RU2511860C1 - Double-flow gas turbine engine, and adjustment method of radial gap in turbine of double-flow gas turbine engine - Google Patents
Double-flow gas turbine engine, and adjustment method of radial gap in turbine of double-flow gas turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2511860C1 RU2511860C1 RU2012138768/06A RU2012138768A RU2511860C1 RU 2511860 C1 RU2511860 C1 RU 2511860C1 RU 2012138768/06 A RU2012138768/06 A RU 2012138768/06A RU 2012138768 A RU2012138768 A RU 2012138768A RU 2511860 C1 RU2511860 C1 RU 2511860C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- air
- circuit
- cooling
- stator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к двигателестроению, в том числе к авиационным и стационарным газотурбинным двигателям ГТД, имеющим два контура, и может найти применение в авиастроении, судостроении, на газоперекачивающих станциях и для пиковых энергетических установок в качестве привода для электрогенератора, предназначенного для выработки электроэнергии.The group of inventions relates to engine building, including aircraft and stationary gas turbine engines of gas turbine engines, having two circuits, and can find application in aircraft building, shipbuilding, gas pumping stations and for peak power plants as a drive for an electric generator designed to generate electricity.
Известна турбина газотурбинного двигателя по патенту на изобретение №2435039 МПК F01D 11/24, опубл 27.04.08 г. Корпус турбины включает радиальную стенку и содержит со стороны своей внутренней поверхности опору для крепления кольца, окружающего подвижные лопатки турбины. Опора содержит периферийную стенку, окружающую кольцо соосно с ним. Корпус включает в себя множество перфораций, обеспечивающих подачу воздуха для равномерной вентиляции наружной поверхности периферийной стенки. Перфорации образованы через радиальную стенку корпуса, проходящую радиально внутрь. Стенка по существу охватывает вентиляционную камеру, которая также образована внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью периферийной стенки опоры. Вентиляционная камера включает в себя небольшое отверстие между радиальным ребром опоры и внутренней поверхностью радиальной стенки для выпуска воздуха из камеры.A known turbine of a gas turbine engine according to the invention patent No. 2435039 IPC F01D 11/24, published April 27, 2008. The turbine housing includes a radial wall and contains a support for fastening the ring surrounding the turbine blades from its inner surface. The support comprises a peripheral wall surrounding the ring coaxially with it. The housing includes many perforations that provide air for uniform ventilation of the outer surface of the peripheral wall. Perforations are formed through the radial wall of the housing, passing radially inward. The wall essentially encompasses the ventilation chamber, which is also formed by the inner surface of the housing and the outer surface of the peripheral wall of the support. The ventilation chamber includes a small hole between the radial rib of the support and the inner surface of the radial wall to release air from the chamber.
Недостатки - конструктивная сложность и невозможность регулирования радиального зазора на всех режимах работы двигателя.Disadvantages - structural complexity and the inability to regulate the radial clearance in all engine operating modes.
Известен газотурбинный двигатель по патенту РФ на изобретение №2304221 МПК F01D 11/14, опубл. 10.08.07 г. Этот ГТД содержит компрессор, имеющий несколько осевых ступеней, содержащих корпус, направляющие аппараты и рабочие колеса, и турбину, содержащую корпус и, как минимум одну ступень с сопловым аппаратом и рабочим колесом, а также средство регулирования радиальных зазоров, по меньшей мере одной ступени компрессора и/или турбины.Known gas turbine engine according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2304221 IPC F01D 11/14, publ. 08/10/07, This gas turbine engine contains a compressor having several axial stages containing a housing, guiding devices and impellers, and a turbine containing a housing and at least one stage with a nozzle apparatus and an impeller, as well as a means for adjusting radial clearances, according to at least one stage of the compressor and / or turbine.
Недостатки - низкая эффективность регулирования радиального зазора, особенно на переходных режимах, при форсировании или дроссилировании двигателя, конструктивная сложность устройства регулирования радиального зазора.Disadvantages - low efficiency of regulation of the radial clearance, especially in transition modes, when forcing or throttling the engine, the structural complexity of the device for regulating the radial clearance.
