Способ серийного производства газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель, выполненный этим способом



Способ серийного производства газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель, выполненный этим способом
Способ серийного производства газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель, выполненный этим способом
Способ серийного производства газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель, выполненный этим способом
Способ серийного производства газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель, выполненный этим способом

 


Владельцы патента RU 2545111:

Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ОАО "УМПО") (RU)

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. В способе серийного производства ГТД изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя. Собирают модули в количестве не менее восьми - от компрессора низкого давления до всережимного поворотного реактивного сопла. Помодульно собирают двигатель, который выполняют двухконтурным, двухвальным. После сборки производят испытания двигателя на газодинамическую устойчивость работы компрессора. Конкретные или идентичные для статистической репрезентативности результатов три-пять экземпляров из партии серийно произведенных двигателей испытаны на стенде. Стенд снабжен входным аэродинамическим устройством с регулируемо пересекающим воздушный поток, преимущественно, дистанционно управляемым выдвижным интерцептором. Интерцептор включает отградуированную шкалу положений интерцептора, имеющую фиксированную критическую точку, отделяющую двигатель на 2-5% от перехода в помпаж. При необходимости осуществляют повтор испытаний на определенном по регламенту наборе режимов, соответствующих режимам реальной работы ГТД в полетных условиях. Технический результат состоит в упрощении технологии и сокращении трудозатрат и энергоемкости процесса испытания ГТД на этапе серийного промышленного производства при повышении достоверности определения границ допустимого диапазона варьирования тяги. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям.

Известен двухконтурный, двухвальный газотурбинный двигатель (ГТД), включающий турбокомпрессорные комплексы, один из которых содержит установленные на одном валу компрессор и турбину низкого давления, а другой содержит аналогично объединенные на другом валу, соосном с первым, компрессор и турбину высокого давления, промежуточный разделительный корпус между упомянутыми компрессорами, наружный и внутренние контуры, основную и форсажную камеры сгорания, камеру смешения газовоздушных потоков рабочего тела и регулируемое сопло (Н.Н. Сиротин и др. Основы конструирования производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий. Книга 1. Москва, изд. «Наука», 2011 г., стр.19-46, рис.1.24).

Известен газотурбинный двигатель, который выполнен двухконтурным, содержит корпус, опертые на него компрессоры и турбины, охлаждаемую камеру сгорания, топливно-насосную группу, реактивные сопла, а также систему управления с командными и исполнительными органами (Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. Под редакцией Д.В. Хронина. М.: Машиностроение 1989. с.12-88).

Известен способ разработки и испытаний авиационных двигателей типа газотурбинных, включающий отработку заданных режимов, контроль параметров и оценку по ним ресурса и надежности работы двигателя. С целью сокращения времени испытаний при доводке двигателей 10-20% испытания проводят с температурой газа перед турбиной, превышающей максимальную рабочую температуру на 45-65°C (SU 1151075 A1, опубл. 10.08.2004).

Известен способ испытаний газотурбинного реактивного двигателя, заключающийся в создании на входе в двигатель неравномерности потока воздуха путем установления сеток во входном канале для определения границы устойчивой работы компрессора. Для введения компрессора двигателя в помпаж требуется набор сеток, которые устанавливаются во входной канал? поочередно последовательно ступенчато увеличивая неравномерность, что приводит к увеличению количества запусков, затрат энергии и времени для установки сеток во входной канал и проведения испытаний (Ю.А. Литвинов, В.О. Боровик. Характеристики и эксплуатационные свойства авиационных газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1979, 288 с, стр.13-15).

Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, который дополнительно оборудован регулируемым нагревателем, вторым рекуперативным теплообменником, теплообменником-охладителем и регулируемым интерцептором, выполненным в виде корпуса с центральным каналом для прохода газа и расположенными по образующей корпуса сквозными отверстиями, соединенными с атмосферой через управляемые клапаны. Регулируемый интерцептор установлен на входе в компрессор испытуемого турбокомпрессора (RU 2199727 C1, 27.12.2004).

Недостатками указанных известных технических решений являются повышенная трудо- и энергоемкость испытаний, выполняемых известными способами, и, как следствие, недостаточно высокая надежность оценки важнейших параметров двигателя в широком диапазоне режимов и условий эксплуатации. Наиболее существенным из указанных недостатков является необходимость многократного останова двигателя в процессе испытаний и многократной замены интерцепторов с различной аэродинамической прозрачностью, создающих ту или иную степень аэродинамических помех и снижения или увеличения потока воздуха, поступающего в испытуемый двигатель. Известная технология испытаний приводит к необходимости многократных запусков двигателя в процессе испытания и связана с пережогом топлива и непроизводительными затратами времени и труда испытателей.

Задача группы изобретений, связанных единым творческим замыслом, заключается в разработке способа серийного производства газотурбинного двигателя и выполненного заявляемым способом ГТД, совокупность технических решений которых обеспечивает возможность оптимального регулирования допустимой тяги в полном диапазоне газодинамической устойчивости работы компрессора без вхождения двигателя в помпаж, а также в упрощении технологии и сокращении трудозатрат и энергоемкости процесса испытания ГТД на этапе серийного промышленного производства при повышении достоверности определения границ допустимого диапазона варьирования тяги.

