Статор турбины низкого давления

Статор (рисунок 4.27) состоит из наружного корпуса 1, блоков лопаток со- плового аппарата 2, внутреннего корпуса 3.

Рис. 4.27 Статор ТНД (лист 1 из 2)

Рис. 4.27 Статор ТНД (лист 2 из 2)

Наружный корпус (рисунок 4.28)– сварная конструкция, состоящая из ко- нической оболочки 1 и фланцев 2, по которым корпус стыкуется с корпусом турбины высокого давления и корпусом опоры. Снаружи к корпусу приварен экран 3, образующий канал подвода охлаждающего воздуха. Внутри выполне- ны буртики 4, по которым центрируется сопловой аппарат. В районе правого фланца выполнен буртик, по которому отцентрировано и радиальными штиф- тами зафиксировано кольцо 5, несущее сотовые вставки 6.

Рис. 4.28 Наружный корпус статора ТНД

Лопатки соплового аппарата (рисунок 4.29) с целью повышения жесткости спаяны в одиннадцать трехлопаточных блоков. Каждая лопатка – литая, пусто- телая, охлаждаемая. Перо, наружная и внутренняя полки образуют проточную часть. Наружные полки лопатки имеют буртики, которыми они центрируются

по проточкам наружного корпуса. Осевая фиксация блоков сопловых лопаток осуществляется разрезным кольцом. Окружная фиксация лопаток осуществля- ется выступами корпуса, входящими в прорези, выполненные в наружных пол- ках. Для предотвращения перетечек газа стыки между блоками лопаток уплот- нены металлическими пластинами, установленными на торцах полок первой и третьей лопаток каждого блока.

Рис. 4.29 Блок сопловых аппаратов ТНД

Внутренние полки 1 лопаток оканчиваются сферическими цапфами 2, по которым центрируется внутренний корпус (рисунок 4.30), представляющий сварную конструкцию. В ребрах внутреннего корпуса выполнены проточки 3, в которые с радиальным зазором входят гребешки внутренних полок сопловых лопаток. Этот радиальный зазор обеспечивает свободу теплового расширения лопаток. Слева на внутреннем корпусе, на заклепках, закреплено кольцо 4 со- тового лабиринтного уплотнения.

Рис. 4.30 Внутренний корпус статора ТНД

Опора турбины

Опора турбины состоит (рисунок 4.31) из корпуса опоры и корпуса под- шипника. Корпус опоры представляет собой сварную конструкцию, состоящую из оболочек, соединенных стойками. Стойки и оболочки защищены от газового потока клепаными экранами. На фланцах внутренней оболочки опоры закреп- лены конические диафрагмы 1, поддерживающие корпус подшипника 2. На этих фланцах, слева, закреплена втулка 3 лабиринтного уплотнения, а справа – экран, защищающий опору от газового потока. На фланцах корпуса подшипни- ка 2, слева, закреплена втулка 4 контактного уплотнения и экран 5, ограничи- вающий масляную полость. Справа винтами закреплена оболочка 6, на которой шпильками 7 закреплен кожух 8 и теплозащитный экран 9.

Во внутренней расточке корпуса размещен роликовый подшипник 10. Ме- жду корпусом 2 и наружным кольцом 11 подшипника размещены демпферное кольцо 12 и втулки 13. В кольце выполнены радиальные отверстия, через кото- рые при колебаниях ротора прокачивается масло, на что рассеивается энергия.

Осевая фиксация колец осуществляется крышкой 14, притянутой к опоре подшипника винтами 15.Через полости стоек 16 подводится воздух на охлаж- дение ТНД и отводится воздух из предмасляной полости. Стойки 16 закрыты снаружи обтекателями 17. Экран 18 с обтекателями 17 образует проточную часть газовоздушного тракта за ТНД.

Рис. 4.31 Опора турбины (лист 1 из 2)

Рис. 4.31 Опора турбины (лист 2 из 2)

Охлаждение турбины

Для обеспечения надежности деталей турбины предусмотрено их охлаж- дение.

Система охлаждения турбины – воздушная, открытая, регулируемая за счет дискретного изменения расхода воздуха, идущего через воздухо- воздушный теплообменник. Схема системы приведена на рисунок 4.32.

Входные кромки лопаток соплового аппарата турбины высокого давления имеют конвективно-пленочное охлаждение вторичным воздухом. Вторичным же воздухом охлаждаются полки этого соплового аппарата.

