RU2630925C1

RU2630925C1 - Ninth stage impeller wheel of high pressure compressor (hpc) rotor of turbocharger engine, hpc rotor impeller wheel disc, hpc rotor impeller wheel blade, hpc rotor impeller wheel blade ring

Info

Publication number: RU2630925C1
Application number: RU2016149158A
Authority: RU
Inventors: Евгений Ювенальевич Марчуков; Андрей Валерьевич Узбеков; Ольга Владимировна Шишкова; Николай Павлович Селиванов
Original assignee: Публичное Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Пао "Умпо")
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2017-09-14

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: impeller wheel of the ninth stage of the TRE HPC rotor shaft contains a disc and blades that form a blade ring. The disc includes a hub with a central hole, a body and a rim. The each blade contains a shank, a blade root with a profile, formed by a concave trough and a convex back, and a root shelf on both sides of the blade root, forming, together with the rim of the disc, a bushing surface of the flowing part. In this case, the chord of side edges of the body in the root zone of the blade creates with the rotor axis in projection a blade root installation angle α_K, increasing along radial height of the root twist gradient, G_r.t.=(220.8÷317.2) [degrees/m]. The blade root is featured with variable axial twist relative to the rotor axis, increasing with a radial distance from the axis of the rotor. The outer surface of the disc rim is made with a radius, increasing in the axial section of the HPC in the working fluid flow direction. The radius R_D disk from the rotor axis of the HPC to the upper surface of the rim in the mean radial plane of the web is (0.78÷0.97) of the radius R_p.ch.peripheral contour of the flowing part and with the ratio of the radius RD To medium height H_av the blade profile R_D/H_av=(8.8÷13.2). The rim of the disk is provided with annular shelves for connecting to mating discs rim shelves of the eighth stage of the HPC rotor and the disc labyrinth and combining it into the package with said discs by means of coupling elements.

EFFECT: increase the efficiency and increase of gas dynamic stability resource in all operating modes of the compressor when service life of the ninth stage impeller wheel of the rotor high pressure compressor expands without increasing the material capacity.

24 cl, 9 dwg

Description

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам высокого давления (КВД) авиационных турбореактивных двигателей (ТРД).The group of inventions relates to the field of aircraft engine manufacturing, namely to high-pressure compressors (HPC) of aircraft turbojet engines (turbojet engines).

Известно рабочее колесо многоступенчатого компрессора, имеющее диск с установленными на нем рабочими лопатками, включающими перо и хвостовик. (Ю.С. Елисеев и др. Теория и проектирование газотурбинных и комбинированных установок. 2-е изд. Москва. Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2000, стр. 621-624).Known impeller of a multi-stage compressor having a disk with blades mounted on it, including a feather and a shank. (Yu.S. Eliseev et al. Theory and Design of Gas Turbine and Combined Installations. 2nd ed. Moscow. Publishing House of MSTU named after NE Bauman. 2000, pp. 621-624).

Известно рабочее колесо многоступенчатого компрессора, имеющее диск с установленными на нем рабочими лопатками, включающими перо и хвостовик. Хвостовик лопатки и паз в ободе диска имеет трапециевидный профиль. Перо соединено с хвостовиком через промежуточный элемент - ножку. Между ножкой и пером выполнена полка с формированием проточной части (А.А. Иноземцев и др. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Том 2. Москва. Машиностроение, 2008, стр. 39-42).Known impeller of a multi-stage compressor having a disk with blades mounted on it, including a feather and a shank. The shank of the blade and the groove in the rim of the disk has a trapezoidal profile. The feather is connected to the shank through an intermediate element - the leg. Between the leg and feather, a shelf is made with the formation of a flow part (A.A. Inozemtsev et al. Fundamentals of designing aircraft engines and power plants. Volume 2. Moscow. Mechanical Engineering, 2008, pp. 39-42).

Известно рабочее колесо компрессора, имеющее диск с установленными в пазе рабочими лопатками, включающими перо и хвостовик. Паз диска выполнен с уширением по глубине в поперечном сечении паза (US 2013/0171343, 04.07.2013 г., фиг. 1, 2). Аналогичные решения известны из US 2005/0025622 А1, фиг. 1, US 2009/0246029 А1, фиг. 5, US 2005/0129522 А1, фиг. 1, US 1606029, фиг. 3, 4.A compressor impeller is known having a disk with rotor blades installed in a groove, including a feather and a shank. The groove of the disk is made with broadening in depth in the cross section of the groove (US 2013/0171343, 07/04/2013, Fig. 1, 2). Similar solutions are known from US 2005/0025622 A1, FIG. 1, US 2009/0246029 A1, FIG. 5, US 2005/0129522 A1, FIG. 1, US 1606029, FIG. 3, 4.

К недостаткам известных решений относятся непроработанность системы выбора совокупности необходимых параметров общей конфигурации диска рабочего колеса, влияющих на формирование конфигурации и площадь проходного сечения проточной части и размещение в пазу обода диска лопаток, формирующих аэродинамические процессы взаимодействия рабочего колеса ротора компрессора с потоком рабочего тела, вследствие отсутствия конкретизации диапазонов геометрических и аэродинамических параметров пространственной конфигурации диска и угловой установки лопатки в рабочем колесе ротора, что затрудняет получение оптимального сочетания повышенных значений КПД, запасов газодинамической устойчивости (ГДУ) компрессора, а также обеспечение оптимальной динамической прочности и повышенного ресурса при минимуме материалоемкости.The disadvantages of the known solutions include the lack of development of a system for selecting the set of necessary parameters for the general configuration of the impeller disk, affecting the formation of the configuration and the area of the bore of the flowing part and the placement of blades in the groove of the rim of the disk of the disk, which form the aerodynamic processes of the interaction of the impeller of the compressor rotor with the flow of the working fluid, due to the lack of specification of the ranges of geometric and aerodynamic parameters of the spatial configuration of the disk and the angular anovki blades in the impeller rotor, making it difficult for an optimum combination of increased efficiency values stocks dynamic stability (CDB) of the compressor, as well as providing optimal strength and an increased dynamic resource with minimum material consumption.

Задача, решаемая группой изобретений, объединенных единым творческим замыслом, состоит в разработке рабочего колеса девятой ступени ротора компрессора высокого давления ТРД с улучшенными конструктивными и аэродинамическими параметрами пространственной конфигурации диска и лопаток, обеспечивающими возможность оптимизации профиля и площади проходных сечений проточной части двигателя, достаточных для увеличения расхода сжимаемого рабочего тела - воздуха, КПД в последней ступени КВД с повышенным запасом ГДУ на всех режимах работы и ресурса двигателя без увеличения материалоемкости.The problem solved by the group of inventions, united by a single creative idea, is to develop the impeller of the ninth stage of the high-pressure compressor rotor of the turbojet engine with improved structural and aerodynamic parameters of the spatial configuration of the disk and blades, which provide the possibility of optimizing the profile and the area of the passage sections of the engine duct sufficient to increase the flow rate of the compressible working fluid - air, efficiency in the last stage of the HPC with an increased supply of GDU in all operating modes and engine life without increasing material consumption.

Поставленная задача решается тем, что лопатка рабочего колеса девятой ступени в составе ротора многоступенчатого компрессора высокого давления КВД турбореактивного двигателя ТРД, имеющего корпус с проточной частью, турбину низкого давления (ТНД) с валом, турбину высокого давления (ТВД) и ротор КВД, включающий вал барабанно-дисковой конструкции с дисками и лопаточными венцами, при этом обод диска рабочего колеса наделен пазом для установки лопаток, согласно изобретению, лопатка содержит перо с выпукло-вогнутым профилем, образованным вогнутым корытом и выпуклой спинкой, сопряженными входной и выходной кромками, а также выполненные за одно целое с пером хвостовик и корневая полка с конической поверхностью по обе стороны пера, образующей фрагмент втулочной поверхности проточной части двигателя девятой ступени КВД, причем хвостовик лопатки выполнен с возможностью установки в паз обода диска и имеет конфигурацию боковых и опорной поверхностей, конгруэнтную профилю ответных поверхностей паза с образованием замкового соединения типа «кольцевой паз» и обеспечением угла α установки профиля пера к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси пера лопатки, имеющего в корневом сечении пера значение α_к=(33,6÷48,3)°, а в периферийном сечении пера значение α_п=(39,1÷56,2)°, при этом перо лопатки выполнено с переменной относительно оси ротора осевой закруткой, нарастающей с радиальным удалением от оси ротора с градиентом закрутки пера G_з.п, определенным в проекции на условную осевую плоскость в диапазонеThe problem is solved in that the blade of the impeller of the ninth stage as part of the rotor of a multi-stage high-pressure compressor HPC turbojet engine having a body with a flow part, a low pressure turbine (HPH) with a shaft, a high pressure turbine (HPH) and an HPC rotor including a shaft a drum-disk structure with disks and blade crowns, while the impeller rim of the impeller is provided with a groove for installing blades, according to the invention, the blade contains a feather with a convex-concave profile formed by a vogue with a trough and a convex back, conjugated inlet and outlet edges, as well as a shank and a root shelf made integrally with a feather, with a conical surface on both sides of the feather, forming a fragment of the sleeve surface of the duct part of the engine of the ninth stage of the HPC, and the shank of the blade is made with the possibility of installation into the groove of the rim of the disk and has a configuration of the side and supporting surfaces congruent to the profile of the mating surfaces of the groove with the formation of a castle connection type "annular groove" and providing an angle α at SETTING profile pen to the rotor axis in projection on an axial schematic of the rotor plane normal to the axis of the blade having a root section of the pen _to a value α = (33,6 ÷ 48,3) °, and in a peripheral section of the pen value α _n = ( 39.1 ÷ 56.2) °, while the blade feather is made with an axial twist variable relative to the rotor axis, increasing with radial distance from the rotor axis with a pen twist gradient G _zp defined in the range of the projected axial plane

G_з.п=(α_п-α_к)/Н_ср=(220,8÷317,2) [град/м],G _s.p. = (α _p -α _k ) / N _sr = (220.8 ÷ 317.2) [deg / m],

где α_к - угол установки профиля пера лопатки, в корневом сечении; α_п - тоже, в периферийном сечении; Н_ср - средняя высота пера лопатки; кроме того перо лопатки выполнено переменной по ширине и высоте пера толщиной, определяемой в поперечном сечении как разность высот спинки и корыта относительно хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки, при этом максимальная толщина профиля пера лопатки выполнена наибольшей в корневом сечении и убывающей по высоте пера к периферийному торцу с градиентом G_у.т., равнымwhere α _to - the angle of installation of the profile of the feather of the scapula, in the root section; α _p - also, in the peripheral section; N _cf - the average height of the feather blades; in addition, the feather of the blade is made variable in width and height of the feather with a thickness defined in cross section as the difference in height of the back and trough relative to the chord connecting the input and output edges of the feather of the blade, while the maximum thickness of the profile of the feather of the blade is made the largest in the root section and decreasing in height pen to the peripheral end with a gradient G _{of standard fuel} equal to

G_у.т.=(С_к-С_п)/Н_ср=(3,0÷4,2)⋅10^-2 [м/м],G _ut = (C _to -C _p ) / N _cf = (3.0 ÷ 4.2) ⋅10 ^-2 [m / m],

где С_к - максимальная толщина профиля пера лопатки в корневом сечении; С_п - тоже, в периферийном сечении; Н_ср - средняя высота пера лопатки.where C _to - the maximum thickness of the profile of the feather of the scapula in the root section; With _p - also in the peripheral section; N _cf - the average height of the feather blades.

