«Пособие является электронной копией учебника: Конструкция и летная эксплуатация двигателя НК-8-2У. М., Машиностроение, 1978г-144 с., Автор: Тимофеев Н.И. Издательство Воздушный транспорт, 1978 Допущено для использования ...»

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика

С.П. Королева.

Кафедра: «Эксплуатация летательных аппаратов»

Конструкция и летная эксплуатация двигателя НК-8-2У

Учебное пособие.

(Компьютерный вариант)

Ответственный за подготовку пособия: Сошин В.М.

Компьютерная обработка студент: Медведев В.И., Валуев А.А., Гумеров О.Р., Маринков Е.Е.

Пособие предназначено для студентов 3-го курса специальности 160901, изучающих конструкцию двигателя НК-8-2У по дисциплине «Авиационная техника». Пособие также может быть полезным при подготовке к проведению практических работ на самолете Ту-154 и при выполнении курсового проекта по дисциплине «Техническая эксплуатация ЛА и АД»,и выполнении дипломного проекта.

Пособие является электронной копией учебника:

Конструкция и летная эксплуатация двигателя НК-8-2У. М., «Машиностроение», 1978г-144 с., Автор: Тимофеев Н.И.

Издательство «Воздушный транспорт», Допущено для использования в учебном процессе.

Протокол заседания кафедры «ЭЛА»

№ _4_ от «20» _декабря_ 2005г.

Самара 2005г.

ГЛАВА 1.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДВИГАТЕЛЕ НК-8-2У

1.1.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИГАТЕЛЯ НК-8-2У На магистральных реактивных самолетах Ту-154 и Ту-154А установлены двигатели НК-8-2 и НК-8-2У.

Основное отличие Ту-154А от своего предшественника заключается в замене двигателя НК-8-2 с взлетной тягой 9500 кгс двигателем НК-8-2У с большей взлетной тягой.

Турбовентиляторный двигатель НК-8-2У представляет собой двухконтурный, двухкаскадный, газотурбинный двигатель со смешением потоков воздуха и газа (рис. 1).

Этот двигатель является модификацией двигателя НК-8-2, у него повышенная тяга, уменьшенный удельный расход топлива и увеличенная тяга реверса. На взлетном и крейсерских режимах у двигателя НК-8-2У более высокие запасы газодинамической устойчивости.

На двигателе НК-8-2У установлена система сигнализации опасной температуры подшипников СТП-3 и система ограничения температуры выходящих газов РТ-12-9АТ.

В масляной системе в линии откачки масла из опор стоят магнитные пробки, позволяющие судить о состоянии деталей опор роторов. Для осмотра в процессе эксплуатации проточной части двигателя, лопаток компрессора низкого и высокого давления, а также лопаток турбины предусмотрены специальные окна, через которые может осуществляться зачистка забоин на лопатках без снятия двигателя. Кроме того, на двигателе выполнены работы, повышающие надежность узлов и их ресурс.

На самолете Ту-154А в хвостовой части фюзеляжа установлены три двигателя НК-8У (рис. 1 и 2).

Два внешних двигателя — первый и третий — установлены в легкосъемных гондолах на горизонтальных пилонах, а второй двигатель установлен на внутренней гондоле внутри фюзеляжа. Для улучшения посадочных характеристик самолета на внешние двигатели установлен реверс тяги.

Для обеспечения удобств эксплуатации все агрегаты расположены в нижней части двигателя. Максимально уменьшена длина и количество трубопроводов.

Рис. 1. Двигатель НК-8-2У с реверсом (вид слева) Рис. 2. Двигатель НК-8-2У с соплом (вид справа)

1.2. ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВУХКОНТУРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

В двухконтурном турбореактивном двигателе в качестве рабочего тела используется атмосферный воздух (рис. 3), поступающий через входной канал и входной направляющий аппарат в двухступенчатый вентилятор.

Рис. 3. Изменения параметров воздуха и газа вдоль тракта двигателя НК-8-2У:

pI, TI, cI — соответственно давление, температура, скорость в первом контуре; pII, ТII, cII—давление, температура, скорость во втором контуре Двухступенчатый вентилятор фактически выполняет роль высоконапорного воздушного винта, в котором воздух сжимается и направляется в наружный II и внутренний I контуры. Количественное распределение воздуха между двумя контурами характеризуется основным параметром двухконтурного двигателя — степенью двухконтурности.

Степень двухконтурности есть отношение массового количества воздуха, проходящего через наружный контур (II контур), к массовому количеству воздуха, проходящему через внутренний контур (I контур):

где т — степень двухконтурности; GBII — массовое количество воздуха, проходящего через II контур; GBI — массовое количество воздуха, проходящего через I контур.

Для двигателя НК-8-2У m= В наружном контуре воздух проходит по каналу, образованному наружными и внутренними оболочками и поступает в камеру смешения, где смешивается с горячими газами, выходящими из внутреннего контура. Во внутреннем контуре после вентиляторных ступеней воздух сжимается в двух ступенях компрессора низкого давления и через регулируемый направляющий аппарат поступает в шестиступенчатый компрессор высокого давления. На выходе из компрессора высокого давления давление pI воздуха достигает максимальной величины, при этом существенно возрастает температура T1. Из компрессора воздух поступает в камеру сгорания и разделяется на два потока:

— первичный поток проходит через отверстия в блоке форсунок и смешивается с топливом, которое подается через 139 топливных форсунок, и воспламеняется от двух воспламенителей;

— вторичный поток, охлаждая стенки камеры сгорания, постепенно подмешивается к продуктам сгорания, чем достигается необходимая температура газа перед турбиной.

В результате сгорания топливовоздушной смеси значительно возрастает температура ТI, а давление рI рабочего тела по длине камеры сгорания несколько уменьшается из-за гидравлического и теплового сопротивления камеры.

Из камеры сгорания газ поступает последовательно на три ступени турбины, где происходит процесс расширения, в результате которого совершается механическая работа. Мощность первой ступени затрачивается на вращение компрессора высокого давления и привод агрегатов, обеспечивающих работу систем двигателя и самолета.

Мощность двух следующих ступеней затрачивается на вращение компрессора низкого давления и привод агрегатов двигателя в передней, средней и задней опорах.

Между роторами высокого и низкого давления имеется только газодинамическая связь.

Температура ТI и давление pI газа в турбине уменьшаются, но превышают атмосферные значения.

При последующем расширении рабочего тела в реактивном сопле газовый поток разгоняется и его скорость на выходе из сопла превосходит скорость потока воздуха, поступающего в двигатель через входное устройство, в результате чего во внутреннем контуре создается реактивная тяга.

Воздух, поступивший из компрессора низкого давления во внешний контур, расширяется в реактивном сопле. Тяга во внешнем контуре создается благодаря разности скорости истечения потока воздуха из реактивного сопла и скорости полета. Суммарная тяга двигателя складывается из тяги внутреннего и тяги внешнего контуров, причем в зависимости от параметров двигателя и режима его работы соотношение тяг может меняться. Истечение газовоздушной смеси из двигателя НК-8-2У происходит через общее реактивное сопло.

1.3. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ УЗЛОВ И СИСТЕМ ДВИГАТЕЛЯ

Двигатель НК-8-2У состоит из следующих основных узлов (рис. 4):

— входного направляющего аппарата 1, который установлен на входе в двигатель для обеспечения безударного подвода воздуха на лопатки первой ступени компрессора низкого давления;

— двухкаскадного, девятиступенчатого осевого компрессора, состоящего из четырехступенчатого компрессора 2 низкого давления и шестиступенчатого компрессора 4 высокого давления.

Компрессор 2 низкого давления состоит из двух вентиляторных ступеней, обеспечивающих сжатие и подачу воздуха в наружный контур (II контур) и внутренний контур (I контур), и двух дополнительных ступеней, которые сжимают и подают воздух на компрессор 4 высокого давления.

Компрессор 4 высокого давления для обеспечения устойчивой работы при запуске и работе на малой частоте вращения оборудован регулируемым направляющим аппаратом и клапанами перепуска воздуха;

— средней опоры 3, расположенной между компрессорами низкого и высокого давления. Опора является основным силовым узлом, которым двигатель крепится к мотогондоле самолета, и служит опорой роторов компрессоров высокого и низкого давления. Средняя опора воспринимает тягу, массу двигателя, осевую и радиальную нагрузки от роторов и другие нагрузки, возникающие при эксплуатации двигателя. В средней опоре расположен центральный привод, снизу установлена коробка двигательных агрегатов 12, коробка самолетных агрегатов 13 и другие агрегаты;

— кольцевой камеры сгорания 6. Для подачи топлива в камеру сгорания установлено 139 топливных рабочих форсунок. На наружном корпусе в верхней части установлены два запальных блока;

— двухкаскадной трехступенчатой осевой турбины, которая состоит из одноступенчатой турбины 7 высокого давления и из двухступенчатой турбины 8 низкого давления;

— оболочек 5 и проставки 9, которые разделяются на внутренние и наружные и образуют проточную часть второго контура;

1— входной направляющий аппарат; 2— компрессор низкого давления; 3— средняя опора;

4— компрессор высокого давления; 5— оболочка; 6— камера сгорания; 7— турбина высокого давления; 8— турбина низкого давления; 9— проставка; 10— реверсивное устройство; 11— реактивное сопло; 12— коробка двигательных агрегатов; 13— коробка — реверсивного устройства 10, установленного между турбиной и реактивным соплом. Система управления реверсом обеспечивает перекладку створок с помощью сжатого воздуха, подводимого из-за компрессора высокого давления;

— реактивного сопла 11, которое на внешних двигателях установлено после реверсивного устройства, а на внутреннем двигателе после турбины;

— агрегатов, обеспечивающих и обслуживающих работу систем двигателя и самолета.

Системы, обеспечивающие работу и контроль работы двигателя:

— система смазки и суфлирования. Все агрегаты и датчики системы установлены на двигателе с учетом уменьшения длины и количества трубопроводов. Связь системы с самолетом осуществляется через штепсельные разъемы электрического плана двигателя и через трубопровод централизованной заправки маслобака системы;

— топливная система. Все агрегаты, датчики и фильтры системы установлены на двигателе. Связь с самолетом осуществляется только через трубопровод подвода топлива к подкачивающему топливному насосу ДЦН-44ТВТ, через систему управления и регулирования подачи топлива и через штепсельные разъемы электрического плана двигателя.

Топливная система работает совместно с ограничителем частоты вращения ротора низкого давления, с агрегатами управления механизацией компрессора и с системой ограничения температуры выходящих газов;

— противопожарная система. В качестве огнегасящего состава используется фреон-114В2. По сигналу о пожаре в одной из трех опор двигателя в масляные полости этих опор подается огнегасящий состав;

— система запуска двигателя обеспечивает раскрутку ротора высокого давления и агрегатов, с ним связанных, с помощью воздушного стартера. Для обеспечения работы воздушного стартера используется сжатый воздух, источником которого может служить наземный источник сжатого воздуха, бортовая вспомогательная установка ТА-6А или компрессор работающего двигателя. Программа запуска обеспечивает автоматический выход, двигателя на режим малого газа. В качестве источников электрической энергии для системы запуска используют бортовые или наземные источники постоянного и переменного тока;

— противообледенительная система обеспечивает с помощью датчика ДО- сигнализацию обледенения входного направляющего аппарата, кока и воздухозаборника.

