Статор турбіни високого тиску
Статор турбіни високого тиску (рис. 5.1) із зовнішнього кільця 37, блоку соплових лопаток 5, внутрішнього кільця 36, закрутки апарата 4, пристрої стабілізації радіального зазору 9, клапанного апарату 38 і повітро-повітряного теплообмінника 40.
Зовнішнє кільце - циліндрична оболонка з фланцем з фланцем, розташованим між корпусом камери згоряння та корпусом турбіни вентилятора. У середній частині зовнішнього кільця виконана проточка, по якій відцентрована розділова перегородка теплообмінника. У лівій частині кільця на заклепках (гвинтах) приєднані оболонки 39 (рис. 5.1), що є опорами жарової труби камери згоряння та забезпечують підведення охолоджуючого повітря на зовнішні полиці лопаток соплового апарату. У правій частині кільця підвішено пристрій радіального забезпечення зазору.
Лопатки соплового апарату об'єднані в 14 трилопаткові блоки (рис. 5.13). Лопаткові блоки литі, із вставленими та припаяними у двох місцях дефлекторами, із припаяною нижньою полицею – цапфою. Лита конструкція блоків, володіючи високою жорсткістю, забезпечує стабільність кутів установки лопаток, зниження витоків повітря і, отже, підвищення ККД турбіни, крім того, така конструкція більш технологічна.
Внутрішня порожнина лопатки перегородкою поділена на два відсіки. У кожному відсіку розміщені дефлектори з отворами, що забезпечують струменеве натікання повітря, що охолоджує, на внутрішні стінки лопатки. На вхідних кромках лопаток виконано перфорацію.
У верхній полиці блоку виконані шість різьбових отворів, в які повертаються гвинти 7 (рис. 5.1) кріплення блоків соплових апаратів до зовнішнього бандажу. Нижня полиця кожного блоку лопаток має цапфу, через яку через втулку центрується внутрішнє кільце.
Мал. 5.13.Блок лопаток соплового апарату ТВД
Мал. 5.13. Блок лопаток соплового апарату ТВД
Профіль пера з прилеглими поверхнями полиць алюмосиліціруются. Товщина покриття 0,02-0,08мм. Герметичність паяного шва перевіряється гасом. Оцінка витратної характеристики блоку лопаток перевіряється проливкою води. Витрата води через щілину вихідного краю лопатки 215±25г/с при тиску 1,47·10 5 Па (1,5 ±0,1 кгс/см 2 ).
Для зниження перетікання газу між блоками їх стінки ущільнені пластинами, вставленими в прорізі торців блоку. Канавки у торцях блоків виконуються електроерозійним способом.
Тепловий та напружений стан лопаток соплового апарату турбіни високого тиску (периферійний переріз) представлені в табл. 5.6 та на рис. 5.14.
Найбільш небезпечним (мінімальний коефіцієнт запасу міцності) є периферійний перетин.
Мал. 5.14. Тепловий стан соплового апарату ТВД
Внутрішнє кільце виконане у вигляді оболонки з втулками та фланцями, до яких приварена конічна діафрагма 41 (рис. 5.1). На лівому фланці внутрішнього кільця заклепками (гвинтами) приєднані оболонки 2, на які спирається жарова труба. Вони не забезпечують підведення повітря, що охолоджують внутрішні потоки лопаток соплового апарату. На правому фланці гвинтами закріплений апарат закрутки 3, 4, що є зварною оболонковою конструкцією. Апарат закрутки призначений для подачі та охолодження повітря, що йде до робочих лопаток за рахунок розгону та закрутки у напрямку обертання турбіни. Для підвищення жорсткості внутрішньої оболонки до неї приварені три підкріплювальні профілі. Розгін і закрутка охолоджуючого повітря відбувається в частині апарату закрутки, що звужується (рис. 5.15).
Мал. 5.15. Сопловий апарат пристрою закруткиповітря ТВД
Розгін повітря забезпечує зниження температури повітря, що йде на охолодження робочих лопаток. Закрутка повітря, забезпечуючи вирівнювання окружної складової швидкості повітря та окружної швидкості диска, на радіусі отворів забезпечує зниження підігріву повітря при його гальмуванні на диску.
Пристрій стабілізації радіального зазору 9 (рис. 5.1) призначений підвищення ККД турбіни на знижених режимах. Воно є кільцем (рис. 5.16), тепловий стан якого, а отже, і діаметр стабілізований охолодженням. При збільшенні режим, коли діаметр ротора збільшується за рахунок розгону лопаток і диска та їх розтягування під дією відцентрових сил, величина радіального зазору зменшується, що призводить до зниження перетікання через зазор та підвищення ККД турбіни. На кільці "С"-подібним секторами закріплені вставки з стільниками, виконаними електроерозією. В окружному напрямку вставки зафіксовані радіальними штифтами. При торканні лопаток про вставки відбувається взаємне зношування, що і запобігає руйнуванню лопаток.
Для зменшення нагріву кільця від вставок внутрішню порожнину розділено екраном. У порожнину через жиклер входить повітря, що охолоджує. Це повітря, проходячи через отвір екрану, охолоджує вставки та виходить у газовий тракт через зазори та отвори.
Мал. 5.16. Вузол простору, що регулює радіальний зазор у ТВД
Клапанний апарат призначений для зміни витрати повітря, що йде на охолодження турбіни, залежно від режиму роботи двигуна. Клапанний апарат (див. рис. 5.17) складається з 32 клапанів-поршнів з радіальними отворами та кільцями ущільнювачів, корпусу сідла і кришки з підведення керуючого тиску. Клапанний апарат закріплений на корпусі з граненою зовнішньоюповерхнею.
Мал. 5.17. Клапанний апарат
Повітряно-повітряний теплообмінник 40 (рис 5.1) призначений для зниження температури повітря, що йде на охолодження турбіни повітрям зовнішнього контуру. Теплообмінник має кільцеву форму, розміщений у зовнішньому контурі та складається з 64 модулів. Кожен модуль (рис. 5.18) є повною конструкцією і складається з 6-ти трубок і двох фланців, на яких є отвори під гвинт і штифт. Трубки з'єднані між собою дистанційними вставками, опорними деталями та гофрованими пластинами. Між опорними деталями розміщено ресори. Усі деталі модуля з'єднані паянням. Модулі закріплені на корпусі, що є звареною оболонкою з гранованими поясами. Сумарна площа поверхні теплообміну складає 4,2 м2. При витраті повітря 7,5% і втрат тиску 12% зниження температури повітря становить 150 ˚С на землі та 220 ˚С у польоті. Вага теплообмінника 14 кгс.
Мал. 5.18. Повітряно-повітряний теплообмінник
5.3. Конструкція турбіни низького тиску.
Турбіна низького тиску призначена для приводу вентилятора та агрегатів. Турбіна складається з ротора та статора.