КОМПРЕССОР ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

5.1. Описание

5.1.1. Общие сведения

Компрессор высокого давления сжинает воздух, поступающий во внутренний контур дви­гателя. В состав КВД входят статор и ротор:

Статор.

5.1.2.1 Статор КВД (рис. 10) включает:

корпус 1 ВНА и первой ступени;

корпус 5 второй и третьей ступеней;

задний корпус 7;

ВНА (поз. 2);

девять НА (поз. 3, 4, 6, 8,  9, 10, 11, 13, 14).

Передний фланцем статор соединен с промежуточным корпусом, а задним - с корпу­сом 15 ОКС. В корпусах статора имеются окна осмотра лопаток КВД.  

5.1.2.2. Корпус 1 ВНА и первой ступени выполнен с двумя фланцами и продольным разъемом. В корпусе 1 смонтированы лопатки ВНА (поз. 2) и НА первой ступени (поз. 3).

5.1.2.3. Корпус 5 второй и третьей ступеней - с двумя фланцами и продольным разъемом. В корпусе 5 смонтированы лопатки НА (поз. 4 и 6).

5.1.2.4. Задний корпус 7- с двумя фланцами и продольным разъемом. К корпусу приварена обечайка 12 коллектора, образующая с ним кольцевую полость отбора воздуха из-за седьмой ступени.

5.1.2.5. Лопатки ВНА - поворотные, двухопорные. Поворотные лопатки НА первой и второй ступеней (поз. 5 и 4) - консольные. Поворот лопаток ВНА, НА первой и второй ступеней по сигналу системы управления (см. разд. 24) осуществляется гидроцилиндрами через приводные кольца 35 и систему рычагов 31.

5.1.2.6. Направляющие аппараты с третьей по восьмую ступени (поз. 6, 8, 9, 10, 11 и 13) -нерегулируемые. Через прорези в наружном кольце НА седьмой ступени и отверстия в корпусе производится отбор воздуха для нужд самолета, системы противообледенения двигателя и системы наддува масляных уплотнений опор двигателя. Выходной НА (поз. 14) КВД выполнен двухрядным, фланцем на наружном кольце крепится к кор­пусу 15 ОКС.

5.1.3. Ротор

5.1.3.1. Ротор включает:

диски с рабочими лопатками;

вал 16 (рис. 11); переднюю цапфу 2;

лабиринт 15.

 5.1.3.2. Барабан ротора состоит:

из двух секций дисков; первая секция включает диски 6 первой второй  ей ступеней; вторая секция - диски 9 четвертой, 10 пятой .и II шестой ступеней из трех дисков 12 седьмой, 13 восьмой и 14 девятой ступеней; первая ступень имеет 47 лопаток, вторая - 62, третья – 73, четвертая – 94, пятая – 99, шестая - 101, седьмая - 103, восьмая - 105 и девятая - 107 лопаток.

5.1.3.3. Вал 16 соединяет роторы КВД и турбины высокого давления и передает крутящий мо­мент от ротора ТВД.

3.1.3.3. Передней цапфой 2 ротор КВД опирается на шарикоподшипник, смонтированный в проме­жуточной корпусе. На цапфе установлены:

лабиринт 3, предотвращающий утечку воздуха из полости наддува в предмасляную полость передней опоры ротора КВД;

лабиринт 4, предотвращающий утечку воздуха из полости наддуве передней опоры в проточную часть КВД.

1 уплотнения предотвращает утечку воздухе из предмаслянной полости меж

уплотнения в полость наддува передней опоры КВД.

Лабиринт  15 предназначен для предотвращения утечек воздуха из тракта компрессора в разгрузочную полость за КВД. 

ОСНОВНАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ

6.1.1.Общие сведения

Основная камера сгорания - кольцевая, состоит из наружного корпуса 1 (рис. 12) внутреннего корпуса 9 и жаровой трубы 5. Корпуса ОКС и теплообменника образуют со стенками жаровой трубы кольцевые каналы, по которым воздух из компрессора высокого давления поступает в жаровую трубу. Топливо в ОКС подается топливным коллектором через двадцать восемь форсунок. Воспламенение топлива в ОКС осуществляется системой зажигании. Топливный коллектор и запальные устройства размещены на корпусе ОКС.

6.1.2 Корпус

6.1.2.1. Корпус - элемент силовой схемы двигателя. Передняя часть корпуса образует кольцевой диффузор, в котором снижается скорость воздуха, поступающего в ОКС из компрессора.

