1, 4, 6, 7 – Трансмиссия; 2, 5 - несущие винты; 3 – ведущий вал; 8 – задний люк;
9, 10 – контейнеры; 11, 12 – рама и лонжероны.
Рис.54. Конструкция лопасти несущего винта из ПКМ вертолета СН-46 и
возможные виды ее ремонта:
I - комлевая часть с крепежными втулками и разъемом молниезащиты; 2 - титановая шина молниезащиты; 3 - лонжерон Д - образной формы; 4 -никелевая противоэрозионная накладка; 5 - участки лопасти, подвергнутые ремонту или замене элементов; б - заплата обшивки с адгезивом с одной стороны; 7 - сотовый вкладыш; 8 - слоистая обшивка из эпоксидного стеклопластика; 9 - заполнитель из сот "номекс"; 10 - задняя кромка; II -хвостовая часть лопасти; 12 - антиобледенитель; 13 - носовой балансировочный груз.
Рис. 55. Схема конструкции комлевой часта лопасти и узла ее крепления во втулке винта:
1 — лонжерон; 2 — обшивка; 3 — внешняя металлическая втулка; 4 — пенопласт; 5 — кольцеобразные клинья из стеклопластика; 6 — полиуретановое покрытие; 7 — внутренняя металлическая втулка.
Рис. 56. Лопасть несущего винта вертолёта “Кобра” АН-1,1S из ВПКМ:
1 - деталь крепления лонжерона, получаемая намоткой ленты из стекловолокна марки S вокруг фитинга из алюминиевого сплава; 2 - литые клинья из эпоксидного (э) пластика; 3 - нервюра из латуни; 4 - эрозионно-стойкая передняя кромка лопасти из термопластичного полиуретана; 5 - концевая насадка; 6 - обшивка лопасти, получаемая намоткой ЭС (стекловолокно марки S) под углом ±45°; 7 - сотовый заполнитель из Nomex; 8 - многосекционный лонжерон, полученный намоткой эпоксидного стекловолокнита (стекловолокно марки S); 9 - задняя кромка лопасти, полученная намоткой эпоксидного органоволокнита
Рис. 57. Хвостовой винт вертолёта S76 фирмы «Sicorsky».
Рис. 58. Стабилизатор вертолета S -76:
1, 3- соты «Nomex»;
2- обшивки из органопластика;
4- полки лонжерона из углепластика .
Рис. 59. Хвостовая балка (А) вертолета (Б) и сетчатые конструкции из ВПКМ, изготавливаемые намоткой.
Рис. 60. Конструкция лопасти воздушного винта из ВПКМ:
1 – комлевая часть;
2 – перо лопасти;
3 – лонжероны из углепластика;
4 – молниезащитные шины из алюминия;
5 – обшивка из стеклопластика;
6 – полиуретановое покрытие;
7 – эрозионостойкая защита передней кромки;
8 – полиуретановый пенопласт или соты (Al, ПСП).
Рис. 61. Структура материалов лопасти воздушного винта вертолета из ВПКМ:
1 – обшивка из стеклопластика (ориентация основы стеклоткани (00; ±450);
2 – пенополиуретан;
3 – лонжероны (ориентация углеродных волокон 00);
4 – разделительный слой.
Рис. 62. Конструктивная схема лопасти несущего винта вертолета Sea King
(фирма Westland Helicopter):
1–внешняя оболочка из стеклопластика;
2–внешний слой из углеволокнита, намотанного под углом ±450 к продольной оси винта;
3–противоэрозионный носок из нержавеющей стали;
4–токопроводящий слой электротермического антиобледенителя;
5–стеклопластиковая балансировочная балка (труба);
6–внутренний слой из углеволокнита (изготовлен намоткой);
7–пенопласт (жесткий типа ППУ – 7);
8–задняя стенка из углепластика (изготовлена намоткой);
9–вспененный клеевой слой;
10–сотовый заполнитель “Green” из бумаги “Nomex” (тип ПСП – 1);
11–продольно ориентированный углеволокнит, уложенный поперечно.