Поставленная задача решается тем, что в способе серийного производства газотурбинного двигателя согласно изобретению изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя; собирают модули в количестве не менее восьми - от компрессора низкого давления (КНД) до всережимного поворотного реактивного сопла; в процессе изготовления КНД собирают статор, в котором устанавливают входной, не более трех промежуточных направляющих аппаратов и выходной спрямляющий аппарат, а также собирают ротор, включая вал, на котором устанавливают и жестко соединяют дисками не более четырех рабочих колес с системой лопаток, при этом формируют кольцевые участки внутренней поверхности воздухозаборного канала проточной части КНД из профилированных в направлении потока воздуха элементов лопаток рабочих колес и направляющих аппаратов КНД; собирают, предпочтительно, помодульно двигатель, который выполняют двухконтурным, двухвальным, при этом устанавливают на технологическом стапеле промежуточный корпус; газогенератор, включая компрессор высокого давления (КВД), имеющий статор, а также ротор с валом и системой оснащенных лопатками рабочих колес, число которых не менее чем в два раза превышает число упомянутых рабочих колес КНД, основную камеру сгорания и турбину высокого давления (ТВД); затем перед промежуточным корпусом устанавливают КНД, а за газогенератором последовательно соосно устанавливают турбину низкого давления (ТНД), смеситель, фронтовое устройство, форсажную камеру сгорания и поворотное реактивное сопло, включающее поворотное устройство, которое, предпочтительно, разъемно прикрепляют неподвижным элементом к форсажной камере сгорания, и регулируемое реактивное сопло, которое аналогично прикрепляют к подвижному элементу поворотного устройства с возможностью выполнения поворотов для изменения направления вектора тяги; кроме того, в процессе изготовления КНД входной направляющий аппарат (ВНА) оснащают аэродинамически прозрачной силовой решеткой из радиальных стоек, которые устанавливают равномерно распределенно по кругу входного сечения ВНА и с аэродинамическим затенением, создаваемым упомянутой решеткой совместно с фронтальным коком ВНА, составляющим менее 30% от полной площади входного круга, очерченного внешним радиусом проточной части ВНА; причем после сборки производят испытания двигателя, по меньшей мере, на определение газодинамической устойчивости (ГДУ) работы серийного ГТД, для этого произвольно отбирают не менее чем один, для репрезентативности, предпочтительно, три-пять ГТД из серийно произведенной партии, испытуемый двигатель размещают на стенде с входным аэродинамическим устройством, которое снабжено регулируемо пересекающим воздушный поток, преимущественно, дистанционно управляемым выдвижным интерцептором с отградуированной шкалой положений интерцептора в потоке подаваемого в двигатель воздуха, имеющей фиксированную критическую точку, отделяющую двигатель на 2-5% от перехода в помпаж; повторяют испытания на определенном по регламенту наборе режимов, соответствующих режимам, характерным для последующей реальной работы ГТД в полетных условиях; экспериментально подтверждают область газодинамической устойчивости работы и, по меньшей мере, в режиме с наименьшим запасом газодинамической устойчивости выполняют встречную приемистость по регламенту: выдержка на максимальном режиме, сброс частоты вращения путем установки рычага управления двигателем в положение «малый газ», и при достижении значения частоты вращения, соответствующего значению отрабатываемой неравномерности, выполняют приемистость двигателя на максимальный режим путем перевода рычага управления двигателем в положение «максимальные обороты» и определяют запасы газодинамической устойчивости компрессора двигателя.

При этом ось вращения поворотного устройства могут выполнять повернутой относительно горизонтальной оси на угол не менее 30°, предпочтительно, на (32÷34)° по часовой стрелке (вид по н.п.) для правого двигателя и на угол не менее 30°, предпочтительно, на (32÷34)° против часовой стрелки (вид по н.п.) для левого двигателя.

При монтаже ось регулируемого реактивного сопла могут выполнять отклоненной вниз от нейтрального положения оси двигателя на угол, составляющий (2°÷3°30′).

Промежуточный корпус могут наделять функцией силового узла двигателя с возможностью восприятия суммарных осевых и радиальных нагрузок от компрессоров и турбин с последующей передачей на внешние силовые элементы и устанавливают между КНД и КВД, разделяя поступающий из КНД воздух на два потока - наружный и внутренний контуры, при этом в наружном контуре вокруг корпуса основной камеры сгорания собирают не менее чем из шестидесяти трубчатых блок-модулей кольцевой воздухо-воздушный теплообменник, а над промежуточным корпусом на внешнем корпусе двигателя устанавливают коробку приводов двигательных агрегатов.

Статор КВД могут выполнять содержащим входной направляющий аппарат, не более восьми промежуточных направляющих аппаратов и выходной спрямляющий аппарат.

Радиальные стойки ВНА могут устанавливать равномерно распределенно по кругу входного сечения ВНА, преимущественно, в плоскости, нормальной к оси двигателя, с угловой частотой (3,0÷4,0) ед/рад.

Входной направляющий аппарат компрессора низкого давления могут оснащать, предпочтительно, двадцатью тремя радиальными стойками, соединяющими наружное и внутреннее кольца ВНА с возможностью передачи нагрузок от внешнего корпуса двигателя на переднюю опору, причем радиальные стойки выполняют состоящими из неподвижного полого и управляемого подвижного элементов, при этом, по меньшей мере, часть радиальных стоек совмещают с каналами масляной системы, размещенными в неподвижных элементах стоек, с возможностью подачи и отвода масла, а также суфлирования масляной и предмасляных полостей передней опоры ротора компрессора низкого давления.

В процессе монтажа, предпочтительно, разъемно могут объединять КНД с ТНД по валу ротора с возможностью передачи компрессору крутящего момента от указанной турбины, а КВД аналогично объединяют с ТВД с образованием общего вала ротора КВД-ТВД с возможностью получения крутящего момента компрессором высокого давления от указанной турбины высокого давления.

