ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА ГТД 1. Нерегулируемые сопла 2.

ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА ГТД 1. Нерегулируемые сопла 2. Регулируемые сопла 3. Сопла с управляемым вектором тяги 4. ВУ двигателей самолётов вертикального взлёта- посадки 5. Реверсивные устройства 6. Управление реверсивными устройствами. Привод РУ 7. Выходные устройства вертолетных ТВа. Д и ГТД наземного применения

ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА ГТД Сопла Сопло • на двигателях самолетов • преобразование потенциальной энергии потока в кинетическую Диффузоры • на двигателях вертолетов, судовых, наземных • снижение статического давления за турбиной РУ Реверсивные устройства (РУ) • на двигателях самолетов Улитка • разворот потока в обратном направлении для торможения самолета при посадке. Улитки -в наземных агрегатах -отвод потока в систему выхлопа

тема: Выходные устройств СОПЛА ГТД Назначение: выброс рабочего тела с максимальным импульсом в нужном направлении Принцип работы: преобразование потенциальной энергии потока в кинетическую Требования: • Минимальные потери • Выполнение норм по уровню шума шум • Минимальные масса и габариты • Надежность • Минимальное инфракрасное излучение (боевые самолеты)

НЕРЕГУЛИРУЕМЫЕ СОПЛА тема: Выходные устройств Нерегулируемые сопла ТРД дозвуковые <1 сверхзвуковые >1 • конусное • профильное сопло Лаваля Нагрузки: • Давление • Неравном. нагрев

Нерегулируемые сопла ТРДД Выходные устройства ТРДД с раздельным истечением потоков Сопло наружн контура Сопло внутр контура Мин. масса, простота Область применения – Потери при смешении двигатели большой двухконтурности

Нерегулируемые сопла ТРДД Нерегулируемые сопл Пример конструкции ВУ ТРДД 1 – сопло наружного с раздельным истечением потоков контура; GE 90 -94 B (General Electric) 2 – сопло внутреннего контура; 3 – затурбинный конус; 4 – турбина; 5 – задняя опора турбины материалы: сопло внутреннего контура – жаропрочные стали сопло наружного контура – тит. сплавы, композиты «углерод-углерод»

Нерегулируемые сопл Выходные устройства ТРДД со смешением потоков Цель – повышение тяги за счет выравнивания поля скоростей и температур на срезе сопла 1 – корпус; ПС-90 А 2 – сопло; 5 3 – смеситель; 4 4 – конус 1 затурбинный; 3 5 – наружный обтекатель сопла 2 Мин. потери при смешении Область применения – двигатели небольшой двухконтурности Увеличение массы

Нерегулируемые сопл Смесители Требования внутр. контур наружн. лепестков • Высокая степень Типы смесителей контур ый смешени лепестковые смеситель сопло я инжекторные, • Мин. кольцевые гидравлическое сопротивле А ние Инжекторный смеситель • Мин габариты и вес Вид А большие гидравлич. потери

Нерегулируемые сопл Уменьшение инфракрасного излучения • экранирование ИК-излучения горячих элементов • пленочное охлаждение видимых поверхностей ВУ; • использование материалов с низким ИК излучением • применение плоских сопел 2 1 4 3 1. Лопатки турбины 3. Охлаждаемое центральное тело 2. Охлаждаемые стойки 4. Охлаждаемая обечайка

РЕГУЛИРУЕМЫЕ СОПЛА тема: Выходные устройств применяются на форсажных двигателях сверхзвуковых самолетов регулируются размеры критического и выходного сечений (не направление тяги) Назначение: • Согласование режимов работы узлов двигателя • Облегчение запуска двигателя требования: • Повышение приемистости • обеспечение регулирования площадей критического и выходного сечений в заданных пределах • минимальные потери тяги • минимальные утечки газа из проточной части; • обеспечение работоспособности сопла в условиях высоких температур • обеспечение синхронности перемещения элементов • минимальные деформации под действием газовых сил и нагрева • уменьшение инфракрасной заметности двигателя и самолета; • Интеграция с самолетом • Минимальные масса и габариты; • Ресурс и надёжность; • Технологичность изготовления, обслуживания и ремонта.