При этом хвостовик лопатки может иметь подошву с продольной осью, расположенной в условной плоскости, нормальной к оси ротора, и содержит уширение по глубине, выполненное в поперечном сечении двумя ответными зеркально симметричными двухгранными выступами, верхние грани каждого из которых наклонены к условной плоскости подошвы хвостовика на угол β₁=(29÷40)°, а нижние грани выполнены встречно наклонными и образуют каждая с условной плоскостью подошвы хвостовика угол β₂=(48÷69)°.In this case, the shank of the blade can have a sole with a longitudinal axis located in a conventional plane normal to the axis of the rotor and contains a broadening in depth made in cross section by two reciprocal mirror-symmetric dihedral protrusions, the upper faces of each of which are inclined to the conventional plane of the base of the shank the angle β ₁ = (29 ÷ 40) °, and the lower faces are counter-inclined and each form an angle β ₂ = (48 ÷ 69) ° with the reference plane of the sole of the shank.

Хвостовик может быть выполнен с соотношением средней высоты Н_ср профиля пера лопатки к средней высоте h_cp хвостовика, составляющем H_cp/h_cp=(4,7÷6,4).The shank can be made with a ratio of the average height H _{cf of the} blade feather profile to the average height of the shank h _cp , which is H _cp / h _cp = (4.7 ÷ 6.4).

Перо лопатки может быть выполнено с выпукло-вогнутым профилем, образованным вогнутым корытом профиля, обращенным вогнутостью в сторону вращения ротора против часовой стрелки (вид по н.п. - направлению полета), и выпуклой спинкой пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и в направлении вращения часовой стрелки.The feather of the blade can be made with a convex-concave profile formed by a concave trough of the profile, facing concavity in the direction of rotation of the rotor counterclockwise (view in np - direction of flight), and a convex back of the pen, convex in the direction of rotation of the rotor and in the direction of rotation clockwise.

Вариантно перо лопатки может быть выполнено с выпукло-вогнутым профилем, образованным вогнутым корытом, обращенным вогнутостью в сторону вращения ротора по часовой стрелке (вид по н.п.), и выпуклой спинкой пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и против направления вращения часовой стрелки (вид по н.п.).Alternatively, the feather of the blade can be made with a convex-concave profile formed by a concave trough facing concavity in the direction of rotation of the rotor clockwise (view in np), and a convex back of the pen, convex in the direction of rotation of the rotor and against the direction of rotation clockwise (view by n.p.).

Поставленная задача в части лопаточного венца решается тем, что лопаточный венец рабочего колеса девятой ступени в составе ротора многоступенчатого компрессора высокого давления ТРД, имеющего корпус с проточной частью, ТНД с валом, ТВД и ротор КВД, включающий вал барабанно-дисковой конструкции с дисками рабочих колес, обод которых наделен пазом для установки рабочих лопаток, согласно изобретению, содержит лопатки, равномерно разнесенные по периметру диска с угловой частотой Y_л=(14,49÷19,90) [ед/рад], при этом каждая лопатка лопаточного венца рабочего колеса девятой ступени ротора КВД выполнена с конфигурацией и параметрами, описанными выше, кроме того каждый торец корневой полки выполнен с возможностью плотного примыкания к обращенному к нему ответному торцу полки смежной лопатки венца рабочего колеса, формируя втулочную поверхность проточной части с повторением внутренней поверхности проточной части двигателя в зоне девятой ступени.The problem in terms of the blade rim is solved by the fact that the blade rim of the impeller of the ninth stage as part of the rotor of a multi-stage high-pressure compressor turbojet engine with a housing with a flow part, a high-pressure pump with a shaft, a high-pressure fuel pump and a rotor HPC, which includes a drum-disk design shaft with impeller disks , the rim of which is endowed with a groove for mounting of rotor blades, according to the invention comprises blades evenly spaced around the perimeter of the disc at an angular frequency _l Y = (14,49 ÷ 19,90) [U / rad], wherein each vane blade row the working wheel of the ninth stage of the HPC rotor is made with the configuration and parameters described above, in addition, each end of the root shelf is made with the possibility of tightly adjoining the counter end of the adjacent blade of the impeller rim facing it, forming a bushing surface of the flow part with repetition of the inner surface of the flow part engine in the zone of the ninth stage.

Поставленная задача в части диска ротора компрессора решается тем, что диск рабочего колеса девятой ступени в составе ротора многоступенчатого компрессора высокого давления ТРД, имеющего корпус с проточной частью, ТНД с валом, ТВД и ротор КВД, включающий вал барабанно-дисковой конструкции с дисками рабочих колес, снабженных лопатками, включающими хвостовик, корневую полку и перо, согласно изобретению, диск выполнен в виде моноэлемента, включающего обод, ступицу с центральным отверстием и полотно с переменным по высоте сечением, конически сужающимся от ступицы к ободу, при этом радиус диска R_д от оси ротора до условной конической поверхности, сосной с валом ротора и описывающей верхнюю поверхность обода в средней радиальной плоскости полотна диска составляет (0,78÷0,97) от радиуса R_п.ч. периферийного контура проточной части в указанной плоскости, а радиус центрального отверстия ступицы R_ц.о.с. выполнен достаточным для пропуска вала ТНД и вариантно составляющим (0,18÷0,26) от радиуса R_д диска в средней радиальной плоскости полотна, причем обод диска снабжен по контуру кольцевым пазом для размещения в нем хвостовиков рабочих лопаток и разделен пазом на два несимметричных кольцевых плеча с периферийными кольцевыми коническими полками с образованием фронтальной полкой обода совместно с верхней поверхностью корневых полок лопаток втулочной поверхности контура проточной части двигателя в пределах осевой ширины обода диска девятой ступени ротора КВД, при этом фронтальная полка обода диска выполнена с возможностью разъемного соединения с ответной полкой обода диска восьмой ступени и образования объединенного кольцевого фрагмента внутреннего контура проточной части КВД с включением диска девятой ступени в состав силовой оболочки барабанно-дисковой конструкции вала ротора, причем в зоне разъемного стыка участки полок указанных дисков выполнены с возможностью соединения внахлест, а тыльная полка обода диска выполнена понизу в зоне примыкания к полотну с возможностью неразъемного соединения с ободом диска лабиринта и с углом наклона образующей относительно оси ротора, идентичным углу наклона образующей условной конической поверхности обода диска лабиринта, вариантно составляющим ϕ=(23÷32)°.The problem in terms of the compressor rotor disk is solved by the fact that the ninth-stage impeller disk as part of the rotor of a multi-stage high-pressure compressor turbofan engine with a housing with a flow part, a high-pressure pump with a shaft, a high-pressure fuel pump and an HPC rotor, including a drum-disk design shaft with impeller disks equipped with blades, including a shank, a root flange and a feather, according to the invention, the disk is made in the form of a single element, including a rim, a hub with a central hole and a canvas with a cross-section with a height that is conical tapers from the hub to the rim, with the disc radius R _d from the rotor axis to conventional conical surface, pine with the rotor shaft and which describes an upper surface of the rim in the central radial plane of the disk blade (0,78 ÷ 0,97) of the radius R _{n. hours} the peripheral contour of the flowing part in the specified plane, and the radius of the central hole of the hub R _t.so.s. it is made sufficient to pass the high pressure pump shaft and optionally component (0.18 ÷ 0.26) from the radius R _{d of the} disk in the middle radial plane of the blade, and the disk rim is provided with an annular groove along the contour to accommodate the shanks of the working blades in it and is divided by a groove into two asymmetric annular shoulders with peripheral annular conical flanges with the formation of the front flange of the rim together with the upper surface of the root flanges of the blades of the sleeve surface of the contour of the engine duct within the axial width of the disc rim ninth while the front rotor of the HPC rotor, the front flange of the disk rim is made with the possibility of detachable connection with the mating flange of the disk rim of the eighth stage and the formation of the combined annular fragment of the inner contour of the flow path of the HPC with the inclusion of the ninth-stage disk in the power shell of the drum-disk design of the rotor shaft, the area of the detachable joint sections of the shelves of these disks are made with the possibility of overlapping, and the rear shelf of the rim of the disk is made lower in the zone of abutment to the canvas with the possibility of a permanent connection with the rim of the labyrinth disk and with an angle of inclination of the generatrix relative to the rotor axis, identical to the angle of inclination of the generatrix of the conditional conical surface of the rim of the labyrinth disk, optionally making ϕ = (23 ÷ 32) °.

При этом паз диска может быть снабжен не менее чем одним заходным отверстием для установки в паз хвостовиков лопаток и фиксирующих элементов для фиксации положения лопаток в пазе.In this case, the groove of the disk can be equipped with at least one inlet for installation in the groove of the shanks of the blades and fixing elements for fixing the position of the blades in the groove.

Диск может быть объединен в пакет с седьмым, восьмым дисками и с диском лабиринта посредством стяжных элементов типа призонных шпилек и гаек с тарированным моментом закрутки, для чего в полотне диска выполнены отверстий под стяжные шпильки, эквидистантно разнесенные относительно оси вала ротора и по условной окружности с угловой частотой, определенной в диапазоне Y_креп=(3,18÷4,46) [ед/рад], при этом радиус условной окружности расположения центров указанных отверстий вариантно составляет (0,49÷0,68) от радиуса R_д диска в средней радиальной плоскости полотна, кроме того полотно диска снабжено с двух сторон кольцевыми буртиками для установки междисковых втулок и разделительных колец.The disk can be combined into a package with the seventh and eighth disks and with the labyrinth disk by means of clamping elements such as close-fitting studs and nuts with calibrated tightening torque, for which holes are made in the blade web for coupling studs that are equidistantly spaced relative to the axis of the rotor shaft and in a conditional circle with the angular frequency determined in the range Y _crepe = (3.18 ÷ 4.46) [u / rad], while the radius of the conditional circle of the location of the centers of these holes is optionally (0.49 ÷ 0.68) from the radius R _{d of the} disk in middle radial plane STI paintings, in addition equipped with a disk blade on both sides of an annular shoulder for installation interdisk bushings and spacer rings.

Полотно диска может быть снабжено вентиляционными воздухоперепускными отверстиями для выравнивания давления в области пакета от седьмого до девятого диска с давлением в других частях объема внутри барабанно-дисковой оболочки вала ротора КВД, эквидистантно радиально по окружности разнесенных с угловой частотой Y_вент=(3,18÷5,73) [ед/рад].The disk blade can be equipped with ventilation air vents to equalize the pressure in the packet region from the seventh to the ninth disk with pressure in other parts of the volume inside the drum-disk shell of the HPC rotor shaft, equidistant radially around the circumference spaced with an angular frequency Y _vent = (3.18 ÷ 5.73) [units / rad].

