КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ ШИРОКОФЮЗЕЛЯЖНЫХ САМОЛЕТОВ

Сложившийся рынок сбыта авиационной техники потребовал поставки широкофюзеляжных самолетов с двигателями той фир­мы, к обслуживанию которых приспособлены соответствующие службы компаний, эксплуатирующих авиационную технику. Само­летостроительные фирмы по желанию заказчика могут поставлять самолет с тем или иным двигателем (табл. 8. 1).

Эксплуатационные характеристики двигателей (табл. 8.2) не­прерывно улучшаются как в результате конструктивных меро­приятий (вспрыск воды, изменение системы подачи топлива и др.),

Рис. 8.1. Блочная конструкция двигателей: e-RB-2U; б—CF-6

так и ‘благодаря технологическим достижениям (полая лопатка вентилятора, перфорация рабочей лопатки турбины и др.).

Общим для турбовентиляторных двигателей RB-211, CF-6, JT9-D является блочная (модульная) конструкция (рис. 8. 1). Та­кая конструкция позволяет заменить периодическую переборку двигателя обслуживанием по состоянию, установить ресурс для каждого модуля, организовать поузловую сборку, а также умень­шить количество запасных двигателей за счет замены при необ­ходимости отдельных узлов (модулей).

Все фирмы вели проектирование в тесном контакте с техноло­гическими службами. При этом были решены важные технологи­ческие проблемы, такие, как перфорация отверстий для пленочно­го охлаждения лопаток турбины. Некоторые решения, хотя и не доведены в настоящее время до практического внедрения, однако послужили стимулом к разработке новых технологических направ­лений, например, созданию вентиляторной лопатки из углепла­стика.

Таблица 8.1 Применение двигателей на широкофюзеляжных самолетах в 1973—1976 гг. Модель самолета Применяемые двигатели КВ-211 СР-6 JT9-D В-747 + + + рс-ю — + + L-1011 + — — А-300В + + —

Двигатель RB-211 в отличие от двигателей CF-6 и IT9-D имеет трехвальную схему конструкции (рис. 8.2), благодаря которой (по мнению специалистов фирмы «Роллс-Ройс») двигатель прост в управлении и обслуживании, имеет минимум регулируемых эле­ментов. Схема позволяет применить короткий жесткий корпус, уменьшить количество ступеней, а следовательно, и деталей, упро­стить конструкцию направляющего аппарата и систему регулиро­вания. Кроме того, двигатель обладает рядом эксплуатационных достоинств — хорошей приемистостью, большим запасом по срыву и др.

Ротор компрессора двигателя состоит из одноступенчатого вен­тилятора, семиступенчатого компрессора среднего давления, ше­стиступенчатого компрессора высокого давления.

Лопатки вентилятора (33 шт.) имеют антивибрационные полки и замок елочного типа. Входной направляющий аппарат отсутст­вует.

Компрессор среднего давления имеет ротор барабанной кон­струкции. Диски пяти ступеней и следующих двух ступеней сва­рены электронно-лучевой сваркой в два барабана и соединены между собой болтами. Крепление лопаток — типа «ласточкин хвост».

В компрессоре высокого давления ротор также барабанной кон­струкции. Два барабана сварены электронно-лучевой сваркой и соединены болтами через диск третьей ступени.

Статор компрессора состоит из корпуса вентилятора и корпу­сов компрессоров среднего и высокого давления.

Корпус вентилятора имеет кольцо удержания рабочих лопаток в случае отрыва их, выходные направляющие лопатки, выхлопной канал вентилятора, противопожарную перегородку и стойки короб­ки передач; корпус оснащен шумопоглощающими панелями.

ЕЗ-иоворотные направляющие аппараты: Е8—кла-
паны перепуска

Рис. 8.3. Система охлаждения лопатки ротора
турбины:

/—воздух высокого давления; 2—воздух низкого давления; 3—уплотнения; 4—выход воздуха;’ 5— доработка тонкой кромки; 6—пленочное охлажде­ние кромки; 7—сброс системы охлаждения диска

Корпус компрессора среднего давления конструктивно решен следующим образом: корпус передних четырех ступеней имеет разъем вдоль оси, а корпус пятой и шестой ступеней состоит из полуколец, соединенных болтами с корпусом передних ступеней. Лопатки статора установлены в Т-образные пазы: наружные кон­цы ■— в корпус, внутренние — в уплотнительные полукольца.

Корпус компрессора высокого давления состоит из шести ко­лец, скрепленных болтами. Лопатки статора крепятся в Т-образ­ных пазах, подобно компрессору среднего давления.

Лопатки турбины высокого давления — с конвекционным и пле­ночным охлаждением (рис. 8.3). Такая комбинированная система охлаждения позволила повысить температуру газов перед тур­биной.

