ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Схема и принцип работы ступени осевого компрессора из "Теория авиационных двигателей " Как было отмечено выше, ступень осевого компрессора (рис. 2.5) состоит из вращающегося рабочего колеса (РК) и неподвижного направляющего аппарата (НА). Рассечем ступень компрессора цилиндрической поверхностью а — Ь, ось которой совпадает с осью вращения колеса, а затем развернем это цилиндрическое сечение на плоскость. На рис. 2.6 показаны полученные таким образом сечения лопаток РК и НА. В большинстве случаев (особенно для средних и последних ступеней) поверхность а — Ь приближенно можно рассматривать как поверхность тока, хотя в общем случае поверхность тока представляет собой поверхность вращения с криволинейной образующей (см. пунктир на рис. 2.5). На рис. 2.5 и 2.6 приняты следующие обозначения сечение 1—1 на входе в рабочее колесо сечение 2—2 на выходе из рабочего колеса (на входе в направляющий аппарат) сечение 3—3 на выходе из направляющего аппарата. [c.30] Чтобы уяснить принцип работы ступени компрессора, рассмотрим течение воздуха через решетки, образованные лопатками РК и НА (см. рис. 2.6). [c.30] Разберем случай, когда воздух перед рабочим колесом в своем абсолютном движении имеет осевое направление. Величина и направление этой скорости определяется вектором с . [c.30] Пусть РК вращается с окружной скоростью а. Для нахождения вектора скорости Wi относительно рабочих лопаток используем известное правило теоретической механики о том, что абсолютная скорость l равна сумме переносной (окружной) скорости и и относительной скорости Wi, т. е. [c.30] Иначе говоря, каналы между соседними лопатками должны быть диффузорными. Очевидно, что чем больше степень диффу-зорности канала, тем больше степень повышения давления в рабочих лопатках. [c.31] Однако увеличение степени диффузорности, что равносильно увеличению угла Рг (при постоянном и заданном удлинении лопаток), связанно с увеличением кривизны профилей лопаток и соответственно с увеличением степени поворота потока, поэтому чрезмерное увеличение диффузорности канала может привести к срыву потока со спинок рабочих лопаток. На практике максимальная степень диффузорности и максимальная степень поворота потока (Ар = Ра — Pi) выбираются из условия отсутствия срыва. [c.31] Скорость воздуха за рабочим колесом Са определится как векторная сумма относительной скорости и окружной скорости и (см. рис. 2.6), т. е. [c.32] Следует отметить, что скорость по величине больше, чем i, потому что она отклонена от осевого направления (от направления l) в сторону вращения колеса. [c.32] Задача НА заключается в том, чтобы направлять поток (в абсолютном движении) до первоначального (или другого заданного) направления (до направления с1). Для выполнения этой функции задние кромки направляющих лопаток необходимо направить так, чтобы скорость на выходе из аппарата была параллельна или почти параллельна скорости i- Передние кромки во избежание срыва потока необходимо ориентировать по направлению скорости i- При таком выполнении НА поперечное сечение /за на выходе будет больше, чем /за на входе (диффузорный канал) и, как следствие, Сз а ps1 р . [c.32] Таким образом, течение воздуха через решетку лопаток РК и НА можно рассматривать как течение через систему вращающихся и неподвижных диффузорных каналов с уменьшением относительной скорости в рабочих лопатках и абсолютной в направляющем аппарате. [c.32] Примерный характер изменения параметров потока вдоль оси ступени показан на рис. 2.5. Видно, что в рабочих лопатках относительная скорость уменьшается, а давление и абсолютная скорость увеличиваются. ОдновременноеТувеличение Са и ра объясняется тем, что РК сообщается внешняя работа. В НА внешняя работа не сообщается, поэтому здесь падение скорости приводит к увеличению давления. [c.32] Температура потока вследствие сжатия воздуха растет и в рабочем, и в направляющем аппаратах. [c.32] Температура и давление заторможенного потока в рабочих лопатках из-за подвода внешней работы растут. В НА температура заторможенного потока сохраняется постоянной, а давление из-за гидравлических потерь несколько падает. [c.32] Треугольники скоростей на входе в РК и на выходе из него (см. рис. 2.6) обычно совмещают на одном чертеже (так, чтобы вершины совпали) и называют треугольниками скоростей ступени компрессора (рис. 2.7). [c.32] Такой закон изменения осевых скоростей вызван тем, что плотность воздуха по ходу движения увеличивается, и поэтому потребное проходное сечение уменьшается. Если вдоль оси компрессора осевую скорость сохранить постоянной (или ее увеличивать), то в конце концов получаются очень короткие лопатки, в которых возникают повышенные гидравлические потери. Кроме того, условие устойчивой работы камеры сгорания (расположенной непосредственно за компрессором) тоже требует уменьшения скорости потока. Этими двумя причинами объясняется уменьшение осевой скорости в пределах ступени и, следовательно, от ступени к ступени. [c.33] Но исторически применение предварительной закрутки было связано с задачей повышения напорности в дозвуковых ступенях компрессора. Для того, чтобы все ступени имели предварительную закрутку, достаточно, чтобы перед первой ступенью компрессорабыл поставлен входной направляющий аппарат (ВНА). [c.34] Схема первой ступени компрессора с предварительной закруткой по вращению колеса показана на рис. 2.10, а треугольники скоростей на рис. 2.11. [c.34] Так как НА должен направлять поток до определенного направления, то перед второй ступенью (так же как и перед последующими ступенями) поток будет предварительно закручен. [c.34] Вернуться к основной статье