На пульте бортинженера предусмотрено включение подачи горячего воздуха из-за компрессора высокого давления на обогрев ВНА, кока и воздухозаборника;

— система отбора воздуха обеспечивает отбор воздуха из-за компрессора высокого давления и подачу этого воздуха в систему кондиционирования кабин самолета, в систему запуска двигателя, для обогрева ВНА, кока и воздухозаборника двигателя, для обогрева крыла и оперения самолета, для обеспечения работы привода постоянной частоты вращения генератора переменного тока и в систему управления реверсом двигателя;

— система ограничения температуры выходящих газов РТ12-9АТ путем уменьшения подачи топлива ограничивает рост температуры выходящих газов, а в случае увеличения температуры газов выше максимально допустимого значения выдает сигнал на останов двигателя с загоранием красного табло «Останов Т° газов» на пульте бортинженера при запуске двигателя на земле и при работе на высоте H=5000 м;

— система сигнализации опасной температуры выходящих газов обеспечивает включение красного табло «Опасная Т° газов» на пульте бортинженера при достижении температуры газов 710±8° С;

— система сигнализации опасной температуры подшипников обеспечивает контроль температуры наружных обойм шариковых подшипников роторов высокого и низкого давления, установленных в средней опоре двигателя. При достижении температуры подшипников 180±20°С на пульте бортинженера включается красное табло «Опасная Т° подшипников»;

— виброизмерительная аппаратура обеспечивает контроль уровня вибрации передней и задней опор двигателя. При достижении уровня вибрации 55 мм/с на одной из опор на пульте бортинженера включается красное табло «Вибрация велика». Уровень вибрации в любой момент работы двигателя определяется с помощью указателя, который включается переключателем на контроль выбранного двигателя.

Роторы высокого и низкого давления связаны между собой газодинамически и вращаются с разной частотой. От роторов двигателя мощность отбирается на привод агрегатов, обеспечивающих работу систем двигателя (рис. 5). От ротора высокого давления мощность передается через центральный привод и рессору на коробку моторных агрегатов, откуда через систему цилиндрических шестерен мощность передается на масляную центрифугу 13, откачивающий масляный насос 14, подкачивающий масляный насос 16, нагнетающий масляный насос 15 и через пару цилиндрических шестерен — на привод насоса-регулятора НР-8-2У 17 и на коробку самолетных агрегатов.

В коробке самолетных агрегатов через систему цилиндрических шестерен мощность от коробки моторных агрегатов передается на привод подкачивающего топливного насоса 5 с центробежным суфлером 4, на привод агрегата постоянной частоты вращения 6. Мощность от привода воздушного стартера 7 передается через систему приводов на ротор высокого давления, который проворачивается при проверке от ручного привода 12.

1—привод датчика частоты вращения ротора НД; 2—привод откачивающего масляного насоса передней опоры; 3— привод ограничителя частоты вращения ротора НД; 4— центробежный суфлер; 5—привод подкачивающего топливного насоса; 6—привод агрегата постоянной частоты вращения; 7—привод двигателя от воздушного стартера; 8—привод тахогенератора ТГ-6Т; 9—привод датчика частоты вращения ротора BД; 10 и 11—приводы к гидронасосам; 12—привод ручной прокрутки ротора ВД;

13— масляная центрифуга; 14—откачивающий маслонасос; 15— нагнетающий маслонасос; 16—подкачивающий маслонасос; 17—привод насоса-регулятора; 18—привод центробежного суфлера; 19—откачивающий насос задней опоры От коробки самолетных агрегатов мощность передается также на приводы гидронасосов 10 и 11, тахогенератора 8 ТГ-6Т и на привод 9 датчика частоты вращения ротора высокого давления.

Мощность от ротора низкого давления передается:

— в передней опоре — через цилиндрические шестерни на приводы откачивающего маслонасоса 2 и датчика 1 частоты вращения ротора низкого давления;

— в средней опоре — через систему конических шестерен на привод ограничителя частоты вращения ротора низкого давления;

— в задней опоре — на привод 18 центробежного суфлера и масляный насос откачки 19.

1.5. УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОЙ ДВИГАТЕЛЯ

Управление двигателями производится из кабины экипажа.

С пульта пилотов осуществляется изменение режимов прямой и обратной тяги, включение и выключение реверса тяги. Контроль работы двигателей выполняется с помощью указателей частоты вращения ротора высокого давления ИТЭ-1Т.

С пульта бортового инженера осуществляется управление режимами прямой тяги и остановом двигателей (рис. 6).

Контроль работы двигателей выполняется с помощью сигнальных ламп и табло, указателей положения рычага управления ИП-28-01, указателей оборотов частоты вращения роторов низкого и высокого давления ИТЭ-2Т, указателей температуры выходящих газов УТЭ-7А-710, указателей давления топлива, давления и температуры масла УИЗ-3, указателей мгновенного расхода топлива УМРТ-1.

С пульта бортового инженера осуществляется запуск двигателей НК-8-2У и вспомогательной силовой установки ТА-6А как на земле, так и в полете.

1.6. КРЕПЛЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ НА САМОЛЕТЕ

Для крепления двигателя на самолете используют силовые подкосы мотогондол самолета и узлы подвески двигателя. На задней опоре двигателя установлен задний узел подвески двигателя, а на корпусе средней опоры установлены четыре узла подвески, из которых используются только три.

Для установки двигателя в левую мотогондолу используют I, II, III цапфы, в центральную — II, V, VI, а в правую — IV, V, VI цапфы. Расположение транспортировочных узлов и такелажных подвесок показано на рис. 7.

1—задний узел подвески; 2—задняя такелажная точка; 3—цапфы передней подвески; 4— транспортировочный кронштейн; 5—транспортировочная цапфа; 6— передняя такелажная точка; I, II, III, IV, V, VI—цапфы передней подвески

ПРИМЕНЯЕМЫЕ ГСМ, ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ

К топливам, применяемым для авиационных двигателей, предъявляют повышенные требования, согласно которым топливо должно:

— легко прокачиваться по системе питания при низких и высоких температурах;

— хорошо распыляться на различных режимах работы двигателя;

— полностью испаряться и быстро сгорать в двигателе, не образуя отложений нагара;

— обладать высокой объемной теплотой сгорания;

— быть термически стабильным;

— не вызывать коррозии деталей двигателя.

Для двигателя НК-8-2У в качестве топлива применяют керосины Т-1, ТС-1, Т-7.

Топлива Т-1, ТС-1 являются продуктами прямой перегонки и стабильны при хранении в течение нескольких лет. Топливо Т-7 вырабатывают методом гидроочистки. Гидроочистка позволяет резко снизить в топливе содержание общей серы, нестабильных углеводородов и смолистых соединений.

Для сравнения топлив некоторые их характеристики приведены в табл. 1.

Для предотвращения образования кристаллов льда в авиационные топлива добавляют жидкость — этилцеллозольв марки А (ГОСТ 8313—60), известную под старым названием жидкость «И». Это бесцветная прозрачная жидкость с плотностью 0,930— 0,953 г/см3 (при 20° С хорошо смешивается с водой). Этилцеллозольв не оказывает отрицательного влияния на физико-химические и эксплуатационные свойства топлив. Для самолета Ту-154 этилцеллозольв добавляется в топливо при температуре атмосферного воздуха +5°С и ниже в количестве 0,3% к объему заправляемого топлива. При добавлении этой присадки в авиационные керосины полностью предотвращается образование в них кристаллов льда при любых температурах в период зимней эксплуатации.

В настоящее время для самолета Ту-154А с двигателями НК-8-2У установлены нормы расхода топлива на один час полета и на земле:

— для учебных полетов 6900 кг, для тренировочных полетов 6500 кг, для планирования и расчетов 6820 кг;

— для работы двигателей на земле (руление, опробование, работа ВСУ, техобслуживание в АТБ) норма расхода топлива 775 кг на один полет (независимо от продолжительности), в том числе 50 кг для АТБ базового аэропорта.

Зарубежные заменители отечественных топлив приведены в табл. 2.

Примечания. 1. Сорта топлив, отмеченные*, не разрешается применять, если температура воздуха у земли ниже —20° С, а продолжительность предстоящего полета более 3 ч.

2. Допускается смешивание основного топлива с перечисленными заменителями, при этом если у одного топлива имеются ограничения по применению, эти ограничения распространяются и на смесь.

Качество смазочного материала в той или иной степени влияет на работоспособность двигателей, на их надежность в течение установленного срока службы, а также на легкость запуска двигателя. При любых эксплуатационных условиях смазочный материал должен создавать надежную прослойку между трущимися поверхностями с целью уменьшения трения и износа.

Для системы смазки применяются масла с малой вязкостью, что объясняется стремлением уменьшить коэффициент трения в подшипниках качения, кроме того такое масло лучше распыляется форсункой, облегчает запуск двигателей при низких температурах, снижает затраты мощности на прокачку масла.

Для двигателя НК-8-2У применяют минеральные масла МК-8, МК-8П и синтетическое масло ВНИИ-НП-50-1-4Ф.

Масла МК-8, МК-8П (с антиокислительной присадкой ионола) представляют собой нефтяные маловязкие масла кислотно-контактной очистки, вырабатывающиеся из малопарафинистой нефти.

Масло ВНИИ-НП-50-1-4Ф синтетическое (работоспособно до + 175° С, обеспечивает хорошую смазку), низкотемпературное, термостабильное и практически не испаряется.

Для сравнения масел некоторые их характеристики приведены в табл. 3.

Для самолета Ту-154А для всех видов полетов расход масла на один час работы двигателей — 3 кг.

Зарубежные заменители масел МК-8, МК-8П приведены в табл. 4. Заменители масла ВНИИ-НП-50-1-4Ф приведены в табл. 5.

Механические примеси, вода Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют ВНИМАНИЕ. Минеральные и синтетические масла не смешивать.

Зарубежные заменители отечественных минеральных масел Зарубежные заменители отечественных синтетических масел

2.3. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ

Тип двигателя

Степень двухконтурности двигателя………….…………………….. Суммарная степень сжатия компрессоров на взлетном режиме (при H=0; V=0; MCA) …10, Тяга на взлетном режиме (при Н= 0; V = 0; МСА) ………….….10500 кгс Отрицательная тяга на режиме не выше номинального (при Н = 0; V=0; MCA)……………..3600+150 кгс Время разгона до режима 95% максимальной тяги реверса………..6 с Время приемистости двигателя..............………………………….8—10 с Длина двигателя с реверсом и соплом ……………….................5288 мм Длина двигателя с реактивным соплом ………………................4762 мм Максимальный диаметр двигателя..........………………………….1442 мм Сухая масса двигателя

Сухая масса двигателя с реверсом и соплом……………………2350 кг ± 2% Ресурс двигателя

Срок хранения законсервированного двигателя …………………..5 лет Температура масла на входе в двигатель:

при запуске минимально допустимая:

для масла ВНИИ-НП-50-1-4Ф……………..…………....…— 40° С для масла МК-8 и МК-8П............. …………………………..— 25° С минимальная для выхода на режим выше 0,7 номинала...…….— 5 ° C на режимах длительной работы:

минимальная

рекомендуемая

максимальная

Давление масла на входе в двигатель на земле и в полете:

на режиме «Малый газ» не менее; …………........…..……2,5 кгс/см на режимах выше режима «Малый газ» ……………….…..3,5—4 кгс/см на высотах свыше 10000 м допускается ……………………до 3,3 кгс/см Расход масла не более

Давление топлива перед форсунками:

на режиме «Малый газ»..............………………….……….4—7,5 кгс/см на взлетном режиме не более....……….…

Удельный расход топлива:

на взлетном режиме не более (Н = 0; V = 0; MCA)………..0,59кг/кгс•ч на крейсерском режиме в полете (H=11000 м, V= 850 км/ч) не более…..………………..0,77 кг/кгсч Параметры двигателя при работе на земле и в полете приведены в табл. 6 и 7.

льного номина льного номина льного номина льного обратНР-8-2У) ная тяга * При нагрузке на генератор 20... 25 кВА (не более).

1 Температура масла на входе в двигатель на всех режимах, после прогрева 4 0... 100° С.

2. Вибрация по передней и задней опорам не более 40 мм/с на всех режимах.

3. Частоту вращения 98,5% по ротору ВД и 101% по ротору НД не превышать.

4. Графики изменения частоты вращения роторов ВД и НД по режимам работы в зависимости от температуры наружного воздуха приведены в гл. 10.

5. 1% по указателю ИТЭ-2 (ИТЭ-1) для частоты вращения ротора ВД соответствует 73, об/мин, для частоты вращения ротора НД — 56,3%.

нальн номина льного номина льного номина льного номина льного 1. На высотах 10000 м и выше допускается уменьшение давления масла на режимах выше малого газа до 3,3 кгс/см2.

2. Вибрация по передней и задней опорам не более 40 мм/с на всех режимах.

