4. Общие сведения квд.

Компрессор является одним из основных элементов авиадвигателя. Он предназначен, прежде всего, для повышения давления воздуха (рабочего тела) в потоке и подачи его в камеру сгорания.

Поэтому основными параметрами компрессора являются:

• степень повышения давления π _к= р*_к / р*_вх ;

• секундный расход воздуха G_в, кг/с;

• коэффициент полезного действия (КПД) — η_к.

Осевой компрессор современного авиадвигателя — многоступенчатая лопаточная машина. Ступенью компрессора называет совокупность лопаток рабочего колеса (РК) и расположенных за ним неподвижных лопаток направляющего аппарата (НА). На некоторых типах компрессоров перед первой ступенью устанавливается входной направляющий аппарат (ВНА) для создания предварительной закрутки потока. Межлопаточные каналы рабочего колеса и направляющего аппарата являются расширяющимися (диффузорными). При движении дозвукового потока в каналах такого потока статическое давление в них возрастает.

Рассмотрим принцип работы ступени осевого компрессора. Полученные при этом результаты будут качественно справедливы для остальных ступеней и в целом для компрессора.

Основные параметры осевого компрессора.

Ступень компрессора, как и система обра­зующих ее решеток профилей, характеризуется геометрическими и аэродинамическими пара­метрами. Решетка профилей характеризуется следующими геометрическими параметрами:

К основным характеристикам ступени можно отнести:

D_н— наружный диаметр колеса;мм-1900

D_в — диаметр втулки:

D_ср— средний диаметр колеса

D_ср =( D_к + D_в)/2;

d = D_в/ D _н — втулочное отношение.

Для первых ступеней величину d выбирают в пределах d = 0,35 - 0,6, а для последующих d = 0,8 - 0,9.

Аэродинамическими параметрами ступени являются:

с_1а- осевая составляющая абсолютной скорости, определяющая при заданной геометрии расход воздуха через двигатель (для первых ступеней

с_|а= 180- 220 м/с);

u-окружная скорость, определяющая величину работы, передаваемой воздуху, прошедшему через ступень. Для первых ступеней современных компрессоров ве­личина u может достигать 500 м/с и бо­лее.

π* _ст= р*₃ / р*₁— степень повышения давления в ступени. В первых дозвуковых ступенях π* _ст =1,3 — 1,4, а в последних π* _ст =1,15 — 1,2. В сверхзвуковых ступенях π* _ст достигает зна­чений 1,5 — 2,0 и более.

η*_ст =L^*_{ад.ст /} L_cn КПД ступени, учиты­вает потери в процессе сжатия воздуха в ступени. Для современных компрессоров на расчетном режиме

η*_ст =0,86 — 0,9 и более, что говорит о их высоком аэродинамическом совершенстве.

Работа элементарной ступени опре­деляется кинематикой потока и может быть определена из уравнения Эйлера.

Работа всей ступени, очевидно, может быть найдена интегрированием по расходу воздуха.

Особенностью термодинамического процесса сжатия воздуха в компрессоре являет, что сумма адиабатных работ отдельных ступеней больше адиабатной работы всего компрессора.

5. Конструкция квд.

Компрессор высокого давления ( КВД) тринадцатиступенчатый, приводится во вращение турбиной высокого давления. Компрессор высокого давления состоит из следующих узлов: входного направляющего аппарата; корпуса с направляющими аппаратами первой, агорой и третьей ступеней; корпуса компрессора переднего; корпуса компрессора заднего; корпуса перепуска и отборов; корпуса обдува; ротора; спрямляющего аппарата тринадцатой ступени; упруго- демпферной опоры; кольца подвески. КВД входит в базовый модуль двигателя.

Компрессор высокого давления

Входной направляющий аппарат устанавливается на входе в КВД и служит для нап- равления потока воздуха на лопатки первого рабочего колеса. ВНА состоит из наружного и внутреннего колец; направляющих лопаток с закрепленными на них рычагами, лопатки ВНА закреплены в наружном и внутреннем кольцах с зазором в сферических опорах в поворачиваются вокруг продольной оси лопатки с помощью подвижного кольца привода ВНА, соединенного шарнирно с рычагами на лопатках.

Входной направляющий аппарат

Два упора на наружном кольце служат для застройки аппарата. Внутреннее и наружное кольца и лопатки наготовлены из титанового сплава. Корпус с НА первой, второй и третьей студеней состоит из наружного корпуса, имеющего горизонтальный разъем, внутренних колец направляющих лопаток первой к второй ступеней;

направлящих лопаток первой и второй ступеней с закрепленными на них неподвижно рычагами;

направляющих лопаток Ш ступени имеющих замки типа " ласточкин хвост".

Лопатки НА. первой и второй ступеней имеют высокие цапфы с помощью которых они устанавливаются в наружном кольце. На цапфах напрессованы стальные втулки. Во внутренних кольцах лопатки НА первой и второй ступеней закреплены в сферических спорах и поворачиваются относительно их продольной оси с помощью подвижных колец привода НА первой и второй ступеней соединенных шарнирно с рычагами на лопатках. На наружном корпусе имеется по два упора для настройки НА первой и второй ступеней. Наружный корпус, внутренние кольца и лопатки НА первой, второй и третьей ступеней изготовлены из титанового сплава.

Корпус с НА первой, второй и третьей ступеней

Привод лопаток ВНА, НА первой и второй ступеней осуществляется двумя гидроцилиндрами, штоки которых поворачивают два ведущих вала. Рычаги ведущих валов посредством тяг соединены с кольцами привода ВНА, НА первой и второй ступеней. При повороте рычагов приводных валов происходит перемещение колец привода ВНА, НА первой и второй ступеней относительно корпусов в окружном направлении, что и осуществляет поворот лопаток ВНА, НА первой и второй ступеней на заданный угол.

