СИЛОВОЙ КОРПУС ДВИГАТЕЛЯ
Силовой корпус двигателя (статор) состоит из корпуса компрессора и корпуса турбины, соединенных между собой силовым конусом (рис. 98).
После сборки корпусных деталей двигателя образуется жесткая система, внутри которой на опорах размещается ротор. При работе двигателя на земле на его узлы и детали действует масса двигателя и различные по величине и направлению газовые силы. Суммарные силы через статор передаются на узлы крепления двигателя к самолету.
В полете на двигатель дополнительно действуют инерционные силы, которые по величине в несколько раз могут превосходить массу двигателя, а также гироскопический момент ротора, пропорциональный угловой скорости эволюции самолета и перпендикулярный оси ротора.
Таким образом, статор двигателя воспринимает целый ряд сил и моментов, действующих в разных направлениях. Часть этих сил и моментов замыкается на статоре и на узлы крепления двигателя не передается, а суммарная составляющая осевых сил, равная тяге двигателя, передается на узлы подвески двигателя.
Силовой конус двигателя изготовлен из жаростойкой стали 1Х18Н9Т и имеет форму усеченного конуса с тремя фланцами.
Передний фланец 1 приварен к основанию конуса герметичным силовым швом.
На внутренней поверхности этого фланца имеется выступ, с помощью которого обеспечивается центровка соединения конуса с задним корпусом компрессора. К меньшему основанию силового конуса приварен внутренний фланец, к которому крепится корпус заднего’ подшипника. К боковой поверхности конуса у его вершины приварен двойной кожух, к наружной части которого приварен фланец крепления силового конуса к корпусу газосборника. Между фланцами силового конуса и корпусом газосборника устанавливается регулировочное кольцо для обеспечения необходимого осевого зазора между лопатками турбины и соплового аппарата.
Внутренний и наружный фланцы соединены между собой конусной приставкой с отверстиями для прохода воздуха и трубопроводов масляной системы.
С внутренней стороны силового конуса на его боковой поверхности приварены три профиля жесткости. Между первым профилем и большим фланцем снаружи приварен штуцер 10 для замера давления воздуха в силовом конусе. В нижней части силового конуса приварен патрубок 11 для отвода охлаждающего воздуха, К фланцу патрубка крепится диафрагма с калиброванным отверстием в центре. Диаметр отверстия подбирается на заводе в процессе испытания двигателя для обеспечения необходимого давления воздуха внутри силового конуса. Величина этого давления зависит от того, какую компенсирующую силу надо создать для уменьшения осевой силы, действующей на шарикоподшипник передней опоры.
К внутренней стенке двойного кожуха приварены два патрубка 8 для подвода охлаждающего воздуха, К нижней части внутренней стенки приварена уплотняющая втулка трубопровода откачки масла, а в верхней части имеются две одинаковые втулки: одна — для трубки подвода масла, другая — для трубки суфлирования.
Реактивная система двигателя (рис. 99) предназначена для преобразования потенциальной энергии газа в кинетическую и получения соответствующей реактивной тяги двигателя.
После выхода из турбины кольцевой поток газа с небольшой закруткой попадает в выходной диффузор, где он стабилизируется, спрямляется и преобразуется в форму сплошного цилиндра. Скорость газа уменьшается до 220 м/с, давление возрастает до 1,4 кгс/см2, а температура повышается до 650…680 °С (на максимальном режиме работы двигателя).
На всем протяжении удлинительной трубы параметры газового потока практически не меняются, за исключением незначительных гидравлических (за счет трения) и тепловых потерь. Для уменьшения теплоотдачи в окружающую среду, а также для предохранения самолетной конструкции от воздействия высоких температур реактивная система по наружной поверхности покрыта теплоизолирующими кожухами 3, 4, 5, состоящими каждый из двух половин и соединяющимися между собой контровочной проволокой. Каждый кожух состоит из наружного и внутреннего листов, между которыми проложен теплоизоляционный слой из базальтовых и стеклянных волокон.
В реактивном насадке 7 проходное сечение уменьшается и поток разгоняется. На выходе из сопла скорость потока на максимальном режиме работы двигателя достигает 540…550 м/с, а температура газа снижается до 550…580 °С.
