книги / Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Т. 2 Компрессоры. Камеры сгорания. Форсажные камеры. Турбины. Выходные устройства

29 30

Рис. 9.55. Реверсивное устройство в положении «Обратная тяга»:

1 - фланец передний; 2- среднее силовое кольцо; 3 - заднее силовое кольцо; 5 - решетка; 7 - панель; 8 - перегородка; 9 - корпус наружный заднем подвески; 13 - фланец; 15 - обтекатель подвижный; 16 - уплотнение; 17 - кронштейн; 18 - тяга; 19 - качалка; 22 - уплотнение; 23 - втулка; 24 - корпус створок; 25 - кольцо; 29 - створка большая; 30 - створка малая; 35 - кронштейн

и»

устройстваРеверсивные .6.9

Глава 9. Выходные устройства ГТД

в направляющих решетках РУ - титановые. Створ­ ки, проставки, качалки изготавливаются литьем по выплавляемым моделям из сплава на никелевой ос­ нове. В шарнирах применяются бронза и стали вы­ сокой твердости с износостойким покрытием.

9.6.3.1. Гидравлический привод реверсивного устройства

Привод РУ обеспечивает перевод РУ из поло­ жения «Прямая тяга» в положение «Обратная тя­ га» и наоборот.

Гидравлический привод состоит из силовых гидроцилиндров, штоки которых, соединенные с подвижными элементами РУ, при перемеще­ нии обеспечивают перевод подвижной части РУ из одного положения в другое. Количество сило­ вых гидроцилиндров определяется усилием, необходимым для перевода РУ из положения «Прямая тяга» в положение «Обратная тяга». На двигателе ПС-90А количество силовых гидроци­ линдров равно 3.

Гидроцилиндр состоит (рис. 9.58) из гильзы 7 со штуцером, поршня 2 со штоком 2, соединен­ ных между собой резьбовым соединением, пе­ редней крышки с накидной гайкой 4, втулки 5, двух гаек б, уплотнительных 7 и защитных 8 ко­ лец, войлочного кольца (дворника) 9 для защи­ ты от попадания грязи в гидроцилиндр, кольца 10 для фиксации дворника и наконечника 11. Для обеспечения герметичности резьбовое со­ единение поршня со штоком уплотняется герме­ тиком.

Гильза, шток, передняя крышка, две гайки и на­ конечник выполнены из титановых сплавов. Пор­ шень и втулка выполнены из бронзы. Уплотни­ тельные кольца выполнены из резиновой смеси, работающей с применяемой рабочей жидкостью; защитные кольца выполнены из фторопласта.

Для повышения надежности и ресурса рабо­ чие поверхности титановых гильз и штока вы­ полнены с износостойким покрытием.

9.6.3.2. Механизм управления и блокировки реверсивного устройства

Устройство управления и блокировки режи­ мов представляет собой кулачковый механизм, обеспечивающий включение и выключение РУ на режиме малого газа, механическую блокиров­ ку РУ от самопроизвольного включения, перевод режима работы двигателя на малый газ при само­ произвольном включении РУ.

Механизм управления и блокировки состоит (см. рис. 9.59) из переключателя 6 с закрепленны­ ми на нем роликами 7 и 8, кулачка управления 72, кулачка блокировки 77 и направляющей 13. Пе­ реключатель и кулачок управления служат для

переключения крана управления РУ и устанавли­ ваются на двух шарикоподшипниках на ось, запрессованную в кронштейн 7. Оси переключа­ теля и кулачка управления соединены между со­ бой перемычкой 9 для исключения деформации осей. На кронштейне 7 закреплен также кран управления реверсивным устройством 3.

Переключатель и кран соединены между со­ бой тягой 5. Кулачок управления соединен тягой 2 с системой управления двигателем и тягой 10 с кулачком блокировки.

Направляющая 13 крепится к подвижной части РУ через промежуточные кронштейны. Кулачок блокировки устанавливается на двух шарикопод­ шипниках на ось, запрессованную в кронштейн, закрепленный на среднем кольце неподвижного силового корпуса РУ.

