Компрессор высокого давления

Компрессор высокого давления (КВД) предназначен для сжатия воздуха, поступающего во внутренний контур двигателя.

Компрессор высокого давления состоит из:

· Ротора;

· Статора.

Особенностями конструкции компрессора высокого давления являются лопатки

ВНА и НА 1-й и 2-й ступеней КВД, которые управляются двумя силовыми цилиндрами по командам НР-31В. На выходе из КВД установлен двухрядный выходной НА. На наружном кольце заднего корпуса над 7-й ступенью КВД приварен экран, образующий полость, в которую подводится воздух из-за 7-й ступени КВД для обеспечения работы:

системы наддува предмасляных полостей опор двигателя, противообледенительной системы, системы кондиционирования, системы наддува топливных баков.

 

 

Камера сгорания двигателя

Основная камера сгорания (ОКС) –прямоточная, кольцевого типа. Состоит из: корпуса с диффузором, жаровой трубы. В ОКС используется диффузор с фиксированным срывом потока и фронтовое устройство с фор камерами. По двум топливным коллекторам, с помощью двадцати восьми центробежных двухсопловых форсунок, подается топливо в ОКС. Они и трубопроводы подвода топлива теплоизолированы кремнеземной лентой КЛ-11 и металлическим экраном. С помощью двух полупроводниковых свечей поверхностного разряда, установленных в запальном устройстве со смещением на ¼ шага от осей вихревых горелок, осуществляется запуск ОКС. Цилиндрическая часть корпусов свечей, входящая в корпус ОКС, охлаждается воздухом из-за компрессора, который проходит через специальные окна в корпусе свечи и выдувается внутрь жаровой трубы. Торец свечи охлаждается воздухом через систему отверстий в секциях жаровой трубы. Более подробно запуск ОКС, конструкцию и работу полупроводниковой свечи рассмотрим в главе «Пусковая система». Применение системы непосредственного запуска ОКС от запальных свечейпо сравнению с пусковыми воспламенителями позволило:

1. повысить надежность работы и живучести системы вследствие меньшего числа элементов, входящих в систему, и отсутствия трубопроводов и агрегатов с пусковым топливом

2. снизить вес и габариты системы запуска

3. сократить инерционность запуска, особенно в условиях отрицательных температур. Основные параметры основной камеры сгорания

 

Турбина 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.
Ротор турбины состоит из:

· рабочих лопаток. Рабочая лопатка–литая, полая с циклонно-вихревой схемой охлаждения.

· Диска. Диск турбины штампованный, с последующей механической обработкой

· Цапфы. Диск с цапфой и валомсоединен призонными болтами

· Вал. Вал представляет собой тонкостенную оболочку с двумя фланцами, по которым осуществлено соединение вала с дисками компрессора и турбины

Статор турбины высокого давления состоит из:

· Наружного кольца. Наружное кольцо-цилиндрическая оболочка с фланцем, расположенным между корпусом камеры сгорания и корпусом турбины вентилятора.

· блока сопловых лопаток. Лопатки соплового аппарата объединены в четырнадцать трехлопаточных блоков

· Внутреннего кольца. Внутреннее кольцо выполнено в виде оболочки с втулками и фланцами, к которым приварена коническая диафрагма

· Аппарата закрутки. Аппарат закрутки предназначен для подачи и охлаждения воздуха, идущего к рабочим лопаткам за счет разгона и закрутки по направлению вращения турбины

· Устройства стабилизации радиального зазора. Устройство стабилизации радиального зазора предназначено для повышения КПД турбины на повышенных режимах.

· Клапанного аппарата. Клапанный аппарат предназначен для изменения расхода воздуха, идущего на охлаждение турбины, в зависимости от режима работы двигателя

· воздухо-воздушного теплообменника. Воздухо-воздушный теплообменник предназначен для снижения температуры воздуха, идущего на охлаждение турбины, воздухом наружного контура

 

Турбина низкого давления

Турбина низкого давления предназначена для привода вентилятора и агрегатов. Турбина состоит из ротора и статора. Ротор турбины низкого давления состоит из

· Рабочих лопаток. Рабочая лопатка–литая, охлаждаемая с радиальным течением охлаждающего воздуха

· напорного диска. Диск турбины-штампованный, с последующей механической обработкой

Цапфы Цапфа предназначена для опирания ротора низкого давления на роликовый подшипник и передачи крутящего момента от диска на вал

· Вала. Вал турбины низкого давления состоит из 3-х частей, соединенных друг с другом радиальными штифтами

Статор состоит из:

· Наружного корпуса. Наружный корпус-сварная конструкция, состоящая из конической оболочки и фланцев, по которым корпус стыкуется с корпусом турбины высокого давления и корпусом опоры.

· Блоков лопаток соплового аппарата. Лопатки соплового аппарата с целью повышения жесткости спаяны в одиннадцать трехлопаточных блоков.

· Внутреннего корпуса. Внутренние полки лопаток оканчиваются сферическими цапфами, по которым центрируется внутренний корпус, представляющий сварную конструкцию. В ребрах внутреннего корпуса выполнены проточки, в которые с радиальным зазором входят гребешки внутренних полок сопловых лопаток.

 

 

Форсажная камера

Форсажная камера сгорания - общая для наружного и внутреннего контуров, с предварительным смешением потоков в смесителе.