Рис. 63. Лопасть хвостового винта вертолета WG-30:
1 – передняя кромка из эпоксидного стеклопластика (ЭСП) с балансировочным грузом; 2 – накладка из титана; 3 – пенопласт из полиметакриламида; 4 – лонжерон из ЭСП; 5 – однослойная оболочка из ЭСП; 6 – дублеры комлевой части из ЭСП;
7 – молниезащита; 8 – обшивка из ЭСП (± 45).
Таблица 43. Применение композиционных материалов в авиационных газотурбинных двигателях.
№ п/п |
Двигатель, самолет (вертолет) |
Тип ВПКМ, детали, изготовленные из ВПКМ |
Фирма, страна, характеристики, эффективность |
1. |
ТРД J-47-E |
Роторные лопатки в пятиступенчатом компрессоре (260 лопаток); эпоксидные стеклопластики |
General Electric, США Температура 260°C; скорость 8400 об/мин |
2. |
ТРД BS-53 Olympus |
Сопло дефлектора, секции корпуса, входные направляющие лопатки; эпоксидные стеклопластики |
Rolls-Royce, Великобритания, Bristol Siddley для самолета TSR-2 |
3. |
ТРД |
Все лопатки низконапорного компрессора; эпоксидные стеклопластики |
– |
4. |
ТРД Viper |
Лопатки первой ступени; эпоксидные стеклопластики |
Rolls-Royce, Великобритания |
5. |
ТРД RB162 |
Корпус переднего подшипника, входной направляющий аппарат, спрямляющие аппараты, корпус компрессора, рабочие лопатки (кроме 1-ой ступени), носовые обтекатели, перемычки входного канала, лопатки диффузора; эпоксидные стеклопластики Лопатки с замком типа "Ласточкин хвост", эпоксидные углепластики |
Rolls-Royce, Великобритания Тяга 2т., вес 125 кг, удельная тяга – 16. Использован в Самолетах: ВАС 584, 224; Боинг-Мираж 3V; Fockewulf FW 262, 1262; Heinkel-Messerschmitt VS 101D; Lockheed GL 704; F104G; Tiaf G95/6 |
6. |
ТРД |
Рабочие лопатки 3-ей ступени; эпоксидные стеклопластики |
Thompson Fiber Glass, США |
7. |
ТРД |
Спрямляющий аппарат; ВПКМ |
Warco Plastics, США |
8. |
ТРД |
Лопатки вентилятора; ВПКМ |
General Electric, General Technologies, США |
9. |
Вентилятор для судов на воздушной подушке |
Лопатки, диски, обтекатели из ВПКМ |
Hoverorait, США |
10. |
Д-36 |
Корпус вентилятора и кольца спрямляющего аппарата; углепластик КМУ-3 |
Россия, Δm 15% (на один двигатель 6,5 кг) |
11. |
18Т |
Лопатки спрямляющего аппарата; углепластик КМУ-4 |
Россия, Δm 30-35% |
12. |
Изделие М |
Кожух турбины; углепластик КМУ-1 |
Россия, Δm 20% |
13. |
Изделие 33 |
Лопатки перепуска; углепластик КМУ-8 |
Россия |
Продолжение табл. 43.
