Особенности конструкции ТВаД со свободной турбиной

Наиболее распространенной является схема ТВаД со свободной (силовой) турбиной (см. рис. 1.17). Вал СТ механически не связан с валом газогенератора и практически не влияет на его работу при запуске ТВаД и изменении нагрузки на валу СТ.

При высоких значениях газогенератор ТВаД может быть выполнен по двухвальной схеме.

В ТВаД, особенно вертолетных ГТД, необходимо значительно понижать частоту вращения вала двигателя для привода потребителей, передавать большие мощности, поэтому понижающий редуктор имеет значительную массу и габариты, которые снижаются с применением СТ, вращающейся с частотой n _СТ < n _ТК. При использовании ТВаД с СТ для привода электрогенераторов можно вообще обойтись без редуктора.

В ТВаД применяются дозвуковые сужающиеся ВЗ с большим радиусом закругления передних кромок. Это необходимо для обеспечения безотрывного обтекания воздухом, засасываемым с периферии, внутренней поверхности ВЗ. Для исключения попадания в двигатель посторонних предметов ВЗ защищают с помощью сеток и специальных фильтров. Вертолетные ГТД (ТВаД) от песка и пыли защищают с помощью центробежных пылеотделителей, установленных на входе в двигатель.

Компрессоры мощных ТВаД не имеют существенных отличий от ОК ТРД. В маломощных ТВаД иногда используют комбинированные компрессоры, состоящие из нескольких осевых и замыкающей центробежной ступени, или центробежные компрессоры (ЦБК). Это объясняется тем, что при малых потребных мощностях расход воздуха, следовательно, площадь проходного сечения и длина лопаток последних ступеней ОК имеют маленькие значения. Это приводит к возрастанию концевых потерь, так как отношение величины радиального зазора к длине лопаток возрастает. Так же, при изготовлении лопаток малой длины, существуют технологические ограничения. Поэтому для обеспечения заданной последние 2 – 3 ступени ОК можно заменить одной центробежной ступенью.

Применение на вспомогательных ГТД (ТВаД) комбинированных или центробежных компрессоров, особенно в сочетании с противоточной КС, позволяет значительно уменьшить длину двигателя при сохранении приемлемых эксплуатационных характеристик.

Камеры сгорания ТВаД существенно не отличаются от КС ТРД, хотя иногда применяются противоточные, как правило, кольцевые или радиальные (выносные) индивидуальные КС (рис. 1.18). Это позволяет снизить скорости в КС и уменьшить их длину за счет увеличения диаметра КС. Применение радиальных (выносных) индивидуальных КС позволяет улучшить условия охлаждения жаровых труб и повысить их эксплуатационную технологичность и ремонтопригодность. Использование специальных газовых и газожидкостных форсунок обусловлено возможностью применения как жидкого, так и газообразного топлива.

ГТ ТВаД имеют бòльшее число ступеней, чем у ТРД, так как основная работа расширения газа происходит в ГТ.

РС в ТВаД (за исключением ТВД) трансформировано в диффузорный выпускной патрубок, обычно повернутый в боковую сторону от оси двигателя.

Основные параметры ТВаД

1. Мощность СТ ТВаД N _СТ = L _м М _г, где L _м – механическая работа совершаемая 1 кг газа, при расширении в СТ; М _г – расход газа через СТ.

5. Эффективная (полезная) мощность N _е= N _СТη_СТ – мощность создаваемая на выходном валу СТ, где η_СТ – КПД СТ.

6. Удельная эффективная мощность – эффективная мощность создаваемая в ТВаД 1 кг воздуха.

7. Удельный расход топлива – количество топлива потребное для создания единицы мощности в течении часа.

 

Контрольные вопросы:

 

1. Назвать преимущества и недостатки одновального ТВаД.

2. Назвать преимущества ТВаД со свободной турфиной.

3. Дать характеристику особенностей конструкции узлов ТВаД.

4. В чем преимущество радиальных индивидуальных камер сгорания?

5. Назвать основные параметры ТВаД.