4.9. Статоры ок
Статор – это неподвижная часть ОК, состоящая из направляющих аппаратов, корпуса ОК, корпусов НА, корпусов опор и различных оболочковых конструкций. Конструктивные компоновки статоров различают по числу отдельно выполненных и соединенных в определенной последовательности корпусов опор и корпусов НА. По этому признаку выделяют двух-, трех- и многокорпусные статоры.
В ОК с небольшим числом ступеней, а также в КВД или КСД многих ТРДД применяют двухкорпусные статоры. Статоры такого типа характерны для двигателей, силовые корпусы которых выполнены с внешней силовой связью. Двух- и трехкаскадные ОК ТРДД имеют многокорпусные статоры (четырех- и пятикорпусные) с объединенными корпусами опор. Роль объединенного корпуса опор в таких статорах обычно выполняет переходный корпус, который является корпусом задней опоры КНД и передней опоры КВД.
Направляющие аппараты (НА) устанавливают за РК для дальнейшего повышения давления воздуха в диффузорных межлопаточных каналах за счет снижения скорости потока в абсолютном движении. НА состоит из направляющих лопаток, закрепленных к наружному и внутреннему бандажным кольцам. Наружные бандажи служат для крепления НА к оболочке корпуса, а внутренние – для повышения жесткости. Иногда внутренние бандажи не применяют, используя НА консольного типа.
Входные направляющие аппараты (ВНА) устанавливают перед РК первых ступеней для предварительной закрутки потока обычно по направлению вращения ротора с целью снижения относительной скорости потока в РК. Вентилятора ТРДД с большой степенью двухконтурности часто применяют без ВНА с целью снижения уровня шума. Лопатки ВНА обычно выполняют с обогреваемыми входными кромками, во внутренние полости которых подводят горячий воздух от последних ступеней ОК для предотвращения обледенения.
4.10. Уплотнения проточной части ок
Существенное влияние на КПД ОК оказывает величина радиального зазора ∆ между концами рабочих лопаток и корпусом НА, через который происходит непроизводительное перетекание воздуха со стороны выхода из РК на его вход под действием разности давлений.
В процессе работы двигателя величина ∆ изменяется в широких пределах. Для предотвращения разрушения лопаток в случае их касания о корпус на внутреннюю поверхность корпуса НА наносят мягкое покрытие (уплотнительный слой). При уменьшении зазора до нуля и ниже рабочие лопатки легко срезают часть этого слоя, не получая повреждений. Применение мягких уплотнительных покрытий позволяет уменьшать исходный радиальный зазор ∆ до предельно возможной величины, не опасаясь разрушения рабочих лопаток и заклинивания ротора в условиях эксплуатации, приводящих к исчезновению этого зазора.
Для уменьшения перетеканий воздуха под действием разности давлений со стороны выхода из НА в сторону входа через радиальный зазор между НА и ротором ОК применяют межступенчатые лабиринтные уплотнения.
Рис. 23. Лабиринтные уплотнения:
а) – межступенчатое; б) и в) – за последней ступенью
4.11. Вспомогательные системы и устройства ок
К ним относятся: устройства защиты входа в ОК; противообледенительные и противопомпажные системы; системы газодинамической разгрузки роторов от осевых усилий; устройства, предназначенные для осмотра деталей проточной части в эксплуатации. Кроме того, ОК имеют системы отбора воздуха на самолетные нужды, охлаждение турбин и наддув масляных уплотнений опор.
Противообледенительные системы (ПОС) используют для предотвращения образования льда на элементах входной части ОК в условиях высокой влажности и низких температур воздуха. Для этого достаточно каким-либо способом подогреть их до температуры наружных поверхностей 20-400С. Такой подогрев можно осуществить с использованием имеющихся на двигателе газовых и жидкостных теплоносителей (отработанный газ, горячий воздух, нагретое масло) или специальных электронагревателей.
Из газовых теплоносителей основное применение в ГТД ГА получил горячий воздух температурой 200-2500С, отбираемый от последних или средних ступеней ОК. Применение воздушной системы обогрева требует отбора воздуха в количестве до 1% от его общего расхода через ОК, что вызывает увеличение удельного расхода топлива на 1-2%.
Более экономичной могла бы быть система обогрева деталей отработанным газом, подведенным из выходного устройства двигателя. Однако в такой системе высокая температура газа и его химическая активность могут стать причинами коробления, прогаров и коррозии обогреваемых деталей.
Наиболее экономичным является обогрев деталей горячим маслом, откачиваемым от потребителей маслосистемы, так как при этом одновременно решается задача охлаждения масла. При таком способе обогрева должна быть обеспечена надежная герметичность магистралей ПОС.
Обогрев маслом применяют, как правило, для массивных элементов (литого переднего корпуса ОК, лобового картера ТВД и др.). Тонкостенные элементы при этом обогревают горячим воздухом. Комбинированный воздушно-масляный обогрев деталей характерен для ТВД, вертолетных ГТД и некоторых ТРДД. Большинство ТРДД имеют чисто воздушные ПОС.
Электрические ПОС практического применения в ГТД не получили ввиду высокой опасности разрушения и износа термоэлектрических элементов от попадании в двигатель посторонних предметов.
Системы разгрузки роторов от осевого усилия служат для снижения нагрузки и повышения за счет этого ресурса радиально-упорного шарикового подшипника ротора. Применяют в ГТД больших тяг (мощностей). Разгрузку осуществляют путем перераспределения осевых усилий от давления воздуха между ротором и статором ОК.
Наиболее распространенным способом разгрузки ротора является уменьшение давления воздуха в задней разгрузочной полости путем выпуска из этой полости воздуха в атмосферу или наружный кон тур ТРДД. Если этого уменьшения недостаточно для обеспечения требуемой долговечности упорного подшипника ротора, то необходимо сформировать переднюю разгрузочную полость, в которой создают повышенное давление воздуха путем его подвода из средних ступеней ОК.