14. |
Малогабаритный ГТД |
Наружная оболочка корпуса; углепластик КМУ-4л |
Россия, снижение массы в 1,5 раза |
15. |
Турбовентиляторный CFM |
Акустические панели в корпусе направляющего вентилятора; эпоксидный кевларопластик |
Фирма Snecma – General Electric; снижение уровня шума, защита от эрозии |
16. |
ДТРД-39 ДТРД-6 |
386 деталей ГТД из различных ВПКМ |
General Electric, США |
17. |
Судовая газотурбинная установка |
Спрямляющие аппараты двух ступеней; ВПКМ |
Россия |
18. |
Короткоресурсный ТРД |
Рабочие лопатки 2-ой ступени; ВПКМ |
Россия |
19. |
Малогабаритный ТВД |
Рабочие лопатки; ВПКМ |
Россия |
20. |
Подъемный ТРД |
Обтекатели и конструкция входного устройства, входной направляющий аппарат, спрямляющие аппараты пяти ступеней, рабочие лопатки 3-ей ступени; ВПКМ |
Россия |
21. |
Среднегабаритный ТРД |
Спрямляющий аппарат 2-ой ступени компрессора малого давления; ВПКМ |
Россия |
22. |
Крупногабаритный ТРД |
Лопатки вентилятора; эпоксифенольные ВПКМ |
Россия |
23. |
ТРД |
Лопатки спрямляющего аппарата 2-ой ступени; ВПКМ |
Россия |
24. |
Подъемный ТРД, малогабаритные ТРД и ТВД |
Ротор и рабочие лопатки шести ступеней из эпоксидных ВПКМ |
Россия |
25. |
ТВлД |
Лопатки вентилятора (алюминий, армированный волокнами бора) |
Hamilton Standard Windsor Locks, США |
26. |
ТВлД |
Лопатки вентилятора (B/Al с покрытием из карбида кремния), диск ротора (титан, армированный борполиимидными КМ), промежуточный корпус (КМБ, полиимидный углепластик) |
Pratt Whitney, США |
27. |
ГТД |
Диск компрессора; МКМ B/Ti |
Pratt Whitney, США; скорость 13000 об/мин |
28. |
ГТД |
Защитный кольцевой экран; эпоксидный органопластик (75-100 слоев ткани) |
Удержание частей, образующихся при разрушении деталей работающего двигателя, осколков со скоростью 300м/c |
Продолжение табл. 43.
29. |
Сверхзвуковая аэродинамическая труба |
Лопатки статора и компрессора, 300x1500мм; полиимидный (PMR-15) стеклопластик, 40т |
Арнольдский НИЦ ВВС США |
30. |
ТВД |
Лопасти винтов; стеклопластик |
“Даути”, Великобритания |
31. |
ТРД |
Рабочие лопатки, диски компрессора, направляющий аппарат; эпоксифенольные стеклопластики |
Orenda, США; N=600 л. с., скорость 27000 об/мин. Tmax=2500С |
32. |
ГТД |
Полиимидный (PMR-15) углепластик (жгут HTS); лопатка высокоскоростной ступени компрессора 280х120х12,4мм |
Пратт энд Уитни; TRW (США) |
33. |
ГТД по программе QCSEE |
Полиимидный (PMR15) углепластик (Т-300); имидостеклосотопластик HRH-327 фирмы Хекксел, США, внутренний обтекатель диаметром 915 мм, 2600 300ч; неподвижные части ГТД |
Дженерал Электрик |
34. |
ГТД |
Лопатки вентилятора; ВПКМ |
Δm 30% (по сравнению с титаном) |
35. |
Турбина ГТД |
Полиимидный ВПКМ (PMR-15); лопасти [280x203(хорда)x13 мм], турбины (15200 об/мин). Работоспособны при скорости 110% от допустимой (эпоксипластик - 65%) |
|
36. |
ТРД PW 1120, PW 1130 |
Полиимидные (PMR-15) углепластики (Т300, целион 3000). Внешние створки сопла, кольца корпуса гондолы |
Прэт энд Уитни, Продакт Дивижн |
37. |
ГТД |
Полиимидный углепластик (PMR-15 + целион 6000); корпус форсажной камеры (1765х2114 мм), пригодность для 315 и 3700С и 203 и 507 кПА (непригодность углепластика на связующем Скайбонд 703) |
НИЦ НАСА им. Льюиса, Хьюз |
38. |
ГТД |
Воздухоприемник; эпоксидный кевларопластик + Al соты |
|
Продолжение табл. 43.