В положении прямой тяги от взлетного режи­ ма до малого газа кулачок управления через ролик 8 переключателя блокирует кран от само­ произвольного переключения на обратную тягу.

При включении РУ кулачок управления, свя­ занный через тягу 2 с системой управления дви­ гателем, поворачивается против часовой стрелки и через ролик 7 и тягу 5 переводит кран в положе­ ние «Обратная тяга».

Одновременно кулачок блокировки также по­ ворачивается против часовой стрелки и упирает­ ся в направляющую, что не позволяет увеличить режим на обратной тяге до тех пор, пока направ­ ляющая, связанная с подвижной частью РУ, не переместится в положение «обратная тяга». По­ сле перекладки РУ и перемещения направляю­ щей в положение «обратная тяга» кулачок блоки­ ровки и связанный с ним кулачок управления имеют возможность поворачиваться далее про­ тив часовой стрелки, позволяя увеличить режим на обратной тяге до максимально возможного. На режиме обратной тяги кулачок управления через ролик 7 блокирует кран от самопроизволь­ ного переключения на прямую тягу.

При переключении РУ на прямую тягу кулачок управления поворачивается по часовой стрелке

ичерез ролик 8 и тягу 5 переводит кран в положе­ ние «прямая тяга». Одновременно кулачок блоки­ ровки также поворачивается по часовой стрелке

иупирается в направляющую 75, находящуюся в положении «обратная тяга», что не позволяет увеличить режим на прямой тяге, пока направляю­ щая не переместится в положение прямой тяги.

При самопроизвольной перекладке РУ на об­ ратную тягу направляющая перемещается впра­ во и поворачивает кулачок блокировки, а вместе с ним и кулачок управления, против часовой стрелки и через тягу 2 уменьшает режим работы двигателя до малого газа.

u>

ON

Рис. 9.59. Механизм управления и блокировки РУ:

1 - кронштейн; 2- тяга; 3- кран управления РУ; 4- рычаг; 5- тяга; 6- переключатель; 7- ролик; 8- ролик; 9- перемычка; 10- тяга; 11- кулачок блокировки; 12- кулачок управления; 13- направляющая

ГТДустройстваВыходные .9 Глава

9.6.3.3. Механический замок фиксации положения реверсивного устройства

Механический замок фиксации положения РУ (рис. 9.60,9.61) служит для удерживания под­ вижной части РУ в положении прямой тяги от са­ мопроизвольного перемещения.

Замок состоит (см. рис. 9.60) из корпуса замка 7, гидроцилиндра 2, качалки 3, упора 4, двух за­ щелок 5, тяги б, накладки 7, двух кронштейнов 8 крепления сигнализаторов 9. Функционально к замку также относятся: накладка 23, закреплен­ ная на подвижной части РУ 27 и два пружинных привода защелок, состоящих из поршня 24, пру­ жины 25 и гильзы 26, закрепленной шарнирно на неподвижном корпусе РУ.

На корпусе замка шарнирно закреплены: гид­ роцилиндр - задней крышкой 10, качалка, защел­ ки и упор, который шарнирно соединен с хвосто­ виком 11 штока гидроцилиндра. Качалка и упор шарнирно соединены тягой 6.

На рис. 9.61 замок изображен в положении «за­ мок закрыт», в этом положении замок находится при работе двигателя на режимах прямой тяги.

Шток 12 гидроцилиндра полнощью выдвинут

иупирается поршнем в переднюю крышку 13. Ка­ чалка расположена за подвижным корпусом и пре­ пятствует его самопроизвольному перемещению.

Защелки находятся в открытом положении

иудерживаются накладкой, при этом пружины

впружинных приводах защелок сжаты.

