RU2704056C2 - Turbine of double-flow gas turbine engine with active thermal control of radial clearance in turbine, method of active thermal control of radial clearance in turbine of double-flow gas turbine engine - Google Patents

Turbine of double-flow gas turbine engine with active thermal control of radial clearance in turbine, method of active thermal control of radial clearance in turbine of double-flow gas turbine engine Download PDF

Info

Publication number
RU2704056C2
RU2704056C2 RU2017120125A RU2017120125A RU2704056C2 RU 2704056 C2 RU2704056 C2 RU 2704056C2 RU 2017120125 A RU2017120125 A RU 2017120125A RU 2017120125 A RU2017120125 A RU 2017120125A RU 2704056 C2 RU2704056 C2 RU 2704056C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
stage
turbine
air
radial clearance
Prior art date
Application number
RU2017120125A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017120125A (en
RU2017120125A3 (en
Inventor
Изольд Давидович Эскин
Николай Иванович Старцев
Сергей Викторинович Фалалеев
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва"
Priority to RU2017120125A priority Critical patent/RU2704056C2/en
Publication of RU2017120125A publication Critical patent/RU2017120125A/en
Publication of RU2017120125A3 publication Critical patent/RU2017120125A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2704056C2 publication Critical patent/RU2704056C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/20Actively adjusting tip-clearance
    • F01D11/24Actively adjusting tip-clearance by selectively cooling-heating stator or rotor components

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: group of inventions relates to aircraft gas turbine engines and gas turbine plants, namely to mechanical devices with thermal control of radial clearance between ends of rotor blades of compressor or turbine stage and housing of gas turbine engine. Single-stage high-pressure turbine of double-flow gas turbine engine with active thermal control of radial clearance in turbine includes one cooled stage with nozzle device and turbine rotor with cooled impeller, as well as a turbine stator, having two turbine housings with cavities between them, into which compressed air is supplied due to the last stage of the high pressure compressor, and a radial clearance control system comprising an annular insert, above the turbine wheel, enveloping the turbine rotor blades with an annular radial gap and elastically and hermetically attached to the parts forming the turbine inner housing, heater enveloping annular insert with possibility of its heating, air intake, cooling air flow rate controller with drive, onboard computer and sensors, and heater. Flow controller drive and transducers are electrically connected to the on-board computer. Annular insert is made hollow and annular projections made on its lateral sides, with tension is fixed with possibility of thermal expansion in mating annular grooves of vertical wall and flange, made on inner part of outer housing of HPT, nozzle assembly with annular projections is also tightly fitted in reciprocal annular grooves of vertical wall and housing of combustion chamber, in which and in vertical wall there are holes equally distributed in circumferential direction, through which secondary air is supplied from combustion chamber in cavity above nozzle device and annular insert. Disk and working blades of the HPT wheel are also cooled by secondary air swirled by the screwing device before entering the disc web. Circular microwave heater, either resistive or inductive, consists of two separate semi-rings made each in the form of a metal housing, inside which a heating element is fixed, and each semi-ring of heater is fixed on annular insert with possibility of radial thermal expansion together with annular insert and tangential thermal expansion relative to annular insert by means of bayonet connection with it and keys located with interference tension in reciprocal slots of bayonets of annular insert and each half-ring in its average cross section. Two branch pipes are screwed into annular insert diametrically opposite with tension along tubular thread, air intake branch pipe for supplying cooling air from the second circuit into inner cavity of annular insert and branch pipe for discharge of this air into the second circuit or for other purposes. Outlet of branch pipes into the second circuit is sealed by piston rings. On each branch the support is screwed up and to this support symmetrically to the branch pipe the central supports of two springs are fixed, made in the form of the multilayered package compressed by the distributed load, typed from steel, hardened or cold-worked, polished tapes made of stainless steel, coated with wear-resistant coating, and the spring by its end supports are fixed in the second outline on the outer housing of the HPT. Air discharge branch pipe is connected to pipeline, at outlet of which there is either normally open or normally closed electro pneumatic valve, and control of radial clearances is carried out by onboard computer commands according to proposed method, or spool distributor with electromagnetic drive, designed so that position of spool adjusting air flow, at cruising mode at altitudes higher than height limit on barostat H, was recorded with the electric drive de-energized, and the heater switching on and off and adjustment of its heating intensity, opening and closing the cooling air supply from the second circuit and intensity of this supply is performed by commands of onboard computer generated by program according to signals of sensors - engine rpm sensor and barostat according to another proposed method, or sensors measuring size of radial clearance along working blades.
EFFECT: sufficiently simple, repairable design, with possible quick replacement of worn-out radial clearance control system units, with good mass characteristic, efficient design.
15 cl, 17 dwg

Description

Группа изобретений относится к авиационным газотурбинным двигателям и газотурбинным установкам, а именно к механическим устройствам с тепловым регулированием радиального зазора между концами рабочих лопаток ступени ротора компрессора или турбины и корпусом газотурбинного двигателя.The group of inventions relates to aircraft gas turbine engines and gas turbine installations, namely to mechanical devices with thermal regulation of the radial clearance between the ends of the rotor blades of the compressor or turbine rotor stage and the casing of the gas turbine engine.

На различных режимах полетного цикла: запуске, прогреве, рулежке, взлете, наборе высоты, крейсерском режиме, снижении, заходе на посадку, полете по глиссаде, реверсу тяги, останове и при переходе с одного режима на другой и даже при постоянном режиме работы при изменении условий полета радиальные зазоры между концами рабочих лопаток ротора и корпусом газотурбинного двигателя изменяются.At various flight cycle modes: start, warm-up, taxiing, take-off, climb, cruise mode, descent, approach, glide path, thrust reverse, stop, and when switching from one mode to another, and even with a constant operating mode when changing flight conditions, the radial clearances between the ends of the rotor blades and the casing of the gas turbine engine are changed.

Увеличение радиального зазора на 1% (см. Кузнецов Н.Д., Данильченко П.Д., Резник В.Е. Управление радиальными зазорами в турбокомпрессорах авиационных ГТД. - Гос. комитет РСФСР по делам науки и высшей школы. СГАУ. Учебное пособие. Самара, 1991. - 109 с.) снижает КПД КВД и турбины ВД приблизительно на 2% и увеличивает удельный расход топлива до 7%, снижает коэффициент запаса газодинамической устойчивости ΔKу на 3%, а у двигателей с малыми размерами проточной части, например, у двигателя RB. 199, у которого высота лопаток на выходе из КВД hл=19 мм, увеличение радиального зазора на 1% приводило к снижению ΔKу на 8%.An increase in the radial clearance by 1% (see Kuznetsov ND, Danilchenko PD, Reznik VE Management of radial clearances in turbo-compressors of aircraft gas turbine engines. - State Committee of the RSFSR for science and higher education. SSAU. Textbook . Samara, 1991. -. 109) reduces the efficiency of the HP turbine and HPC approximately 2% and increases specific fuel consumption to 7%, the coefficient reduces the dynamic stability margin ΔK at 3%, and engines with small dimensions the flow part, e.g. engine RB. 199, for which the height of the blades at the outlet of the HPC h l = 19 mm, an increase in the radial clearance by 1% led to a decrease in ΔK by 8%.

Выбор величины радиального монтажного зазора, гарантирующей отсутствие задевания рабочих лопаток ротора о статор на всех режимах работы двигателя, не обеспечивает оптимальные максимальные величины радиальных зазоров на режиме с наибольшей наработкой (крейсерском режиме), при которых удельный расход топлива остается экономически приемлем.The choice of the value of the radial mounting clearance, which guarantees the absence of grazing of the rotor rotor blades on the stator at all engine operating modes, does not provide the optimal maximum radial clearance values in the mode with the highest operating time (cruising mode), at which the specific fuel consumption remains economically acceptable.

Для обеспечения возможности выбора целесообразных величин радиальных зазоров, поверхности статора, образующие эти зазоры, покрывают слоем истираемого материала, применяют сотовые уплотнения.To enable the selection of appropriate values of radial clearances, the stator surfaces forming these clearances are covered with a layer of abradable material, and cellular seals are used.

Авиационные двигатели, находящиеся в эксплуатации, после некоторого периода времени часто подвержены образованию больших зазоров, как засчет истирания перьев лопаток, так и засчет износа истираемого слоя.After a period of time, aircraft engines in operation are often subject to the formation of large gaps, both due to the abrasion of the feathers of the blades, and due to the wear of the abrasive layer.

Кроме того, радиальные зазоры могут изменяться на переходных и стационарных режимах работы двигателя из-за различных в каждый момент времени величин рабочих и тепловых деформаций этих узлов, возникающих из-за разности их упругих свойств и условий нагружения, скоростей нагрева ротора и статора, определяемых различными теплофизическими свойствами их материалов (теплопроводности, теплоемкости), геометрии, габаритных размеров, различных условий конвективного теплопереноса при обтекании этих узлов, различных коэффициентов теплового линейного расширения их материалов.In addition, the radial clearances can vary during transient and stationary engine operating modes due to different values of working and thermal deformations of these units at each instant of time, arising due to the difference in their elastic properties and loading conditions, rotor and stator heating rates, determined by different thermophysical properties of their materials (thermal conductivity, heat capacity), geometry, overall dimensions, various conditions of convective heat transfer when flowing around these nodes, different coefficients of the thermal line Foot extension of their materials.

На фиг. 1 показан характер изменения тепловых деформаций ступени ротора и статора и изменение радиального зазора в полетном цикле в случае, типичном для ТРД. Фиг. взята из работы (см. Кузнецов Н.Д., Данильченко П.Д., Резник В.Е. Управление радиальными зазорами в турбокомпрессорах авиационных ГТД. - Гос. комитет РСФСР по делам науки и высшей школы. СГАУ. Учебное пособие. Самара, 1991. - 109 с).In FIG. Figure 1 shows the nature of the change in thermal deformations of the rotor and stator stages and the change in the radial clearance in the flight cycle in the case typical of turbofan engines. FIG. taken from work (see Kuznetsov ND, Danilchenko PD, Reznik VE Management of radial clearances in turbo-compressors of aircraft gas turbine engines. - State Committee of the RSFSR for Science and Higher Education. SSAU. Textbook. Samara, 1991 .-- 109 s).

На переходных режимах, малом газе, взлетном режиме, крейсерском режиме скорость нагрева тонкостенного статора выше скорости нагрева массивного ротора и тепловая деформация статора на всех этих режимах больше тепловой деформации ротора и радиальный зазор между концами рабочих лопаток ротора и статора на этих режимах увеличивается, что может привести к провалу тяги двигателя на взлете (см. ту же книгу). При переходе от крейсерского режима к малому газу и к останову двигателя скорость охлаждения статора по тем же причинам больше скорости охлаждения ротора и радиальный зазор резко уменьшается и возникает опасность врезания рабочих лопаток в статор двигателя.In transition modes, idle gas, take-off mode, cruising mode, the heating rate of the thin-walled stator is higher than the heating rate of the massive rotor and the thermal deformation of the stator in all these modes is greater than the thermal deformation of the rotor and the radial clearance between the ends of the rotor blades of the rotor and stator increases in these modes, which can cause engine thrust to fail on take-off (see the same book). During the transition from cruising to low gas and engine shutdown, the stator cooling rate is higher than the rotor cooling speed for the same reasons and the radial clearance decreases sharply and there is a danger of cutting the blades into the engine stator.

Эта опасность еще более усугубляется засчет вытяжки рабочих лопаток и замковой части дисков в поле центробежных сил и упругих деформаций ротора и статора под действием динамических и статических нагрузок.This danger is further exacerbated by the extraction of the working blades and the locking part of the disks in the field of centrifugal forces and elastic deformations of the rotor and stator under the action of dynamic and static loads.

Отметим, что и при запуске непрогретого двигателя, на начальном этапе запуска, также возникает опасность врезания рабочих лопаток ротора в статор (из-за упругой вытяжки пера лопаток и замковой части дисков под действием поля центробежных сил) и для избежания этой опасности приходится увеличивать величины монтажных радиальных зазоров.Note that when starting an unheated engine, at the initial stage of starting, there is also a danger of cutting rotor blades into the stator (due to the elastic drawing of the feather of the blades and the locking part of the disks under the action of the centrifugal force field) and to avoid this danger it is necessary to increase the mounting values radial clearances.

В современных авиационных газотурбинных двигателях эти опасные ситуации преодолеваются тепловым регулированием радиальных зазоров между концами рабочих лопаток ротора и статора. Задача согласования тепловых расширений ротора и статора и связанная с ней задача управления радиальными зазорами является одной из важных задач разработки авиационных ГТД и известно множество примеров успешного их решения. Поэтому ниже приводиться достаточно подробный обзор известных решений этих задач как в конструкциях современных ГТД, так и в патентах.In modern aircraft gas turbine engines, these dangerous situations are overcome by thermal regulation of the radial clearances between the ends of the rotor blades of the rotor and the stator. The problem of matching the thermal expansions of the rotor and stator and the related task of managing radial clearances is one of the important tasks of developing aircraft gas turbine engines and there are many examples of successful solutions to them. Therefore, a fairly detailed overview of the known solutions to these problems is given below both in the design of modern gas turbine engines and in patents.

В современных ГТД применяются два вида теплового регулирования радиальных зазоров в компрессорах и турбинах - пассивное и активное.In modern gas turbine engines, two types of thermal regulation of radial clearances in compressors and turbines are used - passive and active.

Пассивное регулирование осуществляется автоматически без каких-либо сигналов обратной связи и программного управления величинами радиальных зазоров в соответствии с этими сигналами.Passive regulation is carried out automatically without any feedback signals and program control of the radial clearance values in accordance with these signals.

Примером применения пассивного теплового регулирования является система охлаждения внутреннего корпуса компрессора ГТД GE90, у которого на одной из промежуточных ступеней компрессора производится отбор охлаждающего воздуха, который поступает в полость, образованную внутренним и внешним корпусами компрессора. Внутренний корпус имеет массивные элементы, расположенные над рабочими лопатками каждой ступени компрессора, к которым болтами крепятся полые сегменты, совмещенные с лопатками направляющих аппаратов и образующие внутреннюю поверхность статора компрессора, покрытую истираемым материалом в местах, образующих радиальные зазоры по концам рабочих лопаток каждой ступени.An example of the use of passive thermal regulation is the cooling system of the internal housing of the GT90 compressor of the gas turbine engine, in which at one of the intermediate stages of the compressor the cooling air is drawn, which enters the cavity formed by the internal and external compressor casings. The inner casing has massive elements located above the working blades of each compressor stage, to which hollow segments are mounted with bolts, combined with the blades of the guide vanes and forming the inner surface of the compressor stator, covered with abrasive material in places that form radial gaps at the ends of the working blades of each stage.

Наличие массивных элементов у внутреннего корпуса снижает скорость его нагрева и приближает ее к скорости нагрева ротора. За счет этого снижаются скорости и величины увеличения радиальных зазоров в полетном цикле при разгоне двигателя до малого газа, работе на малом газе, разгоне до крейсерского режима и работе на нем и скорости и величины уменьшения радиальных зазоров при переходе с крейсерского режима на малый газ, работе на малом газе и останове двигателя.The presence of massive elements in the inner casing reduces its heating rate and brings it closer to the rotor heating rate. Due to this, the speed and magnitude of the increase in radial clearances in the flight cycle during acceleration of the engine to low gas, operation on low gas, acceleration to the cruiser mode and operation on it, and the speed and magnitude of the decrease in radial clearances during the transition from the cruiser mode to low gas, are reduced at idle and engine shutdown.

Это повышает КПД компрессора на всех режимах двигателя и снижает интенсивность износа истираемого материала.This increases the efficiency of the compressor in all engine modes and reduces the wear rate of the abraded material.

Достоинством такого регулирования является простота его осуществления, регулирование радиальных зазоров сразу у требуемого числа ступеней компрессора, а также использование воздуха, охлаждающего внутренний корпус и на другие цели.The advantage of such regulation is the simplicity of its implementation, the regulation of radial clearances immediately at the required number of compressor stages, as well as the use of air cooling the inner casing and for other purposes.

К недостаткам такого регулирования относится недостаточная точность поддержания зазоров, так как их величина имеет сложную нелинейную зависимость от режимов работы двигателя и требуется более гибкое реагирование на температурное состояние двигателя. Кроме того, на переходных режимах температура и расход охлаждающего воздуха может иметь неоднозначный характер, определяемый направлением переходного режима - набор или сбрасывание оборотов двигателя.The disadvantages of this regulation include the insufficient accuracy of maintaining gaps, since their size has a complex nonlinear dependence on the engine operating modes and requires a more flexible response to the temperature state of the engine. In addition, during transient conditions, the temperature and flow rate of cooling air can be ambiguous, determined by the direction of the transient mode — gain or drop of engine speed.

Холодный воздух, забираемый из первых ступеней компрессора для охлаждения деталей корпуса с целью регулирования радиальных зазоров, оказывается малоэффективным для близлежащих ступеней. Поэтому холодный воздух первых ступеней рационально может быть использован только для наружного обдува корпусных деталей последних ступеней компрессора при условии их надежной герметизации. Наружный обдув отличается повышенной инерционностью, что ухудшает быстродействие системы поддержания минимальных радиальных зазоров. Нерегулируемый наружный обдув может оказаться неэффективным также и потому, что требует большого количества воздуха, отбираемого из проточной части на охлаждение (1,5-2 и более процентов). Такие затраты воздуха на обдув могут оказаться приемлемыми только в случае если воздух после обдува корпуса повторно используется на другие цели, например, на охлаждение турбины, реактивного сопла и т.д.Cold air taken from the first stages of the compressor to cool the housing parts to regulate radial clearances is ineffective for nearby stages. Therefore, the cold air of the first stages can rationally be used only for external blowing of the body parts of the last stages of the compressor, provided they are properly sealed. External airflow is characterized by increased inertia, which degrades the performance of the system to maintain minimum radial clearances. Uncontrolled external airflow can also be ineffective because it requires a large amount of air taken from the flow part for cooling (1.5-2 percent or more). Such air costs for airflow can be acceptable only if air after airflow of the housing is reused for other purposes, for example, for cooling a turbine, jet nozzle, etc.

К числу систем с пассивным регулированием радиальных зазоров относится и устройство оптимизации радиальных зазоров многоступенчатого осевого компрессора авиационного газотурбинного двигателя (см. патент РФ, МПК F01D 11/24, 2506436 / Е.Г. Стешаков, А.Н. Старцев, Ю.М. Темис, В.В. Новокрещенов, Д.А. Якушев, А.А. Мишаков, С.В. Харьковский. - Опубл. патента 10.02.2014. - http//www/freepatent.ru/patent/2506436) сжатым воздухом, отводимым из компрессора в его внутреннюю полость, где он последовательно проходит внутренние полости ступеней компрессора, содержащее кожух, закрепленный на валу, размещенный под дисками ротора, по меньшей мере, трех последних ступеней компрессора, и систему уплотнений и щелей между этими дисками и кожухом, отверстий в дисках и выпускных отверстий в кожухе. Вход связан с областью конца компрессора, где температура воздуха в компрессоре максимальна. Уплотнения, щели и отверстия размещены так, что создают петлеобразное течение горячего сжатого воздуха в кожухе, вдоль полотен дисков к выпускным отверстиям, через которые воздух попадает в кожух, в общем направлении, противоположном направлению воздушного потока в проточной части, чтобы оптимизировать изменение радиальных зазоров адекватно режиму работы полетного цикла. Система уплотнений, щелей и отверстий выполнена так, что ее совокупное гидравлическое сопротивление меньше гидравлического сопротивления диска уплотнения компрессора.Among the systems with passive regulation of radial clearances is the device for optimizing the radial clearances of a multi-stage axial compressor of an aircraft gas turbine engine (see RF patent, IPC F01D 11/24, 2506436 / EG Steshakov, AN Startsev, Yu.M. Temis, V.V. Novokreschenov, D.A. Yakushev, A.A. Mishakov, S.V. Kharkovsky - Publishing Patent 02.10.2014. - http // www / freepatent.ru / patent / 2506436) with compressed air discharged from the compressor into its internal cavity, where it successively passes through the internal cavities of the compressor stages, comprising a casing fixed to a shaft located under the rotor disks of at least the last three compressor stages, and a system of seals and slots between these disks and the casing, openings in the disks and exhaust openings in the casing. The inlet is connected to the end region of the compressor, where the air temperature in the compressor is maximum. The seals, slots and openings are arranged so as to create a loop-like flow of hot compressed air in the casing along the blade webs to the exhaust openings through which air enters the casing in the general direction opposite to the direction of the air flow in the flow part in order to optimize the change in radial clearances adequately the operating mode of the flight cycle. The system of seals, slots and holes is designed so that its combined hydraulic resistance is less than the hydraulic resistance of the compressor seal disk.

Петлеобразно движущийся более нагретый/холодный, в зависимости от режима работы, сжатый воздух интенсифицирует теплообмен, в результате которого происходит выравнивание температуры по всему полотну дисков. Соответственно происходит увеличение/уменьшение теплового расширения диска и других контактирующих элементов, которое уменьшает/увеличивает радиальные зазоры, оптимизируя их по всему полетному циклу работы двигателя.Loop-like moving warmer / colder, depending on the operating mode, compressed air intensifies heat transfer, as a result of which the temperature is equalized throughout the disk web. Accordingly, there is an increase / decrease in the thermal expansion of the disk and other contacting elements, which reduces / increases the radial clearances, optimizing them throughout the flight cycle of the engine.

Проведенный авторами патента сравнительный анализ результатов расчета изменения радиального зазора у последней 7-ой ступени компрессора в течение полетного цикла, включающего запуск, прогрев, взлет, набор высоты, крейсерский полет, снижение, заход на посадку, реверс тяги и останов у предложенного компрессора с устройством регулирования радиальных зазоров с наиболее оптимальной системой уплотнений, щелей и отверстий и компрессора без такого устройства при тех же полетных условиях показало существенное полезное уменьшение радиального зазора на первых этапах полетного цикла, включая крейсерский режим, на котором снижение радиального зазора достигает 70%.A comparative analysis by the authors of the patent of the results of calculating the change in the radial clearance at the last 7th stage of the compressor during the flight cycle, including starting, warming up, taking off, climbing, cruising, lowering, landing, reverse thrust and stop at the proposed compressor with a device regulation of radial clearances with the most optimal system of seals, slots and openings, and a compressor without such a device under the same flight conditions showed a significant useful decrease in radial Azora the first stages of the flight cycle including cruise mode in which the radial clearance reduction reaches 70%.

Особенно интересны и полезны результаты работы устройства на режимах снижения и полета по кругу, снижения по глиссаде, посадки, реверсе тяги, рулежке и останове двигателя. В случае отсутствия устройства на этапе снижения радиальный зазор снижается до нуля и возникает опасность врезания рабочих лопаток в корпус. В случае компрессора с устройством радиальный зазор по сравнению с зазором на крейсерском режиме даже немного увеличивается, и исключается возможность врезания лопаток.Particularly interesting and useful are the results of the operation of the device in the modes of reduction and flight in a circle, decrease in glide path, landing, reverse thrust, taxiing and engine shutdown. If there is no device at the reduction stage, the radial clearance is reduced to zero and there is a danger of cutting the blades into the housing. In the case of a compressor with a device, the radial clearance is even slightly increased compared to the clearance in cruising mode, and the possibility of cutting blades is excluded.

Можно принять, что в обоих рассмотренных случаях изменения тепловой деформации корпуса происходят по приближенно одинаковым законам. Следовательно, 70-ти процентное снижение радиального зазора при применении предложенного устройства на крейсерском режиме произошло только засчет теплового расширения ротора. Тогда для времени 3000 сек (см. фиг. 5 патента 2506436) тепловая деформация ротора компрессора с предложенным устройством на 0,4 мм больше тепловой деформации ротора компрессора без предложенного устройства. Температура воздуха в проточной части компрессора на режиме снижения и полета по кругу резко падает и происходит охлаждение дисков компрессора. Причем в случае компрессора с предложенным устройством интенсивность охлаждения выше, чем у компрессора без устройства и уменьшение тепловой деформации ротора компрессора с устройством получается на 0, 2 мм больше, чем у ротора компрессора без устройства. Это и подтверждает физическую достоверность результатов расчетов авторов.It can be accepted that in both cases, changes in the thermal deformation of the body occur according to approximately the same laws. Consequently, a 70 percent reduction in radial clearance when using the proposed device in cruising mode occurred only due to the thermal expansion of the rotor. Then, for a time of 3000 seconds (see FIG. 5 of Patent 2506436), the thermal deformation of the compressor rotor with the proposed device is 0.4 mm larger than the thermal deformation of the compressor rotor without the proposed device. The air temperature in the flow part of the compressor in the reduction and flight mode in a circle drops sharply and the compressor disks are cooled. Moreover, in the case of a compressor with the proposed device, the cooling rate is higher than that of a compressor without a device and a decrease in thermal deformation of the compressor rotor with the device is 0.2 mm larger than that of the compressor rotor without a device. This confirms the physical reliability of the results of the authors' calculations.

На режимах снижения по глиссаде, посадки, реверса тяги, рулежки и останове двигателя диски в случае компрессора с предложенным устройством более прогреты. Здесь происходит частая смена режимов работы компрессора со средними и малыми температурами воздуха в проточной части, но вследствие инерционности системы значение радиального зазора остается некоторым средним, засчет чего исключается опасность врезания рабочих лопаток в корпус.In the modes of descent along the glide path, landing, reverse thrust, taxiing and engine shutdown, the disks in the case of a compressor with the proposed device are more warmed up. Here, a frequent change of the compressor operating modes with medium and low air temperatures in the flow part occurs, but due to the inertia of the system, the radial clearance value remains somewhat average, which eliminates the risk of cutting the blades into the casing.

Несомненными достоинствами устройства по патенту РФ 2506436 является то, что оно способно при оптимальном выборе системы уплотнений, щелей и отверстий адекватно режимам работы полетного цикла обеспечить изменения радиальных зазоров, при которых достигаются безопасность полета, увеличение ресурса и повышении КПД компрессора, а сам выбор этой оптимальной системы осуществляется расчетом.The undoubted advantages of the device according to the patent of the Russian Federation 2506436 is that it is able, with an optimal choice of a system of seals, slots and openings, corresponding to the operating conditions of the flight cycle, to ensure changes in radial clearances, in which flight safety, increased resource and increased compressor efficiency are achieved, and the choice is optimal systems are carried out by calculation.

Это хороший результат с информацией очень полезной для конструкторов турбомашин, однако, здесь может оказаться, что при учете всех факторов, влияющих на величину радиального зазора на режимах потенциально опасных, чреватых врезанием рабочих лопаток, двух десятых зазора может оказаться недостаточным.This is a good result with information very useful for designers of turbomachines, however, it may turn out here that with all the factors affecting the size of the radial clearance in potentially hazardous modes fraught with cutting blades, two tenths of the gap may be insufficient.

Активное тепловое регулирование радиального зазора между статором и ротором типично для современных авиационных ГТД.Active thermal regulation of the radial clearance between the stator and rotor is typical of modern aviation gas turbine engines.

В большинстве выполненных конструкций авиационных ГТД для регулирования радиальных зазоров применяются системы, воздействующие на температуру статорных деталей путем управления количеством воздуха, используемого для их обдува. Причем наибольшие успехи достигнуты в ТНД, статоры которых выполняются без локальных геометрических особенностей, вызывающих коробление и потерю концентричности на переходных режимах при обдуве (см. Шустров Ю.М. Авиационные системы кондиционирования воздуха / Ю.М. Шустров, М.М. Булаевский. - М.: Машиностроение, 1978. - 159 с.).In the majority of completed designs of aviation gas turbine engines, to control the radial clearances, systems are applied that affect the temperature of the stator parts by controlling the amount of air used to blow them. Moreover, the greatest successes were achieved in the low-pressure fuel pumps, the stators of which are executed without local geometric features that cause warpage and loss of concentricity in transient conditions when blowing (see Shustrov Yu.M. Aviation air conditioning systems / Yu.M. Shustrov, M.M.Bulaevsky. - M.: Mechanical Engineering, 1978. - 159 p.).

Известна система обдува ТНД двигателя CF6 и турбины ВД двигателя JT9D - 59/70 (см. Кузнецов Н.Д., Данильченко П.Д., Резник В.Е. Управление радиальными зазорами в турбокомпрессорах авиационных ГТД. - Гос. комитет РСФСР по делам науки и высшей школы. СГАУ. Учебное пособие. Самара, 1991. - 109 с.), содержащая воздухозаборник, трубопровод с клапаном, систему струйного охлаждения, выполненную в виде трубопроводов, охватывающих статор, с отверстиями, распределенными по длине трубопроводов, через которые происходит обдув статора, и электросхему, управляющую открытием и закрытием клапана так, что обдув статора включается только на крейсерском режиме на высотах, превышающих ограничения по баростату.There is a known system for blowing the high pressure fuel pump of the CF6 engine and the VD turbine of the JT9D - 59/70 engine (see Kuznetsov N.D., Danilchenko PD, Reznik V.E. science and higher school. SSAU. Textbook. Samara, 1991. - 109 p.), containing an air intake, a pipeline with a valve, a jet cooling system made in the form of pipelines covering the stator, with holes distributed along the length of the pipelines through which blowing the stator, and the electrical circuit that controls the open ti and closing the valve so that the stator airflow is included only in cruise mode at heights exceeding barostat limits.

Известна система регулирования радиального зазора в КВД двигателя Е3 фирмы «Пратт - Уитни» продувкой воздуха через статорные детали с двойными стенками (см. ту же книгу), включающая трубопровод, коллектор, место отбора охлаждающего воздуха перед первой ступенью компрессора, перекрываемое клапаном, и место отбора нагревающего воздуха за компрессором, перекрываемое клапаном. Система включает обдув статора охлаждающим воздухом на крейсерском режиме и нагрев статора на переходных режимах.A known system for regulating the radial clearance in the internal combustion engine of an E 3 engine of the Pratt-Whitney company by blowing air through stator parts with double walls (see the same book), including a pipeline, a manifold, a cooling air intake point in front of the first compressor stage, which is blocked by a valve, and the place of selection of heating air behind the compressor, blocked by a valve. The system includes cooling the stator with cooling air in cruise mode and stator heating in transient conditions.

Известны примеры использования системы охлаждения корпусов статора на переходных режимах работы двигателя для уменьшения радиального зазора и провала тяги (см. Александров А.А. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при обтекании поверхности с развитой шероховатостью в виде сферических углублений / А.А. Александров, В.П. Данильченко, Г.М. Горелов [и др.] // Промышленная техника. АН УССР. - Киев, 1989, т. II, №6. - С. 57-61.).Known examples of the use of a cooling system for stator housings in transient engine operation to reduce radial clearance and draft failure (see Aleksandrov A.A. P. Danilchenko, G. M. Gorelov [et al.] // Industrial Engineering. Academy of Sciences of the Ukrainian SSR. - Kiev, 1989, vol. II, No. 6. - P. 57-61.).

Примером применения активного теплового регулирования также является система охлаждения внутреннего корпуса компрессора ТРДД ПС - 90А, у которого через отверстие в наружном силовом корпусе компрессора, жестко и герметично по обоим торцам соединенном с внутренним корпусом компрессора, поступает регулируемый положениями «открыто/закрыто» заслонки объем воздуха из второго контура, который регулируется соответственно выполняемому режиму полетного цикла. Попадая в ресивер, образованный наружным силовым корпусом и оболочкой, расположенной внутри корпуса и закрепленной на нем, воздух распределяется по всему кольцу ресивера для равномерного обдува внутреннего корпуса, через равномерно расположенные в оболочке отверстия. На внутреннем корпусе закреплены лопатки направляющих аппаратов и кольцевые сегменты, формирующие радиальные зазоры над рабочими лопатками. Воздух, охлаждающий внутренний корпус, выходит через отверстие, расположенное вне ресивера в наружном силовом корпусе для повторного использования на другие цели.An example of the application of active thermal regulation is also the cooling system of the compressor TPDD PS - 90A internal compressor case, through which the air volume regulated by the open / closed position of the damper is supplied through the hole in the compressor external power case rigidly and tightly at both ends with the compressor internal case from the second circuit, which is regulated according to the operating mode of the flight cycle. Getting into the receiver, formed by the outer power casing and the shell located inside the casing and mounted on it, the air is distributed throughout the receiver ring to uniformly blow the inner casing through the holes evenly located in the casing. The blades of the guide vanes and the annular segments are fixed on the inner casing, forming radial gaps above the working blades. Air cooling the inner case exits through an opening located outside the receiver in the outer power case for reuse for other purposes.

Рассмотрим работу устройства регулирования радиальных зазоров этого двигателя в течение полетного цикла.Consider the operation of the radial clearance control device of this engine during the flight cycle.

На переходном режиме от запуска двигателя до выхода на режим малого газа изменения радиального зазора невелики и могут не приниматься во внимание. На интервале от малого газа до взлетного режима и при переходе на крейсерский режим заслонка находится в положении «открыто». На крейсерском режиме и при уменьшении оборотов двигателя, при переходе от крейсерского режима на малый газ и до останова двигателя заслонка находится в положении «закрыто».. В результате на этих режимах скорость охлаждения внутреннего корпуса быстрее уменьшается, чем скорость охлаждения ротора, но так, что обеспечивается требуемая величина радиального зазора, исключающая врезание рабочих лопаток во внутренний корпус компрессора.In the transition mode, from starting the engine to entering the idle mode, the radial clearance changes are small and may not be taken into account. In the interval from low gas to take-off mode and when switching to cruising mode, the damper is in the “open” position. In cruise mode and with a decrease in engine speed, when switching from cruising mode to idle and before the engine stops, the shutter is in the “closed” position. As a result, in these modes, the cooling rate of the inner case decreases faster than the cooling speed of the rotor, but, this ensures the required value of the radial clearance, excluding the incision of the working blades in the inner housing of the compressor.

Известны системы регулирования радиальных зазоров воздействием на ротор.Known systems for regulating radial clearances by acting on the rotor.

Серийными зарубежными двигателями с обдувом воздухом дисков ротора КВД являются ГТД CF6 - 80 С2 и PW - 4000 (см. ту же книгу). В конструкции КВД двигателя PW - 4000 на взлетном режиме в полость ротора подается воздух от V ступени КВД через пустотелый направляющий аппарат этой ступени, а на крейсерском режиме - от XI ступени. Причем конструкции КВД этих двигателей имеют следующие особенности:Serial foreign engines with air-blowing of disks of the rotor of the high-pressure rotor are gas turbine engines CF6 - 80 C2 and PW - 4000 (see the same book). In the design of the HPC of the PW - 4000 engine, during take-off mode, air is supplied to the rotor cavity from the fifth stage of the HPC through the hollow guide apparatus of this stage, and in cruising mode, from the XI stage. Moreover, the design of the HPC of these engines have the following features:

полотна дисков выполнены тонкими или вовсе отсутствуют (первые ступени КВД CF 6 - 80 С2), что обеспечивает их ускоренный прогрев или охлаждения;the blade webs are made thin or completely absent (the first stages of the HPC CF 6 - 80 C2), which ensures their accelerated heating or cooling;

подбор масс ротора и статора сближает их тепловую инерционность;the selection of the masses of the rotor and stator brings their thermal inertia closer;

регулирование радиальных зазоров осуществляется во всех ступенях КВД;the regulation of radial clearances is carried out at all stages of the HPC;

силовые и трактовые кольца компрессора разделены, благодаря чему обеспечивается концентричность;power and path rings of the compressor are separated, which ensures concentricity;

в соответствии с программой регулирования осуществлению переходных процессов предшествует смена номера ступени, от которой производится отбор воздуха для обдува.in accordance with the regulatory program, the implementation of transients is preceded by a change in the number of the stage from which air is taken for blowing.

Известны системы регулирования радиальных зазоров воздействием на ротор и статор.Known systems for regulating radial clearances by acting on the rotor and stator.

Так у двигателя CFM - 56 - 5 (см. ту же книгу) имеются две системы регулирования радиальных зазоров - система управления радиальными зазорами КВД воздействием на температуру ротора КВД и система управления радиальными зазорами ТНД обдувом воздухом от КВД и вентилятора статора ТНД. У системы управления радиальными зазорами КВД воздух забирается за V ступенью КВД и через трубопровод с клапаном подается в ротор КВД перед направляющим аппаратом I ступени КВД и далее в полость ротора ТНД. У системы управления радиальными зазорами ТНД воздух через трубопроводы с клапанами подается на обдув статора ТНД либо из-за V ступени КВД, либо из-за его последней ступени. К воздуху, отбираемому от компрессора, также через трубопровод с клапаном подмешивается воздух от вентилятора. Управление клапанами осуществляется электронной цифровой системой управления двигателем.So, the CFM - 56 - 5 engine (see the same book) has two systems for regulating radial clearances - a control system for radial clearances of the HPC by affecting the temperature of the rotor of the HPC and a system for controlling radial clearances of the HPC by blowing air from the HPC and the stator fan of the HPP. In the control system for the radial clearance of the HPC, air is taken in behind the V stage of the HPC and through a pipeline with a valve is supplied to the rotor of the HPC in front of the guide apparatus of the first stage of the HPC and further to the rotor cavity of the HPP. In the TND radial clearance control system, air is supplied through pipelines with valves to blow the stator of the low pressure pump either because of the V stage of the high-pressure valve or because of its last stage. Air from the fan is also mixed with air drawn from the compressor through a pipe with a valve. The valves are controlled by an electronic digital engine management system.