38. |
Эксперименталь-ный ГТД |
Воздухоприемник; эпоксидный кевларопластик + Al соты |
|
Корпус вентилятора; эпоксидный углепластик (AS) |
США; Δm 20% |
||
Наружный кожух заслонки |
|
||
Внутренний кожух заслонки; углепластик PMR-15 |
Траб 2600С |
||
Лопатки; эпоксидные гибридные (угле-, стекло-, кевларо-, боро-) пластики |
Δm 30% |
||
39. |
ТРД J-49 |
Рабочие и направляющие лопатки компрессора |
Continental Aviation, США |
40. |
ТРД J-69 |
Рабочие и направляющие лопатки компрессора; ВПКМ |
Continental Aviation, США; Для ракеты мишени Ryam Q-2Cfirebee |
41. |
J-79 |
Лопатки вентилятора; МКМ B/Al |
General Electric, США; Δm 35% (по сравнению с титаном) |
42. |
ТРД RB-178 |
Вентилятор компрессора низкого давления, половина статорных и роторных лопаток компрессора высокого давления, обводной канал; углепластики |
Rolls-Royce, Великобритания; тяга 20т, для B-747 |
43. |
ГТД RB-211 для А300 |
Обтекатель вентиляторной ступени диаметр 2,44 м; 3х-оболочки, углепластики + Al-соты |
Роллс-Ройс, Великобритания; Δm 31,78 кг |
44. |
ГТД RB-211 для В757 |
Съемные панели корпуса вентилятора; ВПКМ Бандажные кольца; эпокси- кевларопластик |
Роллс-Ройс; Δm 15-20% Δm 30-50% |
45. |
ТВД RB-211 |
Лопатки вентилятора, лопатки направляющего аппарата, лопатки двух первых ступеней ротора, корпус вентилятора из эпоксидного углепластика |
Rolls-Royce, Великобритания; низкая устойчивость к ударным нагрузкам |
46. |
ТВлД JT8D |
Роторные лопатки 1-ой ступени; МКМ B/Al Лопатки вентилятора; МКМ B/Al |
Pratt and Whitney, PW, США Δm 40% (по сравнению с титаном) |
JT8D для DC-9 |
Обтекатель реверса тяги; полиимидный (PMR-15) кевларопластик |
Снижение лобового сопротивления на 1%, Δm 40%; МакДоннел Дуглас |
|
DC-9 Супер 80 |
Створки мотогондолы; эпоксидный кевлароуглепластик |
|
Продолжение табл. 43.
|
JT8D для DC-10 AVP |
Полиимидный углепластик (PMR-15 + C 6000); воздухозаборник (диаметр 1200 мм), звукоизоляционные панели, балки силового набора. Малошумный (150-165 дБ), Δm 10-11% |
Дженерал Электрик |
JT8D для B-727 |
Эпоксидные органоуглепластики; оболочка гондолы, обтекатели воздухозаборников; Δm 40% |
Боинг |
|
47. |
TF-30 |
Лопатки вентилятора 3-ей ступени; МКМ B/Al |
Pratt and Whitney, США; Δm 36% (по сравнению с титаном) |
48. |
ГТД TF-34 для штурмовика А-10 |
Корпус вентилятора; эпоксидные сферопластики, стекло- и углепластики |
Δm 23% |
49. |
ГТД TF-39 |
Детали конструкции; эпоксидный стеклопластик, Δm 45 кг |
Дженерал Электрик, США |
50. |
ТРД ОТ-4 |
Корпус компрессора; ВПКМ |
Westinghouse Electric,США |
Рабочие лопатки от 3-ей до 9-ой ступени; эпоксидные ВПКМ |
Orenda Engines, США |
||
51. |
ГТД F100 для F-15 |
1. Полиимидный углепластик (PMR-15 + C 6000); створки регулируемого сопла форсажной камеры. Δm 15%, 3400С 120 ч (замена полиимидного связующего NR-150-B2) |
Прэтт энд Уитни, Гамильтон Стандарт |
2. Наружные створки регулируемого сопла форсажной камеры; полиимидный (NR150-B2) углепластик (волокна HTS, C 6000), Траб 3500С, Δm 17% Снижение стоимости на 10% по сравнению с листовым титаном |
Прэтт энд Уитни, Гамильтон Стандарт |
||
3. Полиимидные (PMR-15) гибридные (стекло-, угле-, боро-) пластики; лопатки компрессора, рабочее колесо, детали передних ступеней компрессора (300х1500 мм) |
Прэтт энд Уитни |
Продолжение табл. 43.