Вал ротора КВД-ТВД могут выполнять с большим диаметром и более коротким, чем объединенный вал КНД-ТНД, по меньшей мере, на совокупную осевую длину промежуточного корпуса, основной камеры сгорания и ТНД и устанавливают с коаксиальным охватом последнего с возможностью автономного вращения указанных валов.

Корпуса наружного и внутреннего контуров двигателя могут монтировать фрагментами с возможностью частичного совмещения с монтажом воздушной, электрической, гидравлических систем и системы управления, при этом в воздушной системе выделяют подсистемы охлаждения перегреваемых узлов, а также антиобледенительного обогрева ВНА КНД, подсистемы наддува опор роторов компрессоров и турбин.

Подсистему антиобледенительного обогрева ВНА могут сообщать с КВД каналом забора подогретого воздуха с возможностью забора последнего из полости, расположенной не менее чем за седьмым рабочим колесом указанного компрессора.

При испытаниях экспериментально могут подтверждать область газодинамической устойчивости работы двигателя, в том числе для режима с наименьшим запасом ГДУ при встречной приемистости, проверенной по регламенту: выдержка на максимальном режиме, сброс частоты вращения путем установки рычага управления двигателем в положение «малый газ» и в фазах частоты вращения, соответствующего значениям промежуточных неравномерностей с проверкой приемистости двигателя на максимальный режим при установке рычага управления двигателем в положение «максимальные обороты» с результирующим определением запасов газодинамической устойчивости компрессора двигателя.

Поставленная задача в части газотурбинного двигателя решается тем, что газотурбинный двигатель согласно изобретению выполнен описанным выше способом.

Технический результат, обеспечиваемый группой изобретений, связанных единым творческим замыслом, состоит в разработке способа серийного производства газотурбинного двигателя и совокупности модулей с обеспечиваемыми в изобретении параметрами выполненного заявляемым способом ГТД с улучшенными эксплуатационными характеристиками и более надежным определением границ возможного варьирования тяги в пределах допустимого диапазона газодинамической устойчивости работы компрессора.

Это достигается за счет применения в двигателе разработанной в изобретении совокупности основных модулей с параметрами и техническими решениями регулирования подачи воздуха без введения двигателя в помпаж, которые проверены предложенной в изобретении системой испытаний на газодинамическую устойчивость компрессора с упрощенной технологией и сокращением трудо- и энергоемкости испытаний. Предложенная система построена на применении выдвижного интерцептора с регулированием подачи воздуха без останова процесса испытания, а также разработанной градуированной шкалы выдвижения интерцептора в воздушный поток, поступающий в двигатель. Выдвижной интерцептор обеспечивает создание процентно выверенного снижения поступления воздуха и создаваемой неравномерности потока до граничного значения, при котором сохраняется газодинамическая устойчивость. Технология испытания на этапе серийного производства по настоящему изобретению обеспечивает возможность надежного определения экспериментально подтверждаемого запаса газодинамической устойчивости. Применение изобретения открывает возможность обеспечить по предложенной системе работу двигателя в допустимом диапазоне ГДУ на новом, более высоком уровне надежности и эксплуатации с лучшим качеством.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен газотурбинный двигатель, продольный разрез;

на фиг.2 - входное устройство аэродинамической установки для испытаний двигателя, снабженной интерцептором, вид сбоку;

на фиг.3 - разрез по A-A на фиг.2, где Hи - высота интерцептора, Dкан - диаметр канала входного устройства;

на фиг.4 - входной направляющий аппарат компрессора низкого давления, вид сверху.

Способ серийного производства газотурбинного двигателя изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя. Затем собирают модули в количестве не менее восьми - от компрессора 1 низкого давления (КНД) до всережимного поворотного реактивного сопла.

В процессе изготовления КНД 1 собирают статор, в котором устанавливают входной направляющий аппарат 2 (ВНА), не более трех промежуточных направляющих аппаратов 3 и выходной спрямляющий аппарат 4. Также собирают ротор, включая вал 5, на котором устанавливают и жестко соединяют дисками не более четырех рабочих колес 6 с системой лопаток 7. При этом из профилированных в направлении потока воздуха элементов лопаток 7 рабочих колес 6 и лопаток промежуточных направляющих аппаратов 3 формируют кольцевые участки внутренней поверхности воздухозаборного канала 8 проточной части КНД 1.

Собирают, предпочтительно, помодульно двигатель. ТДР выполняют двухконтурным, двухвальным. При этом устанавливают на технологическом стапеле промежуточный корпус 9, образующий газогенератор-компрессор 10 высокого давления, а также основную камеру 11 сгорания и турбину 12 высокого давления. Компрессор 10 высокого давления включает статор, а также ротор с валом 13 и системой оснащенных лопатками 14 рабочих колес 15. Число рабочих колес 15 КВД 10 не менее чем в два раза превышает число рабочих колес 6 КНД 1. Перед промежуточным корпусом 9 устанавливают КНД 1, а за газогенератором последовательно соосно устанавливают турбину 16 низкого давления, смеситель 17, фронтовое устройство 18, форсажную камеру 19 сгорания и поворотное реактивное сопло. Поворотное реактивное сопло включает поворотное устройство 20, которое, предпочтительно, разъемно прикрепляют неподвижным элементом к форсажной камере 19 сгорания, и регулируемое реактивное сопло 21, которое аналогично прикрепляют к подвижному элементу поворотного устройства 20 с возможностью выполнения поворотов для изменения направления вектора тяги.

