Конструкция АЛ-31ф

- Н ≥ 11000 м при  М ≥ 1,4,

- Н ≤ 2000 м пріM ≥ 0,65 (забезпечується датчиками  літака).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Експлуатаційний діапазон значень частоти обертання n1 залежно від t1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Експлуатаційний діапазон значень частоти обертання n2 залежно від t1

 

2. ВИБІР ТА ОБГРУНТУВАННЯ  КОНСТРУКТИВНОЇ СХЕМИ ДВИГУНА, ЩО  ПРОЕКТУЄТЬСЯ

Силова установка літаків СУ-27 включає в себе:

- Два надзвукових  регульованих повітрозабірника  з повітряними каналами;

- Два ТРДДФ - АЛ-31Ф.

Тяга на режимі «повний форсаж», кгс - 12 500

 Тяга на максимальному  режимі, кгс - 7770

Питома витрата палива на режимі «повний форсаж», кг / кгс.ч - 1,96

Питома витрата палива на максимальному режимі, кг / кгс.ч - 0,78

Мінімальний питома витрата палива, кг / кгс.ч - 0,67

Ступінь двухконтурности - 0,56

 Витрата повітря, кг / с - 112

Температура газів перед турбіною, К – 1665

 Довжина, мм - 4945 (4990)

Двигун розвиває стендову тягу 12500 кгс на режимі "повний форсаж" і 7600 кгс - на режимі "максимал". На винищувачі Су-27 можливе використання так званого особливого режиму роботи двигуна, на якому тяга короткочасно підвищується до 12800-13000 кгс. Питома витрата палива на максимальному режимі роботи 0.75 кг / (кгс.ч), на форсажі - 1.92 кг / (кгс.г), мінімальний крейсерський питома витрата палива 0.67 кг / (кгс.г). Високонапірний двохкаскадний компресор забезпечує 23-кратне стиснення повітря, що поступає при його витраті через двигун до 110 кг / с і ступеня двухконтурности близько 0.59. Температура газів перед турбіною досягає 1665 К. Габаритна довжина двигуна 4950 мм, діаметр входу 905 мм, максимальний діаметр 1180 мм. Суха маса двигуна 1530 кг, питома вага двигуна 0.12. Ресурс двигуна до першого ремонту становить 1000 год, призначений ресурс – 1500 г. АЛ-31Ф - високоекономічний, високотемпературний двоконтурний, турбореактивний двигун з двохкаскадним компресором, з теплообмінником системи охолодження турбіни, зі змішанням потоків зовнішнього та внутрішнього контурів за турбіною, з форсажною камерою згоряння і надзвуковим всережимним регульованим реактивним соплом, із зовнішніми стулками реактивного сопла, модульної конструкції. Має високу газодинамической стійкістю і міцністю, що дозволяє працювати в екстремальних умовах за рівнем нерівномірності і пульсацій тиску повітря на вході.

Модульна схема двигуна, як і інші оригінальні конструкторські рішення, дають можливість простоти його експлуатації та заміни елементів в аеродромних умовах.

 

 

У число модулів двигуна АЛ-31Ф входять:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A-Б - вхідний направляючий апарат;

Б-В - компресор низького тиску;

В-Г - проміжний корпус;

Г-Д-передній корпус зовнішнього контуру; 

Д-Е - задній корпус зовнішнього контуру;

Е-Ж - корпус змішувача;

Ж-И- фронтовий пристрій;

И-К - корпус форсажної камери;

К-Л - поворотне реактивне сопло.

1. –  компресор низького тиску;      2. – центральна конічна передача (ЦКП);

3. – проміжний корпус; 4. –  компресор високого тиску; 5. –  зовнішній контур; 6. –  основна камера згоряння; 7. – повітро-повітряний теплообмінник; 8. –  турбіна високого тиску; 9. –  турбіна низького тиску; 10. –  опора турбіни; 11. – змішувач; 12. –  фронтовий пристрій;                  13. –  форсажна камера згоряння; 14. –  поворотний пристрій (ПП);            15. – реактивне сопло (PC).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зовнішній контур   є зовнішньою оболонкою двигуна. Він утворює спільно з корпусами КВТ, ОКЗ, ОВТ та турбіни канал для проходження повітря.

Зовнішній контур складається з двох профільованих корпусів:

- Переднього корпусу (верхнього і нижнього),

- Заднього корпусу  .

Корпуси входять в силову схему двигуна.

 Передній корпус  конічної форми має:

- Посилений фрезерованими ребрами передній фланець,

- Поздовжній роз'єм  для забезпечення доступу до КВТ і до ОКЗ,

- Два зовнішніх  силових шпангоута,

- Три внутрішніх  силових шпангоута.

