Особенности вентиляторных ступеней ТРДД с большой степенью двухконтурности

В настоящее время для военно-транспортных самолетов применяются в основном ТРДД с большой степенью двухконтурности. В таких ТРДД оптимальная (с точки зрения экономичности) степень повышения давления в вентиляторе находится обычно в пределах . Такие значения степени повышения давления воздуха вполне могут быть получены в одноступенчатом трансзвуковом вентиляторе с , что и реализуется в этих двигателях. Но при малых относительных диаметрах втулки, характерных для рабочих колес таких вентиляторов , окружная скорость в корневом сечении лопаток получается низкой (не более 150…170 м/с). Это затрудняет выполнение ступени с постоянной по радиусу работой , так как для этого потребовалось бы обеспечить высокое значение закрутки и соответственно недопустимо большое значение угла поворота потока в РК. Поэтому вентиляторы ТРДД обычно выполняются с переменной по радиусу работой .

На рисунке приведены примерная схема вентилятора, подобная схемам вентиляторных ступеней двигателей Д-18Т, Д-36, ПС-90А и др., и типичная эпюра изменения по радиусу РК.

Та часть потока воздуха за РК, где изменяется по радиусу, обычно направляется во внутренний контур двигателя. И при этом изменение работы, подведенной к воздуху на разных радиусах, выравнивается либо в первых ступенях компрессора внутреннего контура, либо в так называемыхподпорных ступенях, РК которых располагаются на одном валу с РК вентилятора, а профили лопаток подобраны так, чтобы значение уменьшалось по мере увеличения радиуса.

Отметим еще некоторые характерные особенности таких ступеней.

а) Лопатки направляющего (спрямляющего) аппарата за той частью РК, воздух из которой подается в наружный контур, для снижения шума, создаваемого вентилятором, располагаются на значительном удалении от лопаток РК.

б) Лопатки РК с целью уменьшения их массы (при большом диаметре) часто выполняются с большим удлинением . При таких удлинениях лопатки становятся недостаточно жесткими и в них могут возникать недопустимо большие вибрационные напряжения. Для устранения таких явлений рабочие лопатки вентиляторов, имеющие большие удлинения, выполняются с антивибрационными полками расположенными на 55…65 % высоты лопаток.

Рабочие лопатки с большим удлинением и соответственно с антивибрационными полками применяются не только в вентиляторах ТРДД с большой степенью двухконтурности, но и некоторых ТРДД с умеренной и даже малой степенью двухконтурности (например, в двигателях Д-30КП и АЛ-31Ф). Однако исследования последних лет показали, что если выполнить лопатки РК (в одноступенчатом вентиляторе или в первых ступенях многоступенчатого вентилятора) с существенно меньшим удлинением (т.е. с существенно большей хордой), то вибрации не возникают, т.е. можно обойтись без антивибрационных полок. Такие лопатки получили название широкохордных.И при этом:

- отсутствие антивибрационных полок и связанных с их обтеканием вязкостных и волновых потерь позволяет на 2…3 % увеличить КПД ступени;

- рабочие лопатки с большей хордой менее чувствительны к повреждению посторонними предметами, которые могут попасть в их проточную часть;

- при тщательном выборе параметров таких ступеней масса вентилятора оказывается почти такой же, как и при большом удлинении с применением антивибрационных полок.