В процессе изготовления КНД 1 входной направляющий аппарат 2 оснащают аэродинамически прозрачной силовой решеткой из радиальных стоек 22. Радиальными стойками 22 соединяют наружное и внутреннее кольца 23 и 24 соответственно ВНА 2 с возможностью передачи нагрузок от внешнего корпуса 25 двигателя на переднюю опору. Радиальные стойки 22 устанавливают равномерно распределенно по кругу входного сечения ВНА 2, преимущественно, в плоскости, нормальной к оси двигателя, с угловой частотой (3,0÷4,0) ед/рад, и с аэродинамическим затенением, создаваемым упомянутой решеткой совместно с фронтальным коком 26 ВНА, составляющим менее 30% от полной площади входного круга, очерченного внешним радиусом проточной части ВНА 2.

После сборки производят испытания двигателя, по меньшей мере, на определение газодинамической устойчивости (ГДУ) работы серийного ГТД. Для этого произвольно отбирают не менее чем один, для репрезентативности, предпочтительно, три-пять ГТД из серийно произведенной партии. Испытуемый двигатель размещают на стенде с входным аэродинамическим устройством 27. Устройство 27 снабжено регулируемо пересекающим воздушный поток, преимущественно, дистанционно управляемым выдвижным интерцептором 28 с отградуированной шкалой положений интерцептора в потоке подаваемого в двигатель воздуха, имеющей фиксированную критическую точку, отделяющую двигатель на 2-5% от перехода в помпаж. Повторяют испытания на определенном по регламенту наборе режимов, соответствующих режимам, характерным для последующей реальной работы ГТД в полетных условиях. Экспериментально подтверждают область газодинамической устойчивости работы и, по меньшей мере, в режиме с наименьшим запасом газодинамической устойчивости выполняют встречную приемистость по регламенту: выдержка на максимальном режиме, сброс частоты вращения путем установки рычага управления двигателем в положение «малый газ». При достижении значения частоты вращения, соответствующего значению отрабатываемой неравномерности, выполняют приемистость двигателя на максимальный режим путем перевода рычага управления двигателем в положение «максимальные обороты» и определяют запасы газодинамической устойчивости компрессора двигателя.

Ось вращения поворотного устройства 20 выполняют повернутой относительно горизонтальной оси на угол не менее 30°, предпочтительно, на (32÷34)° по часовой стрелке (вид по направлению полета) для правого двигателя и на угол не менее 30°, предпочтительно, на (32÷34)° против часовой стрелки (вид по направлению полета) для левого двигателя.

При монтаже ось регулируемого реактивного сопла 21 выполняют отклоненной вниз от нейтрального положения оси двигателя на угол, составляющий (2°÷3°30′).

Промежуточный корпус 9 наделяют функцией силового узла двигателя с возможностью восприятия суммарных осевых и радиальных нагрузок от компрессоров 1, 10 и турбин 12, 16 с последующей передачей на внешние силовые элементы и устанавливают между КНД 1 и КВД 10, разделяя поступающий из КНД воздух на два потока - наружный и внутренний контуры 29 и 30 соответственно. В наружном контуре 29 вокруг корпуса основной камеры 11 сгорания собирают не менее чем из шестидесяти трубчатых блок-модулей кольцевой воздухо-воздушный теплообменник 31. Над промежуточным корпусом 9 на внешнем корпусе 25 двигателя устанавливают коробку приводов двигательных агрегатов (на чертежах не показано).

Статор КВД 10 выполняют содержащим входной направляющий аппарат 32, не более восьми промежуточных направляющих аппаратов 33 и выходной спрямляющий аппарат 34.

Входной направляющий аппарат 2 КНД 1 содержит, предпочтительно, двадцать три радиальные стойки 22, состоящие из неподвижного полого и управляемого подвижного элементов. По меньшей мере, часть радиальных стоек 22 совмещают с каналами масляной системы, размещенными в неподвижных элементах стоек, с возможностью подачи и отвода масла, а также суфлирования масляной и предмасляных полостей передней опоры ротора КНД 1.

В процессе монтажа, предпочтительно, разъемно объединяют КНД 1 с ТНД 16 по валу 5 ротора с возможностью передачи компрессору 1 крутящего момента от указанной турбины 16. КВД 10 аналогично объединяют с ТВД 12 с образованием общего вала 13 ротора КВД-ТВД с возможностью получения крутящего момента компрессором 10 высокого давления от турбины 12 высокого давления.

При этом вал 5 ротора КВД-ТВД выполняют с большим диаметром и более коротким, чем объединенный вал 13 КНД-ТНД, по меньшей мере, на совокупную осевую длину промежуточного корпуса 9, основной камеры 11 сгорания и ТНД 16 и устанавливают с коаксиальным охватом последнего с возможностью автономного вращения указанных валов 5 и 13.

Корпуса наружного и внутреннего контуров двигателя монтируют фрагментами с возможностью частичного совмещения с монтажом воздушной, электрической, гидравлических систем и системы управления. В воздушной системе выделяют подсистемы охлаждения перегреваемых узлов, а также антиобледенительного обогрева входного направляющего аппарата 2 КНД 1, подсистемы наддува опор роторов компрессоров и турбин.

Подсистему антиобледенительного обогрева ВНА 2 сообщают с КВД 10 каналом забора подогретого воздуха (на чертежах не показано) с возможностью забора последнего из полости, расположенной не менее чем за седьмым рабочим колесом 15 КВД 10.

При испытаниях экспериментально подтверждают область газодинамической устойчивости работы двигателя, в том числе для режима с наименьшим запасом ГДУ при встречной приемистости, проверенной по регламенту: выдержка на максимальном режиме, сброс частоты вращения путем установки рычага управления двигателем в положение «малый газ» и в фазах частоты вращения, соответствующего значениям промежуточных неравномерностей с проверкой приемистости двигателя на максимальный режим при установке рычага управления двигателем в положение «максимальные обороты» с результирующим определением запасов газодинамической устойчивости компрессора двигателя.