Газовая турбина, например турбина высокого давления для турбомашины, такая, как раскрытая в публикации патент Франции №2688539, обычно содержит множество неподвижных лопаток, расположенных так, что они чередуются с множеством подвижных лопаток, находящихся на пути горячего газа, поступающего из камеры сгорания турбомашины. Движущиеся лопатки турбины окружены по всей их периферии стационарным кольцевым узлом. Стационарный кольцевой узел образует проход, вдоль которого горячий газ течет через лопатки турбины.A gas turbine, such as a high-pressure turbine for a turbomachine, such as the French patent publication No. 2688539 disclosed in France, typically contains a plurality of fixed blades arranged so that they alternate with a plurality of movable blades in the path of the hot gas coming from the combustion chamber of the turbomachine. Moving turbine blades are surrounded around their periphery by a stationary annular assembly. The stationary annular assembly forms a passage along which hot gas flows through the turbine blades.
Чтобы повысить эффективность такой турбины, как известно, уменьшают зазор, который существует между вершинами движущихся лопаток турбины и обращенными к ним частями стационарного кольцевого узла, до величины, которая будет по возможности наименьшей.In order to increase the efficiency of such a turbine, as is known, the gap that exists between the vertices of the moving turbine blades and the parts of the stationary annular assembly facing them is reduced to the value that is as small as possible.
Для этого разработаны средства, которые обеспечивают возможность изменения диаметра стационарного кольцевого узла.For this, tools have been developed that provide the ability to change the diameter of the stationary annular assembly.
Тем не менее, это решение считается недостаточным, если опора, к которой крепят кольцо, также подвержена по ее периферии неравномерной термической деформации, когда такая деформация приводит к деформации кольца турбины.However, this solution is considered insufficient if the support to which the ring is attached is also exposed at its periphery to uneven thermal deformation, when such deformation leads to deformation of the turbine ring.
Известна также турбина ГТД с регулируемыми радиальными зазорами по патенту РФ №2435039, МПК F01D 11/24, прототип способа и устройства.A turbine engine with adjustable radial clearances according to the RF patent No. 2435039, IPC F01D 11/24, a prototype of the method and device, is also known.
Этот способ регулирования радиального зазора в турбине включает охлаждение и/или нагрев ротора и/или статора.This method of controlling the radial clearance in a turbine includes cooling and / or heating the rotor and / or stator.
Эта турбина содержит внешний, внутренний и промежуточный корпуса, ступень с сопловым аппаратом и рабочим колесом с кольцевой вставкой над рабочим колесом, а также средство регулирования радиальных зазоров, по меньшей мере, одной ступени турбины, при этом кольцевая вставка над рабочими колесами закреплена на промежуточном и внешнем корпусах.This turbine contains an outer, inner and intermediate case, a stage with a nozzle apparatus and an impeller with an annular insert above the impeller, and also means for regulating the radial clearances of at least one stage of the turbine, while the annular insert above the impellers is fixed on the intermediate and external enclosures.
Недостатки способа и устройства - резкое увеличение радиального зазора при форсировании двигателя из-за быстрого прогрева корпуса.The disadvantages of the method and device is a sharp increase in the radial clearance during engine boosting due to the rapid heating of the housing.
Техническим результатом, достигнутым при создании изобретения, является поддержание радиальных зазоров постоянными на всех режимах работы турбины.The technical result achieved during the creation of the invention is to maintain radial clearances constant in all modes of operation of the turbine.
Группа изобретений относится к газотурбинным двигателям.The group of inventions relates to gas turbine engines.
Задачи создания изобретения: эффективное регулирование радиальных зазоров в турбине на всех режимах, повышение тяги двигателя на взлетном и форсажном режиме, повышение КПД и надежности турбины.Objectives of the invention: effective regulation of radial clearances in the turbine in all modes, increasing engine thrust in the take-off and afterburning mode, increasing the efficiency and reliability of the turbine.