|
|
4. Лопатки вентилятора 3-ей ступени; МКМ B/Al |
Pratt and Whitney, США; Δm 36% (по сравнению с титаном) |
5. Лопатки вентилятора 1-ой ступени; полиимидный боропластик |
Pratt and Whitney, США; Δm 51% (по сравнению с титаном) |
||
6. Крыльчатка воздухозаборника диаметром 1000 мм, подставки для топливных баков, обтекатели; Траб 3000C; полиимидные (PMR-15) гибридные стекло-, угле-, боропластики |
Прэтт энд Уитни, Компосайд Хоризонт |
||
52. |
ТВД F404 с форсажной камерой для F-18 |
Полиимидный (PMR-15) углепластик (T-300); гондола (965х1650х1,8 мм); Δm 22% (по сравнению с титаном). Воздуховод (внутренний кожух); полиимидный (PMR-15) углепластик, |
Дженерал Электрик, НИЦ НАСА им. Льиса
Δm 20-22% |
53. |
Вертолеты «Си кинг», «Линкс» |
Лопасти хвостового и несущего винтов; ПКМ, заполнитель – соты Номекс, пенопласты |
Великобритания, фирма «Уэстленд Геликоптерз» |
54. |
Вертолет UH-60A |
Лопасти хвостового и несущего винтов; эпоксидный стеклопластик (лонжерон - титан), сотопласт Номекс; углепластик – хвостовая часть, болтовые крепления лопатки к ротору, кевларопластик
|
«Сикорский»,США |
55. |
Вертолеты АH-10, UH-1D |
Лопасти хвостового винта (эпоксистеклопластик), обтекатель передачи (эпоксиуглепластик)
|
Фирма «Белл» |
56. |
Вертолеты ОH-58, UH-60А |
Лопасти хвостового винта; эпоксидные стекло- углепластики - обшивка 0,56-5,08 мм (намотка, автоклав), лонжерон длина 3,3 м (эпоксидный углепластик) переменного шага (исключение узла поворота)
|
Δm 20% (уменьшение лобового сопротивления на 25%), сотопласт Номекс - заполнитель |
Продолжение табл. 43.
57. |
Вертолет «Пума SA-380» |
Лопасти несущего винта; эпоксидные углепластики
|
Аэроспасэваль, Франция; увеличение скорости – 14%, взлетной массы – 6%, уменьшение расхода топлива – 5% |
58. |
Вертолеты UH-60A,S76 |
Концевая часть лопасти несущего винта; органопластик; S76 -лопасти несущего и хвостового винтов, хвостовое оперение
|
Повышение на концах лопасти скорости до 0,9Мах, увеличение коэффициента её подъемной силы, скорости горизонтального полета |
59. |
ГТД вертолета YAM-64 |
Эпоксидные органопластики (К-49); лопасти несущего винта, обшивка двигательного отсека
|
Хьюз Геликоптерз, Сикорский эркрафт; Δm 30%
|
60. |
Вертолет UH-60A |
Обтекатель несущего винта; замена стеклопластика на кевларопластик
|
США; Δm 28%
|
61. |
ГТД вертолета ОH-6А
|
Задний обтекатель, эпоксидный органопластик (эо) вместо полиэфирного стеклопластика (ПЭС); лопасть хвостового винта (эпоксидный кевларопластик) |
Хьюз Геликоптерз, США; Δm 3 кг
|
62. |
Вертолеты S-61, SH-3, Lynx Westland 30, EH-101
|
Лопасти несущего винта из углепластика (оптимальная схема армирования). Профилированные сотовые конструкции с обшивками из углепластиков Fibrelm (Ciba – Geigy)
|
Фирма Westland Helicopter Ltd; срок службы 40000 летных часов, металлические - 10000 часов |
63. |
Boeing Vertol CH-47 Chinook |
Лопасти несущего винта (стеклопластик), приводной механизм (трансмиссия, приводной вал, втулки несущего винта), трансмиссии несущего винта из ПКМ |
-
|
64. |
Разработки фирм Bell Helicopter и МВВ (ФРГ) |
Приводной вал из ПКМ. Втулка несущего винта без подшипника (требуемые крутящие моменты обеспечиваются посредством передачи напряжений непосредственно через ПКМ. Вращающееся кольцо автомата перекоса (жесткость за счет использования боропластика). Капот двигателя, втулки несущих винтов из боропластиков фирмы Owens-Corning Fiberglass Corp. (стекло S-2) |
- |
Продолжение табл. 43.
