- •1. Определение состава силовой установки, выбор прототипа и его описание
- •1.1. Определение количества двигателей
- •1.2. Описание самолета-прототипа
- •2. Описание трддф ал-31ф
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Компрессор
- •2.2.1. Общая характеристика компрессора
- •2.2.2. Конструкция компрессора низкого давления
- •2.2.3. Переходный корпус
- •2.2.4. Конструкция компрессора высокого давления
- •2.3. Основная камера сгорания
- •2.3.1. Общая характеристика камеры сгорания
- •Материалы деталей основной камеры сгорания
- •2.3.2. Конструкция камеры сгорания
- •2.4. Турбина
- •2.4.1. Общая характеристика турбины
- •2.4.2. Конструкция турбины высокого давления
- •2.4.3. Конструкция турбины низкого давления
- •2.5. Теплообменник
- •2.6. Форсажная камера
- •2.6.1. Общая характеристика форсажной камеры
- •2.6.2. Конструкция форсажной камеры
- •2.7. Выходное сопло
- •2.7.1. Общая характеристика выходного сопла
- •2.7.2. Конструкция выходного сопла
- •2.8. Основные данные двигателя
- •3. Энергетический расчет двухконтурного турбореактивного двигателя с форсажной камерой (трддф).
- •3.1. Цель. Данные. Допущения методики.
- •3.2. Определение параметров трддф
- •3.2.1. Определение параметров трддф на бесфорсажном режиме.
- •3.2.2. Определение параметров трддф на форсажном режиме.
- •4. Расчет скоростных и высотных характеристик трддф.
- •4.1. Расчет скоростной характеристики
- •4.2. Расчет высотной характеристики.
- •5. Турбина
- •5.1. Общая характеристика турбины
- •5.2. Конструкция турбины высокого давления
- •5.2.1. Ротор турбины высокого давления
- •Толщины стенок лопаток, мм
- •1Лопатка – n 570 материал жс-26
- •2 Лопатка – n 750 материал жс6-у
- •5.2.2. Статор турбины высокого давления
- •5.3. Конструкция турбины низкого давления.
- •5.3.1. Ротор турбины низкого давления.
- •5.3.2. Статор турбины низкого давления
- •5.4. Опора турбины
- •5.5. Охлаждение турбины
- •5.6. Особенности эксплуатации турбины
- •Техническое описание
- •Техническое описание (продолжение):
- •6. Газодинамический расчёт трддф.
- •6.1. Цель. Допущения методики.
- •6.2. Газодинамический расчёт кнд
- •6.2.1. Определение числа ступеней.
- •6.2.2. Расчёт первой ступени.
- •6.2.3. Расчёт последней ступени.
- •6.3. Газодинамический расчёт квд
- •6.3.1. Определение числа ступеней.
- •6.3.2. Расчёт первой ступени.
- •6.3.3. Расчёт последней ступени.
- •6.4. Газодинамический расчёт твд.
- •6.4.1. Определение числа ступеней.
- •6.4.2. Расчёт ступени турбины.
- •6.4.3. Определение размеров на выходе из твд.
- •6.5. Газодинамический расчёт тнд.
- •6.5.1. Определение числа ступеней.
- •6.5.2. Расчёт ступени турбины.
- •6.5.3. Определение размеров на выходе из тнд.
- •6.6. Расчёт камеры сгорания
- •6.7. Расчёт форсажной камеры
- •6.8. Расчёт выходного устройства
- •7. Графическая часть.
- •Список литературы
5. Турбина
5.1. Общая характеристика турбины
Турбина двигателя осевая, реактивная, двухступенчатая, двухроторная. Первая – турбина высокого давления. Вторая ступень – турбина низкого давления. Все лопатки и диски турбины охлаждаемые.
Основные параметры и материалы деталей турбины приведены в табл. 5.1
5.2. Конструкция турбины высокого давления
Турбина высокого давления предназначена для привода компрессора высокого давления и агрегатов, установленных на коробках приводов двигательных и самолетных агрегатов. Турбина состоит из ротора и статора.
5.2.1. Ротор турбины высокого давления
Ротор турбины (рис 5.1) состоит из рабочих лопаток 8, диска 6, цапфы 10 и вала 1.
