Метрология / Том 2. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок / 5-7-Protivoobledenitelnyje_ustrojstva

Если для обеспечения параметров компрессора одного поворотного аппарата недостаточно, то за ним устанавливают аналогичные поворотные аппараты последующих ступеней. На Рис. 5.64, á представлен корпус с поворотными НА 1 и 2 ступеней двигателя ПС-90ГП-1. Привод осуществляется теми же ведущими валами 9. Лопатки НА 1

è2 ступеней поворачиваются относительно своих продольных осей с помощью подвижных колец 12

è14 привода НА 1 и 2 ступеней, соединенных шарнирно с рычагами 11 и 13, жестко укрепленных на лопатках.

При повороте рычагов ведущих валов происходит перемещение колец привода ВНА, НА 1 и 2 ступеней относительно корпусов в окружном направлении, что и осуществляет поворот лопаток на заданный законом управления угол.

Датчик, установленный около одного из приводов, измеряет фактический угол и передает эти данные в систему автоматического регулирования (САР), которая сравнивает их с заданными по программе управления значениями и выдает команду в привод на корректировку положения.

5.6.2 – Перепуск воздуха из проточ- ной части компрессора

Перепуск воздуха в группе средних ступеней компрессора позволяет увеличить расход воздуха через передние ступени на низких частотах вращения, тем самым выводя их на расчетный режим работы. С помощью перепуска снижается линия рабочих режимов двигателя, за счет чего удается повысить запас устойчивой работы компрессора. Необходимо отметить, что этот метод регулирования экономически не выгоден, так как ведет к снижению тяги двигателя и увеличению удельного расхода топлива на режимах перепуска. Поэтому перепуск воздуха используется на кратковременных режимах работы двигателя, а на вновь проектируемых двигателях чаще всего не применяется.

Перепуск воздуха осуществляют через отверстия в корпусе, которые закрываются и открываются по программе регулирования компрессора. Открытие отверстий осуществляется разными способами:

-лентами;

-заслонками;

-клапанами.

Воздух, отобранный из проточной части компрессора, сбрасывается в атмосферу (для одноконтурных двигателей) или в проточную часть наружного контура (для двухконтурных двигателей).

На Рис. 5.65 показан способ регулирования перепусков стальными лентами. С внешней сторо-

ны корпуса перепуска 1 отверстия 2 закрыты двумя стальными лентами 3, которые при помощи механизмов 4 управления открывают или закрывают одновременно оба ряда отверстий. На концах ленты имеются петли 5, которыми она при помощи звеньев 6 шарнирно соединена с поршнем 7 механизма управления. Отверстия закрываются лентой при перемещении поршня в цилиндре 8 под действием сжатого воздуха, подводимого через штуцер 9, а открываются отверстия под действием пружин 10 при выключении подачи сжатого воздуха.

На рисунке изображено положение деталей механизма и лент перепуска при закрытых отверстиях. Такая конструкция использовалась на первых ТРД.

Другим способом осуществления перепуска воздуха является перепуск посредством открытия заслонок 1 (см. Рис. 5.66). На осях 2 заслонок 1 крепят рычаги, связанные с гидроцилиндром управления.

Существуют конструкции компрессоров, в которых перепуск воздуха осуществляется при срабатывании клапанов 2 перепуска воздуха (см. Рис. 5.67). В корпусе 1 выполняют необходимое количество отверстий 3. Над отверстиями имеется кольцевой коллектор 4, на который установлены клапаны перепуска. Клапаны перепуска открываются и закрываются по заданному закону или в слу- чае возникновения угрозы неустойчивой работы компрессора.

5.7 – Противообледенительные устройства

В некоторых условиях эксплуатации авиационных двигателей и двигателей наземного использования (например, минусовые температуры окружающего воздуха, высокая влажность) возможно образование льда на элементах входного устройства и деталях компрессора. Накопление льда на деталях двигателя неблагоприятно влияет на его работу и вызывает недопустимое снижение мощности или тяги. При этом возможно ухудшение управляемости двигателя, повышение температуры газа выше допустимой. Образование льда на деталях двигателя, особенно на роторных деталях компрессора, может привести к значительному увеличению вибраций двигателя вследствие разбалансирования ротора. В конечном итоге оторвавшиеся куски льда, попадая в газовоздушный тракт двигателя, могут привести к недопустимым механическим повреждениям двигателя

Рисунок 5.66 – Корпус перепуска с поворотными дроссельными заслонками двигателя Д-30 1- заслонки; 2 - ось заслонки

Рисунок 5.67 – Перепуск в компрессоре двигателя ПС-90ГП-1 с пневматическим клапаном перепуска 1 - корпус перепуска; 2 - клапан пе ре-

пуска; 3 - отверстия перепуска; 4 - кольцевой коллектор

ПУ должны обеспечивать работу двигателя во всем диапазоне полетных режимов.

В большинстве случаев лед образуется на неподвижных деталях двигателя, но в неблагоприятных условиях работы возможно образование льда даже на поверхности вращающегося обтекателя.