Решение указанных задач достигнуто в двухконтурном газотурбинном двигателе, содержащем компрессор, камеру сгорания, турбину, содержащую, по меньшей мере, одну охлаждаемую ступень с сопловым аппаратом с полостями над ним и под ним, и по меньшей мере, один ротор турбины с охлаждаемым рабочим колесом и аппаратом закрутки перед ним, а также статор турбины, содержащий, по меньшей мере, один корпус турбины и кольцевую вставку над рабочим колесом турбины и систему регулирования радиального зазора, тем, что согласно изобретению статор турбины выполнен охлаждаемым воздухом второго контура, при этом система подачи охлаждающего статор воздуха выполнена в виде воздухозаборника, установленного во втором контуре, и регулятора расхода с приводом, и также содержит бортовой компьютер и датчики измерения радиального зазора, привод регулятора расхода, и датчики измерения радиального зазора соединены электрическими связями с бортовым компьютером. Кольцевая вставка может быть выполнена пустотелой. Внутренняя полость вставки может быть заполнена теплоаккумулирующим веществом.The solution of these problems was achieved in a double-circuit gas turbine engine containing a compressor, a combustion chamber, a turbine containing at least one cooled stage with a nozzle apparatus with cavities above and below it, and at least one turbine rotor with a cooled impeller and the spinning apparatus in front of it, as well as the turbine stator, comprising at least one turbine casing and an annular insert above the turbine impeller and a radial clearance control system, in accordance with the invention that the turbine stator flax cooled air of the second circuit, while the supply system of the cooling stator air is made in the form of an air intake installed in the second circuit and a flow regulator with a drive, and also contains an on-board computer and radial clearance measurement sensors, a flow regulator drive, and radial clearance measurement sensors are connected electrical connections to the on-board computer. The annular insert may be hollow. The internal cavity of the insert may be filled with a heat storage substance.
Решение указанных задач достигнуто в способе регулирования радиального зазора в турбине двухконтурного газотурбинного двигателя, включающем охлаждение ротора воздухом высокого давления, отбираемым из-за компрессора, и статора воздухом второго контура, тем, что согласно изобретению для охлаждения статора турбины используют часть расхода воздуха второго контра, который отбирают используя воздухозаборник и увеличивают скорость охлаждающего воздуха в тракте охлаждения статора турбины, измеряют радиальный зазор и в зависимости от его величины производят изменение расхода охлаждающего воздуха для охлаждения статора турбины, а использованный воздух сбрасывают во второй контур или после турбины.The solution of these problems has been achieved in a method for regulating the radial clearance in a turbine of a double-circuit gas turbine engine, which includes cooling the rotor with high-pressure air taken from the compressor and the stator with secondary air, because according to the invention, a part of the second counter air flow is used for cooling the turbine stator, which is selected using the air intake and increase the speed of cooling air in the cooling path of the turbine stator, measure the radial clearance and, depending on it, Values produce a change in the flow of cooling air to cool the turbine stator, and the used air is discharged into the secondary circuit or after the turbine.
Сущность изобретения представлена на чертежах (фиг.1-15), где:The invention is presented in the drawings (figures 1-15), where:
- на фиг.1 приведена схема ГТД,- figure 1 shows a diagram of a gas turbine engine,
- на фиг.2 представлена схема турбины и системы регулирования радиального зазора в турбине на примере одной ступени двухступенчатой турбины,- figure 2 presents a diagram of a turbine and a radial clearance control system in a turbine using the example of one stage of a two-stage turbine,
- на фиг.3 представлена вторая схема турбины и системы регулирования радиального зазора в турбине на примере одной ступени двухступенчатой турбины,- figure 3 presents the second diagram of the turbine and the control system of the radial clearance in the turbine on the example of one stage of a two-stage turbine,
- на фиг.4 приведен вид вставки,- figure 4 shows the view of the insert,
- на фиг.5 приведен вид А,- figure 5 shows a view A,
- на фиг.6 приведена схема охлаждения корпуса с одной стороны,- figure 6 shows the cooling circuit of the housing on the one hand,
- на фиг.7 приведена схема охлаждения корпуса с двух сторон,- Fig.7 shows a cooling circuit of the housing from two sides,
- на фиг.8 приведена кольцевая вставка с ребрами,- Fig.8 shows an annular insert with ribs,
- на фиг.9 приведена кольцевая вставка с турбулизаторами,- figure 9 shows the annular insert with turbulators,
- на фиг.10 приведена кольцевая вставка с покрытием из мягкого истираемого материала,- figure 10 shows the annular insert coated with a soft abradable material,
- на фиг.11 приведена кольцевая вставка с панелями из «сотовых уплотнений»,- figure 11 shows the annular insert with panels of "honeycomb seals",
- на фиг.12 приведен внешний вид воздухозаборника,- Fig.12 shows the appearance of the air intake,
- на фиг.13 приведен вид В,- Fig.13 shows a view In
- на фиг.14 приведена диаграмма изменения расхода воздуха для охлаждения ротора турбины в зависимости от температуры перед турбиной,- Fig.14 is a diagram of the change in air flow for cooling the turbine rotor depending on the temperature in front of the turbine,
- на фиг.15 приведена диаграмма изменения расхода воздуха для охлаждения статора турбины в зависимости от времени работы ГТД.- Fig.15 shows a diagram of the change in air flow for cooling the turbine stator depending on the operation time of the gas turbine engine.
