RU2243418C2 - Осевой многоступенчатый компрессор газотурбинного двигателя - Google Patents
Осевой многоступенчатый компрессор газотурбинного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2243418C2 RU2243418C2 RU2003104207/06A RU2003104207A RU2243418C2 RU 2243418 C2 RU2243418 C2 RU 2243418C2 RU 2003104207/06 A RU2003104207/06 A RU 2003104207/06A RU 2003104207 A RU2003104207 A RU 2003104207A RU 2243418 C2 RU2243418 C2 RU 2243418C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compressor
- stage
- gas
- stages
- axial
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к компрессорам газотурбинных двигателей наземного и авиационного применения. Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении к.п.д., запасов газодинамической устойчивости и надежности многоступенчатого осевого компрессора за счет повышения напорности третьей, четвертой и пятой ступеней, начиная от входа в компрессор, по сравнению с первыми и последующими ступенями. Сущность изобретения заключается в том, что в осевом многоступенчатом компрессоре газотурбинного двигателя, каждая ступень которого включает рабочую и направляющую лопатки, согласно изобретению, компрессор выполнен тринадцатиступенчатым, а соотношение величин кольцевых площадей проточной части на входе Fвх и на выходе Fвых для первой ступени со стороны входа в компрессор Fвх1/Fвых1 составляет 1,166-1,176, для четвертой ступени Fвх4/Fвых4=1,30-1,33 и для последней ступени Fвх13/Fвых13=1, причем направляющие лопатки первой и второй ступеней выполнены поворотными. 2 ил.
Description
Изобретение относится к компрессорам газотурбинных двигателей наземного и авиационного применения.
Известен осевой двухкаскадный компрессор газотурбинного двигателя, в котором газодинамическая устойчивость обеспечивается за счет вращения роторов низкого и высокого давлений с разными угловыми скоростями (скольжение роторов) [1].
Осевой компрессор известной конструкции не требует специальных средств механизации. Однако недостатком такой конструкции является увеличение числа опор, подшипников и валов, что снижает надежность компрессора.
Наиболее близким к заявляемому является однокаскадный осевой многоступенчатый компрессор с семью поворотными направляющими аппаратами, в котором необходимая степень сжатия реализуется в одном роторе, т.е. в одном каскаде [2].
Недостатком такого компрессора является его пониженная надежность, так как для обеспечения необходимой газодинамической устойчивости на всех режимах работы двигателя требуются сложные средства управления механизацией для регулирования расхода воздуха через компрессор: поворотные направляющие аппараты и устройства для перепуска воздуха из-за промежуточных ступеней, работающие по специальной программе и требующие специальных приводных механизмов. Применение большого количества поворотных направляющих аппаратов приводит также к снижению к.п.д компрессора из-за нерасчетных углов обтекания рабочих лопаток на промежуточных режимах.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении к.п.д., запасов газодинамической устойчивости и надежности многоступенчатого осевого компрессора за счет повышения напорности третьей, четвертой и пятой ступеней, начиная от входа в компрессор, по сравнению с первыми и последующими ступенями.
Сущность изобретения заключается в том, что в осевом многоступенчатом компрессоре газотурбинного двигателя, каждая ступень которого включает рабочую и направляющую лопатки, согласно изобретению, компрессор выполнен тринадцатиступенчатым, а соотношение величин кольцевых площадей проточной части на входе Fвx и на выходе Fвых для первой ступени со стороны входа в компрессор Fвх1/Fвых1 составляет 1,166-1,176, для четвертой ступени Fвх4/Fвых4=1,30-1,33 и для последней ступени Fвх13/Fвых13=1, причем направляющие лопатки первой и второй ступеней выполнены поворотными.
Так как при сжатии воздуха увеличивается его плотность, для течения сжатого воздуха требуется меньшая площадь. Поэтому при прочих равных условиях соотношение площадей на входе и на выходе будет характеризоваться напорностью (степенью сжатия) каждой из ступеней.
Известно, что поворотные направляющие аппараты имеют пониженный ресурс из-за зазоров по цапфам поворотных лопаток, которые из-за вибрации при работе двигателя интенсивно изнашиваются.