Газотурбинный двигатель выполнен описанным выше способом производства.

Пример реализации испытания газотурбинного двигателя.

На стадии серийного производства после сборки ТДР испытанию подвергают двухконтурный двигатель с минимальной проектной газодинамической устойчивостью на частоте вращения ротора 0,8 Макс, где Макс - максимальные допустимые обороты ротора данного двигателя.

Устанавливают двигатель на испытательном стенде и сообщают с входным аэродинамическим устройством 27 через фланец 35. Устройство 27 снабжено регулируемо управляемым выдвижным интерцептором 28, установленным с возможностью пересечения подаваемого в двигатель воздушного потока. Интерцептор 28 выполнен с возможностью создания неравномерности и регулирования количества поступающего в двигатель воздуха в интервале от 0 до 100% путем нулевого, промежуточного или полного перекрытия площади рабочего сечения входного аэродинамического устройства 27. Для этого интерцептор 28 снабжен электроприводом, содержащим приводной шток 36 с гидроцилиндром 37, и шкалой выдвижения интерцептора 28, отградуированной с шагом в 1% от площади входного сечения воздушного потока, подаваемого в двигатель.

Выводят испытуемый ГТД на режимы вращения ротора от «малого газа» (МГ) до Макс с шагом изменения оборотов от режима к режиму 0,05 Макс и с последовательной итерацией к границе потери газодинамической устойчивости. Для этого на каждом из режимов последовательно выдвигают интерцептор 28 в сечение воздушного потока с шагом (1-5)% от площади указанного сечения, доводя до признаков появления помпажа. В результате данного этапа испытания определяют граничное значение частоты вращения ротора с минимальным запасом газодинамической устойчивости, составляющее 0,8 Макс при выдвижении интерцептора 28 на 73%.

Затем путем обратного перемещения интерцептора 28 в интервале до 7% от максимального положения, при котором произошел срыв в помпаж с потерей газодинамической устойчивости устанавливают, что при смещении интерцептора 28 на 5% признаки помпажа отсутствуют, двигатель работает устойчиво.

Проводят анализ результатов испытаний, принимая во внимание, что результирующие испытания выполнены без срыва в помпаж при максимальном введении интерцептора 28 на оборотах ротора, создающих минимальный запас устойчивости, устанавливают границу газодинамической устойчивости работы данного типа ГТД в полном диапазоне рабочих оборотов ротора двигателя.

1. Способ серийного производства газотурбинного двигателя (ГТД), характеризующийся тем, что изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя; собирают модули в количестве не менее восьми - от компрессора низкого давления (КНД) до всережимного поворотного реактивного сопла; в процессе изготовления КНД собирают статор, в котором устанавливают входной, не более трех промежуточных направляющих аппаратов и выходной спрямляющий аппарат, а также собирают ротор, включая вал, на котором устанавливают и жестко соединяют дисками не более четырех рабочих колес с системой лопаток, при этом формируют кольцевые участки внутренней поверхности воздухозаборного канала проточной части КНД из профилированных в направлении потока воздуха элементов лопаток рабочих колес и направляющих аппаратов КНД; собирают помодульно двигатель, который выполняют двухконтурным, двухвальным, при этом устанавливают на технологическом стапеле промежуточный корпус; газогенератор, включая компрессор высокого давления (КВД), имеющий статор, а также ротор с валом и системой оснащенных лопатками рабочих колес, число которых не менее чем в два раза превышает число упомянутых рабочих колес КНД, основную камеру сгорания и турбину высокого давления (ТВД); затем перед промежуточным корпусом устанавливают КНД, а за газогенератором последовательно соосно устанавливают турбину низкого давления (ТНД), смеситель, фронтовое устройство, форсажную камеру сгорания и поворотное реактивное сопло, включающее поворотное устройство, которое разъемно прикрепляют неподвижным элементом к форсажной камере сгорания, и регулируемое реактивное сопло, которое аналогично прикрепляют к подвижному элементу поворотного устройства с возможностью выполнения поворотов для изменения направления вектора тяги; кроме того, в процессе изготовления КНД входной направляющий аппарат (ВНА) оснащают аэродинамически прозрачной силовой решеткой из радиальных стоек, которые устанавливают равномерно распределенно по кругу входного сечения ВНА и с аэродинамическим затенением, создаваемым упомянутой решеткой совместно с фронтальным коком ВНА, составляющим менее 30% от полной площади входного круга, очерченного внешним радиусом проточной части ВНА; причем после сборки производят испытания двигателя на определение газодинамической устойчивости (ГДУ) работы серийного ГТД, для этого произвольно отбирают не менее чем один, для репрезентативности три-пять ГТД из серийно произведенной партии, испытуемый двигатель размещают на стенде с входным аэродинамическим устройством, которое снабжено регулируемо пересекающим воздушный поток дистанционно управляемым выдвижным интерцептором с отградуированной шкалой положений интерцептора в потоке подаваемого в двигатель воздуха, имеющей фиксированную критическую точку, отделяющую двигатель на 2-5% от перехода в помпаж; повторяют испытания на определенном по регламенту наборе режимов, соответствующих режимам, характерным для последующей реальной работы ГТД в полетных условиях; экспериментально подтверждают область газодинамической устойчивости работы и в режиме с наименьшим запасом газодинамической устойчивости выполняют встречную приемистость по регламенту: выдержка на максимальном режиме, сброс частоты вращения путем установки рычага управления двигателем в положение «малый газ», и при достижении значения частоты вращения, соответствующего значению отрабатываемой неравномерности, выполняют приемистость двигателя на максимальный режим путем перевода рычага управления двигателем в положение «максимальные обороты» и определяют запасы газодинамической устойчивости компрессора двигателя, а при испытаниях экспериментально подтверждают область газодинамической устойчивости работы двигателя, в том числе для режима с наименьшим запасом ГДУ при встречной приемистости.