Паз обода диска может быть выполнен с двойным уширением по глубине, расположенным соответственно в верхней и в придонной части паза и разделенным заужением, образованным двумя зеркально симметричными ответными кольцевыми выступами, выполненными со скругленными оппозитными торцевыми участками профиля в поперечном сечении паза, расположенными на расстоянии, обеспечивающем возможность опорного заведения между ними хвостовика лопатки, при этом нижнее уширение кольцевого паза обода диска выполнено с гранями, образующими замковую конфигурацию типа «кольцевой паз» с углом взаимного наклона боковых граней, составляющем (91÷98)°, и конгруэнтную по доминантным точкам опорных поверхностей ответным поверхностям хвостовика лопатки, а верхнее уширение паза выполнено соответствующим по конфигурации, ширине и осевому перепаду высот фронтальной и тыльной кромок паза, осевому наклону основной части площади верхней поверхности корневой полки лопатки, выходящей в проточную часть, который в свою очередь выполнен идентичным требуемому наклону внутреннего контура указанной проточной части на осевом участке расположения диска девятой ступени КВД.The groove of the disk rim can be made with double broadening in depth, located respectively in the upper and in the bottom part of the groove and separated by a narrowing formed by two mirror-symmetric mating ring protrusions made with rounded opposed end sections of the profile in the groove cross section located at a distance providing the possibility of supporting the establishment between the shank of the blade, while the lower broadening of the annular groove of the rim of the disk is made with the faces forming the castle config “ring groove” type uration with an angle of mutual inclination of the side faces of (91 ÷ 98) °, and congruent with respect to dominant points of the supporting surfaces to the mating surfaces of the shank of the blade, and the upper groove broadening is made corresponding in configuration, width and axial height difference of the front and back the edges of the groove, the axial inclination of the main part of the area of the upper surface of the root shelf of the scapula extending into the flow part, which in turn is identical to the required inclination of the inner contour of the specified flow portion at an axial location of the disk portion ninth stage HPC.

Длина периметра кольцевого паза в ободе диска может быть выполнена достаточной для размещения в нем хвостовиков лопаток с угловой частотой Y_л, определенной в диапазоне значений Y_л=(14,49÷19,90) [ед/рад].The length of the perimeter of the annular groove in the rim of the disk can be sufficient to accommodate the shanks of the blades with an angular frequency of Y _l , defined in the range of values of Y _l = (14.49 ÷ 19.90) [units / rad].

Поставленная задача в части рабочего колеса решается тем, что рабочее колесо девятой ступени в составе ротора многоступенчатого компрессора высокого давления ТРД, имеющего корпус с проточной частью, ТНД с валом, ТВД и ротор КВД, включающий вал барабанно-дисковой конструкции, согласно изобретению, содержит лопаточный венец и диск, наделенный кольцевым пазом для установки лопаток венца, причем диск выполнен в виде моноэлемента, включающего обод, ступицу с центральным отверстием и полотно с переменным по высоте сечением, конически сужающимся от ступицы к ободу, а лопатки венца содержат каждая хвостовик, перо, выполненное с профилем, образованным вогнутым корытом и выпуклой спинкой, и корневую полку с конической поверхностью по обе стороны пера, при этом радиус R_д диска от оси ротора КВД до условной конической поверхности, сосной с валом ротора и описывающей верхнюю поверхность обода в средней радиальной плоскости полотна составляет (0,76÷0,97) от радиуса R_п.ч. периферийного контура проточной части в указанной плоскости, а обод диска снабжен по контуру кольцевым пазом для размещения в нем хвостовиков рабочих лопаток лопатки, равномерно разнесенных по периметру диска с угловой частотой Y_л=(14,49÷19,90) [ед/рад], и разделен пазом на два несимметричных кольцевых плеча с периферийными кольцевыми коническими полками с образованием фронтальной полкой обода совместно с верхней поверхностью корневых полок лопаток втулочной поверхности контура проточной части двигателя в пределах осевой ширины обода диска девятой ступени ротора КВД, причем хвостовик лопатки выполнен с конфигурацией боковых и опорной поверхностей, конгруэнтной профилю ответных поверхностей паза с образованием замкового соединения типа «кольцевой паз» и обеспечением угла α установки профиля пера к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси пера лопатки, имеющего в корневом сечении пера значение α_к=(33,6÷48,3)°, а в периферийном сечении пера значение α_п=(39,1÷56,2)°, при этом перо лопатки выполнено с переменной относительно оси ротора осевой закруткой, нарастающей с радиальным удалением от оси ротора с градиентом закрутки пера G_з.п, определенным в проекции на условную осевую плоскость в диапазонеThe problem in terms of the impeller is solved by the fact that the impeller of the ninth stage as part of the rotor of a multi-stage high-pressure compressor turbofan engine, having a housing with a flow part, a high-pressure pump with a shaft, a high pressure fuel pump and a rotor of the HPC, including a drum-and-disk shaft design, according to the invention, contains a blade the crown and the disk, endowed with an annular groove for installing the crown blades, and the disk is made in the form of a single element, including a rim, a hub with a central hole and a canvas with a section with a variable cross-section, conically narrowing from the hub to the rim, and the crown blades contain each shank, a feather made with a profile formed by a concave trough and a convex back, and a root shelf with a conical surface on both sides of the feather, with the radius R _{d of the} disk from the axis of the HPC rotor to the conditional conical surface, pine with the rotor shaft and describing the upper surface of the rim in the middle radial plane of the canvas is (0.76 ÷ 0.97) from the radius R _p.h. the peripheral contour of the flowing part in the indicated plane, and the rim of the disk is provided with an annular groove along the contour to accommodate the shanks of the blades of the blades uniformly spaced around the perimeter of the disk with an angular frequency of Y _l = (14.49 ÷ 19.90) [units / rad] , and is divided by a groove into two asymmetric annular arms with peripheral annular conical flanges with the formation of the front flange of the rim, together with the upper surface of the root flanges of the blades of the sleeve surface of the contour of the flow path of the engine within the axial width of the rim of the dis and the ninth stage of the HPC rotor, and the shank of the blade is made with the configuration of the side and supporting surfaces, congruent to the profile of the mating surfaces of the groove with the formation of a lock connection of the "annular groove" type and providing the angle α of the profile of the pen to the axis of the rotor in the projection onto the conditional axial plane of the rotor, normal to the axis of the feather of the blade with α _k = (33.6 ÷ 48.3) ° in the root section of the feather, and α _p = (39.1 ÷ 56.2) ° in the peripheral section of the feather, while the feather of the blade with a variable relative to the rotor axis duck, with increasing radial distance from the rotor spin axis gradient G _zp pen defined in projection on an axial plane in the conditional range

G_з.п.=(α_п-α_к)/Н_ср=(220,8÷317,2) [град/м],G _s.p. = (α _p -α _k ) / N _sr = (220.8 ÷ 317.2) [deg / m],

где α_к - угол установки профиля пера лопатки, в корневом сечении; α_п - тоже, в периферийном сечении; Н_ср - средняя высота пера лопатки; кроме того рабочее колесо выполнено с отношением радиуса R_д диска в средней радиальной плоскости полотна диска к средней высоте Н_ср профиля пера лопатки, составляющем R_д/Н_ср=(8,8÷13,2); при этом для обеспечения передачи крутящего момента от ТВД фронтальная полка обода диска выполнена с возможностью разъемного соединения с ответной полкой обода диска восьмой ступени и образования кольцевого фрагмента внутреннего контура проточной части КВД с включением диска девятой ступени в состав силовой оболочки барабанно-дисковой конструкции вала ротора, а тыльная полка обода диска выполнена понизу в зоне примыкания к полотну с возможностью неразъемного соединения с ободом диска лабиринта, кроме того полотно диска девятой ступени выполнено с возможностью силового соединения в пакет с седьмым, восьмым дисками и с диском лабиринта посредством стяжных элементов.where α _to - the angle of installation of the profile of the feather of the scapula, in the root section; α _p - also, in the peripheral section; N _cf - the average height of the feather blades; in addition, the impeller is made with a ratio of the radius R _{d of the} disk in the middle radial plane of the blade web to the average height H _{cf of the} blade feather profile, comprising R _d / N _cf = (8.8 ÷ 13.2); at the same time, to ensure the transmission of torque from the theater, the front flange of the disk rim is made with the possibility of detachable connection with the mating flange of the disk of the eighth stage and the formation of an annular fragment of the inner contour of the flow path of the HPC with the inclusion of the disk of the ninth stage in the power shell of the drum-disk design of the rotor shaft, and the rear shelf of the disk rim is made lower in the area adjacent to the canvas with the possibility of one-piece connection with the rim of the maze disk, in addition, the disk canvas of the ninth stupa audio adapted to power connections in the package with the seventh, eighth discs and of the labyrinth disc by the clamping elements.

При этом радиус центрального отверстия ступицы R_ц.о.с. может быть выполнен достаточным для пропуска вала ТНД и вариантно составляющим (0,18÷0,26) от радиуса R_д диска, считая последний от оси ротора до внешней поверхности обода в средней радиальной плоскости полотна.In this case, the radius of the central hole of the hub R _t.o.s. can be made sufficient to pass the shaft of the high pressure pump and optionally component (0.18 ÷ 0.26) from the radius R _{d of the} disk, counting the latter from the axis of the rotor to the outer surface of the rim in the middle radial plane of the web.

Для радиально-угловой фиксации положения лопаток кольцевой паз может быть выполнен с контактными выступами, нижняя грань каждого из которых расположена под углом к условной плоскости в придонной части паза, идентичным углу наклона ответной грани хвостовика лопатки к подошве хвостовика, составляющем β₁=(29÷40)°, а от смещения в окружном направлении в кольцевом пазе лопатки зафиксированы не менее чем пятью фиксирующими элементами, которые выполнены в виде призматического вкладыша с конфигурацией в поперечном сечении, конгруэнтной профилю кольцевого паза, и наделены каждый сквозным резьбовым отверстием для фиксирующего винта.For radial-angular fixation of the position of the blades, an annular groove can be made with contact protrusions, the lower face of each of which is located at an angle to the reference plane in the bottom part of the groove, identical to the angle of inclination of the mating face of the shank of the blade to the sole of the shank, which is β ₁ = (29 ÷ 40) °, and from the circumferential displacement in the annular groove of the blade, the blades are fixed by at least five locking elements, which are made in the form of a prismatic insert with a cross-sectional configuration congruent to the profile annular groove, and each endowed with a through threaded hole for the fixing screw.

Фронтальная кольцевая полка обода диска может быть выполнена выступающей за габарит пера рабочей лопатки на ширину, достаточную для взаимодействия по рабочему телу с лопатками направляющего аппарата, а тыльная полка обода диска выполнена с углом наклона образующей относительно оси ротора, идентичным углу наклона образующей условной конической поверхности обода диска лабиринта, вариантно составляющим β=(23÷32)°.The front annular shelf of the rim of the disk can be made protruding beyond the size of the pen of the working blade to a width sufficient to interact along the working fluid with the blades of the guide apparatus, and the rear shelf of the rim of the disk is made with an angle of inclination of the generatrix relative to the axis of the rotor, identical to the angle of inclination of the generatric conical surface of the rim labyrinth disk, optionally constituting β = (23 ÷ 32) °.

