Сверхзвуковая ступень осевого компрессора

Одновременно с разработкой крупноразмерных двигателей для тяже.лой авиации в Советском Союзе были проведены обширные исследования зависимостей между размерами двигателей, их газодинамическими и термодинамическими параметрами и величинами их удельного веса. На основе этих исследований в 50-х годах была разработана группа высокоэффективных двигателей с силой тяги 2000—4000 кг, имевших тогда наименьший в мировой практике удельный вес (0,22—0,19 кг на 1 кг тягового усилия) и малые внешние диаметры. При разработке двигателей этого класса еще в начале 50-х годов Ю. Н. Васильевым в ЦАГИ и С. И. Гинзбургом и К. А. Ушаковым в ЦИАМ была в основном решена проблема конструирования сверхзвуковых ступеней осевых компрессоров тогда же введением форсажных камер с регулируемым выходным сечением реактивного сопла было достигнуто значите.чь-ное повышение параметров двигателей по расходу воздуха и степени сжатия. Первым двигателем этого класса был двигатель АМ-5 с силой тяги 2000 кг и весом 445 кг, построенный в 1952 г. [c.370]

СВЕРХЗВУКОВАЯ СТУПЕНЬ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА [c.66]

При увеличении числа оборотов сверх номинальных рассогласование работы крайних ступеней изменяется — теперь уже возникает помпаж на последних ступенях на первых же ступенях с появлением звуковых и сверхзвуковых относительных скоростей течения возникает режим запирания. На рис. 6.10 изображены схемы обтекания лопаток первой (1), средней (т) и последней (z) ступеней осевого компрессора на пониженном числе оборотов, а на рис. 6.11 совмещенные характеристики первой, средней и крайней ступеней компрессора с нанесенными линиями рабочих режимов этих ступеней. [c.157]

По величине чисел М потока, набегающего на лопатки рабочего колеса, ступени осевого компрессора подразделяются иа дозвуковые, околозвуковые и сверхзвуковые. [c.249]

Выше было показано, что в одной дозвуковой осевой ступени компрессора можно повысить давление воздуха в 1,2. .. 1,4 раза, а в сверхзвуковой — в 1,5. .. 2,5 раза. Однако для получения наилучших данных современных газотурбинных двигателей различных типов общая степень повышения давления воздуха в компрессоре должна быть порядка 10. .. 30 и более. В осевых компрессорах последнее можно обеспечить только путем последовательного сжатия воздуха в ступенях многоступенчатого компрессора. На рис. 5.1 показана схема многоступенчатого осевого компрессора и обозначены характерные сечения в — сечение на входе в компрессор к — сечение на выходе из компрессора [c.89]

Значения i в первых ступенях дозвуковых авиационных осевых компрессоров доходят в условиях взлета до 170—195 м/с, что соответствует 9(А,в)=0,75. .. 0,82 и обеспечивает при йв = 0,45 удельную производительность до 150 кг/(м -с). Если же первая ступень компрессора является транс- или сверхзвуковой, то для увеличения удельной производительности могут быть использованы более высокие осевые скорости, до 210—240 м/с, что позволяет при йв 0,4 получить удельную производительность 170—190 кг/(м -с). Поскольку при этом плотность тока на входе в колесо уже превышает 90% от максимально возможного значения, дальнейшее увеличение Сю даже в сверхзвуковых ступенях нецелесообразно. [c.103]

Несколько своеобразная конструкция осевого компрессора изображена на рис. 6 это так называемая двухвальная система. Она состоит в том, что основной компрессор состоит из двух частей, приводимых в движение двумя турбинами. Одна турбина враш,ает одну часть компрессора, другая турбина — другую часть компрессора. Это обстоятельство позволяет последнюю ступень, сверхзвуковую, привести во враш,епие с большей скоростью. Окружные скорости первых ступеней порядка 380 м/сек, а последних 420 м/сек, а может быть, и 450 м/сек. В этом случае возможно действительно выполнить хорошую сверхзвуковую ступень и достигнуть степени сжатия воздуха в этой последней ступени значительно больше, чем 2, и в компрессоре с пятью ступенями получить степень сжатия 10. [c.123]

Фиг. 310. Схема А ступени сверхзвукового осевого компрессора с дозвуковым относительным потоком в колесе.

Как указывалось ранее, осевые компрессоры могут быть дозвуковыми и сверхзвуковыми. Сверхзвуковой осевой компрессор имеет меньшее число ступеней, чем дозвуковой, для создания одного и того же значения Пк, следовательно, и меньшую массу, но обладает менее благоприятным протеканием характеристик. Поэтому требуется более трудоемкая его отработка для обеспечения необходимой газодинамической устойчивости. Кроме того, лопатки, имеющие сверхзвуковые профили, очень чувствительны к повреждениям посторонними предметами при их попадании в проточную часть. Повреждения лопаток, чаще в виде забоин, являются концентраторами напряжений и приводят к усталостному разрушению лопаток. Таким образом, для уменьшения массы компрессора целесообразно сверхзвуковыми выполнять лишь несколько ступеней. [c.58]

Таким образом, даже при отсутствии за колесом спрямляющих поток лопаток, можно организовать торможение воздушного потока, выходящего с большой скоростью из колеса, направив его в пространство между двумя кольцевыми поверхностями (стенками). Поэтому участок между сечениями 2—2 и 2 —2 (см. рис. 2.4) получил название безлопаточный диффузор . (Можно показать, что в таком диффузоре возможен переход от сверхзвуковой скорости к дозвуковой без образования скачка уплотнения). Однако в без-лопаточном диффузоре уменьшение скорости происходит сравнительно медленно (примерно обратно пропорционально радиусу), что приводит к необходимости выполнять его с увеличенными диаметральными габаритными размерами и сопровождается большими потерями на трение воздуха о стенки. Для более эффективного торможения потока, выходящего из колеса, в центробежных ступенях (компрессорах) авиационных ГТД обычно применяют лопаточные диффузоры, работающие аналогично направляющим аппаратам осевых ступеней. В некоторых конструкциях для уменьшения габаритных размеров центробежной ступени канал диффузора выполняется криволинейным с частичным или полным поворотом потока в нем из радиального направления в осевое. [c.47]