Известен компрессор высокого давления ТРДД с системой активного теплового регулирования радиального зазора между статором и ротором (см. патент РФ 2033563. Компрессор высокого давления турбореактивного двигателя / И.В. Максимов, Н.М. Ошканов, А.И. Тункин. - http://www.ru/patent/203/2033563/html), содержащий внутренний корпус с закрепленными в нем направляющими аппаратами и промежуточными кольцами и охватывающий его наружный корпус, жестко связанный с внутренним корпусом радиальными фланцами, герметичную кольцевую камеру, выполненную между наружным и внутренним корпусами. Кольцевая камера сообщена с проточной частью компрессора жиклерными отверстиями, а патрубки снабжены поворотными заслонками и сообщены с каналом наружного контура двигателя.Known high-pressure compressor turbofan engine with active thermal regulation of the radial clearance between the stator and the rotor (see RF patent 2033563. High-pressure compressor of a turbojet engine / IV Maksimov, NM Oshkanov, AI Tunkin. - http: //www.ru/patent/203/2033563/html), comprising an inner casing with guiding devices and intermediate rings fixed therein and enveloping its outer casing, rigidly connected to the inner casing by radial flanges, a sealed annular chamber made between the outer and inner them with buildings. The annular chamber is in communication with the flow part of the compressor with nozzle openings, and the nozzles are provided with rotary shutters and are in communication with the channel of the outer motor circuit.

Конструкция КВД этого патента принципиально отличается от конструкции КВД двигателя ПС - 90А только наличием жиклерных отверстий во внутреннем корпусе компрессора с расходом, очень малым по сравнению с расходом через проточную часть компрессора. На переходном режиме от малого газа до взлетного режима радиальный зазор уменьшают, как и в двигателе ПС - 90А, за счет подачи охлаждающего воздуха из второго контура, а также в незначительной мере, за счет снижения перепада давления на внутреннем корпусе. При длительной работе на крейсерском режиме заслонки закрыты, и охлаждающий воздух не поступает из второго контура. Засчет утечек воздуха через жиклерные отверстия перепад давления на внутреннем корпусе постепенно становится нулевым и температуры ротора и корпуса выравниваются и радиальный зазор становится минимальным. При переходе на режим малого газа внутренний корпус охлаждается быстрее ротора, радиальный зазор уменьшается и может произойти врезание рабочих лопаток в корпус. Для исключения этой опасности заслонки на этом режиме снова открываются, давление снаружи внутреннего корпуса резко падает до давления во втором контуре, перепад давлений на внутреннем контуре резко возрастает, корпус упруго расширяется, засчет чего увеличивается радиальный зазор.The design of the HPC of this patent is fundamentally different from the design of the HPC of the PS - 90A engine only by the presence of nozzle openings in the compressor inner casing with a flow rate very small compared to the flow rate through the compressor flow path. In the transition mode from small gas to take-off mode, the radial clearance is reduced, as in the PS-90A engine, due to the supply of cooling air from the secondary circuit, and also to an insignificant extent, by reducing the pressure drop across the inner casing. During prolonged operation in cruise mode, the shutters are closed and cooling air does not come from the secondary circuit. Due to air leaks through the nozzle openings, the pressure drop across the inner casing gradually becomes zero and the temperature of the rotor and casing are equalized and the radial clearance becomes minimal. When switching to the low-gas mode, the inner case cools faster than the rotor, the radial clearance decreases, and the blades can cut into the case. To eliminate this danger, the dampers open again in this mode, the pressure outside the inner casing drops sharply to the pressure in the second circuit, the pressure drop across the inner circuit rises sharply, the casing elastically expands, which increases the radial clearance.

По нашему мнению, преимущества этого предложения могут быть реализованы при выполнении ряда условий, обсуждаемых ниже.In our opinion, the advantages of this proposal can be realized if a number of conditions are discussed, which are discussed below.

У авиационных ГТД при работе двигателя на крейсерском режиме радиальный зазор обычно больше монтажного радиального зазора засчет большей, чем у ротора тепловой деформации корпуса и перепада давления на внутреннем корпусе, и без обдува его охлаждающим воздухом из второго контура может недопустимо снизить КПД компрессора.In aircraft gas turbine engines, when the engine is operating in cruise mode, the radial clearance is usually greater than the mounting radial clearance due to greater than the rotor thermal deformation of the body and the pressure drop on the inner body, and without blowing it with cooling air from the second circuit can unacceptably reduce the compressor efficiency.

Реализация предложения патента будет эффективной только в случае, если уменьшение радиального зазора засчет снижения перепада давления на корпусе до нуля будет больше уменьшения радиального зазора засчет охлаждения воздухом из второго контура и таким, что даже при исключении обдува уменьшит радиальный зазор до значения, обеспечивающего приемлемую величину КПД компрессора. Заметим, что в противном случае придется применить обдув. В этом случае эффект от наличия жиклерных отверстий с очень малым расходом воздуха окажется незначительным или даже вредным, так как ведет к снижению КПД компрессора засчет утечек через них воздуха из проточной части компрессора.The implementation of the patent proposal will be effective only if a decrease in the radial clearance due to a decrease in the pressure drop across the housing to zero is greater than a decrease in the radial clearance due to air cooling from the secondary circuit and such that even with the exclusion of blowing it will reduce the radial clearance to a value that provides an acceptable value of efficiency compressor. Note that otherwise you will have to apply airflow. In this case, the effect of the presence of nozzle openings with a very low air flow rate will be insignificant or even harmful, since it leads to a decrease in compressor efficiency due to air leaks from them from the compressor flow path.

При переходе на малый газ быстрое уменьшение радиального зазора засчет быстрого сброса давления снаружи внутреннего корпуса будет только в течение времени этого сброса, затем радиальный зазор начнет уменьшаться засчет поступления охлаждающего воздуха из второго контура.When switching to small gas, a rapid decrease in the radial clearance due to a rapid pressure release outside the inner casing will only occur during this release, then the radial clearance will begin to decrease due to the flow of cooling air from the secondary circuit.

Поэтому для получения существенного положительного эффекта на этом переходном процессе при использовании предложения патента придется либо жестко ограничить время этого переходного процесса, либо изменить программу управления заслонками.Therefore, in order to obtain a significant positive effect on this transient process when using the patent proposal, one will either have to severely limit the time of this transient process or change the damper control program.

Заметим, что утверждение авторов патента, что на переходном режиме от малого газа на взлетный режим радиальный зазор уменьшается неточно, по крайней мере, при выполнении тонкостенного внутреннего корпуса компрессора из металлов и сплавов, применяемых в авиадвигателестроении для его изготовления. Оно может соответствовать истине только, если внутренний корпус изготовлен из композиционного материала с небольшим или нулевым коэффициентом теплового линейного расширения материала, что специально не оговорено в патенте.Note that the authors of the patent claim that in the transition mode from small gas to take-off mode the radial clearance decreases inaccurately, at least when the thin-walled inner compressor housing is made of metals and alloys used in aircraft engine manufacturing for its manufacture. It can only be true if the inner case is made of composite material with a small or zero coefficient of thermal linear expansion of the material, which is not specifically stipulated in the patent.

Примером применения пассивного теплового устройства регулирования радиальных зазоров между рабочими лопатками ротора турбины и статором является двухступенчатая турбина высокого давления (ТВД) двигателя ПС - 90А. Каждая ступень турбины содержит закрепленную на корпусе ТВД массивную кольцевую вставку с сотовым уплотнением, охватывающую с радиальным зазором рабочие лопатки. Лопатки сотового аппарата первой ступени ТВД и ее диск и рабочие лопатки охлаждаются вторичным воздухом из камеры сгорания, обдувающим полотно диска и поступающим внутрь этих лопаток и затем дополнительно все эти лопатки охлаждаются пленкой, создаваемой на поверхности их перьев этим воздухом, поступающим через множество дроссельных отверстий, равномерно распределенных по всей высоте пера лопатки у ее передней кромки.An example of the use of a passive thermal device for regulating radial gaps between the working blades of a turbine rotor and a stator is a two-stage high-pressure turbine (HPT) of the PS - 90A engine. Each stage of the turbine contains a massive annular insert with a honeycomb seal mounted on the casing of the theater, covering the working blades with a radial clearance. The blades of the honeycomb apparatus of the first stage of the theater and its disk and rotor blades are cooled by secondary air from the combustion chamber, blowing around the blade web and entering these blades, and then all these blades are additionally cooled by a film created on the surface of their feathers by this air entering through many throttle openings, evenly distributed over the entire height of the feather blade at its leading edge.

Ссылка на похожую известную конструкцию устройства регулирования одноступенчатой турбины высокого давления, выполненную в виде кольца, с радиальным зазором охватывающего рабочие лопатки, расположенного внутри упругого элемента и прикрепленного к его вершинам, приведена в описании патента РФ 2503822 (см. ниже).A reference to a similar well-known design of a control device for a single-stage high-pressure turbine made in the form of a ring with a radial clearance covering the working blades located inside the elastic element and attached to its vertices is given in the description of the patent of the Russian Federation 2503822 (see below).

Однако оба эти решения считаются недостаточными, если опора, к которой крепят кольцо, также подвержена по ее периферии неравномерной термической деформации, когда такая деформация приводит к деформации кольца турбины.However, both of these solutions are considered insufficient if the support to which the ring is attached is also subject to uneven thermal deformation at its periphery when such deformation leads to deformation of the turbine ring.

Известен ряд патентов, предлагающих турбины газотурбинных двигателей с активными устройствами регулирования радиальных зазоров между рабочими лопатками ротора турбины и статором. Важность решаемой проблемы породила за последнее десятилетие большое количество ее запатентованных решений и эти устройства с регулированием радиальных зазоров путем избирательного охлаждения или нагрева элементов статора или ротора выделены даже в отдельный международный патентный класс - F01D 11/24.A number of patents are known, offering turbines of gas turbine engines with active devices for regulating radial clearances between the working blades of the turbine rotor and the stator. The importance of the problem being solved has given rise to a large number of its patented solutions over the past decade, and these devices with the regulation of radial clearances by selective cooling or heating of the stator or rotor elements are even allocated to a separate international patent class - F01D 11/24.

Рассмотрим из них только, по нашему мнению, наиболее технически продвинутые.We will consider of them only, in our opinion, the most technologically advanced.

Так известна турбина высокого давления с усовершенствованной камерой регулирования радиального зазора подвижных лопаток (см. патент РФ 2503822. Турбина высокого давления с усовершенствованной камерой регулирования радиального зазора подвижных лопаток и турбомашина, использующая такую турбину / Ж.А. Доминик (FR), Д. Перу (FR), Ж - Л. Ле Страт (FR), П. Пасьонссаль (FR). Патентообладатель СНЕКМА (FR). - Опубл. патента 10.01.2014. - http://www.freepatent.ru/patents/2503822), содержащая наружный корпус, распределитель, лопастное колесо, узел, образующий кольцо и размещенный по окружности вращающихся лопастей, устройство для регулирования радиального зазора между законцовками вращающихся лопастей и кольцом, кольцевую опору и кольцевой демпфирующий элемент. Распределитель образован рядом направляющих лопаток, а лопастное колесо установлено на его выходной стороне. Устройство для регулирования радиального зазора включает камеру регулирования с кольцевыми камерами, прикрепленную к наружному корпусу, по меньшей мере, в двух местах на расстоянии друг от друга. Камера регулирования охватывает кольцевую опору, которая поддерживает кольцо, охватывающее лопасти с радиальным зазором, и прикреплена к наружному корпусу турбины. Кольцевой демпфирующий элемент одним концом закреплен на кольцевой опоре, а упругими лепестками с заданными упругостью и натягом опирается на входную сторону камеры регулированияSo known is a high-pressure turbine with an improved chamber for regulating the radial clearance of moving blades (see RF patent 2503822. A high-pressure turbine with an improved chamber for regulating the radial clearance of moving blades and a turbomachine using such a turbine / J. A. Dominic (FR), D. Peru (FR), W - L. Le Strat (FR), P. Pasyonssal (FR). Patent holder SNEKMA (FR). - Publication of the patent 10.01.2014. - http://www.freepatent.ru/patents/2503822) comprising an outer casing, a distributor, an impeller, a ring forming unit and arranged circumferentially five rotating blades, a device for controlling the radial clearance between the rotating blades and wingtips ring, an annular support and an annular damping element. The distributor is formed by a series of guide vanes, and the impeller is mounted on its output side. A device for adjusting the radial clearance includes a control chamber with annular chambers attached to the outer casing at least in two places at a distance from each other. The control chamber covers an annular support, which supports a ring covering the blades with a radial clearance, and is attached to the outer casing of the turbine. An annular damping element is fixed at one end to an annular support, and rests on the input side of the control chamber with elastic petals with specified elasticity and interference

В зависимости от частоты вращения ротора турбины камера регулирования подает нагревающий/охлаждающий сжатый воздух на кольцо, охватывающее лопасти, за счет чего происходит регулирование величины радиального зазора.Depending on the frequency of rotation of the turbine rotor, the control chamber supplies heating / cooling compressed air to the ring covering the blades, due to which the radial clearance is regulated.

Авторы патента указывают, что камера регулирования при работе двигателя подвергается сильным вибрациям, которые гасятся за счет работы сил сухого трения при упругом проскальзывании с трением упругих лепестков по поверхности камеры регулирования.The authors of the patent indicate that the control chamber during operation of the engine is subjected to strong vibrations, which are damped due to the work of the dry friction forces during elastic slipping with friction of the elastic lobes on the surface of the control chamber.

Заметим, что этот патент устанавливает приоритет только на демпфирующее устройство камеры регулирования, сама камера регулирования предложена в ранее поданной заявителем заявке FR 2865237.Note that this patent sets priority only on the damping device of the control chamber; the control chamber itself is proposed in the application FR 2865237 previously filed by the applicant.

Известен патент DE 4309199 А1, в котором предложен способ изменения температуры индивидуальных колец, охватывающих рабочие лопатки ступеней многоступенчатой турбины при помощи воздуха или другого хладагента или при помощи электрического нагрева за счет индукции.The patent DE 4309199 A1 is known, in which a method for changing the temperature of individual rings covering the working blades of the stages of a multi-stage turbine using air or another refrigerant or using electric heating by induction is proposed.

Известен способ и устройство регулирования зазора у концов лопаток ротора турбины в газотурбинном двигателе (см. патент РФ 2425985, МПК F01D 11/24, MПК F01D 25/10. Способ (варианты) и система регулирования зазора по концам лопаток ротора в газотурбинном двигателе, а также газотурбинный двигатель, содержащий такую систему / Ф. Винсэй (FR). Патентообладатель СНЕКМА (FR). - Опубл. патента 10.08.2011. - http://www.freepatent.ru/patents/2425985).A known method and device for adjusting the gap at the ends of the blades of a turbine rotor in a gas turbine engine (see RF patent 2425985, IPC F01D 11/24, MPK F01D 25/10. Method (options) and a system for regulating the gap at the ends of the rotor blades in a gas turbine engine, and also a gas turbine engine containing such a system / F. Winsay (FR). Patentee SNEKMA (FR). - Published patent. 08/10/2011. - http://www.freepatent.ru/patents/2425985).

Предложенный способ регулирования зазора между концами лопаток ротора турбины и кольцом внешнего корпуса турбины, окружающем рабочие лопатки, авиационного ГТД, работающего на всех режимах полетного цикла, заключается в том, что зазор увеличивается за счет нагрева специальным нагревателем внешнего корпуса турбины на кратковременных режимах работы двигателя: режиме малого газа и на режиме с оборотами, превышающими обороты крейсерского режима, или только на одном из этих режимах.The proposed method for regulating the gap between the ends of the blades of the turbine rotor and the ring of the outer turbine casing surrounding the working blades of an aircraft gas turbine engine operating in all flight cycle modes is that the gap increases due to heating of the external turbine casing with short-term engine operation modes: low gas mode and in a mode with rpm exceeding the speed of the cruising mode, or only in one of these modes.

Предложенное устройство регулирования зазора по концам лопаток ротора турбины состоит из двух вертикальных кольцевых стенок, выполненных заодно целое с внешним корпусом турбины, к этим стенкам прикреплены встык друг к другу сегменты, образующие кольцо, охватывающее с зазором рабочие лопатки ступени ротора турбины, нагревателя, выполненного как резистивный элемент, например, в виде листа, охватывающего внешний корпус турбины над кольцом из сегментов, закрепленного на нем, в изоляционном материале, внутри которого, заделан один или несколько проводников, или индукционного контура, составленного из одной или более катушек, заделанных в изоляцию, соединенного с внешним корпусом турбины таким образом, что может создавать с его частью индуктивную связь, или с долей этой части, токоприемник, закрепленный на внешнем контуре турбины, прерыватели, провода, автономную цифровую систему управления и проводку, соединяющую все эти электрические устройства с самолетным генератором переменного электрического тока.The proposed device for adjusting the gap at the ends of the blades of the turbine rotor consists of two vertical annular walls integral with the outer turbine casing, these segments are attached end-to-end to segments, forming a ring covering the working blades of the stage of the turbine rotor, a heater, made as a resistive element, for example, in the form of a sheet covering the outer turbine casing over a ring of segments mounted on it, in an insulating material, inside of which one or several only conductors, or an induction circuit composed of one or more coils embedded in insulation, connected to the outer casing of the turbine in such a way that it can create an inductive coupling with its part, or with a fraction of this part, a current collector fixed to the external turbine circuit, breakers , wires, an autonomous digital control system, and wiring connecting all of these electrical devices to an aircraft alternating current electric generator.

Этот способ и устройство может полезно сработать только на режимах дросселирования двигателя, на которых корпус или корпусы турбины охлаждаются быстрее ее диска, где для предотвращения возможности врезания рабочих лопаток в корпус необходимо его нагревать. На режимах форсирования двигателя нагреватель должен быть выключен и этот способ и устройство не полезное воздействие на радиальный зазор, увеличивающийся за счет нагрева корпуса или корпусов, более быстрого, чем нагрев диска турбины, и КПД турбины может недопустимо снизится на этих режимах.This method and device can only be useful in throttling modes of the engine, in which the turbine casing or casings are cooled faster than its disk, where it is necessary to heat it to prevent the blades from cutting into the casing. In engine boost modes, the heater should be turned off, and this method and device does not have a beneficial effect on the radial clearance, which increases due to heating of the housing or bodies, faster than heating the turbine disk, and the turbine efficiency may unacceptably decrease in these modes.

Известна турбина газотурбинного двигателя по патенту РФ 2435039, МПК F01D 11/24, содержащая внешний, внутренний и промежуточный корпуса, ступень с сопловым аппаратом и рабочим колесом с кольцевой вставкой, охватывающей рабочее колесо, и закрепленной на рабочем и внешнем корпусе, и средства регулирования радиальных зазоров, по меньшей мере, одной ступени турбины.A known turbine of a gas turbine engine according to the patent of the Russian Federation 2435039, IPC F01D 11/24, containing an external, internal and intermediate housing, a stage with a nozzle apparatus and an impeller with an annular insert covering the impeller, and mounted on the working and external housing, and means for regulating radial clearances of at least one turbine stage.

Недостаток этой турбины - резкое увеличение радиального зазора при форсировании двигателя из-за быстрого прогрева корпуса.The disadvantage of this turbine is a sharp increase in radial clearance during engine boosting due to rapid heating of the housing.

Известен двухконтурный газотурбинный двигатель (см. патент РФ 2511860, МПК F01D 11/24. Двухконтурный газотурбинный двигатель и способ регулирования радиального зазора в турбине двухконтурного газотурбинного двигателя / Н.Б. Болотин. - Опубл. 10.04.2014. - http://www.freepatent.ru/paterits/2511860), содержащий компрессор, камеру сгорания, турбину, содержащую, по крайней мере, одну охлаждаемую ступень с сопловым аппаратом с полостями над ним и под ним и, по меньшей мере, один ротор турбины с охлаждаемым рабочим колесом и аппаратом закрутки перед ним, а также статор турбины, содержащий, по меньшей мере, один корпус турбины и кольцевую вставку над рабочим колесом турбины и систему регулирования зазора, отличающийся тем, что статор турбины выполнен охлаждаемым воздухом второго контура, при этом система подачи этого воздуха выполнена в виде воздухозаборника, установленного во втором контуре, и регулятора расхода с приводом, и содержит бортовой компьютер и датчики измерения радиального зазора, привод регулятора расхода и датчики измерения радиального зазора соединены электрическими связями с бортовым компьютером.Known double-circuit gas turbine engine (see RF patent 2511860, IPC F01D 11/24. Double-circuit gas turbine engine and method for regulating the radial clearance in the turbine of a double-circuit gas turbine engine / NB Bolotin. - Published on 04/10/2014. - http: // www .freepatent.ru / paterits / 2511860) comprising a compressor, a combustion chamber, a turbine comprising at least one cooled stage with a nozzle apparatus with cavities above and below it, and at least one turbine rotor with a cooled impeller and a spin apparatus in front of it, as well as a turbine stator, soda holding at least one turbine housing and an annular insert above the turbine impeller and a clearance control system, characterized in that the turbine stator is made of cooled air of the second circuit, while the supply system of this air is made in the form of an air intake installed in the second circuit, and a flow regulator with a drive, and contains an on-board computer and radial clearance measurement sensors, a flow regulator drive and radial clearance measurement sensors are connected by electrical connections to the on-board computer m

Достоинством этого предложения можно считать применение датчиков измерения радиального зазора и регулирование его по командам (программе) бортового компьютера в соответствии с данными о фактической величине радиального зазора, измеряемой датчиками.The advantage of this proposal can be considered the use of sensors for measuring radial clearance and its regulation by commands (program) of the on-board computer in accordance with the data on the actual value of the radial clearance measured by the sensors.

Заметим, что во многих ДТРД статор турбины охлаждается воздухом второго контура, а ротор охлаждается воздухом из-за некоторой промежуточной ступени компрессора. Новым в этом предложении является то, что воздух второго контура поступает в полость между внешним и внутренним корпусом турбины порциями, управляемыми бортовым компьютером.Note that in many turbojet engines the turbine stator is cooled by secondary air, and the rotor is cooled by air due to some intermediate stage of the compressor. New in this proposal is that the air of the second circuit enters the cavity between the outer and inner turbine casing in portions controlled by the on-board computer.

Недостатком этого способа является то, что наружные кольца сопловых аппаратов подвергаются растягивающему воздействию большого перепада давления, равного разности давления перед ступенью турбины и давлением воздуха во втором контуре, что приводит к необходимости увеличения массы этих колец.The disadvantage of this method is that the outer rings of the nozzle apparatus are subjected to the tensile effect of a large pressure drop equal to the pressure difference in front of the turbine stage and the air pressure in the second circuit, which leads to the need to increase the mass of these rings.

Кроме того, по нашему мнению, создать высокоэффективную систему регулирования радиального зазора в турбине на всех режимах полетного цикла только за счет охлаждения ротора турбины воздухом из-за некоторой промежуточной ступени компрессора и регулированного охлаждения ее статора холодным воздухом из второго контура двигателя не получиться из-за того, что на дросселирующих режимах двигателя по вышеописанным причинам потребуются расходы воздуха, охлаждающего ротор турбины, недопустимо снижающие КПД компрессора, или вообще это окажется физически невозможным.In addition, in our opinion, to create a highly efficient system for regulating the radial clearance in the turbine in all flight cycle modes only due to the cooling of the turbine rotor by air due to some intermediate stage of the compressor and the controlled cooling of its stator by cold air from the second engine circuit will fail the fact that in the throttle modes of the engine, for the above reasons, the air flow will be required to cool the turbine rotor, which unacceptably reduces the compressor efficiency, or in general it turns out physically impossible.

Известна турбина двухконтурного газотурбинного двигателя с регулированием радиального зазора в турбине (см. патент РФ 2519127, МПК F01D 11/24. Турбина газотурбинного двигателя и способ регулирования радиального зазора в турбине / Н.Б. Болотин. - Опубл. 10.06.2014. - http://www.freepatent.ru/patents/2519127), содержащая, по меньшей мере, одну охлаждаемую ступень с сопловым аппаратом с полостями над ним и под ним и ротор турбины с охлаждаемым рабочим колесом, а также статор турбины, содержащий, по меньшей мере, два корпуса турбины с полостями между ними и систему регулирования радиального зазора, содержащую кольцевую вставку над рабочим колесом турбины, отличающаяся тем, что полость над сопловым аппаратом соединена трубопроводом отбора воздуха, содержащим регулятор расхода с выходом из компрессора, система регулирования радиального зазора содержит бортовой компьютер, датчик измерения радиального зазора и источники СВЧ-излучения, установленные над кольцевой вставкой. При этом датчик и источники соединены электрическими связями с бортовым компьютером. Причем источники СВЧ-излучения выполнены с возможностью прогревать кольцевую вставку.Known turbine of a double-circuit gas turbine engine with regulation of the radial clearance in the turbine (see RF patent 2519127, IPC F01D 11/24. Turbine of a gas turbine engine and method for regulating the radial clearance in the turbine / NB Bolotin. - Publish. 06/10/2014. - http : //www.freepatent.ru/patents/2519127), containing at least one cooled stage with a nozzle apparatus with cavities above and below it and a turbine rotor with a cooled impeller, as well as a turbine stator containing at least at least two turbine bodies with cavities between them and a control system a radial clearance comprising an annular insert above the impeller of the turbine, characterized in that the cavity above the nozzle apparatus is connected by an air intake pipe containing a flow regulator with an outlet from the compressor, the radial clearance control system includes an on-board computer, a radial clearance measurement sensor and microwave radiation sources, mounted above the ring insert. In this case, the sensor and sources are electrically connected to the on-board computer. Moreover, the sources of microwave radiation are configured to heat the annular insert.

В этом патенте предложен также способ регулирования радиального зазора в этой турбине, включающий охлаждение ротора и нагрев статора, отличающийся тем, что измеряют радиальный зазор и в зависимости от его величины производят включение источников СВЧ-излучения для нагрева кольцевой вставки.This patent also proposes a method for regulating the radial clearance in this turbine, including cooling the rotor and heating the stator, characterized in that the radial clearance is measured and, depending on its magnitude, the inclusion of microwave radiation sources for heating the annular insert.

Новым в этом способе является только применение источников СВЧ-излучения для быстрого нагрева кольцевой вставки.New in this method is only the use of microwave sources for rapid heating of the annular insert.

Кроме этого, новым в предложенной конструкции турбины является постановка регулятора расхода в систему, подающую воздух для охлаждения статора турбины, отбираемый на выходе из компрессора, и регулирование расхода этого воздуха по командам бортового компьютера, по сигналам датчиков, измеряющих зазор.In addition, a new one in the proposed turbine design is the setting of a flow regulator in a system supplying air to cool the turbine stator, taken at the compressor outlet, and controlling the flow of this air according to the commands of the on-board computer, according to the signals of sensors measuring the gap.

Заметим, что корпус турбины высокого давления, лопатки соплового аппарата, диск, рабочие лопатки ее первой ступени у известных авиационных ГТД охлаждаются воздухом, отбираемым из-за последней ступени компрессора высокого давления (КВД) (вторичным воздухом из камеры сгорания). Температура Tr перед турбиной высокого давления у современных ГТД достигает 1800° K. При таком способе охлаждения диска и рабочих лопаток первой ступени такой турбины, по нашему мнению, при затратах этого воздуха, допустимо снижающих КПД турбины, ни на одном из известных авиационных двигателях не было достигнуто оптимальное управление радиальными зазорами по рабочим лопаткам такой турбины. Т.е. для обеспечения оптимального регулирования, по нашему мнению, потребуются слишком большие расходы воздуха с высоким потенциалом, возможно даже и на крейсерском режиме, и, следовательно, приведет к недопустимому снижению КПД турбины и всего двигателя, в том числе и на этом режиме его работы.Note that the casing of the high-pressure turbine, the blades of the nozzle apparatus, the disk, and the working blades of its first stage for known aircraft gas turbine engines are cooled by air taken from the last stage of the high-pressure compressor (HPC) (secondary air from the combustion chamber). The temperature Tr in front of a high-pressure turbine in modern gas turbine engines reaches 1800 ° K. With this method of cooling the disk and rotor blades of the first stage of such a turbine, in our opinion, with the use of this air, it is permissible to reduce the turbine's efficiency, none of the known aircraft engines had optimal control of radial clearances along the working blades of such a turbine has been achieved. Those. in order to ensure optimal regulation, in our opinion, too high air consumption with high potential will be required, possibly even in cruising mode, and, therefore, will lead to an unacceptable decrease in the efficiency of the turbine and the entire engine, including this mode of operation.

Заметим также, что в настоящее время еще не созданы датчики, измеряющие зазор, способные работать при Тr=1800° K, хотя такая работа ведется.We also note that at present no sensors have been created that measure the gap, capable of operating at Tr = 1800 ° K, although such work is underway.

По нашему мнению, регулирование радиального зазора у турбины по патенту РФ 2511860, МПК F01D 11/24 на режимах форсирования двигателя может оказаться гибче и точнее, чем у этой турбины, а, следовательно, и более эффективным. На режимах форсирования двигателя у турбины по патенту РФ 2519127, МПК F01D 11/24 источники СВЧ-излучения отключены. Кольцевая вставка по патенту РФ 2519127 охлаждается значительно более горячим воздухом, чем кольцевая вставка по патенту РФ 2511860. Кроме того, условия ее охлаждения здесь еще ухудшены расположением источников СВЧ-излучения непосредственно над кольцевой вставкой, что отрицательно сказывается на условиях обтекания ее охлаждающим воздухом. И хотя источники СВЧ-излучения нагреваются быстро, остывают они также медленно, как и другие источники нагрева. Особенно это снижает эффективность способа регулирования радиального зазора у турбины по патенту РФ 2511860, МПК F01D 11/24 на режимах форсирования двигателя при повторной приемистости двигателя, когда источник СВЧ горячий.In our opinion, the regulation of the radial clearance of a turbine according to RF patent 2511860, IPC F01D 11/24 in the engine boosting modes can be more flexible and more accurate than that of this turbine, and, therefore, more efficient. In the modes of boosting the engine of a turbine according to the patent of the Russian Federation 2519127, IPC F01D 11/24, microwave sources are turned off. The annular insert according to the patent of the Russian Federation 2519127 is cooled by much hotter air than the annular insert according to the patent of the Russian Federation 2511860. In addition, the conditions for its cooling here are still worsened by the location of the microwave radiation sources directly above the annular insert, which negatively affects the flow of cooling air around it. Although microwave sources heat up quickly, they cool as slowly as other heat sources. This especially reduces the effectiveness of the method for regulating the radial clearance of a turbine according to the patent of the Russian Federation 2511860, IPC F01D 11/24 in engine boosting modes with repeated engine throttle response when the microwave source is hot.

Тепловая инерционность турбин газотурбинных двигателей велика и поэтому во многих случаях тепловая инерционность резистивных и индукционных источников нагрева может оказаться вполне подходящей для использования их в системах регулирования радиальных зазоров турбин ГТД.The thermal inertia of gas turbine engine turbines is high, and therefore, in many cases, the thermal inertia of resistive and induction heating sources may be quite suitable for use in systems for regulating the radial clearance of turbine engines.

Конструкции турбин с этими источниками нагрева проще, чем у турбин с источниками СВЧ-излучения, так как эти источники могут питаться от самолетного генератора, а для питания источников СВЧ требуется специальное оборудование. Поэтому применять источники СВЧ целесообразно только в тех случаях, когда применение резистивных и индукционных источников оказывается не эффективным.Turbine designs with these heat sources are simpler than turbines with microwave sources, as these sources can be powered by an airplane generator, and special equipment is required to power microwave sources. Therefore, it is advisable to use microwave sources only in those cases where the use of resistive and induction sources is not effective.

Кроме того, общим недостатком патентов РФ: 2425985, 2435039, 2511860, 2519127 является отсутствие в этих предложениях средств эффективного демпфирования возможных колебаний предлагаемой системы регулирования радиальных зазоров.In addition, a common drawback of RF patents: 2425985, 2435039, 2511860, 2519127 is the lack of effective damping in these proposals of possible oscillations of the proposed radial clearance control system.

Разработкой систем теплового активного регулирования радиальных зазоров турбин авиационных ГТД занимаются практически все ведущие авиационные фирмы, разрабатывающие новые конструкции авиационных двигателей. Но в настоящее время ни одна из известных запатентованных конструкций турбин с системой теплового активного регулирования радиальных зазоров со специальными нагревателями не обеспечивает бесспорного преимущества на всех режимах полетного цикла по сравнению с другими предложенными такими системами. По-видимому, это и то обстоятельство, что такие системы в известных предлагаемых случаях предназначены для регулирования радиальных зазоров только одной ступени турбины, пока является одной из причин отсутствия таких систем в конструкциях авиационных ГТД, находящихся в эксплуатации.Almost all leading aviation companies developing new designs of aircraft engines are engaged in the development of systems for the thermal active regulation of the radial clearances of aircraft turbine engines. But at present, none of the known patented designs of turbines with a system of thermal active regulation of radial clearances with special heaters provides an indisputable advantage in all flight cycle modes compared to other proposed such systems. Apparently, this and the fact that such systems in known cases are designed to regulate the radial clearances of only one stage of the turbine, is still one of the reasons for the absence of such systems in the design of aircraft gas turbine engines in operation.

Еще раз подчеркнем, что попытки внедрения активной системы регулирования радиальных зазоров турбины ВД оказались пока не особо успешными (см. Данильченко В.П., Лукачев С.В., Копылов Ю.Л. [и др.]. Проектирование авиационных газотурбинных двигателей. - Самара, Изд-во СНЦ РАН, 2008. - 619 с).We emphasize once again that attempts to introduce an active system for regulating the radial clearance of a VD turbine have so far not been particularly successful (see Danilchenko VP, Lukachev SV, Kopylov Yu.L. [et al.]. Design of aircraft gas turbine engines. - Samara, Publishing House of the SSC RAS, 2008 .-- 619 s).

Поэтому ставится задача предложить конструкции одно и двухступенчатой турбины ВД двухконтурного авиационного двигателя с системой теплового активного регулирования радиальных зазоров, достаточно конструктивно простую, ремонтнопригодную, с возможной быстрой заменой изношенных узлов системы управления радиальными зазорами, с хорошей массовой характеристикой, эффективную на всех режимах полетного цикла, причем такую, эффективность которой на каждом режиме была бы, по крайней мере, не ниже лучшего результата, гипотетически достигаемого на этом режиме каким-либо из известных предложений, и вполне сочетаемую с известными успешно применяемыми на находящихся в эксплуатации и в разработке ГТД турбокомпрессорами с системами управления радиальными зазорами. Причем положение конструктивного элемента регулятора расхода, регулирующего расход охлаждающего воздуха на крейсерском режиме, фиксировалось бы при обесточенном приводе регулятора расхода, и возможные колебания системы регулирования радиальных зазоров эффективно демпфировались, а охлаждающий воздух второго контура после охлаждения кольцевой вставки повторно полезно использовался.Therefore, the task is to propose the design of a single and two-stage VD turbine of a dual-circuit aircraft engine with a system of thermal active regulation of radial clearances, which is structurally simple, maintainable, with the possible quick replacement of worn-out components of the radial clearance control system, with a good mass characteristic, effective in all flight cycle modes, moreover, one whose effectiveness in each mode would be at least not lower than the best result, is hypothetically achieved on this mode, any of the known proposals, and it is combined with the known successfully applied to in-service and in the development of gas turbine engine turbochargers with controls radial clearances. Moreover, the position of the structural element of the flow regulator, which regulates the flow of cooling air in the cruise mode, would be fixed with a deenergized drive of the flow regulator, and possible oscillations of the radial clearance control system would be effectively damped, and the cooling air of the second circuit after cooling the ring insert would be reused useful.

Турбина двухконтурного газотурбинного двигателя с регулированием радиального зазора в турбине по патенту РФ 2519127, МПK F01D 11/24 по технической сущности наиболее близка к предлагаемой и принята за прототип.The turbine of a double-circuit gas turbine engine with regulation of the radial clearance in the turbine according to the patent of the Russian Federation 2519127, MPK F01D 11/24 is by its technical essence closest to the proposed one and adopted as a prototype.