65. |
Вертолет HH-65A Dalphin |
Рулевой винт, лопасти винта из эпоксидных углекевло - пластиков (заполнитель - соты Nomex) |
Фирма Aerospatiale; стоимость – 67% стоимости лопасти из алюминия |
66. |
Вертолет Super Puma |
Безподшипниковые втулки Triflex для рулевого винта из гибридного ПКМ с повышенной трещиностойкостью и усталостной прочностью |
Фирма Aerospatiale |
67. |
CH-46, WG-30, Сикорски СН-54В |
Лопасти несущего и хвостового винтов из ПКМ; ступица винта; эпоксипластик |
- |
68. |
ГТД для самолета АТR-42 |
Задние и нижние панели мотогондолы; кевларопластик |
- |
69. |
ГТД для самолета MD-80 |
Створки мотогондолы; ВПКМ |
- |
70. |
ГТД для MD-100 |
Конструкции мотогондолы, обтекатели пилонов; ВПКМ |
- |
71. |
ГТД для DC-9 |
Створки мотогондол; углекевларопластик |
- |
72. |
ГТД для самолета SF 340 |
Воздухозаборник; кевларо- и стеклопластиковые трехслойные конструкции |
- |
73. |
ГТД для B 757, 767 |
Конструкции мотогондол, обтекатели пилонов; ВПКМ |
Боинг |
74. |
ГТД для A320 |
Конструкции мотогондол из ВПКМ |
Эрбас Индастри (Аэроспасьяль, Даймлер-Бенц, Аэроспейс Эрбас, Бритиш Аэроспейс, CASA, Испания |
75. |
ГТД для F111 |
Лопатки вентилятора 3-ей ступени; МКМ B/Al |
- |
Продолжение табл. 43.
76. |
ГТД Fokker-27, MD Douglas C-17 |
Впускные отверстия воздухозаборника, противодождевые щетки; Arall (Al2024/эпоксидный кевларопластик AF-163-2) |
- |
77. |
4 ГТД АН-124 |
Конструкции гондол и воздухозаборников; межслоевые стеклоорганопластики |
- |
78. |
2 ГТД ТУ204 |
Конструкция мотогондол (гибридные углеорганопластики); обтекатели пилонов (органопластик) |
- |
79. |
ТРД F-118 для B-2 «Стелс» (4 двигателя тягой по 8600 кгс) σц B-2 0,01-0,0464 м2 |
Дженерал Электрик, США; ТРД без форсажного режима, использование конструкционных и радиопоглощающих ВПКМ в конструкции гондол с отогнутыми вниз носками обечаек воздухозаборников (экранирование лопаток компрессоров от облучения РЛС). Двигатели скрыты внутри конструкции (использованы бисмалеинимидные углепластики). Выхлоп через узкие щели на верхней стороне крыла (струя быстро расширяется, перемешивается, охлаждается – защита от ИК-обнаружения) |
|
80. |
ТВД F404 для F-117 A “Стелс”, тяга 5670 кгс, М=2, σц F-117 0,001-0,01 м2 |
Охлаждающие перегородки и дефлекторы установлены в двигательном отсеке. По окружности выходного сопла параллельно центральной оси двигателя – щелевые отверстия. Корпус имеет двухслойную конструкцию. Пространство между оболочками заполнено пирамидальными телами со стороной основания 12,7 мм, обращенными вершинами с оси двигателя (ослабление шума). В конструкции F-117A только 5% металлических элементов, широкое использование радиопоглощающих ПКМ (типа RAM) и конструкционных ПКМ (боропластики) |
|
81. |
ГТД для СУ-27 (аналог F-15), изделие 99 |
Лопатки компрессора из ПКМ |
Россия, ММЗ «Салют» совместно с Канадой. 80% объема производства |
82. |
ГТД АЛ-31Ф для СУ-31 |
Изделие 89, ГТД с увеличением тягой; применение ВПКМ |
Россия, ММЗ “Салют” |
83. |
ГТД (изделие 39) для СУ-37 |
Воздухозаборники с искривленными каналами, сопла новой конструкции |
Россия; снижение σц до 0,5-3 м2 (ранее 5-15 м2) |
84. |
ГТД |
Защита лопаток компрессора из ПКМ, фтор каучук + 15% нитевидных кристаллов ZnO |
Россия; эрозионная стойкость на уровне титана |
85. |
Винто-вентиляторный ГТД |
Лопасть воздушного винта (диаметр – до нескольких метров, геометрия – саблевидная); лонжерон – металл, ошибка – эпоксидный или полиимидный углепластик, B/Al |
Фирма Гамильтон Стандарт; уменьшение расхода топлива на 20-40% при М=0,7-0,8 |
Продолжение табл. 43.