3. Частота вращения ротора высокого давления на режиме малого газа с увеличением высоты полета возрастает от 55,5—3 % на высоте, равной 0 м, до 75% примерно на высоте 11000 м.

4. Температура масла в двигателе должна быть на всех режимах в пределах 4 0... 100° С.

КОНСТРУКЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ

Компрессор предназначен для всасывания, сжатия и подачи воздуха в камеру сгорания.

Компрессор является одним из основных элементов газотурбинного двигателя, во многом определяющим размеры, массу, экономичность и ряд важных конструктивных особенностей двигателя. Поэтому к конструкции компрессора предъявляются следующие основные требования:

— обеспечение заданной степени повышения давления воздуха при значительной производительности и сравнительно малых габаритах и массе;

— высокое значение КПД на рабочих режимах;

— устойчивая работа в широком диапазоне частоты вращения;

— простота конструкции;

— высокая эксплуатационная надежность;

— хорошая компоновка с камерой сгорания и другими узлами двигателя.

Особенное место в практике эксплуатации газотурбинных двигателей занимает вопрос запасов устойчивой работы компрессора.

Для осевого компрессора как для лопаточной машины существует так называемый «расчетный» режим работы. На этом режиме производится газодинамический расчет компрессора, определяются все его основные параметры: скорости, геометрические размеры, углы установки лопаток, обеспечивается безударное, безотрывное обтекание лопаток всех ступеней компрессора. В условиях эксплуатации параметры воздуха на входе в компрессор и частота вращения его ротора изменяются; в результате изменяются его основные показатели.

На степень сжатия компрессора в значительной степени влияет температура воздуха на входе и частота вращения ротора компрессора. При изменении частоты вращения (при запуске и на рабочих режимах) изменяется степень сжатия компрессора, что при различной длине рабочих лопаток первых и последних ступеней компрессора вызывает изменение осевых скоростей. Это обусловливает появление нерасчетных картин обтекания лопаток. Если на первых ступенях положительные углы атаки возрастают и срыв потока наблюдается со стороны спинок профилей лопаток, то на рабочих лопатках последних ступеней обтекание происходит под отрицательными углами атаки с появлением срывных течений на корытце профиля. Срыв потока на лопатках последних ступеней, как правило, вследствие сильного дросселирующего эффекта, воздействующего на предыдущие ступени, мгновенно распространяется на все ступени компрессора. Его напорность скачком падает. Через мощную срывную зону наблюдается выброс сжатого и нагретого воздуха вперед на вход в компрессор. Возникновение срыва потока на первых ступенях появляется в компрессоре постепенно и плавно снижает напорность компрессора.

Возникновение срывных явлений на ступенях компрессора при определенных условиях могут вызвать сильные низкочастотные автоколебания давления и расхода воздуха во всем газовоздушном тракте двигателя, что сопровождается серией хлопков. В эксплуатации это явление называют помпажом («помпаж двигателя», «помпаж компрессора»).

При помпаже компрессора появляются сильные опасные пульсации потока воздуха, проходящего через компрессор. Значительно возрастает уровень вибрации силовой установки, что может привести к разрушению лопаток, к трещинам на корпусе камеры сгорания, к срыву пламени и другим разрушениям. Поэтому и помпаж компрессора, и работа двигателя с развитым срывом в отдельных ступенях компрессора в эксплуатации недопустимы.

Следует помнить, что даже кратковременная работа двигателя на помпажном режиме нежелательна.

Для улучшения работы осевых компрессоров на нерасчетных режимах и предотвращения развитых срывов и помпажных явлений в инструкции для компрессоров предусмотрены специальные средства регулирования, например на двигателе НК-8-2У:

— поворотные лопатки направляющего аппарата компрессора высокого давления;

— перепуск воздуха из-за восьмой ступени компрессора высокого давления.

Двухкаскадная схема компрессора также способствует расширению диапазона устойчивой его работы.

Компрессора двигателя НК-8-2У десятиступенчатый, состоит из компрессоров низкого и высокого давления, разделенных между собой корпусом средней опоры.

Компрессор низкого давления (рис. 8) состоит из статора, ротора, передней и задней опор.

1—кок; 2—ВНА; 3, 5 и 8—рабочие кольца; 4 и 7—направляющие аппараты; 6 и 10— выходные направляющие аппараты; 9—кольца; 11—корпус задней опоры ротора НД;

12—задний вал ротора НД; 13 и 14—рабочие колеса ротора НД; 15—передний вал;

Статор компрессора низкого давления состоит из входного направляющего аппарата 2, направляющего аппарата 4 первой ступени вентилятора, выходного направляющего аппарата 6 второго контура, направляющих аппаратов 7 второй и третьей ступеней, выходного направляющего аппарата 10 первого контура, четырех рабочих колец 3, 5, 8, двух колец 9, образующих трактовую поверхность второго контура, кока 1.

Входной направляющий аппарат ВНА (рис. 9) предназначен для безударного подвода воздуха на рабочие лопатки первой ступени компрессора низкого давления, установлен на входе в компрессор. ВНА состоит из кольца ресивера 13, наружного кольца 8, двенадцати полных лопаток 9 и двенадцати консольных лопаток 10.

Полные 9 и консольные 10 лопатки наружными полками вварены в просечки наружного кольца 8. Полные лопатки служат стойками передней опоры, нижние полки образуют фланцы, к которым крепится корпус 14 передней опоры вентилятора. Передние кромки всех лопаток образованы профилированными дефлекторами 19, которые приклепаны к лопаткам. Для обогрева в полость между лопаткой и дефлектором поступает воздух из-за девятой ступени компрессора. Через фланец 12 горячий воздух подводится в кольцевую полость и далее к каждой лопатке. Часть воздуха выходит через щелевые зазоры и обогревает поверхность лопаток, а остальной воздух проходит через полные лопатки и обогревает кок.

а— схема расположения трубопроводов, электропроводов и фланцев;

1—гайка: 2—контровочная шайба; 3—кок; 4—регулировочная шайба; 5—датчик тахометра ДТЭ-5Т; 6—электропровод датчика тахометра; 7—крышка передней опоры;

8— наружное кольцо; 9—полная лопатка; 10—консольная лопатка; 11—датчик сигнализатора обледенения ДО-206; 12—фланец подвода горячего воздуха; 13—кольцо ресивера; 14— корпус передней опоры; 15—фланец; 16—угольник трубопровода подвода огнегасящего состава; 17—угольник трубопровода подвода масла; 18—угольник трубопровода отвода масла; 19—дефлектор; 20—электропровод датчика пожара; 21— Через полости полных лопаток проходят трубки подвода и отвода масла, подвода огнегасящей смеси и проложены электропровода от датчика пожара 21 и электропровод от датчика частоты вращения ротора низкого давления. Для соединения этих трубопроводов и электропроводов с системами двигателя на кольце 13 ресивера установлены угольники 16, 17 и 18 и штепсельные разъемы. В верхней части кольца ресивера к фланцам 12 крепится переходник подвода воздуха на обогрев ВНА, к фланцу 15 крепится датчик обледенения ДО-206 (2-й серии).

Направляющий аппарат 2 (рис. 10) первой ступени вентилятора состоит из наружного кольца, лопаток, лабиринтного кольца и двух колец 16 для перекрытия присоединенных объемов. Лопатки наружными полками вварены в просечки наружного кольца. Внутренние полки лопаток образуют кольцо и фланец, к которому болтами крепят переднее и заднее кольца перекрытия с лабиринтным кольцом. На внутреннюю поверхность лабиринтного кольца нанесено легкосрабатываемое покрытие, которое с гребешками на роторе образует воздушное лабиринтное уплотнение между ступенями компрессора.

Для осмотра лопаток в процессе эксплуатации и для зачистки забоин в нижней части наружного кольца имеется лючок 3.

1, 4, 18 и 20—рабочие кольца; 2, 12 и 13—направляющие аппараты; 3, 8 и 9— лючки для осмотра лопаток; 5 и 14—выходные направляющие аппараты; 6—наружное кольцо; 7— внутреннее разделительное кольцо; 10 и 11-кольца; 15—соединительное кольцо; 16 и 17— Выходной направляющий аппарат 5 второго контура состоит из наружного кольца 6, лопаток 11 внутреннего разделительного кольца 7. К наружному кольцу лопатки крепятся замком «ласточкин хвост». Внутренние полки лопаток установлены в проточку с наружной стороны разделительного кольца. Кольцо 7 служит для разделения воздушного потока и направления его в первый и второй контуры.

Направляющие аппараты второй 12 и третьей 13 (см. рис. 10) ступеней аналогичны по конструкции и состоят из лопаток и лабиринтных колец. Внутренние полки лопаток образуют кольцо с фланцем, к которому крепят на направляющем аппарате 12 кольцо перекрытия присоединенных объемов и кольцо перекрытия 17, к направляющему аппарату 13 крепят лабиринтное кольцо 19. На верхних полках лопаток имеются буртики, с помощью которых аппарат центрируется и крепится между рабочими кольцами.

Выходной направляющий аппарат 14 первого контура состоит из наружного кольца, лопаток, соединительного кольца. К наружному кольцу лопатки крепят замком типа «ласточкин хвост». Внутренние полки лопаток образуют кольцо с фланцем и выступом для фиксации в кольцевой проточке корпуса задней опоры ротора компрессора низкого давления. К фланцу приклепывается соединительное кольцо 15. Для обеспечения монтажа направляющий аппарат 14 имеет диаметральный разъем.

Рабочие кольца 1 и 4 вентиляторных ступеней аналогичны по конструкции, изготовлены из алюминиевого сплава и имеют по два фланца и ребро жесткости. Рабочие кольца 18 и 20 изготовлены из титанового сплава, на внутренней стороне их нанесено легкосрабатываемое покрытие для обеспечения необходимого зазора с рабочими лопатками ротора. В нижней части рабочего кольца 20 имеется лючок 9 для осмотра и зачистки забоин на рабочих лопатках ротора 3 и 3А ступеней.

Кольцо 11 образует наружную поверхность канала второго контура. В кольце имеется технологический диаметральный разъем. В нижней части кольца для осмотра лопаток ротора 3 и ЗА ступеней имеется лючок. Внутреннее кольцо 10 образует внутреннюю поверхность канала второго контура, имеет окно для обеспечения крепления компрессора низкого давления к средней опоре.

Кок 3 (см. рис. 9) служит обтекателем передней опоры ротора компрессора низкого давления, для эффективного обогрева изготовлен двухстенным. Кок крепится с помощью специального болта к крышке корпуса передней опоры.

Все элементы статора компрессора низкого давления соединены с помощью фланцев и стянуты болтами. Центрирование выполняется с помощью штифтов.

Ротор компрессора низкого давления (рис. 11) состоит из четырех колес 4, 8, 10, трех промежуточных колец 11, 15, переднего 2 и заднего 14 валов, переднем и задней опор.

Рабочие колеса 4, 8 и 10, промежуточные кольца 11 и 15 и валы 2 и 14 соединены между собой фланцами и стянуты болтами и сцентрированы буртиками. Лопатки во всех рабочих колесах установлены и закреплены замками «ласточкин хвост». Лопатки 5 первой ступени «саблевидной» формы на высоте 2/з длины оснащены бандажными полками, которые образуют кольцевой пояс, служащий для уменьшения вибрационных напряжений.

На вентиляторных ступенях лопатки фиксируются специальными кольцами 3, 6, и 9, а на ступенях 3 и ЗА гладкими штифтами, расположенными под углом к оси замка. На дисках ступеней 3 и ЗА с передней стороны цилиндрические поверхности обеспечивают уплотнение между ступенями.

1 и 12—втулки; 2 и 14—валы 3, 6, 7, 9—кольца для фиксации лопаток; 4, 8, 10—рабочие колеса; 5—лопатка первой ступени;

Промежуточные кольца 11 и 15 служат для соединения дисков между собой.

Кольцо 15 цилиндрической формы, а кольцо 11 — коническое» С наружной стороны на первом кольце имеются гребешки для воздушного уплотнения с лабиринтным кольцом статора.

