Газотурбинный турбовентиляторный двигатель НК-86А

Министерство образования и науки  РФ

Федеральное агентство по образованию

Новосибирский государственный  технический университет

 

 

Реферат

Газотурбинный турбовентиляторный двигатель НК-86А

 

 

 

 

Факультет:  ЛА

Группа:       СД-81

Студент:     Андреева М.

Проверил: Пель А.Н.

 

 

Новосибирск 2011

 

ДВИГАТЕЛЬ НК-86А

Технические характеристики:

Рис.1 Схема двигателя

Общие сведения

         Газотурбинный турбовентиляторный  двигатель НК-86А представляет  собой двухконтурный, двухкаскадный  двигатель со смешением потоков  наружного и внутреннего контуров  в общем выходном устройстве. Двигатель экономичен и имеет  низкий уровень шума, что достигается  за счет применения в тракте  наружного контура панелей со  звукопоглощающим сотовым наполнителем.

         На двигателе предусмотрены системы  запуска, контроля, защиты и сигнализации, обеспечивающие быстрое обнаружение недостатков и отклонений параметров на работающем двигателе, а также системы противопожарной защиты и противообледенения. Системы двигателя не требуют дополнительного регулирования в процессе эксплуатации.

         Все агрегаты двигателя располагаются  в нижней части, что облегчает  к ним доступ и значительно  упрощает их обслуживание.

В конструкции двигателя предусмотрены лючки для осмотра внутренних полостей двигателя с помощью оптических устройств.

Двигатель включает в себя следующие узлы

 - входной направляющий аппарат;

 - компрессор осевой одиннадцатиступенчатый, двухкаскадный, состоящий из компрессоров низкого давления (НД) и высокого давления (ВД);

 - многофорсуночную камеру сгорания кольцевого типа;

- двухкаскадную трехступенчатую осевую реактивную турбину;

- выходное устройство (реверсивное устройство и реактивный насадок).

Входной направляющий аппарат

Входной направляющий аппарат (ВНА) состоит из следующих деталей:

-Титановый корпус. Изготовлен в виде полого ресивера, куда подводится воздух для обогрева лопаток ВНА. На внешней поверхности наружного корпуса ВНА имеются фланцы и штуцеры, а внутри проложены различные коммуникации.

-Двенадцать лопаток, установленные в корпусе. Лопатки пустотелые с дефлекторами. Для обогрева со стороны передней кромки лопатки имеют продольные фрезерования, а со стороны корытца поперечные. Эти фрезерования закрываются дефлектором. Внутренние полки лопаток образуют внутренний корпус с двумя фланцами, к которым крепятся корпус опоры и внутреннее кольцо.

-Внутреннее кольцо, которое крепится к внутренним полкам лопаток;

-Обогреваемый кок, который представляет собой листовую сборную конструкцию, изготовленную из титанового сплава. Кок имеет два фланца. Большим фланцем кок центрируется на внутреннем корпусе ВНА, а малым -крепится на шпильке, вмонтированной в крышку передней опоры. На шпильке кок устанавливается с упором в регулировочную шайбу, которая обеспечивает круговой зазор между коком и крышкой передней опоры. Зазор исключает деформацию кока и возникновение трещин на нем при тепловом расширении во время обогрева. Двойные стенки кока образуют полость, в которую поступает воздух для обогрева.

Для осмотра лопаток и  внутренних полостей КНД на корпусе  статора установлены четыре лючка. Лючки расположены слева в  верхней части на корпусе статора.

Компрессор низкого  давления

Рис.2. КНД НК-86А

Компрессор низкого давления (КНД) пятиступенчатый. Он состоит из ротора и статора. Вращающаяся часть  КНД - ротор имеет пять рабочих  колес (по числу ступеней). Первые две  ступени, вентиляторные, работают на оба контура. Разделение воздушного потока на контуры происходит за рабочим колесом второй ступени вентилятора. Для уменьшения уровня шума вентилятор выполнен с увеличенными зазорами между рабочими колесами и направляющими аппаратами. Неподвижная часть КНД - статор имеет направляющие лопатки. В передней части статора имеется входной направляющий аппарат (ВНА) с направляющими лопатками, который служит для направления воздушного потока на лопатки первой ступени компрессора. Все основные детали статора КНД изготовлены из сплавов на титановой основе. Рабочие кольца первой и второй ступеней изготовлены из алюминиевого сплава.