В тринадцатиступенчатом компрессоре обеспечивается суммарная степень сжатия π*к=16,5-19, что способствует повышению экономичности двигателя.
При этом поворотными выполняют минимальное количество направляющих аппаратов - входной направляющий аппарат и направляющие аппараты первой и второй ступеней, что позволяет уменьшить износ поворотных лопаток и повысить надежность компрессора.
Высокие к.п.д. и запас газодинамической устойчивости осуществляются за счет повышения напорности третьей, четвертой и пятой ступеней, что достигается необходимым распределением степеней сжатия по ступеням путем определенного профилирования проточной части компрессора, т.е. заданным соотношением величин кольцевых площадей проточной части на входе и на выходе (Fвx/Fвых) для каждой ступени. При этом для первой ступени со стороны входа в компрессоре Fвx/Fвых=1,166-1,176.
Третью, четвертую и пятую ступени от входа в компрессор выполняют высоконапорными по сравнению с первыми и последующими ступенями, что позволяет получить максимальную степень сжатия при минимальных средствах механизации. При этом четвертую ступень выполняют особо высоконапорной, что характеризуется соотношением Fвх4/Fвых4=1,30-1,33. В последней 13-й ступени компрессора сжатие воздуха происходит с одновременным уменьшением осевых скоростей для минимизации гидравлических потерь на входе в камеру сгорания, что достигается равенством величин площадей Fвx13 и Fвых13 в этой ступени, одновременно с увеличением степени сжатия падает осевая скорость воздуха.
При соотношении Fвх1/Fвых1<1,166 будет снижаться запас газодинамической устойчивости компрессора, а при Fвx1/Fвыx1>1,176 к.п.д. компрессора будет падать.
При Fвх4/Fвых4<1,30 степень сжатия и запас газодинамической устойчивости компрессора будут снижаться, а при Fвх4/Fвых4>1,33 уменьшится к.п.д. компрессора и потребуется дополнительная механизация.
Запасы газодинамической устойчивости компрессора снизятся при Fвх13/Fвых13<1,0, а при Fвх13/Fвых13>1,0 возрастут потери и снизится к.п.д. компрессора из-за высоких скоростей воздуха на выходе из компрессора.
Заявляемая конструкция обеспечивает высокий к.п.д. компрессора, повышенные запасы газодинамической устойчивости и необходимую надежность, что подтверждается наработкой компрессора без ремонта до 7000 часов на двигателе ПС-90А и до 25000 часов на газотурбинной установке ГТУ-12П.
На фиг.1 показан продольный разрез заявляемого осевого многоступенчатого компрессора, на фиг.2 показан элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.
Осевой тринадцатиступенчатый компрессор 1 состоит из ротора 2, на шлицевом валу 3 которого установлены диски 4 с рабочими лопатками 5, и статора 6 с установленными на входе 7 в компрессор входным поворотным направляющим аппаратом 8, поворотными направляющими аппаратами первой и второй ступеней 9, 10, соответственно, и фиксированными направляющими лопатками 11.
Рабочая лопатка 5 и последующая за ней направляющая лопатка 11 образуют четвертую ступень 12 компрессора 1. Третья, четвертая и пятая ступени от входа 6 компрессора выполнены высоконапорными по сравнению с первой, второй и последними ступенями. Воздух от входа 7 в компрессор 1 к выходу перемещается по проточной части 13.
Работает заявляемое устройство следующим образом.
При работе осевого многоступенчатого компрессора 1 воздух, перемещаясь по проточной части 13 от входа 7 в компрессор к его выходу, интенсивно сжимается, повышая свое давление в 16,5 раз. При этом воздух в первых двух ступенях со стороны входа компрессора сжимается умеренно, интенсивность его сжатия возрастает в третьей, и особенно в четвертой и пятой ступенях. В шестой и последующих ступенях интенсивность сжатия воздуха падает по длине компрессора, достигая минимального значения на последней тринадцатой ступени компрессора, где сжатие воздуха происходит с одновременным уменьшением осевых скоростей для минимизации гидравлических потерь на входе в камеру сгорания (не показан).