Схемы регулируемых Регулируемые сопл сверхзвуковых осесимметричных сопел Относительно небольшая масса и длина • Сложность охлаждения центрального тела • Сложный механизм перемещени • Пример – Юмо-004 • Относительная простота конструк • Мин. масса и габариты Большие потери

Регулируемые соп Схемы регулируемых сверхзвуковых осесимметричных многостворчатых сопел РС с двумя рядами створок • Большая длина и вес Мин длина и вес • Большие утечки газа Мин потери тяги • сложность Общая проблема - автоколебания створок на переходных режимах увеличение жесткости створок; уменьшение зазоров в кинематике сопла; введение демпферов введение перфорации , клапанов

3 Регулируемые сопла 6 4 6 Пример – кинематика РС двигателя Д 30 1 - створки первого ряда 1 5 2 - створки второго ряда 3 -гидроцилиндры привода 2 4 –флюгерные внешние створки 5 – демпфер 6 – неподвижные кольца

6 Регулируемые сопла 3 4 Пример – РС двигателя Д 30 -Ф 6 1 - створки первого ряда 2 - створки второго ряда 3 -гидроцилиндры привода 4 –флюгерные внешние створки 5 – демпфер 6 – неподвижные кольца 1 2 Звено створок 5 Рабочая температура створок около 10000 С Материал створок жаропрочный никелевый сплав ВЖЛ 12 У-ВИ , литье по выплавляемым моделям

тема: Выходные устройств СОПЛА С УПРАВЛЯЕМЫМ ВЕКТОРОМ ТЯГИ (УВТ) Область применения: УВТ обеспечивает для самолетов управляемость самолета • с вертикальными взлетом и посадкой • на углах атаки до 1200 • на • с укороченным пробегом при взлете и посадке околонулевых скоростях • с увеличенной маневренностью Требования Управление направлением тяги на всех режимах работы двигателя. Возможность регулирования площади критического сечения сопла независимо от системы УВТ; Обеспечение заданной скорости изменения углов 30 град/с, Сохранение расхода газа через поворотное сопло на режиме УВТ

Сопла с управляемым вектором т Осесимметричное сопло с поворотным узлом (НПО «Сатурн» ) 1 – неподвижный корпус; 2 – подвижный корпус; 3 – сферическое кольцо; 4 – уплотнение; 5 – оси; 6 – гидроцилиндры управления вектором тяги; 7 – корпус сопла; 8 – дозвуковые створки; 9 – наружные створки; 10 – сверхзвуковые створки; 11 – пневмоцилиндры управления срезом; 12 – направляющие сверхзвуковых створок; 13 – гидроцилиндры управления критикой Поворот сопла только в одной плоскости ± 150

Осесимметричное сопло с поворотным узлом Сопла с управляемым вектором т

Сопла с управляемым вектором т Сопло с отклонением ВТ в сверхзвуковой части General Electric 1 – привод дозвуковых створок; 2 – кольцо управления дозвуковыми створками; 3 – ролики; 4 - дозвуковые створки; 5 – сверхзвуковые створки; 6 – кольцо управления сверхзвуковыми створками; 7 – привод сверхзвуковых створок • всеракурсное отклонение вектора - увеличенные потери повороте тяги - сложность крепления створок • меньшее усилие управляющей - сложность уплотнения створок системы

Сопла с управляемым вектором т Сопло с отклонением ВТ в сверхзвуковой части. Electric General

Сопла с управляемым вектором т Плоские сопла с управляемым вектором тяги плоское сопло ТРДДФ Pratt&Whitney F 119 -P

тема: Выходные устройств ВУ ДВИГАТЕЛЕЙ САМОЛЕТОВ УКОРОЧЕННОГО И ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА требования: • поворот ветра тяги на 90 • время поворота не более 1… 2 с; • линейная связь между положением сопла и тягой • обеспечение минимального попадания горячих газов на вход в двигатель и на элементы конструкции самолета. нерегулируемые дозвуковые сопла с углом поворота вектора тяги на 90

Схема ВУ подъемно-маршевого двигателя ВУ двигателей самолетов УВВ с двумя поворотными соплами Р 27 В-300 A-A 2 1 А 3 3 4 4 А 4 1 - коллектор, 2 - затурбинный конус , 3 - направляющие патрубки, 4 - поворотные сопла

