Патенты автора Кононов Николай Александрович (RU)
Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Ротор ТВД двигателя содержит рабочее колесо ТВД, включающее диск и лопаточный венец с системой рабочих лопаток. Лопатка ТВД включает каждая хвостовик и перо с выпукло-вогнутым профилем стенок. Диск рабочего колеса выполнен в виде моноэлемента, включающего ступицу и полотно с ободом. Вал РВД образован сочетанием выполненных за одно целое с диском консольных кольцевых элементов для соединения с валом КВД и носком ТВД. Ротор ТВД включает напорный диск, образующий совместно с диском ротора кольцевой канал для подвода потока охлаждающего воздуха из аппарата закрутки воздуха к тракту воздушного охлаждения лопаток ТВД. В ободе диска выполнен диффузорный канал тракта, продолженный в замке, ножке и полке хвостовика лопатки ротора ТВД с выходом в охлаждаемую полость лопатки. Раздаточный коллектор распределения охлаждающего воздуха в полости лопатки сообщен с каналом циклонного охлаждения лопатки. Для чего циклонный канал снабжен двумя рядами отверстий - входным рядом отверстий в разделительной стенке и выходным рядом отверстия в спинке лопатки. Большая часть пера лопатки снабжена вихревой матрицей, дополненной на выходе из полости пера турбулизатором. Аппарат закрутки воздуха наделен системой конфузорных цилиндроконических сопел. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения теплонапряженных элементов ТВД, надежности и ресурса ТВД и двигателя в целом. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.
Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Лопатка рабочего колеса ротора ТНД включает хвостовик и перо с выпукло-вогнутым профилем. Полость лопатки выполнена на полную высоту пера лопатки Полость пера в средней наиболее теплонапряженной части, составляющей не менее трети высоты ΔНр.л. лопатки, наделена совокупностью стержней, наделенных функцией высокотеплопроводной перемычки между стенками пера лопатки. Стержни выполнены за одно целое с оболочкой пера лопатки со смещением в смежных поперечных рядах в шахматном порядке не меньше чем на полшага, приводящем к образованию в решетке перекрестных диагональных рядов. В способ охлаждения лопатки рабочего колеса ротора ТНД лопатку охлаждают воздухом, который подают через напорное кольцо ротора ТНД. В полость лопатки охлаждающий воздух поступает через канал в хвостовике лопатки, заполняет полость лопатки, целенаправленно охлаждая наиболее теплонапряженные участки лопатки, с выходом нагретого воздуха не менее чем через два отверстия в периферийном торце пера в проточную часть турбины. Полость лопатки имеет проходную площадь ∑Fвх.к.л. сечения у входа в полость пера, составляющую не менее четверти от проходной площади ∑Fвых.к.л. сечения канала тракта в периферийном торце лопатки на выходе из полости пера. Стержни создают в потоке охлаждающего воздуха уменьшение проходного сечения и увеличение теплосъема с пера лопатки в поперечных рядах пропорционально коэффициенту удельного аэродинамического затенения повторяемой ячейки решетки К1уд.з.≤0,40. В диагональных рядах - пропорционально коэффициенту К2уд.з.≤0,35. Удельный коэффициент К3уд.ст. отношения площади Fст. огражденности теплосъемной поверхностью стержня к единице его объема Vст. составляет К3уд.ст.=≥0,86×103 [м2/м3]. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения лопаток ротора ТНД. 2 н.п. ф-лы, 1 илл.
Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Сопловый аппарат ТНД двигателя содержит сопловые блоки, смонтированные между наружным и внутренним силовыми кольцами, соединенными полыми силовыми спицами. Каждый из сопловых блоков собран из трех жестко соединенных лопаток, выполненных за одно целое с малой и большой полками. Силовые спицы пропущены через силовые кольца и полости каждой крайней лопатки блока СВ. Через полость средней лопатки каждого блока пропущена трубка транзитного тракта воздушного охлаждения ротора ТНД. Наружное кольцо СА выполнено полым, составным из кольцевых элементов с образованием входного коллектора тракта воздушного охлаждения СА. Фронтальный кольцевой элемент наделен фланцами для разъемного соединения с СА ТВД и корпусом КС, а тыльный - для разъемного соединения с корпусом опоры ТНД. Наружное кольцо снабжено не менее чем двумя отверстиями для пропуска охлаждающего воздуха из ВВТ во входной коллектор и не менее чем одиннадцатью отверстиями для пропуска воздуха из коллектора в полость сопловых лопаток. Цилиндрические элементы наружного и внутреннего колец снабжены проемами для пропуска силовых спиц и трубок транзитного тракта воздушного охлаждения ротора ТНД. Внутреннее кольцо СА совместно с фронтальной конической диафрагмой, выполненной за одно целое с корпусом подшипника опоры ТВД и тыльной конической диафрагмой-крышкой, образует промежуточный коллектор транзитного тракта воздушного охлаждения ротора ТНД. Внутреннее кольцо СА снабжено кольцевыми уплотнениями с примыканием к торцам малой полки блоков с возможностью возвратных радиальных смещений для компенсации разницы радиальных тепловых деформаций элементов СА. Лопатки установлены в сопловом блоке под углом навстречу потоку рабочего тела и имеют парусность. Лопатка выполнена с угловой закруткой профиля на большей части высоты лопатки и с увеличением высоты выходной кромки относительно входной. Лопатка выполнена с оребрением внутренней поверхности входной кромки и стенок для опирания дефлектора с образованием стабилизированной высоты канала тракта воздушного охлаждения лопатки между ее стенками и дефлектором. Технический результат состоит в повышении эффективности работы и ресурса соплового аппарата ТНД и двигателя в целом. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 9 ил.
Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Сопловый аппарат ТНД включает сопловый венец, образованный из сопловых блоков, собранный каждый не менее чем из трех сопловых лопаток, выполненных за одно целое с малой и большой. Сопловые блоки смонтированы между наружным и внутренним силовыми кольцами, соединенными полыми силовыми спицами, пропущенными через крайние лопатки. Через среднюю лопатку каждого блока пропущена транзитная трубка. Сопловая лопатка наделена дефлектором, размещенным в передней части полости. Стенки лопатки оснащены внутри оребрением с образованием тракта воздушного охлаждения лопатки - системой подковообразных радиационно-конвекторных ребер, пролонгированных в головную часть спинки и корыта, и системой ориентированных по потоку продолговатых ребер, на которые свободно опирают стенки дефлектора с обеспечением требуемой высоты канала тракта. В стенках дефлектора по высоте лопатки выполнено не менее одного ряда фронтальных и две упорядоченных системы боковых выходных отверстий в стенках дефлектора. В способе охлаждения соплового аппарата охлаждающий воздух подают из ВВТ во входной коллектор, образованный полым корпусом наружного кольца СА. Из входного коллектора не менее половины потока воздуха через транзитные трубки поступает в промежуточный коллектор транзитного тракта воздушного охлаждения ротора ТНД и ТВД. Не менее трети потока воздуха через выходные отверстия пропускают на охлаждение большой полки и лопаток соплового блока. Охлаждающий поток воздуха поступает в дефлектор. Через фронтальные отверстия воздух поступает в головной ряд каналов у входной кромки лопатки с разделением тракта воздушного охлаждения лопатки на два внутренних канала между дефлектором и стенками лопатки. Протекая по внутренним каналам охлаждающий поток получает по ходу подпитку более холодным воздухом через выходные отверстия в боковых стенках дефлектора. Затем воздух последовательно поступает в вихревую матрицу и турбулизатор, через который нагретый теплосъемом воздух направляют в общий поток рабочего тела в проточной части ТНД. Технический результат состоит в повышении эффективности охлаждения лопаток сопловых аппаратов, блоков и ротора ТНД. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Способ охлаждения соплового аппарата турбины высокого давления осуществляют путем охлаждения наиболее теплонапряженные элементы в лопатках и полках сопловых блоков соплового аппарата двумя потоками воздуха - вторичного потока воздуха камеры сгорания и воздухом от воздуховоздушного теплообменника. Выходящие в проточную часть соплового аппарата поверхности полок блоков омывают настильными струями охлаждающего воздуха камеры сгорания, который поступает из большого и малого воздухозаборных колец. Внутрь большой полки блока охлаждающий воздух поступает через наружное кольцо соплового аппарата. Одной частью поток воздуха проникает через группы отверстий экрана в подэкранную полость и охлаждает днище большой полки. Другой частью поток воздуха из надэкранной полости полки поступает в переднюю полость лопатки, заполняет объем диагонально усеченного дефлектора, и выходя из дефлектора, охлаждает изнутри входную кромку пера, наделенную семью рядами отверстий, разнонаклоненными к потоку рабочего тела. Дефлектор диагонально разделяет спинкой переднюю полость для встречного охлаждения воздухом стенок диагональных частей полости. Съем избыточной теплоты с передней части спинки и корыта пера лопатки производят встречным первому потоком воздуха в переднюю полость, поступающим через щелевое отверстие в малой полке. Спинка и корыто пера лопатки в передней полости наделены двумя и четырьмя рядами отверстий. Поток охлаждающего воздуха от воздуховоздушного теплообменника через наружное кольцо соплового аппарата поступает в заднюю полость лопатки с образованием разветвленного воздушного тракта. Задняя полость лопатки снабжена дефлектором, наделенным перфорационными отверстиями до вихревой матрицы и предназначенным для охлаждения меньшей частью потока задней части лопатки и большей частью потока охлаждения ротора турбины высокого давления. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения теплонапряженных элементов соплового аппарата турбины высокого давления. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
Тракт воздушного охлаждения сопловой лопатки выполнен трехканальным. Сопловая лопатка выполнена полой, с аэродинамическим профилем и наделена радиальной перегородкой, разделяющей внутренний объем пера на переднюю и заднюю полости, снабженные дефлекторами. Входной участок первого канала тракта включает полость большой полки, сообщенную с передней полостью и входной кромкой каждой лопатки блока для съема избыточной теплоты пера лопатки. Входной участок второго канала тракта сообщен через наружное кольцо с задней полостью лопатки с выходом нагретого теплосъемом воздуха в проточную часть ТВД. Входной участок третьего канала тракта охлаждения лопатки выполнен в виде общей щели в стенке малой полки блока, сообщенной с передней полостью каждой лопатки блока для съема избытков теплоты с передней части стенок спинки и корыта пера лопатки. Дефлектор передней полости выполнен в виде пластинки, открытой к входной кромке, наделенной семью рядами отверстий с осями, разнонаклоненными к потоку рабочего тела, и диагонально разделяет спинкой переднюю полость для встречного охлаждения стенок диагональных частей полости воздухом из первого и третьего каналов тракта. Спинка и корыто в передней полости наделены двумя и четырьмя рядами отверстий. Задняя полость лопатки снабжена дефлектором, наделенным перфорационными отверстиями до вихревой матрицы и предназначенным для охлаждения меньшей частью потока задней части лопатки и большей частью потока охлаждения ротора ТВД. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения лопаток и ресурса соплового аппарата ТВД. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Ротор ТНД двигателя содержит вал РНД с цапфой и рабочее колесо ТНД, включающее диск и лопаточный венец с системой рабочих лопаток. Диск рабочего колеса снабжен аппаратом подачи воздуха на охлаждение лопаток, содержащим напорное кольцо с воздухозаборной крыльчаткой. С тыльной стороны ступица диска выполнена за одно целое с консольным кольцевым элементом, выполненным с полифункциональным аэропрозрачным фланцем. Указанный фланец наделен отверстиями под крепежные элементы для разъемного соединения с цапфой, размещенными через одно с каналами тракта воздушного охлаждения ротора ТНД. С фронтальной стороны ступица диска наделена фланцем для разъемного соединения с кольцевым элементом ротора, огибающим ступицу диска и создающим совместно со ступицей пролонгированный канал тракта охлаждения ротора ТНД. Лопатка рабочего колеса ротора ТНД включает хвостовик и перо с выпукло-вогнутым профилем. Полость лопатки выполнена на полную длину пера лопатки и открыта на проток потока воздуха. Полость пера в средней наиболее теплонапряженной части наделена регулярной совокупностью стержней, наделенных функцией высокопроводной перемычки между стенками пера лопатки. Технический результат состоит в повышении эффективности охлаждения теплонапряженных элементов ТНД, надежности и ресурса ТНД и двигателя в целом. 5 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.