Рабочая лопатка (рис. 5.2) – литая, полая с полупетлевым течением охлаждающего воздуха. Во внутренней полости, с целью организации течения охлаждающего воздуха, предусмотрены ребра, перегородки и турбулизаторы. На последующих сериях лопатка с полупетлевой схемой охлаждения заменяется лопаткой с циклонновихревой схемой охлаждения. Во внутренней полости (рис. 5.2) вдоль передней кромки выполнен канал, в котором, как в циклоне, формируется течение воздуха с закруткой. Закрутка воздуха происходит вследствие его тангенциального подвода в канал через отверстия перегородки. Из канала воздух выбрасывается через отверстия (перфорацию) стенки лопатки на выпуклую поверхность. Этот воздух создает на поверхности защитную пленку.
Рис. 5.2. Рабочая лопатка ТВД
В центральной части лопатки на внутренних поверхностях выполнены каналы, оси которых пересекаются. В каналах формируется турбулизированное течение воздуха. Турбулизация струй воздуха и увеличение площади контакта обеспечивают увеличение эффективности теплообмена.
В районе выходной кромки выполнены турбулизаторы (перемычки) различной формы. Эти турбулизаторы интенсифицируют теплообмен, увеличивают жесткость лопатки.
Профильная часть лопатки (рис. 5.3) отделена с замка полкой и удлиненной ножкой. Полки лопаток, стыкуясь, образуют коническую оболочку, защищающую замковую часть лопатки от перегрева. Удлиненная ножка, обеспечивая отдаление высокотемпературного газового потока от замка и диска, приводит к снижению количества тепла, передаваемого от профильной части к замку и диску. Кроме того, удлиненная ножка, обладая низкой относительной изгибной жесткостью, обеспечивает снижение уровня вибрационных напряжений в профильной части лопатки. Трехзубый замок типа «Елочка» обеспечивает передачу радиальных нагрузок с лопатки на диск. Зуб, выполненный в левой части замка, фиксирует лопатку от перемещения ее по потоку, а паз совместно с элементами фиксации обеспечивает удержание лопатки от перемещения против потока. На периферийной части пера, с целью облегчения приработки при касании о статор и, следовательно, предотвращения разрушения лопатки, на ее торце сделана выборка (см. сечение Б-Б, рис. 5.3.).
Рабочая лопатка отливается с использованием выплавляемых моделей. Для получения микрозернистой структуры материала поверхности формы и стержня покрываются алюминатом кобальта, частици которого являются центрами образования кристаллов. Отлитую заготовку, с целью снижения внутренних напряжений литейного происхождения, подвергают термовакуумной обработке.
Рис. 5.3. Рабочая лопатка ТВД
Отклонения фактического наружного профиля лопатки от теоретического во всех сечениях не превышает ± 0,3 мм. Толщина стенок лопаток двух модификаций (с полупетлевой схемой охлаждения – N 570 и циклонно-вихревой схемой охлаждения – N 750) в различных сечениях приведена в табл. 5.1.
Выходная кромка в заготовке выполняется с технологическим приливом, выполненным за пределами теоретического профиля. Прилив удаляется электрохимической обработкой. Выходная кромка полируется по всей высоте. Ширина щели выходной кромки 0,55±0,10 мм.
Внутренняя полость лопатки проверяется на рентгеновской установке на предмет отсутствия в каналах керамики от литейного стержня. Для оценки расходной характеристики по охлаждающему воздуху лопатки проливают водой при давлении 1,96·105 Па (2±0,1 кгс/см2). Расход воды через щель выходной кромки 185±20 г/с, а через отверстия перфорации входной кромки 105±15 г/с при одновременной проливке.
Таблица 5.1
Основные данные турбины
№ п/п |
Параметр |
Значения |
|
ТВД |
ТНД |
||
1 |
Степень понижения полного давления газа |
2,9 |
2,3 |
2 |
КПД турбины по параметрам заторможенного потока |
0,87 |
0,86 |
3 |
Окружная скорость, м/с. |
510 |
432 |
4 |
Частота вращения ротора, об/мин. |
13300 |
10200 |
5 |
Втулочное отношение |
0,81 |
0,76 |
6 |
Температура газа на входе в турбину |
1665 |
1297 |
7 |
Gr, кг/с |
70 |
72 |
8 |
U/C1 |
0,46 |
0,45 |
Материалы деталей турбины
№ п/п |
Деталь |
Марка материала |
|
ТВД |
ТНД |
||
1 |
Рабочие лопатки |
ЖС-26 |
ЖС-6У |
2 |
Сопловые лопатки |
ЖС-6У |
ЖС-6У |
3 |
Диск |
ЭП-742-ИД |
ЭП-742-ИД |
4 |
Вал |
ЭП-868-Ш |
ЭП-868-Ш (Средняя часть) ВТ-9 |
5 |
Корпус |
ЭП-708-ВД |
ЭП-708-ВД |