
- •Реферат
- •5.Система запуска 61
- •6.Эксплуатационный раздел 80
- •Исходными данными к расчету данного двигателя без смешения являются следующие параметры и коэффициенты:
- •Требования к силовой установке
- •Состав силовой установки.
- •4.1 Газодинамическое проектирование компрессор двигателя трдд с элементами
- •4.1.1. Компрессор наружного контура (вентилятор)
- •4.1.2.Компрессор низкого давления
- •4.1.3.Компрессор высокого давления
- •4.2. Проектный расчет основных параметров компрессора высокого давления
- •4.2.1. Расчет диаметральных размеров компрессора квд
- •4.2.2. Построение меридионального сечения проточной части компрессора вд
- •4.3. Распределение работы сжатия и основных кинематических параметров по ступеням
- •4.3.2 Термодинамический расчёт ступени компрессора
- •4.3.1 Кинематический расчет ступени квд на среднем диаметре
- •4.3.2. Расчет параметров по высоте лопатки выбор закона профилирования
- •4.3.3 Определение параметров потока в различных сечениях по радиусу
- •4.4. Профилирование лопатлок рабочего колеса компрессора
- •4.4.1 Определение геометрических характеристик профилей и решёток
- •4.4.2 Расчёт координат контуров и построение профилей
- •4.5 Анализ и выбор конструктивной схемы двигателя
- •4.5.1 Анализ конструтивно-силовой схемы двигателя eee-ge
- •4.5.2 Выбор конструктивно- силовая схема двигателя
- •4.3.1.Анализ конструктивно- силовой схемы
- •4.3.2.Взаимное расположение и виды силовых связей ротора и статора
- •4.3.3. Особенности конструкции компрессора вд
- •4.3.4. Конструкция ротора
- •4.3.5. Конструкция статора
- •4.3.6. Конструкция и смазка опор
- •4.3.7. Порядок сборки компрессора
- •4.6. Расчет рабочей лопатки первой ступени на статическую прочность
- •4.6.1 Исходные данные и применяемые допущения
- •Анализ Результатов расчета и выводы
- •4.6.3 Расчет лопатки на колебания
- •4.6.4 Анализ результатов и выводы
- •Расчет на прочность диска первой ступени.
- •4.7.1 Исходные данные и допушения при расчете.
- •4.7.2 Анализ результатов расчета диска.
- •5.Система запуска
- •5.1.1 Требования, предъявляемые к системам запуска
- •5.2. Классификация систем запуска
- •5.2.2. Воздушные системы запуска
- •5.2.3. Газовые механические системы запуска
- •5.2.4. Гидравлические системы запуска
- •2.9.2. Определение параметров и расхода рабочего тела
- •2.9.2. Определение параметров и расхода рабочего тела
- •2.9.3. Подбор автономного источника энергии
- •2.9.4. Определение массы системы запуска
- •2.9.5 Оценка эффективности воздушной системы запуска
- •1 Подготовить к запуску всу и запустить ее; после проверки стабильности работы всу открыть заслонку отбора воздуха и проверить по манометру на
1 Подготовить к запуску всу и запустить ее; после проверки стабильности работы всу открыть заслонку отбора воздуха и проверить по манометру на
приборной доске давление в линии запуска. Для запуска можно также асоользовать сжатый воздух от ранее запущенного двигателя или от шейного источника сжатого воздуха. Максимально допустимое давление на «ходе в воздушный турбостартер должно быть 0,2+0,02 МПа т. е. 2,0+0,2 «гоем".
7. Установить переключатель рода работ в положение ЗАПУСК; включить самолетный подкачивающий насос и открыть топливный пожарный кран: установить РУД в положение МАЛЫЙ ГАЗ, а РУР в это время должен заходиться в положении ПРЯМАЯ ТЯГА.
Система запуска двигателя — автоматическая и приводится в действие зажатием кнопки «Запуск». Двигатель автоматически выводится на режим Умного малого газа с помощью воздушного стартера, автомата запуска Топливного насоса-регулятора и систем пускового топлива, и пускового зажигания. Регламентация последовательности работы системы запуска осуществляется по времени от электромеханического программного
механизма (АЛД), и по частоте вращения ротора компрессора высокого давления - по командам ЭСУ.