Задній корпус циліндричної форми має:

- Фланці ,

- Один зовнішній  силових шпангоута,

- Два внутрішніх силових шпангоута.

На корпусах зовнішнього контуру є фланці:

- Для установки  елементів системи контролю помпажа,

- Відбору повітря  для потреб двигуна і літака,

- Підведення і  зливу палива,

- Підвода, відводу, зливу і відкачки масла,

- Установки запальні  пристрої

- Встановлення заглушок  вікон огляду двигуна,

- Бобишки для  кріплення агрегатів, комунікацій  і електропроводки.

 Зовнішній контур   складається з наступних елементів:

 

1. – передній корпус; 2. – задній корпус; 3, 4 і 5. – поперечні фланці корпусів;  6. – фланці поздовжнього роз'єму; 7. – зовнішні шпангоути переднього корпусу; 8. – зовнішній шпангоут заднього корпусу;                   9. –внутрішні шпангоути переднього корпусу; 10. – внутрішні шпангоути заднього корпусу; 11. – двошарнірний елемент; 12. – канал зовнішнього контуру.

 Схема компресора низького тиску АЛ-31Ф

 

Компресор низького тиску складається з наступних елементів:

1. – Кок; 2. – Відкачує маслонасос; 3. – Ресора приводу масляного насоса;    4. – Стійка ВНА; 5. – Поворотний закрилок ВНА; 6. – Ротор КНТ;                7. – Кільце приводу поворотних закрилків ВНА; 8. – Робоча лопатка;           9. – Направляючий апарат; 10. – Вікно огляду; 11. – Труба суфлювання;     12. – Здвоєний СА; 13. – Гідроциліндр привід поворотного СА КВТ;          14. – Проміжні корпус; 15. – Опора КНТ; 16. – Центральна конічна передача; 17. – Масляні форсунки; 18. – Опора КВТ; 19. – Ротор КВТ;        20. – Графітове ущільнення; 21. – Стопор; 22. – Балансувальний вантаж;    23. – Опора КНТ передня ; 24. – Масляна форсунка.

Компресор низького тиску призначений для стиснення повітря, що надходить в зовнішній і внутрішній контури двигуна.

КНТ складається з ротора і статора.

До складу статора входять: вхідний направляючий апарат; кок; передня опора; корпус першої, другої, третьої і четвертої ступенів; направляючі апарати першої, другої, третьої і четвертої ступенів.

Вхідний направляючий апарат - титановий, є силовим елементом двигуна.

У ньому змонтовані: передня опора КНТ, відкачує маслонасос, кок.

До складу ВНА входять: зовнішнє кільце, маточина, стійки.

Стійки утворюють єдиний аеродинамічний профіль з поворотними закрилками. Поворот закрилків здійснюється по команді системи управління ВНА КНТ важелями через приводное кільце з десятьма розташованими по колу фіксаторами.

Через сім стійок проходять трубопроводи: суфлювання масляної порожнини; підведення масла; відкачування масла; суфлювання предмасляной порожнини; зливу масла.

Кок складається з двох обичайок, що утворюють порожнину, в яку надходить гаряче повітря .

Передня опора ротора силовий елемент двигуна, закріплена на задньому фланці маточини ВНА. До її складу входять: корпус роликопідшипників; роликопідшипник; вузол масляного ущільнення; кришки лабіринтового ущільнення.

Корпус роликопідшипника складається із зовнішнього і внутрішнього корпусів. Пружно-рухома передня частина корпусу пов'язана з нерухомим фланцем маточини п'ятдесятьма пружними перемичками.

Пружність корпусу, наявність масляної плівки в порожнині розташування пружного кільця гасять коливання ротора.

Вузол масляного ущільнення запобігає витоку масла в проточну частину компресора і повітря - з проточної частини в масляні порожнини.

Корпуси першої, другої, третьої, і четвертої ступенів виконані у вигляді кільцевих оболонок. Порожнина Г над робочими лопатками повідомляється з проточною частиною компресора через прорізи і утворює щілинної перепуск, що розширює діапазон режимів стійкої роботи компресора. У корпусах є вікна для огляду і поточного ремонту лопаток компресора. Пробка має прямокутний фланець і отвір для ключа. З'єднання корпусів - фланцеве. Передній фланець корпусу з'єднаний з ВНА, задній фланець корпусу - з проміжним корпусом.

Направляючі апарати першої, другої і третьої ступенів складаються відповідно з лопаток з зовнішніми та внутрішніми полицями, а також внутрішніх півкілець, які є нерухомими елементами повітряних лабіринтових ущільнень; рухомими елементами служать гребінці на барабані ротора.

Ротор - барабанно-дискової конструкції, спирається передньої цапфою на роликовий підшипник, задньої цапфою - на кульковий підшипник. Привід откачивающего маслонасоса здійснений від ротора КНТ.