Двигатель CF-6 имеет двухвальную схему, которая включает вентилятор без входного направляющего аппарата, компрессор высокого давления основного газогенераторного контура, кольце­вую камеру сгорания, турбину высокого давления, приводящую компрессор газогенератора; вентилятор, приводимый пятиступен­чатой турбиной низкого давления. Двигатель создан на базе дви­гателя TF-39 (рис. 8. 4). При его разработке учитывались специфи­ческие требования гражданского сектора самолетостроения (уро­вень шума, экономичность эксплуатации и т. д.). Основное внима­ние уделяли конструкции вентилятора, которая позволяет заме-

нить любую из 38 лопаток без разборки всего двигателя. С целью снижения массы двигателя лопатки вентилятора выполнены по­лыми.

Газогенератор двигателя CF-6 представляет собой модифици­рованную конструкцию газогенератора двигателя TF-39. Он состоит из 16-ступенчатого компрессора (в двигателе CF-6-50 — 14 ступеней). Входной направляющий аппарат газогенератора вы­полнен регулируемым.

Цельносварная конструкция ротора компрессора позволяет зна­чительно уменьшить ее массу.

Фирма в течение 20 лет применяет кольцевые камеры сгора­ния, что и определило выбор их конструкции для двигателей CF-6. Для обеспечения нормальной работы камеры сгорания при­меняется пленочное и конвективное охлаждение. В конструкции турбины высокого давления I ступени предусмотрено пленочное и конвективное охлаждение рабочих лопаток, в турбине II ступе­ни — конвективное охлаждение лопаток. Пять ступеней лопаток турбины низкого давления неохлаждаемые. Их можно заменять без съема роторов в процессе эксплуатации.

Двигатель JT9-D построен по двухвальной схеме. В результате исследований, которые велись фирмой «Пратт-Уитни» с 1961 г., была выбрана схема двухконтурного двухвального турбореактив­ного двигателя с поворотными лопатками статора компрессора. По мнению специалистов фирмы «Пратт-Уитни» двухвальный двигатель JT9-D в отличие от двигателей трехвальной схемы с постоянными неповоротными лопатками статора компрессора име­ет более простую конструкцию, меньшее число основных деталей, меньшую массу и другие преимущества.

Двигатель состоит из девяти модулей, каждый из которых можно демонтировать в условиях эксплуатации самолета. Для ос­
мотра лопаток всех ступеней и камеры сгорания предусмотрено |

21 смотровое окно — отверстие. ( 1

Вентилятор — одноступенчатый с 46 титановыми, лопатками с ] замком типа «ласточкин хвост». Корпус вентилятора облицован j перфорированными звукопоглощающими сотовыми панелями. 1 Входной направляющий аппарат отсутствует. Компрессор низкого | давления — трехступенчатый, вращающийся на одном валу с вен — j тилятором. Лопатки ротора (124, 132, 130 штук в каждой ступе — ни) имеют замок типа «ласточкин хвост» и выполнены из титано­вого сплава.

I ступень статора для исключения обледенения обогревается сжатым воздухом, отбираемым от IX ступени. Лопатки статора первых трех ступеней в количестве 88, 128 и 126 штук изготавли­вают из титановых сплавов, а 120 лопаток IV ступени — из нике­левого сплава; все лопатки приклепаны к внешним кольцам.

Компрессор высокого давления имеет 11 ступеней. Диски — из титанового сплава (последние ступени из никелевого сплава). Ро­тор имеет лопатки с замком типа «ласточкин хвост» из титанового сплава; в каждой ступени 100, ПО, 108, 104, 94 и 100 лопаток и 102 и 90 лопаток на последних ступенях из никелевого сплава; статор имеет 76, 70, 80, 106, 100 и 112 лопаток из титанового сплава и 126, 146, 154, 158 и 92 лопатки из никелевого сплава.

Лопатки первых четырех ступеней статора поворотные. Остальные лопатки припаяны к внутренним и наружным кольцам. Камера сгорания — кольцевая, выполнена из никелевого сплава, имеет 20 форсунок. Внешний корпус может быть сдвинут вперед над диффузором для доступа к турбине высокого давления. Тур­бина высокого давления — двухступенчатая. Оба диска выполне­ны из сплава с высоким содержанием никеля. I ступень имеет 116 охлаждаемых лопаток, а II—-138 неохлаждаемых. Сопловые лопатки, по 66 и 90 в каждой ступени, — охлаждаемые.

Турбина низкого давления четырехступенчатая — по 108, 126,

122 и 116 неохлаждаемых лопаток из никелевого сплава на дисках также из никелевого сплава (диск IV ступени — из стали). Con — !

ловые лопатки неохлаждаемые, по 122, 120, 110 и 102 — в каждой 1

ступени. ]

Глава 9