6.1.2.2 Корпус состоит из наружного 1 и внутреннего 9 корпусов, соединенных четырнадцатью полыми стойками 14. На семи стойках имеются кронштейны 13 для крепления жаровой трубы 5 и топливного коллектора 11 к корпусу ОКС. На переднем фланце внутреннего корпуса 9 укреплены крышки лабиринтного уплотнения разгрузочной полости. Задний фланец внутреннего корпуса 9 крепится к корпусу соплового аппарата ТВД. Передний фланец наружного корпуса 1 крепится к фланцу корпуса КВД, а задний фланец к переднему фланцу корпуса теплообменника.

6.1.3. Жаровая труба

6 1.3.1. Жаровая труба 5 предназначена для сжигания топливовоздушной смеси и формирования поля температур газа на входе в турбину.

6.1.3.2. Жаровая труба состоит из набора профилированных секций, соединенных между собой сваркой (для двигателей 20-й серии), или профилированных точеных секций (для двигателей 22-й серии)

Фронтовая часть жаровой трубы 5 состоит из кольцевой обечайки 12 с двадцатью восемью цилиндрическими камерами смешения 3 и лопаточных завихрителей 2, подвижно установленных на входе в камеры смешения.

6.1.3.3. Для создания горючей топливовоздушной смеси во фронтовой части жаровой трубы имеется ряд отверстий подвода воздуха – воздухозаборников 4. Камеры смешения 3 служат для подготовки, топливовоздушной смеси, поступающей в жаровую трубу. Формирование поля температур на выходе из камеры сгорания осуществляется воздухом, поступающим через четыре ряда отверстий 6, расположенных на смесительной части жаровой трубы. Для охлаждения стенок жаровой трубы на ее внутренней и наружной оболочках имеются кольцевые щели 10, в которые через отверстия поступает воздух, образующий заградительную пелену вдоль стенок. На внутреннюю поверхность жаровой трубы нанесено жаростойкое покрытие.

6.1.3.4. Для компенсации взаимных перемещений от тепловых воздействий жаровая труба и топливный коллектор крепятся к кронштейнам 13 стоек 14 радиальными штифтами 15. Компенсация взаимных перемещений жаровой трубы и СА ТВД осуществляется с помощью телескопического соединения по фланцам 8.

ТУРБИНА

7.1. Описание

7.1.1. Общие сведении.

Узел турбины (рис. 13) включает последовательно расположенные одноступенчатые осевые турбины высокого и низкого давления, а такаже опору. Схема охлаждения турбины приведена на рис. 14.

Турбина высокого давления приводит во вращение компрессор высокого давления и агре­гаты, установленные на коробке приводов двигательных агрегатов и на выносной короб­ке агрегатов.

Турбина низкого давления приводит во вращение компрессор низкого давления. Каждая из турбин включает, ротор и сопловой аппарат.

Опора узла турбины - элемент силовой схемы двигателя. Радиальные усилия от ротора ТВД передаются на опору через межроторный подшипник, вал ТНД и расположенный в опоре подшипник ротора ТНД. В узел входят корпус опоры и корпус подшипника.

7.1.2. Турбина высокого давления

7.1.2.1. Сопловой аппарат ТВД.

Сопловой аппарат ТВД кольцом 6 (рис. 13) соединен с фланцами обода 10 СА ТНД, корпусатеплообменника и телескопическим соединением через кольцо 2- с жаровой тру­бой ОКС. Наружное кольцо 6 СА ТВД имеет отверстия для подвода вторичного воздуха из ОКС и ВВТ на охлаждение соплового аппарата и рабочих лопаток ТВД. Внутреннее кольцо 1 СА ТВД соединено фланцем с аппаратом закрутки 3 и с внутренним корпусом ОКС.

Внутреннее кольцо 1 через кольцо 4 телескопически соединено с жаровой трубой ОКС. Кольца 1 и 4 образуют канал подвода вторичного воздуха от ОКС на охлаждение внут­ренних полок сопловых лопаток. Сопловой аппарат ТВД имеет сорок две лопатки, объединенные в четырнадцать литых трехлопаточных блоков 5,чем достигается умень­шение перетечек газа.