Участок фронтальной кольцевой полки в зоне разъемного стыка с ответной полкой диска восьмой ступени может быть выполнен с возможностью соединения внахлест.A portion of the front annular shelf in the area of the detachable junction with the mating disk of the eighth stage disc can be overlapped.

Технический результат изобретения, достигаемый приведенной совокупностью существенных признаков рабочего колеса девятой ступени ротора КВД ТРД, включающего диск и рабочие лопатки, в совокупности составляющие лопаточный венец рабочего колеса, заключается в повышении КПД и расширении диапазона режимов газодинамической устойчивости компрессора на 2,5% при повышении ресурса рабочего колеса в 2 раза.The technical result of the invention, achieved by the above set of essential features of the impeller of the ninth stage of the rotor of the high-pressure turbojet engine, including the disk and rotor blades, together making up the blade rim of the impeller, consists in increasing the efficiency and expanding the range of regimes of gas-dynamic stability of the compressor by 2.5% with increasing resource impeller 2 times.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 изображено рабочее колесо девятой ступени ротора КВД ТРД, продольный разрез;in FIG. 1 shows the impeller of the ninth stage of the rotor KVD TRD, a longitudinal section;

на фиг. 2 - фрагмент обода диска рабочего колеса с лопатками, вид сбоку;in FIG. 2 - a fragment of the rim of the disk of the impeller with blades, side view;

на фиг. 3 - фрагмент лопаточного венца рабочего колеса, вид сверху;in FIG. 3 - fragment of the blade rim of the impeller, top view;

на фиг. 4 - лопатка рабочего колеса, вид сверху;in FIG. 4 - impeller blade, top view;

на фиг. 5 - перо лопатки рабочего колеса, поперечный разрез;in FIG. 5 - feather blades of the impeller, a cross section;

на фиг. 6 - хвостовик лопатки рабочего колеса, вид спереди;in FIG. 6 - shank of the blade of the impeller, front view;

на фиг. 7 - обод диска рабочего колеса, продольный разрез;in FIG. 7 - the rim of the disk of the impeller, a longitudinal section;

на фиг. 8 - фрагмент обода диска с заходным отверстием для установки в паз хвостовиков лопаток, продольный разрез;in FIG. 8 - a fragment of the rim of the disk with the inlet for installation in the groove of the shanks of the blades, a longitudinal section;

на фиг. 9 - фрагмент обода диска с фиксирующим элементом для фиксации положения лопаток в пазе, продольный разрез.in FIG. 9 - a fragment of the rim of the disk with a locking element for fixing the position of the blades in the groove, a longitudinal section.

Многоступенчатый компрессор высокого давления турбореактивного двигателя включает корпус с проточной частью, турбину низкого давления с валом, турбину высокого давления и ротор КВД, включающий вал барабанно-дисковой конструкции с передней опорой и с трубчатой частью вала ротора с другой стороны.A multi-stage high-pressure compressor of a turbojet engine includes a housing with a flowing part, a low-pressure turbine with a shaft, a high-pressure turbine and an HPC rotor, including a drum-disk design shaft with a front support and with a tubular part of the rotor shaft on the other side.

В группе изобретений, объединенных единым творческим замыслом, рабочее колесо седьмой ступени ротора компрессора (фиг. 1) содержит диск 1, наделенный пазом 2 для установки рабочих лопаток 3, в совокупности составляющих лопаточный венец рабочего колеса.In the group of inventions, united by a single creative concept, the impeller of the seventh stage of the compressor rotor (Fig. 1) contains a disk 1, endowed with a groove 2 for installing the rotor blades 3, which together constitute the blade rim of the impeller.

Лопатки лопаточного венца содержат каждая выполненные за одно целое хвостовик 4, перо 5 и корневую полку 6 с конической поверхностью по обе стороны пера 5. Диск 1 рабочего колеса выполнен в виде моноэлемента, включающего ступицу 7 с центральным отверстием 8, полотно 9 и обод 10, наделенный пазом 2 для установки хвостовиков 4 лопаток. Полотно 9 выполнено с переменным по высоте сечением, конически сужающимся от ступицы 7 к ободу 10. Лопатки 3 равномерно разнесены по периметру диска 1 с угловой частотой Y_л=(14,49÷19,90) [ед/рад]. Перо 5 лопатки выполнено с выпукло-вогнутым профилем, образованным вогнутым корытом 11 и выпуклой спинкой 12, сопряженными входной и выходной кромками 13 и 14.The blades of the blade rim contain each complete shank 4, feather 5 and root shelf 6 with a conical surface on both sides of feather 5. Disc 1 of the impeller is made in the form of a single element including a hub 7 with a central hole 8, web 9 and rim 10, endowed with a groove 2 for installing the shanks of 4 blades. The blade 9 is made with a section with a variable height, tapering conically from the hub 7 to the rim 10. The blades 3 are evenly spaced around the perimeter of the disk 1 with an angular frequency Y _l = (14.49 ÷ 19.90) [units / rad]. The blade feather 5 is made with a convex-concave profile formed by a concave trough 11 and a convex back 12, conjugated by the input and output edges 13 and 14.

Хвостовик 4 лопатки выполнен для установки в паз 2 обода 10 диска 1. Хвостовик 4 лопатки выполнен с конфигурацией боковых и опорной поверхностей, конгруэнтной профилю ответных поверхностей паза 2 с образованием замкового соединения типа «кольцевой паз» и обеспечением угла α установки профиля пера 5 к оси 15 ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси пера лопатки, имеющего в корневом сечении пера значение α_к=(33,6÷48,3)°, а в периферийном сечении пера значение α_п=(39,1÷56,2)°.The shank of the 4 blades is made for installation in the groove 2 of the rim 10 of the disk 1. The shank of the 4 blades is made with the configuration of the side and supporting surfaces, congruent to the profile of the mating surfaces of the groove 2 with the formation of the castle connection type "annular groove" and providing the angle α of the installation profile of the pen 5 to the axis 15 of the rotor in the projection onto the conditional axial plane of the rotor normal to the axis of the feather of the blade with α _k = (33.6 ÷ 48.3) ° in the root section of the pen, and α _p = (39.1 ÷ in the peripheral section of the pen 56.2) °.

Перо 5 лопатки (фиг. 4) выполнено с переменной относительно оси 15 ротора осевой закруткой, нарастающей с радиальным удалением от оси ротора с градиентом закрутки пера G_з.п, определенным в проекции на условную осевую плоскость в диапазонеThe blade feather 5 (Fig. 4) is made with an axial twist variable relative to the rotor axis 15, increasing with a radial distance from the rotor axis with a feather twist gradient G _z defined in projection onto a conditional axial plane in the range

где α_к - угол установки профиля пера лопатки, в корневом сечении; α_п - тоже, в периферийном сечении; Н_ср - средняя высота пера лопатки.where α _to - the angle of installation of the profile of the feather of the scapula, in the root section; α _p - also, in the peripheral section; N _cf - the average height of the feather blades.

Перо 5 лопатки (фиг. 5) выполнено переменной по ширине и высоте пера толщиной, определяемой в поперечном сечении как разность высот спинки 12 и корыта 11 относительно хорды 16, соединяющей входную и выходную кромки 13 и 14 пера лопатки. Максимальная толщина профиля пера 5 лопатки выполнена наибольшей в корневом сечении и убывающей по высоте пера к периферийному торцу 17 с градиентом G_у.т., равнымThe blade feather 5 (FIG. 5) is made variable in width and height of the feather thickness, defined in cross section as the difference between the heights of the back 12 and the trough 11 relative to the chord 16 connecting the input and output edges 13 and 14 of the blade feather. The maximum thickness of the blade profile of the pen 5 is made greatest at the root section and decreasing in height to the peripheral end of the pen 17 with a gradient G _{of fuel equivalent} equal to

Хвостовик 4 лопатки (фиг. 6) имеет подошву 18 с продольной осью, расположенной в условной плоскости, нормальной к оси 15 ротора, и содержит уширение по глубине, выполненное в поперечном сечении двумя ответными зеркально симметричными двухгранными выступами. Верхние грани 19 каждого выступа наклонены к условной плоскости подошвы 18 хвостовика на угол β₁=(29÷40)°. Нижние грани 20 выполнены встречно наклонными и образуют каждая с условной плоскостью подошвы 18 хвостовика угол β₂=(48÷69)°.The shank 4 of the blade (Fig. 6) has a sole 18 with a longitudinal axis located in a conventional plane normal to the axis 15 of the rotor, and contains a broadening in depth, made in cross section by two reciprocal mirror-symmetric dihedral protrusions. The upper faces 19 of each protrusion are inclined to the conditional plane of the sole of the shank 18 at an angle β ₁ = (29 ÷ 40) °. The lower faces 20 are made obliquely inclined and each form an angle β ₂ = (48 ÷ 69) ° with the conditional plane of the sole 18 of the shank.

Торцы 21 корневой полки 6 каждой лопатки (фиг. 3) выполнены с возможностью плотного примыкания к обращенному к нему ответному торцу полки смежной лопатки венца рабочего колеса, формируя втулочную поверхность проточной части с повторением внутренней поверхности проточной части двигателя в зоне девятой ступени.The ends 21 of the root shelf 6 of each blade (Fig. 3) are made with the possibility of tight contact with the counter end face of the adjacent blade of the blade of the impeller rim facing it, forming a bushing surface of the flow part with repetition of the inner surface of the flow part of the engine in the zone of the ninth stage.

Лопатка 3 выполнена с отношением средней высоты Н_cp профиля пера 5 лопатки к средней высоте h_cp хвостовика 4, составляющем Н_ср/h_cp=(4,7÷6,4).The blade 3 is made with a ratio of the average height H _{cp of the} profile of the feather 5 of the scapula to the average height h _{cp of the} shank 4, which is H _cp / h _cp = (4.7 ÷ 6.4).

Перо 5 лопатки выполнено с выпукло-вогнутым профилем, образованным вогнутым корытом 11 профиля, обращенным вогнутостью в сторону вращения ротора против часовой стрелки (вид по н.п. - направлению полета), и выпуклой спинкой 12 пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и в направлении вращения часовой стрелки.The feather 5 of the blade is made with a convex-concave profile formed by a concave trough 11 of the profile, facing concavity in the direction of rotation of the rotor counterclockwise (view in np - direction of flight), and a convex back of the pen 12, convex in the direction of rotation of the rotor and clockwise.

Вариантно перо лопатки выполнено с выпукло-вогнутым профилем, образованным вогнутым корытом, обращенным вогнутостью в сторону вращения ротора по часовой стрелке (вид по н.п.), и выпуклой спинкой пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и против направления вращения часовой стрелки (вид по н.п.).Variant feather blade is made with a convex-concave profile formed by a concave trough facing concavity in the direction of rotation of the rotor clockwise (np view), and a convex back of the pen convex in side against rotation of the rotor and counterclockwise rotation (view by n.p.).