Конструкция двухконтурного газотурбинного двигателя представлена на чертежах фиг. 1-15. Двухконтурный газотурбинный двигатель (ГТД) содержит входное устройство 1, с входным обтекателем 2, вентилятор 3, основной корпус 4, сопло 5, компрессор 6, камеру сгорания 7 с корпусом 8, жаровой трубой 9 и форсунками 10, турбину 11, валы 12 и 13, опоры 14…17 (фиг.1). Валов в турбине 11 может быть не только два, но и один или три.The design of a dual-circuit gas turbine engine is shown in the drawings of FIG. 1-15. A double-circuit gas turbine engine (GTE) contains an
Компрессор 6 содержит корпус 18, по меньшей мере, одну ступень 19, которая, в свою очередь, содержит направляющий аппарат 20 и рабочие лопатки 21 и диски 22.The
Турбина 11 содержит по меньшей мере один ротор 23 и статор 24. Турбина 11 имеет, по меньшей мере, одну ступень 25. На фиг.1 приведена турбина 11 с двумя ступенями 25, каждая из которых, в свою очередь, содержит сопловой аппарат 26, рабочее колесо 27 с рабочими лопатками 28 и диск 29. Ступеней 25 турбины 11 может быть и одна или более двух. Сопловой аппарат 26 и рабочие лопатки 28 выполнены охлаждаемыми, например, перфорированными. Диск 29 имеет с обеих сторон передний и задний дефлекторы 30 и 31. Ступеней 25 турбины 11, как упоминалось ранее, может одна, три или сколько угодно, а средство регулирования радиального зазора применено на одной или нескольких или всех ступенях 25 турбины 11. Наиболее эффективно применение средства регулирования радиального зазора на первых ступенях турбины 11 из-за высокого перепада давления на них.The turbine 11 contains at least one
Двухконтурный газотурбинный двигатель имеет два контура: первый 32 и второй 33. (фиг.1). Воздух второго контура 33 имеет более низкую температуру, чем воздух в компрессоре 6 из-за того, что при сжатии воздуха его температура возрастает Вследствие этого использовать воздух второго контура 33 для управления радиальными зазорами в турбине 11 предпочтительнее.The double-circuit gas turbine engine has two circuits: the first 32 and the second 33. (Fig. 1). The air of the second circuit 33 has a lower temperature than the air in the
Турбина 11 содержит средство регулирования радиального зазора. Средство регулирования радиального зазора содержит кольцевую вставку 34, установленную внутри статора 24 над рабочими лопатками 28 турбины 11 с образованием радиального зазора δ. Кольцевая вставка 34 может быть выполнена сплошной (фиг.5) или пустотелой, (фиг.6), т.е. содержать полость 35. Полость 35 может быть заполнена теплоаккумулирующим веществом 36. Теплоаккумулирующее вещество 36 - это материал, имеющий высокую теплоемкость и теплоту фазового перехода, например, на основе ацетата натрия.The turbine 11 comprises means for adjusting the radial clearance. The radial clearance control means comprises an
Далее изобретение описано на примере одной первой ступени 25 турбины высокого давления (первой), но может быть применено и на других (всех) ступенях 25 турбины 11.The invention is further described by the example of one
Рабочие лопатки 28 могут быть выполнены с бандажными полками (такой вариант на фиг.1…15 не показан). Рабочие лопатки 28 содержат замковую часть 37. В диске 29 выполнены отверстия 38 для подвода к рабочим лопаткам 28 охлаждающего воздуха. Передний дефлектор 30 уплотнен относительно вала 8 и статорных деталей уплотнениями 39 и 40. В переднем дефлекторе 30 выполнены отверстия 41 для подвода охлаждающего воздуха.The working