Поставленная задача решается тем, что предлагается одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, содержащая одну охлаждаемую ступень с сопловым аппаратом с полостями над ним и под ним и ротор турбины с охлаждаемым рабочим колесом, а также статор турбины, содержащий, по меньшей мере, два корпуса турбины с полостями между ними, в которые поступает сжатый воздух из-за последней ступени компрессора высокого давления, и систему регулирования радиального зазора, содержащую кольцевую вставку, над рабочим колесом турбины, охватывающую с кольцевым радиальным зазором рабочие лопатки ротора турбины, и упруго и герметично скрепленную с деталями, образующими внутренний корпус турбины, нагреватель, охватывающий кольцевую вставку с возможностью ее нагрева, воздухозаборник, регулятор расхода охлаждающего воздуха с приводом, бортовой компьютер и датчики, и нагреватель, привод регулятора расхода и датчики соединены электрическими связями с бортовым компьютером, отличающаяся тем, что кольцевая вставка выполнена пустотелой и размещена в полости, отделенной от второго контура двигателя корпусом и вертикальной стенкой, совместно закрепленными на корпусе камеры сгорания, и кольцевая вставка кольцевыми выступами, выполненными на ее боковых сторонах, с натягом закреплена с возможностью теплового расширения в ответных кольцевых канавках вертикальной стенки и фланца, выполненного на внутренней части наружного корпуса ТВД, сопловой аппарат кольцевыми выступами также с натягом закреплен в ответных кольцевых канавках вертикальной стенки и корпуса камеры сгорания, в котором и в вертикальной стенке выполнены равнораспределенные по окружности отверстия, через которые из камеры сгорания поступает вторичный воздух в полости над сопловым аппаратом и кольцевой вставкой, а диск и рабочие лопатки колеса ТВД также охлаждаются вторичным воздухом, закрученным подкручивающим устройством перед поступлением на полотно диска, и наружное кольцо соплового аппарата, кольцевая вставка и внутренняя часть с фланцем наружного корпуса ТВД образуют внутренний герметичный корпус ТВД, кольцевой нагреватель СВЧ, или резистивный, или индукционный состоит из двух отдельных полуколец, выполненных каждое в виде металлического корпуса, внутри которого закреплен нагревательный элемент, и каждое полукольцо нагревателя закреплено на кольцевой вставке с возможностью радиального теплового расширения совместно с кольцевой вставкой и тангенциального теплового расширения относительно кольцевой вставки с помощью байонетного соединения с ней и шпонок, расположенных с натягом в ответных пазах кольцевой вставки и каждого полукольца в его среднем поперечном сечении, в кольцевую вставку диаметрально противоположно с натягом по трубной конической резьбе ввернуты два патрубка - патрубок - воздухозаборник для подвода охлаждающего воздуха из второго контура во внутреннюю полость кольцевой вставки и патрубок отвода этого воздуха во второй контур или для охлаждения сопла, или для других целей, и каждый патрубок проходит через отверстие в наружном корпусе ТВД и в корпусной детали, герметично закрепленной на корпусе ТВД, соединение каждого патрубка с этой корпусной деталью уплотнено двумя парами поршневых колец, причем в каждой паре поршневых колец разрезы этих колец расположены диаметрально противоположно, на каждый патрубок навернута опора, или эта опора выполнена заодно целое с каждым из патрубков, и к этой опоре симметрично патрубку контровочными шайбами и винтами крепятся центральные опоры двух рессор, выполненных в виде многослойного пакета, сжатого распределенной нагрузкой, набранного из стальных, каленых или нагартованных, шлифованных лент, изготовленных из нержавеющей стали, покрытых износостойким покрытием, а сами рессоры своими концевыми опорами закреплены во втором контуре на наружном корпусе ТВД, таким образом, что продольная ось пакета располагается перпендикулярно оси двигателя, и при этом за счет упругой деформации пакета создано требуемое усилие упругой дополнительной фиксации кольцевой вставки, и пакет в центральной опоре и двух концевых опорах рессоры закреплен неподвижно с помощью двух заклепок, расположенных по бокам пакета без зазора в полукруглых выемках, выполненных в лентах, либо пакет в концевых опорах закреплен с возможностью смещения его концов вдоль его продольной оси в пределах прямого участка, выполненного в этом случае в центральной части полукруглых выемок, свободный конец патрубка - воздухозаборника со стороны потока воздуха во втором контуре косо срезан, а патрубок отвода воздуха соединен с трубопроводом, на выходе из которого установлен либо нормально открытый, либо нормально закрытый электропневмоклапан, и управление радиальными зазорами выполняется по командам бортового компьютера по способу п. 14 формулы изобретения, либо золотниковый распределитель с электромагнитным приводом, сконструированный так, что положение золотника, регулирующего расход воздуха, на крейсерском режиме на высотах, превышающих высоту ограничения по баростату Н, фиксировалось при обесточенном электромагнитном приводе, причем электромагнитный привод выполнен с защитой от проворачивания и с пружиной возврата, включение и выключение нагревателя, и регулирование интенсивности его нагрева, открытие и закрытие подвода охлаждающего воздуха из второго контура и интенсивность этого подвода происходят по командам бортового компьютера, вырабатываемым программой соответственно сигналам датчиков - датчика оборотов двигателя и баростата по способу п. 13 формулы изобретения, либо датчиков, измеряющих размер радиального зазора по рабочим лопаткам по способу п. 15 формулы / изобретения, и в наружном корпусе второго контура двигателя над расположением рессор выполнены прямоугольные лючки, герметично закрытые крышками, а в наружном корпусе ТВД выполнен патрубок, соединенный трубопроводом с промежуточной ступенью КВД, подающий охлаждающий воздух для охлаждения переднего соплового аппарата турбины среднего давления.The problem is solved in that a one-stage high pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine is proposed, comprising one cooled stage with a nozzle apparatus with cavities above and below it and a turbine rotor with a cooled impeller, as well as a turbine stator, comprising at least two turbine bodies with cavities between them, into which compressed air enters due to the last stage of the high pressure compressor, and the system is regulated a radial clearance containing an annular insert above the turbine impeller, covering the rotor blades of the turbine rotor with an annular radial clearance, and elastically and hermetically fastened to the parts forming the turbine’s inner casing, a heater enclosing the annular insert with the possibility of heating, an air intake, a flow regulator cooling air with a drive, an on-board computer and sensors, and a heater, a flow regulator drive and sensors are electrically connected to an on-board computer, characterized in that about the annular insert is hollow and placed in a cavity separated from the second circuit of the engine by a housing and a vertical wall, jointly mounted on the housing of the combustion chamber, and the annular insert with annular protrusions made on its sides, is tightened with the possibility of thermal expansion in the reciprocal ring grooves vertical wall and flange made on the inner part of the outer housing of the theater, the nozzle apparatus with ring protrusions is also tightly fixed in the reciprocal ring grooves the vertical wall and the housing of the combustion chamber, in which holes are equally distributed around the circumference in the vertical wall, through which secondary air enters the cavity above the nozzle apparatus and the annular insert, and the disk and rotor blades of the turbine engine wheel are also cooled by secondary air swirling device before entering the disk blade, and the outer ring of the nozzle apparatus, the annular insert and the inner part with the flange of the outer housing of the theater form an internal tight a TVD case, a microwave ring heater, or resistive or induction, consists of two separate half rings, each made in the form of a metal case, inside which a heating element is fixed, and each half of the heater is mounted on the ring insert with the possibility of radial thermal expansion together with the ring insert and tangential thermal expansion relative to the annular insert using a bayonet connection with it and dowels located with interference in the mating grooves of the annular insert and each two half rings in its middle cross section, two nozzles are screwed into the annular insert diametrically opposite with an interference fit through a conical pipe thread - a nozzle - an air intake for supplying cooling air from the second circuit to the inner cavity of the annular insert and a pipe for removing this air to the second circuit or for cooling the nozzle , or for other purposes, and each nozzle passes through an opening in the outer theater of the theater and in the case, hermetically mounted on the theater, the connection of each nozzle to this it is sealed with a two-piece piston ring pair, and in each pair of piston rings the cuts of these rings are diametrically opposed, a support is screwed on each pipe, or this support is integral with each of the pipes, and central to this pipe symmetrically secures the pipe with lock washers and screws supports of two springs, made in the form of a multilayer package, compressed by a distributed load, recruited from steel, red-hot or cured, polished tapes made of stainless steel, hardened by a wear-resistant coating, and the springs themselves with their end supports are fixed in the second circuit on the outer theater housing, so that the longitudinal axis of the package is perpendicular to the axis of the engine, and due to the elastic deformation of the package, the required additional elastic additional fixing force of the ring insert is created, and the package in the central support and two end supports of the spring is fixed motionless with the help of two rivets located on the sides of the package without a gap in the semicircular recesses made in tapes, or the package at the end the support is fixed with the possibility of displacement of its ends along its longitudinal axis within the straight section, made in this case in the central part of the semicircular recesses, the free end of the pipe - air intake from the side of the air flow in the second circuit is obliquely cut, and the pipe of the air outlet is connected to the pipeline, at the output of which either a normally open or a normally closed electro-pneumatic valve is installed, and radial clearance control is performed according to the on-board computer commands according to the method of claim 14 of the formula a spool, or a spool valve with an electromagnetic drive, designed so that the position of the spool regulating the air flow in cruise mode at heights exceeding the height of the barostat limit H is fixed with a de-energized electromagnetic drive, and the electromagnetic drive is made with rotation protection and with a spring return, turning on and off the heater, and regulating the intensity of its heating, opening and closing the supply of cooling air from the second circuit and the intensity This approach occurs according to the on-board computer commands generated by the program according to the signals of the sensors — engine speed sensor and barostat according to the method of claim 13, or sensors measuring the size of the radial clearance by the blades according to the method of claim 15 of the claims / rectangular engine hatches, hermetically closed by covers, are made over the housing of the engine’s second circuit above the spring arrangement, and a nozzle is made in the outer theater assembly connected by a pipeline to the intermediate stage KV D, supplying cooling air for cooling the front nozzle apparatus of the medium pressure turbine.

В одноступенчатой ТВД применяется вариант способа по п. 15 формулы изобретения, в котором датчики, измеряющие радиальный зазор, закреплены в кольцевой вставке предлагаемой одноступенчатой ТВД.In a one-stage theater of operations, a variant of the method according to claim 15 of the claims is used, in which the sensors measuring the radial clearance are fixed in the annular insert of the proposed one-stage theater.

Новым и принципиально важным, по нашему мнению, является предложение охлаждения кольцевой вставки воздухом, подаваемым во внутреннюю полость кольцевой вставки, а также использование этого предложения в комбинации с подачей вторичного воздуха из камеры сгорания (КС) в полости над сопловым аппаратом ТВД и над кольцевой вставкой и для охлаждения диска и рабочих лопаток ротора ТВД. Причем первое предложение обеспечивает расширение диапазона управления радиальными зазорами, позволяет более гибко и точно управлять величинами этих зазоров. Использование второго предложения почти полностью разгружает от перепада давлений внутренний корпус ТВД, так как давления воздуха перед рабочим колесом турбины равно давлению в указанных полостях, равно давлению вторичного воздуха (приблизительно равно давлению воздуха за последней ступенью КВД). Это существенно упрощает конструктивное решение задачи обеспечения прочности и герметичности внутреннего корпуса ТВД, позволяет уменьшить массу его деталей, прежде всего массу наружного кольца соплового аппарата.A new and fundamentally important, in our opinion, is the proposal for cooling the annular insert with air supplied to the internal cavity of the annular insert, as well as the use of this proposal in combination with the supply of secondary air from the combustion chamber (CC) in the cavity above the nozzle apparatus of the theater of manufacture and above the annular insert and for cooling the disk and rotor blades of the theater rotor. Moreover, the first sentence provides an extension of the range of control of radial gaps, allows more flexible and precise control of the values of these gaps. The use of the second sentence almost completely relieves the internal theater housing from pressure differences, since the air pressure in front of the turbine impeller is equal to the pressure in the indicated cavities, equal to the secondary air pressure (approximately equal to the air pressure behind the last stage of the HPC). This greatly simplifies the constructive solution to the problem of ensuring the strength and tightness of the internal housing of a theater, and reduces the mass of its parts, especially the mass of the outer ring of the nozzle apparatus.

Заметим, что применение кольцевой вставки, регулируемого отбора охлаждающего воздуха из второго контура и подвод его во внутреннюю полость кольцевой вставки с одновременным подводом вторичного воздуха из камеры сгорания в полость над кольцевой вставкой, нагревателя с регулируемой скоростью и температурой нагрева, компьютера и датчика числа оборотов и баростата и использование их по способу п. 13 формулы изобретения, или датчиков, измеряющих радиальный зазор, и использование их по способу п. 15 формулы изобретения в одной системе управления радиальными зазорами, по нашему мнению, является новым, хотя использование этих устройств по отдельности, или их комбинации, отличной от предлагаемой, известно из опубликованных литературных источников и патентной литературы (см. выше).Note that the use of an annular insert, controlled selection of cooling air from the second circuit and its supply into the internal cavity of the annular insert with the simultaneous supply of secondary air from the combustion chamber to the cavity above the annular insert, a heater with an adjustable speed and heating temperature, a computer, and a speed sensor and barostat and their use according to the method of claim 13 of the claims, or sensors measuring radial clearance, and their use according to the method of claim 15 of the claims in one system radial clearances, in our opinion, is new, although the use of these devices individually, or their combination, different from the proposed one, is known from published literature and patent literature (see above).

Заметим также, что выполнение условия сохранения положения золотника на крейсерском режиме при обесточенном электромагнитном приводе хотя и снижает затраты электроэнергии, но в тоже время увеличивает ход золотника и привода, что в свою очередь увеличивает массу и габариты золотникового распределителя и привода.We also note that the fulfillment of the condition for maintaining the position of the spool on cruising mode with a de-energized electromagnetic drive, although it reduces energy costs, but at the same time increases the stroke of the spool and drive, which in turn increases the mass and dimensions of the spool distributor and drive.

Применение предлагаемой одноступенчатой ТВД, позволит организовать более точную и гибкую, чем у современных авиадвигателей (см. выше), систему управления радиальными зазорами турбины ВД, что в свою очередь, позволит уменьшить монтажный радиальный зазор в ТВД, уменьшить расход воздуха с высоким потенциалом, отбираемого из-за последней ступени компрессора (из-за использования его только в объемах, достаточных для разгрузки от перепада давлений внутреннего корпуса ТВД), обеспечить работу двигателя на всех режимах полетного цикла с меньшими радиальными зазорами, и, следовательно, повысить КПД ТВД и двигателя в целом, снизить удельный расход топлива Ср, избежать опасности врезания концов рабочих лопаток ротора ТВД при запуске двигателя и на дроссельных режимах двигателя при его останове и провала тяги на взлете.The application of the proposed single-stage turbine engine allows organizing a more accurate and flexible than the modern aircraft engine (see above) control system for the radial clearances of the turbine VD, which, in turn, will reduce the mounting radial clearance in the theater, and reduce the air consumption with high potential taken due to the last stage of the compressor (due to its use only in volumes sufficient for unloading from the pressure drop of the internal housing of the theater), to ensure the operation of the engine in all modes of the flight cycle with less radial clearances, and, therefore, increase the efficiency of the theater of operations and the engine as a whole, reduce the specific fuel consumption C p , avoid the danger of cutting the ends of the working blades of the theater rotor when starting the engine and in the throttle modes of the engine when it stops and the thrust fails to take off.

Причем в наиболее типичных случаях нагреватель используется для предварительного нагрева кольцевой вставки при запуске двигателя для избежания врезания рабочих лопаток ротора ТВД в статор из-за упругого вытягивания лопаток и замковой части диска под действием центробежных сил, и на дросселируемых режимах работы двигателя и его останове для увеличения радиальных зазоров и исключения врезания рабочих лопаток, а охлаждение воздухом, подаваемым из второго контура, используется на форсируемых режимах двигателя для уменьшения радиального зазора и исключения провала тяги на взлете и с меньшим расходом охлаждающего воздуха на крейсерском режиме.Moreover, in the most typical cases, the heater is used to preheat the annular insert when starting the engine to avoid cutting the rotor blades of the theater rotor into the stator due to the elastic pulling of the blades and the castle part of the disk under the action of centrifugal forces, and during throttle operation of the engine and its stop to increase radial clearances and exclusion of insertion of rotor blades, and cooling with air supplied from the second circuit is used in boosted engine modes to reduce radial clearance and elimination failure thrust at takeoff and with a smaller flow rate of the cooling air at cruise mode.

Выполнение нагревателя в виде двух полуколец, закрепление их на кольцевой вставке с помощью байонетного соединения и фиксация их от смещения, как твердого тела, в окружном направлении с помощью шпонки, размещенной в среднем сечении каждого полукольца обеспечивает свободное температурное расширение полуколец относительно кольцевой вставки в окружном направлении и смещение их, как твердого тела, без отрыва от кольцевой вставки в радиальных направлениях при ее температурном расширении в этих направлениях, что исключает появление температурных растягивающих напряжений в нагревателе при нагреве кольцевой вставки и нагревателя.The implementation of the heater in the form of two half rings, securing them to the annular insert using a bayonet connection and fixing them from displacement as a solid in the circumferential direction using a key located in the middle section of each half ring provides free thermal expansion of the rings relative to the annular insert in the circumferential direction and their displacement, as a solid, without separation from the annular insert in radial directions with its temperature expansion in these directions, which eliminates the appearance of tamper tural tensile stress in the heater during the heating of the heater and the annular insert.

Смещения поперечных сечений кольцевой вставки в радиальных направлениях при ее тепловом расширении могут быть большими, и увеличение диаметра кольцевой вставки может превышать 4-5 мм (см. Кузнецов Н.Д., Данильченко П.Д., Резник В.Е. Управление радиальными зазорами в турбокомпрессорах авиационных ГТД. - Гос. комитет РСФСР по делам науки и высшей школы. СГАУ. Учебное пособие. Самара, 1991. - 109 с.) и обеспечивается величиной зазора между внешней поверхностью выступов кольцевой вставки и ответной поверхностью пазов деталей, в которых крепиться кольцевая вставка.The radial cross-sectional displacements of the annular insert in the radial directions during its thermal expansion can be large, and the increase in the diameter of the annular insert can exceed 4-5 mm (see Kuznetsov N.D., Danilchenko P.D., Reznik V.E. Control of radial gaps in turbochargers of aviation gas turbine engines. - State Committee of the RSFSR for science and higher education. SSAU. Textbook. Samara, 1991. - 109 p.) and is provided by the size of the gap between the outer surface of the protrusions of the annular insert and the reciprocal surface of the grooves of parts in which the ring Vai insert.

Применение байонетного соединения обеспечивает симметричную конструкцию кольцевой вставки в окружном направлении и, следовательно, изотропность ее температурного расширения в радиальных направлениях. Применение поршневых колец обеспечивает возможность смещения патрубков под действием температурного расширения их и кольцевой вставки и действующих на эти детали статической и динамической нагрузки без разгерметизации стыка между патрубком и корпусной деталью. Использование пар поршневых колец и размещение стыков поршневых колец пары в диаметрально противоположных радиальных сечениях перекрывает все возможные каналы утечек и герметизирует этот стык.The use of a bayonet joint provides a symmetrical design of the annular insert in the circumferential direction and, therefore, the isotropy of its thermal expansion in radial directions. The use of piston rings provides the possibility of displacement of the nozzles under the action of thermal expansion of them and the ring insert and the static and dynamic loads acting on these parts without depressurization of the joint between the nozzle and the body part. The use of pairs of piston rings and the placement of the joints of the piston rings of the pair in diametrically opposite radial sections overlaps all possible leakage channels and seals this joint.

Косой срез концевого сечения патрубка - воздухозаборника увеличивает площадь его входного отверстия.An oblique cut of the end section of the pipe - air intake increases the area of its inlet.

Упругая подвеска патрубков на рессорах, выполненных в виде многослойного пакета, выбрана потому, что они расчетны (см. Эскин И.Д. Исследование обобщенных упругофрикционных характеристик демпферов и амортизаторов авиационных двигателей: дис… канд. тех. наук / И.Д. Эскин. - Куйбышев: КуАИ, 1973. - 150 с.) и расчетом можно определить параметры рессоры, которые будут при ее большой податливости и большом прогибе, равном максимально возможному смещению патрубка в радиальных направлениях, вполне конструктивны и при этом будет обеспечена прочность рессоры, и давление, которое эти рессоры оказывают на кольцевую вставку при этом прогибе, будет вполне приемлемым. Неподвижную заделку многослойного пакета в опорах рессоры следует применять в том случае, когда, обеспечение прочности рессоры не приводит к неконструктивно большой длине рессоры, и когда сжимающие вдоль продольной оси рессору силы, возникающие за счет теплового удлинения рессоры, не приводят к потере устойчивости рессоры при воздействии на нее максимально возможной изгибающей нагрузки. Заметим, что действие такой сжимающей нагрузки может оказаться полезным так, как в этом случае при воздействии на рессору нагрузки, сжимающей ее вдоль продольной оси, и циклической изгибающей нагрузки коэффициент рассеивания рессоры увеличится во всем диапазоне амплитуд ее деформаций (см. Эскин И.Д., дис… канд. тех. наук). Применение рессоры с заделкой многослойного пакета в концевых опорах с возможностью проскальзывания его концов в направлении продольной оси рессоры позволяет уменьшить длину рессоры.The elastic suspension of the nozzles on the springs, made in the form of a multilayer package, was chosen because they are calculated (see Eskin I.D. Study of the generalized elastic-friction characteristics of dampers and shock absorbers of aircraft engines: dis ... Candidate of Technical Science / I.D. Eskin. - Kuibyshev: KuAI, 1973. - 150 p.) And calculation it is possible to determine the parameters of the spring, which, with its great flexibility and large deflection equal to the maximum possible displacement of the nozzle in radial directions, are quite constructive and at the same time the spring strength is ensured ora, and the pressure that these springs exert on the annular insert during this deflection will be quite acceptable. Fixed sealing of a multilayer package in the spring supports should be used when ensuring the spring strength does not lead to an unconstructively long spring, and when the forces compressing along the longitudinal axis of the spring due to the thermal elongation of the spring do not lead to loss of stability of the spring when exposed on it the maximum possible bending load. Note that the action of such a compressive load can be useful, as in this case, when a spring compresses along the longitudinal axis and a cyclic bending load is applied, the dispersion coefficient of the spring will increase over the entire range of amplitudes of its deformations (see Eskin I.D. , dis ... candidate of technical sciences). The use of springs with termination of the multilayer package in the end supports with the possibility of slipping its ends in the direction of the longitudinal axis of the spring allows to reduce the length of the spring.

Кроме того, предлагаемые рессоры обладают очень высокими демпфирующими характеристиками, которые подробно рассматриваются ниже, и эффективно гасят колебания деталей системы управления радиальными зазорами предлагаемой ТВД.In addition, the proposed springs have very high damping characteristics, which are discussed in detail below, and effectively dampen vibrations of parts of the radial clearance control system of the proposed theater.

Симметричное расположение рессор относительно каждого патрубка снижает возможность перекоса патрубков при воздействии на них и кольцевую вставку динамических нагрузок, и, следовательно, повышает надежность герметизации стыка, уплотненного поршневыми кольцами, и снижает износ поршневых колец.The symmetrical arrangement of the springs relative to each nozzle reduces the possibility of misalignment of the nozzles when they are subjected to dynamic loading and the annular insert, and, therefore, increases the reliability of sealing the joint sealed with piston rings and reduces wear on the piston rings.

Наличие лючков в наружном корпусе второго контура обеспечивает хороший доступ к рессорам - деталям, наиболее подверженным износу, и их замену в аэродромных условиях.The presence of hatches in the outer casing of the second circuit provides good access to the springs - parts that are most susceptible to wear, and their replacement in airfield conditions.

Альтернативная установка на выходе трубопровода, отводящего охлаждающий воздух второго контура, нормально открытого, или нормально закрытого электропневмоклапанов, или золотникового распределителя предложена потому, что условия эффективного управления радиальными зазорами, у различных авиационных ГТД, весьма разнообразны и для достижения такого управления у некоторых двигателей достаточно функций «включение» и «выключение» нагревателя и «открытия» и «закрытия» подвода охлаждающего воздуха из второго контура, а у других двигателей для достижения такого результата потребуется кроме этих функций еще функции «изменения интенсивности нагрева и «изменения интенсивности подвода охлаждающего воздуха второго контура».An alternative installation at the outlet of the secondary cooling air exhaust pipe of a normally open, normally closed electro-pneumatic valve, or spool valve has been proposed because the conditions for efficient control of radial clearances for various aircraft gas turbine engines are very diverse and some functions have enough functions to achieve such control “Turning on” and “turning off” the heater and “opening” and “closing” the supply of cooling air from the secondary circuit, while for other engines In order to achieve such a result, in addition to these functions, you will also need the functions “change the heating intensity and“ change the intensity of the supply of cooling air of the second circuit ”.

Предложение двух альтернативных способов управления радиальными зазорами, базирующихся на использовании разных измерительных средств - один способ использует датчик оборотов двигателя и баростат, для включения интенсивного обдува при полете на высотах, превышающих высоту ограничения по баростату, а другой - датчики измерения радиального зазора, закрепленные в кольцевой вставке непосредственно над рабочими лопатками, несмотря на то, что заранее известно, что второй способ точнее и эффективнее по достигаемым результатам первого, выбрано потому, что в настоящее время нет датчиков измерения радиального зазора, способных работать при Tr=1800°K. Рабочий диапазон таких датчиков ограничен температурой Tr=1500°K. Но в настоящее время многие ведущие авиационные фирмы занимаются разработкой датчиков измерения радиального зазора, способных работать при Tr=1800°K. Поэтому у авиационных ГТД с одноступенчатой ТВД с температурой Tr=1800°K рекомендуется применять первый из этих способов, а у авиационных ГТД с одноступенчатой ТВД с температурой Tr≤1500°K - второй из этих способов.Proposal of two alternative methods of controlling radial clearances based on the use of different measuring instruments - one method uses an engine speed sensor and a barostat to enable intensive airflow during flight at altitudes exceeding the height of the barostat limit, and the other uses radial clearance sensors fixed in an annular insert directly above the working blades, despite the fact that it is known in advance that the second method is more accurate and more effective according to the achieved results of the first, about because there are currently no sensors for measuring radial clearance, capable of operating at Tr = 1800 ° K. The operating range of such sensors is limited by the temperature Tr = 1500 ° K. But at present, many leading aviation companies are developing radial clearance sensors capable of operating at Tr = 1800 ° K. Therefore, it is recommended to use the first of these methods for aviation gas turbine engines with a single-stage turbine engine with a temperature of Tr = 1800 ° K, and the second of these methods for aviation gas-turbine engines with a single-stage turbine engine with a temperature of Tr≤1500 ° K.

С целью снижения инерционности системы управления предлагаемой одноступенчатой ТВД и повышения эффективности этой системы предлагается одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, отличающаяся тем, что система подачи охлаждающего воздуха на полотно диска и рабочие лопатки ротора ТВД содержит трубопровод с заслонкой, соединяющий полость за последней ступенью КВД с полостью перед подкруточным устройством, а сама система управления радиальными зазорами турбины управляется по варианту способа п. 13 с активным охлаждением полотна диска, или по способу по п. 15 формулы изобретения.In order to reduce the inertia of the control system of the proposed single-stage turbine engine and increase the efficiency of this system, a single-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine is proposed, characterized in that the cooling air supply system to the blade web and the working blades of the turbine rotor contains a pipeline with a shutter connecting the cavity behind the last stage of the HPC with the cavity in front of the winding device, and the control system itself radial clearances of the turbine is controlled according to process variant n. 13 drive web with active cooling, or by the method of claim. 15 claims.

Эту конструкцию ТВД следует применять в случае, когда велико приращение величины радиального зазора на взлетном режиме при выключенной системе управления радиальными зазорами (см. ниже).This design of the theater should be used in the case when the increment of the radial clearance in take-off mode is large with the radial clearance control system turned off (see below).

Для использования в ДТРД с температурой Tr=1800°K с системой управления радиальными зазорами, использующей датчик оборотов и баростат и способы управления этими зазорами по п. 13 формулы изобретения предлагается одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, отличающаяся тем, что на внутреннюю рабочую поверхность кольцевой вставки нанесен слой истираемого материала.For use in a DDRT with a temperature of Tr = 1800 ° K with a radial clearance control system using a speed sensor and a barostat and methods for controlling these clearances, a single-stage high pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine is proposed characterized in that a layer of abradable material is applied to the inner working surface of the annular insert.

С целью улучшения упругофрикционных характеристик (УФХ) турбины предлагается одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, отличающаяся тем, что каждая рессора собрана из прямых лент и сжата равномерно распределенной нагрузкой - давлением воздуха во втором контуре двигателя.In order to improve the elastic-frictional characteristics (UVC) of the turbine, a one-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine is proposed, characterized in that each spring is assembled from straight tapes and is compressed by a uniformly distributed load - air pressure in the second circuit of the engine.

Параметры рессоры этой турбины можно определить расчетом (см. Эскин И.Д. Исследование обобщенных упругофрикционных характеристик демпферов и амортизаторов авиационных двигателей: дис… канд. тех. наук, приложение / И.Д. Эскин. - Куйбышев: КуАИ, 1973. - 315 с). С ростом числа лент n в рессоре ее коэффициент рассеивания ψ растет и при n=10 достигает очень большой величины ψmax>6, и начиная с n=15 с дальнейшим ростом n растет асимптотически и при n=15 ее коэффициент рассеивания ψmax=7. Поэтому рекомендуется предпочтительно применять рессоры с n=10÷15 лент с толщиной h=0,4÷0,5 мм.The spring parameters of this turbine can be determined by calculation (see Eskin I.D. Study of the generalized elastic-friction characteristics of dampers and shock absorbers of aircraft engines: diss ... candidate of technical sciences, appendix / I.D. Eskin. - Kuibyshev: KuAI, 1973. - 315 from). As the number of ribbons n in the spring increases, its dispersion coefficient ψ grows and, for n = 10, it reaches a very large value ψ max > 6, and starting from n = 15 with a further increase in n, it grows asymptotically, and for n = 15 its dispersion coefficient ψ max = 7 . Therefore, it is recommended to use springs with n = 10 ÷ 15 tapes with a thickness h = 0.4 ÷ 0.5 mm.

Давление во втором контуре двигателя не велико и его может не хватить для получения необходимого для эффективного гашения колебаний деталей системы управления радиальными зазорами количества энергии, рассеиваемой рессорами.The pressure in the second circuit of the engine is not large and may not be enough to obtain the amount of energy dissipated by the springs necessary for the effective damping of the oscillations of the parts of the radial clearance control system.

Поэтому в этом случае с целью увеличения величины энергии, рассеиваемой рессорами за цикл колебаний, предлагается одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, отличающаяся тем, что каждая рессора собрана в следующей компоновке: ее пакет собран из лент одинаковой толщины, в центре его установлены две три и более гладких лент, на них с двух сторон установлены пакеты, собранные «гофр в гофр» из двух и более гофрированных лент таким образом, что вершины гофров одного пакета опираются на пакет гладких лент в тех же сечениях, что и вершины второго пакета, и шаг гофров гофрированных лент выбран таким, что в пролете пакета располагается только одна вершина, опирающаяся на пакет гладких лент в середине пролета, и под каждой опорой рессоры располагается только одна вершина гофра, а на пакеты гофрированных лент установлены пакеты, собранные из одной, двух и более гладких лент, и в собранной рессоре гофры гофрированных лент полностью выпрямлены.Therefore, in this case, in order to increase the energy dissipated by the springs during the oscillation cycle, we propose a single-stage high pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine, characterized in that each spring is assembled in the following arrangement: its package is assembled from the same ribbons thickness, in the center of it are two or more smooth ribbons, on both sides are packages assembled “corrugation into corrugation” of two or more corrugated ribbons in this way m, that the vertices of the corrugations of one packet rest on a packet of smooth ribbons in the same sections as the vertices of the second packet, and the step of the corrugations of the corrugated ribbons is chosen such that only one vertex is located in the span of the packet, resting on the packet of smooth ribbons in the middle of the span, and under each spring support there is only one vertex of the corrugation, and packages made of one, two or more smooth ribbons are installed on the packages of corrugated ribbons, and in the assembled spring corrugations of the corrugated ribbons are completely straightened.

Хотя у этих рессор коэффициент рассеивания меньше, чем у рессор, сжатых равномерно распределенной нагрузкой, он все равно достаточно высок ψmax=5, а энергия, рассеиваемая за цикл колебаний при тех же конструктивных параметрах и одинаковом прогибе у этой рессоры больше, так как ее ленты кроме давления во втором контуре еще дополнительно сжаты нагрузкой, полученной за счет упругого выпрямления гофрированных пакетов. Параметры этих рессор также расчетны (см. Эскин И.Д., дис… канд. тех. наук).Although these springs have a lesser dispersion coefficient than springs compressed by a uniformly distributed load, it is still quite high ψ max = 5, and the energy dissipated during the oscillation cycle with the same design parameters and the same deflection is larger for this spring, since In addition to the pressure in the second circuit, the tapes are additionally compressed by the load obtained by elastic straightening of the corrugated packets. The parameters of these springs are also calculated (see Eskin I.D., disc ... Cand. Tech. Sciences).

Предлагается также одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, отличающаяся тем, что на пакеты гладких лент или непосредственно на пакеты гофрированных лент устанавливают по одной гладкой ленте с толщиной

Figure 00000001
, где k=5÷10, h - толщина внутренних лент пакета, и шаг гофрированных лент пакета выбран таким, что в каждом пролете располагаются одна, две и более вершин гофров, и в собранной рессоре гофры гофрированных лент полностью выпрямлены.A one-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine is also proposed, characterized in that one smooth tape with a thickness of one is installed on packages of smooth tapes or directly on packages of corrugated tapes
Figure 00000001
, where k = 5 ÷ 10, h is the thickness of the inner ribbons of the bag, and the step of the corrugated ribbons of the bag is chosen so that in each span there are one, two or more vertices of the corrugations, and in the assembled spring the corrugations of the corrugated ribbons are completely straightened.

С ростом величины k коэффициент рассеивания ψ рессоры падает, но при k=5÷10 падает незначительно по сравнению с рессорой, набранной из лент одинаковой толщины (k=2) (см. Эскин И.Д., дис… канд. тех. наук). Установка снаружи пакета лент с такой большей толщиной позволяет гарантировано полностью выпрямить ленты гофрированных пакетов в собранной рессоре, что улучшает ее упругофрикционные свойства.With an increase in the value of k, the scattering coefficient ψ of the spring decreases, but at k = 5 ÷ 10 it drops slightly compared to a spring drawn from tapes of the same thickness (k = 2) (see Eskin I.D., diss. ) Installation outside the package of tapes with such a greater thickness allows guaranteed to fully straighten the ribbons of the corrugated bags in the assembled spring, which improves its elastic friction properties.

Из вышеприведенного анализа известных систем управления радиальными зазорами можно сделать вывод, что в эксплуатируемых авиационных двигателях (в отличие от опубликованных патентов) внедрены только системы, которые управляют радиальными зазорами не одной, а сразу всеми ступенями устройства - например, КНД, КВД, ТНД.From the above analysis of known radial clearance control systems, it can be concluded that in operating aircraft engines (as opposed to published patents), only systems are introduced that control radial clearances of not one, but all of the device steps at once - for example, low-pressure, high-pressure and high-pressure pumps.

Современные авиационные ГТД выполняются с одно или двухступенчатой турбиной высокого давления.Modern aircraft gas turbine engines are performed with one or two-stage high-pressure turbine.

Поэтому ставится задача создания двухступенчатой турбины высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с эффективной системой управления системой радиальными зазорами обеих ступеней турбины ВД, вполне сочетаемой с другими системами управления радиальными зазорами турбокомпрессора двигателя, достаточно простой по конструкции с хорошей массовой характеристикой.Therefore, the task is to create a two-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with an effective control system for the radial clearance system of both stages of the VD turbine, which is quite compatible with other radial clearance control systems of the turbocharger of the engine, which is quite simple in design with good mass characteristics.

Турбина двухконтурного газотурбинного двигателя с регулированием радиального зазора в турбине по патенту РФ 2519127, МПК F01D 11/24 по технической сущности наиболее близка к предлагаемой и также принята за прототип.The turbine of a double-circuit gas turbine engine with regulation of the radial clearance in the turbine according to the patent of the Russian Federation 2519127, IPC F01D 11/24 is in technical essence closest to the proposed one and is also taken as a prototype.