На передний вал 2 конической формы, переходящей в цилиндрический хвостовик с наружными шлицами напрессована втулка 1 с деталями торцевого контактного уплотнения и внутренней обоймой роликового подшипника. Втулка вместе с шестерней привода маслонасоса откачки фиксируется на наружных шлицах вала специальной гайкой, в центральной части которой имеется шлицевое гнездо для передачи крутящего момента через промежуточный валик на привод датчика ДТЭ-бТ частоты вращения ротора низкого давления. На валу 2 имеются отверстия для подвода воздуха на поддув торцевого контактного уплотнения.

Задний вал 14 имеет коническую форму, переходящую в цилиндрическую, — хвостовик, заканчивающийся фланцем, к которому с помощью болтов крепится втулка 12.

На втулке 11 (см. рис. 14) установлены детали торцевого контактного уплотнения 8, 9, 10, 13, внутренняя обойма шарикового подшипника 14 и шестерня 15 привода ограничителя оборотов ОГ-8-4 ротора низкого давления. Детали на втулке стягиваются гайкой 16.

На валу сзади устанавливаются детали 17 и 18 торцевого контактного уплотнения масляной полости средней опоры двигателя. С внутренней стороны вала 14 (см. рис. 11) имеются шлицы для соединения с валом второй турбины. Для осевой фиксации валов установлен болт 13 со шлицевой контровочной системой.

Ограничения по забоинам на лопатках ротора компрессора НД При техническом обслуживании и при подготовках самолета к полетам производится осмотр воздухозаборного устройства двигателя и лопаток компрессора низкого давления с целью обнаружения повреждений и забоин.

Лопатки первой ступени по высоте разделяются на три участка (рис. 12). На профильной части и входной кромке пера лопаток (участках А и Б) допускаются с зачисткой две забоины на входных кромках у пяти рабочих лопаток в колесе глубиной до 5 мм и при отсутствии растрескивания материала.

Допускаются без зачистки на входной кромке и профильной части пера забоины глубиной до 0,2 мм и длиной до 0,4 мм с расстоянием между ними не менее 15 мм по всей длине лопатки.

Рис. 12. Рабочие лопатки первой(а) и второй (б) ступеней ротора НД Не допускаются забоины (кроме оговоренных «без зачистки») на участке 65 мм, в местах сопряжений бандажной полки с профильной частью пера и на расстоянии до 25 мм от мест сопряжения.

Допускается по одной погнутости на трех лопатках глубиной до 8 мм, длиной вдоль входной кромки не менее 50 мм и не более 130 мм от периферийного торца пера без зачистки или по одной вмятине глубиной до 5 мм, длиной вдоль входной кромки не менее 50 мм в надполочной части пера на расстоянии не менее 20 мм от бандажной полки без зачистки.

Погнутости и вмятины могут быть в любом сочетании, но не более чем на трех лопатках. При меньшей глубине повреждений длина вдоль входной кромки может быть пропорционально уменьшена. Трещины на лопатках или повреждения, превышающие указанные нормы, не допускаются.

Лопатки второй ступени по высоте разделяются на два участка— В и 45 мм (рис.

12). На участке В допускаются с зачисткой две забоины на входной кромке глубиной до мм, длиной до 4 мм с расстоянием между ними не менее 30 мм или три забоины на этом же участке глубиной до 1 мм, длиной до 2 мм.

Допускаются без зачистки забоины на участке входной кромки 5 мм от периферийного торца пера рабочих лопаток глубиной до 0,5 мм, длиной до 1 мм и забоины на входной кромке и профильной части пера глубиной до 0,2 мм, длиной до 0, мм с расстоянием между ними не менее 15 мм. На участке 45 мм от замка лопатки забоины не допускаются.

Передняя опора вентилятора (рис. 13) является силовым узлом двигателя и состоит из корпуса 5 передней опоры с передней крышкой, втулки 2 опоры, демпфирующего пакета 3, втулки 4 подшипника, роликового подшипника 1, торцевого контактного уплотнения и форсуночного кольца 11.

Корпус передней опоры (литой) с помощью двух фланцев соединен с фланцами, образованными внутренними полками полных лопаток ВНА. Внутри корпуса установлен маслонасос 12 откачки масла, слева в трех бобышках выполнены каналы подвода и отвода масла и установлен обратный клапан противопожарной системы. В центральное отверстие корпуса запрессована втулка 2 для установки в нее демпфирующего пакета 3. Сзади к фланцам крепится маслофорсуночное кольцо 11 и крышка 6 торцевого контактного уплотнения. Спереди крепится крышка корпуса передней опоры.

На приливах передней крышки установлены шестерни привода датчика частоты вращения (ДТЭ-5Т крепится спереди). На прилив с резьбой установлен датчик ДП- сигнализации пожара в передней опоре. В центральной части, спереди, стоит болт для крепления кока.

Демпфер 3 представляет собой пакет стальных разрезанных пластин и стальной втулки 4. Во втулку 4 установлена наружная обойма подшипника. Маслофорсуночное кольцо 11 фиксирует пакет 3 демпферной опоры и обеспечивает подачу масла на подшипник и в демпфер.

Торцевое контактное уплотнение обеспечивает уплотнение масляной полости передней опоры, Состоит из промежуточного кольца 9, графитового кольца 7, упорного кольца 8 с пружинами 10, крышки 6. Для повышения эффективности работы торцевого контактного уплотнения из-за ступени 3А подводится воздух.

Задняя опора вентилятора (рис. 14) является силовой частью двигателя и воспринимает радиальные и осевые нагрузки от ротора низкого давления. Состоит из корпуса 1, втулки опоры 3, демпферного пакета 4 с втулкой подшипника 5, подшипника с наружной обоймой 6, деталей торцевого контактного уплотнения 8, 9, 10, маслофорсуночного кольца 7.

Корпус 1 литой конструкции имеет коническую форму с фланцем для крепления к корпусу средней опоры. В центральное отверстие запрессована втулка 4 опоры, в которую установлен демпферный пакет 4 с втулкой 5 подшипника и наружной обоймой подшипника 6. Все детали опоры с передней стороны зафиксированы форсуночным кольцом 7 и закрыты крышкой 8 торцевого контактного уплотнения. Детали торцевого контактного уплотнения ставят с передней стороны подшипника 6, обеспечивая уплотнение масляной полости средней опоры двигателя. С задней стороны на приливах установлен привод ограничителя частоты вращения ротора низкого давления.

1—роликовый подшипник; 2 и 4—втулки; 3—демпфирующий пакет; 5— корпус передней опоры: 6—крышка- 7—графитовое кольцо; 8—упорное кольцо; 9—промежуточное кольцо; 10—пружина; 11—маслофорсуночное

3.3. КОМПРЕССОР ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Компрессор высокого давления состоит из статора, ротора и передней опоры.

Статор компрессора высокого давления (рис. 15) состоит из регулируемого направляющего аппарата 2, пяти направляющих аппаратов 8, 10, 12, 16, 19, выходного спрямляющего аппарата 23, шести рабочих колец 6, 9, 11, 14, 15, 20, лабиринтных колец 24, деталей механизма перепуска воздуха 17, 18 и ресивера отбора воздуха 21.

Регулируемый направляющий аппарат (РНА) (см. рис. 15) установлен на входе в компрессор высокого давления и закреплен с помощью шпилек на среднем кольце и внутреннем корпусе средней опоры двигателя. Лопатки РНА В зависимости от частоты вращения находятся в положении «Прикрыто» или «Открыто». Перекладка РНА из одного положения в другое производится автоматически по приведенной частоте вращения ротора низкого давления, равной 43 +5,,5 %.

РНА (рис. 16) состоит из наружного 4 и внутреннего 2 колец, лопаток 3, ведущего кольца 8.

На наружном кольце 4 установлены опоры скольжения для цапф лопаток.

Внутреннее кольцо 2 состоит из двух частей, между которыми установлены нижние опоры 1 лопаток 3. Лопатки 3 цилиндрическими цапфами опираются на опоры скольжения в наружном и внутреннем кольцах. На наружные цапфы лопаток напрессованы и зафиксированы приводные рычаги 5. Рычаги всех лопаток с помощью штифтов 6 соединены с сухариками 7 ведущего кольца 8.

1— корпус задней опоры ротора НД; 2 и 36— маслопроводы; 3 и 35— втулки опоры; 4 и 34— демпфирующие пакеты; 5 и 33— втулки подшипника; 6 и 32— наружные обоймы подшипника: 7— маслофопсуночное кольцо; 8 и 30— крышки; 9, 18 и 26— графитовые кольца; 10, 17 и 27— опоры графитовых колец; 11 и 25— втулки; 12— задний вал ротора НД; 13 и 23— промежуточные кольца; 14 и 22— внутренние обоймы подшипника; 15 и 21—.шестерни; 16 и 19— гайки; 20— контровка; 24— распорное кольцо; 28— уплотнительное кольцо; 29— пружина; 31— передний вал ротора компрессора ВД Ведущее кольцо 8 состоит из двух колец, между которыми установлены сухарики и распорные штифты или ролики 10. Поворот ведущего кольца 8 производится через рессору агрегатом управления АУ-8-4.

На неработающем двигателе или при работе на частоте вращения ротора низкого давления меньше 43 +5,,5 % лопатки РНА находятся в положении «Прикрыто», при этом на пульте бортинженера горит желтое табло «РНА прикрыт». При увеличении режима на частоте вращения ротора низкого давления, равной 43 +5,,5 %, РНА перенастраивается в положение «Открыто», при этом гаснет табло «РНА прикрыт» и при неизменном положении рычага управления двигателем частота вращения ротора низкого давления увеличивается примерно на 6%. При уменьшении режима происходит обратный процесс.

Направляющие аппараты аналогичны (рис. 17) по конструкции. Каждый аппарат состоит из лопаток 2 и лабиринтного кольца 16, которые соединены с помощью заклепок.

Верхние полки лопаток центрируются буртиками и крепятся между рабочими кольцами 3, 4, 5, 12. Нижние полки образуют кольцо и фланец для крепления лабиринтного кольца 16.

На внутреннюю поверхность лабиринтного кольца 16 нанесено легкосрабатываемое покрытие, обеспечивающее с гребешками ротора уплотнение между ступенями.

Выходной спрямляющий аппарат 14 состоит из наружного кольца 11, лопаток 13 и трех лабиринтных колец 15. На наружном кольце 11 имеются два увеличенных фланца, к которым крепятся ресивер отбора воздуха 10, рабочее кольцо 12 девятой ступени, а сзади крепится наружный корпус камеры сгорания. Для перепуска воздуха в ресивер у наружного кольца аппарата выполнены два ряда прямоугольных отверстий Б и отверстия на заднем фланце. С внутренней стороны к наружному кольцу 11с помощью замков «ласточкин хвост» крепятся лопатки 13. Внутренние полки лопаток образуют кольцо с фланцем, к которому болтами крепятся два лабиринтных кольца 15 и внутренний корпус камеры сгорания.

1— внутреннее кольцо РНА; 2— регулируемый направляющий аппарат; 3— наружное кольцо РНА; 4— рычаг; 5 и 17— ведущие кольца; 6, 9, 11, 14, 15, 20 и 22— рабочие кольца;

7 и 13— окна для осмотра лопаток; 8, 10, 12, 16 и 19— направляющие аппараты; 18— кольцо перепуска; 21— ресивер отбора воздуха; 23— выходной спрямляющий аппарат;

24— лабиринтное кольцо; 25— рабочее колесо ротора Рабочие кольца 3, 4 и 5 — ступенчатой формы; с передней и задней стороны каждого кольца имеются кольцевые проточки, в которые входят буртики наружных полок лопаток 2 направляющих аппаратов. С внутренней стороны на рабочие кольца нанесено легкосрабатываемое покрытие.

Рабочее кольцо 3 первой ступени — коробчатой формы, образует полость для перепуска воздуха, поступающего в нее через отверстия А, выполненные на внутренней и задней частях наружного кольца РНА. Перепуск воздуха способствует расширению диапазона устойчивой работы компрессора.

На рабочих кольцах пятой и седьмой ступеней снизу имеются лючки для осмотра лопаток ротора и для зачистки забоин на них. На рабочем кольце 5 восьмой ступени по окружности выполнены продольные окна для перепуска воздуха через клапаны 9 во второй контур.