2. Способ серийного производства газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что ось вращения поворотного устройства выполняют повернутой относительно горизонтальной оси на угол не менее 30°, по часовой стрелке для правого двигателя и на угол не менее 30° против часовой стрелки для левого двигателя.

3. Способ серийного производства газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что при монтаже ось регулируемого реактивного сопла выполняют отклоненной вниз от нейтрального положения оси двигателя на угол, составляющий (2°÷3°30′).

4. Способ серийного производства газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что промежуточный корпус наделяют функцией силового узла двигателя с возможностью восприятия суммарных осевых и радиальных нагрузок от компрессоров и турбин с последующей передачей на внешние силовые элементы и устанавливают между КНД и КВД, разделяя поступающий из КНД воздух на два потока - наружный и внутренний контуры, при этом в наружном контуре вокруг корпуса основной камеры сгорания собирают не менее чем из шестидесяти трубчатых блок-модулей кольцевой воздухо-воздушный теплообменник, а над промежуточным корпусом на внешнем корпусе двигателя устанавливают коробку приводов двигательных агрегатов.

5. Способ серийного производства газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что статор КВД выполняют содержащим входной направляющий аппарат, не более восьми промежуточных направляющих аппаратов и выходной спрямляющий аппарат.

6. Способ серийного производства газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что радиальные стойки ВНА устанавливают равномерно распределенно по кругу входного сечения ВНА в плоскости, нормальной к оси двигателя, с угловой частотой (3,0÷4,0) ед/рад.

7. Способ серийного производства газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что входной направляющий аппарат компрессора низкого давления оснащают двадцатью тремя радиальными стойками, соединяющими наружное и внутреннее кольца ВНА с возможностью передачи нагрузок от внешнего корпуса двигателя на переднюю опору, причем радиальные стойки выполняют состоящими из неподвижного полого и управляемого подвижного элементов, при этом часть радиальных стоек совмещают с каналами масляной системы, размещенными в неподвижных элементах стоек, с возможностью подачи и отвода масла, а также суфлирования масляной и предмасляных полостей передней опоры ротора компрессора низкого давления.

8. Способ серийного производства газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что в процессе монтажа разъемно объединяют КНД с ТНД по валу ротора с возможностью передачи компрессору крутящего момента от указанной турбины, а КВД аналогично объединяют с ТВД с образованием общего вала ротора КВД-ТВД с возможностью получения крутящего момента компрессором высокого давления от указанной турбины высокого давления.

9. Способ серийного производства газотурбинного двигателя по п.8, отличающийся тем, что вал ротора КВД-ТВД выполняют с большим диаметром и более коротким, чем объединенный вал КНД-ТНД на совокупную осевую длину промежуточного корпуса основной камеры сгорания и ТНД и устанавливают с коаксиальным охватом последнего с возможностью автономного вращения указанных валов.

10. Способ серийного производства газотурбинного двигателя по п.4, отличающийся тем, что корпуса наружного и внутреннего контуров двигателя монтируют фрагментами с возможностью частичного совмещения с монтажом воздушной, электрической, гидравлических систем и системы управления, при этом в воздушной системе выделяют подсистемы охлаждения перегреваемых узлов, а также антиобледенительного обогрева ВНА КНД, подсистемы наддува опор роторов компрессоров и турбин.

11. Способ серийного производства газотурбинного двигателя по п.10, отличающийся тем, что подсистему антиобледенительного обогрева ВНА сообщают с КВД каналом забора подогретого воздуха с возможностью забора последнего из полости, расположенной не менее чем за седьмым рабочим колесом указанного компрессора.

12. Газотурбинный двигатель, характеризующийся тем, что выполнен по любому из пп.1-11.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. Газотурбинный двигатель выполнен двухконтурным, двухвальным.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. Доводке подвергают опытный ГТД, выполненный двухконтурным, двухвальным.

Изобретение может быть использовано в диагностике эффективности охладителя рециркуляции выхлопного газа (EGR) в дизельном двигателе. Способ диагностики эффективности охладителя системы (EGR) в дизельном двигателе заключается в том, что определяют значение температуры газа и давления в выпускном и впускном трубопроводах, осуществляют построение посредством управляющего блока двигателя модели для определения снижения температуры y=ΔТ в охладителе EGR, причем модель имеет параметр вектора θ и входной вектор x.

Изобретение может быть использовано для усовершенствованной диагностики двигателя внутреннего сгорания (ДВС). При реализации способа получают сигналы от датчика угла поворота коленчатого вала (ДУПКВ) ДВС, датчика логической метки (ДЛМ) и датчика вибрации (ДВ).