Поставленная задача решается тем, что предлагается двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, содержащая, две охлаждаемых ступени с сопловыми аппаратами с полостями над ними и под ними и ротор турбины с охлаждаемым рабочим колесом первой ступени, а также статор турбины, содержащий, по меньшей мере, два корпуса турбины с полостями между ними, и в полость первой ступени которого поступает сжатый воздух из-за последней ступени компрессора высокого давления, и систему регулирования радиального зазора каждой ступени турбины, содержащую кольцевую вставку, над рабочим колесом турбины, охватывающую с кольцевым радиальным зазором рабочие лопатки ротора турбины, и упруго и герметично скрепленную с деталями, образующими внутренний корпус турбины, нагреватель, охватывающий кольцевую вставку с возможностью ее нагрева, воздухозаборник, регулятор расхода охлаждающего воздуха с приводом, и датчики, и нагреватели, приводы регулятора расхода соединены электрическими связями с бортовым компьютером, отличающаяся тем, что кольцевая вставка первой ступени турбины выполнена пустотелой и размещена в полости, отделенной от второго контура двигателя корпусом и вертикальной стенкой, совместно закрепленными на корпусе камеры сгорания, и кольцевая вставка кольцевыми выступами, выполненными на ее боковых сторонах, с натягом закреплена с возможностью теплового расширения в ответных кольцевых канавках вертикальной стенки и фланца, выполненного на внутренней части наружного корпуса первой ступени ТВД, сопловой аппарат кольцевыми выступами также с натягом закреплен в ответных кольцевых канавках вертикальной стенки и корпуса камеры сгорания, в котором и в вертикальной стенке выполнены равнораспределенные по окружности отверстия, через которые из камеры сгорания поступает вторичный воздух в полости над сопловым аппаратом и кольцевой вставкой, а диск и рабочие лопатки колеса первой ступени ТВД также охлаждаются вторичным воздухом, закрученным подкручивающим устройством перед поступлением на полотно диска, кольцевой нагреватель СВЧ, или резистивный, или индукционный состоит из двух отдельных полуколец, выполненных каждое в виде металлического корпуса, внутри которого закреплен нагревательный элемент, и каждое полукольцо нагревателя закреплено на кольцевой вставке с возможностью радиального теплового расширения совместно с кольцевой вставкой и тангенциального теплового расширения относительно кольцевой вставки с помощью байонетного соединения с ней и шпонок, расположенных с натягом в ответных пазах кольцевой вставки и каждого полукольца в его среднем поперечном сечении, в кольцевую вставку диаметрально противоположно с натягом по трубной конической резьбе ввернуты два патрубка - патрубок - воздухозаборник для подвода охлаждающего воздуха из второго контура во внутреннюю полость кольцевой вставки и патрубок отвода этого воздуха во второй контур или для охлаждения сопла, или для других целей, и каждый патрубок проходит через отверстие в наружном корпусе первой ступени ТВД и в корпусной детали, герметично закрепленной на этом корпусе ТВД, соединение каждого патрубка с этой корпусной деталью уплотнено двумя парами поршневых колец, причем в каждой паре поршневых колец разрезы этих колец расположены диаметрально противоположно, на каждый патрубок навернута опора, или эта опора выполнена заодно целое с каждым из патрубков, и к этой опоре симметрично патрубку контровочными шайбами и винтами крепятся центральные опоры двух рессор первой ступени ТВД, выполненных в виде многослойного пакета, сжатого распределенной нагрузкой, набранного из стальных, каленых или нагартованных, шлифованных лент, изготовленных из нержавеющей стали, покрытых износостойким покрытием, а сами эти рессоры своими концевыми опорами закреплены во втором контуре на наружном корпусе камеры сгорания и на наружном корпусе первой ступени ТВД, таким образом, что продольная ось пакета располагается параллельно оси двигателя, и при этом за счет упругой деформации пакета создано требуемое усилие упругой дополнительной фиксации кольцевой вставки, причем одна из концевых опор выполнена общей для обеих рессор первой ступени, а другая - общей для четырех рессор - двух рессор первой ступени и двух конструктивно аналогичных рессор второй ступени, у которых общая вторая концевая опора закреплена на наружном корпусе первой ступени ТВД, а вторая концевая опора, общая для двух рессор второй ступени, закреплена на наружном корпусе второй ступени ТВД, и пакет каждой рессоры в центральной опоре и двух концевых опорах закреплен неподвижно с помощью двух заклепок, расположенных по бокам пакета без зазора в полукруглых выемках, выполненных в лентах, либо пакет в концевых опорах закреплен с возможностью смещения его концов вдоль его продольной оси в пределах прямого участка, выполненного в этом случае в центральной части полукруглых выемок, свободный конец патрубка - воздухозаборника со стороны потока воздуха во втором контуре косо срезан, а патрубок отвода воздуха соединен с трубопроводом, на выходе из которого установлен либо нормально открытый, либо нормально закрытый электропневмоклапан, а в наружном корпусе первой ступени ТВД выполнен патрубок, соединенный трубопроводом с промежуточной ступенью КВД, подающий охлаждающий воздух для охлаждения соплового аппарата второй ступени ТВД и через равнорасположенные по окружности отверстия в вертикальной стенке, закрепленной совместно с наружным корпусом второй ступени ТВД, в полость над кольцевой вставкой второй ступени ТВД, причем выбрана та промежуточная ступень КВД, которая обеспечивает незначительный перепад давления на наружном кольце соплового аппарата второй ступени ТВД, а сам сопловой аппарат крепиться в статоре ТВД с помощью кольцевых выступов, входящих с натягом в ответные кольцевые канавки, выполненные во фланце внутренней части наружного корпуса первой ступени ТВД и вертикальной стенке, кольцевая вставка второй ступени крепится к этой же вертикальной стенке и вертикальной стенке, выполненной заодно целое с наружным корпусом второй ступени ТВД, и наружное кольцо соплового аппарата первой ступени, ее кольцевая вставка, наружное кольцо соплового аппарата второй ступени, ее кольцевая вставка, элементы наружных корпусов ТВД, к которым крепятся эти детали, образуют внутренний герметичный корпус ТВД, кольцевая вставка, патрубок - воздухозаборник, патрубок отвода воздуха, нагреватель, корпусные детали, центральные опоры рессор и соединения этих деталей второй ступени ТВД конструктивно аналогичны этим деталям и их соединениям первой ступени, но могут отличаться от них только параметрами, а патрубок отвода воздуха второй ступени соединен с трубопроводом, на выходе из которого установлен либо нормально открытый, либо нормально закрытый электропневмоклапан, либо патрубки отвода охлаждающего воздуха первой и второй ступеней присоединены каждый к своему входу в золотниковый распределитель с электромагнитным приводом, сконструированный так, что каждая ступень либо имеет свой выход охлаждающего воздуха из золотникового распределителя, либо обе ступени имеют общий выход из него, и положение золотника, регулирующего расход воздуха, на крейсерском режиме, на высотах, превышающих высоту ограничения по баростату Н, фиксировалось при обесточенном электромагнитном приводе, причем электромагнитный привод выполнен с защитой от проворачивания и с пружиной возврата, включение и выключение нагревателей и регулирование интенсивности их нагрева, открытие и закрытие подвода охлаждающего воздуха из второго контура и интенсивность этого подвода обеих ступеней происходят по командам бортового компьютера, вырабатываемым программой соответственно сигналам датчиков, измеряющих размер радиального зазора по рабочим лопаткам по способу п. 15 формулы изобретения, закрепленных в кольцевой вставке второй ступени, и в наружном корпусе второго контура двигателя над расположением рессор выполнены прямоугольные лючки, герметично закрытые крышками.The problem is solved in that a two-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine is proposed, comprising two cooled stages with nozzle devices with cavities above and below them and a turbine rotor with a cooled impeller of the first stage, and a turbine stator containing at least two turbine bodies with cavities between them, and into the cavity of the first stage of which compressed air enters due to the last stage of the compressor a high pressure nozzle, and a system for regulating the radial clearance of each turbine stage, containing an annular insert, above the turbine impeller, covering the rotor blades of the turbine rotor with an annular radial clearance, and elastically and hermetically fastened to the parts forming the turbine’s inner casing, a heater covering the annular insert with the possibility of heating, an air intake, a cooling air flow regulator with a drive, and sensors, and heaters, flow regulator drives are connected by electrical connections to computer mouth, characterized in that the annular insert of the first stage of the turbine is made hollow and placed in a cavity separated from the second circuit of the engine by a housing and a vertical wall, jointly mounted on the housing of the combustion chamber, and the annular insert with annular protrusions made on its sides, with interference fixed with the possibility of thermal expansion in the reciprocal annular grooves of the vertical wall and flange made on the inner part of the outer casing of the first stage of the theater, the nozzle apparatus lug projections are also tightly fixed in the reciprocal annular grooves of the vertical wall and the combustion chamber body, in which the holes are equally distributed around the circumference in the vertical wall, through which secondary air flows into the cavity above the nozzle apparatus and the annular insert, and the disk and working the blades of the wheels of the first stage of the theater are also cooled by secondary air, twisted by a twisting device before entering the disk blade, a microwave ring heater, or resistive, or induction consists of two separate half rings, each made in the form of a metal casing, inside which a heating element is fixed, and each half of the heater is mounted on an annular insert with the possibility of radial thermal expansion together with the annular insert and tangential thermal expansion relative to the annular insert using a bayonet connection with it and dowels located with interference in the mating grooves of the annular insert and each half ring in its average cross section, in the ring the insert is diametrically opposite with an interference fit on a conical pipe thread, two nozzles are screwed - a nozzle - an air intake for supplying cooling air from the second circuit to the inner cavity of the annular insert and a pipe for removing this air to the second circuit or for cooling the nozzle, or for other purposes, and each nozzle passes through an opening in the outer casing of the first stage of the theater and in the casing part, hermetically mounted on this casing of the theater, the connection of each pipe with this casing part is sealed with two pairs piston rings, moreover, in each pair of piston rings, the cuts of these rings are diametrically opposite, a support is screwed on each nozzle, or this support is integral with each of the nozzles, and the central bearings of the two springs of the first stage are attached symmetrically to the nozzle with lock washers and screws TVD, made in the form of a multilayer package, compressed by a distributed load, recruited from steel, hardened or cured, polished tapes made of stainless steel, coated with wear-resistant coating, and these springs themselves with their end supports are fixed in the second circuit on the outer casing of the combustion chamber and on the outer casing of the first stage of the theater, so that the longitudinal axis of the package is parallel to the axis of the engine, and due to the elastic deformation of the package created the required elastic force additional fixation of the annular insert, and one of the end supports is made common for both springs of the first stage, and the other is common for four springs - two springs of the first stage and two structurally similar p second step essor, in which the common second end support is fixed on the outer casing of the first stage of the theater of operations, and the second end support, common for two springs of the second stage, is fixed on the outer casing of the second stage of the theater of operations, and the package of each spring in the central support and two end supports is fixed motionlessly using two rivets located on the sides of the bag without a gap in semicircular recesses made in ribbons, or the bag in the end supports is fixed with the possibility of displacement of its ends along its longitudinal axis within the direct a run made in this case in the central part of semicircular recesses, the free end of the air inlet pipe on the side of the air flow in the second circuit is obliquely cut, and the air exhaust pipe is connected to the pipeline, at the outlet of which either a normally open or normally closed electro-pneumatic valve is installed, and in the outer casing of the first stage of the theater of operations, a nozzle is made, connected by a pipe to the intermediate stage of the HPC, supplying cooling air to cool the nozzle apparatus of the second stage of the theater of operations and through the equalizer The holes located around the circumference in a vertical wall, fixed together with the outer casing of the second stage of the theater of operations, into the cavity above the annular insert of the second stage of the theater of operations, and the intermediate stage of the cylinder is considered to provide a slight pressure drop on the outer ring of the nozzle device of the second stage of the theater of operations the apparatus is mounted in the stator of the theater of operations with the help of annular protrusions that fit with interference into the reciprocal ring grooves made in the flange of the inner part of the outer casing of the first stage of the theater of operations and vert on the inner wall, the annular insert of the second stage is attached to the same vertical wall and the vertical wall made integrally with the outer casing of the second stage of the theater, and the outer ring of the nozzle apparatus of the first stage, its ring insert, the outer ring of the nozzle apparatus of the second stage, its ring insert, the elements of the external TVD housings to which these parts are attached form an internal sealed TVD housing, an annular insert, an air inlet, an air outlet, a heater, body parts, and a central The spring supports and connections of these parts of the second stage of the theater are structurally similar to these parts and their connections of the first stage, but can differ from them only in parameters, and the branch pipe of the air exhaust of the second stage is connected to the pipeline, at the outlet of which is installed either normally open or normally closed the electro-pneumatic valve, or the cooling air exhaust pipes of the first and second stages are each connected to their entrance to the spool valve with an electromagnetic drive, designed so that each stage either has its own cooling air outlet from the spool distributor, or both steps have a common outlet from it, and the position of the spool regulating the air flow in cruise mode, at heights exceeding the height of the barostat H limit, was fixed with a de-energized electromagnetic drive, and the electromagnetic drive is made with protection against cranking and with a return spring, turning the heaters on and off and regulating the intensity of their heating, opening and closing the cooling supply the air from the second circuit and the intensity of this supply of both stages occur according to the on-board computer commands generated by the program according to the signals of the sensors measuring the size of the radial clearance by the blades according to the method of claim 15, fixed in the ring insert of the second stage, and in the outer casing of the second circuit engine over the arrangement of springs made rectangular hatches, hermetically sealed with covers.

С достаточно большой степенью достоверности можно принять, что для обеих ступеней турбины для эффективного управления радиальными зазорами в каждый момент времени работы двигателя требуется один и тот же активный процесс - охлаждения или нагревания, хотя интенсивность этих процессов у первой и второй ступени ТВД может быть различной.With a fairly high degree of certainty, it can be accepted that for both stages of the turbine, for the effective control of radial clearances at each moment of engine operation, the same active process is required - cooling or heating, although the intensity of these processes at the first and second stages of the theater of operations can be different.

Это предположение и заложено в основу предлагаемой системы управления радиальными зазорами первой и второй ступеней двухступенчатой ТВД ТРДД по сигналам датчиков, измеряющих радиальный зазор второй ступени турбины. Рабочие температуры второй ступени позволяют использовать уже имеющиеся в настоящее время, предназначенные для измерения зазора в мм токовихревые и емкостные датчики (см. Данильченко В.П., Лукачев С.В., Копылов Ю.Л. [и др.]. Проектирование авиационных газотурбинных двигателей. - Самара, Изд - во СНЦ РАН, 2008. - 619 с.).This assumption is the basis of the proposed control system for the radial gaps of the first and second stages of a two-stage turbofan engine using the signals of sensors measuring the radial clearance of the second stage of the turbine. The working temperatures of the second stage make it possible to use current eddy and capacitive sensors already available for measuring the gap in mm (see Danilchenko VP, Lukachev SV, Kopylov Yu.L. [et al.]. Design of aviation gas turbine engines. - Samara, Publishing House - SSC RAS, 2008. - 619 p.).

С целью снижения инерционности системы управления предлагаемой двухступенчатой ТВД и повышения эффективности этой системы предлагается двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, отличающаяся тем, что система подачи охлаждающего воздуха на полотно диска и рабочие лопатки ротора первой ступени ТВД содержит трубопровод с заслонкой, соединяющий полость за последней ступенью КВД с полостью перед подкруточным устройством первой ступени, а сама система управления радиальными зазорами турбины управляется по варианту способа п. 15 формулы изобретения с активным охлаждением полотна диска.In order to reduce the inertia of the control system of the proposed two-stage turbine engine and increase the efficiency of this system, a two-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine is proposed, characterized in that the cooling air supply system to the blade web and rotor blades of the first stage of the turbine engine contains a pipeline with a shutter connecting the cavity behind the last stage of the HPC with the cavity in front of the tightening device of the first penalties, and the control system of the radial clearance of the turbine is controlled according to a variant of the method of claim 15 of the claims with active cooling of the disk web.

Эту конструкцию двухступенчатой ТВД следует применять также в случае, когда велико приращение величины радиального зазора первой ступени ТВД на взлетном режиме при выключенном охлаждении диска рабочего колеса первой ступени (см. ниже).This design of a two-stage theater of operations should also be used when the increment of the radial clearance of the first stage of the theater of operations is large during take-off mode when the cooling of the disk of the impeller of the first stage is turned off (see below).

Предлагается двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, отличающаяся тем, что каждая рессора собрана из прямых лент и сжата равномерно распределенной нагрузкой - давлением воздуха во втором контуре двигателя, или каждая рессора собрана в следующей компоновке: ее пакет собран из лент одинаковой толщины, в центре его установлены две три и более гладких лент, на них с двух сторон установлены пакеты, собранные «гофр в гофр» из двух и более гофрированных лент таким образом, что вершины гофров одного пакета опираются на пакет гладких лент в тех же сечениях, что и вершины второго пакета, и шаг гофров гофрированных лент выбран таким, что в пролете пакета располагается только одна вершина, опирающаяся на пакет гладких лент в середине пролета, и под каждой опорой рессоры располагается только одна вершина гофра, а на пакеты гофрированных лент установлены пакеты, собранные из одной, двух и более гладких лент, и в собранной рессоре гофры гофрированных лент полностью выпрямлены, или же на пакеты гладких лент или непосредственно на пакеты гофрированных лент устанавливают по одной гладкой ленте с толщиной

Figure 00000002
, где k=5÷10, и шаг гофрированных лент пакета выбран таким, что в каждом пролете располагаются одна, две и более вершин гофров, и в собранной рессоре гофры гофрированных лент полностью выпрямлены.A two-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine is proposed, characterized in that each spring is assembled from direct tapes and compressed by a uniformly distributed load - air pressure in the second circuit of the engine, or each spring is assembled in the following layout: its package assembled from tapes of the same thickness, in the center of it are two, three or more smooth tapes, on them on both sides are packages assembled “corrugations into corrugations” of two and more corrugated tapes in such a way that the corrugated vertices of one packet rest on a packet of smooth ribbons in the same sections as the vertices of the second packet, and the corrugated corrugation pitch of the corrugated ribbons is selected so that only one vertex is supported in the span of the packet, resting on the packet of smooth ribbons in the middle of the span, and under each spring support there is only one vertex of the corrugation, and packages of one, two or more smooth ribbons are installed on the packages of corrugated ribbons, and in the assembled spring of the corrugation of the corrugated ribbons are completely straightened, or on packages of smooth tapes or directly on packages of corrugated tapes, one smooth tape with a thickness of
Figure 00000002
, where k = 5 ÷ 10, and the step of the corrugated tapes of the packet is chosen so that in each span there are one, two or more vertices of the corrugations, and in the collected spring the corrugations of the corrugated tapes are completely straightened.

Предлагается двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, отличающаяся тем, что на внутреннюю рабочую поверхность кольцевой вставки первой ступени нанесен слой истираемого материала, или слой истираемого материала нанесен на внутреннюю рабочую поверхность кольцевых вставок обеих ступеней ТВД. В этом случае датчики, измеряющие радиальный зазор, смещены в гнездах кольцевой вставки второй ступени в радиальных направлениях на толщину истираемого слоя.A two-stage high pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine is proposed, characterized in that a layer of abradable material is deposited on the inner working surface of the annular insert of the first stage, or a layer of abrasive material is deposited on the inner working surface of the ring inserts of both stages of the turbine engine. In this case, the sensors measuring the radial clearance are shifted in the sockets of the annular insert of the second stage in radial directions by the thickness of the abradable layer.

При предлагаемом способе управления радиальными зазорами точность управления этими зазорами у первой ступени очевидно ниже, чем у второй ступени и в каких - то случаях может оказаться невозможным гарантировать полное исключение врезания рабочих лопаток колеса первой ступени ТВД в кольцевую вставку. Поэтому в этих случаях целесообразно на внутреннюю рабочую поверхность кольцевой вставки первой ступени нанести слой истираемого материала. Слой истираемого материала, нанесенный на внутреннюю рабочую поверхность кольцевых вставок обеих ступеней ТВД, будет полезен в аварийных ситуациях, например, при обрыве рабочей лопатки, когда предотвратить врезание рабочих лопаток окажется невозможным.With the proposed method for controlling radial gaps, the accuracy of controlling these gaps in the first stage is obviously lower than in the second stage and in some cases it may not be possible to guarantee the complete exclusion of the impellers of the wheels of the first stage of the theater of operations in the annular insert. Therefore, in these cases, it is advisable to apply a layer of abradable material to the inner working surface of the annular insert of the first stage. A layer of abradable material deposited on the inner working surface of the annular inserts of both stages of the theater will be useful in emergency situations, for example, when the working blade is broken, when it becomes impossible to prevent the cutting of the working blades.

Предлагается двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, отличающаяся тем, что гидравлические диаметры тракта, подающего охлаждающий воздух второго контура внутрь кольцевой вставки первой ступени, и отводящего его, больше гидравлического диаметра аналогичного тракта ее второй ступени, или наоборот.A two-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine is proposed, characterized in that the hydraulic diameters of the path supplying the cooling air of the second circuit inside the annular insert of the first stage, and its discharge, are larger than the hydraulic diameter of a similar path of its second stage, or vice versa.

Приращение радиального зазора вследствие температурного расширения статора и ротора ТВД может быть неодинаковым у первой и второй ступени ТВД. Если это приращение больше у первой ступени, то целесообразно гидравлический диаметр ее тракта, подающего охлаждающий воздух второго контура внутрь кольцевой вставки, сделать больше, чем у аналогичного тракта второй ступени, если меньше, то - наоборот.The increment of the radial clearance due to the thermal expansion of the stator and the turbine rotor may not be the same for the first and second stages of the theater. If this increment is larger at the first stage, then it is advisable to make the hydraulic diameter of its path supplying the cooling air of the second circuit inside the annular insert larger than that of a similar path of the second stage, if less, then vice versa.

По этой же причине, с целью повышения эффективности предлагаемой системы управления радиальными зазорами предлагается также двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, отличающаяся тем, что электрические параметры полуколец с проводниками резистивного нагревателя или катушками индукционного нагревателя различны у первой и второй ступени турбины и нагреватель каждой ступени ТВД работает по своей программе.For the same reason, in order to increase the efficiency of the proposed radial clearance control system, a two-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine is also proposed, characterized in that the electrical parameters of the half rings with resistive heater conductors or induction heater coils are different for the first and the second stage of the turbine and the heater of each stage of the theater operates according to its program.

Для обеспечения топливной экономичности в крейсерских условиях полета у многих ГТД требуется сильное воздействие на температуру сопрягаемых деталей. В монографии (см. Данильченко В.П., Лукачев С.В., Копылов Ю.Л. [и др.]. Проектирование авиационных газотурбинных двигателей. - Самара, Изд - во СНЦ РАН, 2008. - 619 с.) описан способ, решающий эту задачу, заключающийся в объединении двух систем: обдува статора и частичного отключения воздуха, используемого для охлаждения ротора ТВД, которые вступают в работу по одному управляющему сигналу. Охлаждение статора включается, а ротора - отключается при оборотах каскада высокого давления nвд=9200 об/мин и отключается при nвд=8800 об/мин. На переходных режимах работы двигателя работа сдвоенной системы охлаждения ТВД не контролируется системой управления радиальными зазорами. Система управления радиальными зазорами включается на высотах, превышающих высоту ограничения по баростату (Н≥9 км), и находится под контролем электронной системы управления двигателем.To ensure fuel economy in cruising flight conditions, many gas turbine engines require a strong effect on the temperature of the mating parts. The monograph (see Danilchenko V.P., Lukachev S.V., Kopylov Yu.L. [et al.]. Design of aircraft gas turbine engines. - Samara, Publishing House - SSC RAS, 2008. - 619 pp.) a method that solves this problem, which consists in combining two systems: blowing the stator and partially turning off the air used to cool the turbine rotor, which come into operation by one control signal. The stator cooling is turned on, and the rotor is turned off at high pressure cascade revolutions nd = 9200 rpm and turned off at ndd = 8800 rpm. During transient engine operation, the operation of the twin theater cooling system is not controlled by the radial clearance control system. The radial clearance control system is switched on at heights exceeding the barostat limit height (N≥9 km) and is controlled by the electronic engine control system.

Отключение воздуха, охлаждающего ротор турбины, улучшает КПД цикла двигателя и целесообразно в связи со значительным снижением температуры газа и лопаток турбины на крейсерском режиме по сравнению с взлетным.Turning off the air cooling the turbine rotor improves the efficiency of the engine cycle and is advisable in connection with a significant decrease in the temperature of the gas and turbine blades in cruise mode compared to take-off.

Объединенные системы обеспечивают встречное радиальное температурное удлинение статора и ротора, что позволяет уменьшить радиальный зазор при снижении расхода охлаждающего воздуха до уровня, обеспечивающего проектный ресурс работы ТВД.The combined systems provide a counter radial temperature extension of the stator and rotor, which allows to reduce the radial clearance while reducing the cooling air flow to a level that provides the design life of the theater.

Средства регулирования радиальных зазоров, использованные в предлагаемых ТВД, позволяют предложить способы управления радиальными зазорами, более эффективные, чем известные, описанные выше.The radial clearance control tools used in the proposed theater of operations allow us to propose radial clearance control methods that are more effective than the known ones described above.

Поэтому предлагается способ теплового активного регулирования радиальных зазоров, по нашему мнению, достаточно простой и могущий оказаться полезным во многих современных ГТД, примененный в предлагаемых конструкциях одноступенчатой турбины высокого давления с Tr=1800°K.Therefore, we propose a method of thermally active regulation of radial clearances, in our opinion, quite simple and could be useful in many modern gas turbine engines, used in the proposed designs of a single-stage high-pressure turbine with Tr = 1800 ° K.

Описанный выше способ управления радиальными зазорами, включающий объединение двух систем охлаждения ТВД выбран за прототип.The method for managing radial clearances described above, comprising combining two theater cooling systems, is selected as the prototype.

Предлагаемый способ теплового активного управления радиальными зазорами одноступенчатой турбины высокого давления содержит операции управления радиальными зазорами, выполняемые по командам электронной системы двигателя по сигналам датчика оборотов ротора турбокомпрессора ВД и баростата, причем охлаждение диска и рабочих лопаток ротора ТВД воздухом из-за последней ступени КВД происходит пассивно - без команд этих датчиков, или активно - охлаждение этих деталей выключается на взлетном режиме и переходных режимах от взлетного режима к крейсерскому режиму, отличающийся тем, что все операции управления радиальными зазорами ТВД выполняются согласно полетному циклу по командам бортового компьютера по программе, разработанной на основе эксперимента для всего полетного цикла, обеспечивающей хорошие значения КПД, Ср и характеристики его тяги и безопасность работы двигателя, исключающую врезание рабочих лопаток и провал тяги на взлете, которая выполняется в следующей последовательности: перед запуском двигателя включается нагреватель, который отключается через определенный промежуток времени, двигатель запускается и на форсированных режимах включается охлаждение кольцевой вставки воздухом второго контура, подаваемым в ее внутреннюю полость с заданным законом изменения по оборотам и времени, интенсивностью, которая достигает максимального значения на взлетном режиме, причем пассивное охлаждение диска и рабочих лопаток ротора ТВД выполняется на всех рабочих режимах двигателя и не регулируется системой управления радиальными зазорами, и на режиме, переходном от взлетного режима на крейсерский режим кольцевая вставка охлаждается воздухом второго контура с интенсивностью, постепенно снижающейся по задаваемому программой компьютера закону до уровня, потребного на крейсерском режиме на высотах, превышающих высоту ограничения по баростату Н, а при указанном активном охлаждении диска и рабочих лопаток ротора ТВД выполняется заданный закон охлаждения кольцевой вставки воздухом второго контура, также снижающийся до того же уровня на крейсерском режиме, но с большими градиентами снижения интенсивности по оборотам двигателя, и на дросселируемых режимах полетного цикла выключается охлаждение кольцевой вставки воздухом второго контура и включается ее нагрев нагревателем с интенсивностью, постепенно снижающейся по заданному закону с уменьшением оборотов двигателя, и выключение нагревателя и останов двигателя, и возбуждаемые колебания кольцевой вставки и скрепленных с ней деталей на всех режимах работы двигателя эффективно гасятся специальными демпферами.The proposed method of thermal active control of the radial clearances of a single-stage high-pressure turbine contains operations for controlling radial clearances performed by the engine electronic system according to the signals of the rotor speed sensor of the VD turbocompressor and the barostat, and the disk and rotor blades of the turbine engine rotor are cooled by air because of the last stage of the HPC - without commands from these sensors, or actively - the cooling of these parts is turned off during take-off mode and transitional modes from take-off mode cruise mode, characterized in that all radial clearances theater management operations are performed according to the flight cycle on commands board according to the program computer, developed on experimental basis for the entire flight cycle, providing good efficiencies, C p, and the characteristics of its traction and safety operation of the engine, excluding insertion of the working blades and failure of the takeoff thrust, which is performed in the following sequence: before starting the engine, the heater is turned on, which is turned off after a certain For a certain period of time, the engine starts and in forced modes the cooling of the annular insert is turned on by the air of the second circuit supplied to its internal cavity with the prescribed law of change in revolutions and time, with an intensity that reaches its maximum value during take-off mode, with passive cooling of the disk and rotor blades A theater of operations is performed at all operating modes of the engine and is not regulated by the radial clearance control system, and at a regime transitioning from take-off mode to cruising mode the annular insert is cooled by the air of the second circuit with an intensity that gradually decreases according to the law specified by the computer program to the level required in cruising mode at heights exceeding the height of the barostat limit N, and with the indicated active cooling of the disk and rotor blades of the theater rotor, the specified cooling law of the annular insert air of the second circuit, also decreasing to the same level in cruise mode, but with large gradients of intensity reduction in engine speed, and in throttle The desired flight cycle modes turn off the cooling of the annular insert by the air of the second circuit and turn on its heating with a heater with an intensity that gradually decreases according to a given law with a decrease in engine speed, and turns off the heater and stops the engine, and the excited oscillations of the annular insert and parts attached to it in all operating modes the engine is effectively damped by special dampers.

Под интенсивностью охлаждения здесь понимается величина секундного расхода охлаждающего воздуха, которая может быть определена расчетным путем.Here, the cooling intensity is understood as the value of the second flow rate of cooling air, which can be determined by calculation.

Промежуток времени нагрева кольцевой вставки перед запуском двигателя определяется экспериментально, как возможно меньший, обеспечивающий тепловое расширение кольцевой вставки, исключающее врезание рабочих лопаток из-за удлинения их перьев и вытягивания их замков из диска под действием центробежных сил и из-за воздействия на ротор турбины динамической нагрузки.The time interval for heating the annular insert before starting the engine is determined as experimentally as possible, providing thermal expansion of the annular insert, eliminating the incision of the working blades due to the lengthening of their feathers and pulling their locks from the disk under the action of centrifugal forces and due to the dynamic effect of the turbine rotor load.

Отметим, что использование активного регулирования охлаждения диска и рабочих лопаток ротора ТВД позволяет применить охлаждение кольцевой вставки воздухом второго контура с меньшим суммарным расходом этого воздуха на указанном переходном режиме благодаря описанному выше эффекту встречного воздействия обоих способов охлаждения.Note that the use of active regulation of the cooling of the disk and rotor blades of the turbine engine rotor allows the cooling of the annular insert with secondary air with a lower total flow rate of this air at the specified transition mode due to the above-described effect of the counter action of both cooling methods.

Условия работы систем управления радиальными зазорами разнообразны, разнообразны и достаточно многочисленны известные системы и способы управления радиальными зазорами (см. выше). Но задача разработки достаточно простого способа, предоставляющего более широкие возможности для эффективного управления радиальными зазорами, чем известные, остается актуальной.The operating conditions of radial clearance control systems are varied, diverse and quite numerous are known systems and methods for managing radial clearances (see above). But the task of developing a fairly simple method that provides more opportunities for effective control of radial clearances than the known ones remains relevant.

Поэтому предлагается существенно более простой, чем выше предложенный, способ управления радиальными зазорами.Therefore, a significantly simpler than the above proposed method of controlling radial clearances is proposed.

Способ управления радиальными зазорами по патенту РФ 2425985, выбран за прототип этого предлагаемого способа.The radial clearance control method according to the patent of the Russian Federation 2425985, is selected for the prototype of this proposed method.

Предлагаемый способ теплового активного управления радиальными зазорами одноступенчатой турбины высокого давления содержит регулирование радиального зазора путем нагрева кольцевой вставки нагревателем на режимах малого газа и переходных режимах с оборотами, большими оборотов крейсерского режима, отличающийся тем, что все операции управления радиальными зазорами ТВД выполняются согласно полетному циклу по командам бортового компьютера по программе, разработанной на основе эксперимента для всего полетного цикла, обеспечивающей хорошие значения КПД, Ср и характеристики его тяги и безопасность работы двигателя, исключающую врезание рабочих лопаток и провал тяги на взлете, которая выполняется в следующей последовательности: перед запуском двигателя включается нагреватель, который отключается через определенный промежуток времени, двигатель запускается, в случае установки на выходе охлаждаемого воздуха, подаваемого из второго контура во внутреннюю полость кольцевой вставки, нормально открытого электропневмоклапана, этот воздух подается во внутреннюю полость кольцевой вставки на переходных форсированных режимах, на режиме малого газа в составе режимов форсирования двигателя, взлетном режиме, переходных режимах от взлетного к крейсерскому и на крейсерском режиме, затем электропневмоклапан закрывается и прекращается подача охлаждающего воздуха из второго контура, и включается нагреватель, нагревающий кольцевую вставку на дросселируемых переходных режимах, нагреватель отключается до полного останова двигателя на оборотах выбега, исключающих возможность врезания рабочих лопаток, а в случае установки на выходе охлаждаемого воздуха, подаваемого из второго контура во внутреннюю полость кольцевой вставки, нормально закрытого электропневмоклапана, после отключения нагревателя при запуске двигателя электропневмоклапан открывается и держится открытым на всех переходных форсированных режимах, на режиме малого газа в составе режимов форсирования двигателя, взлетном режиме, переходных режимах от взлетного к крейсерскому, затем электропневмоклапан обесточивается и закрывается и охлаждающий воздух второго контура не поступает во внутреннюю полость кольцевой вставки вплоть до полного останова двигателя, а на крейсерском режиме кольцевая вставка охлаждается пассивно только воздухом, поступающим из-за последней ступени КВД, включается нагреватель, нагревающий кольцевую вставку на дросселируемых переходных режимах, нагреватель отключается до полного останова двигателя на оборотах выбега, исключающих возможность врезания рабочих лопаток, и возбуждаемые колебания кольцевой вставки и скрепленных с ней деталей на всех режимах работы двигателя эффективно гасятся специальными демпферами.The proposed method of thermal active control of the radial clearances of a single-stage high-pressure turbine comprises adjusting the radial clearance by heating the annular insert with a heater in low gas and transition modes with revolutions higher than the cruise speed, characterized in that all operations of controlling the radial clearances of the theater of operations are performed according to the flight cycle on-board computer teams according to a program developed on the basis of an experiment for the entire flight cycle, providing higher values of efficiency, С p and its traction characteristics and engine operation safety, excluding the insertion of rotor blades and failure of take-off thrust, which is performed in the following sequence: before starting the engine, the heater turns on, which turns off after a certain period of time, the engine starts, if installed at the outlet of the cooled air supplied from the second circuit into the internal cavity of the annular insert, a normally open electro-pneumatic valve, this air is supplied to the internal cavity to face insert in transient forced modes, in the idle mode as a part of engine boost modes, take-off mode, transient modes from take-off to cruising and in cruising mode, then the electropneumatic valve closes and the cooling air supply from the second circuit stops and the heater heating the ring insert is turned on at throttling transitional modes, the heater is turned off until the engine stops at coasting speed, eliminating the possibility of cutting the blades, and in case of installation at the outlet of the cooled air supplied from the second circuit to the inner cavity of the annular insert, normally closed electro-pneumatic valve, after the heater is turned off when the engine is started, the electro-pneumatic valve opens and keeps open in all transient forced modes, in the idle mode as part of the engine boost modes, take-off mode, transient conditions from take-off to cruising, then the electro-pneumatic valve deenergizes and closes and the cooling air of the second circuit does not enter into the internal cavity of the annular insert until the engine is completely stopped, and in cruising mode the annular insert is cooled passively only by the air coming from the last stage of the HPC, the heater is turned on, heating the annular insert on the throttling transition modes, the heater is turned off until the engine completely stops at coasting speed excluding the possibility of cutting the working blades, and the excited vibrations of the annular insert and the parts attached to it at all engine operating modes are effectively damped I have special dampers.

Способ, использующий нормально открытый электропневмоклапан, целесообразно применять в случае невозможности обеспечения хорошего согласования температурных расширений статора и ротора турбины, когда на крейсерском режиме требуется достаточно высокая интенсивность охлаждения статора.A method using a normally open electro-pneumatic valve can be used if it is not possible to ensure good coordination of the temperature expansions of the stator and turbine rotor when a sufficiently high stator cooling rate is required in cruising mode.

Способ, использующий нормально закрытый электропневмоклапан, целесообразно применять в случае, когда обеспечено хорошее согласование температурных расширений статора и ротора турбины, и на крейсерском режиме достаточно пассивного охлаждения статора и ротора турбины воздухом из-за последней ступени компрессора.A method using a normally closed electro-pneumatic valve is advisable to apply when the temperature expansion of the stator and turbine rotor is well coordinated, and in the cruise mode passive cooling of the stator and turbine rotor by air is sufficient due to the last stage of the compressor.

В качестве прототипа следующего предлагаемого способа управления радиальными зазорами турбины высокого давления выбран способ по патенту РФ 2519127.As a prototype of the following proposed method for controlling the radial clearances of a high-pressure turbine, the method according to RF patent 2519127 is selected.

