Способ реверсирования газотурбинного двигателя

TechStandard

Средства реверса

Упор винта на переднем ходу называют положительным, на заднем—отрицательным. Отрицательный упор применяют в экс­плуатации для движения судна задним ходом, торможения и остановки судна, идущего передним ходом, для стаскивания судна с мели и т. п.

Реверсом называют маневр, связанный с изменением направ­ления упора, создаваемого гребным винтом. Осуществляют реверс с помощью одного из трех элементов пропульспвного комплекса:

-силовая турбина—передача—движитель, который в этом случае называют реверсивным.

При использовании реверсивной силовой турбины реверс на­зывают газовым, а ГТД—реверсивным. В соответствии с требо­ваниями к проектированию судовых установок мощность на зад­нем ходу должна составлять примерно 40—50 % мощности перед­него хода.

Конструктивно турбина заднего хода может быть выполнена в виде :

а) отдельной турбинной ступени, расположенной на диске, жестко связанном с ротором турбины переднего хода;

б) отдельной турбины, передающей крутящий момент на ре­дуктор через собственный вал (рессору);

в) верхнего (нижнего) яруса лопаток, расположенного над (под) ярусом лопаток одной из ступеней переднего хода.

В конструкциях (а) и (б) существенно возрастают массогабаритные показатели ГТД, возникает необходимость в создании надежных закрытий в газовых каналах, а в случае «б», кроме того, нарушается принцип прямоточности ГТД. В случае применения радиальной реверсивной турбины воз­никают трудности компоновки проточных частей турбин, состоя­щих из нескольких последовательно расположенных центростре­мительных турбин, а также затруднения, связанные с конструк­тивным сочетанием в одной проточной части осевых и радиальных ступеней .

Газовый реверс с использованием двухъярусного облопачивания реверсивной турбины может быть выполнен по схеме, разра-

ботанной и испытанной фирмой «Дженерал электрик» для судо­вых ГТУ промышленного типа третьего поколения (рис. 1.4). На рисунке показаны направления движения газов и положения органов реверсивных устройств ГТУ. Специальные дефлекторы, расположенные за реверсивной ступенью, образуют на переднем ходу канал для прохода отработавших газов из рабочей решетки верхнего яруса в выпускной диффузор, обеспечивая тем самым уменьшение протечек газа в ступень заднего хода и снижение вен­тиляционных потерь. При работе на заднем ходу дефлекторы пе­ремещаются в положение, при котором образуется канал для про­хода отработавших газов из рабочей решетки заднего хода в вы­пускной диффузор.

Существенный недостаток ГТУ с газовым реверсом — потери мощности, достигающие 4—5%, что вызвано увеличенным сопро­тивлением вращению неработающих ступеней рабочего тела, имеющего весьма высокую плотность (например, по сравнению с ПТУ, в которой неработающие ступени располагают в зоне ва­куума).

Рис. 1.4. Схема течения газов в реверсивной турбине с двухъярусным облопачиванием: а—при работе на переднем ходу; б—при работе на заднем ходу.

/—механизм поворота сопловых лопаток; 2—сопловые лопатки ПХ; 3—сопловые лопатки ЗХ; 4 — газовыпускной диффузор; 5—дефлекторы; 6 — рабочие лопатки ЗХ;

7—рабочие лопатки ПХ; 8—газовый канал ЗХ; 9—газовый канал ПХ; 10—раз­делитель газового потока; 11— рабочие лопатки предыдущей турбины.

Конструкция реверсивной передачи позволяет изменить напра­вление вращения выходного (соединенного с винтом) вала пере­дачи при неизменном направлении вращения входного (соединен­ного с ГТД) вала.

Реверсивные передачи могут быть электрическими, гидравличе­скими и механическими. Электрический реверс применяют на су­дах с электродвижением. Его недостатки и достоинства опреде­ляются недостатками и достоинствами электрических машин, при­меняемых на судах для обеспечения хода судна.