Диск 1 рабочего колеса девятой ступени выполнен с радиусом R_д от оси 15 ротора КВД до условной конической поверхности, сосной с валом ротора и описывающей верхнюю поверхность обода 10 в средней радиальной плоскости полотна 9, составляющим (0,78÷0,97) от радиуса R_п.ч. периферийного контура проточной части в указанной плоскости. Радиус R_ц.о.с. центрального отверстия ступицы выполнен достаточным для размещения передней опоры КВД и вариантно составляющим (0,18÷0,26) от радиуса R_д диска от оси 15 ротора КВД до верхней поверхности обода 10 в средней радиальной плоскости полотна 9 диска.Disk 1 of the impeller of the ninth stage is made with a radius R _d from the axis 15 of the rotor of the HPC to the conditional conical surface, pine with the shaft of the rotor and describing the upper surface of the rim 10 in the middle radial plane of the blade 9, comprising (0.78 ÷ 0.97) from the radius R _pp the peripheral contour of the flowing part in the specified plane. Radius R _ts.o.s. the central hole of the hub is sufficient to accommodate the front support of the HPC and optionally component (0.18 ÷ 0.26) from the radius R _{d of the} disk from the axis 15 of the HPC rotor to the upper surface of the rim 10 in the middle radial plane of the blade web 9.

Для размещения хвостовиков лопаток 3 обод 10 диска 1 снабжен по контуру кольцевым пазом 2. Обод 10 диска разделен пазом 2 на два несимметричных кольцевых плеча 22, 23 с периферийными кольцевыми коническими полками 24 и 25 соответственно с образованием фронтальной полкой 24 обода совместно с верхней поверхностью корневых полок 6 лопаток 3 втулочной поверхности контура проточной части двигателя в пределах осевой ширины обода диска девятой ступени ротора КВД. Фронтальная полка 24 обода 10 диска выполнена с возможностью соединения внахлест. Тыльная полка 25 обода диска выполнена понизу в зоне примыкания к полотну 9 с углом наклона образующей относительно оси ротора, вариантно составляющим ϕ=(23÷32)°.To accommodate the shanks of the blades 3, the rim 10 of the disk 1 is provided with an annular groove 2 along the contour. The rim 10 of the disk is divided by the groove 2 into two asymmetric annular arms 22, 23 with peripheral annular conical shelves 24 and 25, respectively, with the formation of the front shelf 24 of the rim together with the upper surface of the root shelves 6 blades 3 of the sleeve surface of the flow path of the engine within the axial width of the rim of the disk of the ninth stage of the HPC rotor. The front shelf 24 of the rim 10 of the disk is made with the possibility of overlapping. The rear shelf 25 of the rim of the disk is made lower in the zone of abutment to the web 9 with an angle of inclination of the generatrix relative to the axis of the rotor, optionally comprising ϕ = (23 ÷ 32) °.

При этом рабочее колесо выполнено с отношением радиуса R_д диска 1 от оси 15 ротора КВД до условной конической поверхности, описывающей верхнюю поверхность обода 10 диска в средней радиальной плоскости полотна 9 диска к средней высоте Н_ср профиля пера 5 лопатки, составляющем R_д/Н_ср=(8,8÷13,2).In this case, the impeller is made with a ratio of the radius R _{d of the} disk 1 from the axis 15 of the HPC rotor to the conditional conical surface describing the upper surface of the rim 10 of the disk in the middle radial plane of the blade web 9 to the average height H _{cf of the} blade profile 5 of the blade, which is R _d / N _avg = (8.8 ÷ 13.2).

Паз 2 обода 10 диска (фиг. 7) выполнен с двойным уширением 26 по глубине, расположенным соответственно в верхней и в придонной частях паза и разделенным заужением, которое образовано двумя зеркально симметричными ответными кольцевыми выступами 27. Выступы 27 выполнены со скругленными оппозитными торцевыми участками профиля в поперечном сечении паза, расположенными на расстоянии, обеспечивающем возможность опорного заведения между ними хвостовика 4 лопатки. Уширение в нижней придонной части паза 2 обода диска выполнено с гранями 28 с образованием замковой конфигурации типа «кольцевой паз» с углом взаимного наклона боковых граней, составляющем (91÷98)°, и конгруэнтную по доминантным точкам опорных поверхностей ответным граням 19 и 20 хвостовика 4 лопатки. Уширение в верхней части паза 2 выполнено соответствующим по конфигурации, ширине и осевому перепаду высот фронтальной и тыльной кромок паза 2, осевому наклону основной части площади верхней поверхности корневой полки 6 лопатки, выходящей в проточную часть, который в свою очередь выполнен идентичным требуемому наклону внутреннего контура проточной части на осевом участке расположения диска девятой ступени КВД.The groove 2 of the rim 10 of the disk (Fig. 7) is made with double broadening 26 in depth, located respectively in the upper and in the bottom parts of the groove and separated by a narrowing, which is formed by two mirror-symmetric mating ring protrusions 27. The protrusions 27 are made with rounded opposite end sections of the profile in the cross section of the groove located at a distance that provides the possibility of supporting the establishment between them of the shank 4 of the scapula. The broadening in the lower bottom part of the groove 2 of the rim of the disk is made with faces 28 with the formation of the castle configuration of the type of "ring groove" with an angle of mutual inclination of the side faces of (91 ÷ 98) °, and congruent with respect to the dominant points of the bearing surfaces to the mating faces 19 and 20 of the shank 4 shovels. The broadening in the upper part of the groove 2 is made corresponding to the configuration, width and axial height difference of the front and rear edges of the groove 2, to the axial inclination of the main part of the upper surface area of the root shelf 6 of the blade, which extends into the flow part, which in turn is identical to the required inclination of the inner contour flow part on the axial section of the disk location of the ninth stage of the HPC.

Паз 2 обода 10 диска 1 снабжен не менее чем одним заходным отверстием 29 для установки в паз хвостовиков 4 лопаток (фиг. 8) и фиксирующих элементов 30 для фиксации положения лопаток в пазе. Для радиально-угловой фиксации положения лопаток 3 в ободе 10 диска кольцевой паз 2 выполнен с контактными выступами 27 с возможностью удерживания лопаток от перемещения в радиальном направлении от действия центробежных сил. Нижняя грань выступа 27 расположена под углом к условной плоскости придонной части паза, идентичным углу β₁ наклона ответной грани 20 хвостовика 4 лопатки к его подошве 18. От смещения в окружном направлении (фиг. 9) в кольцевом пазе 2 лопатки зафиксированы не менее чем пятью фиксирующими элементами 30. Фиксирующие элементы 30 выполнены в виде призматического вкладыша с конфигурацией в поперечном сечении, конгруэнтной профилю кольцевого паза 2, и наделены каждый сквозным резьбовым отверстием для фиксирующего винта 31.The groove 2 of the rim 10 of the disk 1 is equipped with at least one inlet 29 for installation in the groove of the shanks 4 of the blades (Fig. 8) and the fixing elements 30 for fixing the position of the blades in the groove. For radial-angular fixation of the position of the blades 3 in the rim 10 of the disk, the annular groove 2 is made with contact protrusions 27 with the possibility of holding the blades from moving in the radial direction from the action of centrifugal forces. The lower edge of the protrusion 27 is located at an angle to the conditional plane of the bottom of the groove, identical to the angle β _{1 of the} inclination of the counter face 20 of the shank 4 of the blade to its sole 18. From displacement in the circumferential direction (Fig. 9) in the annular groove 2 of the blade is fixed by at least five the locking elements 30. The locking elements 30 are made in the form of a prismatic insert with a configuration in cross section, congruent to the profile of the annular groove 2, and each endowed with a through threaded hole for the fixing screw 31.

Для обеспечения передачи крутящего момента от ТВД фронтальная полка 24 обода диска выполнена с возможностью разъемного соединения с ответной полкой обода диска восьмой ступени (на чертежах не показано) и образования кольцевого фрагмента внутреннего контура проточной части КВД с включением диска девятой ступени в состав силовой оболочки барабанно-дисковой конструкции вала ротора. Тыльная полка 24 обода 10 диска выполнена с возможностью неразъемного соединения с ободом диска лабиринта и с углом ϕ наклона образующей относительно оси ротора, идентичным углу наклона образующей условной конической поверхности обода диска лабиринта. Кроме того, полотно 9 диска 1 девятой ступени выполнено с возможностью силового соединения в пакет с седьмым, восьмым дисками и с диском лабиринта посредством стяжных элементов.To ensure the transmission of torque from the theater, the front flange 24 of the rim of the disk is made with the possibility of detachable connection with the mating flange of the rim of the disk of the eighth stage (not shown in the drawings) and the formation of an annular fragment of the inner contour of the flow part of the HPC with the inclusion of the disk of the ninth stage in the power shell of the drum disc design of rotor shaft. The rear shelf 24 of the rim 10 of the disk is made with the possibility of one-piece connection with the rim of the labyrinth disk and with an angle ϕ of inclination of the generatrix relative to the rotor axis, identical to the angle of inclination of the generatric conical surface of the labyrinth disk rim. In addition, the canvas 9 of the disk 1 of the ninth stage is made with the possibility of power connection in a package with the seventh, eighth disks and the labyrinth disk by means of clamping elements.

Диск 1 девятой ступени объединен в пакет с седьмым, восьмым дисками и с диском лабиринта посредством стяжных элементов (на чертежах не показано) типа призонных шпилек и гаек с тарированным моментом закрутки. Для чего в полотне 9 диска выполнены отверстия 32 под стяжные шпильки, эквидистантно разнесенные относительно оси ротора и по условной окружности с угловой частотой, определенной в диапазоне Y_креп=(3,18÷4,46) [ед/рад]. Радиус R_ст условной окружности расположения центров указанных отверстий 32 вариантно составляет (0,49÷0,68) от радиуса R_д диска в средней радиальной плоскости полотна. Полотно 9 диска снабжено с двух сторон кольцевыми буртиками 33 для установки междисковых втулок и разделительных колец (на чертежах не показано).Disk 1 of the ninth stage is combined in a package with the seventh and eighth disks and with the labyrinth disk by means of clamping elements (not shown in the drawings) such as tightening studs and nuts with a calibrated tightening torque. For this reason, holes 32 are made in the blade web 9 for the tie rods equidistantly spaced relative to the axis of the rotor and along a conditional circle with an angular frequency defined in the _crepe range Y = (3.18 ÷ 4.46) [u / rad]. The radius R _{article of the} circumference of the location of the centers of these holes 32 is optionally (0.49 ÷ 0.68) from the radius R _{d of the} disk in the middle radial plane of the web. Cloth 9 of the disk is provided with ring flanges 33 on both sides for installing inter-disc bushings and spacer rings (not shown in the drawings).

Полотно 9 диска снабжено вентиляционными воздухоперепускными отверстиями 34 для выравнивания давления в области пакета от седьмого до девятого диска с давлением в других частях объема внутри барабанно-дисковой оболочки вала ротора КВД, эквидистантно радиально по окружности разнесенных с угловой частотой Y_вент=(3,18÷5,73) [ед/рад].Cloth 9 of the disk is equipped with ventilation air passage openings 34 for balancing the pressure in the package region from the seventh to the ninth disk with pressure in other parts of the volume inside the drum-disk shell of the HPC rotor shaft, equidistant radially around the circumference spaced with an angular frequency Y _vent = (3.18 ÷ 5.73) [units / rad].