Система охлаждения ротора 23 турбины 11 содержит аппарат закрутки 42, внутренний трубопровод подачи охлаждающего воздуха 43, внутреннюю полость 44, отверстие 45, внутреннюю полость 46 соплового аппарата 26, отверстия 47, верхнюю полость 48 втулки 49, трубопровод высокого давления 50, регулятор расхода 51. Другой конец трубопровода высокого давления 50 соединен с выходом из компрессора 6.The cooling system of the
Кроме того, средство регулирования радиального зазора имеет установленные во втором контуре 33 над статором 24 турбины 11 воздухозаборники 52. Каждый воздухозаборник 52 имеет патрубок забора воздуха 53 и регулятор расхода 54. Воздухозаборники 52 установлены во втором контуре 33 и предназначены для дозированного забора охлаждающего воздуха из второго контура 33. Всего может быть применено от 2-х до 12 воздухозаборников 52. Долее детально конструкция воздухозаборников 52 приведена на фиг.4, 14 и 15.In addition, the radial clearance control means has
Воздухозаборник 52 кроме патрубка забора воздуха 53 и регулятора расхода 54 с приводом 55 содержит корпус 56, выполненный концентрично статору 24 турбины 11 и образующий полость 57 и выходной патрубок 58 для сброса воздуха. Наличие выходного патрубка 58 не обязательно. Такой вариант будет описан далее. Для интенсификации охлаждения на статоре 24 могут быть выполнены продольные ребра 59.The
Статор 24 содержит корпус 60 с фланцем 61, кольцевую вставку 34, внутреннюю оболочку 62 и коническую оболочку 63, имеющую фланец 64 и радиальную стенку 65, соединенный с фланцами 61 и 66 корпуса 8 камеры сгорания 7. Соединение фланцев 61, 64 и 66 выполнено болтами 67.The
Второй вариант исполнения схемы охлаждении статора 24 турбины 11 приведен на фиг 8 и 9. Для реализации этого способа в корпусе 60 выполнены отверстия 68, соединяющие полость 57 с полостью 69 между корпусом 60 и кольцевой вставкой 34.The second embodiment of the cooling circuit of the
Корпус 60 имеет радиальную перегородку 70 с отверстиями 71, которая содержит «омега-образную» часть 72, которая сварочным швом 73 соединена с радиальной перегородкой 70. С другой стороны (внутренней) «омега-образной» части 72 радиальной перегородки 70 сварочным швом 74 приварена кольцевая деталь 75 с кольцевым пазом 76 для размещения в нем кольцевого выступа 77, имеющегося на кольцевой вставке 34 для ее центрирования.The
Теплоаккумулирующий материал 36, это как отмечалось выше, материал, который имеет высокую теплоемкость и высокую удельную теплоту фазового перехода. Примером такого материала может служить тригидрат ацетата натрия.The
Теплофизические свойства этого материала:Thermophysical properties of this material:
- теплота плавления 220 кДж/кг,- heat of
- теплоемкость твердой фазы 2 кДж/кг,- heat capacity of the solid phase 2 kJ / kg,
- теплоемкость жидкой фазы 2, 8 кДж/кг.- heat capacity of the
Аккумулирование тепла осуществляется, как правило, за счет теплоты фазового перехода. Подбором объема теплоаккумулирующего материла 36 можно сделать одинаковыми время прогрева диска 29 и корпуса 60 турбины 11 и кольцевой вставки 34, и как следствие, предотвратить увеличение радиального зазора на режимах форсирования.Heat storage is carried out, as a rule, due to the heat of the phase transition. By selecting the volume of the heat-accumulating