В первый момент нажатия кнопки запуска постоянное напряжение 28В додается на программный механизм выдачи команд по времени (АПД), на электромагнитный клапан останова топливного насоса-регулятора, на агрегат зажигания и на электромеханизм открытия заслонки воздушного стартера. Заслонка стартера медленно открывается (5—6 с), обеспечивая плавную безударную раскрутку ротора двигателя.
Через 0,5—1 секунду программный механизм самоблокируется, при дом загорается световое табло «ЗАПУСК ДВ. ВСУ».
Рост давления воздуха перед турбиной воздушного стартера свыше 0,2—0,3 МПа вызывает срабатывание сигнализатора давления, и на приборной доске загорается световое табло. Если электромеханизм не открывается до 7 секунды, то автоматика запуска прекратит запуск двигателя, переведет программный механизм АПД на режим ускоренной отработки программы запуска с последующим погасанием табло «ЗАПУСК ДВ.ВСУ».
При нормальном протекании процесса запуска на 9 секунде открывается электроклапан пускового топлива и в пусковых воспламенителях возникает поджигающий факел.
На 18 секунд снимается питание с электромагнитного клапана останова, рабочее топливо от топливного насоса через топливный регулятор поступает «рабочим форсункам и в раскрутку ротора вступают турбины двигателя.
На 26 секунде выключается из работы агрегат зажигания и I обесточивается электроклапан пускового топлива.
Отключение стартера осуществляется по частоте вращения ротора компрессора высокого давления (КВД) или по времени от АПД. При Достижении частоты вращения ротора ВД 35±2% по указателю тахометра (4600±200 об/мин по ротору ВД) электронная система управления подаст команду на закрытие заслонки подачи сжатого воздуха на стартер. Об отключении стартера сигнализирует сигнальное табло, которое погаснет. Отключение стартера, если не произошло его отключение по частоте вращения, осуществляется по времени от программного механизма по истечении 35 секунд с момента нажатия кнопки «ЗАПУСК».
При отключении стартера двигатель самостоятельно за счет избыточной Мощности турбин выходит на режим малого газа. Время запуска не должно превышать 50 секунд.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В
данной курсовой работе выполнено
газодинамическое проектирование
компрессора высокого давления двигателя
CF6-50
с элементом термогазодинамического
расчета двигателя.Исходя из начальных
данных в первой части этой работы
выполнен термогазодинамический расчет
основных узлов двигателя и определены
удельные параметры: величина удельной
тяги
удельный расход топлива
;
и часовой расход топлива
. Во второй части выполнен проектный
расчет основных параметров компрессора
высокого давления и построено
меридиональное сечение проточной части
компрессора высокого давления,
представленное на рисунке 2. В третьей
части проведен газодинамический расчет
компрессора высокого давления,
кинематический расчет ступени компрессора
в 5 контрольных сечениях, рассчитаны
параметры по высоте лопатки, выбран
закон профилирования и построены планы
скоростей рассчитываемой ступени в
трех контрольных сечениях, которые
представлены на рисунке 3. В четвертой
части выполнены расчеты, необходимые
для профилирования лопатки рабочего
колеса. Также в четвертой части выполнено
построение профилей лопатки в различных
сечениях, представленные на рисунке 4.
На базе термогазодинамического расчета спроектирован компрессор ВД для двухвального двигателя с тягой 109 кН и удельным расходом топлива 0,52 кг/кНс ч Выбрана конструктивно-силовая схема двигателя ,без смешения потоков,с двухопорными роторами высокого и трёхопорными роторами низкого давления. Разработана конструкция ротора компрессора высокого давления с консольным расположением ступеней и упругодемпферной фиксирующей опорой.
