,г либо четыре опоры рис.1.15,в.

Конструктивно ротора компрессора и турбины выполняются с жестким соединением для передачи крутящего момента и осевой силы, либо соединение роторов осуществляется при помощи специальных муфт, обеспечивающих передачу крутящего момента и осевой силы.

Рис.1.15. Схема расположения опор роторов ТРД: а – двухопорный ротор ТРД с осевым компрессором; б – двухопорный ротор ТРД с центробежным компрессором; в – четырехопорный ротор ТРД с осевым компрессором; г – трехопорный ротор с передачей осевого усилия от турбины к компрессору с помощью стяжного болта;

Рис. 1.16. Схема трёхроторного ТРДД

По направлению действия нагрузок силовые схемы роторов классифицируются на следующие силовые схемы:

• силовые схемы роторов по осевым связям;

• силовые схемы роторов по радиальным связям;

- силовые схемы роторов по окружным связям.

Рис. 1.17. Схема двухроторного ТРДД: 1-входное устройство; 2 -компрессор низкого давления; 3 - корпус разделительный; 4 - компрессор высокого давления; 5-камера сгорания; 6 -турбина высокого давления; 7 -турбина низкого давления; 8 - сопло; 10,11,12,13 – подшипники статорные; 14 - межвальный подшипник

Силовые схемы роторов гтд по осевым связям

Основные усилия в ГТД в осевом направлении обусловлено газовыми силами проточной части двигателя и инерционными силами при ускорениях самолета. Расчет этих сил рассмотрен ранее.

Равнодействующая сил через радиально-упорный подшипник переходит на статор, а тяга на мотораме равна алгебраической сумме всех сил ротора и статора.

В зависимости от схемы передачи осевых сил от компрессора и газовой турбины на радиально-упорный подшипник различают последовательную (Рис.1.18), параллельно – замкнутую (рис.1.20,б) параллельно-разомкнутую (Рис.1.20,а) и смешанную силовую схему (Рис.1.19) ротора по осевым связям.

В последовательной силовой схеме ротора по осевым связям, осевые силы от газовой турбины последовательно алгебраически суммируется с осевыми силами ОК в одном силовом потоке до упорного подшипника. На эпюрах силовых схем (рис.1.18) растягивающие усилия будем считать положительными, например, осевая сила газовой турбины, а сжимающие усилия отрицательными, например от силы Р₁.

Рис. 1.18. Последовательная силовая схема

В смешанной силовой схеме суммирование силовых потоков происходит как последовательно, так и параллельно (рис.1.19).

Рис.1.19. Смешанная силовая схема ротора по осевым связям

В параллельных силовых схемах (рис.1.20) суммирование осевых сил осевого компрессора и газовой турбины происходит по двум силовым потокам параллельно.

Если силовые потоки независимы, то параллельная схема разомкнутая (рис.1.20,а).

Если силовые потоки от газовой турбины до упорного подшипника проходят через ротор осевого компрессора, то параллельная схема замкнутая (рис.1.20,б).

Рис.1.20. Параллельные силовые схемы роторов по осевым связям:

а - разомкнутая, б – замкнутая

В таблице 1 приведены упрощенные изображения конструктивных элементов ротора, а на рис.1.23 статора ГТД.

Таблица 1