Компрессор высокого давления

Рис.3. КВД НК-86А

Компрессор высокого давления (КВД) шестиступенчатый. На наружный корпус компрессора устанавливаются оболочки со звукопоглощающим наполнителем. Он состоит из ротора и статора. Ротор имеет шесть рабочих колес, а также передний вал.

Статор состоит из следующих  узлов:

-регулируемого направляющего  аппарата (РНА) четвертой ступени;

-шести спрямляющих аппаратов;

-ресивера для отбора  и перепуска воздуха из-за седьмой  ступени КВД;

-механизма управления  клапанами перепуска воздуха  из-за седьмой ступени КВД;

-шести рабочих колец  статора;

-арматуры статора.

Регулируемый направляющий аппарат (РНА) служит для обеспечения  устойчивости работы двигателя во время  запуска и работы на нерасчетных  режимах.

Помпаж осевого  компрессора

Помпаж – это неустойчивая работа компрессора, возникающая из–за «рассогласования» его крайних (первых и последних) ступней на режимах работы двигателя, существенно отличающихся от расчетного режима.

Применением РНА и клапанов перепуска воздуха достигается  согласованная и безпомпажная работа всех ступеней осевого компрессора  на всех эксплуатационных режимах работы двигателя.

Эксплуатационными причинами  помпажа являются:

-резкое изменение подачи  топлива в двигатель;

-обледенение ВНА и  воздухозаборника двигателя;

-попадание посторонних  предметов в воздухозаборник  двигателя;

-попадание газовой от  внутреннего двигателя во внешний  двигатель, при включении реверса  тяги;

-неисправности лопаток  компрессора (забоины, трещины);

-неблагоприятные атмосферные  условия (попутный ветер при запуске двигателя, турбулентность потока воздуха на входе в двигатель, высокая температура наружного воздуха).

Признаками помпажа двигателя  являются следующие факторы:

- хлопки и повышенная вибрация всего двигателя;

- резкое падения частоты вращения роторов КНД и КВД;

- резкое повышение температуры газов за турбиной двигателя;

- самовыключение двигателя, оплавление и разрушение лопаток турбины.

Камера сгорания

Рис.4 кольцевая КС

Камера сгорания многофорсуночная, кольцевого типа, выполнена из жаростойких  сплавов и состоит из кольцевой  головки, наружного и внутреннего  кожухов. Кольцевая головка камеры сгорания включает в себя корпус головки, форсунки, наружное и внутреннее кольца.

Корпус головки имеет  отверстия под форсунки.  Вокруг каждого отверстия расположены фигурные окна для подвода воздуха в завихрители форсунок. В корпусе головки имеются топливные коллекторы, защищенные экраном от воздействия горячего воздуха для уменьшения коксообразования в них. Топливные коллекторы связаны с форсунками радиальными каналами. В корпусе головки установлены в два ряда в шахматном порядке 139 форсунок: 34 форсунки – первого контура (пусковые), 35 форсунок – второго контура в наружном ряду и 70 форсунок – второго контура во внутреннем ряду. Форсунка состоит из корпуса, распылителя, фильтра и шлицевой гайки. Корпус форсунки имеет лопаточный завихритель. Наружный и внутренний кожухи оканчиваются уплотнительными кольцам, которые служат для ограничения утечки холодного воздуха в сопловой аппарат. Камера сгорания подвешивается за проушины через вилки к наружному корпусу.

Воздух из компрессора  проходит через диффузор камеры сгорания, разделяется на 2 потока и протекает  по кольцевым каналам, образованным наружным и внутренним корпусами  и камерой сгорания. Часть воздуха  поступает в завихрители форсунок, закручивается, и перемешивается с  топливно-воздушной смесью. Затем  сгорает в полости  камеры сгорания. Часть воздуха через отверстия наружного корпуса поступает в коллектор. Оттуда воздух отбирается на самолетные нужды. Топливовоздушная смесь разгорается от двух воспламенителей. После остановки двигателя несгоревшее топливо сливается в дренажный бочок. При запуске топливо из дренажного бачка выдувается в воздушный тракт наружного контура двигателя.

