Гондолы двигателей магистральных ВС

Размещение двигателей на ВС определяется числом двигателей, целевым назначением ВС и условиями его эксплуатации. Реактивные двигатели на современных ВС размещают следующим образом: внутри хвостовой части фюзеляжа; на крыле или под крылом на пилонах; у корня крыла; снаружи хвостовой части фюзеляжа.

Размещение двигателей на крыле и под крылом на пилонах в весовом отношении оказывается выгодным, так как при этом двигатели разгружают своим весом крыло при его работе на изгиб в полете, что улучшает противофлаттерные свойства крыла.

На пассажирских ВС «второго поколения» получило широкое распространение размещение двигателей в хвостовой части фюзеляжа. Такое размещение улучшает аэродинамику крыла и позволяет полнее использовать средства механизации крыла, повысить пожарную безопасность в аварийных ситуациях, а также повысить уровень комфорта в пассажирском салоне в результате уменьшения шума и вибраций от работающих двигателей.

Недостатком последней схемы является утяжеление конструкции ВС из-за отсутствия разгрузки крыла и необходимости усиления хвостовой части фюзеляжа, поэтому на пассажирских ВС «третьего поколения» была принята установка двигателей на пилонах под крылом.

На винтовых ВС из-за наличия тянущих воздушных винтов двигатели могут быть установлены только в передней части фюзеляжа и на крыле ВС.

При внешнем размещении двигателей их заключают в гондолы. Гондолы двигателей должны обеспечивать подвод воздуха к двигателю с равномерным полем скоростей, минимальное лобовое сопротивление, удобный доступ к двигателю и расположенным на нем агрегатам.

Внешние формы гондол определяются типом двигателя и местом его установки на ВС. Конструктивно-силовую схему гондолы выбирают в соответствии с характером силового нагружения.

Различают каркасную и панельную конструкцию гондол. В каркасных схемах прочность и жесткость конструкции создаются каркасом, к которому крепят съемные крышки с тонкой обшивкой, подкрепленной силовым набором. Передняя часть гондол (воздухозаборник) выполняется обогреваемой воздухом, отбираемым от компрессора двигателя.

Панельная гондола состоит из жестких панелей, соединенных между собой замками и образующих замкнутую аэродинамическую оболочку.

В конструкции гондол обязательно предусматривается противопожарная перегородка. Обшивку хвостовой части гондол в зоне струи выхлопных газов изготавливают из листов нержавеющей стали или титана.

    9.2. Подвеска двигателя к ВС. Нагрузки на узлы крепления

Подвеска двигателя к ВС осуществляется с помощью специальных узлов, монтируемых на корпусе двигателя, и подмоторных рам, относящихся к конструкции ВС. Узлы крепления двигателя нагружаются силой тяги и другими свободными силами и моментами. В ТВД к ним относятся прежде всего моменты, обусловленные реакцией воздушного винта.

Подвеска двигателя на пилоне под крылом допускает быстрый монтаж (демонтаж) двигателя вместе с гондолой. Двигатель крепится к силовой части пилона, как правило, в двух плоскостях. Плоскость, в которой осуществляется передача силы тяги, носит название основной. Вторая плоскость подвески называется дополнительной (вспомогательной). В обеих плоскостях крепления необходимо обеспечить свободные температурные расширения корпуса ГТД в радиальном направлении, а во вспомогательной плоскости – дополнительно и в осевом направлении.

Основная плоскость подвески обычно располагается возможно ближе к центру масс двигателя, дополнительная – как можно дальше от первой. Такое размещение плоскостей подвески позволяет получить меньшие величины реакций в узлах крепления от инерционных сил и моментов. Желательно также, чтобы расположение узлов подвески вызывало минимальное влияние деформаций корпуса на радиальные зазоры в компрессоре и турбине. В связи с эти они размещаются на корпусах двигателя, выполненных в виде кольцевых силовых рам.

В ТРД и ТРДД малой и средней степени двухконтурности выполнение этих требований наиболее полно обеспечивается при расположении основной плоскости крепления в районе соединения корпусов компрессора и камеры сгорания, а дополнительной – в плоскости переднего корпуса компрессора или задней опоры турбины.

Двигатели винтовых самолетов крепятся при помощи пространственной стержневой системы, опорных поясов-колец или комбинации балок и стержней. Особенностью этой схемы является наличие мощных амортизаторов для поглощения вибраций двигателя и воздушного винта.

В ТВД основные узлы подвески, как правило монтируют на лобовом картере. С учетом массы воздушного винта эта плоскость близка к центру масс, кроме того, такое расположение узлов крепления дает возможность разгрузить корпус двигателя от действия силы тяги и реактивного момента винта.

В ТРДД большой степени двухконтурности в наружном контуре создается большая часть тяги; кроме того, наибольшей жесткостью в такой конструкции обладает переходный корпус. Поэтому плоскость основных узлов подвески совмещается с плоскостью переходного корпуса, а дополнительные узлы подвески связаны в этой схеме с корпусом задней опоры двигателя.

В двигателях большой длины (например, в ТРДФ) применяется и третья дополнительная плоскость подвески, располагаемая в задней части форсажной камеры. Как и в любой дополнительной плоскости подвески, в ней должно обеспечиваться свободное температурное расширение корпуса двигателя относительно самолета как в осевом, так и в радиальном направлении.

Число узлов крепления выбирают минимально необходимым. При их размещении стремятся обеспечить свободный доступ к ним для облегчения монтажа и демонтажа двигателя. В ряде случаев предусматривают несколько вариантов крепления двигателя, что расширяет возможность его использования на различных самолетах (универсальная подвеска).

Соединение узлов подвески с силовой конструкцией ВС осуществляется обычно с помощью шарниров, обеспечивающих свободные температурные расширения корпуса двигателя и исключающие его нагружение при деформации ВС. В конструкции узлов подвески часто предусматривают амортизирующие устройства, обеспечивающие виброизоляцию ГТД.