У диск першого ступеня встановлені 37 робочих лопаток, в диск другого ступеня - 45, в диск третього ступеня - 57 і в диск четвертого ступеня - 43. Болти виконують функцію балансувальних вантажів, для чого є отвори А для підведення повітря з проточної частини компресора у внутрішню порожнину ротора для розвантаження від осьових сил.

Проміжний корпус - основний елемент силової схеми двигуна.

У проміжному корпусі повітря, що надходить з КНТ, ділиться на два потоки: зовнішнього і внутрішнього контуру.

У проміжному корпусі встановлені: вихідний НА КНТ; задня опора ротора КНТ; передня опора ротора КВТ; центральна конічна передача.

Проміжний корпус - титановий, складається з обода і опорного обода, з'єднаних стійками. До стійок приварене розділову кільце.

Обод має фланці: до переднього кріпиться вихідний НА КНТ і статор КНТ, до заднього - передній корпус зовнішнього контуру. У пазах обіду встановлені стійки.

На зовнішній поверхні обода розміщені: два вузла кріплення двигуна до літака; кронштейни приводу механізму повороту НА, бобишки кріплення клапана перемикання наддуву (КПН) і трубопроводи наддуву порожнин підпору масляних ущільнень опор КНТ і КВТ, бобишка для кріплення трубопроводів підведення і відкачки масла, бобишка і дві підвіски кріплення КДА, бобишка кріплення редуктора датчиків РНТ, бобишка кріплення трубопроводу суфлювання масляної порожнини.

Стійки проміжного корпусу - порожнисті. Через стійку проходить вертикальна ресора, з'єднує ЦКП з КДА, і здійснюється суфлювання масляної порожнини проміжного корпусу. Порожнини стійок служать для суфлювання предмасляних порожнин задньої опори КНТ і передньої опори КВТ.

Усередині стійки проходять: трубопровід підведення масла до підшипників задньої опори ротора КНТ, передньої опори ротора КВТ і до підшипників ЦКП, трубопровід відкачки масла з порожнини проміжного корпусу. Через стійку проходить ресора приводу маслонасоса. Порожнини стійок служать для наддуву ущільнень опор КВТ і КНТ. Через стійку проходить ресора приводу редуктора датчиків РНТ.

Розділове кільце має дванадцять вирізів під стійки корпусу.

Внутрішнім фланцем кільце приєднане до статора КВТ, наріжним - до екрану зовнішнього контуру.

Вихідний НА КНТ складається з зовнішнього кільця, двох рядів лопаток і внутрішнього кільця. Фланцями на зовнішньому і внутрішньому кільцях вихідний НА кріпиться до проміжного корпусу.

Задня опора ротора КНТ сприймає сумарну осьову навантаження від роторів КНТ і ТНТ, а так само радіальне навантаження від ротора КНТ. До її складу входять: корпус підшипника, кульковий підшипник, радіально-контактне масляне ущільнення, кришки лабіринтового ущільнення і вал КНТ. У задній опорі змонтований привід редуктора датчиків РНТ.

Суфлювання масляної порожнини здійснено через трубопровід і втулку. Підведення повітря в порожнині наддуву масляних ущільнень проводиться через два трубопроводи.

Вал має два ряди внутрішніх шліц: передній - для зачеплення з шліцами задньої цапфи ротора КНТ; задній - для з'єднання роторів КНТ і ТНТ через ресору. Ротори КНТ і ТНТ з'єднані стягнутий трубою. На валу закріплена гайкою ведуча шестерня приводу редуктора датчиків РНТ.

Передня опора ротора КВТ сприймає сумарну осьову і радіальну навантаження від ротора КВТ і РНТ.

У передню опору входять: корпус підшипника; кульковий підшипник; радіально-контактне ущільнення.

Демпфірування шарикопідшипника забезпечено пружністю корпусу, деформацією вигину пружного кільця і ​​опором коливань ротора, яке виникає від видавлювання масляної плівки з порожнини, в якій розміщено пружне кільце.

 

 

Схема компресора високого тиску АЛ-31Ф

Компресор високого тиску складається з наступних елементів:

1. – Проміжний корпус; 2. – Корпус статора КВТ; 3. – Поворотна лопатка направляючого апарату; 4. – Робоча лопатка; 5. – Привід регульованого НА; 6. – Нерухома лопатка направляючого апарату; 7. – Ротор КВТ;                    8. – Колектор відбору повітря; 9. – Сдвоенній спрямовує і спрямляющий апарат; 10. – Стяжна  шпилька; 11. – Вал ТНТ; 12. – Опора КВТ; 13. – Опора ведучої шестерні ЦКП; 14. – Масляний колектор; 15. – Балансувальний грузик.