Основными особенностями турбины 11 является наличие датчиков измерения радиального зазора 78 и бортового компьютера 79, соединенных электрическими связями 80. Возможно применение только одного датчика измерения радиального зазора 78, но это крайне нежелательно, т.к. отказ датчика может привести к аварийной ситуации.The main features of the turbine 11 are the presence of radial
На фиг.6 и 7 приведены две схемы охлаждения корпуса. На фиг.8 приведена кольцевая вставка 34 с ребрами 81 на кольцевой вставке 34 и/или 82 - на корпусе 60 с внутренней стороны. Применение ребер 81 и 82 интенсифицирует охлаждение кольцевых вставок 34. На фиг.9 приведена кольцевая вставка 34 с турбулизаторами 83, выполненными также на внешней поверхности кольцевой вставки 34. Турбулизаторы 83 могут быть выполнены в виде цилиндров небольшого размера или любой другой формы.6 and 7 show two cooling schemes of the housing. On Fig shows the
На внутренней поверхности кольцевых вставок 34 может быть нанесено мягкое легкоистираемое покрытие 84, например, графит (фиг.10) или прикреплены вставки сотового уплотнения 85 (фиг.11).On the inner surface of the
На фиг.12 и 13 приведена конструкция воздухозаборника 52, который содержит патрубок забора воздуха 53 и регулятор расхода 54, корпус 55 с полостью 57, которая отверстиями 68 соединена с полостью 57. Корпус 55 имеет два кронштейна 86, которыми он крепится при помощи болтов 87 к фланцу 88 корпуса 8 камеры сгорания 7. Регулятор расхода 54 может быть любой конструкции. Для примера приведен регулятор расхода 54 в виде цилиндра 89 с прямоугольными отверстиями 90. К цилиндру 89 присоединен вал 91 с приводом 55. Привод 55 электрической связью 79 соединен с бортовым компьютером 80. (фиг.14) и закреплен кронштейном 92 на корпусе 60.12 and 13 show the design of the
При этом целесообразно скорость движения воздуха в полости 57 увеличить по сравнению со скоростью воздуха во втором контуре 33. Это увеличит интенсивность теплообмена. Достигается этот результат уменьшением площади поперечного сечения зазора 57 по сравнению с площадью входа воздухозаборного патрубка 63.It is advisable to increase the air velocity in the
На фиг.14 приведена диаграмма изменения расхода воздуха для охлаждения ротора турбины 11 поз.93 в зависимости от температуры перед турбиной - Тг, из которого следует, что расход воздуха g1, охлаждающего ротор 23 турбины 11, должен увеличиваться с ростом температуры продуктов сгорания перед турбиной Тг. Эта зависимость может быть линейной, например, как показано на фиг.14. На фиг.15 приведена диаграмма изменения расхода воздуха для охлаждения статора турбины в зависимости от времени работы ГТД. Для наглядности приведены расчетные расходы охлаждающего воздуха g2, для охлаждения статора турбины 11 на трех участках работы ГТД (на режиме форсирования 94…96). Позициями 97…99 показано реальное изменение расхода воздуха g2.On Fig shows a diagram of the change in air flow for cooling the rotor of the turbine 11 pos.93 depending on the temperature in front of the turbine - Tg, from which it follows that the flow rate of air g1 cooling the
Во внутренней оболочке 62 могут быть выполнены отверстия 100, соединяющие полость 101 для подачи охлаждающего воздуха в полость 102 за турбиной 11 (фиг.4).
Работа турбины ГТД осуществляется следующим образом (фиг.1…15).The operation of the turbine GTE is as follows (figure 1 ... 15).