Фронтальная кольцевая полка 24 обода 10 диска выполнена выступающей за габарит пера рабочей лопатки на ширину, достаточную для взаимодействия по рабочему телу с лопатками направляющего аппарата статора.The front annular shelf 24 of the rim 10 of the disk is made protruding beyond the size of the pen of the working blades to a width sufficient for interaction along the working fluid with the blades of the stator guide vane.

Пример реализации изобретения.An example implementation of the invention.

Рабочее колесо девятой ступени КВД двигателя состоит из диска 1 и установленных на нем рабочих лопаток 3. Диск 1 изготавливают объемной штамповкой из поковки в виде моноэлемента, включающего выполненные заодно целое массивную ступицу 7, полотно 9 и обод 10.The impeller of the ninth stage of the HPC engine consists of a disk 1 and rotor blades 3 mounted on it. Disk 1 is made by die-forging from a forging in the form of a single element, which includes a complete massive hub 7, web 9 and rim 10.

Изготовленный диск имеет следующие геометрические параметры: габаритная ширина ступицы - 23 мм; диаметр центрального отверстия ступицы - 145 мм; ширина обода, ограниченного межлопаточным каналом - 12 мм; диаметры внешней поверхности обода диска - 552 мм.The manufactured disk has the following geometric parameters: overall hub width - 23 mm; diameter of the central hole of the hub - 145 mm; the width of the rim bounded by the interscapular channel is 12 mm; the diameters of the outer surface of the disk rim - 552 mm

Лопатку 3 рабочего колеса девятой ступени ротора КВД ТРД поэтапно изготавливают из прутка авиационного сплава. На первом этапе отрезают фрагмент прутка требуемой длины, из которого электровысадкой с последующей механической обработкой выполняют заготовку лопатки с локальными утолщениями на участках расположения корневой полки 6. На следующем этапе заготовку подвергают общему нагреву в электропечи до состояния термопластичности и выполняют горячую объемную штамповку, используя штамп, состоящий из двух ответно профилированных полуматриц. Рабочая поверхность одной из полуматриц штампа включает участок, форма которого выполнена ответной пространственной поверхности спинки 12 пера 5 лопатки. Рабочая поверхность другой полуматрицы штампа включает участок, форма которого выполнена ответной пространственной поверхности корыта 11 пера 5 лопатки. После чего лопатку подвергают механической обработке, включая обдирку облоя фрезерованием, протягивание хвостовика 4.The blade 3 of the impeller of the ninth stage of the rotor KVD TRD is stage-by-stage made from a rod of an aircraft alloy. At the first stage, a fragment of the rod of the required length is cut, from which the blade is prepared by electric upsetting, followed by machining, with local thickenings in the areas of the root shelf 6. In the next step, the workpiece is subjected to general heating in an electric furnace to the state of thermoplasticity and hot stamping is performed using a stamp, consisting of two reciprocal profiled half-matrices. The working surface of one of the die semi-matrices includes a section whose shape is made of the mating spatial surface of the back 12 of the pen 5 of the scapula. The working surface of the other half-matrix of the stamp includes a section whose shape is made of the mating spatial surface of the trough 11 of the pen 5 of the scapula. After that, the blade is subjected to machining, including grinding the flap milling, pulling the shank 4.

Доводку обтекаемых поверхностей профилей пера 5 и корневой полки 6 производят фрезерованием с последующей полировкой. Контактные торцы 21 корневых полок 6 упрочняют, нанося на них высокопрочный слой.The refinement of the streamlined surfaces of the profiles of the pen 5 and the root shelf 6 is performed by milling with subsequent polishing. The contact ends 21 of the root shelves 6 are strengthened by applying a high-strength layer to them.

Изготовленная таким образом лопатка состоит из объединенных в одно целое пера 5 с хвостовиком 4 и корневой полкой 6, выполненной как сегмент сборного кольца лопаточного венца рабочего колеса девятой ступени ротора компрессора ТРД.The blade made in this way consists of a single pen 5 with a shank 4 and a root shelf 6, made as a segment of the assembled ring of the blade ring of the impeller of the ninth stage of the turbine engine compressor rotor.

Профиль пера 9 лопатки имеет следующие геометрические параметры:The profile of the pen 9 of the scapula has the following geometric parameters:

- в корневом сечении профиль пера лопатки выполнен с максимальной толщиной профиля С_max=1,51 мм; длина хорды 16, соединяющей входную и выходную кромки 13 и 14 пера лопатки - 16,7 мм; угол α_к установки профиля пера к оси ротора составляет 40,8°;- in the root section, the profile of the blade feather is made with a maximum profile thickness of C _max = 1.51 mm; the length of the chord 16 connecting the inlet and outlet edges 13 and 14 of the blade pen is 16.7 mm; the angle α _{to the} installation profile of the pen to the axis of the rotor is 40.8 °;

- в периферийном сечении профиль пера лопатки выполнен с максимальной толщиной профиля C_max=0,62 мм; длина хорды пера принята 16,7 мм; угол α_п установки профиля пера составляет 47,8°;- in the peripheral section, the profile of the blade feather is made with a maximum profile thickness C _max = 0.62 mm; the length of the chord of the pen is 16.7 mm; the angle α _p setting the profile of the pen is 47.8 °;

- средняя высота H_cp профиля пера составляет 23,5 мм;- the average height H _{cp of} the pen profile is 23.5 mm;

- средняя высота h_cp хвостовика составляет 4,2 мм.- the average height h _{cp of the} shank is 4.2 mm

Корневая полка 6 лопатки выполнена с шириной в окружном направлении 15,5 мм с контактными торцами 21, выполненными параллельно оси ротора.The root shelf 6 of the blade is made with a width in the circumferential direction of 15.5 mm with contact ends 21 made parallel to the axis of the rotor.

На внешней стороне обода 10 выполняют протягиванием кольцевой паз 2 для крепления лопаток. Паз выполнен с двумя заходными отверстиями 29. Лопатки 3 удерживают от перемещения в радиальном направлении от действия центробежных сил при помощи контактных выступов 27. Лопатки 3 удерживают в диске 1 от перемещения в окружном направлении 2 с помощью фиксирующих элементов 30. Лопатки 3 сопрягают по ответным торцам 21 смежных корневых полок.On the outside of the rim 10 is performed by pulling an annular groove 2 for mounting the blades. The groove is made with two inlets 29. The blades 3 are kept from moving in the radial direction from the action of centrifugal forces with the help of the contact protrusions 27. The blades 3 are kept in the disk 1 from being moved in the circumferential direction 2 by means of the fixing elements 30. The blades 3 are mated at the return ends 21 adjacent root shelves.

В процессе работы ТРД диск 1 рабочего колеса девятой ступени приводится во вращение путем передачи крутящего момента от ТВД через барабанно-дисковую конструкцию вала ротора компрессора с включением в работу лопаток 3 рабочего колеса. В результате чего происходит нагнетание воздушного потока в компрессоре. На вогнутой поверхности в виде корыта 11 пера 5 лопатки 3 создается зона повышенного давления, а на выпуклой поверхности, образующей спинку 12 пера 5, создается при этом зона пониженного давления, усиливающая образование направленного воздушного потока. Вращающиеся лопатки 3 рабочего колеса ротора передают энергию воздушному потоку, направляя сжимаемый поток на лопатки статора девятой ступени, и после выравнивания в последнем поток поступает на сдвоенный направляющий и спрямляющий аппарат. Одновременно диск 1 воспринимает центробежные нагрузки и через кольцевые полки 24 и 25 обода 10 передает радиальные и осевые нагрузки на опоры вала ротора.During the operation of the turbojet engine, the ninth stage impeller disk 1 is driven into rotation by transmitting torque from the turbine engine through the drum-disk design of the compressor rotor shaft with the inclusion of the impeller blades 3. As a result, air flow is forced into the compressor. On the concave surface in the form of the trough 11 of the feather 5 of the blade 3, an increased pressure zone is created, and on the convex surface forming the back 12 of the feather 5, a reduced pressure zone is created, which enhances the formation of a directed air flow. Rotating blades 3 of the rotor impeller transmit energy to the air stream, directing the compressible stream to the stator vanes of the ninth stage, and after alignment in the latter, the flow enters the twin guide and rectifier apparatus. At the same time, the disk 1 accepts centrifugal loads and, through the ring shelves 24 and 25 of the rim 10, transfers radial and axial loads to the rotor shaft supports.

Технический результат настоящего изобретения достигают совокупностью разработанных в группе изобретении конструктивных решений и геометрических параметров основных элементов диска рабочего колеса девятой ступени ротора компрессора, а именно, радиальных параметров диска, геометрической конфигурации обода 10, сочетания сужающегося полотна 9 и осевой ширины ступицы 7, компенсирующих ослабление полотна 9 диска центральным отверстием 8, что приводит к снижению материалоемкости и повышению максимальных допустимых усилий в элементах диска. Диаметр отверстия 8 в ступице 7 принят достаточным для пропуска вала ТВД и ремонтно-технологического доступа к соединениям вала компрессора. На внешней стороне обода 10 диска выполняют протягиванием кольцевой паз 2 для крепления лопаток, обеспечивая при этом возможность установки хвостовика и пера лопатки под углом, создающим наибольший перепад давлений на входе и выходе потока рабочего тела из рабочего колеса девятой ступени ротора компрессора и создаются наиболее благоприятные условия работы, повышающие запас ГДУ, КПД и ресурс при минимальной материалоемкости. Выход значений угла α за пределы заявленного диапазона приведет к существенному ограничению запаса ГДУ при многорежимной работе компрессора, снижению КПД ступени ротора и возрастанию риска аварийно опасного срыва воздушного потока с установленных в пазу 2 диска 1 лопаток 3 рабочего колеса девятой ступени ротора компрессора с результирующей потерей ГДУ. При увеличении угла α неоправданно возрастают напряжения в лопатках на всех режимах работы компрессора, что приводит к снижению ресурса системы «диск - лопаточный венец», увеличению материалоемкости установленных на диске лопаток и, в конечном счете, к утяжелению компрессора и снижению эксплуатационной экономичности двигателя. Технический результат изобретения обеспечивают при насыщении лопаточного венца количеством лопаток, располагаемых с угловой частотой, принимаемой из диапазона, найденного в изобретении. При уменьшении числа лопаток ниже нижнего предела указанного диапазона Y_л<14,49 [ед/рад] нарастает отставание потока от вращения лопаточного венца и возрастает риск потери ГДУ в указанной ступени компрессора. Превышение верхней границы указанного диапазона Y_л>19,90 [ед/рад] и соответствующем увеличении числа лопаток в лопаточном венце, образуемом на диске девятой ступени, приводит к неоправданному ухудшению КПД и риску преждевременного запирания потока рабочего тела лопаточным венцом. Кроме того, заявленная геометрия паза обеспечивает повышение концентрации при действии эксплуатационных нагрузок и повышает ресурс рабочего колеса.The technical result of the present invention is achieved by a combination of design solutions and geometric parameters of the main elements of the impeller disk of the ninth stage of the compressor rotor, namely the radial parameters of the disk, the geometric configuration of the rim 10, the combination of the tapering blade 9 and the axial width of the hub 7, compensating for the weakening of the blade 9 of the disk by the central hole 8, which leads to a decrease in material consumption and increase in maximum allowable forces in the disk elements . The diameter of the hole 8 in the hub 7 is accepted sufficient for the passage of the shaft of the theater and repair and technological access to the connections of the compressor shaft. On the outer side of the disk rim 10, an annular groove 2 is pulled for fixing the blades, while providing the possibility of installing the shank and feather of the blade at an angle that creates the greatest pressure difference at the inlet and outlet of the working fluid flow from the impeller of the ninth stage of the compressor rotor and the most favorable conditions are created works that increase the supply of gas turbine, efficiency and resource with minimal material consumption. Exceeding the stated range of the angle α will lead to a significant limitation of the GDU stock during multi-mode compressor operation, a decrease in the efficiency of the rotor stage and an increase in the risk of an accidentally dangerous stall of the air flow from the blades of the ninth stage of the compressor rotor blades 3 of the impeller of the ninth stage of the compressor rotor with the resulting loss of the GDU . With an increase in the angle α, the voltage in the blades unreasonably increases at all compressor operating modes, which leads to a decrease in the resource of the disk-blade-wreath system, an increase in the material consumption of the blades installed on the disk, and, ultimately, to a heavier compressor and a decrease in engine operating efficiency. The technical result of the invention is provided by saturating the blade rim with the number of blades arranged with an angular frequency taken from the range found in the invention. When the number of blades decreases below the lower limit of the specified range Y _l <14.49 [units / rad], the lag of the flow from the rotation of the blade rim increases and the risk of loss of the HLD in the indicated compressor stage increases. Exceeding the upper boundary of the specified range Y _l > 19.90 [units / rad] and a corresponding increase in the number of blades in the blade rim formed on the disk of the ninth stage leads to an unjustified deterioration in efficiency and the risk of premature blocking of the working fluid flow with the blade rim. In addition, the claimed geometry of the groove provides increased concentration under the action of operational loads and increases the resource of the impeller.