Предлагаемый способ теплового активного управления радиальными зазорами турбины высокого давления содержит регулирование зазора по командам бортового компьютера, получающего сигналы от датчиков, измеряющих радиальный зазор, отличается тем, что компьютер выдает команды по сигналам датчиков, измеряющих радиальный зазор, закрепленных в кольцевой вставке одноступенчатой ТВД или в кольцевой вставке второй ступени двухступенчатой ТВД, перед запуском двигателя компьютер определяет величину наименьшего из замеренных датчиками зазоров, включает нагреватели и кольцевые вставки перед запуском двигателя прогреваются нагревателями до получения величины этого радиального зазора δц, возможно меньшей, но большей суммарной величины вытяжки лопаток и замковой части диска турбины высокого давления под действием центробежных сил той ступени турбины, у которой эта суммарная величина больше, двигатель запускается, и, если на форсированных режимах полетного цикла измеряемые радиальные зазоры растут, нагреватель выключается, компьютер на каждом шаге изменения интенсивности охлаждения кольцевых вставок из записанных сигналов с каждого датчика формирует свою группу из n=1, 2, 3, … периодов изменения величины зазоров, и в каждом периоде вычисляет разность между наибольшей и наименьшей величиной этих зазоров, из всех групп для датчиков ступени турбины отдельно выбирает наибольшую по величине разность, определяет соответствующий ей меньший зазор и сравнивает его величину с минимально допустимой и возможной для данного двигателя величиной этого зазора δmin, если этот меньший зазор больше минимально допустимой величины этого зазора δmin, то по команде компьютера нагреватель, если он был включен, отключается, и элемент, регулирующий расход охлаждающего воздуха, поступающего из второго контура во внутренние полости кольцевых вставок - золотник, на каждом шаге регулирования смещается и открывает некоторую площадь отверстий, через которые сбрасывается этот охлаждающий воздух, на переходных форсированных режимах и на стационарном режиме - малом газе эти операции непрерывно повторяются пока меньший зазор, определенный на этой операции, у второй ступени турбины не достигнет величины минимально допустимой и возможной для данного двигателя, максимальная интенсивность охлаждения кольцевых вставок достигается на взлетном режиме при полном открытии этих отверстий, и обеспечено исключение провала тяги на взлетном режиме двигателя, причем охлаждение диска и рабочих лопаток ступени одноступенчатой ТВД или первой ступени ротора двухступенчатой ТВД воздухом из-за последней ступени КВД происходит на всех рабочих режимах двигателя пассивно - без управляющих команд компьютера, или на взлетном режиме и переходных режимах от взлетного режима к крейсерскому режиму активно - охлаждение этих деталей выключается, и на крейсерском режиме, на высотах, больших высоты Н ограничения по баростату, положение золотника, требуемое для поддержания в интервале δmin≤δ≤δmin+0,1 мм наименьшей из замеряемых величин радиального зазора, сохраняется до окончания крейсерского режима при отсутствии питания электромагнитного привода, если не происходит такого экстремального изменения полетных условий, которые недопустимо изменяют меньший зазор, определяемый компьютером, в этом случае соответственно увеличению/уменьшению этого зазора производиться включение нагревателей или смещение золотника в новое сохраняемое положение, обеспечивающие равенство с допуском +0,1 мм меньшего зазора величине минимально допустимой и возможной для данного двигателя, а на дросселируемых режимах двигателя золотник полностью перекрывает отверстия, подающие охлаждающий воздух из второго контура во внутренние полости кольцевых вставок, включаются нагреватели и компьютер на каждом шаге изменения интенсивности нагревания таким же образом, как и на форсированных режимах, выбирает меньший зазор, управляет включением/ выключением нагревателей и изменением интенсивности нагрева пока меньший зазор не установится в интервале δmin≤δ≤δmin+0,1÷0,2 мм, нагреватели отключаются до полного останова двигателя на оборотах выбега, исключающих возможность врезания рабочих лопаток, и при повторной приемистости, в ее начале, компьютер сравнивает выбранный известным образом меньший зазор между кольцевой вставкой и рабочими лопатками одноступенчатой турбины или между кольцевой вставкой и рабочими лопатками второй ступени двухступенчатой турбины, с величиной этого радиального зазора δц, возможно меньшей, но большей на 0,1÷0,2 мм суммарной вытяжки рабочих лопаток и замковой части диска под действием центробежных сил колеса одноступенчатой турбины или колеса второй ступени двухступенчатой турбины, и если меньший зазор больше этой величины, то регулирование радиального зазора осуществляется изменением интенсивности охлаждения, также как на форсированных режимах двигателя, а если меньше, то вначале перед повторным запуском двигателя включаются нагреватели, и при достижении меньшим зазором величины на 0,1÷0,2 мм, большей величины δц дальнейшее регулирование радиального зазора осуществляется изменением интенсивности охлаждения, также как на форсированных режимах двигателя, и возбуждаемые колебания системы регулирования радиальных зазоров на всех режимах работы двигателя эффективно гасятся специальными демпферами.The proposed method of thermal active control of the radial clearances of a high-pressure turbine comprises adjusting the clearance according to the instructions of the on-board computer receiving signals from sensors measuring the radial clearance, characterized in that the computer issues commands based on the signals of the sensors measuring the radial clearance, fixed in the ring insert of a single-stage turbine engine or in ring insert of the second stage of a two-stage theater of operations, before starting the engine, the computer determines the value of the smallest of the gaps measured by the sensors, in Luciano heaters and the annular insert before starting the engine are heated by heaters to obtain the value of the radial clearance δ i, the least possible, but a larger total quantity blades drawing and the hinge portion of the disc the high pressure turbine by the centrifugal force of the turbine stage, in which this sum is greater, the engine starts, and if the measured radial clearances increase during forced flight cycle modes, the heater turns off, the computer at each step of the change in cooling intensity After the ring inserts from the recorded signals from each sensor, it forms its own group of n = 1, 2, 3, ... periods of change in the size of the gaps, and in each period calculates the difference between the largest and smallest values of these gaps, separately selects from all groups for turbine stage sensors the largest difference, determines the corresponding smaller gap and compares its value with the minimum allowable and possible value of this gap δ min for this engine, if this smaller gap is greater than the minimum allowable value If this gap is δ min , then, at the command of the computer, the heater, if it was turned on, is turned off, and the element that regulates the flow of cooling air coming from the second circuit into the internal cavities of the ring inserts - the spool, moves at each step of regulation and opens a certain area of the holes, through which this cooling air is discharged, in transient forced modes and in stationary mode - low gas, these operations are continuously repeated while the smaller clearance defined in this operation is at the second stage of the tour the bins will not reach the minimum permissible and possible value for a given engine, the maximum intensity of cooling of the annular inserts is achieved during take-off operation when these holes are fully open, and thrust failure is avoided during engine take-off, and cooling of the disk and rotor blades of a stage of a single-stage turbine engine or the first stage of the rotor because of the last stage of the HPC, a two-stage theater of operations by air occurs passively at all engine operating modes - without computer control commands, or at take-off mode IU and transient conditions from takeoff to cruise mode is active - cooling off these parts, and in cruising mode, at heights greater than the height H of the barostat restriction valve position required to maintain the range of δ min ≤δ≤δ min +0, 1 mm of the smallest measured radial clearance value is maintained until the end of the cruise mode in the absence of power to the electromagnetic drive, if there is no such extreme change in flight conditions that unacceptably change the smaller clearance, computer, in this case, increase / decrease this gap by switching on the heaters or shifting the spool to a new saved position, ensuring equality with a tolerance of +0.1 mm of the smaller gap to the minimum allowable and possible for a given engine, and on throttled engine modes, the spool is fully blocks the openings supplying cooling air from the second circuit to the internal cavities of the ring inserts, the heaters and the computer are switched on at each step of the change in the same way as in forced modes, selects a smaller gap, controls the on / off of heaters and changes in the intensity of heating until a smaller gap is set in the interval δ min ≤δ≤δ min + 0.1 ÷ 0.2 mm, heaters they are switched off until the engine completely stops at coasting speed, which excludes the possibility of cutting the blades, and at repeated start-up, at its beginning, the computer compares the smaller clearance chosen in a known manner between the annular insert and the blades of a single-stage turbine or between the annular insert and the rotor blades of the second stage two-stage turbines, the magnitude of the radial clearance δ i, the least possible, but at most 0.1 ÷ 0.2 mm total drawing of rotor blades and the hinge portion of the disc by centrifugal force single-stage turbine wheel or the wheels of the second stage of a two-stage turbine, and if the smaller clearance is greater than this value, then the radial clearance is controlled by changing the cooling intensity, as well as in forced modes of the engine, and if less, then at the beginning, before the engine is restarted, the heaters turn on, and when the gap reaches a value of 0.1 ÷ 0.2 mm, a larger value δ c , the radial clearance is further controlled by changing the cooling intensity, as well as in forced engine modes, and the excited oscillations of the radial control system Clearances at all engine operating modes are effectively damped by special dampers.

По нашему мнению, при конструктивных значениях параметров предлагаемых турбин высокого давления и достаточно приемлемых значениях параметров δmin и δц применение предлагаемого способа теплового активного регулирования радиальных зазоров ТВД во многих современных ГТД способно исключить на всех режимах работы двигателя такие опасные ситуации, как врезание рабочих лопаток ротора в статор, провал тяги на взлете и обеспечить на всех рабочих режимах двигателя высокие КПД ТВД и хорошие значения Ср двигателя. Причем эти значения параметров для предлагаемых турбин могут быть определены расчетом.In our opinion, with the design values of the parameters of the proposed high-pressure turbines and reasonably acceptable values of the parameters δ min and δ c, the use of the proposed method of thermal active control of the radial clearance of the theater of high pressure in many modern gas turbine engines is able to eliminate dangerous situations at all engine operating modes, such as insertion of rotor blades rotor into the stator, failure of thrust on take-off and ensure high engine efficiency and good values of C p of the engine at all engine operating modes. Moreover, these parameter values for the proposed turbines can be determined by calculation.

Заметим, что в ряде случаев, когда предлагаемые способы оказываются непригодными, по нашему мнению, их возможно будет использовать после некоторой редакции, либо могут оказаться полезными и использованы отдельные выше предложенные идеи и конструктивные решения.Note that in some cases when the proposed methods turn out to be unsuitable, in our opinion, it will be possible to use them after some editing, or some of the ideas and constructive solutions suggested above may be useful.

Предлагаемые конструкции турбин высокого давления, предлагаемые способы теплового активного регулирования радиальных зазоров турбин высокого давления поясняются иллюстрациями. На фиг. охлаждение рабочих лопаток первых ступеней предлагаемых турбин не показано и электрическое, электронное оборудование, электрические связи, газовое оборудование, трубопроводы и газовая арматура изображены условно.The proposed design of high pressure turbines, the proposed methods of thermal active regulation of the radial clearances of high pressure turbines are illustrated by illustrations. In FIG. cooling of the working blades of the first stages of the proposed turbines is not shown, and electrical, electronic equipment, electrical communications, gas equipment, pipelines and gas fittings are shown conventionally.

На фиг. 1 изображено изменение радиальных размеров ротора δrp и статора δrc, а также радиального зазора δ в турбине НД двигателя НК - 8 - 2У на переходных режимах: а - малый газ, b - приемистость, с - останов, d - повторная приемистость, е - взлетный режим, ƒ - крейсерский режим; 1,…,8 - характерные точки, 3 - провал тяги на взлете, 8 - врезание рабочих лопаток.In FIG. Figure 1 shows the change in the radial dimensions of the rotor δ rp and stator δ rc , as well as the radial clearance δ rz in the turbine ND of the NK - 8 - 2U engine in transient conditions: a - low gas, b - throttle response, c - stop, d - repeated throttle response, e - take-off mode, ƒ - cruising mode; 1, ..., 8 - characteristic points, 3 - failure of thrust on take-off, 8 - incision of working blades.

На фиг. 2 изображен продольный разрез по А-А на фиг. 3 одноступенчатой турбины высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине.In FIG. 2 shows a longitudinal section along AA in FIG. 3 single-stage high-pressure turbines of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine.

На фиг. 3 изображен разрез по Б-Б на фиг. 2 и фиг 14.In FIG. 3 shows a section along BB in FIG. 2 and FIG. 14.

На фиг. 4 изображен вид по стр. В на фиг. 2.In FIG. 4 is a view along page B in FIG. 2.

На фиг. 5 изображено крепление пакета рессоры в концевых опорах в разрезе по Г-Г на фиг. 4. На фиг. 84 - кронштейн концевой опоры рессоры.In FIG. 5 shows the fastening of the spring package in the end supports in cross-section along DG in FIG. 4. In FIG. 84 - spring end support bracket.

На фиг. 6 изображен разрез по Д-Д на фиг. 5.In FIG. 6 shows a section along DD in FIG. 5.

На фиг. 7 изображен разрез по Д-Д на фиг. 5 концевых опор рессор в случае, когда полукруглые выемки на боковых сторонах пакета рессор выполнены с прямым участком.In FIG. 7 shows a section along DD in FIG. 5 end supports of springs in the case when the semicircular recesses on the sides of the package of springs are made with a straight section.

На фиг. 8 изображены золотниковый распределитель и электромагнитный привод в продольном разрезе, причем золотник изображен в его положении на крейсерском режиме на высотах, превышающих высоту ограничения по баростату Н. Положение золотника на взлетном режиме изображено на фиг. штрихпунктирной линией с двумя точками. Положение золотника, полностью перекрывающего выход охлаждающего воздуха, изображено линией точек. На фиг. 85 - входные каналы, 86 - выходной канал, 87 - заглушка, 88 - шарнирное соединение, 89 - шток, 90 - направляющая шпонка, 91 - индукционная катушка, 92 - теплоизолирующая прокладка.In FIG. 8 shows a spool valve and an electromagnetic actuator in longitudinal section, the spool shown in its position in cruising mode at heights exceeding the height of the barostat N. The position of the spool in take-off mode is shown in FIG. dash-dot line with two dots. The position of the spool, completely blocking the cooling air outlet, is depicted by a dotted line. In FIG. 85 - input channels, 86 - output channel, 87 - plug, 88 - swivel, 89 - rod, 90 - guide key, 91 - induction coil, 92 - heat-insulating gasket.

На фиг. 9 изображена принципиальная схема системы управления радиальными зазорами по сигналам датчика оборотов двигателя и баростата по способу п. 13 формулы изобретения. На фиг. 93 - микровыключатель.In FIG. 9 is a schematic diagram of a radial clearance control system based on the signals of the engine speed sensor and the barostat according to the method of claim 13. In FIG. 93 - microswitch.

На фиг. 10 изображена принципиальная схема системы управления радиальными зазорами по сигналам датчиков 17, измеряющих размер радиального зазора по рабочим лопаткам, по способу п. 15 формулы изобретения. На фиг. 86 - выходной канал, 93 - микровыключатель, 94 - последняя ступень компрессора, из которой отбирается воздух на охлаждение диска первой ступени ТВД, 95 - подкручивающее устройство, 96 - привод заслонки, 97 - выключатель заслонки, 98 - рабочее колесо второй ступени ТВД, 99 - регулятор интенсивности нагрева.In FIG. 10 shows a schematic diagram of a radial clearance control system based on the signals of sensors 17 measuring the size of the radial clearance by rotor blades according to the method of claim 15. In FIG. 86 - output channel, 93 - microswitch, 94 - the last stage of the compressor, from which air is taken to cool the disk of the first stage of the theater, 95 - tightening device, 96 - damper drive, 97 - damper switch, 98 - impeller of the second stage of the theater, 99 - regulator of heating intensity.

На фиг. 11 изображен разрез по Е-Е на фиг. 3.In FIG. 11 shows a section along EE in FIG. 3.

На фиг. 12 изображена компоновка пакета рессоры, собранная из гладких и гофрированных лент одинаковой толщины h.In FIG. 12 shows the layout of a spring package assembled from smooth and corrugated tapes of the same thickness h.

На фиг. 13 изображена компоновка пакета рессоры, собранная из гладких и гофрированных лент одинаковой толщины h и двух накладок с толщиной

Figure 00000003
, где k=5÷10.In FIG. 13 shows the layout of the spring package, assembled from smooth and corrugated tapes of the same thickness h and two plates with a thickness
Figure 00000003
where k = 5 ÷ 10.

На фиг. 14 изображен продольный разрез по А-А на фиг. 3, но двухступенчатой турбины высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине.In FIG. 14 is a longitudinal section along AA in FIG. 3, but a two-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine.

На фиг. 15 изображен вид по стр. В на фиг. 14.In FIG. 15 is a view along page B in FIG. fourteen.

На фиг. 16 изображен разрез по Е-Е на фиг. 3, но двухступенчатой турбины высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине.In FIG. 16 shows a cross section along EE in FIG. 3, but a two-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine.

На фиг. 17 изображено крепление датчиков, измеряющих радиальный зазор, в гнездах кольцевой вставки второй ступени ТВД.In FIG. 17 shows the mounting of sensors measuring radial clearance in the sockets of the annular insert of the second stage of the theater.

Предлагаемая одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине (см. фиг. 2) содержит одну охлаждаемую ступень 1 с сопловым аппаратом 2, ротор турбины 3 с охлаждаемым рабочим колесом 4, статор турбины 5, содержащий, по меньшей мере, два корпуса турбины 6 и 7 и систему регулирования радиального зазора, содержащую кольцевую вставку 8, над рабочим колесом турбины 4, охватывающую с кольцевым радиальным зазором 9 рабочие лопатки 10 ротора турбины, и упруго и герметично скрепленную с деталями, образующими внутренний корпус турбины 6, нагреватель 11, охватывающий кольцевую вставку 8 с возможностью ее нагрева, воздухозаборник 12, регулятор расхода охлаждающего воздуха 13 с приводом (см. фиг. 8), бортовой компьютер 14 и датчики 15, 16 и 17 (см. фиг. 9 и 10). Нагреватель 11, привод регулятора расхода 13 и датчики 15, 16 и 17 соединены электрическими связями с бортовым компьютером 14. Кольцевая вставка 8 (см. фиг. 2) выполнена пустотелой и размещена в полости 18, отделенной от второго контура двигателя корпусом 7 и вертикальной стенкой 19, совместно закрепленными на корпусе 20 камеры сгорания 21. Кольцевая вставка 8 кольцевыми выступами 22, выполненными на ее боковых сторонах, с натягом закреплена с возможностью теплового расширения в ответных кольцевых канавках 23 вертикальной стенки 19 и фланца 24, выполненного на внутренней части 25 наружного корпуса ТВД 7. Сопловой аппарат 2 кольцевыми выступами 26 также с натягом закреплен в ответных кольцевых канавках 27 вертикальной стенки 19 и корпуса 20 камеры сгорания, в котором и в вертикальной стенке 19 выполнены равнораспределенные по окружности отверстия 28, через которые из камеры сгорания 21 поступает вторичный воздух в полости 29 и 18 над сопловым аппаратом 2 и кольцевой вставкой 8. Диск 30 и рабочие лопатки 10 колеса ТВД 4 также охлаждаются вторичным воздухом, закрученным устройством подкрутки (на фиг. не показано) перед поступлением на полотно диска 30. Наружное кольцо 31 соплового аппарата 2 (см. фиг. 2), кольцевая вставка 8 и внутренняя часть 25 с фланцем 24 наружного корпуса ТВД 7 образуют внутренний герметичный корпус ТВД 6. Кольцевой нагреватель 11 - СВЧ, или резистивный, или индукционный состоит из двух отдельных полуколец 32 (см. фиг. 3), выполненных каждое в виде металлического корпуса 33, внутри которого закреплен нагревательный элемент 34. Каждое полукольцо 32 нагревателя 11 закреплено на кольцевой вставке 8 с возможностью радиального теплового расширения совместно с кольцевой вставкой 8 и тангенциального теплового расширения относительно кольцевой вставки 8 с помощью байонетного соединения 35 и шпонок 36, расположенных с натягом в ответных пазах кольцевой вставки 8 и каждого полукольца 32 в его среднем поперечном сечении. В кольцевую вставку 8 (см. фиг. 2) диаметрально противоположно с натягом по трубной конической резьбе 37 ввернуты два патрубка - патрубок - воздухозаборник 12 для подвода охлаждающего воздуха из второго контура во внутреннюю полость 38 кольцевой вставки 8 и патрубок 39 отвода этого воздуха во второй контур или для охлаждения сопла, или для других целей. Каждый из патрубков 12 и 39 проходит через отверстие 40 в наружном корпусе ТВД 7 и в корпусной детали 41, герметично закрепленной на корпусе ТВД 7 с помощью уплотнительной прокладки 42, винтов 43 и контровочных шайб 44 (см. фиг. 2 и 4). Соединение каждого патрубка с этой корпусной деталью уплотнено двумя парами поршневых колец 45 (см. фиг. 2), причем в каждой паре поршневых колец 45 разрезы этих колец расположены диаметрально противоположно. На каждый из патрубков 12 и 39 по резьбе 46 навернута опора 47 или эта опора выполнена заодно целое с каждым из патрубков (на фиг. не показано). К опоре 47 симметрично каждому патрубку (см. фиг. 2 и 4) контровочными шайбами 44 и винтами 43 крепятся центральные опоры 48 двух рессор 49, выполненных в виде многослойного пакета 50, сжатого распределенной нагрузкой, набранного из стальных, каленых или нагартованных, шлифованных лент 51, изготовленных из нержавеющей стали, покрытых износостойким покрытием, а сами рессоры 49 своими концевыми опорами 52 закреплены во втором контуре на наружном корпусе ТВД 7, таким образом, что продольная ось пакета 50 располагается перпендикулярно оси двигателя, и при этом за счет упругой деформации пакета создано требуемое усилие упругой дополнительной фиксации кольцевой вставки 8. Пакет 50 (см. фиг. 2 и 5) в центральной опоре 48 и двух концевых опорах 52 рессоры 49 закреплен неподвижно с помощью двух заклепок 53, расположенных по бокам пакета без зазора в полукруглых выемках 54 (см. фиг. 6) выполненных в лентах 51, либо пакет 50 в концевых опорах 52 закреплен с возможностью смещения его концов вдоль его продольной оси в пределах прямого участка 55 (см. фиг. 7), выполненного в этом случае в центральной части полукруглых выемок 54. Свободный конец патрубка - воздухозаборника 12 (см. фиг. 2) со стороны потока воздуха во втором контуре косо срезан, а патрубок 39 отвода воздуха соединен с трубопроводом 56, на выходе из которого установлен либо нормально открытый 57, либо нормально закрытый электропневмоклапан 58 (на фиг. 2 показаны условно), и управление радиальными зазорами выполняется по командам бортового компьютера 14 (см. фиг. 9) по способу п. 14 формулы изобретения, либо регулятор расхода охлаждающего воздуха - золотниковый распределитель 13 с электромагнитным приводом 60, отличающийся от изображенного на фиг. 8 и 10 только тем, что он выполнен только с одним входным каналом (на фиг. не показан), сконструированный так, что положение золотника 59, регулирующего расход воздуха, на крейсерском режиме на высотах, превышающих высоту ограничения по баростату Н, фиксировалось при обесточенном электромагнитном приводе 60. Причем электромагнитный привод 60 выполнен с защитой от проворачивания и с пружиной возврата 61. Включение и выключение нагревателя 11 и регулирование интенсивности его нагрева, открытие и закрытие подвода охлаждающего воздуха из второго контура и интенсивность этого подвода происходят по командам бортового компьютера 14, вырабатываемым программой соответственно сигналам датчиков - датчика оборотов двигателя 15 и баростата 16 по способу п. 13 формулы изобретения, либо датчиков 17, измеряющих размер радиального зазора по рабочим лопаткам по способу п. 15 формулы изобретения (см. фиг. 10). В наружном корпусе 62 (см. фиг. 2) второго контура двигателя над расположением рессор 49 выполнены прямоугольные лючки 63, герметично закрытые крышками 64, а в наружном корпусе ТВД 7 выполнен патрубок 65 (см. фиг. 11), соединенный трубопроводом с промежуточной ступенью КВД (на фиг. не показаны), подающий охлаждающий воздух для охлаждения переднего соплового аппарата 66 турбины среднего давления (см. фиг. 2).The proposed single-stage high pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine (see Fig. 2) contains one cooled stage 1 with a nozzle apparatus 2, a turbine rotor 3 with a cooled impeller 4, a turbine stator 5, containing at least at least two turbine bodies 6 and 7 and a radial clearance control system comprising an annular insert 8 above the impeller of the turbine 4, covering working blades 10 of the turbine rotor with an annular radial clearance 9, and elastically and hermetically fastened to the parts forming the inner casing of the turbine 6, a heater 11, covering the annular insert 8 with the possibility of heating, an air intake 12, a cooling air flow regulator 13 with a drive (see Fig. 8), an on-board computer 14 and sensors 15, 16 and 17 (see Figs. 9 and 10). The heater 11, the drive of the flow regulator 13 and the sensors 15, 16 and 17 are electrically connected to the on-board computer 14. The annular insert 8 (see Fig. 2) is hollow and placed in the cavity 18, separated from the second circuit of the engine by the housing 7 and a vertical wall 19, jointly mounted on the housing 20 of the combustion chamber 21. The annular insert 8 annular protrusions 22, made on its sides, is tightly fixed with the possibility of thermal expansion in the reciprocal annular grooves 23 of the vertical wall 19 and the flange 24, made on the inner part 25 of the outer casing of the theater 7. The nozzle apparatus 2 with annular protrusions 26 is also tightly fixed in the reciprocal annular grooves 27 of the vertical wall 19 and the housing 20 of the combustion chamber, in which the holes 28 are equally distributed around the circumference in the vertical wall 19, through which the combustion chamber 21 receives secondary air in the cavity 29 and 18 above the nozzle apparatus 2 and the annular insert 8. The disk 30 and the blades 10 of the turbine engine wheel 4 are also cooled by the secondary air swirling the twist device (in FIG. not shown) before entering the disk blade 30. The outer ring 31 of the nozzle apparatus 2 (see Fig. 2), the annular insert 8 and the inner part 25 with the flange 24 of the outer housing of the fuel assembly 7 form the inner sealed housing of the fuel assembly 6. The ring heater 11 is a microwave or resistive or induction consists of two separate half rings 32 (see Fig. 3), each made in the form of a metal casing 33, inside of which a heating element 34 is fixed. Each half ring 32 of the heater 11 is mounted on the ring insert 8 with the possibility of radial thermal expansion together with the annular insert 8 and the tangential thermal expansion relative to the annular insert 8 by means of a bayonet connection 35 and dowels 36 located with interference in the mating grooves of the annular insert 8 and each half ring 32 in its average cross section. Two nozzles are screwed into the annular insert 8 (see Fig. 2) diametrically opposite with an interference fit on a conical pipe thread 37 — a nozzle — an air intake 12 for supplying cooling air from the second circuit to the inner cavity 38 of the annular insert 8 and a nozzle 39 for discharging this air into the second circuit for cooling the nozzle, or for other purposes. Each of the nozzles 12 and 39 passes through an opening 40 in the outer housing of the fuel assembly 7 and in the housing part 41, which is hermetically fixed to the housing of the fuel assembly 7 using the gasket 42, screws 43 and lock washers 44 (see Fig. 2 and 4). The connection of each nozzle with this body part is sealed with two pairs of piston rings 45 (see Fig. 2), and in each pair of piston rings 45, the cuts of these rings are diametrically opposed. A support 47 is screwed onto each of the nozzles 12 and 39 along the thread 46, or this support is integral with each of the nozzles (not shown in Fig.). To the support 47, symmetrically to each branch pipe (see Figs. 2 and 4), lock washers 44 and screws 43 fasten the central supports 48 of two springs 49, made in the form of a multilayer package 50, compressed by a distributed load, recruited from steel, red-hot or caked, polished tapes 51, made of stainless steel, coated with a wear-resistant coating, and the springs 49, with their end supports 52, are mounted in the second circuit on the outer housing of the theater 7, so that the longitudinal axis of the package 50 is perpendicular to the axis of the engine, and when the volume due to the elastic deformation of the package created the required elastic additional fixing force of the annular insert 8. Package 50 (see Fig. 2 and 5) in the Central support 48 and two end supports 52 of the spring 49 is fixed motionless with two rivets 53 located on the sides of the package without a gap in the semicircular recesses 54 (see Fig. 6) made in the tapes 51, or the package 50 in the end supports 52 is fixed with the possibility of displacement of its ends along its longitudinal axis within the straight section 55 (see FIG. 7), made in this case in the central part of the semicircular recesses 54. The free end of the pipe — the air intake 12 (see FIG. 2) is obliquely cut from the side of the air flow in the second circuit, and the pipe 39 of the air outlet is connected to the pipe 56, at the outlet of which is installed either normally open 57 or normally closed solenoid valve 58 (shown in Fig. 2 conventionally), and the radial clearance control is performed according to the instructions of the on-board computer 14 (see Fig. 9) according to the method of claim 14 of the claims, or a cooling flow regulator air ha - a spool valve 13 with the electromagnetic actuator 60, which differs from the one shown in FIG. 8 and 10 only by the fact that it is made with only one inlet channel (not shown in FIG.), Designed so that the position of the spool 59 regulating the air flow in cruising mode at heights exceeding the height of the limit on the barostat H is fixed when de-energized electromagnetic drive 60. Moreover, the electromagnetic drive 60 is protected against rotation and with a return spring 61. Turning the heater 11 on and off and adjusting the intensity of its heating, opening and closing the supply of cooling air from the second The tour and the intensity of this supply are based on the instructions of the on-board computer 14, generated by the program according to the signals of the sensors - engine speed sensor 15 and barostat 16 according to the method of claim 13, or sensors 17 measuring the size of the radial clearance by working blades according to the method of claim 15 inventions (see FIG. 10). In the outer casing 62 (see Fig. 2) of the second engine circuit above the arrangement of the springs 49, rectangular hatches 63 are made, hermetically sealed with covers 64, and in the outer casing of the theater 7 there is a pipe 65 (see Fig. 11) connected by a pipeline to the intermediate stage An HPC (not shown in FIG.) Supplying cooling air for cooling the front nozzle apparatus 66 of the medium pressure turbine (see FIG. 2).

Предлагается одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине (см. фиг. 2), у которой система подачи охлаждающего воздуха на полотно диска 30 и рабочие лопатки 10 ротора ТВД 3 содержит трубопровод 67 с заслонкой 68 (см фиг. 10), соединяющий полость 69 за последней ступенью КВД с полостью 70 перед подкруточным устройством, а сама система управления радиальными зазорами турбины управляется по варианту способа п. 13 с активным охлаждением полотна диска, или по способу п. 15 формулы изобретения.A one-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine (see Fig. 2) is proposed, in which the cooling air supply system to the disk blade 30 and the working blades 10 of the turbine engine 3 includes a pipe 67 with a shutter 68 (see Fig. .10), connecting the cavity 69 behind the last stage of the HPC with the cavity 70 in front of the winding device, and the turbine radial clearance control system itself is controlled according to the method of claim 13 with active cooling of the disk web, and whether according to the method of claim 15 of the claims.

Предлагается одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине (см. фиг. 2), у которой на внутреннюю рабочую поверхность кольцевой вставки 8 нанесен слой истираемого материала 71.A one-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine (see Fig. 2) is proposed, in which a layer of abradable material 71 is deposited on the inner working surface of the annular insert 8.

Предлагается одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине (см. фиг. 2), у которой каждая рессора 49 собрана из прямых лент 51 и сжата равномерно распределенной нагрузкой - давлением воздуха во втором контуре двигателя.A one-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine (see Fig. 2) is proposed, in which each spring 49 is assembled from direct tapes 51 and is compressed by a uniformly distributed load - air pressure in the second engine circuit.

Предлагается также одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине (см. фиг. 2), у которой каждая рессора 49 собрана в следующей компоновке (см. фиг. 12): ее пакет 50 собран из лент одинаковой толщины, в центре его установлены две, три и более гладких лент 51, на них с двух сторон установлены пакеты 72, собранные «гофр в гофр» из двух и более гофрированных лент 73 таким образом, что вершины гофров одного пакета 72 опираются на пакет 74 гладких лент 51 в тех же сечениях, что и вершины второго пакета 72, и шаг гофров гофрированных лент 73 выбран таким, что в пролете пакета 50 располагается только одна вершина, опирающаяся на пакет 74 гладких лент в середине пролета, и под каждой опорой рессоры располагается только одна вершина гофра, а на пакеты 72 гофрированных лент 73 установлены пакеты 75, собранные из одной, двух и более гладких лент 51, и в собранной рессоре гофры гофрированных лент 73 полностью выпрямлены.A one-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine (see Fig. 2) is also proposed, in which each spring 49 is assembled in the following arrangement (see Fig. 12): its package 50 is assembled from tapes of the same thickness , two, three or more smooth ribbons 51 are installed in its center, packages 72 are installed on them on both sides, assembled “corrugations into corrugations” of two or more corrugated ribbons 73 so that the corrugation vertices of one package 72 rest on a smooth package 74 tapes 51 in those In cross sections, as the vertices of the second packet 72, and the step of the corrugations of the corrugated ribbons 73 is chosen so that in the span of the packet 50 there is only one vertex resting on the packet 74 of smooth ribbons in the middle of the span, and under each spring support there is only one vertex of the corrugation, and on packages 72 of corrugated tapes 73, packages 75 are assembled from one, two or more smooth tapes 51, and in the assembled spring corrugations of corrugated tapes 73 are fully straightened.

Кроме того, предлагается одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине (см. фиг. 2), у которой на пакеты 75 гладких лент 51 или непосредственно на пакеты 72 гофрированных лент 73 (см. фиг. 13) устанавливают по одной гладкой ленте 76 с толщиной

Figure 00000004
, где k=5÷10, h - толщина внутренних лент пакета 50, и шаг гофрированных лент 73 пакета 50 выбран таким, что в каждом пролете располагаются одна, две и более вершин гофров, и в собранной рессоре гофры гофрированных лент 73 полностью выпрямлены.In addition, a one-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine (see Fig. 2) is proposed, in which for packages 75 of smooth tapes 51 or directly on packages of 72 corrugated tapes 73 (see Fig. 13) set on one smooth tape 76 with a thickness
Figure 00000004
, where k = 5 ÷ 10, h is the thickness of the inner tapes of the bag 50, and the step of the corrugated tapes 73 of the bag 50 is chosen so that in each span there are one, two or more vertices of the corrugations, and in the assembled spring the corrugations of the corrugated tapes 73 are completely straightened.

