Турбовентиляторный двигатель

Схема турбореактивного двухконтурного двигателя без смешения потоков (Турбовентиляторного двигателя): 1 — вентилятор; 2 — защитный обтекатель; 3 — турбокомпрессор; 4 — выходной поток внутреннего контура; 5 — выходной поток внешнего контура.

Турбовентиляторный реактивный двигатель (ТВРД) — это ТРДД со степенью двухконтурности m=2—10. Здесь компрессор низкого давления преобразуется в вентилятор, отличающийся от компрессора меньшим числом ступеней и большим диаметром, и горячая струя практически не смешивается с холодной.

В зависимости от назначения двигателя величина тяги и мощность авиационных ГТД изменяются в широких пределах. Они определяют расход воздуха, расход топлива, габаритные размеры и массу ГТД. Указанные абсолютные параметры используются при проектировании летательного аппарата и для определения его летно-технических характеристик.

Топливная система предназначена для размещения запаса топ­лива, обеспечивающего полет JIA на заданную дальность или с задан­ной продолжительностью, и бесперебойной подачи его к двигателям в необходимом количестве и под достаточным давлением. Топлив­ные системы на некоторых ЛА выполняют вспомогательные функ­ции: охлаждение бортовых систем, балансировку ЛА и др.

Топливная система (рис. 14.1) включает следующие основные элементы:

· баки или отсеки самолета, в которых размещается необходимый для полета запас топлива;

· краны управления питанием (переключением баков);

· краны экстренного отключения подачи топлива к двигателям (пожарные краны);

· краны для слива отстоя топлива из разных точек системы;

· фильтры для очистки топлива;

· насосы, подающие топливо к двигателям и перекачивающие топливо из одних баков в другие;

Рис. 14.1. Схема топливной системы самолета:

1 — топливные баки; 2— дренажный трубопровод; 3 — трубопроводы подачи топлива к дви­гателям; 4 — кран перекрестного питания двигателей топливом; 5 — перекрывной кран; 6 — фильтр; 7 — топливно-масляный радиатор; 8 — расходомер; 9 — топливный насос двигателя; 10— насосы подкачки; 11 — обратные клапаны; 12 — заливные горловины

Кроме того приборы контроля количества, расхода и давления топлива; трубопроводы для подачи топлива к двигателям, соединения баков с атмосферой и т. д.

На многодвигательных самолётах применяются общие (централизованные), раздельные и автономные системы подачи топлива (рис. 9.1). В общей системе топливо подается через расходный бак ко всем двигателям, в раздельной – к каждому двигателю от определённой группы баков, автономные системы обеспечивают питание каждого двигателя из своего бака. Наиболее безопасной является автономная система подачи топлива, исключающая одновременный отказ всех двигателей.
Подача топлива к двигателям осуществляется из расходного (расходных) отсека с помощью насосов подкачки.

а

б

в
Рис. 9.1. Классификация систем подачи топлива к двигателям:
а – общая; б – раздельная; в – автономная; РО – расходный отсек; ПК – перекрывной кран; КК – кран кольцевания

Баки требуются для размещения топлива, запасы которого на современных самолетах могут достигать многих десятков тонн, и устанавливаются в крыле и реже в фюзеляже. Применяют три типа топливных баков: жесткие, мягкие и баки-кессоны.

Жесткие баки изготавливают, как правило, из легких алюми- ниевомарганцевых сплавов, которые допускают глубокую штампов­ку и выколотку, хорошо свариваются, обладают большой эластич­ностью и устойчивостью против коррозии. Для придания бакам необходимой прочности и жесткости они имеют каркас из продоль­ных и поперечных перегородок и профилей. Поперечные перегород­ки одновременно служат для уменьшения ударов, возникающих в результате перемещения топлива внутри бака при полете с уско­рением. Баки малых размеров могут не иметь внутренних перего­родок.

Широко распространены мягкие баки. Они проще в эксплуата­ции, более долговечны, имеют меньшую массу. Выполняют мягкие баки из специальной резины или пластических материалов. Тонкие резиновые баки выклеивают на болванках из ткани и одного или двух слоев резины из синтетического полисульфидного (тиоколового) каучука. В такие баки вклеивают резино-металлическую арма­туру: фланцы для датчиков топливомера, заправочные горловины, соединительные патрубки, гнезда замков крепления и т. д. Устанав­ливают резиновые тонкостенные баки в контейнерах внутри крыла или фюзеляжа.

Бак-кессон представляет собой соответствующим образом за­герметизированный внутренний объем части крыла. Его гермети­зируют синтетическими пленками. Заклепочный шов выполняют герметичным, для чего заклепки предварительно покрывают герметиком. Окончательная герметизация обеспечивается многократ­ным покрытием всей внутренней поверхности жидким герметиком, вулканизирующимся при комнатной температуре.

Крышки эксплуа­тационных люков баков-отсеков крепятся на болтах с резиновыми уплотнительными кольцами и герметичными (глухими) гайками. Несмотря на трудности герметизации баки-отсеки получили широ­кое применение, так как в них можно разместить достаточное коли­чество топлива и занять при этом возможно меньший объем.

Краны, устанавливаемые в системе питания двигателей топли­вом, позволяют управлять подачей его к двигателям от соответст­вующих баков (или групп баков), а также отключать подачу топли­ва к вышедшему из строя двигателю и т. д. В соответствии с назначением все краны делятся на перекрывные' (пожарные), коль­цевания и сливные.

Перекрывные краны предназначены для перекрытия топливного трубопровода и устанавливаются за насосами с таким расчетом, чтобы при их закрытии мгновенно прекращалась подача топлива к двигателям. Краны кольцевания обеспечивают питание топливом всех двигателей при выходе части насосов из строя. Сливные краны служат для слива топлива или его отстоя из баков, фильтров и т. д.

Фильтры топливных систем предназначены для защиты карбю­раторов, агрегатов непосредственного впрыска, командно-топлив­ных агрегатов и других элементов топливорегулирующей аппаратуры от попадания в них твердых частиц. Хотя топливо, заправляемое в баки, фильтруется и баки защищаются от попада­ния в них механических примесей, но в процессе эксплуатации возможно образование продуктов коррозии трубопроводов и агре­гатов топливной системы, кусочков резиновых прокладок и т. д. Наличие самого незначительного количества воды в топливе резко повышает его коррозирующие свойства и, кроме того, может при­вести к засорению трубопроводов в случае появления льда при низких температурах. Особенно опасно выпадание влаги и обра­зование льда в трубопроводах топливных систем современных вы­сотных самолетов, которые за короткое время могут набрать боль­шую высоту, в результате чего образование конденсата резко ускоряется. В топливных системах применяют сетчатые металличе­ские, шелковые, щелевые, металлокерамические, бумажные и меха­нические фильтрующие устройства.

Насосы топливной системы служат для подачи топлива к двига­телям в полете на всех высотах, при любых эволюциях из всех баков или групп баков.

Насосы по назначению разделяют на подкачивающие и пере­качивающие, а по типу привода — с приводом от авиадвигателя и с автономным приводом, как правило, от электродвигателя. Из большого разнообразия конструкций и типов насосов наибольшее распространение получили центробежные насосы низкого давления, поршневые и шестеренные — высокого давления.

На современных самолетах обычно устанавливают два насоса подкачки, один из которых с электрическим приводом размещают в топливном расходном баке или в начале трубопровода подачи топлива, а другой с приводом от авиадвигателя — в конце трубо­провода перед насосом подачи (высокого давления). Такая уста­новка насосов обеспечивает надежное питание двигателей топли­вом.

Насосы перекачки предназначены для перекачки топлива из тех баков, из которых оно должно вырабатываться в первую очередь, в баки расходные, т. е. в баки, из которых топливо направляется непосредственно к двигателям. Выработка топлива из разных баков или групп их диктуется необходимостью сохранить строго опреде­ленную центровку самолета в течение всего полета и обеспечить нужную разгрузку крыла.

Трубопроводы топливной системы, обеспечивающие подачу топлива к двигателям, сообщение баков с атмосферой, заправку топлива под давлением, выполняют чаще всего из алюминиевого сплава и шлангов с соединительной арматурой. Наиболее распространённое соединения трубопроводов следующие: дюритовое (гибкое на стяжных хомутах) и ниппельное (жесткое).

В последнее время широкое применение нашли гибкие металлические рукава, которые хорошо сопротивляются вибрационным перегрузкам, удобны при монтаже, относительны легки.

Выработка топлива из баков осуществляется самолётными подкачивающими насосами, давление на входе из которых должно быть больше минимально допустимого, на которое настроен датчик сигнализатора давления. За насосом установлен обратный клапан, препятствующий обратному движению топлива, которое возможно в сложном трубопроводе. Перекрывной кран предназначен для быстрого прекращения поступления топлива и отключения топливной системы от двигателей. Пожарный кран применяется для экстренного прекращения подачи топлива (например, при пожаре двигателя)

МАСЛЯНЫЕ СИСТЕМЫАВИАДВИГАТЕЛЕЙ

Надежность работы силовой установки зависит от условий смазки трущихся деталей двигателя и достаточного отвода тепла от его агрегатов и деталей. Смазка трущихся деталей и поверхностей, необходима для отвода тепла, удаления продуктов износа, предохранения их от коррозии. Даже кратковременное прекращение подачи масла приводит к быстрому перегреву двигателя, разрушению подшипников, заклиниванию ротора ТРД, обрыву шатунов, если двигатель поршневой.

Масло в силовых установках используется, кроме того, и качестве рабочей жидкости в различных автоматических устройств авиадвигателе: командно-топливных агрегатов, регуляторов оборотов, механизмов управления воздушными винтами. Системы смазки современных авиадвигателей состоят из внешних и внутренних участков Внешний относится к оборудованию силовой установки, а внутренний относится к двигателю.

В масляную систему входит бак для размещения необходимого запаса масла, радиатор охлаждающий масло, а также насосы, подающие масло во внутреннюю систему смазки и насос откачивающий масло из двигателя в радиатор в бак, сливной кран, термометры, манометры и трубопроводы.

Распространение получили две схемы масляной системы: одноконтурная и двухконтурная.

В первой масло циркулирует по схеме: бак – двигатель – радиатор – бак.

Во второй масло движется по пути двигатель – радиатор – двигатель, а из бака идет только подпитывающая, необходимая для пополнения расхода, часть масла.

Одноконтурные масляная система находит преимущественное распространение на самолётах с поршневыми и турбореактивными двигателями, а двухконтурная на самолётах с турбовинтовыми и двухконтурными турбореактивными двигателями. (ДТРД)

Масляные системы многодвигательных самолётов могут быть раздельными, т. е. индивидуальными для каждого двигателя, и очень редко