Аналогичные процессы имеют место с получением положительного результата при соблюдении и отрицательного при выходе за пределы найденных в группе изобретений границ диапазона градиентов G_з.п=(220,8÷317,2) [град/м] по высоте H_cp пера 5 лопатки. При выполнении трехмерного профиля пера лопатки со значениями градиента G_з.п<220,8 [град/м] существенно ограничивается диапазон ГДУ работы компрессора, падает КПД ступени и возрастает риск аварийно опасного срыва потока воздушного потока с выпуклой спинки 12 пера 5 лопатки с результирующей потерей ГДУ. Увеличение отношения разности углов установки хорды 16 пера 5 по высоте лопатки до значений градиента G_з.п., превышающих верхний предел, приводит к недопустимому уменьшению угла раскрытия периферийного участка пера 9 лопатки, что в свою очередь приводит к снижению КПД, негативному уменьшению диапазона ГДУ компрессора и недопустимому рассогласованию работы девятой ступени ротора с предыдущими ступенями компрессора.Similar processes take place with obtaining a positive result when observing and negative when going beyond the boundaries of the gradient range found in the group of inventions G _zp = (220.8 ÷ 317.2) [deg / m] along the height H _{cp of the} pen 5 of the scapula. When performing a three-dimensional profile of the feather of the blade with gradient values G _zp <220.8 [deg / m], the range of the GDU of the compressor is significantly limited, the efficiency of the stage decreases and the risk of an accidentally dangerous stall of the air flow from the convex back of 12 feather 5 of the blade with the resulting loss of GDU. Increasing the ratio of the difference angles of the chord 16 of the pen 5 on the height of the blade to the gradient values G _ZP exceeding the upper limit, leads to an unacceptable decrease in the opening angle of the peripheral section of the pen 9 of the blade, which in turn leads to a decrease in efficiency, a negative decrease in the range of the GDU of the compressor and unacceptable mismatch of the ninth stage of the rotor with the previous compressor stages.

Технический результат повышения ресурса рабочего колеса в два раза достигается при соблюдении условия соотношения разности толщин к средней высоте пера 5 лопатки, принимаемого в пределах найденного в изобретении указанного диапазона значений градиента G_у.т.=(3,04÷4,2)⋅10^-2 [м/м] за счет обеспечения требуемой статической и динамической жесткости при оптимальной материалоемкости профиля пера лопатки. При значениях градиента G_у.т.<3,0⋅10^-2 [м/м] возникает излишнее повышение материалоемкости вследствие неоправданного реальными сочетаниями нагрузок увеличения толщины периферийной части пера лопатки, что приводит к завышению массы компрессора и снижению экономичности двигателя. При значениях градиента G_у.т.>4,2⋅10^-2 [м/м] требуемое повышение ресурса лопатки не достигается из-за снижения динамической прочности в процессе эксплуатации компрессора вследствие неоправданного возрастания параметров изгибных колебаний профиля пера при недопустимом уменьшении максимальной толщины профиля в наиболее нагруженной периферийной части длины пера лопатки.The technical result increasing the impeller resource twice achieved under condition the thickness difference ratio to the average height of the blade 5, Feather received within found in invention _{reference fuel} specified gradient G value range = (3.04 ÷ 4.2) ⋅10 ^-2 [m / m] due to the provision of the required static and dynamic stiffness with optimal material consumption of the profile of the blade blade. When the gradient values G _{reference fuel} <3.0⋅10 ^-2 [m / m] an excessive increase in material consumption occurs due to the increase in the thickness of the peripheral part of the blade feather unjustified by real load combinations, which leads to an overestimation of the compressor mass and a decrease in engine efficiency. When the gradient values G _{reference fuel} > 4.2⋅10 ^-2 [m / m] the required increase in the resource of the blade is not achieved due to a decrease in dynamic strength during operation of the compressor due to an unjustified increase in the parameters of bending vibrations of the pen profile with an unacceptable decrease in the maximum thickness of the profile in the most loaded peripheral part of the length of the pen shoulder blades.

Технический результат группы изобретений достигается также при реализации изобретения с заявленным диапазоном соотношений (R_д/R_п.к.) и (R_д/H_cp), т.к. уменьшение значений указанных отношений приведет к неоправданному уменьшению радиуса диска, нерасчетному увеличению радиальной высоты рабочих лопаток, что как следствие нарушит входные и выходные аэродинамические параметры конструкции рабочего колеса и потока рабочего тела - воздуха, а также ухудшит газодинамическую устойчивость на переходных режимах работы двигателя. Увеличение значений указанных отношений приведет к аэродинамически недопустимому уменьшению площади проходного сечения проточной части двигателя в зоне девятой ступени компрессора ТРД, что нарушит требуемый динамический баланс расхода рабочего тела и потребует перепроектирования геометрических параметров проточной части последующих ступеней КВД.The technical result of the group of inventions is also achieved when implementing the invention with the claimed range of ratios (R _d / R _pk ) and (R _d / H _cp ), because a decrease in the values of these relations will lead to an unjustified decrease in the radius of the disk, an unaccounted increase in the radial height of the blades, which as a result will violate the inlet and outlet aerodynamic parameters of the design of the impeller and the flow of the working fluid — air, and will also worsen gas-dynamic stability during transient engine operation. An increase in the values of these relations will lead to an aerodynamically unacceptable decrease in the area of the flow passage of the engine in the zone of the ninth stage of the turbojet compressor, which will violate the required dynamic balance of the flow of the working fluid and will require redesigning the geometric parameters of the flow of the subsequent stages of the HPC.

Таким образом, за счет улучшения конструктивных и аэродинамических параметров рабочего колеса девятой ступени достигают повышение КПД и расширение диапазона режимов газодинамической устойчивости компрессора двигателя без увеличения материалоемкости.Thus, by improving the design and aerodynamic parameters of the ninth stage impeller, an increase in efficiency and an expansion of the range of gas-dynamic stability modes of the engine compressor are achieved without increasing the material consumption.

Claims

1. The blade of the impeller of the ninth stage, having a disk, the rim of which is endowed with a groove, and a blade rim, as part of the rotor of a multi-stage high pressure compressor (HPC) of a turbojet engine (turbojet engine), comprising a housing with a flow part, a shaft of the HPC rotor and a high pressure turbine ( TVD), characterized in that the blade contains a feather with a convex-concave profile formed by a concave trough and a convex back, conjugated by the input and output edges, as well as a shank and root shelf made in one piece with the feather with a surface on both sides of the pen, forming a fragment of the sleeve surface of the flow passage of the engine of the ninth stage of the HPC, the shank of the blade being configured to fit into the groove of the rim of the disk and has a configuration of the side and supporting surfaces, congruent to the profile of the mating surfaces of the groove with the formation of a lock connection of the type of "circular groove "And ensuring the angle α of the installation of the profile of the pen to the axis of the rotor in the projection onto the conditional axial plane of the rotor, normal to the axis of the pen blade, having in the root section of the pen the value α _к = (33.6 ÷ 48.3) °, and in the peripheral section of the pen, the value α _п = (39.1 ÷ 56.2) °, while the feather of the blade is made with a variable axial twist relative to the rotor axis, increasing with radial distance from the axis of the rotor with a pen twist gradient G _zp defined in the projection onto the conditional axial plane in the range

where α _to - the angle of installation of the profile of the feather of the scapula, in the root section; α _p - also, in the peripheral section; N _cf - the average height of the feather blades; in addition, the feather of the blade is made variable in width and height of the feather with a thickness defined in cross section as the difference in height of the back and trough relative to the chord connecting the input and output edges of the feather of the blade, while the maximum thickness of the profile of the feather of the blade is made the largest in the root section and decreases along the height of the pen to the peripheral end with a gradient of G _y.t. equal to

where C _to - the maximum thickness of the profile of the feather of the scapula in the root section; With _p - also in the peripheral section; N _cf - the average height of the feather blades.

2. The blade of the impeller of the ninth stage of the HPC rotor according to claim 1, characterized in that the shank of the blade has a sole with a longitudinal axis located in a conditional plane normal to the axis of the rotor and contains a broadening in depth made in cross section by two mirror-symmetrical reciprocal two-sided protrusions, the upper faces of each of which are inclined to the conditional plane of the base of the shank by an angle β ₁ = (29 ÷ 40) °, and the lower faces are made counter-inclined and form each angle with the conditional plane of the sole of the shank, angle β ₂ = (48 ÷ 69 ) °.

3. The impeller blade of the ninth stage of the HPC rotor according to claim 1, characterized in that the shank is made with a ratio of the average height H _{cf of the} blade feather profile to the average height of the shank h _cp , comprising H _cp / h _cp = (4.7 ÷ 6, four).

4. The impeller blade of the ninth stage of the HPC rotor according to claim 1, characterized in that the blade feather is made with a convex-concave profile formed by a concave trough of the profile, facing concavity in the direction of rotation of the rotor counterclockwise (view in n.p. - direction flight), and the convex back of the pen, convex to the side against the rotation of the rotor and in the direction of rotation of the clockwise.

5. The impeller blade of the ninth stage of the HPC rotor according to claim 1, characterized in that the blade feather is made with a convex-concave profile formed by a concave trough facing the concavity in the direction of rotation of the rotor in a clockwise direction (np), and the convex back of the pen, convex to the side against the rotation of the rotor and against the direction of rotation of the clockwise direction (view in np).