Сопловая лопатка - пустотелая, охлаждаемая. Перо, наружная и внутренняя полки образуют с пером и полками соседних лопаток проточную часть. Внутренняя полость сопловой лопатки разделена перегородкой 44. На входной кромке лопатки имеется пер­форация 41, обеспечивающая пленочное охлаждение наружной поверхности пера. В пе­редней полости размещен дефлектор 43, а в задней - дефлектор 45. Дефлекторы имеют отверстия для охлаждающего воздуха.

7.1.2.2. Ротор ТВД

Ротор ТВД состоит:                                                     

из диска 37 с 90 лопатками 9 рабочего колеса;

из цапфы 36 с лабиринтами и маслоуплотнительными кольцами 31.

В диске 37 выполнены наклонные отверстия 40- для подвода охлаждающего воздуха к ра­бочим лопаткам

Рабочая лопатка ТВД - полая, охлаждаемая. Во внутренней полости ее для органи­зации процесса охлаждения имеются продольный канал с отверстиями в перегородке и ребра. Хвостовик лопатки "елочного типа". В хвостовике цапфы 36 размешены масля­ное уплотнение и обойма роликового подшипника, являющегося задней опорой ротора высокого давления.

7.1.3. Турбина низкого давления

7-1.3.1. Сопловой аппарат ТНД

Сопловой аппарат ТНД соединен с корпусом теплообменника и наружным кольцом 6 тур­бины высокого давления, а также с корпусом опоры турбины.

Сопловой аппарат ТНД имеет тридцать три лопатки, спаянные в одиннадцать трехлолаточных блоков 11 для уменьшения перетечек газа.

Сопловая лопатка - литая, пустотелая, охлаждаемая. Перо, наружная и внутренняя полки образуют с пером и полками соседней лопатки проточную часть соплового аппа­рата ТНД. Во внутренней полости пера лопатки размещен перфорированный дефлектор 46. На внутренней поверхности пера имеются поперечные ребра 50 и турбулизирующие штырь­ки 49 для организации направленного течения охлаждающего воздуха. Диафрагма 14 служит для разделения полостей между рабочими колесами ТВД и ТНД.

7.1.3.2. Ротор ТНД

Ротор ТНД включает:

диск 26 с 90 рабочими лопатками 15;

цапфу 29;

вал 30;

напорный диск 19.

Диск 26 имеет пазы для крепления рабочих лопаток и наклонные отверстия 39 для подвода охлаждающего воздуха к ним.

Рабочая лопатка ТНД - литая, полая, охлаждаемая. На периферийной части имеет бандажную полку с гребешком лабиринтного уплотнения, обеспечивающим уменьшение ра­диального зазора между ротором и сопловым аппаратом ТНД.

Цапфа 29 имеет на передней части внутренние шлицы, передающие крутящий момент на вал 30. На наружной поверхности передней части цапфа установлена внутренняя обой­ма роликового подшипника (на который опирается ротор высокого давления), лаби­ринт 35 и набор уплотнительных колец 33, образующих переднее уплотнение масляной полости задней опоры ТВД.

На цилиндрическом поясе в передней части цапфы 36 имеется набор уплотнительных колец 31, образующих уплотнение масляной полости между роторами турбин высокого и низкого давлений. На цилиндрическом поясе в задней части цапфы установлен набор уплотнительных колец 27, образующих уплотнение масляной полости опоры ТНД. Вал 30 состоит из трех частей, соединенных штифтами. В задней части вала имеется привод откачивающего маслонасоса опоры турбины. В передней части вала имеются шлицы, передающие крутящий момент на ротор КНД через рессору. Напорный диск 19 обеспечивает увеличение давления охлаждающего воздуха на входе в рабочие лопатки ТНД.

7.1.4. Опора

В состав опоры турбины входят корпус опоры и корпус 23 подшипника. Корпус опоры со­стоит из наружного корпуса 17 и внутренних колец 21, соединенных силовыми стойка­ми 16 и образующих силовую схему опоры турбины. В состав опоры входят также экран 20 с обтекателями, пеногасящая сетка 24 и крепежные детали. Внутри силовых стоек 18 размешены трубопроводы: подвода и откачки масла; суфлирования масляных полостей; сливе масла.