 

Турбина двигателя НК-86А

Рис.5.  Трехступенчатая газовая турбина

Турбина служит для преобразования энергии газа в работу на валу. Турбина – двухкаскадная, трехступенчатая, осевая, реактивная, охлаждаемая. Первый каскад – одноступенчатая (1 ступень) турбина высокого давления. Второй каскад – двухступенчатая турбина (2,3 ступени) низкого давления.

Турбина состоит из следующих  узлов:

- ротор турбины ВД;

- ротор турбины НД;

- статор;

- задняя опора;

На внешней части турбины установлены  капот и кожух.

В турбине ВД сопловые лопатки  – охлаждаемые, диск турбины и  замки рабочих лопаток для  охлаждения обдуваются воздухом из компрессора  ВД. Все рабочие и сопловые лопатки  турбина НД – неохлаждаемые.

Турбина высокого давления приводит во вращение компрессор ВД.

Турбина низкого давления приводит во вращение компрессор НД.

Охлаждение сопловой лопатки 1 ступени – конвективное, дефлекторного типа, осуществляется вторичным воздухом, отбираемым из камеры сгорания.

Охлаждение деталей ротора турбины ВД – конвективное, осуществляется воздухом, отбираемым из разгрузочной полости компрессора ВД.

Охлаждение 2 и 3 ступеней турбины  – конвективное, осуществляется воздухом, отбираемым из-за шестой ступени компрессора.

Роторы турбины имеют  между собой только газодинамическую связь.

Суммарная мощность всех ступеней турбины равна 50000 лошадиных сил.

Мощность 1-ой ступени равна 20000 лошадиных сил, мощность 2-ой и 3-ей

ступеней равна 30000 лошадиных сил. Эффективный к.п.д. турбины η=0.9.

Выходное устройство

Рис.6. Реверсивное устройство

Реверсивное устройство предназначено  для изменения направления потока газа для создания обратной тяги, необходимой  для сокращения пробега самолета по ВПП при посадке и при  прерванном взлете в случае аварийной  ситуации. При полете реверсивное  устройство обеспечивает получение  прямой тяги.

Реверсивное устройство состоит  из следующих узлов:

переходник, переднее уплотнение, корпус, две отклоняющиеся створки, две  отклоняющиеся решетки, заднее уплотнение, насадок, кожух, трубопроводы, электропроводки, системы сигнализации, системы управления реверсивным устройством.

Переходник – промежуточная  часть между двигателем и реверсивным  устройством.

Переднее уплотнение, вместе со створками и задним уплотнением, образует проточную часть реверсивного устройства.

Корпус – основной силовой  элемент, к которому крепятся все  узлы.

Насадок – представляет собой тонкостенную оболочку, и предназначен для обеспечения расчетных режимов двигателя с целью создания реактивной тяги.

На режиме «прямая тяга»  отклоняющиеся створки закрывают  окна в корпусе и своими фланцами прижимаются к фланцам уплотнений, образуя газовоздушный тракт. 

На режиме «обратная тяга»  отклоняющиеся створки поворачиваются в опорах, перекрывают газовоздушный  тракт и одновременно открывают  два диаметрально противоположных  окна в корпусе реверсивного устройства, в которых установлены отклоняющиеся  решетки.

Используемая литература

1. Двигатель НК-86. Руководство по технической эксплуатации. Книга первая. Раздел 72. 1986г.
2. Теория газотурбинных двигателей - Антонюк Л.М., Марусенко В.С., Том 1
3. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей - Вьюнов С.А., Гусев Ю.И., Хронин Д.В., 1989г.
4. Сайты: www.civilavia.ru (авиационная библиотека);

             www.airwar.ru (виртуальный авиационный справочник)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1. Технические характеристики……………………………………
2. Общие сведения………………………………………………….
3. Входной направляющий аппарат……………………………….
4. Компрессор низкого давления (КНД)…………………………..
5. Компрессор высокого давления (КВД)…………………………
6. Помпаж осевого компрессора…………………………………...
7. Камера сгорания………………………………………………….
8. Турбина……………………………………………………………
9. Выходное устройство……………………………………………