Источники информации:
1. Вьюнов С.А. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1981, с.64, рис. 3.8,6.
2. Вьюнов С.А. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1981, с.55, рис. 3.5.
Claims (1)
- Осевой многоступенчатый компрессор газотурбинного двигателя, каждая ступень которого включает рабочую и направляющую лопатки, отличающийся тем, что компрессор выполнен тринадцатиступенчатым, а соотношение величин кольцевых площадей проточной части на входе Fвх и на выходе Fвых для первой ступени со стороны входа в компрессор Fвх1/Fвых1 составляет 1,166-1,176, для четвертой ступени Fвх4/Fвых4=1,30-1,33 и для последней ступени Fвх13/Fвых13=1, причем направляющие лопатки первой и второй ступеней выполнены поворотными.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003104207/06A RU2243418C2 (ru) | 2003-02-11 | 2003-02-11 | Осевой многоступенчатый компрессор газотурбинного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003104207/06A RU2243418C2 (ru) | 2003-02-11 | 2003-02-11 | Осевой многоступенчатый компрессор газотурбинного двигателя |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003104207A RU2003104207A (ru) | 2004-09-10 |
RU2243418C2 true RU2243418C2 (ru) | 2004-12-27 |
Family
ID=34387608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003104207/06A RU2243418C2 (ru) | 2003-02-11 | 2003-02-11 | Осевой многоступенчатый компрессор газотурбинного двигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2243418C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2734668C1 (ru) * | 2019-09-05 | 2020-10-21 | Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") | Высоконапорный компрессор газотурбинного двигателя |
RU2820083C1 (ru) * | 2023-04-05 | 2024-05-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ обеспечения газодинамической устойчивости осевого компрессора |
-
2003
- 2003-02-11 RU RU2003104207/06A patent/RU2243418C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВЬЮНОВ С.А. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1981, с.55, рис. 3.5. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2734668C1 (ru) * | 2019-09-05 | 2020-10-21 | Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") | Высоконапорный компрессор газотурбинного двигателя |
RU2820083C1 (ru) * | 2023-04-05 | 2024-05-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ обеспечения газодинамической устойчивости осевого компрессора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3318743B1 (en) | Intercooled cooled cooling integrated air cycle machine | |
US10443508B2 (en) | Intercooled cooling air with auxiliary compressor control | |
US10006370B2 (en) | Intercooled cooling air with heat exchanger packaging | |
US7334392B2 (en) | Counter-rotating gas turbine engine and method of assembling same | |
US7765789B2 (en) | Apparatus and method for assembling gas turbine engines | |
US8192148B2 (en) | Fluid return in the splitter of turbomachines with bypass-flow configuration | |
US20070209368A1 (en) | High pressure ratio aft fan | |
US11073085B2 (en) | Intercooled cooling air heat exchanger arrangement | |
US10087947B2 (en) | Turbocharger compressor and method | |
US20190323789A1 (en) | Intercooled cooling air | |
RU2668185C2 (ru) | Узел турбомашины | |
RU2324063C1 (ru) | Газотурбинный двигатель | |
RU2243418C2 (ru) | Осевой многоступенчатый компрессор газотурбинного двигателя | |
EP3109435A1 (en) | Intercooled cooling air with heat exchanger packaging | |
RU2305789C2 (ru) | Газотурбинная установка | |
US20030185680A1 (en) | Single cascade multistage turbine | |
US10167875B2 (en) | Turbocharger compressor and method | |
US10082153B2 (en) | Turbocharger compressor and method | |
RU2311565C1 (ru) | Высоконапорный компрессор газотурбинного двигателя | |
RU2243419C2 (ru) | Высоконапорный компрессор газотурбинного двигателя | |
RU2734668C1 (ru) | Высоконапорный компрессор газотурбинного двигателя | |
RU2251009C2 (ru) | Газотурбинный двигатель | |
RU2179646C2 (ru) | Газотурбинная установка | |
RU2647944C1 (ru) | Газотурбинный двигатель с биротативным вентилятором | |
US4248567A (en) | Energy transfer machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20101007 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20101007 Effective date: 20110826 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |