Турбореактивний двоконтурний двигун

УКРАЇНА (19) UA (11) 66622 (13) U (51) МПК (2011.01) F02C 7/04 (2006.01) F04D 27/02 (2006.01) F02K 1/00 F02K 3/00 ДЕРЖАВНА СЛУЖБА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ УКРАЇНИ видається під відповідальність власника патенту ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ (54) ТУРБОРЕАКТИВНИЙ ДВОКОНТУРНИЙ ДВИГУН 1 2 режимі стиснення газового потоку, яке зв'язано з внутрішнім привідним валом ротора турбіни низького тиску, нерухомий напрямний апарат по першому контуру, який розташований за обертовим напрямним апаратом по першому контуру та жорстко зв'язаний з корпусом компресора середнього тиску, з яким зв'язаний нерухомий напрямний апарат по другому контуру, який по зовнішньому діаметру зв'язаний з зовнішнім корпусом компресора низького тиску по другому контуру, до якого кріпиться повітрозабірник, та друге по ходу газового потоку робоче колесо по першому контуру, яке розташовано на роторі компресора середнього тиску, який жорстко зв'язано з коаксіальним привідним валом ротора турбіни середнього тиску. Корисна модель належить до галузі авіадвигунобудування. Відомо, що згідно єдиної теорії рушіїв на неперервних потоках, виведення формули тяги та польотного (тягового) ККД для любих турбореактивних двоконтурних двигунів (ТРДД) не відрізняється від аналогічного для гребних або повітряних гвинтів, оскільки тяга любого рушія на неперервних потоках, включаючи усі ТРДД, див. [1], [2], розраховується згідно кінематичного аналізу, або рівняння Ейлера за формулами: Рс - статичний тиск газового потоку у вихідному перерізі С-С вихідного сопла першого та другого контурів при Vп=0; Fc - сумарна площа газодинамічного тракту у вихідних перерізах С-С нерегульованих вихідних соплах першого та другого контурів; */ Pнср - статичний тиск газового потоку у середньому перерізі Г-Г перед першим сопловим апаратом турбіни при Vп>0; *  Pнср - зниження (-), чи збільшення (+) статичного тиску газового потоку у середньому перерізі Г-Г перед першим сопловим апаратом турбіни при Vп>0; Р'с - статичний тиск газового потоку у вихідному перерізі С-С нерегульованого вихідного сопла першого та другого контурів при Vп>0. Аналіз формули тяги ТРДД (1), (2) показує, що при Vп≥0 тяга ТРДД залежить від статичного тиску газового потоку у середньому перерізі Г-Г перед першим сопловим апаратом турбіни високого тиску, Рн, який у свою чергу повністю залежить від зміни осьової абсолютної швидкості потоку Сср у цьому ж перерізі. Сср змінюється залежно від того, ср де * Pн / ср , при Vп=0, (1) , при Vп>0, (2) * *  Pнср  Pнср * * Pнср  Р г - статичний тиск газового потоку у середньому перерізі Г-Г, див. [3], с. 16, рис. 1.1, перед першим сопловим апаратом турбіни при Vп=0; Fнср - площа газодинамічного тракту у середньому перерізі Г-Г; 66622 (11) UA * R'  Pн / Fнcp  P' c F' c (19) * R  Pнср  Fнср  Pc Fc (13) U (21) u201107782 (22) 20.06.2011 (24) 10.01.2012 (46) 10.01.2012, Бюл.№ 1, 2012 р. (72) МАМЕДОВ БОРИС ШАМШАДОВИЧ (73) ЗАПОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (57) Турбореактивний двоконтурний двигун, що містить дозвуковий повітрозабірник, компресори низького, середнього та високого тиску, що мають корпуси, камеру горіння, турбіни низького, середнього та високого тиску, вихідні сопла, який відрізняється тим, що містить перше по ходу газового потоку робоче колесо, яке по першому контуру є тільки обертовим напрямним апаратом з заданим законом обертання, а по другому контуру працює у 3 у якій зоні прискореного чи загальмованого потоку вона знаходиться. Наприклад, при Vп0, включаючи зліт та посадку. Принципова схема ТРДД, що заявляється, представлена на фіг. 1. На фіг. 2 представлено план швидкостей по периферії лопаток 11 на першому по ходу газового потоку робочому колесі 1 по першому контуру та лопаток 12 другого по ходу газового потоку робочого колеса 2 на