При резком изменении режима работы турбины газотурбинного двигателя, например, при его форсировании, температура продуктов сгорания перед турбиной возрастает. На номинальном режиме радиальный зазор 50, имеет расчетное значение, а на форсажном (максиальном) режиме радиальные зазоры 8 в первоначальный момент при отсутствии регулирования бы резко возрастали. При форсировании ГТД температура продуктов сгорания резко возрастает. При этом прогреваются корпуса турбины 57…59 и диск 29 с рабочими лопатками 28. Но масса диска 29 турбины 11 намного больше массы всех корпусов 57…59, поэтому зазор бы возрастал без применения средства регулирования радиального зазора. Наличие пустотелой кольцевой вставки 34, заполненной теплоаккумулирующим материалом 36, замедлит прогрев пустотелой кольцевой вставки 34 и корпуса 60 и кольцевой вставки 34, что предотвратит увеличение радиального зазора.With a sharp change in the operating mode of the turbine of a gas turbine engine, for example, when it is forced, the temperature of the combustion products in front of the turbine increases. In the nominal mode, the
Проходящий по трубопроводу высокого давления 50 через регулятор расхода 51 охлаждающий воздух охлаждает диск 29 турбины 11 и рабочие лопатки 28.Passing through the
При этом изменение расхода охлаждающего воздуха через регулятор расхода 51 осуществляют только в зависимости от режима работы двигателя Тг, и изменением расхода этого воздуха не управляют радиальным зазором, так как увеличение расхода этого воздуха уменьшает КПД турбины 11. При этом трубопровод высокого давления 50 может быть подключен только к выходу из компрессора 6 (т.е. за его последней ступенью, в противном случае давления охлаждающего воздуха будет недостаточно для охлаждения перфорированного соплового аппарата 26 и перфорированных рабочих лопаток 28 турбины 11.In this case, the change in the flow rate of cooling air through the
Охлаждающий воздух из второго контура 33, проходящий через воздухозаборник 52 и регуляторы расхода 54, поступает в кольцевой коллектор 47, потом через втулки 46 в полость 45 и далее через отверстия 66 в полости 47 и 49 и охлаждает корпуса 38…40 и кольцевую вставку 34. При этом для того чтобы эффективность работы системы была максимальной необходимо применять относительно «холодный» воздух, который следует отбирать из-за промежуточной ступени компрессора 12 (фиг.1). Регуляторы расхода 51 и приводы 55 регуляторов расхода 54 электрическими связями 80 соединены с бортовым компьютером 79 для управления расходами охлаждающего воздуха g1 и g2 (фиг.11 и 12)Cooling air from the second circuit 33, passing through the
Применение теплоаккумулирующего материала 36 выравнивает тепловые инерции ротора 23 и статора 24, При увеличении радиального зазора датчики измерения радиального зазора 78 фиксируют этот факт, и бортовой компьютер 79 по каналу связи 80 подает команду на привод 55 регулятора расхода 54 на увеличение расхода охлаждающего воздуха. При уменьшении величины радиального зазора ниже допустимого предела, наоборот, расход охлаждающего воздуха уменьшают. В результате предложенная система может очень точно поддерживать радиальные зазоры постоянными практически на всех режимах.The use of heat-accumulating
Применение группы изобретений позволило:The use of a group of inventions allowed:
1. Обеспечить эффективное плавное регулирование радиальных зазоров в турбине газотурбинного двигателя на всех режимах.1. To provide effective smooth regulation of radial clearances in the turbine of a gas turbine engine in all modes.
2. Обеспечить увеличение мощности двигателя на форсажных (максимальных) режимах за счет уменьшения радиального зазора на этих режимах.2. To provide an increase in engine power in afterburner (maximum) modes by reducing the radial clearance in these modes.
3. Обеспечить надежный взлет самолета с двигателями, оборудованными такими системами регулирования радиального зазора без предварительного прогрева ГТД или значительно уменьшить время прогрева ГТД. Это необходимо для военных самолетов.3. Ensure reliable take-off of the aircraft with engines equipped with such systems for regulating the radial clearance without preliminary heating of the turbine engine or significantly reduce the warm-up time of the gas engine. This is necessary for military aircraft.
4. Обеспечить надежный взлет самолета при высокой температуре окружающей среды, т.е. в условиях, когда взлетная тяга ГТД уменьшается.4. Ensure reliable take-off at high ambient temperatures, ie in conditions when the takeoff thrust of the gas turbine engine decreases.
5. Практически мгновенно переводить режим работы ГТД авиационного или стационарного двигателя с крейсерского на форсажный режим. Это особенно важно для военных самолетов.5. Almost instantly transfer the operation mode of the gas turbine engine of an aircraft or stationary engine from cruising to afterburning mode. This is especially important for military aircraft.