На лабиринтные кольца 16 с внутренней стороны нанесено легкосрабатываемое покрытие, которое с гребешками лабиринтов ротора образует уплотнение за девятой ступенью компрессора высокого давления.

1— опора цапфы; 2—внутреннее кольцо; 3 и 11— лопатки: 4—наружное кольцо; 5— рычаг; 6— штифт; 7— сухарик; 8 и 14— ведущие кольца; 9— распорная втулка; 10 и 15— ролики; 12—рабочее кольцо; 13— кольцо для перепуска воздуха; 16— направляющий 1-направляющие аппараты; 2—лопатки направляющих аппаратов; 3, 4, 5 и 12—рабочие кольца; 6—кольцо перепуска; 7—ведущее кольцо; 8—ролик; 9—клапан перепуска; 10— ресивер; 11—наружное кольцо; 13—лопатки; 14—выходной спрямляющий аппарат; 15, А—отверстия для перепуска воздуха; Б—окна для отбора воздуха; В—слой Механизм перепуска воздуха (см. рис. 16) обеспечивает управление клапанами перепуска воздуха при запуске и при работе двигателя на малой частоте вращения.

Клапаны перепуска способствуют расширению диапазона устойчивой работы компрессора; установлены они за седьмой ступенью.

Механизм перепуска воздуха состоит из кольца перепуска 13 с клапанами 18, ведущего кольца 14, привода.

Кольцо перепуска 13 с рабочим кольцом 12 восьмой ступени образуют кольцевую полость, в которую через продольные окна поступает воздух. С наружной стороны кольца перепуска 13 имеется направляющий буртик 16, по которому обкатываются ролики ведущего кольца 14. На кольце перепуска 13 имеются овальные окна для перепуска воздуха. Над окнами приклепаны клапаны перепуска 18. Клапан 18 представляет собой упругую пластинку, на одном конце которой приклепан кулачок 17, а второй конец приклепан к кольцу перепуска.

На ведущем кольце 14 установлены ролики 15. При повороте ведущего кольца часть роликов накатывается на кулачки 17 клапанов и открывает их, другие ролики удерживают ведущее кольцо на направляющем буртике 16. Ведущее кольцо поворачивается рычагом через рессору привода агрегата управления перепуском воздуха АУП-8-2. При повороте ведущего кольца 14 против часовой стрелки (если смотреть по полету) клапаны открываются, а при повороте в обратную сторону клапаны закрываются под действием упругих сил пластины клапана и давления воздуха. Если двигатель не работает или работает при частоте вращения ротора высокого давления, равной 74,5±1,5%, клапаны перепуска воздуха открыты. Открытое положение клапанов перепуска сигнализируется на пульте бортинженера с помощью желтого сигнального табло «Клапан перепуска». Закрываются клапаны при частоте вращения ротора высокого давления, равной 74,5+ ±1,5%.

При закрытии клапанов, перепуска температура выходящих газов понижается на 10—20° С и гаснет желтое сигнальное табло «Клапан перепуска».

Система отбора воздуха включает в себя ресивер отбора воздуха и трубопроводы.

Ресивер представляет собой сварной узел с тремя патрубками А, Б, В. Схема расположения патрубков показана на рис. 16.

К фланцу патрубка А (рис. 18) крепится трубопровод 14 с заслонкой 13 управления отбором воздуха. Управление заслонкой осуществляется с пульта бортинженера с помощью переключателей «Краны отбора воздуха».

Через фланец 12 трубопровода воздух подается на наддув и кондиционирование кабин и к воздушным стартерам соседних двигателей. Через фланец 11 воздух подается к воздушному стартеру от соседних двигателей.

К фланцу патрубка Б крепится трубопровод 6 с заслонкой 5, управляемой с пульта бортинженера переключателем отбора воздуха на обогрев 1, 2 и 3-го двигателей. При открытой заслонке над переключателем горит желтая лампа. Отбор воздуха на противообледенительные устройства крыла и оперения самолета производится от фланцев 7 (в зависимости от того слева или справа установлен двигатель). Для обогрева самолетного воздухозаборника воздух поступает через фланец 1 и для обогрева ВНА — через фланец 2. С целью экономного расхода воздуха на обогрев воздухозаборника и ВНА в трубопроводе 8 установлена заслонка 10 с гидроцилиндром 9. Гидроцилиндр 9 в зависимости от давления топлива (то есть от частоты вращения) регулирует расход воздуха изменением положения заслонки 10. На режиме 0,4 номинального заслонка перекрывает трубопровод 8. Далее, при увеличении режима работы двигателя, подача воздуха будет определяться сечением окна, выполненного в самой заслонке К фланцу патрубка В крепится трубопровод 4, через который воздух подводится в агрегат ППО-40 и в систему управления реверсом. Количество отбираемого воздуха определяется режимом работы ППО-40 и системы управления реверсом.

1, 2, 3, 7, 11, 12—фланцы; 4, 6, 8, 14— трубопроводы; 5, 10, 13—заслонки; 9— 1— втулка; 2 и 9—рабочие колеса; 3— лопатка; 4— промежуточное кольцо; 5— гребешки; 6— коническая проставка; 7— лабиринт; 8— воздухоподводящая труба Ротор компрессора высокого давления (рис. 19) состоит из шести рабочих колес 2 и 9, пяти промежуточных колец 4, конической проставки 6, лабиринта 7, воздухоподводящей трубы 8.

Рабочие колеса 2 и 9 представляют собой диски с центральным отверстием. На наружной поверхности дисков с помощью замков «ласточкин хвост» крепятся рабочие лопатки 3. Лопатки фиксируются от осевого смещения гладкими штифтами, установленными под углом к оси замка. В средней части дисков имеются фланцы, к которым крепятся и центрируются с помощью болтов промежуточные кольца 4.

Первое колесо 2 выполнено заодно с передним валом, на который напрессована втулка 1 с деталями, образующими переднюю опору ротора высокого давления. На втулку 25 (см. рис. 14) установлены распорное кольцо 24, промежуточное кольцо 23, внутренняя обойма 22 шарикового подшипника, шестерня 21 передачи крутящего момента на приводные агрегаты двигателя. Шестерня 21 и втулка 25 установлены на шлицы, и весь пакет деталей стянут гайкой 19, которая входит в набор деталей, образующих среднее торцевое контактное уплотнение. Это уплотнение предотвращает поступление воздуха под Давлением из-за шестой ступени компрессора в масляную полость средней опоры двигателя.

Последнее колесо 9 (см. рис. 19) имеет два венца с гребешками 5 для уплотнения с лабиринтными кольцами статора. Уплотнение предотвращает прорыв воздуха с большим давлением в полость внутреннего корпуса камеры сгорания.

Промежуточные кольца 4 служат для соединения рабочих колес 2 и 9 и для передачи крутящего момента от турбины высокого давления. На промежуточных кольцах 4 с наружной стороны выполнены гребешки лабиринтных воздушных уплотнений. На промежуточном кольце за шестым рабочим колесом имеются радиальные отверстия для отбора воздуха на наддув лабиринтных уплотнений в турбине.

Проставка 6 — конической формы, обеспечивает соединение вала турбины высокого давления с ротором компрессора. Проставка с лабиринтом 7 и лабиринтными кольцами статора образует кольцевую полость. В этой кольцевой полости собирается воздух, прорвавшийся через уплотнения, откуда через отверстия в проставке поступает на охлаждение диска турбины высокого давления.

Воздухоподводящая труба 8 служит для направления потоков: одного — на охлаждение диска турбины высокого давления, другого — на наддув лабиринтных уплотнений в турбине. Труба 8 опирается и центрируется в диске девятой ступени компрессора и в диске турбины высокого давления.

3.4. СРЕДНЯЯ ОПОРА И КОРОБКИ ПРИВОДОВ

Средняя опора (рис. 20) установлена между компрессорами низкого и высокого давления, является основным силовым узлом двигателя, на который передаются осевые и радиальные нагрузки от роторов, массы двигателя и другие нагрузки.

Средняя опора состоит из задней опоры компрессора низкого давления 16, корпуса средней опоры 42 с узлом переднего подшипника 35 ротора высокого давления, центрального привода 6 и коробки приводов.

Корпус средней опоры 42 (рис. 20) отлит из магниевого сплава и состоит из наружного кольца 21, среднего кольца 20, внутреннего корпуса 29 и ребер 1, 5 и 19.

С наружной стороны наружного кольца 21 имеются усиленные платформы для крепления шести цапф 44, 45, 46, 47, 48, 49 передней подвески двигателя на самолет.

Слева и справа закреплены транспортировочные цапфы.

К фланцу над верхним ребром 19 укреплена форсунка для подачи огнегасящего состава в масляную полость внутреннего корпуса 29 и штепсельные разъемы проводников системы СТП-3 сигнализации температуры подшипников роторов низкого и высокого давления.

Форсунка и проводники проходят через продольные сверления в ребре 19.

К фланцу над правым нижним ребром крепится переходник 2 с ограничителем частоты вращения ротора низкого давления. Валик привода проходит через продольное сверление в ребре.

На прямоугольном фланце 43 над нижним ребром укреплены коробка агрегатов с коробкой самолетных агрегатов и приводом постоянной частоты вращения. Ребро пустотелое увеличенного сечения служит для прохода трубки 3 подачи масла на смазку опор и центрального привода, для слива этого масла в коробку моторных агрегатов и для прохода рессоры 4 привода.

Среднее кольцо 20 с наружным кольцом образует тракт второго контура, а с внутренним корпусом — тракт первого контура.

а—схема расположения цапф передней подвески и ребер опоры;

1, 5 и 19— ребра; 2—переходник; 3—маслоподводящая трубка; 4—рессора; б— центральный привод; 7—сетчатый фильтр; 8 и 9—конические шестерни; 10 и 11— торцевые контактные уплотнения; 12—шариковый подшипник; 13—форсуночное кольцо;

14—демпферный пакет; 15— втулка подшипника; 16—корпус задней опоры ротора НД:

17—противопожарная форсунка; 18—фланец крепления задней опоры ротора НД; 20— среднее кольцо; 21—наружное кольцо; 22—штуцер подвода огнегасящего состава на переднюю опору; 23—штуцер замера давления в средней опоре; 24—кронштейн; 25— кронштейн такелажной подвески: 26—штуцер подвода огнегасящего состава в заднюю опору; 27—штуцер подвода огнегасящего состава от самолетной системы; 28—фланец;

29—внутренний корпус; 30—термопара СПТ-3; 31—втулка подшипника; 32— демпферный пакет; 33—форсуночное кольцо; 34—торцевое контактное уплотнение:

35—шариковый подшипник; 36—цилиндрическая шестерня; 37—переходник; 38— форсунка; 39— задний фланец среднего кольца; 40—задний наружный фланец; 41—гнездо под транспортировочную цапфу; 42—корпус средней опоры: 43—нижний фланец; 44— 49—цапфы передней подвески двигателя; 50—рессора привода КПМА и маслоподводящей трубки; 51—рессора привода ограничителя частоты вращения; 52—противопожарная Внутренний корпус 29 воспринимает усилия от опор и передает их через ребра на узлы подвески. Внутренний корпус образует масляную полость средней опоры двигателя.

В центральном окне задней конической стенки (см. рис. 14) установлен шариковый подшипник 32 с пластинчатым демпфером 34 и масляной форсункой. С задней стороны к фланцу крепится крышка 30 с деталями 23, 26, 27, 28, 29 торцевого контактного уплотнения масляной полости. С внутренней стороны установлен датчик температуры подшипника системы СТП-3 и центральный привод, который служит для передачи мощности от ротора высокого давления на коробку моторных агрегатов. Центральный привод состоит из литого корпуса с коническими шестернями и подшипниками. В корпусе привода имеются каналы для подачи масла к подшипникам роторов высокого и низкого давления.

К передним фланцам корпуса средней опоры крепятся детали статора компрессора низкого давления, к задним фланцам 28, 39 и 40 (см. рис. 20) крепятся наружные и внутренние оболочки второго контура, статор компрессора высокого давления и регулируемый направляющий аппарат.

