Москва 2021
Оглавление
Рассматриваемые вопросы: 2
Общие сведения. 2
Устройство и работа ТРДД.. 2
Ряд элементов силовой установки самолета (не включая двигатель) 4
Требования к силовым установкам.. 6
Источники. 7
Рассматриваемые вопросы:
1) Общие сведения об авиационных СУ
а) Устройство и работа Двигателя в силовой установке (на примере ТРДД)
б) Элементы входящие в состав авиационной силовой установки
2) Требования предъявляемые к СУ
Общие сведения
Силовая установка предназначена для создания тяги на самолете и обеспечения безопасного и эффективного полета. Основной частью силовой установки летательного аппарата является его двигатель. В настоящее время на большинстве пассажирских самолетов установлены Турбореактивные двухконтурные двигатели (ТРДД).
Устройство и работа ТРДД
В основные части ТРДД можно внести:
· Компрессор низкого давления
· Компрессор высокого давления
· Разделительный корпус
· Камера сгорания
· Турбина высокого давления
· Турбина низкого давления
· Сопло
Компрессор высокого давления (КВД) – это вал, на котором закреплены подвижные и неподвижные лопатки, формирующие ступень. Подвижные лопатки при вращении захватывают поток воздуха, сжимают его и направляют внутрь корпуса. Воздух попадает на неподвижные лопатки, тормозится и дополнительно сжимается, что повышает его давление и придает ему осевой вектор движения. Таких ступеней в компрессоре несколько, а от их количества напрямую зависит степень сжатия двигателя.
Такая же конструкция и у компрессора низкого давления (КНД), который расположен перед КВД. Отличие между ними заключается только в размерах: у КНД лопатки имеют больший диаметр, перекрывающий собой сечение и первого и второго контура, и меньшее количество ступеней (от 1 до 5)
В камере сгорания сжатый и нагретый воздух перемешивается с топливом, которое впрыскивается форсунками, а полученный топливный заряд воспламеняется и сгорает, образуя газы с большим количеством энергии. Камера сгорания может быть одна, кольцевая, или же выполняться из нескольких труб.
Турбина по своей конструкции напоминает осевой компрессор: те же неподвижные и подвижные лопатки на валу, только их последовательность изменена. Сначала расширенные газы попадают на неподвижные лопатки, выравнивающие их движение, а потом на подвижные, которые вращают вал турбины. В ТРДД турбин две: одна приводит в движение компрессор высокого давления, а вторая – компрессор низкого давления. Работают они независимо и между собой механически не связаны. Вал привода КНД обычно расположен внутри вала привода КВД.
Сопло – это сужающаяся труба, через которую выходят наружу отработанные газы в виде реактивного потока. Обычно каждый контур имеет свое сопло, но бывает и так, что реактивные потоки на выходе попадают в общую камеру смешения.
Ряд элементов силовой установки самолета (не включая двигатель)
1. Топливная система самолета, предназначенная для размещения определенного количества топлива на борту и его бесперебойной подачи к двигателю на всех допускаемых режимах эксплуатации ЛА.
2. Масляная система самолета является внешней частью общей системы маслопитания двигателя и предназначена, в основном, для поддержания температурного режима двигателя; масло также служит рабочим телом в некоторых агрегатах рабочей системы.
3. Входные и выходные устройства. Входные устройства предназначены для преобразования кинетической энергии набегающего потока в потенциальную энергию (давление). Выходные устройства преобразуют оставшуюся часть энергии после турбины в кинетическую энергию вытекающих из сопла газов. При наличии дополнительных устройств они могут создавать отрицательную тягу, изменять угол вектора тяги, служить форсажными устройствами, а также исполнять роль глушителей шума.
4. Система подвески (крепления) двигателей предназначена для восприятия всех массовых сил, сил тяги и передачи этих усилий на конструкцию ЛА с максимально большей возможностью уменьшения вибрации от двигателя на ЛА и исключения термических напряжения в узлах навески.
5. Винты изменяемого шага (ВИШ) самолета с турбовинтовым двигателем (ТВД) являются движителями - окончательным звеном, преобразующим энергию ТВД в работу, совершаемую самолетом во время полета.