86. |
Винто-вентиляторные двигатели (Prop-Fan) |
Саблевидные лопасти винтов большого диаметра; ВПКМ, гибридные ВПКМ |
Снижение шума. Экономичнее ТВД на 20-40% (усовершенствованный ТВД только на 10-20%) |
87. |
ГТД 5-6 поколений, отношение тяга/масса для 5 поколения – 10, для 6 поколения –20. Температура газов в турбине 2100 – 26000С |
Высокоскоростные фортуны, подшипники сопел с управляемым вектором тяги, подшипники скольжения, кольца торцевых уплотнений насосов.
|
Россия; Траб = 1500 - 20000С Не менее 500 ч |
88. |
Двухконтурный ТРД |
Решетки защиты реверсивного устройства(обтекатель – мото-гондолы, за счет поступления воздуха из 2-ого контура Траб +1000С), стекловолокнит АК-4-1 (лента из Bi-Ca-Si – волокон +ЭДТ – 10П), полимерные соты ПСП-1 (ячейки 3,5 мм, высота 20 мм), пленочный клей ВК-31 |
Россия, Пермь. Δm 25% по сравнению с АК-4 с титановым силовым набором. |
89. |
Звукопоглощающие структуры ТВД |
Резонаторы – конструкции из ПКМ с сотовым заполнителем и перфорированными оболочками; абсорберы – однослойные конструкции из ПКМ с микросферами и высокой концентрацией открытых пор; Демпфирующие резонаторы – сотовые конструкции из ПКМ с оболочками из ПКМ, со структурой, обеспечивающий высокий уровень акустического демпфирования. |
|
Применение эпоксидных ВПКМ в конструкциях ГТД ограничено, т.к. их рабочие температуры не превышают 100-1300С
Эпоксидные ВПКМ нашли достаточно широкое применение в «холодных» конструкциях ГТД (рис. 75) : подъемные ТРД самолетов вертикального взлета и посадки СВВП, рис. 64), воздухозаборники ГТД, элементы конструкции мотогондол (рис. 65, табл. 44); винтовентиляторных двигателей (рис. 66,67), высокая окружная скорость на концах лопастей высокоэкономичных ВВД (табл. 45) приводит к усилению шума. Для снижения шумности двигателей на низких частотах используют комплекс мер:
широкая лопасть;
поперечное сечение небольшой толщины (при V max из-за сжимаемости воздуха – «запирание винта» - увеличение сопротивления, потеря силы тяги);
чтобы винт не «запирался» эффективны лопасти изогнутые с небольшим изгибом у концов, где линейная скорость максимальна (форма кривых турецких сабель, серповидная);
малый диаметр (при увеличении скорости вращения лопастей винта большого диаметра его сила резко падает);
у оснований лопасти изогнуты вперед, что необходимо для их механической, аэродинамической и конструктивной балансировки относительно оси изменения угла атаки;
для снижения уровня шума лопасти должны как можно больше изогнуты и расширяться к концам (обеспечение оптимального распределения нагрузок по радиусу диска, ометаемого винтом);
обдув крыльев ВВД (на примере АН-70,4 ВВД Д-27,4×10350 кВт, с соосными винтами с 8-мью и 6-тью лопастями противоположного вращения), дает двукратное увеличение подъемной силы (повышение ПН, короткая ВВП).