Для предотвращения обледенения используются следующие способы:

-подогрев стенок элементов входного устройства, а также лопаток первых ступеней компрессора;

-впрыскивание во входное устройство двигателя противообледенительной жидкости;

нанесение специальных покрытий и материалов, препятствующих накоплению льда на элементах двигателя.

Для авиационных двигателей и двигателей наземного применения в настоящее время наибольшее применение нашел первый способ – подогрев элементов входного устройства и деталей компрессора (воздухозаборник, приемники давления и температуры на входе в двигатель, конус-обтекатель, стойки, лопатки ВНА).

Источниками тепла для подогрева элементов входного устройства и деталей компрессора могут быть:

-воздух, отбираемый из-за одной из ступеней компрессора;

-масло, откачиваемое из маслоотстойников;

-газы, отбираемые из камеры сгорания или изза турбины двигателя;

-газы, вырабатываемые в специальной вспомогательной камере сгорания;

-электрический подогрев.

Обогрев теплым воздухом, отбираемым от компрессора, является наиболее простым, и поэтому он получил наибольшее распространение. Воздух подводится к обогреваемым деталям только при условиях обледенения. Расход воздуха, его давление и температура должны обеспечить достаточный обогрев деталей во всем диапазоне рабочих режимов и условий эксплуатации двигателя. Чрезмерный равно как и неравномерный подогрев может приводить к короблению обогреваемых деталей. Поэтому на практике применяют системы отбора обогревающего воздуха с переключением места отбора – в зависимости от режимов работы двигателя воздух на обогрев отбирается от различных ступеней компрессора.

Пройдя систему подогрева, теплый воздух обычно выбрасывается в проточную часть наружного контура двигателя. В одноконтурных двигателях этот воздух сбрасывается в атмосферу.

На Рис. 5.68 представлен пример обогрева деталей воздухозаборника и входного корпуса воздухом, отбираемым от компрессора.

Рисунок 5.68 – ПОС на входе в двигатель RollsRoyce RB183 MK 555 (Печатается с разрешения Rolls-Royce plc)

1 - обогреваемый воздухозаборник;

2 - обогреваемый обтекатель;

3 - обогреваемые лопатки ВНА;

4 - регулятор давления; 5 - воздушный коллектор; 6 - трубопровод подвода воздуха

Тепло отработанного масла может использоваться для обогрева силовых стоек входного корпуса компрессора. Обогрев горячими газами не получил распространения из-за вызываемой ими коррозии деталей ПОС и сравнительно высокой пожароопасности. При электрическом подогреве источники тепла – нагревательные элементы – размещаются в обогреваемых деталях. Для электри- ческой системы обогрева необходимо сравнительно большое количество электрической энергии - 80…120 Вт на 1 дм2 обогреваемой поверхности, что является существенным недостатком.

5.8 – Защита от попадания посторонних предметов

Большое количество двигателей снимается с самолетов до выработки ими гарантийного ресурса из-за повреждения компрессора посторонними предметами, попавшими на вход двигателя при эксплуатации. Досрочный съем двигателей нарушает регулярность рейсов самолетов и приводит к большой дополнительной загрузке завода-изго- товителя и ремонтных предприятий внеплановым

ремонтом двигателей. Повреждение компрессоров двигателей снижает эксплуатационную надежность и безопасность полетов.

Повреждения газовоздушного тракта в основном происходят от попадания в двигатель частиц износа с ВПП, пыли, льда, воды, проволоки щеток снегоочистителей, града, птиц и т.д. В зимнее время уровень съема двигателей по забоинам на лопатках превышает уровень съема в летнее время. Это объясняется ухудшенным состоянием ВПП

èрулежных дорожек зимой из-за образования на них льда и внедрения в него твердых частиц.

Преимущественно попадание посторонних предметов и частиц в газовоздушный тракт компрессора происходит:

во время рулежки, разбега и пробега из-под передних и основных колес шасси;

-èç-ïîä струй газов при позднем закрытии створок реверса тяги при посадке самолета;

-при работе двигателя на стоянке из-за возникновения вихревого жгута под воздухозаборником на поверхности ВПП.

В настоящее время определены основные направления защиты двигателя от повреждений:

-предотвращение попадания посторонних предметов в воздухозаборник;

-очистка воздуха на входе в двигатель от посторонних предметов;

-создание «самозащищенных» двигателей, приспособленных к сохранению работоспособности в условиях попадания на вход посторонних предметов.

Предотвращение попадания посторонних предметов в воздухозаборник осуществляется следующим комплексом мероприятий:

-применение на колесах шасси щитков;

-отработка методики взлета и реверсирова-

íèÿ;

-струйная защита от образования вихря;

-совершенствование покрытий аэродромов

èкачества ухода за ними.

Очистка воздуха на входе в двигатель от посторонних предметов осуществляется:

-применением управляемых сеток, перекрывающих вход в двигатель на соответствующих режимах;

-использованием искривлений воздухоподводящих каналов для организации инерционной очи- стки воздуха путем установки в местах поворота потока окон-ловушек;

применением роторных систем защиты, в которых очистка воздуха от посторонних предметов осуществляется специальной ступенью, установленной перед входом в двигатель.