Предлагается двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине (см. фиг. 14), содержащая, две охлаждаемых ступени 1 с сопловыми аппаратами 2 с полостями над ними и под ними и ротор турбины 3 с охлаждаемым рабочим колесом 4 первой ступени, а также статор турбины 5, содержащий, по меньшей мере, два корпуса турбины 6 и 7 с полостями между ними, и в полость первой ступени которого поступает сжатый воздух из-за последней ступени компрессора высокого давления, и систему регулирования радиального зазора каждой ступени турбины, содержащую кольцевую вставку 8, над рабочим колесом турбины, охватывающую с кольцевым радиальным зазором 9 рабочие лопатки 10 ротора турбины 3, и упруго и герметично скрепленную с деталями, образующими внутренний корпус турбины 6, нагреватель 11, охватывающий кольцевую вставку 8 с возможностью ее нагрева, воздухозаборник 12, регулятор расхода охлаждающего воздуха 13 с приводом 60, и датчики 17 (см. фиг. 10). Нагреватели 11, приводы 60 регулятора расхода соединены электрическими связями с бортовым компьютером 14. Кольцевая вставка 8 (см. фиг. 14) первой ступени турбины выполнена пустотелой и размещена в полости 18, отделенной от второго контура двигателя корпусом 7 и вертикальной стенкой 19, совместно закрепленными на корпусе 20 камеры сгорания 21. Кольцевая вставка 8 кольцевыми выступами 22, выполненными на ее боковых сторонах, с натягом закреплена с возможностью теплового расширения в ответных кольцевых канавках 23 вертикальной стенки 19 и фланца 24, выполненного на внутренней части 25 наружного корпуса 7 первой ступени ТВД. Сопловой аппарат 2 кольцевыми выступами 26 также с натягом закреплен в ответных кольцевых канавках 27 вертикальной стенки 19 и корпуса 20 камеры сгорания 21, в котором и в вертикальной стенке 19 выполнены равнораспределенные по окружности отверстия 28, через которые из камеры сгорания 21 поступает вторичный воздух в полости 29 и 18 над сопловым аппаратом 2 и кольцевой вставкой 8. Диск 30 и рабочие лопатки 10 колеса 4 первой ступени ТВД также охлаждаются вторичным воздухом, закрученным подкручивающим устройством (на фиг. не показано) перед поступлением на полотно диска. Кольцевой нагреватель 11 - СВЧ, или резистивный, или индукционный состоит из двух отдельных полуколец 32 (см. фиг. 3), выполненных каждое в виде металлического корпуса 33, внутри которого закреплен нагревательный элемент 34. Каждое полукольцо 32 нагревателя 11 (см. фиг. 3 и 14) закреплено на кольцевой вставке 8 с возможностью радиального теплового расширения совместно с кольцевой вставкой 8 и тангенциального теплового расширения относительно кольцевой вставки с помощью байонетного соединения 35 и шпонок 36, расположенных с натягом в ответных пазах кольцевой вставки 8 и каждого полукольца 32 в его среднем поперечном сечении. В кольцевую вставку 8 (см. фиг. 14) диаметрально противоположно с натягом по трубной конической резьбе ввернуты два патрубка - патрубок - воздухозаборник 12 для подвода охлаждающего воздуха из второго контура во внутреннюю полость 18 кольцевой вставки 8 и патрубок 39 отвода этого воздуха во второй контур или для охлаждения сопла, или для других целей. Каждый патрубок проходит через отверстие 40 в наружном корпусе 7 первой ступени ТВД и в корпусной детали 41, герметично закрепленной на этом корпусе ТВД с помощью уплотнительной прокладки 42, винтов 43 и контровочных шайб 44. Соединение каждого патрубка с этой корпусной деталью уплотнено двумя парами поршневых колец 45, причем в каждой паре поршневых колец 45 разрезы этих колец расположены диаметрально противоположно. На каждый из патрубков 12 и 39 навернута опора 47 или эта опора выполнена заодно целое с каждым из этих патрубков (на фиг. не показано). К этой опоре симметрично патрубку контровочными шайбами 44 и винтами 43 (см. фиг. 5) крепятся центральные опоры 48 двух рессор 49, выполненных в виде многослойного пакета 50, сжатого распределенной нагрузкой, набранного из стальных, каленых или нагартованных, шлифованных лент 51, изготовленных из нержавеющей стали, покрытых износостойким покрытием. Сами рессоры 49 (см. фиг. 14 и 15) первой ступени ТВД своими концевыми опорами 52 закреплены во втором контуре на наружном корпусе камеры сгорания 77, наружном корпусе 7 первой ступени ТВД и наружном корпусе второй ступени ТВД 78 таким образом, что продольная ось пакета 50 располагается параллельно оси двигателя, и при этом за счет упругой деформации пакета создано требуемое усилие упругой дополнительной фиксации кольцевой вставки 8, причем одна из концевых опор 52 выполнена общей для обеих рессор 49, а другая - общей для четырех рессор (см. фиг. 15) - двух рессор 49 первой ступени и двух конструктивно аналогичных рессор 49 второй ступени, у которых общая вторая концевая опора 52 закреплена на наружном корпусе 78 второй ступени ТВД. Пакет 50 (см. фиг. 5) в центральной опоре 48 и двух концевых опорах 52 каждой рессоры 49 закреплен неподвижно с помощью двух заклепок 53, расположенных по бокам пакета без зазора в полукруглых выемках 54 (см. фиг. 6), выполненных в лентах 51, либо пакет 50 в концевых опорах 52 закреплен с возможностью смещения его концов вдоль его продольной оси в пределах прямого участка 55 (см. фиг. 7), выполненного в этом случае в центральной части полукруглых выемок 54. Конструкция кольцевой вставки 8, патрубков 12 и 39, корпусных деталей 41 второй ступени ТВД (см. фиг. 14), их крепление и уплотнение аналогична этим элементам первой ступени ТВД. Свободный конец каждого патрубка - воздухозаборника 12 со стороны потока воздуха во втором контуре косо срезан, а каждый патрубок 39 отвода воздуха соединен с трубопроводом 56, на выходе из которого установлен либо нормально открытый 57, либо нормально закрытый электропневмоклапан 58 (на фиг. изображены условно). В наружном корпусе 7 первой ступени ТВД выполнен патрубок 65 (см. фиг. 16), соединенный трубопроводом с промежуточной ступенью КВД (на фиг. не показаны), подающий охлаждающий воздух для охлаждения соплового аппарата 2 второй ступени ТВД (см. фиг. 14) и через равнорасположенные по окружности отверстия 79 в вертикальной стенке 80, закрепленной совместно с наружным корпусом 78 второй ступени ТВД, в полость 18 над кольцевой вставкой 8 второй ступени ТВД. Причем выбрана та промежуточная ступень КВД, которая обеспечивает незначительный перепад давления на наружном кольце 31 соплового аппарата 2 второй ступени ТВД. А сам сопловой аппарат 2 крепиться в статоре ТВД 5 с помощью кольцевых выступов 26, входящих с натягом в ответные кольцевые канавки 27, выполненные во фланце 24 внутренней части 25 наружного корпуса 7 первой ступени ТВД и вертикальной стенке 80. Кольцевая вставка 8 второй ступени крепится к этой же вертикальной стенке 80 и вертикальной стенке 81, выполненной заодно целое с наружным корпусом 78 второй ступени ТВД. Наружное кольцо 31 соплового аппарата 2 первой ступени, ее кольцевая вставка 8, наружное кольцо 31 соплового аппарата 2 второй ступени, ее кольцевая вставка 8, элементы наружных корпусов 7 и 78 ТВД, к которым крепятся эти детали, образуют внутренний герметичный корпус ТВД. Патрубок 39 отвода воздуха второй ступени соединен с трубопроводом 56, на выходе из которого установлен либо нормально открытый 57, либо нормально закрытый электропневмоклапан 58, либо патрубки 39 отвода охлаждающего воздуха первой и второй ступеней присоединены каждый к своему входу в золотниковый распределитель 13 с электромагнитным приводом 60 (см. фиг. 8), сконструированный так, что обе ступени либо имеют общий выход из золотникового распределителя 13, либо каждая ступень имеет свой выход охлаждающего воздуха из него (на фиг. не показано) и положение золотника 59, регулирующего расход воздуха, на крейсерском режиме, на высотах, превышающих высоту ограничения по баростату Н, фиксировалось при обесточенном электромагнитном приводе 60. Причем электромагнитный привод 60 выполнен с защитой от проворачивания и с пружиной возврата 61. Включение и выключение нагревателей 11 (см. фиг. 10) и регулирование интенсивности их нагрева, открытие и закрытие подвода охлаждающего воздуха из второго контура и интенсивность этого подвода обеих ступеней происходят по командам бортового компьютера 14, вырабатываемым программой соответственно сигналам датчиков 17, измеряющих размер радиального зазора 9 по рабочим лопаткам, по способу п. 15 формулы изобретения, закрепленных в кольцевой вставке 8 второй ступени (см. фиг. 14). Кольцевая вставка, патрубок - воздухозаборник, патрубок отвода воздуха, нагреватель, корпусные детали, центральные опоры рессор и соединения этих деталей второй ступени ТВД конструктивно аналогичны этим деталям и их соединениям первой ступени, но могут отличаться от них только параметрами. В наружном корпусе 62 второго контура двигателя над расположением рессор 49 выполнены прямоугольные лючки 63, герметично закрытые крышками 64.A two-stage high pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine (see Fig. 14) is proposed, comprising two cooled stages 1 with nozzle devices 2 with cavities above and below them and a turbine rotor 3 with a cooled impeller 4 the first stage, as well as the turbine stator 5, containing at least two turbine bodies 6 and 7 with cavities between them, and into the cavity of the first stage of which compressed air flows due to the last stage of the high-pressure compressor niya, and a system for regulating the radial clearance of each stage of the turbine, containing an annular insert 8, above the impeller of the turbine, covering working blades 10 of the rotor of the turbine 3 with an annular radial clearance 9, and elastically and hermetically fastened to the parts forming the inner casing of the turbine 6, heater 11 covering an annular insert 8 with the possibility of heating, an air intake 12, a flow rate regulator for cooling air 13 with a drive 60, and sensors 17 (see FIG. 10). The heaters 11, the drive 60 of the flow controller are electrically connected to the on-board computer 14. The annular insert 8 (see Fig. 14) of the first stage of the turbine is hollow and placed in the cavity 18, separated from the second circuit of the engine by the housing 7 and a vertical wall 19, jointly fixed on the housing 20 of the combustion chamber 21. An annular insert 8 with annular protrusions 22 made on its lateral sides is tightened with thermal expansion in the reciprocal annular grooves 23 of the vertical wall 19 and the flange 24, flax on the inner part 25 of the outer casing 7 of the first stage of the theater. The nozzle apparatus 2 with annular protrusions 26 is also tightly fixed in the reciprocal annular grooves 27 of the vertical wall 19 and the housing 20 of the combustion chamber 21, in which the holes 28 are equally distributed around the circumference in the vertical wall 19, through which secondary air enters the cavity from the combustion chamber 21 29 and 18 above the nozzle apparatus 2 and the annular insert 8. The disk 30 and rotor blades 10 of the wheel 4 of the first stage of the theater are also cooled by secondary air swirling by a twisting device (not shown in Fig.) Before entering and a cloth of a disk. The ring heater 11 — microwave, either resistive or induction, consists of two separate half rings 32 (see FIG. 3), each made in the form of a metal body 33, inside of which a heating element 34 is fixed. Each half ring 32 of the heater 11 (see FIG. 3 and 14) is mounted on the annular insert 8 with the possibility of radial thermal expansion together with the annular insert 8 and tangential thermal expansion relative to the annular insert using the bayonet connection 35 and the dowels 36 located with an interference fit in the mating grooves of the count the front insert 8 and each half ring 32 in its average cross section. In the annular insert 8 (see Fig. 14) two nozzles — a nozzle — an air intake 12 for supplying cooling air from the second circuit to the inner cavity 18 of the annular insert 8 and a pipe 39 for discharging this air to the second loop are screwed diametrically opposite with an interference fit on the conical thread or to cool the nozzle, or for other purposes. Each nozzle passes through an opening 40 in the outer housing 7 of the first stage of the theater and in the housing part 41, which is hermetically fixed to this theater by means of a gasket 42, screws 43 and lock washers 44. The connection of each nozzle to this housing part is sealed with two pairs of piston rings 45, and in each pair of piston rings 45, the cuts of these rings are diametrically opposed. A support 47 is screwed onto each of the nozzles 12 and 39, or this support is integral with each of these nozzles (not shown in Fig.). To this support, symmetrically, the pipe with lock washers 44 and screws 43 (see Fig. 5) are attached to the central supports 48 of two springs 49, made in the form of a multilayer package 50, compressed by a distributed load, recruited from steel, red-hot or caked, polished tapes 51 made stainless steel coated with wear-resistant coating. The springs 49 themselves (see FIGS. 14 and 15) of the first stage of the theater are mounted with their end supports 52 in the second circuit on the outer casing of the combustion chamber 77, the outer casing 7 of the first stage of the theater and the outer casing of the second stage of the theater 78 so that the longitudinal axis of the packet 50 is parallel to the axis of the engine, and due to the elastic deformation of the package, the required additional elastic additional fixing force of the annular insert 8 is created, one of the end supports 52 being made common for both springs 49 and the other common for four springs (see Fig. 15 ) - two springs 49 of the first stage and two structurally similar springs 49 of the second stage, in which a common second end support 52 is mounted on the outer casing 78 of the second stage of the theater. The bag 50 (see Fig. 5) in the central support 48 and two end supports 52 of each spring 49 is fixedly fixed with two rivets 53 located on the sides of the bag without a gap in the semicircular recesses 54 (see Fig. 6) made in tapes 51, or the package 50 in the end supports 52 is fixed with the possibility of displacement of its ends along its longitudinal axis within the straight section 55 (see Fig. 7), made in this case in the central part of the semicircular recesses 54. The design of the ring insert 8, pipes 12 and 39, body parts 41 of the second stage of the theater (see Fig. 14), their crepe pouring and compaction is similar to these elements of the first stage of a theater. The free end of each pipe — the air intake 12 from the side of the air flow in the second circuit — is obliquely cut off, and each pipe 39 of the air outlet is connected to a pipe 56, at the outlet of which either a normally open 57 or a normally closed electro-pneumatic valve 58 is installed (fig. . A nozzle 65 (see FIG. 16) is made in the outer casing 7 of the first stage of the theater of operations; it is connected by a pipe to the intermediate stage of the HPC (not shown in FIG.), Which supplies cooling air to cool the nozzle apparatus 2 of the second stage of the theater of operations (see Fig. 14) and through the holes 79 equally spaced around the circumference in the vertical wall 80, fixed together with the outer casing 78 of the second stage of the theater, into the cavity 18 above the annular insert 8 of the second stage of the theater. Moreover, the intermediate stage of the HPC was selected, which provides a slight pressure drop on the outer ring 31 of the nozzle apparatus 2 of the second stage of the theater. And the nozzle apparatus 2 itself is mounted in the stator of the theater of operations 5 with the help of annular protrusions 26, which fit with interference into the reciprocal ring grooves 27, made in the flange 24 of the inner part 25 of the outer housing 7 of the first stage of the theater and the vertical wall 80. The ring insert 8 of the second stage is attached the same vertical wall 80 and vertical wall 81, made integral with the outer casing 78 of the second stage of the theater. The outer ring 31 of the nozzle apparatus 2 of the first stage, its annular insert 8, the outer ring 31 of the nozzle apparatus 2 of the second stage, its annular insert 8, the elements of the outer housings 7 and 78 of the theater, to which these parts are attached, form an internal sealed housing of the theater. The second stage air exhaust pipe 39 is connected to a pipe 56, at the outlet of which either a normally open 57 or a normally closed electro-pneumatic valve 58 is installed, or the cooling air pipes 39 of the first and second stages are each connected to their entrance to the spool valve 13 with an electromagnetic drive 60 (see Fig. 8), designed so that both stages either have a common outlet from the spool distributor 13, or each stage has its own outlet of cooling air from it (not shown in Fig.) and the floor The cruise control valve 59, which regulates the air flow, at heights exceeding the barostat H limit height, was fixed when the electromagnetic drive 60 was de-energized. Moreover, the electromagnetic drive 60 is protected against rotation and with a return spring 61. Turning on and off the heaters 11 ( see Fig. 10) and the regulation of the intensity of their heating, the opening and closing of the supply of cooling air from the second circuit and the intensity of this supply of both stages occur according to the commands of the on-board computer 14, vyr abutable program according to the signals of the sensors 17, measuring the size of the radial clearance 9 by the working blades, according to the method of claim 15, fixed in the ring insert 8 of the second stage (see FIG. fourteen). An annular insert, a nozzle - an air intake, an air outlet pipe, a heater, body parts, central springs, and connections of these parts of the second stage of the theater are structurally similar to these parts and their connections of the first stage, but can only differ in parameters. In the outer casing 62 of the second motor circuit above the location of the springs 49, rectangular hatches 63 are made, hermetically sealed with covers 64.

Предлагается двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине (см. фиг. 14 и 10), отличающаяся тем, что система подачи охлаждающего воздуха на полотно диска 30 и рабочие лопатки 10 ротора первой ступени ТВД содержит трубопровод 67 с заслонкой 68, соединяющий полость 69 за последней ступенью КВД с полостью 70 перед подкруточным устройством (на фиг. не показано) первой ступени, а сама система управления радиальными зазорами турбины управляется по варианту способа п. 15 формулы изобретения с активным охлаждением полотна диска.A two-stage high-pressure turbine of a dual-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine (see Figs. 14 and 10) is proposed, characterized in that the cooling air supply system to the disk blade 30 and the rotor blades 10 of the first stage of the turbine engine contains a pipe 67 s a shutter 68, connecting the cavity 69 behind the last stage of the HPC with the cavity 70 in front of the twisting device (not shown in Fig.) of the first stage, and the control system of the radial clearance of the turbine is controlled by NTU method of claim. 15 claims active leaf disc cooling.

Предлагается двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине (см. фиг. 14), отличающаяся тем, что конструкция ее рессор 49 выполнена по любому из вышеописанных вариантов ее конструкции (см. фиг. 14, 12 и 13).A two-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine (see Fig. 14) is proposed, characterized in that its springs 49 are made according to any of the above-described variants of its design (see Figs. 14, 12 and 13 )

Предлагается двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине (см. фиг. 14 и 17), отличающаяся тем, что на внутреннюю рабочую поверхность кольцевой вставки 8 первой ступени нанесен слой истираемого материала, или слой истираемого материала 71 нанесен на внутреннюю рабочую поверхность кольцевых вставок 8 обеих ступеней ТВД, и в этом случае датчики 17, измеряющие радиальный зазор, смещены в гнездах 82 кольцевой вставки 8 второй ступени в радиальных направлениях на толщину истираемого слоя.A two-stage high pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine (see Figs. 14 and 17) is proposed, characterized in that a layer of abradable material is applied to the inner working surface of the annular insert 8 of the first stage, or a layer of abrasive material 71 is applied on the inner working surface of the ring inserts 8 of both stages of the theater, in which case the sensors 17 measuring the radial clearance are offset in the sockets 82 of the ring insert 8 of the second stage in the radial directions to the thickness of the abrasive layer.

Предлагается также двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине (см. фиг. 14), отличающаяся тем, что гидравлические диаметры тракта, подающего охлаждающий воздух второго контура внутрь кольцевой вставки первой ступени, и отводящего его, больше гидравлического диаметра аналогичного тракта ее второй ступени, или наоборот.A two-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine (see Fig. 14) is also proposed, characterized in that the hydraulic diameters of the duct supplying the cooling air of the second circuit inside the annular insert of the first stage and discharging it are larger than the hydraulic the diameter of a similar tract of its second stage, or vice versa.

Кроме того, предлагается двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине (см. фиг. 14), отличающаяся тем, что электрические параметры полуколец 32 с проводниками резистивного нагревателя или катушками индукционного нагревателя 11 различны у первой и второй ступени турбины и нагреватель 11 каждой ступени ТВД работает по своей программе.In addition, a two-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine (see Fig. 14) is proposed, characterized in that the electrical parameters of the half rings 32 with conductors of the resistive heater or coils of the induction heater 11 are different for the first and second stages turbines and heater 11 of each stage of the theater operates according to its own program.

Предлагаемый способ теплового активного управления радиальными зазорами одноступенчатой турбины высокого давления (см. фиг. 2) содержит операции управления радиальными зазорами, выполняемые по командам электронной системы двигателя по сигналам датчика 15 оборотов ротора турбокомпрессора ВД (см. фиг. 9) и баростата 16, причем охлаждение диска 30 и рабочих лопаток 10 ротора 3 ТВД воздухом из-за последней ступени КВД происходит пассивно - без команд этих датчиков, или активно - охлаждение этих деталей выключается на взлетном режиме и переходных режимах от взлетного режима к крейсерскому режиму (см. фиг. 10). Все операции управления радиальными зазорами 9 ТВД выполняются согласно полетному циклу по командам бортового компьютера 14 по программе, разработанной на основе эксперимента для всего полетного цикла, обеспечивающей хорошие значения КПД, Ср и характеристики его тяги и безопасность работы двигателя, исключающую врезание рабочих лопаток 10 (см. фиг. 2) и провал тяги на взлете, которая выполняется в следующей последовательности: перед запуском двигателя включается нагреватель 11, который отключается через определенный промежуток времени, двигатель запускается и на форсированных режимах включается охлаждение кольцевой вставки 8 воздухом второго контура, подаваемым в ее внутреннюю полость 37 с заданным законом изменения по оборотам и времени, интенсивностью, которая достигает максимального значения на взлетном режиме. Причем пассивное охлаждение диска 30 и рабочих лопаток 10 ротора 3 ТВД выполняется на всех рабочих режимах двигателя и не регулируется системой управления радиальными зазорами. На режиме, переходном от взлетного режима на крейсерский режим кольцевая вставка 8 охлаждается воздухом второго контура с интенсивностью, постепенно снижающейся по задаваемому программой компьютера 14 (см. фиг. 10) закону до уровня, потребного на крейсерском режиме на высотах, превышающих высоту ограничения по баростату Н, а при указанном активном охлаждении диска 30 и рабочих лопаток 10 ротора 3 ТВД (см. фиг. 2) выполняется заданный закон охлаждения кольцевой вставки 8 воздухом второго контура, также снижающийся до того же уровня на крейсерском режиме, но с большими градиентами снижения интенсивности по оборотам двигателя. На дросселируемых режимах полетного цикла выключается охлаждение кольцевой вставки 8 воздухом второго контура и включается ее нагрев нагревателем 11 с интенсивностью, постепенно снижающейся по заданному закону с уменьшением оборотов двигателя, и выключение нагревателя 11 и останов двигателя. Возбуждаемые колебания кольцевой вставки 8 и скрепленных с ней деталей на всех режимах работы двигателя эффективно гасятся специальными демпферами - рессорами 49.The proposed method of thermal active control of the radial gaps of a single-stage high-pressure turbine (see Fig. 2) comprises radial clearance control operations performed according to the commands of the engine electronic system using signals from the engine speed sensor 15 of the turbo-compressor rotor VD (see Fig. 9) and barostat 16, cooling of the disk 30 and rotor blades 10 of the turbine rotor 3 by air due to the last stage of the HPC is passive - without commands from these sensors, or actively - the cooling of these parts is turned off during take-off mode and transitional zhimah from takeoff to cruise mode (see. Fig. 10). All operations of control of the radial clearances 9 of the theater are performed according to the flight cycle according to the instructions of the on-board computer 14 according to the program developed on the basis of the experiment for the entire flight cycle, providing good values of efficiency, C p and its traction characteristics and engine operation safety, excluding the incision of the working blades 10 ( see Fig. 2) and failure of the takeoff thrust, which is performed in the following sequence: before starting the engine, heater 11 is turned on, which turns off after a certain period of time, two the igniter starts and in forced modes the cooling of the ring insert 8 is turned on by the air of the second circuit supplied to its internal cavity 37 with a predetermined law of change in speed and time, with an intensity that reaches its maximum value in take-off mode. Moreover, passive cooling of the disk 30 and rotor blades 10 of the turbine rotor 3 is carried out at all engine operating modes and is not regulated by the radial clearance control system. In the regime that is transitioning from the take-off mode to the cruising mode, the ring insert 8 is cooled by the air of the second circuit with an intensity that gradually decreases according to the law specified by the computer program 14 (see Fig. 10) to the level required in the cruise mode at heights exceeding the height of the barostat restriction N, and with the indicated active cooling of the disk 30 and rotor blades 10 of the turbine rotor 3 (see Fig. 2), the predetermined law of cooling the annular insert 8 by the air of the second circuit is fulfilled, which also decreases to the same level at cruising mode, but with large gradients of intensity reduction in engine speed. In the throttled flight cycle modes, the cooling of the annular insert 8 is turned off by the air of the second circuit and its heating is turned on by the heater 11 with an intensity that gradually decreases according to a given law with a decrease in engine speed, and the heater 11 is turned off and the engine is stopped. The excited vibrations of the annular insert 8 and the parts attached to it at all engine operating modes are effectively damped by special dampers - springs 49.

Предлагается способ теплового активного управления радиальными зазорами одноступенчатой турбины высокого давления (см. фиг. 2), содержащий регулирование радиального зазора путем нагрева кольцевой вставки 8 нагревателем 11 на режимах малого газа и переходных режимах с оборотами, большими оборотов крейсерского режима, у которого все операции управления радиальными зазорами 9 ТВД выполняются согласно полетному циклу по командам бортового компьютера 14 по программе, разработанной на основе эксперимента для всего полетного цикла, обеспечивающей хорошие значения КПД, Ср и характеристики его тяги и безопасность работы двигателя, исключающую врезание рабочих лопаток 10 и провал тяги на взлете, которая выполняется в следующей последовательности: перед запуском двигателя включается нагреватель 11 (см. фиг. 9), который отключается через определенный промежуток времени, двигатель запускается, в случае установки на выходе охлаждаемого воздуха, подаваемого из второго контура во внутреннюю полость 38 кольцевой вставки 8, нормально открытого электропневмоклапана 57, этот воздух подается во внутреннюю полость 38 кольцевой вставки 8 на переходных форсированных режимах, на режиме малого газа в составе режимов форсирования двигателя, взлетном режиме, переходных режимах от взлетного к крейсерскому и на крейсерском режиме. Затем электропневмоклапан 57 закрывается и прекращается подача охлаждающего воздуха из второго контура. Включается нагреватель 11, нагревающий кольцевую вставку 8 на дросселируемых переходных режимах. Нагреватель 11 отключается до полного останова двигателя на оборотах выбега, исключающих возможность врезания рабочих лопаток 10. А в случае установки на выходе охлаждаемого воздуха, подаваемого из второго контура во внутреннюю полость 37 кольцевой вставки 8, нормально закрытого электропневмоклапана 58, после отключения нагревателя 11 при запуске двигателя электропневмоклапан 58 открывается и держится открытым на всех переходных форсированных режимах, на режиме малого газа в составе режимов форсирования двигателя, взлетном режиме, переходных режимах от взлетного к крейсерскому. Затем электропневмоклапан 58 обесточивается и закрывается и охлаждающий воздух второго контура не поступает во внутреннюю полость 38 вплоть до полного останова двигателя, а на крейсерском режиме кольцевая вставка 8 охлаждается пассивно только воздухом, поступающим из-за последней ступени КВД. Включается нагреватель 11, нагревающий кольцевую вставку 8 на дросселируемых переходных режимах. Нагреватель 11 отключается до полного останова двигателя на оборотах выбега, исключающих возможность врезания рабочих лопаток 10. Возбуждаемые колебания кольцевой вставки 8 и скрепленных с ней деталей на всех режимах работы двигателя эффективно гасятся специальными демпферами - рессорами 49 (см. фиг. 2).A method of thermal active control of the radial gaps of a single-stage high-pressure turbine (see Fig. 2) is proposed, comprising adjusting the radial clearance by heating the ring insert 8 by the heater 11 in idle and transition modes with revolutions higher than the cruise mode revolutions, which has all control operations the radial clearances 9 of the theater are performed according to the flight cycle according to the instructions of the on-board computer 14 according to the program developed on the basis of the experiment for the entire flight cycle, providing which provides good values of efficiency, С p and the characteristics of its thrust and engine operation safety, excluding the insertion of working blades 10 and failure of the thrust on take-off, which is performed in the following sequence: before starting the engine, heater 11 is turned on (see Fig. 9), which is turned off through a certain period of time, the engine starts, if the cooled air supplied from the second circuit to the inner cavity 38 of the ring insert 8 is installed at the outlet, a normally open solenoid valve 57, this air is supplied into the inner cavity 38 of the annular insert 8 in transient forced modes, in the idle mode as a part of engine boosting modes, take-off mode, transitional modes from take-off to cruising and cruising. Then, the electro-pneumatic valve 57 is closed and the supply of cooling air from the second circuit is stopped. The heater 11 is turned on, heating the annular insert 8 on the throttling transient modes. The heater 11 is turned off until the engine stops at coasting speed, eliminating the possibility of cutting the blades 10. And if the cooled air supplied from the second circuit to the inner cavity 37 of the ring insert 8 is installed at the outlet, the normally closed electro-pneumatic valve 58 is turned off after the heater 11 is turned off at startup engine electric pneumatic valve 58 opens and keeps open in all transient forced modes, in the idle mode as part of the engine boost modes, take-off mode, transition s mode from takeoff to cruising. Then, the electro-pneumatic valve 58 is de-energized and closed and the cooling air of the second circuit does not enter the internal cavity 38 until the engine is completely stopped, and in cruising mode the annular insert 8 is cooled passively only by the air coming from the last stage of the HPC. The heater 11 is turned on, heating the annular insert 8 on the throttling transient modes. The heater 11 is turned off until the engine stops at coasting speed, eliminating the possibility of cutting the blades 10. The vibrations of the ring insert 8 and the parts attached to it are effectively damped by special dampers - springs 49 (see Fig. 2) at all engine operating modes.

Кроме того, предлагается способ теплового активного управления радиальными зазорами турбины высокого давления (см. фиг. 14), содержащий регулирование зазора 9 по командам бортового компьютера 14, получающего сигналы от датчиков 17, измеряющих радиальный зазор 9 (см. фиг. 10), отличается тем, что компьютер 14 выдает команды по сигналам датчиков 17, измеряющих радиальный зазор, закрепленных в кольцевой вставке 8 одноступенчатой ТВД или в кольцевой вставке 8 второй ступени двухступенчатой ТВД. Перед запуском двигателя компьютер 14 определяет величину наименьшего из замеренных датчиками 17 зазоров, включает нагреватели 11 (см. фиг. 14) и кольцевые вставки 8 перед запуском двигателя прогреваются нагревателями 11 до получения величины этого радиального зазора δц, возможно меньшей, но большей суммарной величины вытяжки лопаток 10 и замковой части диска 30 турбины высокого давления под действием центробежных сил той ступени турбины, у которой эта суммарная величина больше. Двигатель запускается, и, если на форсированных режимах полетного цикла измеряемые радиальные зазоры 9 растут, нагреватель 11 выключается. Компьютер 14 на каждом шаге изменения интенсивности охлаждения кольцевых вставок 8 из записанных сигналов с каждого датчика 17 формирует свою группу из n=1, 2, 3, … периодов изменения величины зазоров 9, и в каждом периоде вычисляет разность между наибольшей и наименьшей величиной этих зазоров, из всех групп для датчиков 17 ступени турбины отдельно выбирает наибольшую по; величине разность, определяет соответствующий ей меньший зазор и сравнивает его величину с минимально допустимой и возможной для данного двигателя величиной этого зазора δmin. Если этот меньший зазор 9 больше минимально допустимой величины этого зазора δmin, то по команде компьютера 14 нагреватель 11, если он был включен, отключается, и элемент, регулирующий расход охлаждающего воздуха, поступающего из второго контура во внутренние полости 38 кольцевых вставок 8 - золотник 59 (см. фиг. 8), на каждом шаге регулирования смещается и открывает некоторую площадь отверстий 83, через которые сбрасывается этот охлаждающий воздух. На переходных форсированных режимах и на стационарном режиме - малом газе эти операции непрерывно повторяются пока меньший зазор 9, определенный на этой операции, у второй ступени турбины не достигнет величины минимально допустимой и возможной для данного двигателя. Максимальная интенсивность охлаждения кольцевых вставок 8 достигается на взлетном режиме при полном открытии этих отверстий 83, и обеспечено исключение провала тяги на взлетном режиме двигателя. Причем охлаждение диска 30 и рабочих лопаток 10 ступени одноступенчатой ТВД или первой ступени ротора двухступенчатой ТВД воздухом из-за последней ступени КВД (см. фиг. 10) происходит на всех рабочих режимах двигателя пассивно - без управляющих команд компьютера 14, или на взлетном режиме и переходных режимах от взлетного режима к крейсерскому режиму активно - охлаждение этих деталей выключается, и на крейсерском режиме, на высотах, больших высоты Н ограничения по баростату 16, положение золотника 59, требуемое для поддержания в интервале δmin≤δ≤δmin+0,1 мм наименьшей из замеряемых величин радиального зазора 9, сохраняется до окончания крейсерского режима при отсутствии питания электромагнитного привода 60, если не происходит такого экстремального изменения полетных условий, которые недопустимо изменяют меньший зазор 9, определяемый компьютером 14. В этом случае соответственно увеличению/уменьшению этого зазора производиться включение нагревателей 11 или смещение золотника 59 в новое сохраняемое положение, обеспечивающие равенство с допуском +0,1 мм меньшего зазора 9 величине минимально допустимой и возможной для данного двигателя. На дросселируемых режимах двигателя золотник 59 (см. фиг. 10) полностью перекрывает отверстия 81, подающие охлаждающий воздух из второго контура во внутренние полости 38 кольцевых вставок 8, включаются нагреватели 11 и компьютер 14 на каждом шаге изменения интенсивности нагревания таким же образом, как и на форсированных режимах, выбирает меньший зазор 9, управляет включением/ выключением нагревателей 11 и изменением интенсивности нагрева пока меньший зазор 9 не установится в интервале δmin≤δ≤δmin+0,1+0,2 мм. Нагреватели 11 отключаются до полного останова двигателя на оборотах выбега, исключающих возможность врезания рабочих лопаток 10 (см. фиг. 14), и при повторной приемистости, в ее начале, компьютер 14 сравнивает выбранный известным образом меньший зазор 9 между кольцевой вставкой 8 и рабочими лопатками одноступенчатой турбины или между кольцевой вставкой 8 и рабочими лопатками второй ступени двухступенчатой турбины, с величиной этого радиального зазора δц, возможно меньшей, но большей на 0,1÷0,2 мм суммарной вытяжки рабочих лопаток 10 и замковой части диска 30 под действием центробежных сил колеса одноступенчатой турбины или колеса второй ступени двухступенчатой турбины, и если меньший зазор 9 больше этой величины, то регулирование радиального зазора 9 осуществляется изменением интенсивности охлаждения, также как на форсированных режимах двигателя, а если меньше, то вначале перед повторным запуском двигателя включаются нагреватели 11, и при достижении меньшим зазором величины на 0,1÷0,2 мм, большей величины δц дальнейшее регулирование радиального зазора осуществляется изменением интенсивности охлаждения, также как на форсированных режимах двигателя. Возбуждаемые колебания системы регулирования радиальных зазоров на всех режимах работы двигателя эффективно гасятся специальными демпферами - рессорами 49.In addition, a method of thermal active control of the radial clearances of a high pressure turbine (see Fig. 14) is proposed, comprising adjusting the clearance 9 by the commands of the on-board computer 14 receiving signals from sensors 17 measuring the radial clearance 9 (see Fig. 10), different the fact that the computer 14 issues commands from the signals of the sensors 17 measuring the radial clearance, fixed in the ring insert 8 of a single-stage theater or in the ring insert 8 of the second stage of a two-stage theater. Before starting the engine, the computer 14 determines the smallest of the clearances measured by the sensors 17, includes heaters 11 (see Fig. 14) and the ring inserts 8 are heated by the heaters 11 before starting the engine until this radial clearance δ c is obtained, possibly smaller but larger extracting the blades 10 and the locking part of the disk 30 of the high pressure turbine under the action of centrifugal forces of that stage of the turbine, in which this total value is greater. The engine starts, and if the measured radial clearances 9 increase on forced flight cycle modes, the heater 11 turns off. Computer 14 at each step of changing the cooling intensity of the ring inserts 8 from the recorded signals from each sensor 17 forms its own group of n = 1, 2, 3, ... periods of change in the size of the gaps 9, and in each period calculates the difference between the largest and smallest values of these gaps , of all groups for sensors 17 of the turbine stage, selects the largest one separately; the difference, determines the corresponding smaller gap and compares its value with the minimum allowable and possible for this engine the value of this gap δ min . If this smaller gap 9 is greater than the minimum permissible value of this gap δ min , then, on the command of computer 14, heater 11, if it was turned on, is turned off, and the element that regulates the flow of cooling air coming from the second circuit into the internal cavities 38 of the ring inserts 8 is a spool 59 (see Fig. 8), at each step of regulation, it shifts and opens a certain area of holes 83 through which this cooling air is discharged. In transient forced modes and in stationary mode - low gas, these operations are continuously repeated until the smaller clearance 9 determined in this operation at the second stage of the turbine reaches the minimum allowable and possible value for this engine. The maximum cooling intensity of the annular inserts 8 is achieved in the take-off mode when these openings 83 are fully open, and the failure of the thrust during the take-off mode of the engine is ensured. Moreover, the cooling of the disk 30 and rotor blades 10 of the stage of a one-stage theater of operations or the first stage of the rotor of a two-stage theater of operation by air due to the last stage of the HPC (see Fig. 10) occurs passively at all engine operating modes - without control commands from computer 14, or in take-off mode and transient conditions from takeoff to cruise mode is active - cooling off these parts, and in cruising mode, at heights greater than the height H of the barostat limit 16, the position of the slide 59, required to maintain the range of δ min ≤δ δ min +0,1 mm smallest of the measured values of the radial clearance 9 is maintained until the end of the cruise mode in the absence of supply of an electromagnetic actuator 60, if there is no such an extreme change of flight conditions which change unacceptably smaller gap 9 defined by the computer 14. In this case according to the increase / decrease of this gap, the heaters 11 are turned on or the spool 59 is displaced to a new maintained position, ensuring equality with a tolerance of +0.1 mm of a smaller gap 9 to the size of the mini cial possible and permissible for the motor. In throttled engine modes, the spool 59 (see FIG. 10) completely covers the openings 81 supplying cooling air from the second circuit to the internal cavities 38 of the ring inserts 8, the heaters 11 and the computer 14 are turned on at each step of changing the heating intensity in the same way as in forced modes, selects a smaller gap 9, controls the on / off of heaters 11 and changes in the intensity of heating until a smaller gap 9 is established in the interval δ min ≤δ≤δ min + 0.1 + 0.2 mm. The heaters 11 are turned off until the engine stops at coasting speed, which excludes the possibility of cutting the blades 10 (see Fig. 14), and when the throttle response is repeated, at its beginning, the computer 14 compares the smaller gap 9 chosen in a known manner between the annular insert 8 and the blades a single-stage turbine or between an annular insert 8 and the working blades of the second stage of a two-stage turbine, with the value of this radial clearance δ c , possibly smaller, but 0.1–0.2 mm larger than the total exhaust of the working blades 10 and the lock h part of the disk 30 under the action of the centrifugal forces of the wheels of a single-stage turbine or the wheels of the second stage of a two-stage turbine, and if the smaller clearance 9 is greater than this value, then the radial clearance 9 is controlled by changing the cooling intensity, as well as in forced modes of the engine, and if less, first before re-starting the engine heaters 11 are included, and when the lower clearance value at 0.1 ÷ 0.2 mm greater than the value δ n further regulation by changing the radial clearance Intensity of cooling, as well as for the forced motor modes. The excited vibrations of the radial clearance control system at all engine operating modes are effectively damped by special dampers - springs 49.

Сборка предлагаемых ТВД специалисту ясна из описания предлагаемых конструкций ТВД и фиг. 1 и 12 и специально не описывается.The assembly of the proposed theater for the specialist is clear from the description of the proposed structures of the theater and FIG. 1 and 12 and is not specifically described.

Работа турбин ГТД широко известна, а работа предлагаемых систем управления радиальными зазорами подробно описана в предлагаемых способах управления этими зазорами и поэтому работа предлагаемых ТВД специально не описывается.The operation of gas turbine turbines is widely known, and the operation of the proposed radial clearance control systems is described in detail in the proposed methods for controlling these gaps, and therefore, the operation of the proposed theater is not specifically described.

Преимущества предлагаемых ТВД ТРДД и способов управления радиальными зазорами в основном описаны выше и, по нашему мнению, позволяют сделать следующие выводы:The advantages of the proposed turbofan engines and methods for controlling radial clearances are mainly described above and, in our opinion, allow us to draw the following conclusions:

Предлагаемые, ТВД ТРДД и способы управления радиальными зазорами позволяют существенно расширить диапазон успешных решений создания конструкций одноступенчатых и двухступенчатых ТВД ТРДД с системой активного управления радиальными зазорами, эффективной на всех режимах полетного цикла, добиться на этих режимах хороших значений КПД, Ср при хороших массовых характеристиках ТВД, в том числе и у авиационных ТРДД с Tr=1800°K.The proposed turbofan engine turbofan engines and radial clearance control methods can significantly expand the range of successful solutions for creating single-stage and two-stage turbofan engine turbofan engines with an active radial clearance control system that is effective in all flight cycle modes, to achieve good efficiency values for these modes, C p with good mass characteristics High-pressure turbojet, including aircraft turbofan engines with Tr = 1800 ° K.

В предлагаемых ТВД ТРДД могут быть использованы сотовые уплотнения, пленочное охлаждение лопаток соплового аппарата и рабочих лопаток первой ступени. Эти устройства широко известны и варианты предлагаемых ТВД с этими устройствами не описываются.In the proposed turbofan engines, turbofan engines can be used cell seals, film cooling of the blades of the nozzle apparatus and the working blades of the first stage. These devices are widely known and the options for the proposed theater with these devices are not described.

Все предлагаемые ТВД ТРДД можно применять в авиационных двигателях вместе с другими известными системами управления радиальными зазорами КВД, ТСТ, ТНТ и т.д.All of the turbofan engines offered by the turbofan engine can be used in aircraft engines together with other well-known systems for controlling radial clearances KVD, TST, TNT, etc.

Кроме того, даже в тех случаях, когда применение предлагаемых конструкций и способов окажется нецелесообразным или невозможным, может оказаться полезным использование отдельных оригинальных идей этой разработки.In addition, even in cases where the application of the proposed designs and methods will be inappropriate or impossible, it may be useful to use individual original ideas of this development.