При включении РУ в штуцеры 14 и 15 гидроци­ линдра подается высокое давление, шток 12 втяги­ вается, поворачивает упор и качалку в положение «замок открыт». При этом упор 19, соединенный со штоком, освобождает толкатель 20, который под действием пружины, расположенной внутри кор­ пуса 21, нажимает на шток 22 сигнализатора и по­ является сигнал «замок открыт». В конце втягива­ ния шток нажимает на клапан 18, сдвигает его, вы­ сокое давление через открытый клапан и штуцер 17 подается в силовые гидроцилиндры на перекладку подвижного корпуса в положение «обратная тяга». При перемещении корпуса закрепленная на нем на­ кладка освобождает защелки, которые под дейст­ вием пружин поворачиваются и становятся в «за­ крытое положение» (головки защелок через окна в корпусе замка заходят внутрь корпуса).

При выключении РУ в штуцер 16 гидроци­ линдра подается высокое давление, шток выдви­ гается, поворачивает упор против часовой стрел­ ки до упора его в защелки и в таком положении упор остается до тех пор, пока подвижный кор­ пус не переместится в положение прямой тяги.

После того, как подвижный корпус перешел в положение «прямая тяга», накладка 24, закреп­

9.8. Выходныеустройства диффузорного типа

ленная на подвижном корпусе, нажимает на защелки, поворачивает их в «открытое положе­ ние», освобождая упор, после чего шток полно­ стью выдвигается до упора в переднюю крыш­ ку 13 гидроцилиндра и качалка становится за подвижным корпусом в положение «замок за­ крыт». При этом упор 19 нажимает на толка­ тель 20, который отходит от штока сигнализато­ ра, сигнал «замок открыт» снимается.

В конструкциях замка РУ, механизма управ­ ления и блокировки применяются титановые

ихромоникелевые сплавы.

9.7.Приводы выходных устройств

ВВУ кроме приведенных в подразд. 9.3.1.1,

9.6.3гидравлических, а в подразд. 9.4 - механи­ ческих приводов могут применяться и другие ви­ ды. Наиболее распространены среди них:

- пневматический; - пневмомеханический.

9.7.1. Пневмопривод

Конструкция цилиндров пневматического привода отличается от гидравлических цилинд­ ров только конструкцией и материалом уплотне­ ний (рис. 9.62). Для уплотнительных колец ис­ пользуются бронза, графит, фторопласт и другие полимерные материалы.

9.7.2. Пневмомеханический привод

Схема варианта пневмомеханического приво­ да приведена на рис. 9.63. Привод состоит (рис. 9.64, 9.65) из ходовых винтов 7, кареток 2 с шариками 3 и возвратными каналами 4, закреп­ ленных на подвижной части РУ, гибких валиков 5 (см. рис. 9.63) синхронизации вращения вин­ тов, пневмомотора 6, редуктора 7. Синхронное вращение ходовых винтов обеспечивает переме­ щение кареток и закрепленной на них подвижной части РУ из одного положения в другое. В конст­ рукции привода применяются легированные ста­ ли (для винта, каретки) и алюминиевые сплавы (для корпусов редуктора, пневмомотора, для за­ щитного корпуса ходового винта).

9.8. Выходные устройствадиффузорного типа

На ГТД, используемых в качестве привода, например, винта вертолета, электрического гене­ ратора, газоперекачивающего агрегата и т.п., и для получения при этом максимальной мощно­

Глава 9. Выходные устройства ГТД

сти, в качестве выходных устройств применяются конструкции, проточная часть которых представ­ ляет собой расширяющийся канал - диффузор.

Диффузор устанавливается за турбиной дви­ гателя и снижает статическое давление газа за турбиной до уровня ниже атмосферного. Чем меньше статическое давление газа за турбиной, тем больше перепад давлений на ней и тем боль­ ше снимаемая с нее мощность.

На рис. 9.66 показан процесс торможения в диффузорном ВУ ГТД.