Коробка моторных агрегатов (рис. 21) состоит из корпуса с центральным приводом 4 и агрегатами маслосистемы двигателя. Через центральный привод от ротора высокого давления вращение передается на центрифугу 3, привод нагнетающего насоса 6, на подкачивающий маслонасос 25 И насос откачки масла из средней опоры и коробок приводов, на привод 18 топливного насоса регулятора и привод 1 коробки самолетных агрегатов.

На коробке моторных агрегатов установлены:

— сзади — топливный насос-регулятор НР-8-2У, кран 16 слива масла из масляного фильтра;

—снизу — масляный сетчатый фильтр 24, подкачивающий маслонасос 25 и маслонасос откачки из средней опоры и коробок приводов;

—справа — дренажный бачок;

—слева — угольники 10 для подвода и 11 отвода масла из топливо-масляного радиатора и редукционные клапаны подкачивающего 13 и нагнетающего маслонасосов;

—спереди крепится коробка самолетных агрегатов.

Коробка самолетных агрегатов (рис. 22) служит для размещения и привода агрегатов, обеспечивающих работу систем самолета.

Коробка состоит из корпуса, в котором установлены цилиндрические шестерни с опорами и центробежный суфлер коробок приводов и средней опоры.

На корпусе установлены фланцы 5 и 4, к которым крепят два насоса НП- гидросистемы, датчик 11 частоты вращения ротора высокого давления (ДТЭ-6Т), тахогенератор 12 (ТГ-6Т), центробежный суфлер 13, подкачивающий топливный насос (ДЦН-44ТВТ), агрегат 21 (ППО-40) и воздушный стартер 18.

Привод коробки самолетных агрегатов осуществляется через привод 1 от коробки моторных агрегатов.

Суфлируемый воздух из центробежного суфлера 13 выходит через штуцер 24. В потоке суфлируемого воздуха устанавливается датчик 16 ДП-6 сигнализации о пожаре в средней опоре. Масляные полости средней опоры, коробок приводов и ППО- соединяются между собой с помощью каналов в корпусах.

Для прокрутки ротора высокого давления на коробке самолетных агрегатов установлен ручной привод 1. Для поворота ротора высокого давления служит рукоятка Итри оборота которой обеспечивают зацепление храповой муфты, а 22 оборота рукоятки соответствуют одному обороту ротора высокого давления.

Для вывода из зацепления храповой муфты необходимо повернуть рукоятку против часовой стрелки на четыре оборота (не менее).

1—привод коробки самолетных агрегатов; 2—штуцер суфлирования средней опоры; 3— центрифуга; 4—центральный привод; 5—отверстия для подвода масла в среднюю опору;

6—нагнетающий насос: 7—отверстия слива масла из коробки самолетных агрегатов:

8—отверстия входа масла в подкачивающий насос; 9—подвод масла в коробку самолетных агрегатов; 10—угольник для входа масла в центрифугу; 11—угольник для выхода масла из нагнетающего насоса; 12—датчик замера давления масла на входе в двигатель; 13—редукционный клапан подкачивающего насоса; 14—редукционный клапан нагнетающего насоса; 15— датчик замера температуры масла на входе в двигатель;

16— кран слива масла из маслофильтра: 17—штуцер подвода масла в заднюю опору; 18— привод топливного насоса НР-8-2У; 19— кронштейн крепления дренажного бачка; 20— штуцер слива масла из задней опоры; 21—кран слива масла из поддона; 22—магнитная пробка: 23—откачивающий насос; 24—сетчатый фильтр; 25—подкачивающий насос Привод постоянной частоты вращения ППО-40 (рис. 23) предназначен для привода генератора ГТ-40ПЧ-6 (повышенной частоты) с постоянной частотой вращения на земле и в полете независимо от режима работы двигателя.

ППО-40 состоит из осевой активной турбины 1, дифференциального редуктора (24, 25, 26, 27), шестеренчатого перебора 13, системы регулирования (5, 9, 15), генератора ГТПЧ-6.

Дифференциальный редуктор состоит из солнечной шестерни 26, которая через шестеренчатый перебор 13 соединена с валом воздушной турбины 1, трех сателлитов 27, водила 25. Водило 25 соединено с валом привода 22 от двигателя. Мощность на генератор передается через шестерни 23.

Центробежный регулятор 9 с помощью системы регулирования и воздушной турбины 1 поддерживает постоянной частоту вращения генератора. Частота вращения чувствительного элемента центробежного регулятора 9 пропорциональна частоте вращения ротора генератора. При отклонении частоты вращения генератора от номинального значения центробежный регулятор с помощью поршня 15 поворачивает регулирующую заслонку 5, изменяя расход воздуха через турбину 1. Изменением частоты вращения ротора турбины сохраняется номинальная частота вращения генератора. В диапазоне частоты вращения ротора генератора компрессора высокого давления 53-81% к ротору генератора подводится мощность от двух источников – от приводного вала 22 и от воздушной турбины 1. При повышении частоты вращения ротора высокого давления частота вращения турбины 1 уменьшается и на 81 % частота вращения ротора турбины становится равной нулю и далее, с 81% до 33%, турбина меняет направление вращения то есть переходит в режим тормоза. Чем больше частота вращения приводного вала 22, тем больше отрицательная частота вращения ротора турбины 1. На диске турбины установлено сегнерово колесо 2, которое помогает турбине переходить в режим тормоза.

Сегнерово колесо 2 включается при входе регулирующей заслонки 5 в сферический участок канала с помощью клапана и кулачка 3. Расход воздуха через турбину при включении сегнерова колеса не меняется.

1— привод КПМА; 2— слив масла из КСА в КПМА; 3— подвод масла к подкачивающему насосу; 4 и 5— фланцы насосов НП-89; 6— патрубок для подвода масла из маслобака; 7— квадрат рессоры привода ручной прокрутки; 8— штуцер подвода масла к передней опоре;

9— штуцер слива масла из передней опоры; 10— подвод масла к ППО-40 и воздушному стартеру; 11— датчик ДТЭ-ВТ- 12— тахогенератор ТГ-6Т; 13— центробежный суфлер;

14— переходник; 15— гнездо датчика пожарной сигнализации; 16— датчик пожарной сигнализации ДП-6; 17— подкачивающий насос ДЦН-44ТВТ; 18— воздушный стартер;

19— сливной кран; 20 и 23— каналы для слива масла из ППО-40; 21— агрегат ППО-40;

22— подвод масла к ППО-40; 24— штуцер выхода воздуха из суфлера; 25— канал для При работе турбины 1 в режиме тормоза воздух идет в том же направлении, что и на обычных режимах. Переход в режим тормоза происходит автоматически с помощью регулятора частоты вращения 9, управляющего регулирующей заслонкой. При большой частоте вращения приводного вала 22 и малой нагрузке на генератор расход воздуха через турбину 1 устанавливается минимальным. На этих режимах регулирующая заслонка закрыта, нагрузка на генератор уравновешивается сопротивлением воздуха вращающемуся колесу турбины 1 и чем больше частота вращения приводного вала, тем больше сопротивление воздуха в колесе турбины.

Включение и выключение агрегата осуществляется пусковой заслонкой 4, которой управляет пусковой сервопоршень 14.

Для предотвращения заброса частоты вращения при включении агрегата на большой частоте пусковой сервопоршень 14 сообщает полость А со сливом, что обеспечивает закрытие регулирующей заслонки 5. При почти полном открытии пусковой заслонки 4 сервопоршень 14 закроет слив из полости А в полость Е и регулирующая заслонка 5 вступит в работу.

Рис. 23. Привод постоянных чисел оборотов (ППО-40):

1— турбина; 2— сегнерово колесо; 3— кулачок; 4— пусковая заслонка; 5— регулирующая заслонка; 6, 7 и 8— пружины; 9— -регулятор частоты вращения роторов; 10, 11, 14 и 15— поршни; 12 и 16— центробежные датчики предельной частоты вращения ротора;

13, 23 и 24— шестерни; 17— бачок-аккумулятор; 18 и 19— клапаны; 20— насос; 21— блокирующий клапан; 22— вал привода; 25— водило; 26— солнечная шестерня; 27— Пусковой сервопоршень 14 управляет пусковой заслонкой 4 при поступлении гидравлических команд от системы регулирования. Центробежный регулятор 9 с помощью сервопоршня 15 управляет регулирующей заслонкой 5. В полости Б сервопоршня всегда находился масло под давлением после насоса, а в полости А давление регулируется центробежным регулятором.

На рычаг центробежного регулятора частоты вращения действуют силы трех пружин. С помощью пружины 6 и профильной части штока поршня 15 осуществляется жесткая обратная связь, которая обеспечивает устойчивость процесса регулирования, но вводит статическую ошибку, так как при каждом положении сервопоршня затяжка пружины 6 разная. Каждому новому положению поршня 15 будет соответствовать новое значение частоты вращения. Для уменьшения статической ошибки служит электромеханизм коррекции частоты, который при неравномерной нагрузке на генераторы изменяет силу затяжки пружины 8.

Примечание. В настоящее время электромеханизм коррекции частоты на агрегат ППО-40 не устанавливают.

С помощью пружины 7 производят настройку регулятора частоты вращения регулировочным винтом. При работе агрегата на равновесном режиме рычаг регулятора частоты вращения 9 находится в равновесии. При увеличении частоты вращения клапан регулятора увеличивает слив из полости А. Регулирующая заслонка 5 прикрывается, уменьшая расход воздуха через турбину 1, а следовательно, уменьшается частота вращения ротора генератора, уменьшаются и центробежные силы грузиков, клапан регулятора 9 восстанавливает равновесие сил, действующих на поршень 15. При уменьшении частоты вращения происходит аналогичный процесс.

Система регулирования служит для управления агрегатом ППО-40 и выполняет следующие функции:

1) включение агрегата (открытие пусковой заслонки 4) при подаче напряжения на электромагнитный клапан МКТ-372;

2) выключение агрегата (закрытие пусковой заслонки 4) при снятии напряжения с электромагнитного клапана МКТ-372;

3) аварийное выключение агрегата по сигналу от датчиков предельной частоты вращения ротора турбины (12) или генератора (16);

4) блокировку, исключающую самопроизвольное включение агрегата после устранения аварийного заброса частоты вращения;

5) повторный запуск агрегата после аварийного выключения путем снятия и повторной подачи напряжения на электромагнитный клапан МКТ-372.

Блок управления состоит из электромагнитного клапана МКТ-372, датчика предельной частоты вращения ротора генератора (ДПГ) и датчика 12 предельной частоты вращения ротора турбины (ДПТ), управляющего поршня 10 и блокирующего поршня 11.

Электромагнитный клапан МКТ-372 и клапаны датчиков предельной частоты вращения закрывают слив из полости В. Полость Г постоянно соединена со сливом.

Управляющий поршень 10 прижат давлением масла влево и закрывает клапан слива масла из полости Д. Поршень 14 пусковую заслонку 4 удерживает в положении «Открыто».

Электромагнитный клапан МКТ-372 прекращает слив из полости Ж, в результате чего на блокирующий поршень 11 действует со стороны полостей В и Ж одинаковое давление.

Поршень 11 пружиной отжат влево.

При принудительном выключении электромагнитного клапана МКТ- открывается одновременно слив из полостей В и Ж-Управляющий поршень перемещается вправо, открывая канал слива из полости Д. Под действием пружины пусковой сервопоршень 14 перемещается и закрывает пусковую заслонку 4.

Блокирующий поршень 11 удерживается пружиной слева.

При аварийном выключении агрегата по команде от ДПГ 16 или ДПТ открывается клапан датчика и сообщает с каналом слива полость В, после чего и полость Д также сообщается с каналом слива. Пусковая заслонка 4 закрывается.

Блокирующий поршень 11 под давлением масла в полости Ж перемещается вправо и блокирующий клапан 21 дополнительно соединяет полость В с каналом слива.

Благодаря этому управляющий поршень 10 удерживается справа даже после закрытия клапана ДПГ или ДПТ при уменьшении частоты вращения. В этом случае пусковая заслонка 4 останется закрытой.

