Метрология / Том 1. Общие сведения. Основные параметры и требования. Конструктивные и силовые схемы / 4-6-Konstrukcija_podvesok_GTD

Размещение двигателя наземных установок на специальной раме, при менее жестких, чем в авиации, требованиях по массе и габаритам позволяет упростить конструкцию подвески. Как правило, на наземных установках применяется два пояса подвески с системой простых по конструкции стержней (тяг) и шарниров.

На Рис. 4.53 в качестве примера представлена схема подвески наземной установки ГТУ-16П.

4.6 – Конструкция подвесок ГТД

Как упоминалось выше, детали подвески ГТД осуществляют его фиксацию относительно силовых элементов самолета (для авиационных двигателей) или силовой рамы (для двигателей наземного применения). Кроме того, именно детали подвески обеспечивают передачу усилий, возникающих в узлах ГТД, на силовые элементы самолета (рамы).

Конструктивное исполнение систем подвесок ГТД разнообразно и зависит от индивидуальных конструктивных особенностей как двигателя, так и объекта его применения. Большое влияние на выбор конструктивных решений имеют опыт и традиции фирм-разработчиков. Даже при выполнении одинаковых схем подвески конструкция деталей, узлов крепления бывают весьма различными не только у ГТД различных разработчиков, но и у модификаций одного двигателя.

4.6.1 – Конструкция подвески авиационных ГТД

Рассмотрим конструктивное исполнение системы подвески и ее отдельных узлов на примере крепления двигателя ПС-90А на самолетах Ил-96- 300, Ту-204. Двигатели ПС-90А на этих самолетах расположены на пилонах под крыльями и имеют «верхнюю» подвеску.

Схема системы подвески двигателя ПС-90А показана на Рис. 4.54.

Система подвески двигателя имеет три пояса.

Передний силовой пояс (ñì. Ðèñ. 4.54, сечение À-À) образован разделительным корпусом 1, передним силовым кольцом 2 компрессора, передней опорой ротора вентилятора и подпорных ступеней, задней опорой ротора вентилятора и передней опорой КВД. На разделительном корпусе расположены два транспортировочных фланца 3 для крепления двигателя на технологической тележке, два кронштейна 4 для такелажных работ и две тяги 5 для крепления двигателя к силовой балке 6 пилона самолета. Передняя подвеска двигателя осуществляется двумя тягами, расположенными V-образ- но. Нижними концами тяги шарнирно крепятся к переднему силовому кольцу, а верхними концами надеваются на конические цапфы кронштейна силовой балки пилона самолета или траверсе люльки транспортировочного ящика (см. Рис. 4.54, элемент Г).

Средний силовой пояс (см. Рис. 4.54, сечение Б-Б) образован задним силовым кольцом подвески 7, расположенным на корпусе КВД , корпусом опоры шарикового подшипника ротора КВД, опорой роликового подшипника ТВД. На заднем силовом кольце шарнирно закреплены тяга 8 средней подвески и кронштейн силовой подвески средней 9.

Задний силовой пояс (см. Рис. 4.54, сечение В- В) образован задней опорой двигателя и опорой роликового подшипника ТНД. Задняя подвеска образована тремя тягами 10, расположенными в виде буквы «И» и кронштейном подвески 11. Тяги закреплены нижними концами на силовом кольце 12

задней опоры, а верхними на кронштейне подвески. Кронштейн при помощи сферического шарнира

èдвух тяг силовой балки крепится к силовой балке пилона самолета (см. Рис. 4.54, элемент Д) или к т- раверсе люльки транспортировочного ящика.

Все три силовых пояса связаны между собой корпусами газогенератора и системой тяг: передний

èсредний силовые пояса - тягой горизонтальной 13, а средний и задний - тягой наклонной 14. Горизонтальная тяга шарнирно прикреплена одним концом к разделительному корпусу, другим - к кронштейну средней подвески. Наклонная тяга одним концом шарнирно крепится к кронштейну средней подвески, другим - к кронштейну подвески.

Передняя подвеска передает на пилон самолета в точках крепления инерционные и аэродинамические силы, воздействующие на двигатель

èгондолу в вертикальной плоскости. Задняя подвеска передает на пилон самолета прямую и обратную тяги двигателя, инерционные и аэродинами- ческие силы, действующие в горизонтальной

èвертикальной плоскостях перпендикулярно оси двигателя, а также возникающий крутящий момент в плоскости, перпендикулярной оси двигателя. Тяги горизонтальная и наклонная, поддерживая средний силовой пояс, повышают изгибную жесткость корпуса газогенератора и, таким образом, препятствуют прогибу корпуса газогенератора

èроторов двигателя.

Остановимся более подробно на конструкции разделительного корпуса и задней опоры, являющихся обязательной принадлежностью переднего и заднего поясов подвесок современных авиационных двигателей.