Сопла с управляемым вектором т Схема ВУ подъемно-маршевого двигателя с одним поворотным соплом Р-79 B-300 «Союз» 1988 Тяга 15. 5 т m=0. 8 Диаметр 1. 1 м сверхзвуковой СВВП ЯК-141 Сечения сопла в плоскости поворот d имеют форму эллипса Количество d/D поворотных сечений 1 0, 64 2 0, 91 3 0, 96 4 0, 98

Сопла с управляемым вектором т Pegasus 11 Rolls-Royce 1974 г. Тяга 9, 7 т. Диаметр 1, 2 м m=1, 55 3 Харриер II 2 1 2 3 4 5 6 7 2 3

Сопла с управляемым вектором т Механизм поворота сопел двигателя Pegasus с цепным приводом 2 8 1 5 6 3 1 7 сопло; 2 - цепной привод; 3 - ведущая «звёздочка; 4 - вращающийся корпус; 5 - цепь; 6 - шарики; 7 - неподвижный корпус; 8 - шарики сепаратора

тема: Выходные устройств РЕВЕРСИВНЫЕ УСТРОЙСТВА Безопасность: Способы торможения самолета: торможение РУне зависит • тормоза колес шасси, от (41%) состояния ВПП, • средства механизации крыла, направления ветра, (35%) скорости движения • изменением направления тяги самолета • дополнительное устройство (РУ) (24%) • увеличение массы • возд. винт (в ТВД), • дополнительные потери • парашюты, • опасность повреждения • специальные палубные Требования двигателя и самолета устройства величина коэффициента реверсирования • заданная • исключение отказаавианосцах) (на и непроизвольного включения РУ; • высокая скорость перекладки РУ (до 3 сек) • исключение неустойчивости тяги при перекладке (мин тяга) • исключение попадания реверсивной струи на вход двигателя • минимальная масса при прочности и надежность элементов РУ • минимальные гидравл. потери на прямой тяге

Реверсивные устройства Схемы реверсивных устройств: … … … … … а) РУ решетчатого типа перед соплом, … РУ ковшевого (створчатого) типа за соплом; в) РУ в наружном контуре б) … …

Реверсивные устройства РУ решетчатого типа, размещаемое перед соплом прямая тяга Д 30 • Большие значения к-та реверсирования до 0, 5… 0, 55 • Минимальные габариты и вес На режиме прямой тяги элементы РУ находятся в потоке горячих обратная тяга газов: • дополнительные гидравлические потери на прямой тяге • нужно уплотнение створок на прямой тяге

Реверсивные устройства РУ ковшового (створчатого) типа за соплом … … … … Д-30 КУ … … … На режиме прямой тяги элементы РУ не в потоке … горячих … … газов: … • низкие гидравл. потери на прямой тяге … • не нужно уплотнение • не высокий к-т реверсирования (до 0. 4) … • проще обеспечить прочность, надежность большие габариты и вес … • низкая жесткость … • ограничение по размещению на самолете …

Реверсивные устройства Реверсивное устройство ПС-90 А решетчатого типа в наружном контуре 1 - силовые кольца; 2 - рычажная система; 3 - створки; 4 - решетки; 5 - подвижный обтекатель прямой и обратной тяги • На режиме элементы РУ не находятся в потоке горячих газов • Нет дополнительных гидравлических потерь значения к-та реверсирования • низкие • Минимальные габариты и вес до 0, 28 • нужно уплотнение

Реверсивные устройства Реверсирование тяги ТВВД сверхвысокой двухконтурности НК-93 Самара двухрядный «Труд» винтовентилятор Тяга 18 т Диаметр 2, 9 с поворотными лопастями м, механизм поворота лопасти редуктор Нет дополнительного устройства -реверс Во внутр контуре-прямая тяга, низк. Rобр Попадание струи в сопло нар контура Сложное устр-во крепления и поворота л

Реверсивные устройства Материалы РУ • наружные кожухи, створки РУ - титановые сплавы ОТЧ, ВТ 20. • силовые корпуса и кожухи - применяются титановые сплавы ОТЧ • решетки «холодных» РУ - титановые сплавы ОТЧ, углепластики • решетки «горячих» РУ - сталь ЭИ 696 • в конструкции приводов РУ, замка, механизма управления - титановые с • створки, проставки, качалки - литейные сплавы ВЖЛ-14 • гидроцилндры - титановые сплавы ОТЧ, ВТ 20, ВТ 6, сталь ЭИ-961. • в шарнирах - сталь 95 Х 18, бронза Бр. АЖН.