6. Система управления и контроля работой силовой установки. Под управлением понимается изменение режима работы силовой установки самолета (по желанию оператора или по принятой программе).
7. Система контроля включает в себя комплекс приборов и сигнальных устройств, позволяющих оценить как текущие параметры силовой установки, так и пороговые нарушения функционирования ее систем.
Бортовые приборы дают текущее значение замеряемого параметра.
Сигнальные устройства (в виде табло разного цвета) предупреждают о выходе контролируемого параметра за допустимые пределы (недостаточное количество масла в маслобаке, окончание топлива в том или ином баке и т.д.).
Применение бортовых вычислительных комплексов позволяет автоматизировать систему контроля, выводя необходимые (по условиям эксплуатации или запросу оператора) параметры на экран монитора. Это в значительной степени снижает психологическую нагрузку на пилота в процессе полета.
8. Система запуска предназначена для предварительной раскрутки ротора ГТД автоматического вывода двигателя на устойчивый режим малого газа и включает в себя:
а) источники энергии - электроэнергия, сжатый воздух или газ, жидкость под давлением;
б) пусковые устройства - двигатели с различными видами энергии: электро, пневмо, гидростартеры;
в) систему автоматики - совокупность устройств, обеспечивающих выполнение отдельных этапов запуска в определенной последовательности без вмешательства летчика. Время запуска зависит от типа двигателя, его мощности или тяги и составляет от десятка до сотен секунд.
Требования к силовым установкам
К авиационным силовым установкам (в дальнейшем авиационным двигателям) на производстве и в эксплуатации предъявляются следующие требования:
1. Создание тяги или мощности для получения необходимых летно – технических данных летательного аппарата.
2. оптимальная (наименьшая) удельная масса, то есть отношение массы двигателя к его тяге и максимально возможная экономичность, то есть минимально удельный расход топлива – отношение расхода топлива к тяге двигателя.
3. Максимально возможная лобовая тяга, то есть отношение тяги двигателя к его поперечной площади.
4. Простота конструкции, технологичность в производстве, использование
менее дефицитных доступных материалов.
5. Высокие эксплуатационные качества: максимально возможный ресурс работы, простота и удобство обслуживания, профилактики и ремонта, высокая надежность.
6. Удобство в управлении, способность быстро изменять режим работы.
7. Обладать высокой степенью живучести при воздействии на него посторонних предметов (пыли, льда, птиц и др.).
8. Обеспечивать контроль и регистрацию на земле и в воздухе всех технических параметров, характеризующих рабочее состояние двигателей.
9. Эффективно и надежно работать на всех режимах полета, в различных климатических условиях и т.д.
10. Выгодное, с аэродинамической точки зрения, расположение СУ на самолете и рациональное конструктивное оформление этой установки.
11. Минимальные потери в системах всасывания и выхлопа.
12. Поглощение вибраций двигателя и винта креплениями силовой установки к самолету так, чтобы вибрации не передавались на конструкцию самолета.
13. Компенсация узлами крепления температурных перемещений корпуса двигателя, т.е. обеспечение свободного перемещения отдельных точек двигателя, вызванного его нагревом.
14. Быстрое снятие и установка двигателя и его агрегатов на самолет.
15. Легкий доступ ко всем частям двигателя и его оборудования, требующих периодического осмотра и регулирования.
16. Локализация пожара при его возникновении в пределах отсека двигателя. Пожарные перегородки должны надежно защищать каркас самолета от распространения пожара.
Источники
В.И. Федосеев, Г.Б. Синярев - «Введение в ракетную технику», Оборонгиз; Москва,1961
С.М. Егер, А.М. Матвиенко, И.А. Шаталов – «Основы авиационной техники» Москва, 2003
М.Н. Авилов – «Модели ракет», ДОСААФ Москва, 1968
И.И. Ануреев – «Ракеты многократного использования», М. Воениздат, 1975
Г.П. Гардымов, Б.А. Парфенов, А.В. Пчелинцев – «Технология ракетостроения», Спец. Лит.,1997