Через полости силовых стоек 13 подводится воздух на охлаждение ТНД и отводится воздух из предмасляной полости. Силовые стойки 18 закрыты снаружи обтекателями. Эк­ран 20 с обтекателями образует проточную часть газовоздушного тракта за ТНД. Корпус 23 подшипника и крышки 25 и 53 образуют масляную полость опоры турбины. Мас­ляная полость термоизолирована. На корпусе 25 подшипника установлены маслооткачиваюший насос 22 и масляный коллектор 26. Между наружной обоймой роликоподшипника ротора ТНД и корпусом подшипника размешен упругомасляный демпфер.

ФОРСАЖНАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ

8.1. Описание

8. 1.1. Общие сведения

В состав форсажной камеры входят:

смеситель 2 (рис. 15);

фронтовое устройство 3;

корпус 5 с теплозащитным экраном 6;

кок-стекатель 10.

8.1.2. Смеситель

8.1.2.1. Смеситель - элемент силовой схемы двигателя, осуществляет связь корпусов внутрен­него и наружного контуров двигателя. Смеситель состоит из корпуса 2 (рис. 16) и смесителя 7.

8.1.2.2. Корпус 2 передним фланцем 1 прикреплен к корпусу наружного контура. К заднемуфланцу 8 прикреплено фронтовое устройство.

На шпангоуте 6 установлены:

восемь термопар 5;

центробежная форсунка системы «огневой дорожки^» ФК;

трубопровод слива топлива из сливного бачка двигателя в проточную часть ФК;

приемник полного давления.

8.1.2.3. Смеситель 7 перемешивает потоки газа внутреннего контура и воздуха наружного кон­тура перед фронтовым устройством.

Смеситель передним фланцем 4- прикреплен к корпусу опоры турбины, а кольцом 9 под­вижно опирается на корпус 2. Подвижность смесителя обеспечивает осевую компенса­цию внутреннего контура относительно наружного. Смеситель имеет двадцать два кармана 10.

8.1.3. Фронтовое устройство 99.12.10.450 или 99.12.80.600 (фронтовое устройство 99.12.80.600 новой конструкции внедрено для исключения обгаров большого стабилизатора и стоек).

8.1.3.1. Фронтовое устройство предназначено для организации устойчивого горения топлива в форсажной камере.

Фронтовое устройство состоит:

из корпуса с двухсекционным теплозащитным экраном;

из системы стабилизации пламени;

из топливных коллекторов.

8.1.3.2. Корпус - кольцевая обечайка 11 (рис. 17) с фланцами 1 и 12. В корпус вварены:

силовой пояс 10 с узлами крепления двигателя к самолету;

два фланца для установки ионизационных датчиков пламени;

пять втулок для выводов топливных коллекторов;

одиннадцать фланцев для крепления тягами 8 стабилизаторов 13 и 16 и форсажной ка­меры 15 с топливными коллекторами 3, 4, 5, 6 и 9;

патрубок для подсоединения аварийного слива топлива;

фланец для установки приемника полного давления.

8.1.5.3. Теплозащитный экран 2 - двухсекционный. Экран с обечайкой корпуса образуют кольце­вой канал подвода воздуха из наружного контура на охлаждение форсажной камеры и реактивного сопла. Первая секция имеет на входе двадцать два гофра, а на выходе -сорок четыре.

Вторая секция экрана имеет сорок четыре гофра и одновременно является антивибра­ционным элементом.

8.1.5.4. Система стабилизации пламени состоит из кольцевой форсажной камеры 15, двух V-образных стабилизаторов - большого 13 и малого 16, а также двадцати двух стоек 14 и 30 соответственно большого и малого стабилизаторов. Форсажная камера - V-образный кольцевой стабилизатора внутри которого расположен карбюратор 18, образован­ный одиннадцатью трубами, перфорированными отверстиями, с заборниками на входе. В каждую трубу поступает топливо от пускового коллектора 9 и газ из тракта. Топливо и газ проходят через карбюратор и поступают во внутреннюю полость форсаж­ной камеры.

Большой и малый стабилизаторы закреплены на форсажной камере каждый одиннадцатью стойками 14, которые одновременно выполняют функции радиальных стабилизаторов.

Форсажная камера закреплена в корпусе одиннадцатью тягами 6.

На внутренней полке профиля малого стабилизатора имеется одиннадцать V-образных радиальных стабилизаторов 17.

8.1.5-5- Топливные коллекторы 3, 4, 5, 6 и 9 расположены перед форсажной камерой и закреп­лены на ней серьгами, которые обеспечивают свободу перемещения коллекторов при нагреве.

