Особенности комбинированных компрессоров

        Применение ОК в ГТД малых мощностей неэффективно, так как при небольших расходах воздуха лопатки последних ступеней ОК получаются слишком короткими, что приводит к существенным потерям энергии на непроизводительное перетекание воздуха в радиальных зазорах. Для обеспечения достаточно высоких π_к* в ОК таких ГТД за осевыми ступенями последовательно устанавливают заключительную центробежную ступень, которая удовлетворительно работает при малых расходах воздуха и может дать от 40 до 75% общей работы сжатия. Выполненные по данной схеме комбинированные компрессоры получили название осецентробежных.

    Стремление хотя бы частично устранить недостатки центробежного компрессора и сохранить его положительные качества привело к созданию диагональных ступеней, занимающих по принципу работы и параметрам промежуточное положение между центробежными и осевыми ступенями. В РК диагональной ступени сжатие воздуха происходит как от действия центробежных сил, так и за счет уменьшения относительной скорости в расширяющихся межлопаточных каналах. Существенное сжатие воздуха в РК позволяет уменьшить степень его торможения и связанные с этим потери в диффузоре, который фактически приобретает функции НА осевой ступени. Это обстоятельство обусловило целесообразность применения диагонально-осевого компрессора с первой диагональной ступенью и последующими осевыми. Такой компрессор обеспечивает достаточно высокую степень повышения давления при небольшом общем числе ступеней.

    В связи с сохраняющейся тенденцией дальнейшего повышения π_к* и соответствующим увеличением количества ступеней ОК считается целесообразным в перспективных двигателях заменить несколько малоэффективных последних осевых ступеней с очень короткими лопатками одной центробежной ступенью. Таким образом, область практического использования осецентробежных компрессоров будет существенно расширяться.

Влияние условий эксплуатации на работу ОК

При длительной эксплуатации ГТД, особенно на пыльных аэродромах, происходит абразивный износ уплотнений и профилей лопаток ОК. Увеличение радиального зазора вследствие абразивного износа уплотнений приводит к усилению перетекания воздуха через зазор с вогнутой стороны лопатки на выпуклую. Вследствие этого снижаются увеличиваются потери на перетекание и снижаются ξ_к* и π_к*. Это приводит к увеличению расхода топлива и, следовательно, температуры газа перед турбиной, а также к существенному снижению запаса устойчивости ОК.

Влиянию абразивного износа лопаток особенно подвержены ОК вертолетных ГТД, так как вертолеты обычно базируются на грунтовых площадках и длительное время работают вблизи земли.

Влияние влажности воздуха. В атмосферном воздухе могут находиться водяной и капли воды. Влияние их на эксплуатационные характеристики ОК несколько различное.Влияние пара связано с различием газовых постоянных сухого воздуха и водяного пара. При увеличении влажности воздуха n_пр уменьшается. Вследствие этого, а также в связи с уменьшением плотности влажного воздуха, снижаются π_к* и G_в.пр, что отрицательно сказывается на газодинамической устойчивости ОК.Влияние капель воды на характеристики ОК более сложное. Вода, попадающая в ОК в виде капель, частично в нем испаряется, что приводит к снижению π_к* и G_в. Однако на испарение воды затрачивается тепло, отбираемое от воздуха, что приводит к охлаждению воздуха в процессе сжатия и повышению π_к*. В конечном счете, при малом испарении воды в ОКπ_к*снижается, а при большом – может повыситься.

Характерные неисправности компрессоров

    Наибольшее число неисправностей ОК связано с попаданием в двигатель посторонних предметов. Крупные предметы (камни, птицы, куски льда с ВПП или РД) могут вызвать локальные забоины и вмятины на деталях проточной части или даже полное разрушение (обрыв) рабочих лопаток с последующими вторичными разрушениями элементов по всему тракту двигателя. Забоины, вмятины лопаток приводят к нарушению расчетной формы проточной части ОК, что сопровождается падением его КПД, увеличением расхода топлива и температуры газов перед турбиной. Искажение расчетной геометрии поврежденных лопаток вызывает разбалансировку ротора и повышение уровня вибраций двигателя.

    Распространенной неисправностью вентиляторов ТРДД является расстыковка рабочих лопаток по антивибрационным полкам в результате их деформации от ударов посторонними предметами или износа поверхностей контакта полок.

    Попадание в двигатель вместе с воздухом большого количества песка и пыли приводит к интенсивному эрозионному износу лопаток ОК и уплотнений проточной части, при котором падает КПД ОК и увеличивается расход топлива. Для уменьшения эрозионного износа применяют пылезащитные устройства на входе в двигатель.

    Наличие в атмосферном воздухе влажных частиц глины, речного ила и других вязких компонентов постепенно вызывает сильное загрязнение проточной части ОК, существенно ухудшающее параметры двигателя. Для восстановления свойств ОК выполняют промывку проточной части синтетическими моющими средствами.

    Атмосферный воздух некоторых районов содержит химически активные вещества (соли морской воды, солончаковой пыли), которые являются причиной коррозии деталей ОК. Наиболее подвержены коррозии тонкие выходные кромки лопаток последних ступеней. Для повышения коррозионной стойкости на поверхность лопаток наносят защитные покрытия.

    Для своевременного обнаружения неисправностей ОК выполняют периодические осмотры всех элементов проточной части. С этой целью корпусы ОК оборудуют необходимым количеством смотровых окон. Визуальный контроль выполняется с помощью оптических приборов – эндоскопов. Использование в них гибких волоконных световодов позволяет через одно окно осмотреть детали нескольких ступеней ОК.

Тема 5. Камеры сгорания авиационных ГТД