Разработана конструкция корпуса турбины высокого давления с двойной замкнутой связью. Усовершенствована система подвода смазки к фиксирующей опоре с использованием форсуночного масляного кольца. Усовершенствована система уплотнения опор. Выполнены расчеты на прочность рабочего колеса второй ступени на ПК методом конечных разностей. Построена резонансная диаграмма ступени рабочей лопатки при колебаниях по первой изгибной форме.При расчете диска получили болшие коэффициенти запаса при етом диск получается тяжёлим. И его можно облегчать путем изменение исползование материала для изготовление. В результате данной работы была рассчитана системы запуска CF6-50:
Система электрическая
Оценивая результаты расчета можно сделать вывод, что система запуска с электрическим стартером мы имеем проигришь в массе системы и мощности агрегата раскрутки, но происходит экономия массы за счет того, что электрический стартер на других режимах работы двигателя служит генератором постоянного тока. .
Контролепригодность двигателя не соответствует ТУ по
всем показателям. Контролепригодность двигателя не соответствует ТУ,так как
удовлетворяется 68,7% требований.
По результатам качественной и количественной оценок предлагается провести следующие мероприятия:
оснастить двигатель системой измерения тяги в полете;
установить датчик-сигнализатор помпажа компрессора;
разработать систему наземного контроля двигателя и его агрегатов с установкой унифицированного разъема для ее подключения;
.
Оценку эффективности предлагаемых мероприятий проведем по результатам к подконтрольной эксплуатации двигателя*Ознакомиться с устройством, работой и методикой диагностирования заданного объекта,
Подготовить исходные данные для проведения качественной и количественной оценок контролепригодности,Провести качественную и количественную оценки и дать заключение об уровне контролепригодности объекта.Предложить мероприятия, направленные на повышение контролепригодности объекта и дать оценку их эффективности.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Error: Reference source not found
Белоусов А.И., Камынин В.Л. Расчет на прочность дисков и крыльчаток турбомашин методом конечных разностей с помощью ЭВМ. - Куйбышев: КуАИ, 1982. - 36 с.
Жуков К.А., Шидловский Р.К. Выбор конструкционных материалов авиационных газотурбинных двигателей.-Куйбышев: КуАИ, 1985. - 110 с.
Зрелов В.А., Маслов В.Г. Основные данные отечественных авиационных ГТД и их применение при учебном проектировании. - Самара: СГАУ, 1999. - 160 с.
Зрелов В.А., Проданов М.Е., Цой А.Ю. Формирование данных по параметрам и применению двигателей-прототипов при проектировании авиационных ГТД. Самара: СГАУ, 2006. -117с.
Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей / Под ред. Д.В.Хронина. - М.: Машиностроение, 1989. - 568 с.
Новиков Д.К., Фалалеев СВ., Ульчева О.В. Расчет прочности и собственной частоты колебаний рабочей лопатки ПГД на ЭВМ. -Самара: САИ, 1992.-18 с.
Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. -М.: Машиностроение, 1981. - 550 с.
Старцев Н.И. Проектирование авиационных ГТД. - Куйбышев: КуАИ, 1985.-44 с.
Старцев Н.И., Гаврилов Н.Г. Проектирование осевых турбин ГТД.
10.Система запуска авиационных двигателей: Метод. Указания/ Самарский
государственный аэрокосмический университет; Сост. И.В.Таммекиви.
Самара, 2004. 34с.
11.Кац Б.М., Жаров Э.С., Винокуров В.К. Пусковые системы авиационных
газотурбинных двигателей.: Машиностроение, 1976. 220с.
12.Авиационный турбовинтовой двигатель АИ – 24. Техническое описание/
Заказ №3224А/1236.М: Внешторгиздат. 214с.
Требования по стандартизации при проведении учебного процесса.
Сборник нормативно-технических руководящих документ. Самара,
СГАУ,1997.-16с.
13. Маслов В. Г. Проектный термогазодинамический расчет авиационных
ГТД. Куйбышев: КуАИ, 1988. 41с.
14.Стенькин Е. Д., Юрин А. В. Выбор основных параметров и
газодинамический расчет осевого многоступенчатого компрессора
авиационных газодинамических двигателей. – Куйбышев: КуАИ, 1984. 89с.
15. Тихонов Н. Т., Мусаткин Н. Ф., Кузьмичев В. С. Газодинамическое
проектирование компрессоров ТРДД с элементом
термогазодинамического расчета двигателя. – Самара: СГАУ, 1997. 49с.
