РЕДУКТОРЫ АВИАЦИОННЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Числа оборотов роторов турбокомпрессоров современных турбовинтовых двигателей (ТВД), на рабочем режиме, находят­ся в пределах 6000—30000 об/мин. Значения оптимальных оборотов ротора определяются из условия получения заданной мощности в расчетных условиях при максимальном КПД двигателя, наименьших габари­тах, массе и обеспечении необходимых запасов прочности деталей двигателя.

Число оборотов воздушного винта данно­го самолета определяется при подборе винта с учетом мощно­сти ТВД, высоты и скорости полета самолёта, по характеристикам винта, его геометрическим размерам, допустимым, по условиям обеспечения прочности, окружным скоростям. Число оборотов винтов ТВД и турбовальных двигателей (ТВаД) составляет обычно 120…1500 об/мин., (таблица 1) Такое не­соответствие, числа оборотов ротора турбокомпрессора двигателя и по­требного числа оборотов воздушного винта приводит к необхо­димости включения в кинематическую схему двигателя устройств, согласования оборотов винта и ротора.

Таблица 1.

В качестве такого узла применяется редуктор.

Редуктором двигателя называется понижающая зубчатая пе­редача от ротора на воздушный винт с целью согласования наи­выгоднейших скоростей вращения ротора и винта.

Степень снижения скорости вращения редуктором оценивает­ся передаточным числом, т. е. отношением числа оборотов (ве­дущего) ротора двигателя к числу оборотов (ведомого) вала винта:

где n_д—число оборотов ротора двигателя; п_в — число оборотов вала винта.

Передаточные числа редукторов ТВД находятся в диапазоне от 5 до 17. Величина, обратная передаточному числу, называет­ся степенью редукции.

Редукторы могут составлять часть конструкции ГТД, а иногда представляют собой самостоятельную часть силовой установки летательного аппарата, имеют собственный корпус, узлы крепле­ния, систему смазки и охлаждения и связываются с двигателем валами (рессорами).

В схеме ТВД рис.2.1,а редуктор выполнен непосредственно в корпусе двигателя. При этом корпус редуктора образует с наружным корпусом двигателя канал входного устройства компрессора. На рис. 2.1,б показана схема ТВД с вынесенным редуктором. Редуктор закреплен на двигателе (с помощью стерж­невой рамы) и непосредственно в конструкцию двигателя не входит.

Передача мощности с двигателя на винт осуществляется сравнительно длинным валом (рессорой). Величина выноса редуктора в этом случае определяется условиями компоновки силовой установки на летательном аппарате. Схема, приведенная на рис. 2.1,в, от­носится к силовой установке, которая состоит из ГТД со свободной турбиной, приводящей в движение несущий винт через редуктор, который имеет самостоятельные узлы крепления в виде стержневой фермы. Редуктор в этой схеме является самостоятель­ной частью силовой установки с собственной системой смазки и охлаждения. Схема рис.2.1,в применяется в качестве силовой установки в вертолётных ГТД.

Редукторы можно использовать в кон­струкции ТРДД, когда одна и та же турбина приводит в движение компрессор и вентилятор или отдельные ступени комбинированного компрессора двигателя,

Рис. 2.1. Схемы размещения редукторов:

а и б — для ТВД; в — для вертолетного ГТД; г— для ТРДД;

1 — винт; 2 — редуктор; 3 — двигатель; 4 — вентилятор

вращающиеся с различной частотой (рис.2.1,г). В этом случае i_ред обычно не превышает 3.

Редуктор является сложным и ответственным агрегатом, и его доводка нередко задерживала выход многих ТВД в серийное производство. Трудности, которые возникают при создании редукторов, связаны с необ­ходимостью при малых габаритах и массе передать на воздушный винт большие мощности (10000— 15000 л. с.), с минимальными потерями.

Редуктор является источником возникновения крутильных колебаний в ТВД. Причина возникновения вынуждающей силы обусловлена ошибками шага зубьев колес редуктора и дефор­мации зубьев при передаче мощности. Это, в свою очередь, может вызвать колебания лопаток турбин и компрессора, опасные по причине возможных поломок лопаток и аварии двигателя. Технологическая сложность узла редуктора удлиняет сроки доводки ТВД по сравнению с ТРД.