6. Упростить конструкцию элементов системы регулирования радиального зазора, уменьшить ее вес и разместить вне тракта ГТД в зоне низких температур, что повысит надежность турбины.6. Simplify the design of the elements of the radial clearance control system, reduce its weight and place the gas turbine engine outside the tract in the low temperature zone, which will increase the reliability of the turbine.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012138768/06A RU2511860C1 (en) | 2012-09-10 | 2012-09-10 | Double-flow gas turbine engine, and adjustment method of radial gap in turbine of double-flow gas turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012138768/06A RU2511860C1 (en) | 2012-09-10 | 2012-09-10 | Double-flow gas turbine engine, and adjustment method of radial gap in turbine of double-flow gas turbine engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012138768A RU2012138768A (en) | 2014-03-20 |
RU2511860C1 true RU2511860C1 (en) | 2014-04-10 |
Family
ID=50279891
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012138768/06A RU2511860C1 (en) | 2012-09-10 | 2012-09-10 | Double-flow gas turbine engine, and adjustment method of radial gap in turbine of double-flow gas turbine engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2511860C1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112417658B (en) * | 2020-11-11 | 2024-03-29 | 南京航空航天大学 | Design point parameter cycle modeling method for double-external culvert variable cycle engine |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1809127A1 (en) * | 1977-07-13 | 1993-04-15 | Motornyj Z | Gas-turbine engine turbine |
RU2151886C1 (en) * | 1998-08-04 | 2000-06-27 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Stator of multistage gas turbine |
RU2159335C1 (en) * | 1999-04-28 | 2000-11-20 | Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" | Method of cooling turbine wheel rotor of multimode turbojet engine |
RU2435039C2 (en) * | 2005-09-23 | 2011-11-27 | Снекма | Case for turbine, turbine and turbo-machine containing such turbine |
-
2012
- 2012-09-10 RU RU2012138768/06A patent/RU2511860C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1809127A1 (en) * | 1977-07-13 | 1993-04-15 | Motornyj Z | Gas-turbine engine turbine |
RU2151886C1 (en) * | 1998-08-04 | 2000-06-27 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Stator of multistage gas turbine |
RU2159335C1 (en) * | 1999-04-28 | 2000-11-20 | Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" | Method of cooling turbine wheel rotor of multimode turbojet engine |
RU2435039C2 (en) * | 2005-09-23 | 2011-11-27 | Снекма | Case for turbine, turbine and turbo-machine containing such turbine |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
GB 2104966 A, МПК F01D11/08, 16.03.1983, весь документ. Иноземцев А.А., Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок, Москва, Машиностроение, 2008, Т. 2, 366 с., с. 214, 256. Нихамкин М.А., Конструкция основных узлов двигателя ПС-90А, Пермский государственный технический университет, Пермь, 1997, 92 с., с. 79. * |
весь документ. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012138768A (en) | 2014-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5022817A (en) | Thermostatic control of turbine cooling air | |
US7823389B2 (en) | Compound clearance control engine | |
US10927763B2 (en) | Conditioned low pressure compressor compartment for gas turbine engine | |
US10487739B2 (en) | Cooling system for a turbine engine | |
US7740443B2 (en) | Transpiration clearance control turbine | |
US9995314B2 (en) | Cooling system for a turbine engine | |
US11067003B2 (en) | Fluid cooling structure for an electric machine of a gas turbine engine | |
US10202867B2 (en) | Modulated turbine cooling system | |
JP2015522762A (en) | Active gap control system | |
US11306658B2 (en) | Cooling system for a turbine engine | |
JP2017089626A (en) | Gas turbine engine with vane having cooling air turning nozzle | |
RU2506435C2 (en) | Gas turbine engine and method for radial clearance adjustment in gas turbine | |
RU2504663C2 (en) | Gas turbine engine turbine | |
RU2499145C1 (en) | Turbine of bypass gas turbine engine | |
RU2496991C1 (en) | Bypass gas turbine | |
RU2501956C1 (en) | Bypass gas turbine engine, method of radial gap adjustment in turbine of bypass gas turbine engine | |
RU2511860C1 (en) | Double-flow gas turbine engine, and adjustment method of radial gap in turbine of double-flow gas turbine engine | |
RU2499894C1 (en) | Bypass gas turbine engine | |
RU2499892C1 (en) | Gas turbine engine turbine | |
RU2500895C1 (en) | Gas turbine engine turbine | |
RU2499891C1 (en) | Gas turbine engine turbine | |
RU2519127C1 (en) | Turbine of gas turbine engine and method for adjustment of radial clearance in turbine | |
RU2553919C2 (en) | Gas-turbine engine | |
RU2535453C1 (en) | Gas turbine engine and method for radial clearance adjustment in gas turbine | |
RU2490474C1 (en) | Turbine of gas-turbine engine |