Разделительный корпус современного ГТД, является важной частью силовой схемы двигателя. Он осуществляет жесткую силовую радиальную связь корпусов газогенератора с передними опорами двигателя. Как правило, в одновальных ГТД в разделительном корпусе расположена передняя опора компрессора, а в двухвальных ГТД – передняя опора КВД и задняя опора вентилятора. В более сложных силовых схемах двухконтурных двигателей разделительный корпус обеспечивает силовую связь корпусов газогенератора с наружными силовыми корпусами (корпус вентилятора, кожух наружный, реверс, сопло). Как правило, именно на разделительном корпусе находится передний пояс подвески ГТД к самолету или раме в наземных установках.

Разделительный корпус представляет собой сложную тонкостенную литую конструкцию. На некоторых изделиях элементы корпусов соединены при помощи сварки. Корпуса приводов имеют

195

ГТД схемы Силовые - 4 Глава

Рисунок 4.54 – Система подвески двигателя ПС-90А 1 - разделительный корпус; 2 – переднее силовое кольцо компрессора; 3 – фланец транс-ортировочный; 4 – кронштейн такелажный; 5

- тяги передние; 6 – силовая балка пилона самолета; 7 – заднее силовое кольцо компрессора; 8 – тяга средней подвески; 9 – кронштейн средней подвески; 10 - тяги задние; 11 - кронштейн заднего пояса подвески; 12 – силовое кольцо задней опоры; 13 – тяга горизонтальная; 14 – тяга наклонная

фланцы для крепления к корпусам опор двигателя, для установки различных крышек, элементов подвода и отвода масла и т.п. Для увеличения жесткости конструкции корпуса, как правило, имеют ребра. Корпуса центральных приводов большинства изделий изготовляются из литейных сплавов на основе магния или титана.

На Рис. 4.55 представлен разделительный корпус двигателя ПС-90А. Разделительный корпус расположен между вентилятором 1, компрессором 2 низкого давления – с одной стороны и компрессором 3 высокого давления – с другой стороны. Конструктивно он состоит из двух частей: наружного 4 и внутреннего 5 корпусов, соединенных между собой шпильками.

Разделительный корпус изготовлен методом литья из сплава магния МЛ-5. В проточной части наружного контура (см. Рис. 4.56) имеются 12 стоек - четыре радиальных (верхняя 1, нижняя 2, две горизонтальные 3) и четыре пары наклонных стоек 4,

воспринимающих крутящие моменты. В проточной части внутреннего контура расположены шесть радиальных стоек, равномерно расположенных по окружности.

Во внутренней полости разделительного корпуса расположен центральный привод, который служит для отбора мощности на коробку приводов от ротора компрессора высокого давления. Кинемати- ческая схема центрального привода представляет собой две пары зубчатых колес: цилиндрическую и коническую. На валу ротора компрессора высокого давления установлено ведущее цилиндрическое зубчатое колесо 6. Ведомое цилиндрическое зуб- чатое колесо и пара конических зубчатых колес смонтированы в одном блоке - в корпусе приводов 7. Корпус приводов монтируется во внутренней полости внутреннего корпуса. В корпусе приводов расположена задняя опора 8 вентилятора.

В задней части внутреннего корпуса расположена передняя опора 9 КВД. На переднем фланце внутреннего корпуса установлен корпус опоры вентилятора 10, в которой расположена передняя опора вентилятора 11.

Задняя опора является силовым элементом двигателя, обеспечивающим жесткую радиальную связь корпуса газогенератора с задней опорой двигателя. Как правило, задняя опора часто является частью заднего пояса подвески ГТД к самолету или раме наземных установок.

Кроме того, узел задней подвески двигателя обеспечивает установку датчиков для контроля температуры и полного давления газа за турбиной, детали подвода и отвода масла, а также крепление элементов смесительного устройства двигателя.

Пример конструкции задней опоры двигателя ПС-90А приведен на Рис. 4.57.

Задняя опора включает в себя шестистоечный корпус 1, силовое кольцо 2, внутренний корпус 3, соединенные между собой болтами и образующие силовой корпус задней опоры, кожух защитный 4, который служит для защиты силового кольца от соприкосновения с горячими газами.

В заднюю опору также входят:

-передняя диафрагма 5 для защиты внутренних полостей опоры от попадания горячих газов, выходящих из турбины;

-обтекатели 6 для защиты шестистоечного корпуса от горячих газов;

-корпус термопар 7;

-козырьки 8 для забора воздуха из наружного контура двигателя для охлаждения внутренних полостей задней опоры;

-кронштейны 9 и тяги 10 для соединения задней опоры с наружным корпусом;

-тяги 11 и кронштейн 12 для подвески двигателя на самолете;

-кронштейны 13 крепления термопар, термопары 14 для контроля температуры газа за турбиной;

-смеситель 15 и конус 16, являющиеся элементами смесительного устройства;

-диафрагма 17.

Через три стойки опоры проходят трубы подвода и откачки масла на охлаждение подшипника и труба суфлирования масляной полости задней опоры. Через одну стойку выводятся проводники термопар.

Силовое кольцо, шестистоечный корпус, внутренний корпус выполнены из жаропрочного титанового сплава. Кожух защитный и обтекатели выполнены из жаростойкого сплава. Тяги и кронштейн подвески выполнены из сплава типа ЭП517.

На Рис. 4.58 показана система подвески двигателя фирмы Rolls-Royce RВ 211-22В.Двигатель имеет традиционную схему системы подвески, имеющую два силовых пояса – ППП и ПЗП. Кронштейн 1 ППП крепится к корпусу 2 наружного контура, поэтому в силовую конструкцию ППП необходимо ввести силовые радиальные связи – тяги 3 между корпусом 2 и силовым корпусом 4 газоге-

пуса и один кронштейн 10 прикреплен болтами к заднему фланцу диффузора и переднему фланцу заднего корпуса камеры сгорания. В транспортировочном ящике, а также на монтажной тележке двигатель крепится в задней части за два боковых кронштейна 4 и в передней части – за цапфы, устанавливаемые на два боковых фланца 11 разделительного корпуса.

Двигатель Д-30Ф6 в двигательном отсеке самолета МИГ-31 крепится к самолетным подвескам

âдвух силовых поясах (см. Рис. 4.62). ППП расположен на разделительном корпусе, ПЗП – на силовом кольце задней опоры.

Крепление двигателя в переднем поясе осуществляется в одной точке с помощью передней подвески, а в заднем поясе – в трех точках с помощью двух кронштейнов.

Передняя подвеска состоит из кронштейна 1, болта-подвески 2 со сферическим подшипником и контровочного замка. Кронштейн крепится двумя призонными болтами к верхней стойке разделительного корпуса и четырнадцатью – к его фланцам . На заднем фланце кронштейна имеются три такелажных отверстия. Болт-подвеска вворачивается в резьбовое отверстие верхней цилиндрической части кронштейна и контрится замком 3. В болт-подвес- ку завальцован сферический подшипник, в который вставляется болт регулируемой тяги подвески переднего крепления двигателя в двигательном отсеке самолета.

Кронштейны 4 силового кольца задней опоры крепятся к фланцам наружного силового кольца задней опоры. На кронштейне имеются по две проушины, за которые крепятся тяги крепления двигателя

âдвигательном отсеке самолета. Правый двигатель крепится с помощью двух тяг к проушинам левого кронштейна и одной тягой к верхней проушине правого кронштейна. Левый двигатель крепится с помощью двух тяг к проушинам правого кронштейна и одной тягой к верхней проушине левого кронштейна.

Боковые транспортировочные подвески на разделительном корпусе используются при транспортировке двигателя на специальной тележке и установке двигателя на транспортировочную «люльку». Узел боковой транспортировочной подвески состоит из боковой подвески 5 и деталей крепления. Боковая подвеска крепится к разделительному корпусу. На боковой подвеске имеется фланец с посадочным отверстием под цилиндрический выступ бокового транспортировочного кронштейна и четыре резьбовых отверстия для крепления бокового транспортировоч- ного кронштейна.

Такелажные кронштейны 6 служат для подъема двигателя спецприспособлением и используются при монтаже и демонтаже двигателя в транспортировочную люльку. Такелажный кронштейн пятью болтами с самоконтрящимися гайками крепится к фланцу переднего корпуса ФК. Кроме того, для такелажных работ используются отверстия на кронштейне передней подвески.

Задние кронштейны 7 крепления приспособления для закатки двигателя установлены на заднем фланце корпуса ФК и служат для крепления кронштейна задней каретки приспособления для закатки.

Передние кронштейны «закатки» предназначены для крепления «лыж» при закатке двигателя в двигательный отсек самолета. Они расположены на входном корпусе КНД. Для закатки двигателя в двигательный отсек самолета применяются большой кронштейн и малый кронштейн. Эти два кронштейна аналогичны по конструкции, но различаются по размерам. Каждый из кронштейнов состоит из переднего кронштейна 8, заднего кронштейна 9 и тяги 10, соединяющей эти кронштейны. Конструкция тяги позволяет регулировать ее длину.

На правом двигателе большой кронштейн ставится с правой стороны двигателя, а малый кронштейн - с левой. На левом двигателе – наоборот.

Расположенные на корпусе ФК упоры 11 предназначены для передачи осевого усилия от тяг задней каретки приспособления для закатки двигателя в самолет на корпуса двигателя. Каждый упор крепится к ребру жесткости корпуса.

Кронштейны 12 «стяжки», расположенные на фланцевом разъеме корпуса с экранами ФК и регулируемого сопла, служат для крепления самолетных тяг, соединяющих регулируемые сопла правого и левого двигателей.

4.6.2 – Конструкция подвесок наземных ГТД

Конструктивное исполнение систем подвесок ГТД на наземных установках также многообразно, как и на авиационных двигателях. Часто в комплект поставки наземных ГТУ входит и силовая рама, на которой закреплен двигатель. Таким образом на за- воде-изготовителе производится полный монтаж ГТД на силовой раме с установкой элементов системы подвески. Транспортируется и монтируется на месте уже готовый модуль ГТУ. Пример такого исполнения рассмотрим на установке ГТУ-16П (см. Рис. 4.63).

Рама двигателя представляет собой сварную конструкцию из стальных катаных профилей, на