2. Описание трддф ал-31ф

2.1. Общие сведения

Рассматриваемый ТРДДФ выполнен по двухвальной схеме со смешением потоков наружного и внутреннего контуров за турбиной, с общей для двух контуров форсажной камерой сгорания и регулируемым сверхзвуковым всережимным реактивным соплом.

Двигатель включает в себя следующие основные узлы:

– компрессор, состоящий из компрессора низкого давления (КНД) и компрессора высокого давления (КВД);

– основная камера сгорания;

– турбина, состоящая из турбины высокого давления (ТВД) и турбины низкого давления (ТНД);

– наружный контур, в котором размещён воздухо-воздушный теплообменник (ВВТ);

– форсажная камера сгорания со смесителем и сверхзвуковым соплом;

– приводы вспомогательных устройств.

Кроме того, двигатель имеет масляную, топливную, противообледенительную, противопомпажную и пусковую системы, систему аварийного слива топлива и систему управления.

Для обеспечения высокой технологичности сборки и замены в эксплуатации (в боевых условиях) отдельных узлов при минимальном объёме проверок и регулировок двигатель выполнен по модульной схеме.

2.2. Компрессор

2.2.1. Общая характеристика компрессора

Компрессор двигателя осевой, двухкаскадный, тринадцатиступенчатый. Компрессор состоит из четырёхступенчатого КНД с регулируемым входным направляющим аппаратом (ВНА) и девятиступенчатого КВД с регулируемыми ВНА и направляющими аппаратами (НА) первых двух ступеней. Управление механизацией компрессора осуществляет система управления поворотными закрылками ВНА КНД и поворотными лопатками НА КВД, а также система предупреждения и ликвидации помпажа.

Таблица 2.1

Материалы деталей компрессора

Деталь	Материал
КНД
Рабочие лопатки, диски, статор, лопатки НА	ВТ-3
КВД
Рабочие лопатки 1,2 ступеней	ВТ-3
Рабочие лопатки 3,4,5 ступеней	ВТ-18
Рабочие лопатки 6,7,8,9 ступеней	ЭП-718ИД
Диски 1,2,3,4,5,6 ступеней	ВТ-25
Диски 7,8,9 ступеней и диск лабиринта	ЭП-742
Корпус 4-9 ступеней	ЭП-708
Лопатки НА 3-9 ступеней	ЭП-718ИД
Втулки распорные	ЭП-742

2.2.2. Конструкция компрессора низкого давления

КНД состоит из ротора и статора. Все ступени КНД трансзвуковые.

Ротор КНД барабанно-дисковой конструкции, двухопорный.

Диски ротора объединены в три секции.

Первая секция состоит из передней цапфы, диска первой ступени, диска второй ступени и цилиндрической проставки с фланцем. Вторая секция состоит из диска третьей ступени, задней цапфы и цилиндрической проставки с фланцем. Третья секция – диск четвёртой ступени.

Первая и вторая секции неразборные, все элементы их соединены электронно-лучевой сваркой. Между собой секции соединяются с помощью призонных болтов. Диск четвёртой ступени закреплён консольно, что уменьшает расстояние между опорами и увеличивает изгибную жёсткость ротора. Диски всех ступеней выполнены с центральным отверстием, с тонким полотном и развитой ступицей и рассчитаны с применением методов аналитического проектирования (минимальная масса при максимально допустимых напряжениях).

На ободе каждого диска имеются продольные пазы типа “ласточкин хвост”, в который устанавливаются рабочие лопатки. Для уменьшения вибронапряжений лопатки первой, второй и третьей ступеней имеют бандажные полки, расположенные на боковых поверхностях пера на расстоянии четверти высоты от края лопатки. По контактным поверхностям бандажных полок обеспечивается натяг, для уменьшения износа на контактные поверхности наносится специальное покрытие.

От смещения вдоль паза диска лопатки первой и второй ступеней фиксируются радиальными штифтами. На первой ступени штифты от выпадения при отсутствии центробежных сил удерживаются кольцом, которое от перемещений фиксируется балансировочными винтами, завёрнутыми в штифты. На второй ступени штифты удерживаются обжимной втулкой. На последующих ступенях осевая фиксация лопаток осуществляется разрезным кольцом, вставляемым в кольцевую проточку в лопатке и диске. Кольцо фиксируется стопором.

Передняя опора ротора КНД упругогидравлическая. Опорным элементом передней опоры является роликовый подшипник. Внутреннее кольцо подшипника, элементы уплотнений размещены на передней цапфе. От осевых перемещений они фиксируются фланцем втулки. Для охлаждения кольца через отверстие в фигурной втулке и цапфе подводится масло.

