Силовая стойка корпуса компрессора турбореактивного двигателя
Владельцы патента RU 2269677:
Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") (RU)
Изобретение относится к конструкции компрессоров ТРД с высоконапорными широкохордными рабочими лопатками. Силовая стойка корпуса компрессора ТРД выполнена в виде полой радиальной оболочки, снабженной продольными и поперечными перегородками, разделяющими ее полость на отдельные полости, каждая из которых сообщена с проточной частью компрессора, по меньшей мере, одним отверстием. Изобретение позволяет уменьшить амплитуду колебаний давления в газовоздушном тракте компрессора в несколько раз, вследствие чего уменьшаются динамические нагрузки на конструкцию, повышается ресурс и надежность работы компрессора. 4 ил.
Изобретение относится к конструкции компрессоров турбореактивных двигателей (ТРД) с высоконапорными широкохордными рабочими лопатками.
Известна силовая стойка корпуса компрессора ТРД, выполненная в виде полой радиальной оболочки [1].
Известное устройство выполняет силовые функции и формирует поток в газовоздушном тракте компрессора.
Однако в процессе работы компрессора при взаимодействии потока от рабочих лопаток с элементами статора в его газовоздушном тракте возникают колебания давления, значительно увеличивающие динамические нагрузки на конструкцию. В известном устройстве не предусмотрены средства для уменьшения амплитуды пульсаций давления в газовом тракте компрессора.
Задачей изобретения является демпфирование нежелательных колебаний давления, возникающих в газовоздушном тракте компрессора во всем диапазоне режимов его работы.
Указанная задача достигается тем, что в известной силовой стойке корпуса компрессора ТРД, выполненной в виде полой радиальной оболочки, согласно изобретению полость оболочки разделена продольными и поперечными перегородками на отдельные полости, каждая из которых сообщена с проточной частью компрессора, по меньшей мере, одним отверстием.
Такое выполнение устройства позволяет организовать на боковых стенках стойки замкнутые резонаторные полости, сообщенные различными отверстиями с полостью проточной части компрессора, являющиеся акустическими демпферами. Таким образом, уменьшается амплитуда колебаний давления в газовоздушном тракте компрессора и, следовательно, снижаются динамические нагрузки на конструкцию.
На фиг.1 показан поперечный разрез силовой стойки корпуса компрессора ТРД;
на фиг.2 - вид по стрелке А на боковую поверхность стойки;
на фиг.3 - амплитуды и частоты колебаний давления за широкохордной лопаткой II ступени 2-ступенчатого компрессора в зависимости от оборотов ротора, измеренные при испытаниях ТРД;
на фиг.4 - зависимость коэффициента эффективности демпфирования колебаний давления к от частоты колебаний ƒ, генерируемых лопатками, для демпфирующего устройства, показанного на фиг.1, 2.
Силовая стойка корпуса компрессора ТРД выполнена в виде полой радиальной оболочки 1, полость которой разделена продольными перегородками 2 и 3 и поперечными перегородками 4 на отдельные полости 5. Каждая полость 5 сообщена с проточной частью компрессора отверстием 6. Размеры полостей и отверстий выбираются в зависимости от частот колебаний, возникающих в конкретном двигателе.
Так, например, при вращении ротора компрессора ТРД с 32-мя широкохордными рабочими лопатками II ступени компрессора низкого давления вблизи максимальных оборотов n1 существенно увеличивается амплитуда колебаний первой гармоники и несколько возрастает амплитуда колебаний второй гармоники. В соответствии с этим производится настройка акустического демпфера (фиг.3).
При колебаниях воздух пульсирует в отверстиях 6, которые с полостями 5 стойки представляют собой резонаторы Гельмгольца, настроенные на определенные частоты. В них происходит диссипация энергии колебаний давления, возникающих за рабочими лопатками компрессора. Зависимость коэффициента эффективности демпфирования колебаний давления к от частоты колебаний ƒ показана на фиг.4. Предложенное устройство настроено на подавление колебаний двух диапазонов частот, проявившихся при испытаниях двигателя.
Эти диапазоны показаны цифрами 1 и 2 на фиг.3.
Изобретение позволяет уменьшить амплитуду колебаний давления за широкохордными рабочими лопатками компрессора в несколько раз, благодаря чему уменьшаются динамические нагрузки на конструкцию, повышается ресурс и надежность работы компрессора.
Источник информации
1. Г.С.Скубачевский. Авиационные газотурбинные двигатели (конструкция и расчет деталей). М.: Машиностроение, 1965 г., стр.61.
Силовая стойка корпуса компрессора турбореактивного двигателя, выполненная в виде полой радиальной оболочки, отличающаяся тем, что она снабжена продольными и поперечными перегородками, разделяющими внутреннюю полость оболочки на отдельные полости, каждая из которых сообщена с проточной частью компрессора, по меньшей мере, одним отверстием, выполненным на оболочке.