Задние полости лопаток соплового аппарата, диск и рабочие лопатки тур- бины, компрессора, корпуса турбин, лопатки соплового аппарата турбины вен- тилятора и ее диск с левой стороны охлаждаются воздухом через отверстия в корпусе камеры сгорания поступают в теплообменник, там охлаждается на 150

– 220 К и через клапанный аппарат идет на охлаждение деталей турбин. Воздух второго контура через стойки опоры и отверстия подводится к напорному дис- ку, который, увеличивая давление, обеспечивает подачу его в рабочие лопатки турбины низкого давления.

Корпус турбины снаружи охлаждается воздухом второго контура, а изнут- ри – воздухом из-за воздухо-воздушного теплообменника (ВВТ).

Охлаждение турбины осуществляется на всех режимах работы двигателя. Воздух, подводимый через воздухо-воздушный теплообменник, может посту- пать в различном количестве. При 100 % расходе воздуха режим работы соот- ветствует режиму "охлаждение турбины включено". При дискретном снижении расхода охлаждающего воздуха ~ до 50 % реализуется режим работы "охлаж- дение турбины выключено".

1 – камера сгорания; 2 –воздухо-воздушный теплообменник; 3 – клапанный аппарат; 4 – ло- патка соплового аппарата ТВД; 5 – наружное кольцо; 6 – сотовые вставки; 7 – лопатка рабо- чего колеса ТВД; 8 – обод; 9 – перепускная трубка; 10 – лопатка соплового аппарата ТНД; 11

– лопатка рабочего колеса ТНД; 12 – корпус опоры турбины; 13 – силовая стойка; 14 – рабо- чее колесо ТНД; 15 – рабочее колесо ТВД; 16 – аппарат закрутки.

Рис. 4.32 Схема системы охлаждения турбины

При включенном охлаждении количество воздуха, подаваемого на охлаж- дение турбины, увеличивается в 2,5…3 раза. Включение охлаждения происхо-

*

дит от РУД при aруд> 62° или по команде КРД при n2≥ 91,5 % или tТ

> 590 ±

10°С. Выключение охлаждения осуществляется при снятии всех трех команд. Отключение охлаждения турбины повышает экономичность двигателя на ре- жимах малых расходов топлива при дальних перегонах самолета.

В систему (рисунок 4.33) входят: агрегат управления охлаждением 4 с мик- ровыключателем 6, ВВТ с клапанным аппаратом отключения 2, воздушный

фильтр 3.

В системе управления охлаждением часть функций выполняют следующие системы и агрегаты, не входящие в её состав:

· РСФ с электромагнитным клапаном 5 (рисунок 4.34);

· КРД;

· приборы контроля двигателя.

Агрегат управления охлаждением (рисунок 4.35) предназначен для подачи воздуха в управляющую полость клапанного аппарата отключения. Тип агрега- та – пневмогидравлический. Перепад давления, необходимый для перемещения поршня – 0,8 МПа.

Агрегат состоит из корпуса 7, поршня с клапаном 475, микровыключателя

3. В корпус вварены: штуцер подвода управляющего давления к агрегату управления охлаждением 8, штуцер подвода воздуха к коллектору управляю- щего воздуха 1, штуцер слива топлива на вход ДЦН 2. Через сетку 6 воздушная полость агрегата сообщается с отсеком двигателя.

Агрегат управления охлаждением расположен на заднем корпусе наружно- го контура двигателя.

Клапанный аппарат отключения (рисунок 4.36) предназначен для дроссе- лирования отверстий, через которые воздух поступает на охлаждение турби- ны. Клапанный аппарат отключения встроен в полость воздушного коллекто- ра 1 за ВВТ, образованную корпусом ВВТ и обечайкой коллектора и состоит из 32 размещенных по окружности двухпозиционных клапанов. Каждый кла- пан состоит из корпуса 5, гильзы 8 и поршня 7 с уплотнительньми кольцами 3, 4 и 14. Полость 6 клапанов сообщена каналом 9 с коллектором управляю- щего воздуха 10. Полость 12 сообщается с наружным контуром двигателя че- рез отверстия 11. В поршне 7 имеются дозирующие отверстия 13.

Электромагнитный клапан предназначен для закрытия и открытия канала, соединяющего РСФ с агрегатом управления охлаждением. Электропитание клапана – постоянный ток напряжением 27 В ± 10 %. Клапан установлен в агре-

гат РСФ.

Микровыключатель 3 (рисунок 4.35) предназначен для передачи сигнала КРД о моменте включения и отключения охлаждения. Микровыключатель за- ключен в керамический корпус и расположен на корпусе агрегата управления охлаждением.