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным турбореактивным двигателям. В способе серийного производства ТРД изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. Газотурбинный двигатель выполнен двухконтурным, двухвальным.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. В способе серийного производства газотурбинного двигателя изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. Доводке подвергают опытный ГТД, выполненный двухконтурным, двухвальным.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. В способе эксплуатации турбореактивного двигателя (ТРД) типа АЛ-31Ф перед каждым запуском двигателя, выполненного двухконтурным, двухвальным, осуществляют проверку готовности двигателя к работе, производят запуск, прогрев и вывод двигателя на рабочие режимы, предусмотренные регламентом, останов двигателя, периодически производят профилактические осмотры и обслуживание модулей, узлов и коммуникационных систем, на завершающей стадии капитального ремонта после сборки двигатель подвергают испытаниям на стенде, снабженном входным аэродинамическим устройством с регулируемо пересекающим воздушный поток, преимущественно, дистанционно управляемым выдвижным интерцептором, включающим отградуированную шкалу положений интерцептора, имеющую фиксированную критическую точку, отделяющую двигатель на 2-5% от перехода в помпаж, и определяют запасы газодинамической устойчивости компрессора двигателя.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. Доводке подвергают опытный ГТД, выполненный двухконтурным, двухвальным.
Изобретение может быть использовано для диагностики топливной аппаратуры высокого давления дизельных автотракторных двигателей в условиях эксплуатации. Способ определения технического состояния топливной аппаратуры дизельного двигателя, заключается в том, что на работающем двигателе получают зависимости изменения давления топлива в топливопроводе высокого давления и сравнивают эти зависимости с эталонными. Для получения зависимости изменения давления на работающем при минимально устойчивой частоте вращения двигателе резко увеличивают до максимума подачу топлива и в процессе свободного разгона получают искомые зависимости. Технический результат заключается в повышении точности технического состояния топливной аппаратуры.

Изобретение может быть использовано для диагностики двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Способ заключается в записи шумов в цилиндре ДВС. Запись осуществляется при прокручивании вала ДВС в течение 1-2 секунд от постороннего источника с выключенной топливоподачей. Датчик рабочих шумов (микрофон) размещается в цилиндре ДВС и измеряет девять известных составляющих. Способ основан на сравнении формы импульса спектра рабочих шумов диагностируемого ДВС и формы эталона импульса спектра рабочих шумов. Приведена последовательность операций диагностирования для двухтактного и четырехтактного ДВС. Технический результат заключается в повышении достоверности диагностических данных. 2 н.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к техническому обслуживанию автотранспортных машин, в частности к способам определения экологической безопасности технического обслуживания автомобилей, тракторов, комбайнов и других самоходных машин. Способ определения экологической безопасности технического обслуживания машин включает фиксацию используемого материала на экран и его оценку. Фиксацию материала, попадающего при выполнении смазочно-заправочных операций, осуществляют на экран, размещенный под обслуживаемой машиной, при проведении каждой смазочно-заправочной операции. Экран взвешивают до и после проведения каждой операции, после чего производят оценку наличия материала на экране. Способ позволяет определить по массе материала на экране экологическую безопасность выполнения каждой смазочно-заправочной операции при техническом обслуживании машины. 1 ил.

