Особенности конструкции тВаД со свободной турбиной

Наиболее распространенной является схема ТВаД со свободной (силовой) турбиной (см. рис. 2.17). Вал СТ механически не связан с валом газогенератора и практически не влияет на его работу при запуске ТВаД и изменении нагрузки на валу СТ.

При высоких значениях газогенератор ТВаД может быть выполнен по двухвальной схеме.

В ТВаД, особенно вертолетных ГТД, необходимо значительно понижать частоту вращения вала двигателя для привода потребителей (ВВ, НВ, генератор электрического тока и т.п.), передавать большие мощности, поэтому понижающий редуктор имеет значительные массу и габариты, которые снижаются с применением СТ, вращающейся с частотой n_СТ < n_ТК.

Необходимость применения тяжелых редукторов является общим недостатком ТВД и особенно = ТВаД.

В ТВаД применяются дозвуковые сужающиеся ВЗ с большим радиусом закругления передних кромок. Для исключения попадания в двигатель посторонних предметов, ВЗ защищают с помощью сеток. Вертолетные ГТД (ТВаД) от песка и пыли защищают с помощью центробежных пылеотделителей, установленных на входе в двигатель.

Компрессоры мощных ТВаД не имеют существенных отличий то ОК ТРД. В маломощных ТВаД иногда используют комбинированные компрессоры, состоящие из нескольких осевых и одной центробежной ступеней, или центробежные компрессоры (ЦБК). Это объясняется тем, что при малых потребных мощностях расход воздуха, следовательно, площадь проходного сечения и длина лопаток последних ступеней ОК имеют маленькие значения. При изготовлении лопаток малой длины существуют технологические ограничения. Поэтому для обеспечения заданной последние 2…3 ступени ОК можно заменить одной центробежной ступенью.

Применение на вспомогательных ГТД (ТВаД) комбинированных или центробежных компрессоров, особенно в сочетании с противоточной КС, позволяет значительно уменьшить длину двигателя при сохранении приемлемых эксплуатационных характеристик.

К

Рис. 2.20. ТВаД с радиальной КС

амеры сгорания ТВаД существенно не отличаются от КС ТРД, хотя иногда применяются противоточные, как правило, кольцевые, или радиальные (рис. 2.20) КС. Это позволяет снизить скорости в КС и уменьшить их длину за счет увеличения диаметра КС. Применение радиальных КС позволяет улучшить условия охлаждения жаровых труб и повысить их эксплуатационную технологичность и ремонтопригодность.

ГТ ТВД и ТВаД имеют большее число ступеней, чем у ТРД, так как основная работа расширения газа происходит в ГТ.

РС в ТВаД (за исключением ТВД) трансформировано в диффузорный выпускной патрубок, обычно повернутый в боковую сторону от оси двигателя.

Основные параметры твд

1. N_вал = L_м М_в – мощность на валу ТВД,

где L_м – механическая работа 1 кг газа, передаваемая на вал ВВ до входа в редуктор; М_в – расход воздуха через двигатель [кг/с].

2. N_В = N_валη_м – винтовая мощность ТВД (мощность на выходном валу редуктора),

где η_м – кпд редуктора (η_м ≈ 0,97…0,98), учитывающий механические потери в трансмиссии.

3. N_тяг = N_вη_В – тяговая мощность,

где η_в – кпд ВВ, учитывающий потери на трение, отбрасывание и закрутку потока воздуха.

4. – тяга ВВ.

5. – эквивалентная мощность,

где: R_p – реактивная тяга, развиваемая соплом;

R_pV/η_В – мощность, которую потребовалось бы развить на валу ВВ для получения тяги, равной реактивной тяге R_p.

6. – удельная эквивалентная мощность.

7. – удельный расход топлива.

8. – удельная тяга ТВД.