Рис. 7.7. Ротор осевого сверхзвукового компрессора диффузионной ступени

Компоновка диффузионных ступеней в каскаде. Приведем пример компоновки в диффузионном каскаде ступеней большой производительности (рис. 8.7). Для прокачки газа здесь применены мощные многоступенчатые осевые сверхзвуковые компрессоры. Скорость звука в газообразном гексафториде очень мала 80 м/с, т. е. почти в 4 раза ниже скорости звука в воздухе. Поэтому компрессоры должны работать со сверхзвуковыми скоростями газа. [c.271]

Цифры, приведенные на этом рисунке, весьма близки к тем, что можно встретить в одном из современных типов сверхзвукового компрессора. При окружной скорости порядка 420 м/сек и при осевой скорости набегаюш,его потока 230 м/сек число М при встрече воздуха с передней кромкой лопасти близко к 1,5, т.е. больше той цифры, о которой мы говорили, как о допустимой с нашей точки зрения. В ступени степень сжатия воздуха, в данном примере, порядка 1,55. Вот что имеется в современном колесе. Вверху этого колеса происходит столкновение воздуха с лопастью при числе М, равном 1,5, но если опускаться по радиусу ниже, то число М будет все меньше и меньше. [c.119]

В публикуемых статьях рассматриваются теория сверхзвукового газового эжектора с цилиндрической камерой смешения, процесс перестройки режимов работы ступени в осевом многоступенчатом компрессоре и причины разрыва характеристик ступени компрессора с большим относительным диаметром втулки. [c.2]

Проектирование вентиляторов и компрессоров низкого и высокого давления современных ГТД сопровождается трудностями, присущими созданию авиационного осевого компрессора с высокой степенью повышения давления в ступени при высоком КПД и необходимом запасе устойчивости при работе в напорной системе двигателя. При этом одним из основных путей снижения массы и габаритных размеров авиационного компрессора является уменьшение его внешнего диаметра и числа ступеней. Применение трансзвуковых и сверхзвуковых ступеней позволяет при увеличенных значениях осевой скорости и относительной скорости потока (Мш1 = набегающего на рабочие лопатки, существенно увеличить удельную производительность, т. е. расход воздуха через площадь проходного сечения колеса, или увеличить степень повышения давления в ступени, т. е. уменьшить число ступеней. Специальным профилированием лопаток и рациональной организацией течения в межлопаточных каналах, а также применением повышенных по сравнению с дозвуковыми ступенями коэффициентов нагрузки можно достигнуть высоких значений КПД таких ступеней. В целом трансзвуковые и сверхзвуковые компрессорные ступени благодаря повышенным значениям коэффициентов нагрузки, специально спроектированным профилям и высоким окружным скоростям при использовании их в качестве первых ступеней вентилятора ДТРД или компрессора низкого давления ТРД могут обеспечить степень повышения давления = 1,4-ь1,8. [c.45]

Двигатель J79 (рис. 48) является одновальным турбореактивным двигателем, развивающим (вариант J79-GE-17) на взлетном режиме с форсажем тягу 79,7 кН, без форсажа — 52,8 кН. Он имеет высокую для однокаскадного компрессора степень повышения давления тг =13,5 и температуру газа перед турбиной Г = 1311 К. Удельная масса двигателя на форсаже л 0,0219 кг/Н. Он имеет семнадцатиступенчатый осевой компрессор, у которого ВНА и направляющие аппараты первых шести ступеней поворотные. Камера сгорания трубчато-кольцевого типа с десятью жаровыми трубами. У трехступенчатой турбины сопловой аппарат первой ступени охлаждаемый. За форсажной камерой двигателя установлено сверхзвуковое регулируемое - реактивное сопло эжекторного типа. [c.92]

Уменьшение числа ступеней вентиляторов и компрессоров дает наибольший эффект при увеличении степени повышения давления в одной ступени и сохранении КПД компрессора. Этого можно достичь применением более высоких по сравнению с современными окружных скоростей ротора при одновременном увеличении тангенциальных и осевых скоростей потока, что повысит подвод энергии к потоку в ступени. Основными препятствиями для увеличения нагрузки на ступень вентилятора или компрессора являются увеличенные гидравлические потери, которые снижают ее КПД. Эти потери возникают при повышенных значениях числа М потока по относительной скорости и несколько уменьшают запас газодинамической устойчивости. Для увеличения нагрузки на ступень необходимо совершенствование методов проектирования профилей лопаток, в частности применение полностью сверхзвуковых по высоте лопаток. Для снижения потерь в скачке уплотнения вместо применяемых сейчас лопаток с профилями, образованными дугами окружности, возможно использование более эффективных лопаток, спрофилированных с помощью других кривых на более благоприятное расположение скачков уплотнения. В последнее время за рубежом ведутся исследования по применению для лопаток компрессора так называемых суперкритических профилей , обладающих улучшенными аэродинамическими характеристиками. [c.216]

Рисунки 7.6— 7.8 дают наглядное представление о наиболе( сложном конструкционном узле диффузионной ступени — компрес сорном агрегате, оборудованном сверхзвуковыми осевыми много ступенчатыми компрессорами и асинхронными электродвигателям большой мощности. [c.228]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...