Коллектор 9, постоянно работающий во всем диапазоне форсированных режимов двига­теля, является пусковым. Он имеет одиннадцать струйных форсунок, питающих топли­вом карбюратор, и тридцать три отверстия, в кольце 19, направленных на отражате­ли 20, питающих форсажную камеру.

Каждый из коллекторов 3, 4, 5 и 6 имеет по двадцать две форсунки 7. У коллекто­ров 5 и 6 форсунки установлены на наружном диаметре колеи; у коллекторов 3, 4 -на внутреннем. Каждая форсунка коллекторов 3, 4, 5 ^И 6 имеет соответственно 6, 5, 6 и 8 отверстий, через которые подается топливо в проточную часть фронтового уст­ройства перпендикулярно потоку газа.

Коллекторы 3, 4, 5 имеют по 11 экранов для зашиты внутренних полостей кольцевых труб от нагарообразования.

8.1.3.6. Топливные коллекторы 3, 4, 9 фронтового устройства 99.12.80.600 (рис. 17, лист 2 из 3) расположены перед форсажной камерой, коллекторы 5 и 6 расположены перед большим стабилизатором и закреплены на них серьгами, которые обеспечивают свободу перемещения коллекторов при нагреве. Коллектор 9, постоянно работающий во всем диапазоне форсированных режимов двигателя, является пусковым. Он имеет одиннадцать струйных форсунок, питающих топливом карбюратор, и тридцать три отверстия в кольце 19, направленных на отражатели 20, питающих форсажную камеру. Коллекторы 3 и 4 имеют по двадцать две форсунки 7, установленных на внутреннем диаметре кольца. Каждая форсунка имеет соответственно по шесть и пять отверстий. Коллектор 5 имеет тридцать три форсунки: двадцать две  из них установлены в одиннадцать распылителей и имеют по три отверстия каждая, одиннадцать форсунок имеют по два отверстия.

Коллектор 6 имеет сорок четыре форсунки, установленных в двадцати двух распылителях, каждая из них имеет по четыре отверстия. Через отверстия в форсунках топливо подается в проточную часть фронтового устройства перпендикулярно потоку газов. Коллекторы 3 и 4 имеет по одиннадцать экранов для зашиты внутренних полостей кольцевых труб от нагарообразования.

8.1.4. Корпус форсажной камеры

Корпус ФК состоит из корпуса 5(рис. 15) и теплозащитного экрана 6. На конической части корпуса расположен шпангоут 7 для крепления элементов реактивного сопла. В нижней части установлен дренажный клепан 11 для слива топлива. Теплозащитный эк­ран состоит из четырех секций, каждая из которых имеет по сорок четыре гофра и пер­форирована отверстиями.

8.1.5. Кок-стекатель

Кок-стекатель 10 уменьшает потери энергии при выходе газа из турбины. Перфорация на коке-стекателе служит для уменьшения пульсационного горения в форсажной камере.

8.2. Работа

8.2.1. Поток газа и воздуха из смесителя поступает в полость фронтового устройства. Часть воздуха попадает в полость, образованную экранами и стенками корпусов фронтового устройства и корпуса ФК, и охлаждает корпуса и реактивное сопло.

8.2.2. В системе стабилизации пламени фронтового устройства создается обширная зона обрат­ных токов, что обеспечивает полноту сгорания топлива, надежный запуск и устойчи­вость работы ФК в широком диапазоне режимов.

8.2.3. Включение ФК осуществляется системой запуска (см. разд. 33) при перемещении РУД в диапазон форсированных режимов.

Пламя "огневой дорожки", достигнув зоны обратных токов форсажной камеры, воспламе­няет топливовоздушную смесь, подготовленную форсажной камерой 15 (рис. 17) и пус­ковым коллектором 9. При этом расход топлива через пусковой коллектор составляет приблизительно 10 % от суммарного расхода всех коллекторов. После воспламенения топ­лива в ФК по сигналу ионизационных датчиков пламени снимается блокировка в РСФ, со­ответствующая его работе на минимальном форсированном режиме.

Топливо через форсунки топливных коллекторов 3, 4, 5, 6 первого и второго каскадов (или только первого) подается в проточную часть фронтового устройства и вместе с по­током газа поступает в зону горения ФК. Количество подаваемого топлива определяется регулятором сопла и форсажа в зависимости от степени форсирования двигателя.