Краткое описание конструкции двигателя

 

Проектируемый двигатель - ТРДДФ РД-33. Двигатель разделён на
восемь основных модулей: вентилятор, центральный
привод, газогенератор (компрессор высокого давления, камера
сгорания и турбина высокого давления), статор турбины низкого
давления, ротор турбины низкого давления, корпус задней опоры
двигателя, форсажная камера и реактивное сопло, коробка
двигательных агрегатов.

 

Компрессор - описание и работа.

Общие сведения

Компрессор двигателя предназначен для сжатия воздуха, поступающего в двигатель.

Компрессор - осевой, околозвуковой, двухкаскадный, девятиступенчатый.

Статор компрессора высокого давления
Статор КВД состоит из отдельных кольцевых корпусов, заднего корпуса, лопаток входного направляющего аппарата
(ВНА)внутренней обоймы ВНА, лопаток и внутренних обойм
поворотных направляющих аппаратов (НА) первой и второй
ступеней, НА третьей, четвертой, пятой, шестой, седьмой, восьмой
ступеней и спрямляющего аппарата (СпА). Передним фланцем
статор КВД крепится к рассекателю разделительного корпуса, задним
фланцем- к корпусу камеры сгорания.
Стыковка корпусов осуществлена по плоскостям цапф
поворотных НА первой и второй ступеней с центрированием друг
относительно друга с помощью призонных болтов. Корпус в
передней части центрируется по цилиндрической поверхности
корпуса, в задней части центровка с корпусом камеры сгорания
осуществляется призонными болтами. На корпусе выполнены
кольцевые воздушные полости. Из полости воздух,
поступающий через отверстия в корпусе, направляется по трем
трубам на охлаждение турбины. Из другой полости воздух отбирается на
кондиционирование кабины самолёта.
Лопатки ВНА имеют верхние и нижние цапфы. Верхние цапфы
установлены в бобышках корпуса и вращаются во втулках,
выполненных из антифрикционного состава (стекловолокно,
пропитанное фторопластом). Нижняя цапфа расположена в
плоскости разъема внутренней обоймы и корпуса опоры.
Лопатки НА первой и второй ступеней также выполнены с
верхней и нижней цапфами. Верхние цапфы лопаток вращаются во
втулках из антифрикционного материала в радиальных отверстиях,
оси которых расположены в плоскости разъема корпусов.
Нижние цапфы установлены в обоймы. Для удобства сборки
обоймы выполнены из двух полуколец, стянутых болтами.
На внутренней поверхности обойм нанесено мягкое покрытие для
уменьшения зазоров в лабиринтном уплотнении, образованном обоймами и гребешками ротора.
Каждый из направляющих аппаратов с третьей по восьмую
ступень состоит из полуколец с консольно закрепленными лопатками.
Полукольца центрируются относительно рабочих колец с помощью специальных буртиков,
имеющихся с обеих сторон полуколец НА. Рабочие кольца, в свою очередь, центрируются по внутренней
проточенной поверхности корпуса. Лопатки выполнены холодной
вальцовкой, вставлены в просечки на полукольцах и запаяны.
От поворота полукольца НА фиксируется пальцами, установленными в бобышки корпуса. Рабочие кольца фиксируются
относительно полуколец НА шестью осевыми штифтами, входящими
в пазы полуколец.
Спрямляющий аппарат состоит из двух рядов лопаток
наружной и внутренней обойм. Применение двухрядной решетки
обусловлено необходимостью выравнивания сильно закрученного
потока после девятой ступени компрессора. Все детали СпА
объединены в паяный узел, зафиксированный в корпусе
резьбовыми штифтами.

Ротор компрессора высокого давления
Ротор КВД барабанно-дисковой конструкции состоит из
сварного узла первой и второй ступеней, диска третьей ступени с
передней цапфой, узла четвертой, пятой, шестой ступеней,
дисков, диска-лабиринта и вала.
Диски первой и второй ступеней сварены между собой
электронно-лучевой сваркой по барабанному участку и соединены с
диском третьей ступени призонными болтами. Узел четвертой,
пятой и шестой ступеней имеет сварную конструкцию (диски
сварены по барабанным участкам электронно-лучевой сваркой), в
передней части крепится призонными болтами к диску, в задней
части соединён двадцатью четырьмя шпильками с дисками, диском лабиринта и валом через проставочные кольца
и распорные втулки.
В ступице диска третьей ступени выполнены отверстия для
подвода воздуха через экран на охлаждение опор турбины и
наддува уплотнений. Между дисками первой, второй и третьей
ступеней заодно с барабанными участками выполнены гребешки
лабиринтных уплотнений.
На барабанном участке между дисками пятой и шестой
ступеней имеются профилированные окна для отбора воздуха,
охлаждающего ротор турбины высокого давления. Для уменьшения нагрева охлаждающего воздуха вследствие трения о полотно дисков
между ними установлены шесть радиальных направляющих лопаток
, приваренных к диску, который приварен к диску пятой ступени. Лопатки первой, второй и третьей ступеней выполнены с
замками типа "ласточкин хвост", крепятся в индивидуальных
продольных пазах и фиксируются в осевом направлении отгибом
пластинчатых замков.
Рабочие лопатки остальных ступеней имеют профиль
хвостовика, также "ласточкин хвост", но устанавливаются в
кольцевые пазы через специальные окна. При сборке
ротора через окно набирают весь комплект лопаток рабочего колеса,
а затем сдвигают его по пазу на половину шага так, что окно паза
располагается между хвостовиками двух соседних лопаток,
соприкасающихся между собой полками. В таком положении во
вкладыш, имеющий форму хвостовика лопатки, вворачивается
штифт до упора в дно глухого отверстия и контрится от
выворачивания развальцовкой.
На заднем фланце вала выполнены торцевые шлицы, через
которые передается крутящий момент от ротора турбины. Осевые
штифты фиксируют от проворота покрывной диск ТВД.
Динамическую балансировку ротора проводят в несколько
этапов. Отдельно балансируется узел первой и второй ступеней
подбором по массе и перестановкой лопаток. Сварной узел
балансируют постановкой балансировочных грузиков, имеющих
форму хвостовика лопатки, в поперечный паз между замками
лопаток. Вал компрессора балансируется съемом материала со специальных кольцевых утолщений. Окончательная балансировка
ротора осуществляется в сборе постановкой балансировочных грузов
на диске первой ступени и на диск-лабиринт между стяжными
шпильками.