Claims (15)

1. Одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, содержащая, одну охлаждаемую ступень с сопловым аппаратом с полостями над ним и под ним и ротор турбины с охлаждаемым рабочим колесом, а также статор турбины, содержащий по меньшей мере два корпуса турбины с полостями между ними, в которые поступает сжатый воздух из-за последней ступени компрессора высокого давления, и систему регулирования радиального зазора, содержащую кольцевую вставку, над рабочим колесом турбины, охватывающую с кольцевым радиальным зазором рабочие лопатки ротора турбины и упруго и герметично скрепленную с деталями, образующими внутренний корпус турбины, нагреватель, охватывающий кольцевую вставку с возможностью ее нагрева, воздухозаборник, регулятор расхода охлаждающего воздуха с приводом, бортовой компьютер и датчики, и нагреватель, привод регулятора расхода и датчики соединены электрическими связями с бортовым компьютером, отличающаяся тем, что кольцевая вставка выполнена пустотелой и размещена в полости, отделенной от второго контура двигателя корпусом и вертикальной стенкой, совместно закрепленными на корпусе камеры сгорания, и кольцевая вставка кольцевыми выступами, выполненными на ее боковых сторонах, с натягом закреплена с возможностью теплового расширения в ответных кольцевых канавках вертикальной стенки и фланца, выполненного на внутренней части наружного корпуса ТВД, сопловой аппарат кольцевыми выступами также с натягом закреплен в ответных кольцевых канавках вертикальной стенки и корпуса камеры сгорания, в котором и в вертикальной стенке выполнены равнораспределенные по окружности отверстия, через которые из камеры сгорания поступает вторичный воздух в полости над сопловым аппаратом и кольцевой вставкой, а диск и рабочие лопатки колеса ТВД также охлаждаются вторичным воздухом, закрученным подкручивающим устройством перед поступлением на полотно диска, и наружное кольцо соплового аппарата, кольцевая вставка и внутренняя часть с фланцем наружного корпуса ТВД образуют внутренний герметичный корпус ТВД, кольцевой нагреватель СВЧ, или резистивный, или индукционный состоит из двух отдельных полуколец, выполненных каждое в виде металлического корпуса, внутри которого закреплен нагревательный элемент, и каждое полукольцо нагревателя закреплено на кольцевой вставке с возможностью радиального теплового расширения совместно с кольцевой вставкой и тангенциального теплового расширения относительно кольцевой вставки с помощью байонетного соединения с ней и шпонок, расположенных с натягом в ответных пазах кольцевой вставки и каждого полукольца в его среднем поперечном сечении, в кольцевую вставку диаметрально противоположно с натягом по трубной конической резьбе ввернуты два патрубка - патрубок-воздухозаборник для подвода охлаждающего воздуха из второго контура во внутреннюю полость кольцевой вставки и патрубок отвода этого воздуха во второй контур или для охлаждения сопла, или для других целей, и каждый патрубок проходит через отверстие в наружном корпусе ТВД и в корпусной детали, герметично закрепленной на корпусе ТВД, соединение каждого патрубка с этой корпусной деталью уплотнено двумя парами поршневых колец, причем в каждой паре поршневых колец разрезы этих колец расположены диаметрально противоположно, на каждый патрубок навернута опора, или эта опора выполнена за одно целое с каждым из патрубков, и к этой опоре симметрично патрубку контровочными шайбами и винтами крепятся центральные опоры двух рессор, выполненных в виде многослойного пакета, сжатого распределенной нагрузкой, набранного из стальных, каленых или нагартованных, шлифованных лент, изготовленных из нержавеющей стали, покрытых износостойким покрытием, а сами рессоры своими концевыми опорами закреплены во втором контуре на наружном корпусе ТВД, таким образом, что продольная ось пакета располагается перпендикулярно оси двигателя, и при этом за счет упругой деформации пакета создано требуемое усилие упругой дополнительной фиксации кольцевой вставки, и пакет в центральной опоре и двух концевых опорах рессоры закреплен неподвижно с помощью двух заклепок, расположенных по бокам пакета без зазора в полукруглых выемках, выполненных в лентах, либо пакет в концевых опорах закреплен с возможностью смещения его концов вдоль его продольной оси в пределах прямого участка, выполненного в этом случае в центральной части полукруглых выемок, свободный конец патрубка-воздухозаборника со стороны потока воздуха во втором контуре косо срезан, а патрубок отвода воздуха соединен с трубопроводом, на выходе из которого установлен либо нормально открытый, либо нормально закрытый электропневмоклапан, и в наружном корпусе второго контура двигателя над расположением рессор выполнены прямоугольные лючки, герметично закрытые крышками, а в наружном корпусе ТВД выполнен патрубок, соединенный трубопроводом с промежуточной ступенью КВД, подающий охлаждающий воздух для охлаждения переднего соплового аппарата турбины среднего давления, и все операции управления радиальными зазорами ТВД выполняются согласно полетному циклу по командам бортового компьютера по программе, разработанной на основе эксперимента для всего полетного цикла, обеспечивающей хорошие значения КПД, Ср и характеристики его тяги и безопасность работы двигателя, исключающую врезание рабочих лопаток и провал тяги на взлете, которая выполняется в следующей последовательности: перед запуском двигателя включается нагреватель, который отключается через определенный промежуток времени, двигатель запускается, и в случае установки на выходе охлаждаемого воздуха, подаваемого из второго контура во внутреннюю полость кольцевой вставки, нормально открытого электропневмоклапана, этот воздух подается во внутреннюю полость кольцевой вставки на переходных форсированных режимах, на режиме малого газа в составе режимов форсирования двигателя, взлетном режиме, переходных режимах от взлетного к крейсерскому и на крейсерском режиме, затем электропневмоклапан закрывается и прекращается подача охлаждающего воздуха из второго контура, и включается нагреватель, нагревающий кольцевую вставку на дросселируемых переходных режимах, нагреватель отключается до полного останова двигателя на оборотах выбега, исключающих возможность врезания рабочих лопаток, а в случае установки на выходе охлаждаемого воздуха, подаваемого из второго контура во внутреннюю полость кольцевой вставки, нормально закрытого электропневмоклапана, после отключения нагревателя при запуске двигателя электропневмоклапан открывается и держится открытым на всех переходных форсированных режимах, на режиме малого газа в составе режимов форсирования двигателя, взлетном режиме, переходных режимах от взлетного к крейсерскому, затем электропневмоклапан обесточивается и закрывается и охлаждающий воздух второго контура не поступает во внутреннюю полость вплоть до полного останова двигателя, а на крейсерском режиме кольцевая вставка охлаждается пассивно только воздухом, поступающим из-за последней ступени КВД, включается нагреватель, нагревающий кольцевую вставку на дросселируемых переходных режимах, нагреватель отключается до полного останова двигателя на оборотах выбега, исключающих возможность врезания рабочих лопаток, а в случае, когда операции управления радиальными зазорами выполняются также по командам бортового компьютера по сигналам датчика оборотов ротора турбокомпрессора ВД и баростата, охлаждение диска и рабочих лопаток ротора ТВД воздухом из-за последней ступени КВД происходит пассивно - без команд этих датчиков, или активно - охлаждение этих деталей выключается на взлетном режиме и переходных режимах от взлетного режима к крейсерскому режиму, и золотниковый распределитель с электромагнитным приводом сконструирован так, что положение золотника, регулирующего расход воздуха, на крейсерском режиме на высотах, превышающих высоту ограничения по баростату Н, фиксируется при обесточенном электромагнитном приводе, причем электромагнитный привод выполнен с защитой от проворачивания и с пружиной возврата, команды выполняются в следующей последовательности: перед запуском двигателя также включается нагреватель, который отключается через определенный промежуток времени, двигатель запускается и на форсированных режимах включается охлаждение кольцевой вставки воздухом второго контура, подаваемым в ее внутреннюю полость с заданным законом изменения по оборотам и времени, интенсивностью, которая достигает максимального значения на взлетном режиме, причем пассивное охлаждение диска и рабочих лопаток ротора ТВД выполняется на всех рабочих режимах двигателя и не регулируется системой управления радиальными зазорами, и на режиме, переходном от взлетного режима на крейсерский режим, кольцевая вставка охлаждается воздухом второго контура с интенсивностью, постепенно снижающейся по задаваемому программой компьютера закону до уровня, потребного на крейсерском режиме на высотах, превышающих высоту ограничения по баростату Н, а при указанном активном охлаждении диска и рабочих лопаток ротора ТВД выполняется заданный закон охлаждения кольцевой вставки воздухом второго контура, также снижающийся до того же уровня на крейсерском режиме, но с большими градиентами снижения интенсивности по оборотам двигателя, и на дросселируемых режимах полетного цикла выключается охлаждение кольцевой вставки воздухом второго контура и включается ее нагрев нагревателем с интенсивностью, постепенно снижающейся по заданному закону с уменьшением оборотов двигателя, и выключение нагревателя и останов двигателя, а в случае, когда управление радиальными зазорами турбины высокого давления выполняется по командам бортового компьютера, получающего сигналы от датчиков, измеряющих радиальный зазор, закрепленных в кольцевой вставке ТВД, компьютер перед запуском двигателя определяет величину наименьшего из замеренных датчиками зазоров, включает нагреватель и кольцевая вставка перед запуском двигателя прогревается нагревателями до получения величины этого радиального зазора δц, возможно меньшей, но большей суммарной величины вытяжки лопаток и замковой части диска турбины высокого давления под действием центробежных сил, двигатель запускается, и, если на форсированных режимах полетного цикла измеряемые радиальные зазоры растут, нагреватель выключается, компьютер на каждом шаге изменения интенсивности охлаждения кольцевых вставок из записанных сигналов с каждого датчика формирует свою группу из n=1, 2, 3, … периодов изменения величины зазоров, и в каждом периоде вычисляет разность между наибольшей и наименьшей величинами этих зазоров, из всех групп для датчиков отдельно выбирает наибольшую по величине разность, определяет соответствующий ей меньший зазор и сравнивает его величину с минимально допустимой и возможной для данного двигателя величиной этого зазора δmin, если этот меньший зазор больше минимально допустимой величины этого зазора δmin, то по команде компьютера нагреватель, если он был включен, отключается, и элемент, регулирующий расход охлаждающего воздуха, поступающего из второго контура во внутреннюю полость кольцевой вставки - золотник, на каждом шаге регулирования смещается и открывает некоторую площадь отверстий, через которые сбрасывается этот охлаждающий воздух, на переходных форсированных режимах и на стационарном режиме - малом газе эти операции непрерывно повторяются, пока меньший зазор, определенный на этой операции, не достигнет величины минимально допустимой и возможной для данного двигателя, максимальная интенсивность охлаждения кольцевой вставки достигается на взлетном режиме при полном открытии этих отверстий, и обеспечено исключение провала тяги на взлетном режиме двигателя, причем охлаждение диска и рабочих лопаток ступени ТВД воздухом из-за последней ступени КВД происходит на всех рабочих режимах двигателя пассивно - без управляющих команд компьютера, или на взлетном режиме и переходных режимах от взлетного режима к крейсерскому режиму активно - охлаждение этих деталей выключается, и на крейсерском режиме на высотах, больших высоты Н ограничения по баростату, положение золотника, требуемое для поддержания в интервале δmin≤δ≤δmin+0,1 мм наименьшей из замеряемых величин радиального зазора, сохраняется до окончания крейсерского режима при отсутствии питания электромагнитного привода, если не происходит такого экстремального изменения полетных условий, которые недопустимо изменяют меньший зазор, определяемый компьютером, в этом случае соответственно увеличению/уменьшению этого зазора производится включение нагревателя или смещение золотника в новое сохраняемое положение, обеспечивающие равенство с допуском +0,1 мм меньшего зазора величине минимально допустимой и возможной для данного двигателя, а на дросселируемых режимах двигателя золотник полностью перекрывает отверстия, подающие охлаждающий воздух из второго контура во внутренние полости кольцевых вставок, включается нагреватель и компьютер на каждом шаге изменения интенсивности нагревания таким же образом, как и на форсированных режимах, выбирает меньший зазор, управляет включением/выключением нагревателя и изменением интенсивности нагрева, пока меньший зазор не установится в интервале δmin≤δ≤δmin+0,1÷0,2 мм, нагреватели отключаются до полного останова двигателя на оборотах выбега, исключающих возможность врезания рабочих лопаток, и при повторной приемистости, в ее начале, компьютер сравнивает выбранный известным образом меньший зазор между кольцевой вставкой и рабочими лопатками турбины с величиной этого радиального зазора δц, возможно меньшей, но большей на 0,1÷0,2 мм суммарной вытяжки рабочих лопаток и замковой части диска под действием центробежных сил колеса турбины, и если меньший зазор больше этой величины, то регулирование радиального зазора осуществляется изменением интенсивности охлаждения, также как на форсированных режимах двигателя, а если меньше, то вначале перед повторным запуском двигателя включаются нагреватели, и при достижении меньшим зазором величины, на 0,1÷0,2 мм большей величины δц, дальнейшее регулирование радиального зазора осуществляется изменением интенсивности охлаждения, также как на форсированных режимах двигателя, и возбуждаемые колебания кольцевой вставки и скрепленных с ней деталей на всех режимах работы двигателя эффективно гасятся демпферами-рессорами.1. A single-stage high pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine, comprising one cooled stage with a nozzle apparatus with cavities above and below it and a turbine rotor with a cooled impeller, and a turbine stator containing at least two turbine bodies with cavities between them, into which compressed air enters due to the last stage of the high-pressure compressor, and a radial clearance control system containing an annular insert y, above the turbine impeller, covering the rotor blades of the turbine rotor with an annular radial clearance and elastically and hermetically fastened to the parts that form the turbine’s inner casing, a heater covering the annular insert with the possibility of heating, an air intake, a cooling air flow regulator with a drive, an on-board computer and the sensors, and the heater, the drive of the flow controller and the sensors are electrically connected to the on-board computer, characterized in that the ring insert is hollow and placed on the cavity, separated from the second circuit of the engine by the housing and a vertical wall, jointly mounted on the combustion chamber housing, and the annular insert with annular protrusions made on its sides, is tightened with thermal expansion in the mating annular grooves of the vertical wall and the flange made on the inner part of the outer theater, the nozzle device with annular protrusions is also tightly fixed in the mating annular grooves of the vertical wall and the housing of the combustion chamber, in which holes and a vertical wall are made equally distributed around the circumference through which secondary air enters the cavity above the nozzle apparatus and the annular insert from the combustion chamber, and the disk and impellers of the turbine engine wheel are also cooled by the secondary air twisted by a twisting device before entering the disk blade, and the outer ring of the nozzle apparatus, the annular insert and the inner part with the flange of the outer theater block form an internal sealed theater block, a microwave ring heater, or resistive The induction or induction consists of two separate half rings, each made in the form of a metal case, inside which a heating element is fixed, and each half of the heater is mounted on the ring insert with the possibility of radial thermal expansion together with the ring insert and tangential thermal expansion relative to the ring insert using a bayonet connections with it and dowels located with an interference fit in the reciprocal grooves of the annular insert and each half-ring in its average cross section, in the annular insert is diametrically opposite with an interference fit on a conical pipe thread; two nozzles are screwed in - a nozzle-air intake for supplying cooling air from the second circuit to the inner cavity of the annular insert and a pipe for removing this air to the second circuit or for cooling the nozzle, or for other purposes, and each nozzle passes through an opening in the outer housing of the theater and in the housing part, hermetically mounted on the housing of the theater, the connection of each pipe with this housing part is sealed with two pairs of piston rings ec, and in each pair of piston rings, the cuts of these rings are diametrically opposed, a support is screwed on each nozzle, or this support is made integrally with each of the nozzles, and the central supports of two springs made of the springs are symmetrically mounted to this support with lock washers and screws in the form of a multilayer bag, compressed by a distributed load, recruited from steel, hardened or caked, sanded tapes made of stainless steel, coated with a wear-resistant coating, and the springs themselves end supports are fixed in the second circuit on the outer casing of the theater, so that the longitudinal axis of the package is perpendicular to the axis of the engine, and due to the elastic deformation of the package, the required force of elastic additional fixation of the annular insert is created, and the package in the central support and two end supports of the spring fixed motionless with two rivets located on the sides of the package without a gap in the semicircular recesses made in tapes, or the package in the end supports is fixed with the possibility of displacement to cc along its longitudinal axis within the straight section, made in this case in the central part of the semicircular recesses, the free end of the air intake pipe on the side of the air flow in the second circuit is obliquely cut, and the air exhaust pipe is connected to the pipeline at the outlet of which is installed either normally open or normally closed electro-pneumatic valve, and rectangular hatches are hermetically closed by covers in the outer casing of the second engine circuit above the springs, and in the outer casing of the theater A nozzle connected to the intermediate stage of the HPC by the pipeline supplying cooling air for cooling the front nozzle apparatus of the medium-pressure turbine is filled, and all operations of the control of the radial clearances of the turbine engine are performed according to the flight cycle according to the on-board computer commands according to the program developed on the basis of the experiment for the entire flight cycle, good efficiencies, C p and its traction characteristics and safety of operation of the engine, eliminating the infeed of rotor blades and rods fail during takeoff, Kotor I am executed in the following sequence: before starting the engine, the heater turns on, which turns off after a certain period of time, the engine starts, and if the cooled air supplied from the second circuit to the inner cavity of the annular insert, a normally open electro-pneumatic valve is installed at the outlet, this air is supplied to the inner cavity of the annular insert in transient forced modes, in the idle mode as part of the engine boost modes, take-off mode, transitional presses from the take-off to cruising and cruising mode, then the electro-pneumatic valve closes and the cooling air supply from the second circuit is stopped, and the heater is turned on, heating the annular insert on the throttled transition modes, the heater is turned off until the engine stops at coasting speed, eliminating the possibility of cutting the blades, and in the case of installation at the outlet of the cooled air supplied from the second circuit into the internal cavity of the annular insert, normally closed electropneum valve, after the heater is turned off when the engine is started, the electro-pneumatic valve opens and keeps open in all transient forced modes, in the idle mode as part of the engine boost modes, take-off mode, transient modes from take-off to cruising, then the electro-pneumatic valve deenergizes and closes and the secondary cooling air does not enters the internal cavity until the engine is completely stopped, and in cruising mode the annular insert is passively cooled only by air, due to the last stage of the HPC, the heater is turned on, heating the annular insert on the throttled transition modes, the heater is turned off until the engine stops at coasting speed, eliminating the possibility of cutting the blades, and in the case when the radial clearance control operations are also performed according to the on-board computer commands according to the signals of the rotor speed sensor of the VD turbocompressor and the barostat, cooling of the disk and rotor blades of the turbine engine rotor with air due to the last stage of the HPC is passive - without commands of these sensors, or actively - the cooling of these parts is turned off during take-off mode and transitional modes from take-off mode to cruising mode, and the spool valve with electromagnetic drive is designed so that the position of the spool regulating the air flow in cruising mode at altitudes exceeding the limit height according to the barostat H, it is fixed with a de-energized electromagnetic drive, and the electromagnetic drive is made with anti-rotation protection and with a return spring, the commands are executed in running sequence: before starting the engine, the heater also turns on, which turns off after a certain period of time, the engine starts and, in forced modes, the cooling of the annular insert is turned on by the air of the second circuit supplied to its internal cavity with a given law of change in speed and time, the intensity that reaches the maximum values in the take-off mode, and passive cooling of the disk and rotor blades of the turbine engine rotor is performed at all operating modes of the engine and not it is controlled by the radial clearance control system, and in the regime that is transitioning from the take-off mode to the cruising mode, the ring insert is cooled by the air of the second circuit with an intensity that gradually decreases according to the law set by the computer program to the level required in the cruise mode at heights exceeding the height of the barostat limit N and, with the indicated active cooling of the disk and rotor blades of the theater rotor, the specified law of cooling the annular insert by the air of the second circuit is also satisfied, which also decreases at the same level in cruise mode, but with large gradients of intensity reduction in engine speed, and in throttled flight cycle modes, the cooling of the annular insert is turned off by the air of the second circuit and its heating is turned on by a heater with an intensity that gradually decreases according to a given law with a decrease in engine speed, and off heater and engine shutdown, and in the case when the radial clearance of the high pressure turbine is controlled by the commands of the on-board computer receiving the signal s from sensors which measure the radial clearance embodied in an annular insert theater, computer before starting the engine determines the value of the smallest of the measured air gaps includes a heater and an annular insert before starting the engine is warming heaters to obtain the value of the radial clearance δ i, the least possible, but more the total amount of exhaust of the blades and the locking part of the high-pressure turbine disk under the action of centrifugal forces, the engine starts, and if in forced flight modes of the cycle, the measured radial gaps grow, the heater turns off, the computer at each step of changing the cooling intensity of the ring inserts from the recorded signals from each sensor forms its own group of n = 1, 2, 3, ... periods of change in the size of the gaps, and in each period calculates the difference between the largest and the smallest values of these gaps, from all groups for sensors separately selects the largest difference in magnitude, determines the corresponding smaller gap and compares its value with the minimum allowable and possible for I of this engine with the value of this gap δ min , if this smaller gap is greater than the minimum permissible value of this gap δ min , then, on a computer command, the heater, if it was turned on, is turned off, and the element that regulates the flow of cooling air coming from the second circuit into the internal cavity annular insert - spool, at each step of regulation it shifts and opens a certain area of openings through which this cooling air is discharged, in transient forced modes and in stationary mode - small ha e these operations are continuously repeated until the smaller clearance defined in this operation reaches the minimum allowable and possible for a given engine, the maximum cooling rate of the annular insert is reached in take-off mode when these holes are fully open, and thrust failure is prevented during take-off mode of the engine moreover, the cooling of the disk and the working blades of the stage of the theater of air with air due to the last stage of the HPC is passive at all engine operating modes - without control commands a, or in the take-off mode and transitional modes from the take-off mode to the cruising mode, it is active - the cooling of these parts is turned off, and in the cruising mode at heights greater than H barostat restrictions, the position of the spool required to maintain in the interval δ min ≤δ≤δ min +0,1 mm smallest of the measured values of the radial gap is maintained until the end of the cruise mode in the absence of supply of an electromagnetic actuator, if there is no such an extreme change of flight conditions which change unacceptably m the smallest clearance determined by the computer, in this case, the heater is turned on / off according to the increase / decrease, or the slide valve is shifted to a new maintained position, ensuring equality with a tolerance of +0.1 mm of the smaller clearance to the minimum allowable and possible for a given engine, and in throttle modes the engine spool completely covers the holes supplying cooling air from the second circuit to the internal cavities of the annular inserts, the heater and computer are turned on at every step and changes the heating intensity in the same way as in forced modes, selects a smaller gap, controls the on / off heater and changes the heating intensity until a smaller gap is set in the interval δ min ≤δ≤δ min + 0.1 ÷ 0.2 mm , the heaters are turned off until the engine stops at coasting speed, eliminating the possibility of cutting the rotor blades, and at repeated start-up, at its beginning, the computer compares the smaller gap chosen in a known manner between the annular insert and the turbine rotor blades s with the magnitude of the radial clearance δ i, the least possible, but at most 0.1 ÷ 0.2 mm total drawing of rotor blades and the hinge portion of the disc by centrifugal force of the turbine wheel, and if a smaller clearance is more than this value, the regulation of the radial clearance is carried out by changing the cooling intensity, as well as in forced modes of the engine, and if less, then first, before restarting the engine, the heaters turn on, and when the smaller gap reaches a value of 0.1 ÷ 0.2 mm greater than δ c , further regulation Radial clearance is controlled by changing the cooling intensity, as well as in forced engine modes, and the excited vibrations of the annular insert and the parts attached to it at all engine operation modes are effectively damped by spring dampers. 2. Одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине по п. 1, отличающаяся тем, что система подачи охлаждающего воздуха на полотно диска и рабочие лопатки ротора ТВД содержит трубопровод с заслонкой, соединяющий полость за последней ступенью КВД с полостью перед закруточным устройством в случае, когда операции управления радиальными зазорами выполняются по командам бортового компьютера по сигналам датчика оборотов ротора турбокомпрессора ВД и баростата, и в случае, когда управления радиальными зазорами турбины высокого давления выполняется по командам бортового компьютера, получающего сигналы от датчиков, измеряющих радиальный зазор, закрепленных в кольцевой вставке ТВД, подача охлаждающего воздуха из-за последней ступени КВД на полотно диска и рабочие лопатки ротора ТВД выполняется активно.2. A single-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine according to claim 1, characterized in that the cooling air supply system to the blade web and the working blades of the turbine rotor contains a pipeline with a shutter connecting the cavity behind the last stage of the HPC with cavity in front of the swirling device in the case when radial clearance control operations are performed according to the on-board computer commands according to the signals of the turbocharger rotor speed sensor VD and the barostat, and in the case when the radial clearance of the high-pressure turbine is controlled by the commands of the on-board computer, receiving signals from the sensors measuring the radial clearance, fixed in the ring insert of the theater, the cooling air supply due to the last stage of the HPC to the disk blade and workers the blades of the rotor of the theater are active. 3. Одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине по любому из пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что на внутреннюю рабочую поверхность кольцевой вставки нанесен слой истираемого материала.3. A single-stage high pressure turbine of a dual-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine according to any one of paragraphs. 1 and 2, characterized in that on the inner working surface of the annular insert is applied a layer of abradable material. 4. Одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине по п. 3, отличающаяся тем, что каждая рессора собрана из прямых лент и сжата равномерно распределенной нагрузкой - давлением воздуха во втором контуре двигателя.4. A single-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine according to claim 3, characterized in that each spring is assembled from straight tapes and is compressed by a uniformly distributed load - air pressure in the second circuit of the engine. 5. Одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине по п. 3, отличающаяся тем, что каждая рессора собрана в следующей компоновке: ее пакет собран из лент одинаковой толщины, в центре его установлены две, три и более гладких лент, на них с двух сторон установлены пакеты, собранные «гофр в гофр» из двух и более гофрированных лент таким образом, что вершины гофров одного пакета опираются на пакет гладких лент в тех же сечениях, что и вершины второго пакета, и шаг гофров гофрированных лент выбран таким, что в пролете пакета располагается только одна вершина, опирающаяся на пакет гладких лент в середине пролета, и под каждой опорой рессоры располагается только одна вершина гофра, а на пакеты гофрированных лент установлены пакеты, собранные из одной, двух и более гладких лент, и в собранной рессоре гофры гофрированных лент полностью выпрямлены.5. A single-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine according to claim 3, characterized in that each spring is assembled in the following arrangement: its package is assembled from tapes of the same thickness, two, three or more are installed in its center smooth ribbons, on both sides of them are packages assembled “corrugations into corrugations” of two or more corrugated ribbons in such a way that the vertices of the corrugations of one packet rest on the packet of smooth ribbons in the same sections as the vertices of the second package, and the step of the corrugations of the corrugated tapes is chosen so that only one vertex is located in the span of the package, resting on the package of smooth ribbons in the middle of the span, and under each spring support there is only one vertex of the corrugation, and packets assembled from one , two or more smooth tapes, and in the assembled spring the corrugations of the corrugated tapes are fully straightened. 6. Одноступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине по п. 5, отличающаяся тем, что на пакеты гладких лент или непосредственно на пакеты гофрированных лент устанавливают по одной гладкой ленте с толщиной
Figure 00000005
, где k=5÷10, h - толщина внутренних лент пакета, и шаг гофрированных лент пакета выбран таким, что в каждом пролете располагаются одна, две и более вершин гофров, и в собранной рессоре гофры гофрированных лент полностью выпрямлены.
6. A single-stage high pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine according to claim 5, characterized in that one smooth tape with a thickness of one is installed on packages of smooth tapes or directly on packages of corrugated tapes
Figure 00000005
, where k = 5 ÷ 10, h is the thickness of the inner ribbons of the bag, and the step of the corrugated ribbons of the bag is chosen so that in each span there are one, two or more vertices of the corrugations, and in the assembled spring the corrugations of the corrugated ribbons are completely straightened.
7. Двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, содержащая две охлаждаемые ступени с сопловыми аппаратами с полостями над ними и под ними и ротор турбины с охлаждаемым рабочим колесом первой ступени, а также статор турбины, содержащий по меньшей мере два корпуса турбины с полостями между ними, в полость первой ступени которого поступает сжатый воздух из-за последней ступени компрессора высокого давления, и систему регулирования радиального зазора каждой ступени турбины, содержащую кольцевую вставку, над рабочим колесом турбины, охватывающую с кольцевым радиальным зазором рабочие лопатки ротора турбины и упруго и герметично скрепленную с деталями, образующими внутренний корпус турбины, нагреватель, охватывающий кольцевую вставку с возможностью ее нагрева, воздухозаборник, регулятор расхода охлаждающего воздуха с приводом, и датчики, и нагреватели, приводы регулятора расхода соединены электрическими связями с бортовым компьютером, отличающаяся тем, что кольцевая вставка первой ступени турбины выполнена пустотелой и размещена в полости, отделенной от второго контура двигателя корпусом и вертикальной стенкой, совместно закрепленными на корпусе камеры сгорания, и кольцевая вставка кольцевыми выступами, выполненными на ее боковых сторонах, с натягом закреплена с возможностью теплового расширения в ответных кольцевых канавках вертикальной стенки и фланца, выполненного на внутренней части наружного корпуса первой ступени ТВД, сопловой аппарат кольцевыми выступами также с натягом закреплен в ответных кольцевых канавках вертикальной стенки и корпуса камеры сгорания, в котором и в вертикальной стенке выполнены равнораспределенные по окружности отверстия, через которые из камеры сгорания поступает вторичный воздух в полости над сопловым аппаратом и кольцевой вставкой, а диск и рабочие лопатки колеса первой ступени ТВД также охлаждаются вторичным воздухом, закрученным подкручивающим устройством перед поступлением на полотно диска, кольцевой нагреватель СВЧ, или резистивный, или индукционный состоит из двух отдельных полуколец, выполненных каждое в виде металлического корпуса, внутри которого закреплен нагревательный элемент, и каждое полукольцо нагревателя закреплено на кольцевой вставке с возможностью радиального теплового расширения совместно с кольцевой вставкой и тангенциального теплового расширения относительно кольцевой вставки с помощью байонетного соединения с ней и шпонок, расположенных с натягом в ответных пазах кольцевой вставки и каждого полукольца в его среднем поперечном сечении, в кольцевую вставку диаметрально противоположно с натягом по трубной конической резьбе ввернуты два патрубка - патрубок-воздухозаборник для подвода охлаждающего воздуха из второго контура во внутреннюю полость кольцевой вставки и патрубок отвода этого воздуха во второй контур или для охлаждения сопла, или для других целей, и каждый патрубок проходит через отверстие в наружном корпусе первой ступени ТВД и в корпусной детали, герметично закрепленной на этом корпусе ТВД, соединение каждого патрубка с этой корпусной деталью уплотнено двумя парами поршневых колец, причем в каждой паре поршневых колец разрезы этих колец расположены диаметрально противоположно, на каждый патрубок навернута опора, законтренная контровочной шайбой и круглой гайкой, и к этой опоре симметрично патрубку контровочными шайбами и винтами крепятся центральные опоры двух рессор первой ступени ТВД, выполненных в виде многослойного пакета, сжатого распределенной нагрузкой, набранного из стальных, каленых или нагартованных, шлифованных лент, изготовленных из нержавеющей стали, покрытых износостойким покрытием, а сами эти рессоры своими концевыми опорами закреплены во втором контуре на наружном корпусе камеры сгорания и на наружном корпусе первой ступени ТВД, таким образом, что продольная ось пакета располагается параллельно оси двигателя, и при этом за счет упругой деформации пакета создано требуемое усилие упругой дополнительной фиксации кольцевой вставки, причем одна из концевых опор выполнена общей для обеих рессор первой ступени, а другая - общей для четырех рессор - двух рессор первой ступени и двух конструктивно аналогичных рессор второй ступени, у которых общая вторая концевая опора закреплена на наружном корпусе первой ступени ТВД, а вторая концевая опора, общая для двух рессор второй ступени, закреплена на наружном корпусе второй ступени ТВД, и пакет каждой рессоры в центральной опоре и двух концевых опорах закреплен неподвижно с помощью двух заклепок, расположенных по бокам пакета без зазора в полукруглых выемках, выполненных в лентах, либо пакет в концевых опорах закреплен с возможностью смещения его концов вдоль его продольной оси в пределах прямого участка, выполненного в этом случае в центральной части полукруглых выемок, свободный конец патрубка-воздухозаборника со стороны потока воздуха во втором контуре косо срезан, а патрубок отвода воздуха соединен с трубопроводом, на выходе из которого установлен либо нормально открытый, либо нормально закрытый электропневмоклапан, а в наружном корпусе первой ступени ТВД выполнен патрубок, соединенный трубопроводом с промежуточной ступенью КВД, подающий охлаждающий воздух для охлаждения соплового аппарата второй ступени ТВД и через равнорасположенные по окружности отверстия в вертикальной стенке, закрепленной совместно с наружным корпусом второй ступени ТВД, в полость над кольцевой вставкой второй ступени ТВД, причем выбрана та промежуточная ступень КВД, которая обеспечивает незначительный перепад давления на наружном кольце соплового аппарата второй ступени ТВД, а сам сопловой аппарат крепится в статоре ТВД с помощью кольцевых выступов, входящих с натягом в ответные кольцевые канавки, выполненные во фланце внутренней части наружного корпуса первой ступени ТВД и вертикальной стенке, кольцевая вставка второй ступени крепится к этой же вертикальной стенке и вертикальной стенке, выполненной за одно целое с наружным корпусом второй ступени ТВД, и наружное кольцо соплового аппарата первой ступени, ее кольцевая вставка, наружное кольцо соплового аппарата второй ступени, ее кольцевая вставка, элементы наружных корпусов ТВД, к которым крепятся эти детали, образуют внутренний герметичный корпус ТВД, кольцевая вставка, патрубок-воздухозаборник, патрубок отвода воздуха, нагреватель, корпусные детали, центральные опоры рессор и соединения этих деталей второй ступени ТВД конструктивно аналогичны этим деталям и их соединениям первой ступени, но могут отличаться от них только параметрами, а патрубок отвода воздуха второй ступени соединен с трубопроводом, на выходе из которого установлен либо нормально открытый, либо нормально закрытый электропневмоклапан, либо патрубки отвода охлаждающего воздуха первой и второй ступеней присоединены каждый к своему входу в золотниковый распределитель с электромагнитным приводом, сконструированный так, что каждая ступень либо имеет свой выход охлаждающего воздуха из золотникового распределителя, либо обе ступени имеют общий выход из него, и положение золотника, регулирующего расход воздуха, на крейсерском режиме на высотах, превышающих высоту ограничения по баростату Н, фиксировалось при обесточенном электромагнитном приводе, причем электромагнитный привод выполнен с защитой от проворачивания и с пружиной возврата, и в наружном корпусе второго контура двигателя над расположением рессор выполнены прямоугольные лючки, герметично закрытые крышками, и управления радиальными зазорами турбины высокого давления выполняется по командам бортового компьютера, получающего сигналы от датчиков, измеряющих радиальный зазор, закрепленных в кольцевой вставке второй ступени двухступенчатой ТВД, перед запуском двигателя компьютер определяет величину наименьшего из замеренных датчиками зазоров, включает нагреватели и кольцевые вставки перед запуском двигателя прогреваются нагревателями до получения величины этого радиального зазора δц, возможно меньшей, но большей суммарной величины вытяжки лопаток и замковой части диска турбины высокого давления под действием центробежных сил той ступени турбины, у которой эта суммарная величина больше, двигатель запускается, и, если на форсированных режимах полетного цикла измеряемые радиальные зазоры растут, нагреватели выключаются, компьютер на каждом шаге изменения интенсивности охлаждения кольцевых вставок из записанных сигналов с каждого датчика формирует свою группу из n=1, 2, 3, … периодов изменения величины зазоров, и в каждом периоде вычисляет разность между наибольшей и наименьшей величинами этих зазоров, из всех групп для датчиков ступени турбины отдельно выбирает наибольшую по величине разность, определяет соответствующий ей меньший зазор и сравнивает его величину с минимально допустимой и возможной для данного двигателя величиной этого зазора δmin, если этот меньший зазор больше минимально допустимой величины этого зазора δmin, то по команде компьютера нагреватели, если они были включены, отключаются, и элемент, регулирующий расход охлаждающего воздуха, поступающего из второго контура во внутренние полости кольцевых вставок - золотник, на каждом шаге регулирования смещается и открывает некоторую площадь отверстий, через которые сбрасывается этот охлаждающий воздух, на переходных форсированных режимах и на стационарном режиме - малом газе эти операции непрерывно повторяются, пока меньший зазор, определенный на этой операции, у второй ступени турбины не достигнет величины минимально допустимой и возможной для данного двигателя, максимальная интенсивность охлаждения кольцевых вставок достигается на взлетном режиме при полном открытии этих отверстий, и обеспечено исключение провала тяги на взлетном режиме двигателя, причем охлаждение диска и рабочих лопаток первой ступени ротора двухступенчатой ТВД воздухом из-за последней ступени КВД происходит на всех рабочих режимах двигателя пассивно - без управляющих команд компьютера, или на взлетном режиме и переходных режимах от взлетного режима к крейсерскому режиму активно - охлаждение этих деталей выключается, и на крейсерском режиме на высотах, больших высоты Н ограничения по баростату, положение золотника, требуемое для поддержания в интервале δmin≤δ≤δmin+0,1 мм наименьшей из замеряемых величин радиального зазора, сохраняется до окончания крейсерского режима при отсутствии питания электромагнитного привода, если не происходит такого экстремального изменения полетных условий, которые недопустимо изменяют меньший зазор, определяемый компьютером, в этом случае соответственно увеличению/уменьшению этого зазора производится включение нагревателей или смещение золотника в новое сохраняемое положение, обеспечивающие равенство с допуском +0,1 мм меньшего зазора величине минимально допустимой и возможной для данного двигателя, а на дросселируемых режимах двигателя золотник полностью перекрывает отверстия, подающие охлаждающий воздух из второго контура во внутренние полости кольцевых вставок, включаются нагреватели и компьютер на каждом шаге изменения интенсивности нагревания таким же образом, как и на форсированных режимах, выбирает меньший зазор, управляет включением/выключением нагревателей и изменением интенсивности нагрева, пока меньший зазор не установится в интервале δmin≤δ≤δmin+0,1÷0,2 мм, нагреватели отключаются до полного останова двигателя на оборотах выбега, исключающих возможность врезания рабочих лопаток, и при повторной приемистости, в ее начале, компьютер сравнивает выбранный известным образом меньший зазор между кольцевой вставкой и рабочими лопатками второй ступени двухступенчатой турбины с величиной этого радиального зазора δц, возможно меньшей, но большей на 0,1÷0,2 мм суммарной вытяжки рабочих лопаток и замковой части диска под действием центробежных сил колеса второй ступени двухступенчатой турбины, и если меньший зазор больше этой величины, то регулирование радиального зазора осуществляется изменением интенсивности охлаждения, также как на форсированных режимах двигателя, а если меньше, то вначале перед повторным запуском двигателя включаются нагреватели, и при достижении меньшим зазором величины, на 0,1÷0,2 мм большей величины δц, дальнейшее регулирование радиального зазора осуществляется изменением интенсивности охлаждения, также как на форсированных режимах двигателя, и возбуждаемые колебания системы регулирования радиальных зазоров на всех режимах работы двигателя эффективно гасятся демпферами-рессорами.7. A two-stage high pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine, comprising two cooled stages with nozzle devices with cavities above and below them, and a turbine rotor with a cooled impeller of the first stage, as well as a turbine stator containing at least at least two turbine bodies with cavities between them, into the cavity of the first stage of which compressed air enters due to the last stage of the high-pressure compressor, and a radio control system the gap of each stage of the turbine, containing an annular insert, above the impeller of the turbine, covering the rotor blades of the turbine rotor with an annular radial clearance and elastically and hermetically fastened to the parts forming the turbine’s inner casing, a heater covering the annular insert with the possibility of heating, an air intake, a regulator flow rate of cooling air with a drive, and sensors, and heaters, drives of the flow regulator are electrically connected to the on-board computer, characterized in that the annular the rate of the first stage of the turbine is hollow and placed in a cavity separated from the second circuit of the engine by a housing and a vertical wall jointly fixed to the combustion chamber body, and the annular insert with annular protrusions made on its lateral sides is tightened with thermal expansion in the reciprocal annular grooves of the vertical wall and flange made on the inner part of the outer casing of the first stage of the theater, the nozzle apparatus with ring protrusions is also tightened in response ring grooves of the vertical wall and the housing of the combustion chamber, in which holes are equally distributed around the circumference in the vertical wall, through which secondary air enters the cavity from the combustion chamber above the nozzle apparatus and the annular insert, and the disk and rotor blades of the wheel of the first stage of the turbine engine are also cooled the secondary air, twisted by a tightening device before entering the disk blade, the microwave ring heater, either resistive or induction, consists of two separate half rings, you each filled in the form of a metal casing, inside which the heating element is fixed, and each half of the heater is mounted on the annular insert with the possibility of radial thermal expansion together with the annular insert and tangential thermal expansion relative to the annular insert using a bayonet connection with it and dowels located with an interference fit mating grooves of the annular insert and each half-ring in its average cross section, into the annular insert is diametrically opposite with an interference fit two branch pipes are screwed into the tapered thread - a pipe-air intake for supplying cooling air from the second circuit to the internal cavity of the annular insert and a pipe for removing this air to the second circuit or to cool the nozzle or for other purposes, and each pipe passes through an opening in the outer casing of the first stages of the theater and in the housing part, hermetically mounted on this housing of the theater, the connection of each nozzle with this housing part is sealed with two pairs of piston rings, and in each pair of piston rings the cuts of these rings are diametrically opposed, a support fixed by a lock washer and a round nut is screwed on each nozzle, and the central bearings of the two springs of the first stage of the theater are mounted symmetrically to the nozzle with lock washers and screws, made in the form of a multilayer packet compressed by a distributed load, recruited from steel, red-hot or caked, polished tapes made of stainless steel, coated with a wear-resistant coating, and these springs themselves are fixed with their end supports len in the second circuit on the outer casing of the combustion chamber and on the outer casing of the first stage of the theater, so that the longitudinal axis of the package is parallel to the axis of the engine, and due to the elastic deformation of the package created the required force of additional elastic fixation of the annular insert, one of the end the supports are made common for both springs of the first stage, and the other is common for four springs - two springs of the first stage and two structurally similar springs of the second stage, which have a common second end support beyond is replicated on the outer casing of the first stage of the theater, and the second end support, common to the two springs of the second stage, is fixed on the outer casing of the second stage of the theater, and the package of each spring in the central support and two end supports is fixed motionless with two rivets located on the sides of the package without a gap in the semicircular recesses made in tapes, or the package in the end supports is fixed with the possibility of displacement of its ends along its longitudinal axis within the straight section made in this case in the central part of the semicircles of the recesses, the free end of the air intake pipe on the side of the air flow in the second circuit is obliquely cut, and the air exhaust pipe is connected to the pipeline, at the outlet of which either a normally open or normally closed electro-pneumatic valve is installed, and a pipe is made in the outer casing of the first stage of the theater, connected by a pipeline to the intermediate stage of the HPC, supplying cooling air for cooling the nozzle apparatus of the second stage of the HPT and through openings equally spaced around the circumference in the vertical wall, replicated together with the outer casing of the second stage of the theater of operations, into the cavity above the annular insert of the second stage of the theater of operations, and the intermediate stage of the HPC is selected, which provides a slight pressure drop on the outer ring of the nozzle device of the second stage of the theater of operations, and the nozzle device is mounted in the stator of the theater of operations with ring protrusions included with interference in the reciprocal ring grooves made in the flange of the inner part of the outer casing of the first stage of the theater and the vertical wall, the annular insert of the second stage is attached to it the same vertical wall and vertical wall, made in one piece with the outer casing of the second stage of the theater, and the outer ring of the nozzle apparatus of the first stage, its annular insert, the outer ring of the nozzle apparatus of the second stage, its ring insert, the elements of the outer casing of the theater to which are attached these parts form the internal sealed housing of the theater, the annular insert, the air intake pipe, the exhaust pipe, the heater, the body parts, the central springs and the connections of these parts of the second stage of the theater structurally similar to these parts and their first stage connections, but can only differ from them in parameters, and the second stage air outlet pipe is connected to a pipeline at the outlet of which either a normally open or normally closed electro-pneumatic valve or cooling air outlet pipes of the first and second are installed each stage is connected to its entrance to the spool valve with an electromagnetic drive, designed so that each stage either has its own cooling air outlet from the ash otnikovy distributor, or both stages have a common exit from it, and the position of the spool regulating the air flow, at cruising mode at heights exceeding the height of the barostat limit H, was fixed with a de-energized electromagnetic drive, and the electromagnetic drive is made with anti-rotation and with a spring return, and in the outer casing of the engine’s second circuit above the springs, rectangular hatches are made, hermetically sealed with covers, and control of the radial clearances of the high-turbine Aviation is carried out according to the instructions of the on-board computer, which receives signals from the sensors measuring the radial clearance, fixed in the ring insert of the second stage of the two-stage turbine engine, before starting the engine, the computer determines the smallest of the clearances measured by the sensors, turns on the heaters and the ring inserts are heated by the heaters before starting the engine to obtain the value of this radial clearance δ c , possibly a smaller, but larger total amount of drawing of the blades and the locking part of the high turbine disk under the action of centrifugal forces of that stage of the turbine, for which this total value is greater, the engine starts, and if the measured radial clearances increase during forced flight cycle modes, the heaters turn off, the computer at each step of changing the cooling intensity of the ring inserts from the recorded signals from each sensor forms its group from n = 1, 2, 3, ... periods of change in the size of the gaps, and in each period calculates the difference between the largest and smallest values of these gaps, from all groups for sensors of the turbine stage selectors separately selects the largest difference, determines the smaller gap corresponding to it, and compares its value with the minimum allowable and possible value of this gap δ min for a given engine, if this smaller gap is larger than the minimum allowable value of this gap δ min , then by computer command the heaters, if they were turned on, are turned off, and the element that regulates the flow of cooling air coming from the second circuit into the internal cavities of the ring inserts is a spool, at each step of the pressure is shifted and opens a certain area of the holes through which this cooling air is discharged, in transient forced modes and in stationary mode - low gas, these operations are continuously repeated until the smaller clearance defined in this operation at the second stage of the turbine reaches the minimum permissible value and possible for this engine, the maximum cooling rate of the annular inserts is achieved in the take-off mode when these holes are fully open, and thrust failure is eliminated during the engine’s take-off mode, moreover, cooling of the disk and rotor blades of the first rotor stage of the two-stage turbine engine with air due to the last HPC stage occurs passively at all engine operating modes - without computer control commands, or in the take-off mode and transition modes from the take-off mode to the cruising mode - the cooling of these parts is turned off, and in cruise mode at heights greater than H the barostat limits, the position of the spool required to maintain the minimum in the interval δ min ≤δ≤δ min +0.1 mm from the measured radial clearance values, it remains until the end of the cruising mode in the absence of power to the electromagnetic drive, if there is no such extreme change in flight conditions that unacceptably change the smaller clearance determined by the computer, in this case, to increase / decrease this clearance, the heaters are turned on or the spool is shifted to a new maintained position, ensuring equality with a tolerance of +0.1 mm of a smaller gap to the minimum acceptable and possible for I of this engine, and on throttled engine modes, the spool completely blocks the holes supplying cooling air from the second circuit to the internal cavities of the ring inserts, the heaters are turned on and the computer at each step of changing the heating intensity in the same way as in forced modes, selects a smaller gap, controls the on / off of the heaters and the change in the intensity of heating, until a smaller gap is established in the interval δ min ≤δ≤δ min + 0.1 ÷ 0.2 mm, the heaters are turned off to a complete stop the engine at a run-out speed that excludes the possibility of cutting the rotor blades, and with repeated throttle response, at its beginning, the computer compares the smaller gap between the annular insert and the rotor blades of the second stage of the two-stage turbine, which is selected in a known manner, with the value of this radial clearance δ c , possibly smaller, but greater by 0.1 ÷ 0.2 mm of the total exhaust of the working blades and the locking part of the disk under the action of centrifugal forces of the wheel of the second stage of the two-stage turbine, and if the smaller clearance is greater than this value, then the radial clearance is controlled by changing the cooling intensity, as well as in forced engine modes, and if it is less, then first, the heaters are turned on before restarting the engine, and when the smaller clearance reaches a value that is 0.1 ÷ 0.2 mm larger than δ c , further the radial clearance is controlled by changing the cooling intensity, as well as in forced engine modes, and the excited vibrations of the radial clearance control system in all engine operation modes are effective Actively damped by spring dampers. 8. Двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине по п. 7, отличающаяся тем, что система подачи охлаждающего воздуха на полотно диска и рабочие лопатки ротора первой ступени ТВД содержит трубопровод с заслонкой, соединяющий полость за последней ступенью КВД с полостью перед подкруточным устройством первой ступени, причем управление подачей охлаждающего воздуха из-за последней ступени КВД для охлаждения диска и рабочих лопаток первой ступени ротора двухступенчатой ТВД выполняется активно.8. A two-stage high pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine according to claim 7, characterized in that the cooling air supply system to the disk blade and the rotor blades of the first stage of the turbine engine contains a pipeline with a shutter connecting the cavity after the last stage HPC with a cavity in front of the twisting device of the first stage, moreover, control of the supply of cooling air due to the last stage of the HPC for cooling the disk and rotor blades of the first The penalties of the rotor of a two-stage theater of operations is carried out actively. 9. Двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине по любому из пп. 7 и 8, отличающаяся тем, что каждая рессора собрана из прямых лент и сжата равномерно распределенной нагрузкой - давлением воздуха во втором контуре двигателя, или каждая рессора собрана в следующей компоновке: ее пакет собран из лент одинаковой толщины, в центре его установлены две, три и более гладких лент, на них с двух сторон установлены пакеты, собранные «гофр в гофр» из двух и более гофрированных лент таким образом, что вершины гофров одного пакета опираются на пакет гладких лент в тех же сечениях, что и вершины второго пакета, и шаг гофров гофрированных лент выбран таким, что в пролете пакета располагается только одна вершина, опирающаяся на пакет гладких лент в середине пролета, и под каждой опорой рессоры располагается только одна вершина гофра, а на пакеты гофрированных лент установлены пакеты, собранные из одной, двух и более гладких лент, и в собранной рессоре гофры гофрированных лент полностью выпрямлены, или же на пакеты гладких лент или непосредственно на пакеты гофрированных лент устанавливают по одной гладкой ленте с толщиной
Figure 00000006
где k=5÷10, и шаг гофрированных лент пакета выбран таким, что в каждом пролете располагаются одна, две и более вершин гофров, и в собранной рессоре гофры гофрированных лент полностью выпрямлены.
9. Two-stage high pressure turbine of a dual-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine according to any one of paragraphs. 7 and 8, characterized in that each spring is assembled from straight tapes and compressed by a uniformly distributed load - air pressure in the second circuit of the engine, or each spring is assembled in the following layout: its package is assembled from tapes of the same thickness, two, three are installed in its center and smoother ribbons, on both sides of them are packages assembled “corrugations into corrugations” of two or more corrugated ribbons in such a way that the vertices of the corrugations of one packet rest on the packet of smooth ribbons in the same sections as the vertices of the second packet, and corrugation pitch in corrugated tapes is chosen such that in the span of the packet there is only one vertex resting on the packet of smooth ribbons in the middle of the span, and under each spring support there is only one vertex of the corrugation, and packets collected from one, two or more are installed on the packets of corrugated tapes smooth ribbons, and in the assembled spring the corrugations of the corrugated ribbons are completely straightened, or one smooth ribbon with a thickness of one is installed on packages of smooth ribbons or directly on packages of corrugated ribbons
Figure 00000006
where k = 5 ÷ 10, and the step of the corrugated tapes of the packet is chosen such that in each span there are one, two or more vertices of the corrugations, and in the collected spring the corrugations of the corrugated tapes are completely straightened.
10. Двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине по п. 9, отличающаяся тем, что на внутреннюю рабочую поверхность кольцевой вставки первой ступени нанесен слой истираемого материала, или слой истираемого материала нанесен на внутреннюю рабочую поверхность кольцевых вставок обеих ступеней ТВД, и в этом случае датчики, измеряющие радиальный зазор, смещены в гнездах кольцевой вставки второй ступени в радиальных направлениях на толщину истираемого слоя.10. A two-stage high pressure turbine of a dual-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine according to claim 9, characterized in that a layer of abradable material is applied to the inner working surface of the annular insert of the first stage, or a layer of abradable material is deposited on the inner working surface of the annular inserts both stages of the theater, and in this case, the sensors measuring the radial clearance are offset in the sockets of the ring insert of the second stage in radial directions by a thickness of iraemogo layer. 11. Двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине по п. 10, отличающаяся тем, что гидравлические диаметры тракта, подающего охлаждающий воздух второго контура внутрь кольцевой вставки первой ступени и отводящего его, больше гидравлического диаметра аналогичного тракта ее второй ступени, или наоборот.11. A two-stage high-pressure turbine of a double-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine according to claim 10, characterized in that the hydraulic diameters of the duct supplying the cooling air of the second circuit inside the annular insert of the first stage and exhausting it are larger than the hydraulic diameter of a similar duct second stage, or vice versa. 12. Двухступенчатая турбина высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине по любому из пп. 7, 8, 9, 10 и 11, отличающаяся тем, что электрические параметры полуколец с проводниками резистивного нагревателя или катушками индукционного нагревателя различны у первой и второй ступеней турбины и нагреватель каждой ступени ТВД работает по своей программе.12. Two-stage high pressure turbine of a dual-circuit gas turbine engine with active thermal regulation of the radial clearance in the turbine according to any one of paragraphs. 7, 8, 9, 10 and 11, characterized in that the electrical parameters of the half rings with the conductors of the resistive heater or the coils of the induction heater are different for the first and second stages of the turbine and the heater of each stage of the theater operates according to its own program. 13. Способ теплового активного управления радиальными зазорами одноступенчатой турбины высокого давления содержит операции управления радиальными зазорами, выполняемые по командам электронной системы двигателя по сигналам датчика оборотов ротора турбокомпрессора ВД и баростата, причем охлаждение диска и рабочих лопаток ротора ТВД воздухом из-за последней ступени КВД происходит пассивно - без команд этих датчиков, или активно - охлаждение этих деталей выключается на взлетном режиме и переходных режимах от взлетного режима к крейсерскому режиму, отличающийся тем, что все операции управления радиальными зазорами ТВД выполняются согласно полетному циклу по командам бортового компьютера по программе, разработанной на основе эксперимента для всего полетного цикла, обеспечивающей хорошие значения КПД, Ср и характеристики его тяги и безопасность работы двигателя, исключающую врезание рабочих лопаток и провал тяги на взлете, которая выполняется в следующей последовательности: перед запуском двигателя включается нагреватель, который отключается через определенный промежуток времени, двигатель запускается и на форсированных режимах включается охлаждение кольцевой вставки воздухом второго контура, подаваемым в ее внутреннюю полость с заданным законом изменения по оборотам и времени, интенсивностью, которая достигает максимального значения на взлетном режиме, причем пассивное охлаждение диска и рабочих лопаток ротора ТВД выполняется на всех рабочих режимах двигателя и не регулируется системой управления радиальными зазорами, и на режиме, переходном от взлетного режима на крейсерский режим, кольцевая вставка охлаждается воздухом второго контура с интенсивностью, постепенно снижающейся по задаваемому программой компьютера закону до уровня, потребного на крейсерском режиме на высотах, превышающих высоту ограничения по баростату Н, а при указанном активном охлаждении диска и рабочих лопаток ротора ТВД выполняется заданный закон охлаждения кольцевой вставки воздухом второго контура, также снижающийся до того же уровня на крейсерском режиме, но с большими градиентами снижения интенсивности по оборотам двигателя, и на дросселируемых режимах полетного цикла выключается охлаждение кольцевой вставки воздухом второго контура и включается ее нагрев нагревателем с интенсивностью, постепенно снижающейся по заданному закону с уменьшением оборотов двигателя, и выключение нагревателя и останов двигателя, и возбуждаемые колебания кольцевой вставки и скрепленных с ней деталей на всех режимах работы двигателя эффективно гасятся демпферами-рессорами.13. The method of thermal active control of the radial clearances of a single-stage high pressure turbine comprises radial clearances control operations performed according to the commands of the engine electronic system based on the signals of the rotational speed sensor of the VD turbocompressor and the barostat, and the disk and rotor blades of the turbine engine rotor are cooled by air due to the last stage of the HPC passively - without commands from these sensors, or actively - the cooling of these parts is turned off during take-off mode and transitional modes from take-off mode to cruising th mode, characterized in that all radial clearances theater management operations are performed according to the flight cycle on commands board according to the program computer, developed on experimental basis for the entire flight cycle, providing good efficiencies, C p, and the characteristics of its traction and safety operation of the engine, excluding insertion of rotor blades and failure of takeoff thrust, which is performed in the following sequence: before starting the engine, a heater is turned on, which is turned off after a certain interval a terrible time, the engine starts and in forced modes the cooling of the annular insert is turned on by the secondary air supplied to its internal cavity with a predetermined law of change in speed and time, with an intensity that reaches its maximum value in take-off mode, and passive cooling of the disk and rotor blades of the turbine engine performed at all engine operating modes and is not regulated by the radial clearance control system, and in the mode transitioning from take-off mode to cruising mode, the ring the insert is cooled by the air of the second circuit with an intensity that gradually decreases according to the law specified by the computer program to the level required at cruising mode at heights exceeding the height of the barostat limit N, and with the indicated active cooling of the disk and rotor blades of the theater rotor, the predetermined law of cooling the annular insert by air is fulfilled the second circuit, also decreasing to the same level in cruise mode, but with large gradients of intensity reduction in engine speed, and in throttling In the flight cycle, the cooling of the annular insert is turned off by the air of the second circuit and its heating is turned on by an heater with an intensity that gradually decreases according to a given law with a decrease in engine speed, and the heater is turned off and the engine is stopped, and the excited vibrations of the annular insert and parts attached to it are applied at all engine operating modes effectively damped by spring dampers. 14. Способ теплового активного управления радиальными зазорами одноступенчатой турбины высокого давления содержит регулирование радиального зазора путем нагрева кольцевой вставки нагревателем на режимах малого газа и переходных режимах с оборотами, большими оборотов крейсерского режима, отличающийся тем, что все операции управления радиальными зазорами ТВД выполняются согласно полетному циклу по командам бортового компьютера по программе, разработанной на основе эксперимента для всего полетного цикла, обеспечивающей хорошие значения КПД, Ср и характеристики его тяги и безопасность работы двигателя, исключающую врезание рабочих лопаток и провал тяги на взлете, которая выполняется в следующей последовательности: перед запуском двигателя включается нагреватель, который отключается через определенный промежуток времени, двигатель запускается, в случае установки на выходе охлаждаемого воздуха, подаваемого из второго контура во внутреннюю полость кольцевой вставки, нормально открытого электропневмоклапана, этот воздух подается во внутреннюю полость кольцевой вставки на переходных форсированных режимах, на режиме малого газа в составе режимов форсирования двигателя, взлетном режиме, переходных режимах от взлетного к крейсерскому и на крейсерском режиме, затем электропневмоклапан закрывается и прекращается подача охлаждающего воздуха из второго контура, и включается нагреватель, нагревающий кольцевую вставку на дросселируемых переходных режимах, нагреватель отключается до полного останова двигателя на оборотах выбега, исключающих возможность врезания рабочих лопаток, а в случае установки на выходе охлаждаемого воздуха, подаваемого из второго контура во внутреннюю полость кольцевой вставки, нормально закрытого электропневмоклапана, после отключения нагревателя при запуске двигателя электропневмоклапан открывается и держится открытым на всех переходных форсированных режимах, на режиме малого газа в составе режимов форсирования двигателя, взлетном режиме, переходных режимах от взлетного к крейсерскому, затем электропневмоклапан обесточивается и закрывается и охлаждающий воздух второго контура не поступает во внутреннюю полость вплоть до полного останова двигателя, а на крейсерском режиме кольцевая вставка охлаждается пассивно только воздухом, поступающим из-за последней ступени КВД, включается нагреватель, нагревающий кольцевую вставку на дросселируемых переходных режимах, нагреватель отключается до полного останова двигателя на оборотах выбега, исключающих возможность врезания рабочих лопаток, и возбуждаемые колебания кольцевой вставки и скрепленных с ней деталей на всех режимах работы двигателя эффективно гасятся демпферами-рессорами.14. The method of thermal active control of the radial clearances of a single-stage high pressure turbine comprises adjusting the radial clearance by heating the annular insert with a heater in idle and transient modes with revolutions greater than the cruise speed, characterized in that all the operations for controlling the radial clearances of the theater of operations are performed according to the flight cycle on board computer commands according to a program developed on the basis of an experiment for the entire flight cycle, providing good values efficiency, С p and the characteristics of its thrust and engine operation safety, excluding the insertion of rotor blades and failure of the thrust during take-off, which is performed in the following sequence: before starting the engine, the heater turns on, which turns off after a certain period of time, the engine starts, if installed on the outlet of the cooled air supplied from the second circuit to the inner cavity of the annular insert, a normally open electro-pneumatic valve, this air is supplied to the inner cavity of the annular sun avki in transient forced modes, in idle mode as a part of engine boost modes, take-off mode, transient modes from take-off to cruising and in cruising mode, then the electropneumatic valve closes and the supply of cooling air from the secondary circuit stops and the heater heating the ring insert to throttling transition modes, the heater is turned off until the engine stops at coasting speed, eliminating the possibility of cutting the blades, and if not installed the outlet of the cooled air supplied from the second circuit to the inner cavity of the annular insert, a normally closed electro-pneumatic valve, after the heater is turned off when the engine is started, the electro-pneumatic valve opens and keeps open in all transient forced modes, in the idle mode as part of the engine boost modes, take-off mode, transient modes from take-off to cruising, then the electro-pneumatic valve deenergizes and closes and the cooling air of the second circuit does not enter the internal the cavity until the engine is completely stopped, and in cruise mode the ring insert is cooled passively only by the air coming from the last stage of the HPC, the heater is turned on, heating the ring insert on the throttle transition modes, the heater is turned off until the engine stops completely at coasting speed, eliminating the possibility of the insertion of the working blades, and the excited vibrations of the annular insert and the parts attached to it at all engine operating modes, are effectively damped by spring dampers. 15. Способ теплового активного управления радиальными зазорами турбины высокого давления содержит регулирование зазора по командам бортового компьютера, получающего сигналы от датчиков, измеряющих радиальный зазор, отличающийся тем, что компьютер выдает команды по сигналам датчиков, измеряющих радиальный зазор, закрепленных в кольцевой вставке одноступенчатой ТВД или в кольцевой вставке второй ступени двухступенчатой ТВД, перед запуском двигателя компьютер определяет величину наименьшего из замеренных датчиками зазоров, включает нагреватели и кольцевые вставки перед запуском двигателя прогреваются нагревателями до получения величины этого радиального зазора δц, возможно меньшей, но большей суммарной величины вытяжки лопаток и замковой части диска турбины высокого давления под действием центробежных сил той ступени турбины, у которой эта суммарная величина больше, двигатель запускается, и, если на форсированных режимах полетного цикла измеряемые радиальные зазоры растут, нагреватель выключается, компьютер на каждом шаге изменения интенсивности охлаждения кольцевых вставок из записанных сигналов с каждого датчика формирует свою группу из n=1, 2, 3, … периодов изменения величины зазоров, и в каждом периоде вычисляет разность между наибольшей и наименьшей величинами этих зазоров, из всех групп для датчиков ступени турбины отдельно выбирает наибольшую по величине разность, определяет соответствующий ей меньший зазор и сравнивает его величину с минимально допустимой и возможной для данного двигателя величиной этого зазора δmin, если этот меньший зазор больше минимально допустимой величины этого зазора δmin, то по команде компьютера нагреватель, если он был включен, отключается, и элемент, регулирующий расход охлаждающего воздуха, поступающего из второго контура во внутренние полости кольцевых вставок - золотник, на каждом шаге регулирования смещается и открывает некоторую площадь отверстий, через которые сбрасывается этот охлаждающий воздух, на переходных форсированных режимах и на стационарном режиме - малом газе эти операции непрерывно повторяются, пока меньший зазор, определенный на этой операции, у второй ступени турбины не достигнет величины минимально допустимой и возможной для данного двигателя, максимальная интенсивность охлаждения кольцевых вставок достигается на взлетном режиме при полном открытии этих отверстий, и обеспечено исключение провала тяги на взлетном режиме двигателя, причем охлаждение диска и рабочих лопаток ступени одноступенчатой ТВД или первой ступени ротора двухступенчатой ТВД воздухом из-за последней ступени КВД происходит на всех рабочих режимах двигателя пассивно - без управляющих команд компьютера, или на взлетном режиме и переходных режимах от взлетного режима к крейсерскому режиму активно - охлаждение этих деталей выключается, и на крейсерском режиме на высотах, больших высоты Н ограничения по баростату, положение золотника, требуемое для поддержания в интервале δmin≤δ≤δmin+0,1 мм наименьшей из замеряемых величин радиального зазора, сохраняется до окончания крейсерского режима при отсутствии питания электромагнитного привода, если не происходит такого экстремального изменения полетных условий, которые недопустимо изменяют меньший зазор, определяемый компьютером, в этом случае соответственно увеличению/уменьшению этого зазора производится включение нагревателей или смещение золотника в новое сохраняемое положение, обеспечивающие равенство с допуском +0,1 мм меньшего зазора величине минимально допустимой и возможной для данного двигателя, а на дросселируемых режимах двигателя золотник полностью перекрывает отверстия, подающие охлаждающий воздух из второго контура во внутренние полости кольцевых вставок, включаются нагреватели и компьютер на каждом шаге изменения интенсивности нагревания таким же образом, как и на форсированных режимах, выбирает меньший зазор, управляет включением/выключением нагревателей и изменением интенсивности нагрева, пока меньший зазор не установится в интервале δmin≤δ≤δmin+0,1÷0,2 мм, нагреватели отключаются до полного останова двигателя на оборотах выбега, исключающих возможность врезания рабочих лопаток, и при повторной приемистости, в ее начале, компьютер сравнивает выбранный известным образом меньший зазор между кольцевой вставкой и рабочими лопатками одноступенчатой турбины или между кольцевой вставкой и рабочими лопатками второй ступени двухступенчатой турбины с величиной этого радиального зазора δц, возможно меньшей, но большей на 0,1÷0,2 мм суммарной вытяжки рабочих лопаток и замковой части диска под действием центробежных сил колеса одноступенчатой турбины или колеса второй ступени двухступенчатой турбины, и если меньший зазор больше этой величины, то регулирование радиального зазора осуществляется изменением интенсивности охлаждения, также как на форсированных режимах двигателя, а если меньше, то вначале перед повторным запуском двигателя включаются нагреватели, и при достижении меньшим зазором величины, на 0,1÷0,2 мм большей величины δц, дальнейшее регулирование радиального зазора осуществляется изменением интенсивности охлаждения, также как на форсированных режимах двигателя, и возбуждаемые колебания системы регулирования радиальных зазоров на всех режимах работы двигателя эффективно гасятся демпферами-рессорами.15. The method of thermal active control of the radial gaps of a high-pressure turbine comprises adjusting the gap by the commands of the on-board computer receiving signals from sensors measuring the radial clearance, characterized in that the computer gives commands by signals from sensors measuring the radial clearance, fixed in the ring insert of a single-stage turbine engine or in the ring insert of the second stage of the two-stage theater of operations, before starting the engine, the computer determines the smallest of the gaps measured by the sensors, includes heat registers and annular insert before starting the engine are heated by heaters to obtain the value of the radial clearance δ i, the least possible, but a larger total quantity blades drawing and the hinge portion of the disc the high pressure turbine by the centrifugal force of the turbine stage, in which this sum is greater, the motor starts up, and if the measured radial clearances increase during forced flight cycle modes, the heater turns off, the computer at each step of changing the cooling intensity The main insertion of the recorded signals from each sensor forms its own group of n = 1, 2, 3, ... periods of change in the size of the gaps, and in each period calculates the difference between the largest and smallest values of these gaps, of all groups for the turbine stage sensors separately selects the largest largest difference, determines the corresponding smaller gap and compares it to the minimum allowable value and possible for a given engine size of this gap δ min, if this smaller gap greater than the minimum permissible value of Azora δ min, then the computer heater, if it was on command, turns off, and the regulating member of the cooling air flow supplied from the second circuit in the internal cavity of the annular inserts - the control piston is displaced and opens a certain area of the holes in each regulation step, through which this cooling air is discharged, in transient forced modes and in stationary mode - low gas, these operations are continuously repeated until the smaller clearance defined in this operation at the second stage of the turbine reaches the minimum permissible and possible value for a given engine, the maximum intensity of cooling of the annular inserts is achieved in the take-off mode when these holes are fully open, and thrust failure in the take-off mode of the engine is eliminated, moreover, the disk and rotor blades of the stage of a one-stage theater stage or the first stage of a rotor of a two-stage theater are cooled air due to the last stage of the HPC occurs passively at all engine operating modes - without computer control commands, or at take-off mode and not ehodnyh modes from takeoff to cruise mode is active - cooling off these parts, and at cruising altitudes at greater height limit H barostat, spool position required to maintain the range of δ min ≤δ≤δ min +0,1 mm lower from the measured values of the radial clearance, remains until the end of the cruise mode in the absence of power to the electromagnetic drive, if there is no such extreme change in flight conditions that unacceptably change the smaller clearance determined by by a computer, in this case, when the clearance is increased / decreased, the heaters are turned on or the slide valve is shifted to a new maintained position, ensuring equality with a tolerance of +0.1 mm of the smaller clearance to the minimum allowable and possible value for a given engine, and on throttled engine modes, the slide valve completely covers holes supplying cooling air from the second circuit to the internal cavities of the ring inserts, heaters and a computer are turned on at each step of changing the intensity of the heat in the same way as in forced modes, selects a smaller gap, controls the on / off of the heaters and changes in the intensity of heating until a smaller gap is set in the interval δ min ≤δ≤δ min + 0.1 ÷ 0.2 mm, heaters they are switched off until the engine completely stops at coasting speed, which excludes the possibility of cutting the rotor blades, and with repeated throttle response, at its beginning, the computer compares the smaller clearance chosen in a known manner between the annular insert and the rotor blades of a single-stage turbine or between at an annular insert and rotor blades of the second stage of a two-stage turbine with the value of this radial clearance δ c , possibly smaller, but 0.1–0.2 mm larger than the total exhaust of the rotor blades and the locking part of the disk under the action of centrifugal forces of a wheel of a single-stage turbine or a second wheel stages of a two-stage turbine, and if the smaller gap is greater than this value, then the radial clearance is controlled by changing the cooling intensity, as well as in forced engine modes, and if less, then first restarting the engine unit includes a heater, and when the lower clearance value to 0.1 ÷ 0.2 mm greater value δ i, the further control of radial clearance by changing the cooling rate, as well as for the forced motor modes excited oscillation and the radial control system Clearances at all engine operating modes are effectively damped by spring dampers.
RU2017120125A 2017-06-07 2017-06-07 Turbine of double-flow gas turbine engine with active thermal control of radial clearance in turbine, method of active thermal control of radial clearance in turbine of double-flow gas turbine engine RU2704056C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120125A RU2704056C2 (en) 2017-06-07 2017-06-07 Turbine of double-flow gas turbine engine with active thermal control of radial clearance in turbine, method of active thermal control of radial clearance in turbine of double-flow gas turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120125A RU2704056C2 (en) 2017-06-07 2017-06-07 Turbine of double-flow gas turbine engine with active thermal control of radial clearance in turbine, method of active thermal control of radial clearance in turbine of double-flow gas turbine engine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017120125A RU2017120125A (en) 2018-12-10
RU2017120125A3 RU2017120125A3 (en) 2018-12-10
RU2704056C2 true RU2704056C2 (en) 2019-10-23

