![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Типы выходных устройств и их основные элементы
Выходное устройство служит для преобразования теплоперепада, оставшегося за турбиной, в кинетическую энергию, а также для отвода газа в атмосферу с наименьшими тепловыми и гидравлическими потерями и для защиты элементов конструкции самолета от нагрева. Выходное устройство состоит из выпускной трубы с наружным 2 (рис. 39) и внутренним 3 конусами и стойками 1, удлинительной трубы 4 и реактивного насадка 5. Выпускная труба, внутри которой размещен конус-обтекатель служит для уменьшения гидравлических потерь при переходе газа от кольцевого сечения за турбиной к круговому. В зависимости от параметров двигателя, скорости и высоты полета реактивные сопла могут быть нерегулируемые и регулируемые. В свою очередь нерегулируемые и регулируемые реактивные сопла могут быть дозвуковые и сверхзвуковые.
Рис. 39. Выходное устройство
Конструкция выходного устройства должна обеспечивать минимальное гидравлическое сопротивление; элементы должны иметь достаточную жесткость, прочность, надежность, жаростойкость и малый вес, а для уменьшения потерь тепла через стенки и защиты элементов конструкции самолета от нагрева — достаточную теплоизоляцию. Выпускная труба 5 (рис. 40) представляет собой сварную конструкцию из листовой жаропрочной стали. При помощи фланца и болтов она крепится к корпусу турбины. Выпускная труба снабжается теплоизоляцией, которая уменьшает потери тепла и предохраняет детали самолета от нагрева. Теплоизолирующими материалами являются асбестовая ткань и алюминиевая фольга. Внутренний конус 8служит для предотвращения резкого расширения газа за турбиной и осуществления плавного перехода кольцевого потока за турбиной в сплошной за конусом. Угол внутреннего конуса у вершины составляет 35—50°. Соединение конуса с выпускной трубой производится радиальными стойками 3 или стержнями, закрытыми обтекателями, при помощи которых спрямляется поток газов, закрученный в турбине. Вследствие того, что температуры нагрева наружной стенки выпускной трубы и внутреннего конуса различны, неодинаковы и их тепловые удлинения. Поэтому для устранения температурных напряжений в некоторых конструкциях радиальные связи приварены только к наружной стенке выпускной трубы, а в прорези конуса они вставляются свободно (телескопически).
Рис.40. Выходное устройство ТРД: 1—штифт; 2 — фиксатор; 3 — стойка; 4 — кожух выпускной трубы; S— выпускная труба; 6— реактивное сопло; 7 —наконечник; 8 — внутренний конус; 9 — экран
Для повышения жесткости конуса к его внутренней поверхности приваривают бандажи. В передней части конуса крепится специальный экран 9, уменьшающий нагрев диска турбины теплом, излучаемым деталями внутреннего конуса. Удлинительные трубы состоят из одной или нескольких секций, сваренных из листовой жаропрочной стали. Диаметр трубы выбирают таким, чтобы скорость в ней не превышала 150— 200м/сек. Крепление удлинительной трубы к выпускной должно позволять перемещаться как в продольном, так и в угловом направлении (рис.41). В задней части удлинительную трубу подвешивают при помощи роликов, которые вращаются на осях, прикрепленных к трубе, и могут перемещаться при тепловых удлинениях вдоль направляющих швеллеров, укрепленных в гондоле двигателя на самолете. Теплоизоляция удлинительной трубы осуществляется так же, как и выпускной. Нерегулируемые реактивные сопла чаще всего выполняют в виде конической оболочки (см. рис.40), приваренной к точеному фланцу, при помощи которого сопло крепится к выпускной или удлинительной трубе.
Рис. 41. Крепежные фланцы: а- со сферическим фланцем; б- со сферическим кольцом; 1-кожух двигателя; 2 -сферический фланец; 3- соединительная планка; 4- сферическое кольцо; 5- удлинительная труба
Диаметр выходного сечения D5 определяют на основании газодинамического расчета, длину сопла Lc берут равной (0, 2—0, 4) D5. Минимальные гидравлические потери в сопле получаются при угле конусности Сопло охлаждается воздухом, проходящим через кольцевую щель между выпускной трубой 5 и кожухом 4. Движение воздуха через щели происходит за счет скоростного напора или под действием эжекции газа, выходящего из сопла. Выходное устройство ТВД является наиболее простым по конструкции. Это объясняется тем, что в многоступенчатых турбинах срабатывается почти весь теплоперепад, поэтому выходное устройство служит в основном для отвода газа из двигателя. Наружный 9 (рис.42) и внутренний 7 кожухи соединены между собой шестью пустотелыми стойками. К фланцу 8 крепится стекатель. Вместе с газоотводящей трубой самолета эти детали образуют выходную часть газового тракта двигателя. Стойки 2 внутренним концом приварены к манжетам кожуха 7, а другим свободно входят в манжеты 5 кожуха 9, что обеспечивает свободу тепловых расширений деталей. К наружному кожуху приварены передний фланец 3 для крепления выходного устройства к сопловому аппарату турбины и задний 6 для крепления газоотводящей трубы, являющейся элементом самолета, наружный кожух имеет восемь штуцеров для установки термопар, замкнутая полость внутреннего кожуха суфлируется с атмосферой через срез вершины конуса стекателя. Регулируемые дозвуковые реактивные сопла подразделяют по способу регулирования выходного сечения. Сопло с подвижным центральным телом (рис.43, а). Центральное тело спрофилировано таким образом, что при перемещении его из сопла площадь выходного сечения уменьшается, при перемещении внутрь сопла увеличивается. Перемещение этого тела (иглы) осуществляется специальным механизмом с гидравлическим или электрическим приводом. Недостатком такого сопла является сложность конструкции, перегрев механизма перемещения иглы и сравнительно большой вес. Двухстворчатое сопло может иметь различные формы створок в прикрытом положении (рис. 43, б): плоские, овальные или круглые. Преимуществом таких устройств является простота самого сопла и управляющего механизма, а недостатком — несколько повышенные гидравлические потери, определяемые формой поперечного сечения сопла, и неравномерный нагрев, вызывающий коробление створок и затрудняющий их уплотнение, что ведет к бесполезной утечке газа. Многостворчатое сопло (рис. 43, б) создает форму поперечного сечения струи, близкую к кругу во всех положениях Малые размеры створок позволяют сделать их достаточно жесткими' что предохраняет от коробления. Силы, действующие на каждую створку, меньше, чем при двухстворчатом сопле. Упрощается конструкция шарниров крепления. Нагрузки от створок более равномерно распределяются по периметру заднего фланца. Недостатком такого сопла является необходимость большого числа створок, что увеличивает число стыков и ведет к усложнению механизма управления
Рис. 42. Выходное устройство ТВД 1-стенка внутреннего кожуха; 2-стойка; 3, 6, 8 -фланцы; 4-горловина; 5 —усилительная манжета; 7 — внутренний кожух; 9- наружный кожух; 10 — штуцер для термопары
Рис. 43. Схемы регулируемых сопел
|