Конструкция и параметры компрессора ТРДД. Изучение конструкции основных узлов осевого компрессора. Принцип действия осевого компрессора

Кафедра «Двигатели летательных аппаратов теплотехника»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО ТЕМЕ

    «конструкция и параметры компрессора ТРДД»

Выполнил студент группы 22АДУ4ВС-237

МОСКВА 2011

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

I.I.  Изучение конструкции основных узлов осевого компрессора.

I.II. Определение основных параметров осевого компрессора.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА

Компрессор обеспечивает сжатие воздуха и подачу его в камеру двигателя. Он состоит из ротора 3 и статора 4 (рис.1). 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). 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: а) обеспечение устойчивости работы компрессора на нерасчетных режимах; б) снижение уровня вибронапряжений в лопатках при повышенных углах атаки; в) повышение КПД компрессора на нерасчетных режимах.

Регулирование компрессора может осуществляться: а) перепуском воздуха на проточной части компрессора в атмосферу; б) изменением соотношения между частотами вращения роторов различных ступеней; в) 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.

Рис.1 Схема компрессора и ступени.

1.  Входное устройство. 2. Входной направляющий аппарат. 3. Ротор.  4. Средний корпус. 5. Рабочая лопатка. 6. Лопатка спрямляющего аппарата. 7. Задний корпус. 8. Диск. 9. Полуоси. 10. Подшипники.

Рис.2. Схема и план скоростей ступени.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ КОМПРЕССОРА (на нормальном режиме при H=0 и v=0)

1. Расход воздуха через компрессор Gв=158 кг/с.

2. Степень повышения давления в компрессоре

3. КПД компрессора .

4. Частота вращения ротора =800 I/c.

5. Осевая скорость на входе в ступени (см. приложение).

6. Масса компрессора Gк=480 кг.

7. Габаритные размеры:

- диаметр рабочего колеса 1-ой ступени - Dк=900 мм;

- длина компрессора Lк=1450 мм.