 

Камера сгорания

 

Камера сгорания предназначена для осуществления
подвода тепла к рабочему телу (воздуху) путем сжигания в ней
топлива.
Камера сгорания - кольцевая. Конструктивно она состоит из
следующих основных узлов: корпуса (включающего в себя наружную
и внутреннюю оболочки), жаровой трубы, топливного коллектора с
двадцатью четырьмя форсунками и двух пусковых устройств.
Корпус камеры сгорания сварной конструкции состоит из литого
диффузора, наружной и внутренней оболочек, заднего
наружного и заднего внутреннего фланцев. Передним
фланцем, выполненным на диффузоре, корпус закреплён к статору
КВД, задним наружным и задним внутренним к наружному и
внутреннему корпусам соплового аппарата турбины высокого
давления.
В передней части наружной оболочки вварены три фланца
крепления топливного коллектора, два фланца крепления втулок
свечей и фланец ввода топливных коллекторов. На
средней части наружной оболочки камеры сгорания размещены лючки осмотра горячей части двигателя, штуцер форсунки розжига
форсажа и дренажный штуцер. В задней части оболочки имеются
штуцера отбора воздуха в систему антиобледенения, отбора воздуха
для наддува уплотнений и замера давления за компрессором.

Турбина

Турбина двигателя - двухступенчатая: первая ступень приводит
во вращение ротор компрессора высокого давления, вторая ступень -
вентилятор.
Турбина представляет собой лопаточную машину, в которой
тепловая энергия и энергия давления газов преобразуются в
механическую работу.

Выходное устройство

 

Выходное устройство двигателя состоит из форсажной камеры
и реактивного сопла.

Основные системы двигателя

 

Маслобак сварной конструкции изготовлен из нержавеющей
стали. Бак имеет заправочную горловину для открытой заправки и
бортовой штуцер для закрытой заправки, снабженный поплавковым клапаном.
Поплавковый клапан при заполнении бака до уровня 10,5…11 л
прекращает поступление масла в бак. Для замера уровня масла в
баке имеется маломерная линейка и датчик дистанционного
замера уровня масла. Для забора масла при любом положении
летательного аппарата в пространстве в маслобаке установлен
заборник масла маятникового типа.
Внутри заправочной горловины расположен статический
воздухоотделитель, представляющий собой два тангенциальных
сопла, создающих закрутку масла. Под действием центробежных сил
масло прижимается к стенкам цилиндра, образованного сеткой
фильтра, вставленного в горловину, а воздух (газ) выходит вдоль
оси цилиндра в полость над маслом и далее в систему
суфлирования.
Маслонасосы нагнетающий и откачивающие шестеренного
типа, имеют одинаковую конструкцию.
Компонуются насосы следующим образом.
Нагнетающий насос и насосы откачки масла из коробки
двигательных агрегатов - в маслоагрегате. Маслоагрегат включает
в себя также центробежный воздухоотделитель, сигнализатор
стружки и редукционный клапан. Насосы откачки из маслосборников
опор размещены в блоке откачивающих насосов.
Топливомасляный радиатор предназначен для охлаждения
масла, откачиваемого из двигателя. В системе установлены
последовательно два радиатора.
При работе двигателя на бесфорсажных режимах охлаждение
масла осуществляется в первом ТМР, при включении форсажа
форсажное топливо подается во второй ТМР, который также
начинает охлаждать масло.
ТМР расположены в магистралях высокого давления топлива,
что способствует уменьшению их габаритных размеров и массы при
приемлемых характеристиках теплосъема. Кроме того, подогрев
топлива в ТМР не влияет на работу топливной автоматики.
ТМР представляет собой набор трубок, по которым движетсятопливо, масло движется между трубками. Для предотвращения
разрушения радиатора при повышении его гидравлического
сопротивления вследствие засорения или загустения масла он
снабжен предохранительными клапанами, перепускающими масло и
топливо, минуя радиатор, при достижении определенного
избыточного давления.