Перепускные клапаны

Итак для того чтобы расход воздуха на выходе из двигателя соответствовал расходу на входе, на средних ступенях компрессора, по окружности, устанавливают перепускные клапаны. Обычно такую схему применяют на турбовинтовых двигателях. (см рис. 3)

 

Т.к. рабочий диапазон вращения ротора таких двигателей не велик, порядка 90-100%, то нет необходимости усложнять двигатель. 90% это как правило режим земного малого газа. В полёте частота вращения ротора постоянно 100%. Это делается из-за условия приёмистости двигателя. Т.к. винт очень массивен, и быстро раскрутить его до нужного режима не представляется возможным, то обороты двигателя сделали постоянными 100%, а режим работа задаётся рычагом УПРТ (управление положением рычага топлива). При даче газа подача топлива увеличивается при постоянных оборотах, а лопасти винта переставляются на больший угол атаки( винт догружается) за минимальное время. Для повышения газодинамической устойчивости турбореактивных двигателей и увеличения рабочего диапазона частот вращения, одних клапанов перепуска мало, применяют также поворотные лопатки В.Н.А.(входного направляющего аппарата), а также многовальную схему. Разберём вначале поворотные лопатки В.Н.А.

Поворотные лопатки В.Н.А.

От начала запуска и до определённых оборотов, поворотные лопатки Н.А. устанавливаются на отрицательный угол (-10^О на Д-30-3с, -30^О на Д-30-КУ), тем самым обеспечивая пониженный расход воздуха на передних ступенях компрессора и расчётный расход на последних ступенях.

По мере увеличения частоты вращения, поворотные лопатки поворачиваются на 0гр, обеспечивая приращение расхода воздуха на входе в двигатель, приближая его к максимальному расчётному расходу. С точки зрения экономичности, поворотные лопатки выгоднее, чем клапаны перепуска, т.к. при использовании клапанов перепуска, в атмосферу сбрасывается сжатый воздух, на сжатие которого была затрачена энергия. Но с конструктивной точки зрения, клапаны перепуска установить проще. Скажу ещё, что ступеней сжатия с поворотными лопатками может быть несколько, вплоть до четырёх, это зависит от того, какие параметры проектировщики хотят добиться от компрессора.(см.рис4)

рис.4

Многовальная схема

Третьим конструктивным противопомпажным мероприятием является многовальная схема двигателя. Чтобы пропустить больший расход воздуха через последние ступени сжатия, они должны вращаться с большей скоростью. Передние ступени компрессора насаживаются на ротор низкого давления (НД) со своей турбиной, а задние ступени устанавливаются на ротор высокого давления(ВД), тоже со своей турбиной. Причём если компрессор НД установлен перед компрессором ВД, то турбина НД установлена после турбины ВД (см. рис.5).

Между собой роторы НД и ВД не имеют ни какой механической связи, между ними существует только газодинамическая связь.

рис..5

На современных двигателях зачастую применяется различные комбинации всех этих мероприятий, всё зависит от того какие параметры закладываются в двигатель.

Т.о. идеальным двигателем, с точки зрения газодинамической устойчивости компрессора, будет двигатель, у которого столько же валов, сколько ступеней сжатия в компрессоре. Каждый вал будет вращаться с той частотой, которая ему необходима, чтобы пропустить расчётный расход воздуха для каждого режима работы двигателя.

 

Конструкция компрессоров

Роторы: с рабочими лопатками

¾ Барабанные

¾ Дисковые

¾ Барабанно-дисковые

Статор:

¾ Корпус

¾ Направляющие аппараты

¾ опоры

Нагрузки