Для повторного включения агрегата после его аварийного выключения необходимо выключить и вновь включить электромагнитный клапан МДТ-372. При его выключении давление в полости Ж падает и блокирующий поршень 11 перекрывает слив из полости В.

При повторном включении электромагнитного клапана МК.Т-372 произойдет обычный процесс включения агрегата. При закрытой пусковой заслонке 4 частота вращения ротора генератора может оставаться большой, что не позволит датчику предельной частоты вращения ротора генератора 16 вернуться в исходное положение и произвести повторное включение. Чтобы обеспечить повторное включение, управляющий поршень 10 имеет шток, который при выключении агрегата возвращает ДПГ в исходное положение.

Для смазки и работы агрегата масло подается через обратный клапан 19 из маслосистемы двигателя. Насос 20 агрегата повышает давление, которое редукционный клапан 18 поддерживает в пределах 23—26 кгс/см2.

Камера сгорания ДТРД служит для подвода тепла, получающегося в результате сжигания топлива, к воздуху, поступающему из компрессора.

К камерам сгорания предъявляются требования:

— устойчивости процесса горения при изменении режимов работы двигателя и условий полета;

— высокой полноты сгорания в камере сгорания;

— минимальных габаритов и массы камеры сгорания, которые определяются ее рабочим объемом;

— минимальных потерь полного давления в камере сгорания, существенно влияющих на экономичность и тягу двигателя;

— стабильности заданного закона распределения поля температур газа на выходе из камеры сгорания;

— надежного воспламенения топливовоздушной смеси в камере в любых условиях эксплуатации двигателя на земле и в полете;

— удобства обслуживания и длительного срока эксплуатации. На двигателе НК-8У установлена камера сгорания кольцевого типа (рис. 24), которая состоит из наружного корпуса 3, внутреннего корпуса 1, жаровой трубы 2 с блоком форсунок.

Корпус камеры сгорания входит в силовую схему двигателя и воспринимает нагрузки, возникающие во время работы двигателя.

Наружный корпус 3 сварной конструкции состоит из двух оболочек и двух фланцев 4 и 6 для крепления к спрямляющему аппарату компрессора высокого давления и к сопловому аппарату первой турбины. С передней наружной стороны на корпусе имеются фланцы, к которым крепят фиксаторы 13 жаровой трубы 2, два воспламенителя 5, смотровой лючок 7, штуцер 8 отбора воздуха на агрегат управления регулируемого направляющего аппарата, гильзы 17. В гильзе 17 с помощью вкладыша 19 установлен штуцер 18 с трубкой 16, через которую подается топливо в блок форсунок — к форсункам первого и второго контура.

Снизу к корпусу приклепан дренажный бачок 9 для сбора топлива после останова двигателя. Из дренажного бачка топливо удаляется эжекцией через боковое отверстие в поток воздуха наружного контура.

Внутренний корпус 1 переменного сечения состоит из кожуха и трех ребер жесткости 10, приваренных с внутренней стороны кожуха. Передним фланцем корпус крепится к фланцу, образованному лопатками спрямляющего аппарата, компрессора высокого давления, а задним фланцем — к конусу внутреннего корпуса соплового аппарата первой турбины.

Жаровая труба (рис. 25) кольцевого типа состоит из блока форсунок 12, наружного 4 и внутреннего 7 кожухов и наружного кольца 2.

Блок форсунок сварной конструкции (рис. 26) расположен в передней части жаровой трубы, образует два кольцевых топливных коллектора 2 и 9 форсунок первого и второго 7 контуров. Из коллектора 9 через экранирующие трубки 16 топливо подается к форсункам первого контура 5, а из коллектора 2 — к форсункам 7 второго контура. На блоке форсунок в два кольцевых ряда установлены 139 топливных рабочих форсунок. В наружном кольцевом ряду установлено 70 форсунок, из них 35 форсунок первого контура, а 35 — второго. Во внутреннем ряду установлены 69 форсунок второго контура. Возле каждой форсунки выполнены сегментные отверстия для прохода первичного воздуха.

Для предотвращения коксообразования в коллекторах 9 и 2 к блоку форсунок приклепаны козырек 12 и отражатель 8, под которые вводят теплоизолирующую набивку.

Топливные форсунки состоят из корпуса, к которому через лопатки завихрителя крепят конфузорные или диффузорные втулки. Внутри диффузорных втулок имеется конический стабилизатор. В корпусе установлены распылитель 4 и фильтр 11. Форсунки закреплены шлицевыми гайками 13.

Блок форсунок 12 (см. рис. 25) крепится к кольцам наружного 4 и внутреннего кожухов.

1—внутренний корпус; 2— жаровая труба; 3—наружный корпус; 4 и 6—фланцы; 5—воспламенитель; 7—смотровой лючок; 8—штуцер отбора воздуха; 9—дренажным бачок;

10— ребра жесткости; 11—сферическим обойма; 12—фланец фиксатора; 13— фиксатор; 14— втулка фиксатора; 15 и 19—вкладыши; 16—трубка подвода топлива в первый контур: 17—гильза; 18—штуцер подвода топлива 1—гофрированная лента; 2—наружное кольцо; 3 и 8—смесительные патрубки; 4— наружный кожух; 5—наружное уплотнительное кольцо; 6—внутреннее уплотнительное кольцо; 7—внутренний кожух; 9—дистанционная пластинка; 10 и 11—кольца; 12— Наружный 4 и внутренний 7 кожухи состоят из отдельных колец. Кольца кожухов соединены между собой с учетом тепловых расширений. Между кольцами при соединении установлены дистанционные пластинки 9 или гофрированные ленты 1 для создания пленочного воздушного охлаждения. На наружном и внутреннем кожухах установлены смесительные патрубки 3 и 8, которые способствуют эффективному перемешиванию вторичного потока воздуха и газа для обеспечения допустимой температуры газов перед турбиной двигателя.

Жаровая труба с передней стороны подвешивается с помощью фиксаторов. К задней части наружного и внутреннего кожухов приварены кольца 5 и 6, которыми они опираются на соответствующие кольцевые поверхности соплового аппарата первой турбины.

1—теплоизоляционный материал; 2 и 9—топливные коллекторы; 3—кольцо; 4— распылитель форсунки; 5—форсунка первого контура; 6—уплотнительное кольцо; 7— форсунка второго контура; 8—отражатель; 10-кольцо; 11—фильтр форсунки; 12— козырек; 13—шлицевая гайка; 14—завихритель форсунки; 15—отверстия для подвода В газовой турбине происходит преобразование потенциальной энергии газа, полученной при сжатии воздуха в компрессоре и нагреве его до высоких температур в камере сгорания, в механическую работу на валу. Эта работа расходуется на привод компрессоров и агрегатов двигателя.

Газовая турбина обладает рядом ценных качеств, таких, как простота конструкции, высокая экономичность, возможность получения большой мощности в одном агрегате, малые габариты и масса, удобство в эксплуатации.

На двигателе НК-8-2У установлена двухкаскадная трехступенчатая турбина (рис.

27). Первая турбина (детали 1, 2, 12) одноступенчатая высокого давления. Вторая турбина (4, 11) двухступенчатая низкого давления.

Турбина высокого давления расходует механическую работу на привод компрессора высокого давления и на приводные агрегаты, установленные на коробках двигательных и самолетных агрегатов.

Турбина состоит из статора (1 и 2) и ротора 12 с опорой 5.

Статор (рис. 28) — это сопловой аппарат, который состоит из наружного корпуса (детали 6 и 8), внутреннего корпуса (1 и 2) и лопаток 3.

1—статор турбины ВД: 2—промежуточное кольцо; 3—лопатка; 4— статор турбины НД; 5— задняя опора; 6— смеситель; 7— конус; 8— динамический суфлер; 9 и Наружный корпус состоит из наружного 6 и промежуточного 8 колец, соединенных болтами одним общим фланцем с наружным корпусом камеры сгорания. Наружное кольцо имеет отверстия, окантованные специальными втулками, через которые поступает воздух на охлаждение лопаток. С передней стороны на кольцо 6 опирается наружный кожух жаровой трубы. Промежуточное кольцо 8 имеет два фланца и с внутренней стороны кольцевую проточку. В кольцевую проточку установлены металлокерамические вставки 7 с гребешками, которые с гребешками наружных полок рабочих лопаток ротора образуют уплотнение. К заднему фланцу крепится болтами наружное кольцо 10 соплового аппарата второй ступени. Между кольцами 6 и 8 с помощью выступов на наружных полках фиксируются лопатки 3 соплового аппарата.

1, 19, 21, 23—детали внутреннего корпуса; 2—козырек; 3, 9, 18—лопатки; 4— дефлектор; 5—втулка; 6, 10, 14—наружные кольца; 7, 13, 15, 20, 22—вставки; 8— промежуточное кольцо; 11 и 17—заглушки; 12 и 16—замковые кольца; 24—кольцо жесткости; 25—фланец Внутренний корпус сварной конструкции состоит из внутреннего кольца 23, конуса 1 с фланцем 25 и кольцом жесткости 24. На внутреннем кольце 23 спереди приклепан козырек 2, на который опирается внутренний кожух жаровой трубы. Лопатки 3 с помощью выступов на внутренних полках опираются на внутренний корпус.

Лопатки 3 пустотелые, охлаждаемые. Профильная часть лопаток заканчивается наружными и внутренними полками с выступами для фиксации. Для эффективного охлаждения профильной части лопаток внутри установлены дефлекторы 4. Охлаждающий воздух поступает через отверстия в наружной полке и выходит через щели в задней кромке профильной части лопаток.

Ротор турбины высокого давления (рис. 29) состоит из вала 1, рабочего колеса с задней опорой.

1—вал; 2—лопатка; 3—диск; 4—дефлектор; 5—лабиринтное кольцо; 6— болт; 7 и 11—втулки; 8—гайка-лабиринт; 9—роликовый подшипник;

10— балансировочный болт; 12—воздухоподводящая труба Вал 1 передним фланцем вместе с лабиринтом крепится к фланцу конической проставки ротора компрессора высокого давления. Задний фланец вала вместе с дефлектором 4, диском 3 и лабиринтным кольцом 5 стянуты в пакет болтами 6. С помощью выступов на внутренней стороне фланца вал 1 центрируется с диском 3.

Крутящий момент от диска на вал передается через втулки 7.

Рабочее колесо турбины включает в себя диск 3, рабочие лопатки 2, дефлектор 4, лабиринтное кольцо 5 и заднюю опору.

Диск 3 имеет центральное отверстие, в котором с помощью втулки 11 центрируется воздухоподводящая труба 12 и проходит вал турбины низкого давления. На передней стороне диска 3 выполнены выступы для соединения с дефлектором 4. В средней части имеется фланец с отверстиями для болтов 6. С наружной стороны диска 3 с помощью елочных замков установлены рабочие лопатки 2, зафиксированные от смещения пластинчатыми замками. С задней стороны диска имеется цилиндрический хвостовик, на который устанавливается внутренняя обойма роликового подшипника 9 и крепится гайкой-лабиринтом 8. На хвостовике с внутренней и наружной сторон выполнены лабиринтные гребешки, обеспечивающие уплотнение масляной полости задней опоры турбины.

Дефлектор 4 с передней стенкой диска 3 образует полость, в которую поступает воздух для охлаждения. Охлаждающий воздух через зазоры в елочных замках выходит в полость за первым диском.

Рабочие лопатки 2 имеют внутренние и наружные полки. Внутренние полки образуют кольцевой экран, предотвращающий перегрев от газов замковой части лопаток.

Наружные полки образуют бандаж, уменьшающий потери газового потока. На наружной стороне полок имеются гребешки, которые с гребешками керамических вставок промежуточного кольца образуют уплотнения.

В качестве задней опоры ротора турбины высокого давления служит роликовый подшипник 9. Для наддува лабиринтов задней опоры подводится воздух из-за шестой ступени компрессора высокого давления.

Турбина низкого давления (см. рис. 27) расходует механическую работу на привод компрессора низкого давления и на приводные агрегаты в передней, средней и задней опорах двигателя.

Турбина состоит из статора 4, ротора 11 и задней опоры 5 двигателя.

Статор турбины состоит из двух сопловых аппаратов второй и третьей ступеней, аналогичных по конструкции (см. рис. 28). Каждый сопловой аппарат состоит из наружного кольца (10 и 14), внутреннего корпуса (19 и 21), лопаток (9 и 18) и замкового кольца (12 и 16).

Наружные кольца 10 и 14 соединяются фланцами и стягиваются болтами. С внутренней стороны колец 10 и 14 выполнен кольцевой паз для установки металлокерамических вставок 13 и 15 с гребешками, которые с гребешками наружных полок лопаток ротора образуют уплотнение, уменьшающее потери газового потока.

С внутренней стороны колец 10 и 14 с помощью наружных полок и замкового кольца консольно крепятся лопатки 9 и 18. В нижней части наружных колец 10 и установлены заглушки 11 и 17 лючков для осмотра лопаток ротора турбины.

Внутренний корпус (19 и 21) сварной конструкции состоит из внутреннего кольца 23 с просечками для внутренних хвостовиков лопаток 9 и 18, уплотнительного кольца и диафрагмы с лабиринтным кольцом. В кольцевых проточках лабиринтных колец установлены металлокерамические вставки, которые с деталями ротора образуют уплотнения между ступенями турбины.

Лопатки 9 и 18 пустотелые неохлаждаемые.

Ротор турбины (рис. 30) состоит из вала 20, дисков рабочих колес второй 3 и третьей 4 ступеней, задней опоры.

Вал 20 с помощью шлицев соединен с валом компрессора низкого давления. С задней стороны вала имеется фланец 3 (рис. 31). На наружной части фланца 3 с помощью поясков ступиц центрируются диски 21 и 22 рабочих колес. Крутящий момент от дисков на вал передается с помощью втулок 17. Диски стянуты болтами 18. С передней внутренней стороны фланца вала 13 установлена втулка с наружной обоймой роликового подшипника первой турбины и форсуночное кольцо 16. Во втулке выполнены каналы для обеспечения подачи масла с передней и задней сторон подшипника. Втулка с подшипником 15 и форсуночным кольцом 16 удерживаются пазовой гайкой 4 с экраном.

Гайка-экран 4 улучшает теплозащиту подшипника ротора высокого давления и крепит крышку 5 лабиринта.

С задней наружной стороны фланца на большем диаметре выполнены гребешки 23, образующие с крышкой лабиринтов 24 уплотнения масляной полости задней опоры.

Сзади, внутри вала 13, установлена крышка 8 с наружной обоймой 31 роликового подшипника. Крышка и обойма подшипника крепятся гайкой. В центральной части крышки имеется шлицевая втулка, передающая вращение через рессору 10 и пару конических шестерен маслонасосу 43 откачки из задней опоры, а через рессору 38 — на динамический суфлер 39 задней опоры.

Рабочие колеса 22 второй и 21 третьей ступеней представляют собой диски с центральным отверстием и фланцами для центрирования и крепления к фланцу 3 вала 13.

На дисках с помощью «елочных» замков установлены лопатки и зафиксированы пластинчатыми замками.

Лопатки по конструкции аналогичны лопаткам турбины высокого давления. На фланце диска 22 выполнены гребешки 19 для уплотнения с лабиринтным кольцом статора. Внутренняя поверхность второго диска с металлическими уплотнительными кольцами 6 крышки образует уплотнение, которое способствует направлению воздуха на охлаждение ступичной части второго и третьего дисков.

1 и 2— лопатки; 3 и 4— диски; 5— лабиринтное кольцо; 6— болт; 7, 14 и 16— втулки; 8— форсунка; 9 и 15— подшипники; 10— жиклерное кольцо; 11 и 19— гайки с экраном; 12— крышка лабиринта; 13— гайка; 17— крышка; 18— прокладка; 20— вал 1 и 20—лабиринтные кольца: 2, 19, 23—гребешки; 3, 25, 30—фланцы: 4—гайка-экран; 5, 8, 37—крышки; 6—уплотнительное кольцо: 7—гайка; 9—носок; 10, 38 и 41—рессоры; 11— шайба; 12—демпфер: 13—вал турбины НД; 14—турбина ВД; 15 и 31—наружные обоймы подшипников; 16 и 32—форсуночные кольца; 17 и 40—втулки: 18—болт; 21 и 22—диски;

24—лабиринт; 26—трубка подвода масла; 27—экран; 25—термоизоляционная набивка;

29—кожух; 33—внутренняя обойма подшипника; 34—привод; 35—штуцер суфлирования;

36—корпус; 39—суфлер; 42—коробка; 43—маслонасос; 44—вилка; 45—диафрагма Задняя опора (рис. 32) является основной силовой частью двигателя сварной конструкции, состоит из сопла, внутреннего корпуса и шести вилок.

Сопло состоит из наружного кожуха 8, внутреннего кожуха 17 и шести ребер-стоек 20. Наружный кожух 8 передним фланцем крепится к статору турбины. Сзади к кожуху приварено силовое кольцо с двумя фланцами. К заднему фланцу силового кольца крепится смеситель 13, а в верхней части установлены два кронштейна 10 для вилки заднего узла подвески двигателя на самолет. Спереди наружный кожух усилен шестью парными продольными ребрами жесткости 16. С помощью болтов к парным ребрам крепятся демпферы, поддерживающие проставку внешнего контура. Для прохода силовых вилок 9 между ребрами 16 выполнены просечки. Вокруг просечек приварены манжеты, на которые телескопически опираются ребра-стойки 20. На кожухе приварены четыре гнезда 25 для установки термопар.

1— рессора; 2— демпфер; 3—форсунка; 4— привод маслооткачивающего насоса; 5— носок; 6— диафрагма; 7— крышка лабиринта; 8— наружный кожух; 9— вилка; 10— кронштейн подвески; 11— противопожарная форсунка; 12— суфлирующая трубка; 13— смеситель; 14— стекатель: 15— противопожарный клапан; 16— ребро жесткости;

17— внутренний кожух; 18— внутренний корпус; 19— центробежный суфлер; 20— ребро-стойка:; 21— маслооткачивающий насос; 22— рессора привода маслооткачивающего насоса; 23— маслоподводящая трубка: 24— полость носка; 25— гнездо под термопару; 26— внутреннее кольцо подшипника ротора НД; 27— жиклер подвода смазки к подшипнику ротора ВД; 28— переходная втулка Внутренний кожух 17 представляет собой усеченный конус. К переднему фланцу крепится диафрагма 6 для предохранения внутреннего корпуса 18 задней опоры от воздействия горячих газов. К заднему фланцу крепится стекатель 14. На кожухе выполнены шесть просечек с отбортовками, в которые вварены ребра стойки 20.

Внутренний корпус (см. рис. 31) состоит из переднего 25 и заднего 30 фланцев, кожуха 29, экрана 27 и коробки 42.

Корпус является силовой частью и образует масляную полость задней опоры.

На переднем и заднем фланцах имеются по шести проушин для крепления силовых вилок 44. К переднему и заднему фланцам приварены кожух 29 и экран 27, между которыми введена термоизоляционная набивка 28. В нижней части кожуха выполнены отверстия для слива масла в поддон. К переднему фланцу 25 крепится носок 9, на который ставят маслофорсуночное кольцо 32, втулку 46 с пакетом демпфирующих пластин 12 и внутренней обоймой 33 подшипника, шайбу 11 для фиксации пакета опоры. Все детали опоры стягивают гайкой 7.

Для обеспечения подачи масла под давлением на смазку подшипников турбин и подшипников привода маслонасоса откачки в носке 9, в заднем фланце 3 вала второй турбины и в корпусе привода 34 выполнены каналы. Привод 34 крепится к носку 9 и служит для передачи крутящего момента на динамический суфлер 39 и маслонасос откачки 43.

Для отделения масляной полости опоры от газовой к переднему фланцу крепится крышка лабиринта 24 с экраном, под который введена термоизоляционная набивка. К заднему фланцу 30 крепится динамический суфлер 39 и крышка 37 с термоизоляционой набивкой.

В нижней части корпуса установлена термоизолированная коробка 42 с маслонасосом 43 откачки масла.

Трубопроводы подвода и отвода масла, подвода огнегасящей смеси и трубопровод суфлирования проходят через полости ребер стоек и соединяются с ниппелями, установленными на проставке. Трубопровод суфлирования с масловоздушной смесью заключен в более широкую трубу и по зазорам между ними смесь сбрасывается в полость стекателя. На проставке в переходнике в потоке суфлируемой масловоздушной смеси установлен датчик сигнализации пожара ДП-6.

Смеситель 13 (см. рис. 32) сварной конструкции имеет 18-лепестковый венец.

Лепестки представляют собой выдавки в виде глубокого гофра. Смеситель обеспечивает перемешивание воздуха и газа, поступающих из наружного и внутреннего контуров и является одновременно шумоглушащим устройством.

1—фланец; 2 и 3—ребра жесткости; 4—кольцо; 5—реактивный насадок; 6— Реактивное сопло. На второй двигатель (рис. 33) установлено реактивное сопло, представляющее собой трубу переменного сечения. Для крепления к двигателю спереди приварен фланец 1. Для увеличения жесткости к соплу приварены кольцевые ребра жесткости 2 и 3. Выходная часть усилена кольцом 4. Ось задней части сопла расположена под углом 6°30' к продольной оси двигателя. На первом и третьем двигателях сопло крепят к выходной части реверса. Сопло состоит из корпуса насадка 7, к которому с помощью быстросъемного соединения 6 крепится реактивный насадок 5. Быстросъемное соединение 6 позволяет поворачивать реактивный насадок на 180° в зависимости от установки двигателя — слева или справа самолета.

Продольная ось насадка 5 отклонена от оси двигателя на угол 6°30'. Отклонение газовой струи для внешних двигателей производится в горизонтальной плоскости в стороны от продольной оси самолета, а для второго двигателя — вверх.

Воздушный тракт второго контура образован с помощью оболочек и проставки (рис. 34), которые входят в силовую схему двигателя.

Передняя наружная оболочка 11 представляет собой усеченный конус, изготовленный из листового материала. Передним фланцем 38 конус соединен с корпусом средней опоры, задним фланцем 32 — с задней наружной оболочкой. Для повышения жесткости кожуха 33 оболочки с наружной стороны приклепаны три ребра жесткости 35.

Для осмотра воспламенителей камеры сгорания и лопаток соплового аппарата первой ступени турбины на кожухе 33 имеется два лючка 31 и 34. Для осмотра рабочих лопаток ротора компрессора высокого давления служат лючки 36 и 37. Для прохода через кожух 33 рессоры привода РНА, рессоры управления клапанами перепуска, трубопроводов на кожухе имеются отверстия с фланцами, в которые устанавливают плавающие уплотнения, не передающие усилия на оболочку. С наружной стороны кожуха 33 приклепываются кронштейны для крепления агрегатов систем двигателя, датчиков, трубопроводов, электропроводки и т. д.

Задняя наружная оболочка IV имеет цилиндрическую форму. Состоит из кожуха 4, двух фланцев 23 и 27 и двух ребер жесткости. В нижней части оболочки размещены два лючка 25 и 26 для осмотра рабочих лопаток первой и второй ступеней турбины. Задним фланцем оболочка соединена с фланцем проставки VI.

Внутренняя передняя оболочка I фланцем 1 опирается консолью на корпус средней опоры двигателя. Оболочка состоит из кожуха 39, фланца 1 и ребер жесткости 40 и разделена на две части с разъемом в горизонтальной плоскости. Для обеспечения прохода рессор, трубопроводов, перепускаемого воздуха на оболочке имеются окна с окантовками.

Для повышения жесткости кожуха оболочки с внутренней стороны приклепываются ребра жесткости 40.

Внутренняя задняя оболочка III установлена над статором турбины и служит для направления воздуха второго контура на охлаждение статора турбины. Оболочка состоит из обтекателя, кожуха, ребер жесткости 3 и дефлектора 2. Для удобства монтажа оболочка состоит из двух частей с разъемом в горизонтальной плоскости.

Кожухи на заднюю опору V устанавливают на наружный кожух сопла задней опоры двигателя и повторяют его конфигурацию. Всего устанавливают шесть кожухов.