Изобретение может быть использовано в топливных системах двигателей внутреннего сгорания транспортных средств. Транспортное средство содержит топливную систему (31), имеющую топливный бак (32) и бачок (30), диагностический модуль, имеющий контрольное отверстие (56), датчик (54) давления, клапан-распределитель (58), насос (52) и контроллер. Диагностический модуль связывает топливную систему с атмосферой для обеспечения первой конфигурации, в которой клапан-распределитель (58) находится в первом положении, соединяющем по текучей среде бачок (30) и атмосферу с незадействованными насосом (52) и отверстием (56). Диагностический модуль связывает топливную систему с атмосферой для обеспечения второй конфигурации, в которой клапан-распределитель (58) находится в первом положении, а отверстие (56) соединяет по текучей среде бачок (30) и атмосферу с задействованным насосом (52). Диагностический модуль связывает топливную систему с атмосферой для обеспечения третьей конфигурации, в которой клапан-распределитель (58) находится во втором положении, а отверстие (56) соединяет по текучей среде бачок (30) и атмосферу с задействованным насосом (52), при этом отверстие (56) обеспечивает независимый проток из бачка (30) в атмосферу по сравнению с клапаном-распределителем, когда модуль находится во втором и третьем положениях. Контроллер выполнен с возможностью измерения контрольного давления на отверстии (56) для выдачи динамически установившегося порогового значения, изолирования топливной системы в состояние низкого давления, измерения нескольких давлений в системе и выдачи кода в ответ на сравнение указанных нескольких давлений с динамически установившемся пороговым значением. Раскрыты варианты выполнения транспортных средств. Технический результат заключается в улучшении точности диагностирования. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области диагностики, а именно к способам оценки технического состояния роторных агрегатов, и может быть использовано при оценке состояния подшипниковых узлов, например колесно-моторных блоков (КМБ) подвижного состава железнодорожного транспорта. Согласно способу диагностики технического состояния роторных агрегатов задают величины вероятностей ложной тревоги и пропуска дефекта, устанавливают нижнее и верхнее критические значения, ограничивающие зону неопределенности, измеряют параметры вибрации узлов роторных агрегатов и значение сопутствующего фактора, например частоты вращения вала. Затем определяют значения диагностических признаков, сравнивают их с критическими значениями. В случае попадания диагностического признака в зону неопределенности проводят дополнительное испытание при другом значении сопутствующего фактора, например на повышенной частоте вращения. По результатам сравнения измеренных значений диагностических признаков с соответствующими критическими значениями определяют техническое состояние роторных агрегатов. В результате повышается достоверность диагностирования технического состояния роторных агрегатов. 2 ил.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для измерения амплитудных диаграмм обратного рассеяния авиационного турбореактивного двигателя. Стенд для измерения амплитудных диаграмм обратного рассеяния авиационных турбореактивных двигателей содержит поворотную платформу, приемное, передающее и регистрирующее устройства радиолокационной станции, измеритель углового положения платформы, переднюю и по крайней мере одну заднюю стойки с размещенным на них объектом исследования. Стойки размещены на платформе. Передняя стойка выполнена в виде пилона оживальной формы высотой не менее 1,5 м со средством крепления, выполненным в виде опорного желоба под исследуемый турбореактивный двигатель со штатными средствами зацепления. Задняя стойка размещена соосно с передней стойкой в упор к исследуемому двигателю и может быть выполнена в виде домкрата с возможностью регулирования угла наклона двигателя по отношению к платформе. Платформа, стойки и средство крепления полностью закрыты радиопоглощающим материалом с коэффициентом отражения электромагнитного излучения на металлической поверхности не более -20 дБ в исследуемом диапазоне частот радиолокационной станции. Технический результат - измерение амплитудных характеристик авиационного турбореактивного двигателя с точностью 1 дБ при различных углах места объекта, расширение спектра исследования цели и приближение к реальным условиям. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Способ контроля технического состояния и обслуживания газотурбинного двигателя с форсажной камерой сгорания. Способ включает измерение давления топлива в коллекторе форсажной камеры сгорания двигателя, которое проводят периодически, сравнение полученного значения давления топлива в коллекторе форсажной камеры сгорания двигателя с максимально допустимым, которое предварительно задают для данного типа двигателей, и при превышении последнего проведения очистки коллектора и форсунок форсажной камеры, при этом среду из его внутренней полости принудительно откачивают с помощью откачивающего устройства, например вакуумного насоса, а давление, создаваемое откачивающим устройством, периодически изменяют. Среду пропускают через контрольный фильтр, который периодически проверяют на наличие в нем частиц коксовых отложений, и по их наличию на фильтре судят о степени очистки коллектора. Полость коллектора заполняют промывочной жидкостью и после выдержки удаляют ее из внутренней полости коллектора в направлении, обратном подаче топлива, при этом в качестве промывочной жидкости можно использовать промывочную жидкость TSR-5050 или ZOK-27. Производят очистку на работающем двигателе, для чего выводят двигатель на режим малого газа, затем повышением частоты вращения роторов выводят на максимальный бесфорсажный режим, выдерживают на нем и снижают частоту вращения ротора до режима малого газа. О максимально допустимом значении давления в коллекторе форсажной камеры можно судить по давлению в коллекторе при минимально допустимом расходе топлива через засоренный топливный коллектор, при котором обеспечивается нормальная работа форсажной камеры без погасания и потери тяги. Технический результат изобретения - повышение качества очистки коллектора и форсунок без разборки двигателя. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение может быть использовано в процессе определения технического состояния топливного фильтра (Ф) тонкой очистки дизеля. Способ заключается в измерении давления топлива в двух точках топливной системы дизеля, первое из давлений PТН измеряется на входе в Ф тонкой очистки топлива, второе давление PТД - на выходе из Ф. Производят серию не менее чем трех замеров на различных частотах вращения коленчатого вала дизеля. Обрабатывают результаты измерений, по результатам которых оценивают состояние Ф, планируют проведение регламентных работ. Технический результат заключается в упрощении диагностирования состояния Ф за счет применения минимального количества датчиков и снижение трудоемкости обслуживания за счет определения степени загрязнения Ф в процессе эксплуатации и планирования регламентных работ. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для проведения испытаний турбин. Испытания паровых и газовых турбин энергетических и энергодвигательных установок на автономных стендах являются эффективным средством опережающей отработки новых технических решений, позволяющим сократить объем, стоимость и общие сроки работ по созданию новых энергоустановок. Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является исключение необходимости удаления отработавшей в гидротормозе во время испытаний рабочей жидкости; снижение периодичности регламентных работ с гидротормозом; создание возможности изменения характеристик испытываемой турбины в широком диапазоне во время проведения испытаний. Способ осуществляется с помощью стенда, содержащего испытываемую турбину с системой подачи рабочего тела, гидротормоз с трубопроводами подачи и отведения рабочей жидкости, в котором согласно изобретению используется емкость с системой заправки рабочей жидкостью, всасывающую и нагнетательную магистрали жидкостного нагрузочного насоса с вмонтированной в них системой датчиков, отградуированных на показания мощности испытываемой турбины, при этом в нагнетательной магистрали установлено дросселирующее устройство и/или пакет дросселирующих устройств, а в качестве гидротормоза используется жидкостный нагрузочный насос, вал которого кинематически связан с испытываемой турбиной, причем рабочая жидкость в жидкостный нагрузочный насос подается по замкнутому циклу с возможностью ее частичного сброса и подвода в контур во время проведения испытаний. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к испытательным стендам для определения характеристик и границы устойчивой работы компрессора в составе газотурбинного двигателя. Для смещения рабочей точки по характеристике ступени компрессора к границе устойчивой работы необходимо ввести рабочее тело (воздух) в межлопаточный канал направляющего аппарата исследуемой ступени компрессора. Рабочее тело подается непосредственно в межлопаточный канал исследуемой ступени с помощью струйной форсунки с косым срезом. Расход рабочего тела регулируется при помощи дроссельной заслонки. Также рабочее тело может подаваться в полую лопатку направляющего аппарата исследуемой ступени и выходить в проточную часть через специальную систему отверстий на поверхности профиля, вызывая отрыв пограничного слоя. Позволяет исследовать характеристики отдельных ступеней осевого компрессора в составе ГТД, производить исследование режимов работы ступени осевого компрессора на границе устойчивой работы без негативных воздействий на элементы исследуемого двигателя. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх