Конструкция и параметры компрессора ТРДД. Конструкция основных узлов осевого компрессора. Основные параметры осевого компрессора

КОНСТРУКЦИЯ И ПАРАМЕТРЫ КОМПРЕССОРА ТРДД

I.   ЦЕЛЬ РАБОТЫ

I.I  Изучение конструкции основных узлов осевого компрессора.

I.II Определение основных параметров осевого компрессора.

2. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА

Компрессор обеспечивает сжатие воздуха и подачу его в камеру двигателя. Он состоит из ротора 3 и статора 4 (рис.1, см. приложение). Ротор - вращающаяся часть компрессора включает в себя рабочие лопатки 5, диски 8, цапфы 9 и подшипники 10. диск, с закрепленными на нем лопатками, называется рабочим колесом (РК). Каждый ряд неподвижных лопаток за РК образует спрямляющий аппарат (СА). Вся неподвижная часть компрессора называется статором. Ряд неподвижных лопаток 2 перед первым рабочим колесом является входным направляющим аппаратом (ВНА).

При вращении ротора рабочие лопатки совершают над воздухом техническую работу. Сила P воздействия рабочей лопатки на воздух направлена по нормали к каждой точке внутренней поверхности лопатки. Эта сила может быть разложена на окружную Pu и осевую Pa составляющие (см. рис. 2, см. приложение). Окружная составляющая вызывает увеличение окружной скорости воздуха, а осевая составляющая - перемещает воздух параллельно оси ротора.

В результате воздействия рабочих лопаток абсолютная скорость потока увеличивается C₂>C₁ , (рис.2) и повышается давление P₂>P₁. Увеличение давления происходит вследствие уменьшения относительной скорости воздуха W₂<W₁, из-за увеличения площади проходного сечения каналов, образованных лопатками.

На выходе из СА последней ступени воздух имеет осевое направления для чего иногда устанавливается два ряда лопаток СА (см. рис.1).

На рабочие лопатки воздух поступает за счет избыточного давления перед ними. Избыточное давление появляется в связи с перемещением воздуха рабочими лопатками параллельно оси ротора.

В связи с тем, что плотность воздуха по длине компрессора увеличивается, а осевая скорость воздуха остается почти постоянной, площади проходных сечений от ступени к ступени должны уменьшаться. Уменьшение площади достигается уменьшением длин лопаток. На последних ступенях осевая скорость может несколько уменьшаться. Это делается для того, чтобы лопатки последних ступеней не получились слишком короткими. В ступенях с короткими лопатками увеличиваются потери и снижается КПД.

Повышение давления в одной ступени невелико (в 1,15+1,35 раза), поэтому осевые компрессоры всегда выполняются многоступенчатыми (5+16 ступеней).

Проточная часть компрессора проектируется только на один расчетный режим. На нерасчетных режимах нарушается соответствие между площадями проходных сечений и изменением плотности. Это приводит к изменению распределения осевых скоростей по тракту и соответственно к изменению углов атаки на лопатках разных ступеней, т.е. к рассогласованию работы ступеней нерегулируемого компрессора. При уменьшении приведенной частоты вращения углы атаки на первых ступенях увеличиваются, а на последних - уменьшаются и даже становятся отрицательными. При увеличении приведенной частоты рассогласование ступеней имеет противоположный характер.

Для уменьшения рассогласования ступеней на нерасчетных режимах применяются различные способы регулирования компрессоров, целью которого может быть:

- обеспечение устойчивости работы компрессора на нерасчетных режимах;

- снижение уровня вибронапряжений в лопатках при повышенных углах атаки;

- повышение КПД компрессора на нерасчетных режимах.

Регулирование компрессора может осуществляться:

- перепуском воздуха на проточной части компрессора в атмосферу;

- изменением соотношения между частотами вращения роторов различных ступеней;

- поворотом лопаток ВНА и спрямляющих аппаратов.

В изучаемом компрессоре применяется одновременное регулирование СА в первых и последних ступенях, что обеспечивает устойчивую работу и высокий КПД на нерасчетных режимах, а также расчетный расход воздуха при больших сверхзвуковых скоростях полета.

3. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Преобразование энергии в потоке газа описывается уравнением I-ого закона термодинамики

,     (1)

где: - тепло, подведенное (+) или отведенное (-) от газа;

- приращение энтальпии газа;

- техническая работа, совершаемая газом (+) или над газом (-);

- приращение кинетической энергии газа.

В целях упрощения считается, что течение воздуха в компрессоре происходит без теплообмена с окружающей средой  и без трения, но с совершением технической работы над воздухом . В этом случае уравнение (I) принимает вид