Конструктивное выполнение и выбор материалов для реактивной системы обусловлены тяжелыми условиями ее работы и характером действующих нагрузок: высокая температура, неравномерность нагрева стенок,
Рис. 99. Реактивная система двигателя: 1 — выходной диффузор; 2 — кожух выходного диффузора; 3 — кожух переднего фланца; 4 — кожух удлинительной трубы; 5 — кожух заднего фланца; 6 — удлинительная труба; 7 — реактивный насадок; 8, 9—сборник топлива; 10 — полукольцо; 11—штуцер замера статического давления |
вызывающая тепловые напряжения, разность давлений, действующих на стенки, периодическое изменение давления внутри реактивной системы, возбуждающее колебание оболочек.
Выходной диффузор 1 состоит из наружной трубы в форме усеченного конуса, ограниченного с двух сторон фланцами, и внутреннего конуса, прикрепленного к наружной трубе тремя ребрами обтекаемой формы. На наружной поверхности выходного диффузора закреплены два кольца, предназначенные для опоры теплоизоляционных кожухов. В верхней части диффузора имеется штуцер 1J для замера статического давления воздуха за турбиной для определения осевой силы, действующей на ротор двигателя.
Внутренний конус устанавливается непосредственно за диском турбины и совместно с наружным конусом профилирует проточную часть реактивной трубы, обеспечивая ее плавный переход от кольцевой формы сечения в круговое. Конус сваривается из штампованных листов. Для придания ему жесткости к внутренней по-
верхности конуса привариваются кольцевые усиливающие бандажи. К основанию внутреннего конуса приварено днище, являющееся экраном, предназначенным для уменьшения нагрева задней стороны диска турбины. В днище имеется 16 отверстий диаметром 14 мм, расположенных против замков лопаток турбины и предназначенных для прохода охлаждающего воздуха внутрь, конуса, откуда этот воздух через отверстие в вершине конуса диаметром 48 мм за счет эжекции газового потока выходит в общий поток газа.
Удлинительная труба 6 устанавливается между выходным диффузором I и реактивным соплом 7. Она изготавливается так же, как и выходной диффузор, из. жаростойкой стали 1Х18Н9Т в виде цилиндра. Для жесткости удлинительная труба имеет семь кольцевых бандажей, которые одновременно служат опорами теплоизоляционных кожухов.
В средней части трубы через 90° имеются четыре штуцера с отверстиями для установки термопар замера температуры выходящих газов.
Удлинительная труба соединяется с выходным диффузором телескопическим соединением, обеспечивающим их взаимное осевое перемещение при нагреве и охлаждении и допускающим перекосы осей соединяемых деталей..
К задней части удлинительной трубы приварен фланец с отверстиями для крепления к нему реактивного насадка (сопла).
Реактивный насадок (сопло) 7 предназначен дли окончательного расширения продуктов сгорания и преобразования тепловой и потенциальной энергии газа в кинетическую.
Он изготавливается из листовой жаростойкой стали 1Х18Н9Т в форме усеченного конуса. В торец его выходной части для повышения жесткости закатана проволока. Диаметр реактивного насадка подбирается на заводе-изготовителе или ремпредприятиях при стендовых испытаниях двигателя в пределах от 303 до 316 мм. Размер выходного диаметра насадка наносится на наружной поверхности обечайки и записывается в формуляр двигателя, поскольку он оказывает существенное влияние на все основные параметры двигателя. Так, например, уменьшение диаметра насадка на 10 мм может привести к возрастанию температуры газов за турбиной на 60…70°.
Составные элементы реактивной системы представляют собой тонкостенные конструкции — оболочки, работающие на растяжение-сжатие под действием перепада давлений, а также испытывающие термические нагружения за счет неравномерности их нагрева или охлаждения. Все эти факторы вызывают появление трещин, коробление и даже разрушение стенок. Наиболее часто встречающимися неисправностями реактивной системы являются трещины выходного диффузора :по сварному шву. Поэтому при осмотрах необходимо особенно тщательно контролировать сварные швы.
В процессе эксплуатации, особенно при расстыковке фюзеляжа, необходимо принимать меры предосторожности по недопущению повреждения элементов реактивной системы.