Задняя опора ротора – шариковый опорно-упорный подшипник. Внешнее кольцо подшипника выполнено зацело с фланцем который устанавливается в крышке. Крышка с натягом устанавливается в переходном корпусе. Внутреннее кольцо подшипника и элементы уплотнений устанавливаются на промежуточном валу вентилятора и фиксируются гайкой. Соединение промежуточного вала КНД с задней цапфой осуществляется стяжным болтом, а с ротором ТНД стяжной трубой.

Воздух, отбираемый из второго контура или из-за седьмой ступени КВД поступает на наддув предмасляной полости задней опоры и через отверстия в задней цапфе поступает через контровочную трубу на наддув предмасляной полости передней опоры.

Статор КНД состоит из:

– входного направляющего аппарата (ВНА);

– корпусов первой, второй, третьей и четвёртой ступеней;

– направляющих аппаратов первой, второй и третьей ступеней;

– выходного спрямляющего аппарата.

Входной направляющий аппарат является силовым элементом двигателя. В нём смонтированы: передняя опора ротора, откачивающий маслонасос, кок.

ВНА состоит из наружного кольца, внутреннего кольца, 23-х лопаток, с регулируемой поворотной частью. Наружное кольцо передним фланцем стыкуется с каналом воздухозаборника, задним – с корпусом первой ступени. Для крепления лопаток с регулируемой поворотной частью в наружном кольце выполнены пазы и отверстия. Снаружи к кольцу приварена обечайка, образующая полость, в которую подводится горячий воздух из-за 7 ступени КВД на обогрев лопаток и кока.

Лопатки, соединяющие наружное и внутреннее кольцо, являются основным силовым элементом ВНА. Через них передаются все нагрузки. Вместе с регулируемой поворотной частью, лопатка образует единый аэродинамический профиль. Толщина лопаток различная. На верхней и нижней части лопаток имеются полки и цапфы, с помощью которых они крепятся к наружному и внутреннему кольцу. К наружному кольцу лопатки крепятся с помощью гайки, наворачиваемой на верхнюю цапфу, к внутреннему – за счёт защемления нижней цапфы в составном внутреннем кольце.

Регулируемая поворотная часть лопатки (закрылок) также имеет цапфы, которые вращаются в подшипниках скольжения, смонтированных в наружном и внутреннем кольце. Для уменьшения перетекания воздуха через зазор между лопаткой и её поворотной частью установлена пластина, прижимаемая к носку закрылка волнообразной пружиной.

Кок состоит из двух обечаек, образующих полость для прохода горячего воздуха, который, обогревая кок, выходит в проточную часть двигателя. Кок крепится с помощью гайки, вворачиваемой в бобышку на крышке.

Корпуса первой, второй, третьей и четвёртой ступеней выполнены в виде кольцевых оболочек с фланцами. Взаимная центровка обеспечивается призонными болтами. На внутренней поверхности корпусов, в районе расположения рабочих колёс вентилятора, нанесено легкоприрабатываемое покрытие АНБ (алюминий, нитрид бора). На заднем фланце корпусов первой, второй и третьей ступеней для установки лопаток прорезана кольцевая проточка. Вторая такая же проточка прорезана в наплыве корпуса.

Направляющие аппараты первой, второй и третьей ступеней состоят из лопаток и внутренних полуколец. Лопатки направляющего аппарата выполнена с наружными и внутренними полками. Наружной полкой лопатка вставлена в кольцевые проточки, прорезанные в наплыве и заднем фланце. От окружных перемещений лопатки фиксируются сухариками, вставляемыми в прорези корпуса. Внутренние полки используются для установки внутренних полуколец, являющихся неподвижными частями лабиринтных уплотнений. Для уменьшения радиальных зазоров на внутренней поверхности полуколец нанесено легкоприрабатываемое покрытие АНБ. От окружных перемещений каждое полукольцо фиксируется зубом на внутренней полке лопатки.

Над рабочими лопатками четвёртой ступени установлено устройство щелевого перепуска, выполненное в виде кольца с окнами для перепуска воздуха.

Выходной направляющий аппарат КНД состоит из корпуса, наружного кольца, двух рядов лопаток и внутреннего кольца. Каждая лопатка имеет наружную и внутреннюю полки, с натягом установленные в окнах, профрезерованных в наружном и внутреннем кольцах. Фланцами на наружном и внутреннем кольцах НА соединён с переходным корпусом.