3. Конвертация авиационных двигателей в двигатели наземных энергетических установок.

Применение авиационных двигателей в наземной технике.

Авиационный ГТД обладает следующими преимуществами по сравнению с остальными тепловыми двигателями мощностью от 300 – 500 кВт и выше:

• малый удельный вес и габариты;

• простота конструкции, связанной в частности с отсутствием шатунно-поршневой группы;

• хорошей динамической балансировкой, что значительно позволяет облегчить фундамент;

• быстрый, облегченный запуск из холодного состояния;

• простые тепловые и кинематические схемы;

• возможность работы на нескольких видах топлива;

• относительная простота эксплуатации и ремонта, меньшая трудоемкость в обслуживании;

• высокая удельная мощность;

• высокий коэффициент приспособляемости;

• широкий диапазон климатических условий использования.

ГТД присущи и недостатки:

• шум;

• наличие воздухоочистки;

• низкая тепловая экономичность как на номинальном режиме, так и на частичных;

• низкий ресурс, ограничивает Т_{т мах}. ресурс 50000ч (просят100000ч)

Технико-экономические причины применения авиационных двигателей в наземной технике в настоящее время:

• нехватка совершенных стационарных ГТУ;

• прогресс авиационных двигателей в части повышения надежности и экономичности;

• высокий уровень качества изготовления авиационных двигателей;

• приспособляемость их к организации централизованного ремонта;

• возможность использования авиационных двигателей отработавших летный ресурс;

• высокие единичные мощности авиационных двигателей, соответствующие номенклатуре ГПА КС;

• модульность конструкции.

Надежность авиационного двигателя, применяемого в наземных условиях, обеспечивается длительными доводочными и ресурсными испытаниями большого числа опытных ГТД на наземных стендах и летающих лабораториях. Строгой регламентацией технологических процессов изготовления, сборки и эксплуатации.

Экономичность обеспечивается высокими параметрами авиационного двигателя: степень повышения давления в компрессоре _к  20, приведенная температура на входе в турбину Т_г^*  1150С, совершенная аэродинамика турбомашин, рациональное использование воздуха для охлаждения деталей, работающих при высокой температуре. Кроме того, разработке новых ГТД применяется увеличенная аэродинамическая нагрузка на ступень, использование современных методик расчета пространственного потока с учетом вязкости и турбулентности, улучшение профилей охлаждаемых лопаток, активное регулирование радиальных зазоров.

Конвертация авиационных двигателей в приводные ГТУ.

Можно выделить три основные направления при создании стационарной ГТУ на базе АД:

–применение в качестве исходного объекта всего авиационного двигателя;

–применение отдельных узлов (модулей) исходного авиационного двигателя;

–использование научного, инженерного и производственного опыта авиационного двигателестроения и производственных возможностей предприятий этой отрасли.

Наиболее простым для использования в качестве энергетической ГТУ представляется турбовинтовой (турбовальный) авиационный (вертолетный) двигатель, у которого механическая энергия выводится на внешний вал и может непосредственно использоваться. Мощность таких установок получается небольшой, так как она невелика и у исходного двигателя.

Наиболее распространенным в настоящее время и перспективными являются ТРДД. Кроме того, в ряде случаев может потребоваться воздушный поток внешнего контура.

Возможны два варианта использования ТРДД для создания ГТУ или газотурбинных частей комбинированных установок:

1. к исходному ТРДД устанавливается силовая турбина, передающая мощность на вал нагрузки.

2. Предполагается демонтаж КНД исходного двигателя и превращение ТНД этого двигателя в силовую турбину, мощность которой передается на вал нагрузки.

Достоинство первого варианта преобразования ТРДД: в качестве исходного используется существующий двигатель, полностью укомплектованный, со многими необходимыми системами и агрегатами; силовая турбина проектируется в соответствии с ТЗ на необходимую частоту вращения ротора, соединяемого с валом нагрузки, поэтому не требуется редуктор; новый ГТД эксплуатируется на режимах, близких к расчетным для всех своих элементов.

Основным достоинством второго варианта – отсутствие необходимости разрабатывать и строит новую свободную турбину. Однако уменьшение общей степени повышения давления и соответствующее уменьшение расхода воздуха через компрессор из-за демонтажа компрессора низкого давления приводит к заметному снижению газодинамической эффективности ГТУ, т.е. к уменьшению эффективного КПД и мощности установки.

Использование авиационных двигателей для приводных ГТУ на газовом топливе ставит следующие задачи при доработки конструкции двигателя:

• удаление или изменение вентиляторного контура в наружный контур; антиобледенение;

• замена топливной аппаратуры для работы на газе;

• замена горелочных устройств в камере сгорания;

• замена подвески двигателя; изменение наружных контуров; материал (удешевление);

• установка силовой (свободной) турбины;

• изменение (увеличение) маслосистемы двигателя;

• изменение системы запуска двигателя (газ, гидро или электро).