Реверсивные устройства ПРИВОД РЕВЕРСИВНЫХ УСТРОЙСТВ. УПРАВЛЕНИЕ РУ требования к системе управления и приводу РУ • исключение непроизвольного включения РУ; • исключение неустойчивости тяги при перекладке РУ • высокая скорость перекладки РУ • надежность • минимальные габариты и масса

Привод реверсивных устройств. Управление РУ Привод обеспечивает перевод РУ из положения прямой тяги в обратную и типы приводов: гидравлический; Пример – Д 30 КУ + Высокое давление в гидроцил. - наименьшая масса - Опасность пожара. Применяют НГЖ -токсичность область применения – «холодные» РУ пневматический воздух из-за компрессора Пример Д 30 + Нет опасности пожара - Низкое давление в пневмоцил. - большая масса или малые усилия область применения – РУ перед соплом, «горячие» механический, пневмомеханический Пример Д 18 Т + Нет опасности пожара, нет проблемы сжатого воздуха + относительно небольшая масса - Сложная механика. - Трудно обеспечить высокую скорость срабатывания область применения – «холодные» РУ

Привод реверсивных устройств. Управление РУ Механизм управления и блокировки РУ. Назначение: • включение и выключение РУ , • блокировка РУ от самопроизвольного включения • перевод режима работы двигателя на малый газ при включении РУ. Устройства фиксации положения РУ – замки Назначение: удержание подвижной части РУ в положении прямой тяги от самопроизвольного включения. Предотвращение попадания реверсивных струй и посторонних предметов на вход двигателя и самолет

тема: Выходные устройств ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА ВЕРТОЛЕТНЫХ ТВа. Д И ГТД НАЗЕМНОГО ПРИМ вертолетные двигатели Назначение: • снижение статического давления газа за турбиной • отвод отработанных газов из двигателя в Требования атмосферу Защита трансмиссии, проходящей через выходное устройство, от перегрева; Минимальная теплоотдача в масло в системе смазки подшипников трансмиссии; Свобода тепловых расширений. Жесткость Минимальная масса Вертолетный ГТД ТВ 3 - 117

Выходные устройства вертолетных ТВа. Д и ГТД наземного пр Выходное устройство ТВа. Д для вертолетов 1 8 1 2 A 2 3 5 4 6 1 4 1 9 0 7 A 1 1 2 3 8 9 . 1 – фланец; 2 – наружная оболочка; 3 – кожух конический; 4 – кожух ; 5 – стойка; 6, 7, 8 – ребро; 9 – окантовка; 10, 11 – компенсатор; 12 – переходник; 13 – хомут

Выходные устройства вертолетных ТВа. Д и ГТД наземного пр Выходные устройства наземных ГТД Назначение - снижение статического давления газа за турбиной - направление потока газа, выходящего из турбины, в систему выхлопа. Требования • Минимальные гидравлические потери • Герметичность • Свобода тепловых расширений • Минимальная масса

Выходные устройства вертолетных ТВа. Д и ГТД наземного пр входное камера устройство сгорания ТВД СТ задняя ГТУ- опора 4 П вал отбора компресс выхлопной мощности ор диффузор задняя СТ КНД КВД камера опора сгорания ГТУ-25 П ТВД ТНД входное выхлопной вал отбора

Выходные устройства вертолетных ТВа. Д и ГТД наземного пр Улитка 3 11 5 4 A 6 2 7 1 – улитка, 2 – двигатель, 3 – система выхлопа, 4 – кронштейн, 5 – вертикальные тяги подвески улитки, 6 – горизонтальная тяга подвески, 7 – рама улитки, 11 – компенсатор