16. Требования к оформлению учебных тестовых документов. РД КуАИ 144–
87 /В. Н. Гаврилов, Д. Ф. Пичугин, В. Г. Шахов, Л. П. Юмашев. Куйбышев:
КуАИ,
1988. 32с.
Приложения 1
Приложения 2
Кафедра конструкции и проектирования двигателей Расчет лопатки на прочность Исходные данные
Дата расчета:3/24/2014 10:31:51 РМ KS- количество сечений по длине лопатки: 5 OMZGA-угловая скорость вращения: S81.7000 G- секундный массовый расход газа(кг/сек):123.05€0 Z- число лопаток колеса: 26
R0 - массовая плотность материала (г/см**3): 7.8000
С1А - осевая сост. абс. скорости на входе раб. колеса (м/с): 220.0000 C1U - окружная сост. абс. скорости на входе раб. колеса (м/с) : 281.3000 С2А - осевая сост. абс. скорости на выходе раб. колеса (м/с): 220.0000 C2U - окружная сост. абс. скорости на выходе раб. колеса (м/с): 156.0400 Р1 - статическое давление газа на входе [МПА]: 0.2075
Р2 - статическое давление газа на выходе [МПА]: 0.2423
ircda - коэффициент разгрузки: 0.7000
ESR- максимальные подьемы ср. |
линий |
(см) : 0 |
.03 0.2 |
1 0. |
40 0 |
.58 0.76 |
|
FI-угол поворота гл.центр осей (град |
): 37.90 46.30 |
54.70 |
61.2 |
0 68.50 |
|||
ЕТАА-удале кие |
точки А. от оси |
KSI(см) |
-2.92 |
-2.92 |
-2.92 |
-2.92 |
-2.92 |
ЕТАВ-удаление |
точки В от оси |
KSI(cm) |
3.84 |
3.84 |
3.84 |
3.84 |
3.84 |
ЕТАС-удаление |
точки С от оси |
KSI(см) |
0.47 |
0.47 |
0.47 |
0.47 |
0.47 |
KSI А.-удал е кие |
точки А. от оси |
ЕТА (см) |
-0.10 |
-0.25 |
-0.41 |
-0.59 |
-0.77 |
KSIB-удаление |
точки В от оси |
ЕТА (см) |
-0.09 |
-0.25 |
-0.41 |
-0.58 |
-0.76 |
KSIC-удалекие |
точки С от оси |
ЕТА (см) |
0.13 |
0.20 |
0.26 |
0.58 |
0.51 |
SIGMPR-предел |
прочности (МПА) |
: 680.0000 |
680.0000 |
680.0000 |
680.0000 680.0000 |
Е-массив модулей упругости (МПА): 153000.0000 153000.0000 153000.0000 153000.0000 153000.0000
F-площади расчетных сечений (см**2): 0.966280 1.128120 1.289S60 1.932560 2.575160
JKSI- моменты инерции по оси KSI (см**4): 2.361699 2.757254 3.152810 4.723398 6.293985
JETA.- моменты инерции по оси ЕТА (см**4) : 0.002368 0.006695 0.017638 0.056802 0.131495
Результаты расчета
SIGMP |
MRX |
MRY |
МУ |
MX |
МЕТА |
MXSI |
SIGMA |
SIGMASUM SIGMAMAX |
К |
|
МПА. |
Н*М |
н*м |
н*м |
Н*М |
Н*М |
Н*М |
МПА |
МПА. |
МПА. |
|
0.0 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 0.00 0.00 |
0.0 0.00 0.00 |
0.00 |
0.0 |
127.0 |
3.71 |
-3.05 |
-2.06 |
2.52 |
-0.25 |
3.25 |
5.83 13.70 -6.74 |
132.8 140.71 120.27 |
140.71 |
4.8 |
221.6 |
14.86 |
-12.18 |
-8.26 |
10.07 |
0.92 |
13.00 |
-33.31 -5.37 15.74 |
188.3 216.19 237.30 |
237.30 |
2.9 |
230.4 |
33.54 |
-27.51 |
-18.57 |
22.65 |
5.36 |
28.80 |
-73.27 -31.70 58.00 |
157.1 1SS.66 288.36 |
288.36 |
2.4 |
242.8 |
59.73 |
-48.98 |
-32.71 |
39.89 |
15.81 |
49.10 |
-115.07 |
127.8 |
308.36 |
2.2 |
-61.57 181.26
65.52 308.36
Координаты выкосов центров тяжести
по оси X: -0.055 -0.041 -0.027 -0.014 -0.000 по оси У: 0.067 0.050 0.033 0.017 0.000