Воздушный фильтр (рисунок 4.37) предназначен для очистки воздуха, по- ступающего из коллектора ВВТ в агрегат управления охлаждением (рисунок 4.35). Фильтр установлен на заднем корпусе наружного контура двигателя.

Работа системы охлаждения. При выходе двигателя на режим n2= 91,5 %

*

или tТ

= 590 ± 10°С или при aруд> 62° КРД выдает сигнал, по которому обесто-

чивается электромагнитный клапан 5 (рисунок 4.33) узла управления охлажде- нием РСФ. При этом топливо с командным давлением подается от РСФ в агре- гат управления охлаждением 4. В агрегате под действием командного давления поршень 475 (рисунок 4.35) перемещается вниз и прекращает подачу воздуха в коллектор управляющего воздуха 7 (рисунок 4.33) и сообщает его через агрегат управления охлаждением с отсеком двигателя. При этом поршни 7 (рисунок 4.36) перемещаются вверх и полностью открывают отверстия 15 в гильзах 8 клапанов. При достижении поршнем 475 (рисунок 4.35) крайнего нижнего по- ложения («охлаждение включено») срабатывает микровыключатель 474. От не-

Т

го в КРД поступает команда на перестройку канала РТГ КРД на t *.

*

На режиме работы двигателя n2< 91,5 % или tТ

> 590 ± 10°С или при aруд<

62° КРД выдает сигнал, по которому запитывается электромагнитный клапан 5 (рисунок 4.33) узла управления охлаждением РСФ. При этом прекращается по- дача топлива с командным давлением от РСФ в агрегат управления охлаждени- ем 4 и часть воздуха из коллектора ВВТ 1 (рисунок 4.36) поступает через агре- гат управления охлаждением в коллектор управляющего воздуха 10 клапанного аппарата отключения, откуда по каналам 9 попадает в полость 6 над поршнями

7. Поршни перемещаются вниз и перекрывают отверстия 15 в гильзах 8. Воздух

Т

на охлаждение турбины начинает поступать через отверстия 13 в поршнях 7. При достижении поршнем 475 (рисунок 4.35) крайнего верхнего положения («охлаждение выключено») от микровыкпючателя 474 в КРД поступает коман- да, по которой канал РТГ перестраивается на пониженные значения t *.

Т

В случае отказа системы управления охлаждением от микровыключателя в КРД поступает команда, по которой канал РТГ КРД перестраивается на пони- женные значения t *. КРД выдает сигнал «нет охлаждения» в блок речевой ин- формации и в систему "экран" и блокирует возможность увеличения n2> 91,5 %

*

или tТ

> 590 ± 10°С перемещением РУД. При этом проходит речевая команда

«обороты не выше 90 %» и на экране высвечивается надпись «ОБОРОТЫ НИЖЕ 90 %».

1 – коллектор ВВТ; 2 – клапанный аппарат отключения; 3 – фильтр; 4 – агрегат управления охлаждением; 5 – электромагнитный клапан; 6 – микровыключатель;7 – коллектор управляющего воздуха.

Рис. 4.33 Схема управления охлаждением

1 – корпус; 2 – фланец; 3 – электрожгут.

Рис. 4.34 Электромагнитный клапан

1 – штуцер подвода воздуха к коллектору управляющего воздуха; 2 – штуцер слива топлива на вход ДЦН; 3 – микровыключатель; 4 – шток поршня; 5 – штуцер подвода командного дав- ления от РСФ; 6 – сетка; 7 – корпус; 8 – штуцер подвода воздуха с управляющим давлением от коллектора ВВТ.

Рис. 4.35 Агрегат управления охлаждением (лист 1 из 2)

Рис. 4.35 Агрегат управления охлаждением (лист 2 из 2)

1 – коллектор ВВТ; 2 – трубчатые модули ВВТ; 3, 4, 14 – уплотнительные кольца; 5 – корпус клапана клапанного аппарата отключения; 6 – полость клапана; 7 – поршень; 8 – гильза;

9 – каналы; 10 – коллектор управляющего воздуха; 11 – дренажное отверстие;

12 – дренажная полость; 13 – дозирующие отверстия; 15 – отверстия для прохода охлаж- дающего воздуха.

Рис. 4.36 Клапанный аппарат отключения

1 – угольник; 2 – корпус; 3 – фильтр.

Рис. 4.37 Воздушный фильтр