Технологически лопасти ВВД серповидной формы с большим изгибом у концов (рис. 67) наиболее просто изготовить из ВПКМ.
Таблица 44. Упругопрочностные свойства ВПКМ, используемых в качестве обшивок 3-х слойных оболочек с сотовым заполнителем в конструкциях мотогондол ГТД.
Материал, толщина монослоя |
σ + ,МПа |
σ - ,МПа |
Е +,МПа |
G12 , МПа |
τ13 , МПа |
КМУ-4Л; 0,11мм |
800 |
900 |
140000 |
450 |
55 |
КМУ-4Э; 0,11мм |
900 |
1000 |
120000 |
450 |
80 |
КМУ-4Э – 0,08; 0,08мм |
900 |
1000 |
120000 |
450 |
80 |
КМУ-7; 0,11мм |
1000 |
700 |
140000 |
450 |
80 |
КМУ-7Э – 0,08; 0,08мм |
600 |
700 |
140000 |
450 |
80 |
КМУ-7ТГ; 0,2мм |
600 |
600 |
67000 |
600 |
60 |
Органит 10Т; 0,15 мм |
740 |
240 |
34100 |
240 |
40 |
Органит 16Т; 0,15 мм |
730 |
235 |
34000 |
230 |
30 |
Примечание: Характеристики для однонаправленных прессованных волокнитов, испытание вдоль волокон. Для склеивания обшивок из ПКМ с сотовым заполнителем – клей ВК-36, ВК-36Р (для Траб – 60 + 1500С). При использовании препрегов из Органита 10Т возможно безклеевое соединение обшивка – соты.
Таблица 45. Эксплуатационные характеристики ГТД различных типов.
Тип ГТД |
Уровень тягового КПД, %1 Скорость полета, Мах |
Относительный удельный расход топлива Кг/кг тяги |
ТРДД с больщой степенью двухконтурности2 (движетель – вентилятор) ВВД с одним винтовентилятором(движетель) ВВД с двумя винтовентиляторами противоположного вращения |
60/0,6 65/0,75
75/0,85 85/0,7
85/0,85 90/0,7 |
0,85-0,67-0,53
0,33-0,28 |
1показатель эффективности преобразования работы цикла двигателя в тяговую мощность, быстрый набор высоты.
2В ТВД – ограничения из-за громоздких винтов, только до V ≤ 0,7 Мах, при V>0,7 Мах увеличение скоростей обтекания концевых частей лопастей винтов до звуковых (движетель – винт)
Рис. 64. Материалы подъемного ТРД RB 162 (1) и конструкция крепления спрямляющих лопаток компрессора (2).
Рис. 65. Конструкции мотогондолы двигателя самолета ДС-9 Супер 80 из ВПКМ;
1 – нижняя створка; 2 – носовой обтекатель; 3 – створка техобслуживания; 4 – верхняя створка.
Рис. 66. Военно-транспортный самолёт АН-70 с 4-мя винто-вентиляторами двигателями Д-27 (Мотор – Сич , Запорожье). Полезная нагрузка 30 т., на расстояния до 5000 км со скоростью 750 км/час.
Рис. 67. Лопасти воздушного винта самолёта ВМС США OV – 10Д(а) и гражданского самолёта местных авиалиний ДНС - 7(б):
1 – оболочка из эпоксидного стеклотекстолита (ткань 1541);
2 – сплошной Al – лонжерон (сплав 7075 – Т73);
3 – алюминиевые соты;
4 – антиобледенитель нагревательного типа;
5 – эрозионостойкое эпоксиуретановое покрытие;
6 – обшивка передней кромки (титановый сплав 6Al – 4VN);
7 – крепление лопасти винта;
8 – заполнитель сотовый (Nomex, ПСП,Al).