Собственная частота F0= 142.2128(Гц)
Приложения 3
Рисунок 3 – Диаграмма распределения суммарных напряжений в точках А, В и С по длине пера лопатки
Рисунок 4 – Распределение коэффициента запаса прочности по длине пера лопатки
Рисунок 7 - Распределение температуры и предела длительной прочности по радиусу диска
Рисунок 8 - Распределение радиальных, окружных и
эквивалентных напряжений по радиусу диска
Приложения 4
Приложения 5
Приложения 5
1-входное устройство; 2-вентилятор; 3-компрессор низкого давления; 4-передний основной силовой пояс; 5-компрессор высокого давления; 6-промежуточный корпус; 7-камера сгорания; 8-турбина высокого давления; 9-задний вспомогательный силовой пояс; 10-турбина низкого давления; 11-задний корпус; 12-реактивное сопло; 13-задняя статорная плавающая опора ротора низкого давления; 14-средняя статорная плавающая опора ротора низкого давления; 15-задняя статорная плавающая опора ротора высокого давления; 16-средняя статорная фиксирующая опора ротора высокого давления; 17-предняя статорная опора ротора высокого давления; 18-шлицевое подвижное соединение валов ротора низкого давления; 19-передняя статорная фиксирующая опора ротора низкого давления.
Приложения
6
1-входное устройство; 2-вентилятор; 3-компрессор низкого давления; 4-передний основной силовой пояс; 5-компрессор высокого давления; 6-промежуточный корпус; 7-камера сгорания; 8-турбина высокого давления; 9-задний вспомогательный силовой пояс; 10-турбина низкого давления; 11-задний корпус; 12-реактивное сопло; 13-задняя статорная плавающая опора ротора низкого давления; 14-средняя статорная плавающая опора ротора низкого давления; 15-задняя статорная плавающая опора ротора высокого давления; 16-предняя статорная фиксирующая опора ротора высокого давления; 17-шлицевое подвижное соединение валов ротора низкого давления; 18-передняя статорная фиксирующая опора ротора низкого давления.
|
|
|
прототип |
Модификация |
||
Параметр |
Обозначение |
Размерность |
«Ручной» |
Упрощенный (АСТРА) |
Инженерный |
1приближение |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Полетные Условия |
||||||
Число Маха полета |
|
- |
0 |
0 |
0 |
0 |
Высота полета |
|
м |
0 |
0 |
0 |
0 |
Полное давление на входе в двигатель |
|
кПа |
101,325 |
101,325 |
101,325 |
101,325 |
Полная температура на входе в двигатель |
|
К |
288,16 |
288,15 |
288,15 |
288,15 |
Входное Устройство |
||||||
Суммарный расход воздуха |
|
кг/с |
664,5 |
665 |
650 |
650 |
Полная температура на выходе |
|
К |
288,16 |
288,15 |
288,15 |
288,15 |
Полное давление на выходе |
|
кПа |
101,325 |
101,325 |
101,325 |
101,325 |
Вентилятор |
||||||
Степень двухконтурности |
|
- |
4,4 |
6 |
4,7 |
4,7 |
П*к внутр. контура |
|
- |
2,0473 |
2,5 |
1,67 |
1,67 |
КПД внутр. контура |
|
- |
0,87 |
0,835 |
0,87 |
0,87 |
Удельная работа внутр. контура |
Lкнд |
кДж/кг |
55,82 |
103,79 |
103,74 |
113,81 |
Полная температура в сеч. кНД |
|
К |
343,996 |