Корпус компрессора высокого давления) состоит из двух корпусов переднего и заднего Корпусы выполнены без продольного разъема, сварной конструкции. Передний корпус КВД выполнен из титанового сплава. На переднем корпусе выполнены отверстия для крепления направляющих аппаратов и рабочих колец четвертой... седьмой ступеней и отверстия для перепуска воздуха из- за шестой и седьмой ступеней КВД. Задний корпус КВД- стальной. На заднем корпусе выполнены отверстия для крепления направляющих аппаратов восьмой... двенадцатой ступеней и рабочих колец девятой... тринадцатой ступеней. Между передним и задним корпусами КВД образован кольцевой канал, из которого отбирается воздух для охлаждения лопаток турбины, кондиционирования салона самолета, на противообледенителъную систему самолета и самолетные нужды. Направляющие лопатки четвертой и пятой ступеней выполнены титановыми, шестой... тринадцатой ступеней стальными. Лопатки крепятся в кольцах направляющих аппаратов НА замками типа " ласточкин хвост". Кольца НА и рабочие кольца крепятся к переднему и заднему корпусам винтами. Рабочие кольца четвертой и тринадцатой ступеней выполнены с истираемым покрытием.

Ротор компрессора высокого давления состоит из тринадцати рабочих колес, вала ротора, промежуточных колец, лабиринта ротора. Рабочие колеса и лабиринт ротора посажены на вал ротора и центрируются на нем при помощи прямоугольных шлиц. Каждое из рабочих колес состоит из диска и лопаток, закрепленных на диске замками типа " ласточкин хвост". Для образования плавной проточной части и фиксирования лопаток шестой... двенадцатой ступеней в осевом направлении между дисками рабочих колес установлены промежуточные кольца. Лопатки первой... пятой ступеней фиксируются штифтами, а тринадцатой ступени пластинчатыми замками. Для снижения вибронапряжений при работе двигателя лопатки первой и второй ступеней выполнены с антивибрационными полками. Лопатки рабочие первой... восьмой ступеней, диски первой... одиннадцатой ступеней, кольца промежуточные первой... десятой ступеней - титановые. Лопатки девятой... тринадцатой, диски двенадцатой, тринадцатой ступеней, лабиринт, кольца проточные одиннадцатой, двенадцатой ступеней - стальные. Вал ротора стальной, имеет две цапфы. На передней цапфе вала ротора монтируется роликовый подшипник, детали двухступенчатого лабиринтного уплотнения и цилиндрическое зубчатое колесо центрального привода. На задней цапфе- вала ротора монтируется шариковый подшипник, детали трехступенчатого лабиринтного уплотнения и вал привода.

Ротор компрессора высокого давления

Спрямляющий аппарат ( СА) тринадцатой ступени устанавливается за ротором КВД и спрямляет поток воздуха до осевого направления. СА тринадцатой ступени состоит из наружного кольца и лопаток, закрепленных в гольце с помощью замков типа

" ласточкин хвост". Внутренние полки лопаток образует кольцевой фланец, при помощи которого аппарат крепится к фланцу камеры сгорания. Кольцо и направляющие лопатки изготовляется из стали.

Корпус перепуска и отборов воздуха сварной конструкции из титанового сплава, уста- новлен на корпус КВД передний образует вместе с ним изолированные кольцевые полости. Через две из них осуществляется перепуск воздуха из внутреннего контура в наружный. На корпусе имеются шесть фланцев, на которых установлены клапаны перепуска воздуха, шесть фланцев для крепления труб отбора воздуха на охлаждение турбины, один- фланец для крепления трубы отбора воздуха из- за шестой ступени на обогрев воздухозаборника, один фланец для крепления трубы отбора воздуха из- за седьмой ступени на кондиционирование салона.

Клапан перепуска воздуха предназначен для перепуска воздуха из- за шестой и седьмой ступеней КВД в канал наружного контура на неустановившихся режимах

с целью улучшения пусковых характеристик, снижения вибронапряхений на лопатках и повышения границы устойчивости работы компрессора. Три передних клапана осуществляют перепуск воздуха из- за шестой ступени, три задних клапана - из- за седьмой ступени.

Корпус обдува сварной конструкциии, изготовляется из стали, имеет продольный разъем корпуса;наличие отверстий для обдува воздухом заднего корпуса КВД.

Воздух берется из- за второй подпорной ступени и подводится через два фланца подвода воздуха. Обдув заднего корпуса КВД приводит к уменьшению зазоров между рабочими лопатками девятой... тринадцатое ступени и корпуса, регулирование величины воздуха, подаваемого на. обдув, выполняется при помощи заслонки отбора воздуха.

Упруго- демпферная опора состоит из внутренней рессоры, роликового подшипника и наружной рессоры.

Масляная полость между внутренней и наружной рассорами уплотняется металлическими кольцами.

Кольцо подвески служит для уменьшения прогибов корпусов и входит в силовую схему двигателя. Кольцо выполнено из стали сварной конструкции.

Корпус перепуска и отборов воздуха

Радиально- упорный шарикоподшипник установлен в опоре шарикоподшипника кожуха внутреннего камеры сгорания и 6) и воспринимает разность усилий, воздействующих на ротор КВД и ротор ТВД. На опоре шарикоподшипника закреплены фланцы лабиринтов ротора КВД. Смазка шарикоподшипника осуществляется при помощи двух жиклеров, расположенных со стороны камеры сгорания.