Family

ID=64576840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017120125A RU2704056C2 (en) 2017-06-07 2017-06-07 Turbine of double-flow gas turbine engine with active thermal control of radial clearance in turbine, method of active thermal control of radial clearance in turbine of double-flow gas turbine engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2704056C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2731781C1 (en) * 2020-03-25 2020-09-08 Николай Борисович Болотин Method of cooling and regulating radial clearances of turbine of double-flow gas turbine engine and device for its implementation
RU2806423C1 (en) * 2023-04-25 2023-10-31 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Добыча Надым" Method for determining minimum angular position of adjustable nozzle apparatus of turboexpander unit

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113091857B (en) * 2021-04-30 2024-04-26 中水东北勘测设计研究有限责任公司 Emergent response equipment of reply flood burst

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2506435C2 (en) * 2012-05-11 2014-02-10 Николай Борисович Болотин Gas turbine engine and method for radial clearance adjustment in gas turbine
RU2537100C2 (en) * 2009-09-08 2014-12-27 Снекма Regulation of gaps at turbomachine blade tips
RU2567892C1 (en) * 2014-06-02 2015-11-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) High-pressure compressor stator
RU2620883C2 (en) * 2011-03-03 2017-05-30 Сафран Аэро Бустерс Са Outer segmented shell adapted to correct rotor offset as the stator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537100C2 (en) * 2009-09-08 2014-12-27 Снекма Regulation of gaps at turbomachine blade tips
RU2620883C2 (en) * 2011-03-03 2017-05-30 Сафран Аэро Бустерс Са Outer segmented shell adapted to correct rotor offset as the stator
RU2506435C2 (en) * 2012-05-11 2014-02-10 Николай Борисович Болотин Gas turbine engine and method for radial clearance adjustment in gas turbine
RU2567892C1 (en) * 2014-06-02 2015-11-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) High-pressure compressor stator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2731781C1 (en) * 2020-03-25 2020-09-08 Николай Борисович Болотин Method of cooling and regulating radial clearances of turbine of double-flow gas turbine engine and device for its implementation
RU2806423C1 (en) * 2023-04-25 2023-10-31 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Добыча Надым" Method for determining minimum angular position of adjustable nozzle apparatus of turboexpander unit

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017120125A (en) 2018-12-10
RU2017120125A3 (en) 2018-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3205843B1 (en) Method of bowed rotor start response damping, corresponding bowed rotor start response damping system and gas turbine engine
EP3318727B1 (en) High pressure compressor build clearance reduction
EP3181829B1 (en) Gas turbine engine turbine cooling system
RU2632061C2 (en) Radial-flow turbine directive nozzle diaphragm with variable incidence, in particular turbines of additional power source
US10583933B2 (en) Method and apparatus for undercowl flow diversion cooling
EP1775424B1 (en) Gas turbine engine blade tip clearance apparatus and method
US10113486B2 (en) Method and system for modulated turbine cooling
EP2964960B1 (en) Gas turbine engine centrifugal compressor with seal between two diffuser parts
CN107120146B (en) Active HPC clearance control
JP2007315396A (en) Method of compensating blade tip gap degrading in active gap control
RU2704056C2 (en) Turbine of double-flow gas turbine engine with active thermal control of radial clearance in turbine, method of active thermal control of radial clearance in turbine of double-flow gas turbine engine
US11162419B2 (en) Method and structure for operating engine with bowed rotor condition
US8052381B2 (en) Turbomachine module provided with a device to improve radial clearances
US20140271115A1 (en) Adjustable turbine vane cooling
EP4001596A1 (en) Gas turbine engine
RU2506435C2 (en) Gas turbine engine and method for radial clearance adjustment in gas turbine
EP3273080B1 (en) Engine bearing damper with interrupted oil film
RU2738523C1 (en) Control method of radial clearances of turbine of double-flow gas turbine engine and device for implementation thereof
EP3839233B1 (en) Gas turbine engine and operation method
US11970946B2 (en) Clearance control assembly
US11976593B1 (en) Bearing assembly
RU2498085C1 (en) Gas-turbine engine
US11655725B2 (en) Active clearance control system and method for an aircraft engine
EP3916204B1 (en) Speed-controlled conditioning valve for high pressure compressor
EP3098390A1 (en) Vane strut positioning and securing systems including locking washers

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20190603

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191104

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210617