Конструкция, принцип работы и особенности производства СПВРД и ТРД. Изучение принципа работы турбореактивного двигателя (ТРД), страница 7

Устойчивая работа компрессора на нерасчетных режимах обеспечивается перепуском воздуху из-за 3-ей и 4-ой ступеней в наружный контур.

5.4. Камера сгорания

Камера сгорания трубчато-кольцевого типа. В ней воздуху сообщается тепловая энергия в процессе непрерывного горения топлива. Тепловая энергия продуктов сгорания в двигателе преобразуется в кинетическую энергию истекающего газо-воздушного потока, в результате чего создается тяга. Для сгорания 1 кг керосина требуется около 15 кг воздуха. При таком соотношении топлива и воздуха температура продуктов сгорания высокая - около 2300 К. Температура же плавления материалов деталей камеры и турбины не превышает 1900 К. Поэтому для снижения температуры продуктов сгорания в камеру подается в 3,5-4,5 раза воздуха больше, чем требуется для полного сгорания топлива.

Отношение действительного количества воздуха, приходящегося на 1 кг топлива, к теоретически необходимому называется коэффициентом избытка воздуха.

Итак, ГТД работает при . Такие топливно-воздушные смеси называются бедными. Следует при этом заметить, что топливно-воздушная смесь надежно воспламеняется и устойчиво горит при . В связи с этим для организации устойчивого горения при больших  воздух в камеру разделяется на два потока: первичный и вторичный (рис. 9). Первичный поток в количестве, необходимом для воспламенения и горения, поступает в переднюю часть жаровой труби, в зону горения, куда центробежными форсунками 15 непрерывно подается тонко распыленное топливо.

Вторичный исток, масса которого в 2 – 2,5 раза превышает массу первичного воздуха, омывает жаровую трубу снаружи, охлаждает ее и через отверстия поступает во внутреннюю полость жаровой трубы - в зону смешения. В результате смешения вторичного воздуха с продуктами сгорания температура газа понижается до 1150 К. При такой температуре газа обеспечивается надежная работа деталей камеры и турбины. Камера сгорания состоит из:

-  наружного 17 и внутреннего 16 корпусов (рис. 11);

-  12-ти жаровых труб 13;

-  12-ти патрубков, соединяющих жаровые трубы;

-  12-ти рабочих центробежных форсунок;

-  2-х воспламенителей.

Наружный и внутренний кожухи образуют корпус камеры. Он выполняется сваркой из листовой жаропрочной стали и является силовым узлом двигателя. Жаровые трубы выполняются штамповкой из листового жаростойкого сплава с последующей роликовой сваркой.

5.5. Турбина высокого давления

Турбина высокого давления осевая реактивная одноступенчатая. Она приводит во вращение ротор КВД и агрегаты двигателя. Турбина состоит из соплового аппарата и ротора. Ротор включает в себя рабочие лопатки 21, диск 22, вал и подшипники 19.

В сопловом аппарате потенциальная энергия газа преобразуется в кинетическую. Увеличение скорости достигается благодаря тому, что лопатки 20 СА образуют сужающиеся каналы (рис. 10).

В рабочем колесе кинетическая энергия газового потока преобразуется в механическую работу. Это преобразование протекает следующим образом. При обтекании рабочих лопаток газовым потоком на них возникает аэродинамическая сила Р, которая может быть разложена на окружную P_u и осевую P_a составляющие. Окружная сила создает крутящий момент, который и приводит во вращение ротор турбины. В этом и состоит преобразование располагаемой энергии газа в механическую работу.

Рабочие лопатки неохлаждаемые. Они выполняются штамповкой из жаропрочного хромоникелевого сплава. Из этого же сплава механической обработкой выполняется диск. Лопатки крепятся к диску замками «елочного» типа. Рабочее колесо соединяется с валом радиальными штифтами. Роторы турбины и КВД соединяются посредством эвольвентных шлиц и гайки со сферическими шайбами.