Способ охлаждения ротора турбины высокого давления газотурбинного двигателя осуществляют путем того, что ротор охлаждают вторичным потоком воздуха из камеры сгорания газогенератора двигателя, имеющим температуру более низкую, чем температура первичного потока рабочего тела из жаровой трубы камеры сгорания. Поток воздуха на входе в тракт воздушного охлаждения ротора турбины высокого давления подают через совмещенный с указанным трактом входной узел тракта воздушного охлаждения соплового аппарата в узел аппарата закрутки воздуха, включающий две перекрестно ориентированные кольцевые конические полости и аппарат закрутки воздуха. На выходе из второй полости охлаждающий воздух попадает в аппарат закрутки и через систему конфузорных цилиндроконических сопел, отклоненных в направлении к выходу из двигателя и в сторону вращения рабочего колеса турбины высокого давления, поступает в кольцевой канал, образованный смежными стенками диска рабочего колеса турбины высокого давления и напорного диска. Далее под напором воздух направляют в систему диффузорных каналов в ободе диска, из которых воздух поступает в канал в хвостовике лопаток, попадая в раздаточный коллектор в полости лопатки. В коллекторе охлаждающий воздух трансформируют в два потока. Фронтальную часть потока направляют через радиально ориентированный ряд отверстий в разделительной стенке в канал циклонного охлаждения входной кромки пера, охлаждая ее изнутри, и через другой ряд отверстий в спинке пера лопатки охлаждающий воздух выводят из полости и выполняют настильное охлаждение снаружи спинки пера лопатки. Тыльная большая часть потока из раздаточного коллектора поступает в вихревую матрицу, дополненную турбулизатором, охлаждая заднюю часть пера лопатки, и через щель в выходной кромке пера отработанный воздух выходит в поток рабочего тела проточной части турбины. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения теплонапряженных элементов турбины высокого давления, надежности и ресурса турбины высокого давления и двигателя в целом. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Группа изобретений относится к авиадвигателестроению, а именно к конструкциям сопловых аппаратов ТВД и трактам воздушного охлаждения сопловых лопаток авиационных газотурбинных двигателей ГПА. Сопловый аппарат включает сопловый венец. Сопловый венец выполнен из 14 сопловых блоков. Каждый блок содержит три лопатки, выполненных за одно целое с большой и малой полками и наделенных каждая радиально ориентированной перегородкой, разделяющей внутренний объем пера лопатки на переднюю и заднюю полости. Полости снабжены дефлекторами с образованием поликанального тракта воздушного охлаждения теплонапряженных элементов соплового блока. В состав СА входят наружное и внутреннее кольца, охватывающие полки блоков, а также большое и малое воздухозаборные кольца, примыкающие к кольцам на входе. В состав СА входит аппарат закрутки воздуха из вторичного потока камеры сгорания, подаваемого на охлаждение теплонапряженных элементов СА и далее через СА и аппарат закрутки на охлаждение ротора ТВД. Сопловая лопатка выполнена с выпуклой спинкой и вогнутым корытом, соединенными входной и выходной охлаждаемыми кромками. Хорда профиля в корневом сечении расположена под углом βх.к. к фронтальной плоскости βх.к.≥39°. Лопатки установлены в сопловом блоке с осевым навалом под углом ωо.н.=(3,28÷4,83)°, а также с окружным навалом под углом ωн.х.в.=(7,98÷11,75)°. При этом лопатка имеет парусность, нарастающую по высоте лопатки с градиентом Gп.л.=(0,19÷0,28). Стенка корыта лопатки выполнена на (2-5)% тоньше стенки спинки. Обе стенки выполнены с убыванием толщины в поперечном сечении от входной до выходной кромки не менее чем в 3,5 раза. В передней полости стенки лопатки наделены перфорационными отверстиями, сгруппированными в ряды, для выхода охлаждающего воздуха в общий поток рабочего тела. Технический результат группы изобретений состоит в повышении работы и ресурса соплового аппарата и ТВД в целом, технологической простоты изготовления без увеличения материало- и энергоемкости. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 11 ил.
РОТОР ОСЕВОЙ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ // 2647265
Ротор осевой газовой турбины относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции турбин газотурбинных двигателей. Ротор осевой газовой турбины содержит основной диск с установленными на нем охлаждаемыми рабочими лопатками и покрывной диск, прикрепленный к нему с помощью байонетного соединения, образующий каналы подвода охлаждающего воздуха к хвостовой части рабочих лопаток. В ободе основного диска между рабочими лопатками выполнен по меньшей мере один радиальный паз, в покрывном диске выполнен ответный паз, образующий с пазом диска полость, в которой установлен фиксатор. На покрывном диске по обе стороны паза в поперечном направлении выполнены канавки, при этом каждый фиксатор снабжен пластиной, контактирующей с ним средней частью, а концы пластины размещены в канавках и контактируют с соседними лопатками. Изобретение позволяет уменьшить напряжения в дисках, возникающие в зоне осевых отверстий в дисках во время работы двигателя, и таким образом повысить надежность ротора и осевой газовой турбины в целом. 2 ил.
ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ // 2556090
Изобретение относится к энергетике. Газотурбинный двигатель выполнен двухконтурным, двухвальным, содержит не менее восьми модулей, смонтированных по модульно-узловой системе, включая компрессоры высокого и низкого давления, разделенные промежуточным корпусом, основную камеру сгорания, воздухо-воздушный теплообменник, турбины высокого и низкого давления, смеситель, фронтовое устройство, форсажную камеру сгорания и всережимное реактивное сопло. Входной направляющий аппарат компрессора низкого давления снабжен радиальными стойками, равномерно разнесенными в нормальной к оси двигателя плоскости входного сечения с угловой частотой (3,0÷4,0) ед./рад. Причем двигатель испытан по меньшей мере по одной из программ - многоцикловой, на газодинамическую устойчивость или на влияние климатических условий на основные эксплуатационные характеристики двигателя. Изобретение позволяет обеспечить улучшение тяги, а также повысить достоверность эксплуатационных характеристик газотурбинного двигателя и репрезентативность результатов испытаний для разных газодинамических ситуаций работы двигателя с одновременным упрощением технологии и сокращением трудо- и энергоемкости процесса испытаний. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ // 2555950
Изобретение относится к энергетике. Турбореактивный двигатель выполнен двухконтурным, двухвальным, а также содержит не менее восьми модулей, смонтированных по модульно-узловой системе, включая компрессоры высокого и низкого давления, разделенные промежуточным корпусом, основную камеру сгорания, воздухо-воздушный теплообменник, турбины высокого и низкого давления, смеситель, фронтовое устройство, форсажную камеру сгорания и всережимное реактивное сопло. Причем двигатель испытан, по меньшей мере, по одной из программ - многоцикловой, на газодинамическую устойчивость или на влияние климатических условий на основные эксплуатационные характеристики двигателя. Изобретение позволяет обеспечить улучшение тяги, а также повысить достоверность эксплуатационных характеристик турбореактивного двигателя и репрезентативность результатов испытаний для разных газодинамических ситуаций работы двигателя. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ // 2555941
Изобретение относится к энергетике. Турбореактивный двигатель выполнен двухконтурным, двухвальным, содержит не менее восьми модулей, смонтированных по модульно-узловой системе, включая компрессоры высокого и низкого давления, разделенные промежуточным корпусом, основную камеру сгорания, воздухо-воздушный теплообменник, турбины высокого и низкого давления, смеситель, фронтовое устройство, форсажную камеру сгорания и поворотное реактивное сопло, включающее поворотное устройство и регулируемое реактивное сопло. Ось вращения поворотного устройства относительно горизонтальной оси повернута на угол не менее 30° по часовой стрелке для правого двигателя и на угол не менее 30° против часовой стрелки для левого двигателя. Входной направляющий аппарат компрессора низкого давления снабжен радиальными стойками. Изобретение позволяет обеспечить улучшение тяги, а также повысить достоверность эксплуатационных характеристик газотурбинного двигателя и репрезентативность результатов испытаний для разных газодинамических ситуаций работы двигателя, с одновременным упрощением технологии и сокращением трудо- и энергоемкости процесса испытаний. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.
абочая лопатка турбины газотурбинного двигателя содержит верхнюю торцевую бандажную полку, с размещенными на ней зубцами лабиринтного уплотнения. Бандажная полка имеет сквозную полость для охлаждающего воздуха и выполнена в виде параллелограмма, две стороны которого ориентированы в направлении вращения, а две другие имеют противоположно направленные вырезы с контактными поверхностями и охватывающими их компенсаторами напряжений. Бандажная полка снабжена подпорным и управляющим ребрами. Подпорное ребро выполнено между компенсаторами напряжений длиной (0,7…0,9)H и на расстоянии (0,1…0,9)L от вершины выреза. Управляющее ребро выполнено по боковой кромке бандажной полки со стороны выпуклой поверхности профильной части между компенсатором напряжения и зубцом лабиринтного уплотнения высотой (0,7…0,85)h высоты зубца уплотнения. Высота компенсаторов напряжения и подпорного ребра соответственно составляет (1…2)d и (1,5…3)d, где H - расстояние между компенсаторами напряжений; L - расстояние от вершины выреза до задней стороны бандажной полки, ориентированной в направлении вращения; h - высота зубца уплотнения; d - толщина бандажной полки. Увеличивается ресурс работы лопатки турбины двигателя при сохранении потребного расхода воздуха через систему охлаждения рабочей лопатки и несущественном увеличении массы. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемых вентильных электроприводах, в частности в электроприводах для управления запорной арматурой в различных отраслях народного хозяйства