Состояние газа на выходе из турбины (на вхо­ де в ВУ) обозначено точкой 1. В таком ВУ, в от­ личие от конфузорного (см. рис. 9.5), скорость газа падает, а температура и статическое давле­ ние растут, причем на выходе из ВУ давление га­ за равно атмосферному Ри. Процесс торможения газа в ВУ изображен кривой 1-2. Из-за наличия потерь энтропия газа в ВУ растет (s2 > 5j). Если бы течение газа в ВУ было идеальным (без по­ терь), то его энтропия была бы постоянной (s = const) и процесс течения в ВУ изображался вертикальной линией 1-2'. Температура газа на выходе из ВУ в реальном процессе всегда боль­ ше, чем в идеальном (на величину АТ), что объяс­ няется переходом (из-за трения) части механиче­ ской энергии потока в тепловую.

Принцип работы диффузорного ВУ можно понять из анализа уравнения Бернулли (см. при­ ложение 2).

9.8.1. Конические диффузоры

Типы диффузорных ВУ ГТД разнообразны. Одним из наиболее простых (в конструктивном отношении) и распространенных ВУ является конический диффузор, образованный поверхно­ стью усеченного конуса (рис. 9.67). Основные геометрические параметры диффузора - длина L, полуугол раскрытия у (иногда используется пол­ ный угол раскрытия а = 2у), степень расширения п = {Did). Наиболее важным в аэродинамиче­ ском отношении является угол у, так как он опре­ деляет плавность увеличения проходной площа­ ди ВУ. Оптимальные значения угла у для боль­ шинства конических диффузоров при различных режимах течения лежат в диапазоне 3...5°. При увеличении угла раскрытия свыше 5° у достаточ­ но длинных диффузоров на стенках могут воз­ никнуть отрывы потока, приводящие к повыше­ нию неравномерности поля скоростей в выход­ ном сечении диффузора и ухудшению его аэродинамических характеристик. Достаточно подробные рекомендации по проектированию конических диффузоров можно найти в работах [9.10], [9.11].

9.8.2. Осекольцевые диффузоры

Осекольцевой диффузор (рис. 9.68) представ­ ляет собой расширяющийся кольцевой канал, об­ разованный поверхностями двух соосных усе­ ченных конусов с разными полууглами раскры­ тия у! и у2.

Основные геометрические параметры диффу­ зора представлены на рис. 9.68. Как и в кониче­ ском диффузоре, важнейшими параметрами здесь являются углы у, и у2, точнее их соотноше­ ние. Для характеристики осекольцевых диффузо­ ров часто используется так называемый эквива­ лентный угол раскрытия, численно равный углу раскрытия конического диффузора, у которого длина L, площади входа F, и выхода Р2такие же, как и у рассматриваемого осекольцевого диффу­ зора. В соответствии с определением:

где Fx- п(р? - dxV 4.

Эквивалентный угол является удобной уни­ версальной характеристикой осекольцевых диф­ фузоров, так как согласно экспериментальным данным для сохранения высоких аэродинамиче­ ских качеств диффузора не рекомендуется делать его более 18 градусов. Рекомендации по проекти­ рованию осекольцевых диффузоров можно най­ ти в [9.10], [9.11].

9.8.3. Улитки

Улитка 1 (рис. 9.69, 9.70) - жаргонное, но уже почти ставшее техническим термином, наимено­ вание выходного устройства, предназначенного для отклонения потока газа, выходящего из дви­ гателя 2, в направлении, перпендикулярном оси двигателя, и для отвода потока в систему выхло­ па агрегата 3. Условно улитку можно разделить на две части: диффузор и корпус 1 (см. рис. 9.70). В диффузоре газ тормозится и, разворачиваясь

врадиальном направлении, поступает в корпус улитки, где собирается в один канал и отводится

вшахту.

Диффузор представляет собой описанный в подразд. 9.8.2 осекольцевой диффузор, соеди­ ненный с радиальным кольцевым каналом, раз­ ворачивающим поток в радиальном направлении (такие диффузоры называются осерадиальными, так как содержат осевой и радиальный участки). Диффузор состоит из наружного 2 и внутреннего 3 корпусов, которые, как правило, изготавлива-