Топливо в ФКС подается через струйные форсунки из пяти топливных коллекторов. Последовательным подключением или отключением коллекторов при перемещении РУД обеспечивается управление степенью форсирования тяги. Запуск ФКС осуществляется методом "огневой дорожки". В систему запуска ФКС входят: агрегаты системы автоматического управления и дозировки топлива на запуск ФКС; струйная и центробежная форсунки и топливный коллектор. Центробежная форсунка смещена в сторону вращения ротора по отношению к струйной форсунке на 25°. Топливо, впрыскиваемое струйной форсункой в основную КС, переносится в виде факела пламени за турбину, и в районе смесителя ФК воспламеняет топливо, подаваемое центробежной форсункой. Подхваченный факел пламени воспламеняет топливо, подаваемое в ФК через топливный коллектор (ТК).

 

 

Реактивное сопло

Выходное устройство осесимметричное, регулируемое, всережимное, сверхзвуковое, створчатой конструкции. Выходное устройство крепится к задней части корпуса форсажной камеры. Общее управление критическим сечением (суживающаяся часть ВУ) и сечением среза сопла (расширяющаяся часть ВУ) осуществляется с помощью 16-ти гидроцилиндров. Рабочим телом служит топливо. Оптимизация площади среза сопла осуществляется автоматически под действием газовых и сжимающих сил от 16-ти пневмоцилиндров, расположенных вокруг створок и проставок сверхзвуковой части сопла и действующих на них. При этом учитываются аэродинамические силы, действующие на внешние створки ВУ. Пневмоцилиндры одностороннего, действия, постоянно работающие на уменьшение площади среза сверхзвуковой части сопла. Воздух в пневмоцилиндры поступает из-за компрессора высокого давления через воздушный редуктор. Оптимизация площади среза сопла возможна в пределах его крайних положений.

 

Системы двигателя

Силовая система двигателя состоит из силовой системы ротора низкого давления, силовой системы ротора высокого давления и статора. Силовая система ротора НД выполнена по четырехопорной схеме с подвижным соединением роторов НД компрессора и турбины. Силовая система ротора ВД выполнена по двухопорной схеме с жестким соединением роторов ВД компрессора и турбины и с упруго-гидравлическим демпфером в передней опоре. Силовая система статора состоит из силового корпуса наружного и внутреннего контура, соединенных меж собой переходным корпусом, которые регулируются опорами в задней части смесителя форсажной камеры. Узлы крепления двигателя расположены в двух плоскостях: в плоскости переходного корпуса и в плоскости фронтового форсажной камеры.

Масляная система двигателя замкнутая, открыто-закрытая Н закр. = 6...8км. Охлаждение масла производится топливом в радиаторах. Все агрегаты масляной системы размещены на двигателе и выносной коробке. МС предназначена для охлаждения и смазки подшипников и зубчатых передач двигателя

Топливная система включает: топливную систему низкого давления, основную топливную систему, топливную систему форсажной камеры, дренажную систему, систему аварийного слива топлива. Топливная система низкого давления предназначена для повышения давления топлива, поступающего из топливной системы самолета, его фильтрования, подачи в агрегаты двигателя

 

 

Заключение

Михаил Погосян сказал: «Очень важно, чтобы в авиационной программе были заложены новые технические решения, и чтобы самолет постоянно развивался. Потому что такой срок жизни, возможен только если продукт развивается». Если говорить о программе СУ-27, то тут присутствуют множество модификаций, каждая из которых уникальна по-своему. Уже больше четверти века СУ-27 стоит на вооружении нашей страны. Полтора десятилетия они поставляются заграницу. И к счастью, за всё это время самолет почти не учувствовал в военных действиях, ведь сегодня оружие должно быть в первую очередь сдерживающее.

 

Список литературы

1. Симонов М. Из истории создания Су-27 // Крылья Родины.1999

2. Су-27: история создания // «Авиация и космонавтика», № 5, май 2013

3. Двигатель АЛ-31ФП серия 01. Руководство по технической эксплуатации. Кн. 1. – Москва: ОАО «НПО «Сатурн»

4. А.П. Назаров Турбореактивный двухконтурный двигатель с форсажной камерой сгорания АЛ-31Ф: Учебное пособие/ Издание ВВИА Н.Е. Жуковского

 

 

Расчеты

1. Удельная нагрузка на крыло:

𝐾=Масса ЛА [кг]/Площадь крыла [м2]= 16000/ 62= 258,06 кгм2

2. Удельная тяговооруженность ЛА:

𝑃= Макс.тяга двигателя [кгс]/Макс.взлетный вес [кг]= 25000/30000=0,8

3. Относительные величины ЛА:

Относительная масса топлива: Мт= Масса топлива [кг]/Макс.масса ЛА [кг]= 9400/30000 = 0,313

Относительная масса планера: Мп= Масса планера [кг]/Макс.взлетная масса [кг]= 16300/30000= 0,543

Относительная масса полезной нагрузки Мн= Масса полезной нагрузки [кг]/Макс.взлетная масса [кг]= 22500/30000=0,75

4. Длина разбега при взлете ЛА:

𝐿= (𝑣отр² )/(𝑃𝐺−𝑓)= 450

5. Дальность полета по формуле Брэге:

𝐿𝑏= (𝐾𝑉)/𝐶𝑙𝑛(𝑚1/𝑚2)= 3700 км