розрахунковому режимі при Vп=0. ТРДД, що заявляється, включає перше по ходу газового потоку робоче колесо 1 та друге по ходу газового потоку робоче колесо 2 по першому контуру, які містять лопатки 11, 12 відповідно, між якими розташовано нерухомий напрямний апарат 3 по першому контуру, якій містить лопатки 13, жорстко зв'язаний з корпусом компресора середнього тиску 4, з яким зв'язано нерухомий напрямний апарат 5 по другому контуру, який по зовнішньому діаметру зв'язано з зовнішнім корпусом компресора низького тиску 6 по другому контуру, до якого кріпиться повітрозабірник 7, а ротор 8 компресора середнього тиску 4 жорстко зв'язано з привідним коаксіальним валом 9 ротора турбіни середнього тиску, при цьому перше по ходу газового потоку робоче колесо 1 жорстко зв'язано з внутрішнім привідним валом ротора турбіни низького тиску 10, привідні коаксіальні вали 9, 10 забезпечують збільшення обертів другого по ходу газового потоку робочого колеса 2 першого контура у порівнянні з обертами першого по ходу газового потоку робочого колеса 1. Лопатки 13 нерухомого напрямного апарата 3 по першому контуру показані на фіг. 2 для загального розуміння. На прикладі принципової схеми ТРДД, представленій на фіг. 1, роздивимось роботу заявляемого ТРДД на розрахунковому (злітному) режимі при Vп=0. Перше по ходу газового потоку робоче колесо 1, яке по першому контуру є тільки обертовим на 7 прямним апаратом з заданим законом обертання, а по другому контуру робить у режимі стиснення газового потоку та друге по ходу газового потоку робоче колесо 2 по першому контуру, між котрими розташовано нерухомий напрямний апарат 3 по першому контуру, приводяться у обертання через привідні коаксіальні вали 10, 9 від відповідних роторів турбін, при цьому оберти першого по ходу газового потоку робочого колеса 1 та другого по ходу газового потоку робочого колеса 2 збільшуються по ходу газового потоку. Стиснення газового потоку у першому контурі здійснюється тільки після вхідної кромки лопаток другого по ходу газового потоку робочого колеса 2, у другому контурі повне стиснення газового потоку здійснюється першим по ходу газового потоку робочим колесом 1 другого контуру і нерухомим напрямним апаратом 5 другого контуру, причому збільшення обертів робочих коліс по ходу газового потоку та гідравлічні кути β1 та β2 лопаток 11 першого по ходу газового потоку робочого колеса першого контуру, лопаток 13 нерухомого напрямного апарата 3 по першому контуру та лопаток 12 другого по ходу газового потоку робочого колеса по першому контуру забезпечують більшу витрату газового потоку на другому по ходу газового потоку робочому колесі у порівнянні з витратою газового потоку на першому по ходу газового потоку робочому колесі по першому контуру та інжектування газового потоку по першому контуру через міжлопаточні канали обертового напрямного апарата, що формує синусоїдальний характер зміни осьових швидкостей газового потоку перед другим по ходу газового потоку робочим колесом, що стискує газовий потік. На злітному режимі оберти першого і другого по ходу газового потоку робочих коліс стабілізуються і являються розрахунковими, при цьому оберти другого робочого колеса 2 суттєво перевищують оберти першого робочого колеса 1. На фіг.2 приводиться план швидкостей газового потоку по периферії лопаток 11 першого і лопаток 12 другого по ходу газового потоку робочих коліс по першому контуру з коефіцієнтом витрати, рівним 0,5, див. [5], с.40, регламентуючим однакові гідравлічні кути β1, при цьому на другому по ходу газового потоку робочому колесі Са забезпечується у межах 260÷300 м/с, що регламентує підвищену витрату газового потоку другого по ходу газового потоку робочого колеса у порівнянні з витратою газового потоку першого робочого колеса, на якому гідравлічний кут β1 забезпечує суттєво меншу осьову швидкість входу газового потоку Са, оскільки U1