391,42 |
340,4 |
340,4 |
Полное давление в сеч. кНД |
|
кПа |
174,339 |
253,312 |
253,313 |
273,578 |
П*к наружн. контура |
|
- |
1,72 |
1,52 |
1,52 |
1,82 |
КПД наружн. контура |
|
- |
0,87 |
0,847 |
0,847 |
0,847 |
Канал наружного контура |
||||||
Коэф. восстановления полного давления |
|
- |
1 |
1 |
1 |
1 |
Полная температура на выходе |
|
К |
331,39 |
331,38 |
331,35 |
357,85 |
Полное давление на выходе |
|
кПа |
154,014 |
154,014 |
154,014 |
194,544 |
Компрессор ВД |
||||||
Степень повышения давления |
|
- |
14,46 |
10,4 |
13,6 |
14 |
КПД |
|
- |
0,85 |
0,857 |
0,87 |
0,87 |
Удельная работа |
|
кДж/кг |
486,753 |
437,2 |
467,532 |
529,79 |
Полная температура на выходе |
|
К |
826,055 |
826,44 |
830,49 |
928,55 |
Полное давление на выходе |
|
кПа |
3000,65 |
2634,45 |
2838,9 |
3830,085 |
Камера сгорания |
||||||
Температура газа за КС |
|
К |
1540 |
1544 |
1544 |
1930 |
Коэф. полноты сгорания топлива |
|
- |
0,99 |
0,995 |
0,985 |
0,995 |
Коэф. восст-я полного давления |
|
- |
0,955 |
0,935 |
0,935 |
0,935 |
Относительный расход топлива |
|
- |
0,02144 |
0,02246 |
0,0212 |
0,03054 |
Коэффициент изменения массы |
|
- |
0,925 |
0.9253 |
- |
0,9326 |
Коэффициент изменения массы воздуха |
|
- |
0,905 |
0,905 |
0,905 |
0,905 |
Полное давление на выходе |
|
кПа |
2865,617 |
2463,211 |
2463,211 |
3581,129 |
Турбина ВД |
||||||
Степень понижения давления |
|
- |
4,732 |
4,1857 |
4,581 |
3,922 |
КПД |
|
- |
0,9030 |
0,892 |
0,995 |
0,892 |
Удельная работа |
|
кДж/кг |
521,95 |
477,25 |
481,81 |
573,79 |
Полная температура на выходе |
|
К |
1099,693 |
1132,23 |
1137,17 |
1434,92 |
Полное давление на выходе |
|
кПа |
605,521 |
588,489 |
610,073 |
913,092 |
Турбина НД |
||||||
Степень понижения давления |
|
- |
3,665 |
4,2953 |
4,2421 |
5,6178 |
КПД |
|
- |
0,9120 |
0,915 |
0,915 |
0,915 |
Удельная работа |
|
кДж/кг |
320,624 |
364,37 |
364,34 |
530,08 |
Полная температура на выходе |
|
К |
825,148 |
817,84 |
826,89 |
977,56 |
Полное давление на выходе |
|
кПа |
165,231 |
137,008 |
143,812 |
162,537 |
Сопло |
||||||
Степень понижения давления внутреннего контура |
|
- |
1,5975 |
1,3522 |
1,4193 |
1,6041 |
Температура на выходе внутреннего контура |
|
К |
760 |
760,02 |
- |
871,56 |
Скорость истечения газа через внутренный контур |
|
м/с |
366.67 |
366,08 |
395,02 |
495,7 |
Степень понижения давления наружного контура |
|
- |
1,5 |
1,4972 |
1,4972 |
1,8912 |
Температура на выходе наружного контура |
|
К |
299,98 |
295,87 |
- |
299,24 |
Скорость истечения газа через наружного контур |
|
м/с |
268,98 |
267,19 |
267,15 |
343,24 |
Основные данные ВРД |
||||||
Удельная тяга |
Pуд |
кН·с/кг |
0,4573 |
0,2824 |
0,2865 |
0,367 |
Тяга |
P |
кН |
223,85 |
105,89 |
107,45 |
137,62 |
Удельный расход топлива |
Суд |
кг/(кН·ч) |
39,06 |
37,03 |
36,02 |
38,73 |
Отклонение значения тяги |
P |
% |
- |
0,61 |
1,5 |
0,0045 |
Отклонение уд. расхода топлива |
Суд |
% |
- |
0,5 |
2,7 |
5.47 |