6. The blade crown of the impeller of the ninth stage, having a disk, the rim of which is endowed with a groove for installing the working blades, as part of a rotor of a multi-stage high-pressure turbojet engine, comprising a housing with a flow part, a rotor shaft of a high-pressure turbojet and high-pressure engine, characterized in that it contains blades uniformly spaced along the perimeter of the disk with an angular frequency of Y _l = (14.49 ÷ 19.90) [units / rad], while each blade of the blade rim of the impeller of the ninth stage of the HPC rotor is made according to any one of paragraphs. 1-5, in addition, each end of the root shelf is made with the possibility of tightly adjoining the counter end face of the adjacent blade of the impeller rim facing it, forming a bushing surface of the flowing part with repetition of the inner surface of the flowing part of the engine in the zone of the ninth stage.

7. The impeller disk of the ninth stage as part of the rotor of a multi-stage high-pressure compressor turbofan engine, having a housing with a flowing part, a low-pressure turbine of the high-pressure turbine with a shaft, a high-pressure turbine and a rotor of high-pressure turbine, including a shaft of a drum-disk design with rotor disks equipped with blades, including a shank , a root shelf and a feather, characterized in that the disk is made in the form of a single element including a rim, a hub with a central hole and a canvas with a section of variable height, tapering conically from the hub to the rim, disk radius R _d from the rotor axis to the notional conical surface coaxial with the rotor shaft and which describes an upper surface of the rim in the central radial plane of the disk blade is (0,78 ÷ 0,97) of the radius R _p.ch. the peripheral contour of the flowing part in the indicated plane, and the radius of the central hole of the hub R _{c.oc is} made sufficient to pass the _{high pressure pump} shaft and optionally constituting (0.18 ÷ 0.26) from the radius R _{d of the} disk in the middle radial plane of the web, and the disk rim is provided along the contour with an annular groove for accommodating the shanks of the blades in it and divided by a groove into two asymmetric annular arms with peripheral annular conical shelves with the formation of the front flange of the rim together with the upper surface of the root flanges of the blade the current of the sleeve surface of the flow path of the engine within the axial width of the disk rim of the ninth stage of the HPC rotor, while the front shelf of the disk rim is removably connected to the mating flange of the disk of the eighth stage and the formation of the combined annular fragment of the inner contour of the flow path of the HPC with the inclusion of the disk of the ninth steps into the power shell of the drum-disk design of the rotor shaft, and in the area of the detachable joint sections of the shelves of these disks are made with the possibility overlap, and the rear shelf of the disk rim is made lower in the area adjacent to the canvas with the possibility of one-piece connection with the rim of the labyrinth disk and with an angle of inclination of the generatrix relative to the rotor axis, identical to the angle of inclination of the generatrix of the conical surface of the rim of the labyrinth disk, optionally making ϕ = (23 ÷ 32) °.

8. The impeller disk of the ninth stage of the HPC rotor according to claim 7, characterized in that the groove of the disk is equipped with at least one inlet hole for installing the shanks of the blades and fixing elements in the groove to fix the position of the blades in the groove.

9. The impeller disk of the ninth stage of the HPC rotor according to claim 7, characterized in that the disk is combined into a package with the seventh and eighth disks and with the labyrinth disk by means of coupling elements such as tightening studs and nuts with calibrated tightening torque, for which the disk blade is made holes for the tie rods equidistantly spaced relative to the rotor shaft axis and along the hypothetical circle with angular frequency determined in the range _crepe Y = (3,18 ÷ 4,46) [U / rad], wherein said hole center location radius conditional periphery embodiment is about (0,49 ÷ 0,68) _d from the radius R disc in the middle radial plane of the web, moreover, the web drive is provided on both sides of an annular bead for mounting interdisk bushings and spacer rings.

10. The impeller disk of the ninth stage of the HPC rotor according to claim 7, characterized in that the disk blade is provided with ventilation air bypass holes for balancing pressure in the packet region from the seventh to the ninth disk with pressure in other parts of the volume inside the drum-disk shell of the shaft of the HPC rotor, equidistant radially circumferentially spaced with an angular frequency Y _vent = (3.18 ÷ 5.73) [units / rad].

11. The impeller disk of the ninth stage of the HPC rotor according to claim 7, characterized in that the groove of the rim of the disk is made with double broadening in depth, located respectively in the upper and in the bottom part of the groove and divided by a narrowing formed by two mirror-symmetric mating ring protrusions made with rounded opposite end sections of the profile in the cross section of the groove located at a distance providing the possibility of supporting the shank of the blade between them, while the lower broadening is annular about the groove of the rim of the disk is made with faces that form a locking configuration of the "annular groove" type with an angle of mutual inclination of the side faces of (91 ÷ 98) °, and congruent with respect to the dominant points of the supporting surfaces to the mating surfaces of the blade root, and the upper groove broadening is made corresponding to configuration, width and axial height difference of the front and back edges of the groove, axial inclination of the main part of the upper surface area of the root shelf of the scapula, which extends into the flow part, which in turn is made ideally the required tilt of the inner contour of the indicated flow part on the axial portion of the disk arrangement of the ninth stage of the HPC.

12. The impeller disk of the ninth stage of the HPC rotor according to claim 7, characterized in that the circumference of the annular groove in the rim of the disk is sufficient to accommodate the shanks of the blades with an angular frequency of Y _l , defined in the range of values of Y _l = (14.49 ÷ 19.90) [units / rad].

13. The impeller of the ninth stage as part of the rotor of a multistage high-pressure compressor turbofan engine, having a housing with a flowing part, a low-pressure turbine of the high-pressure turbine with a shaft, a high-pressure turbine and a rotor of the HPC, including a drum-disk design shaft, characterized in that it contains a blade ring and a disk, endowed with an annular groove for installing crown blades, and the disk is made in the form of a single element including a rim, a hub with a central hole and a canvas with a section with a variable height, tapering conically from the hub to the rim, and the shovels and the ring each comprise a shank, a pen formed with a profile formed concave trough and a convex back, and a root shelf tapered surface on both sides of the pen, the radius R _d disk rotor axis ARCs to conventional conical surface coaxial with the rotor shaft and describing the upper surface of the rim in the middle radial plane of the web, is (0.76 ÷ 0.97) from the radius R _p.h. the peripheral contour of the flowing part in the indicated plane, and the rim of the disk is provided with an annular groove along the contour to accommodate the shanks of the blades of the blades uniformly spaced around the perimeter of the disk with an angular frequency of Y _l = (14.49 ÷ 19.90) [units / rad] , and is divided by a groove into two asymmetric annular arms with peripheral annular conical flanges with the formation of the front flange of the rim, together with the upper surface of the root flanges of the blades of the sleeve surface of the contour of the flow path of the engine within the axial width of the rim of the dis and the ninth stage of the HPC rotor, and the shank of the blade is made with the configuration of the side and supporting surfaces, congruent to the profile of the mating surfaces of the groove with the formation of a lock connection of the "annular groove" type and providing the angle α of the profile of the pen to the axis of the rotor in the projection onto the conditional axial plane of the rotor, normal to the axis of the feather of the blade with α _k = (33.6 ÷ 48.3) ° in the root section of the feather, and α _p = (39.1 ÷ 56.2) ° in the peripheral section of the feather, while the feather of the blade with a variable relative to the rotor axis duck, with increasing radial distance from the rotor spin axis gradient G _zp pen defined in projection on an axial plane in the conditional range

where α _to - the angle of installation of the profile of the feather of the scapula, in the root section; α _p - the same in the peripheral section; N _cf - the average height of the feather blades; in addition, the impeller is made with a ratio of the radius R _{d of the} disk in the middle radial plane of the blade web to the average height H _{cf of the} blade feather profile, comprising R _d / N _cf = (8.84 ÷ 13.2); at the same time, to ensure the transmission of torque from the theater, the front flange of the disk rim is made with the possibility of detachable connection with the mating flange of the disk of the eighth stage and the formation of an annular fragment of the inner contour of the flow path of the HPC with the inclusion of the disk of the ninth stage in the power shell of the drum-disk design of the rotor shaft, and the rear shelf of the disk rim is made lower in the area adjacent to the canvas with the possibility of one-piece connection with the rim of the maze disk, in addition, the disk canvas of the ninth stupa It is made with the possibility of power connection in a package with the seventh, eighth disks and with the labyrinth disk by means of clamping elements.

14. The impeller of the ninth stage of the HPC rotor according to claim 13, characterized in that the radius of the central hole of the hub R _{c.oc is} made sufficient to pass the _{high pressure pump} shaft and optionally constitutes (0.18 ÷ 0.26) of the radius R _{d of the} disk, counting the latter from the axis of the rotor to the outer surface of the rim in the middle radial plane of the web.

15. The impeller of the ninth stage of the HPC rotor according to claim 13, characterized in that the disk is combined into a package with the seventh, eighth disks and the labyrinth disk by means of coupling elements such as tightening studs and nuts with calibrated tightening torque, for which holes are made in the disk blade under the tie rods, with the radius centers of said apertures notional location circumferentially equidistantly spaced relative to the rotor shaft axis and along the hypothetical circle with angular frequency determined in the range _crepe Y = (3,18 ÷ 4,46) [U / rad] Variation with nent (0,49 ÷ 0,68) _d from the radius R disc in the middle radial plane of the web, moreover, the web drive is provided on both sides of an annular bead for mounting interdisk bushings and spacer rings.

16. The impeller of the ninth stage of the HPC rotor according to claim 13, characterized in that the disk blade is provided with ventilation air bypass holes for balancing the pressure in the packet region from the seventh to the ninth disk with pressure in other parts of the volume inside the drum-disk shell of the shaft of the HPC rotor, is equidistant radially around the circumference spaced with an angular frequency Y _vent = (3.18 ÷ 5.73) [units / rad].

17. The impeller of the ninth stage of the HPC rotor according to claim 13, characterized in that for the radial-angle fixation of the position of the blades, the annular groove is made with contact protrusions, the lower face of each of which is located at an angle to the reference plane in the bottom of the groove, identical to the angle of inclination mating faces the blade root to the sole of the liner constituting β ₁ = (29 ÷ 40) °, and the displacement in the circumferential direction in the annular groove of the blade are fixed by at least five retaining elements, which are constructed as a prismatic contribution sha configuration in cross section, congruent profile of the annular groove, and each endowed with a through threaded hole for the fixing screw.

18. The impeller of the ninth stage of the HPC rotor according to claim 13, characterized in that the front annular shelf of the rim of the disk is made protruding beyond the size of the pen of the working blade to a width sufficient to interact along the working fluid with the blades of the guide apparatus, and the rear shelf of the rim of the disk is made with the angle of inclination of the generatrix relative to the axis of the rotor, identical to the angle of inclination of the generatrix of the conditional conical surface of the rim of the labyrinth disk, optionally constituting β = (23 ÷ 32) °.

19. The impeller of the ninth stage of the rotor KVD according to claim 13, characterized in that the portion of the front annular shelf in the area of the detachable joint with the mating shelf of the disk of the eighth stage is lapped.