Гидрореверсивная передача, изображенная на рис. 1.5, вклю­чает в свой состав гидромуфту и гидротрансформатор. В данной схеме продолжительный передний ход осуществляется передачей крутящего момента от вала 7 на шестерню 4 непосредственно че­рез фрикционную или кулачковую муфту (на рис. 1.5 не пока­зана ), а внутренняя полость гидромуфты может быть либо за­полненной рабочей жидкостью, либо опорожненной. Для перехода на задний ход нужно заполнить рабочей жидкостью гидромуфту,

Рис. 1.11. Принципиальная схема гидрореверсивной передачи.

1 — гидротрансформатор; 2 —неподвижный на­правляющий аппарат ГТ 3 — турбинное колесо ГТ; 4— ведущая шестерня редуктора: 5 — турбин­ное колесо гидромуфты; 6 — насосное колесо гидромуфты; 7 — вал турбины винта; 8 — ведо­мое колесо редуктора.

Принципиальная схема реверсивного редуктора.

1— фрикцион ЗХ; 2 — колесо ЗХ; 3 — пара­зитная шестерня; 4, 5 — ведущие шестерни редуктора; 6 — ведомое колесо ПХ; 7 — фрикцион ПХ; 8 — выходной вал редуктора.

Дополнительно

Биологическое время и его моделирование в квазихимическом пространстве
Методология построения теории времени естественных объектов, детально изложена [1, 2]. В данной работе рассмотрены компоненты этой теории на примере клеточной популяции. .

Современный прокатный стан
Современный прокатный стан представляет собой технологический комплекс последовательно установленных машин, используемых для получения прокатных изделий заданных размеров с необходимыми качественными показателями. Производительность прокатного стана определяется пропускной способностью отдельных а .

Источник

СПОСОБ СОЗДАНИЯ ОБРАТНОЙ ТЯГИ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2008 года по МПК F02K1/56

Описание патента на изобретение RU2331781C2

Изобретение относится к авиации, в частности к способу создания обратной тяги авиационного газотурбинного двигателя.

Известен способ создания обратной тяги авиационных газотурбинных двигателей, при котором в реверсивных устройствах обратная тяга создается за счет кинетической энергии газового потока, который разворачивается и направляется в сторону движения самолета. Примерами такого способа создания обратной тяги являются реверсивные устройства решетчатого типа, в которых установлены отклоняющие решетки, закрытые со стороны проточной части створками. Причем створки в положении реверса устанавливают как под углом 90° к оси двигателя («Руководство по технической эксплуатации двигателя ПС-90А», 94-00-807 РЭ, книга 1, раздел 072.80.00, с.1-16, 1990 г.), так под углом, превышающим 90° («Руководство по технической эксплуатации двигателя НК-8-2У», часть вторая, глава 78-31-00, с.1-4, 1973 г., Шляхтенко СМ. «Теория и расчет реактивных двигателей», Москва, Машиностроение, 1987, с.181-183).

При существующем способе создания обратной тяги основной поворот газового потока производится створками, перекрывающими проточную часть двигателя. Реверсивное устройство (фиг.1 и 2) содержит створки 1 и отклоняющие решетки 2. Створки 1 в режиме прямой тяги закрывают внутреннюю поверхность отклоняющих решеток и не препятствуют выходу газового потока 3 через сопло 4. В положении реверса тяги створки 1 разворачивают газовый поток 3 и направляют его на отклоняющие решетки 2. При такой работе реверсивного устройства (фиг.1 и 2) основной поворот газового потока производится створками. Поворот газового потока створками производится на угол, равный или больший 90, при этом часть энергии потока тратится на торможение вблизи створок (кинетическая энергия потока переходит в потенциальную), а затем на разгон на отклоняющих решетках 2 (потенциальная энергия потока переходит обратно в кинетическую). При этом входные кромки лопаток решеток установлены под малыми углами атаки к газовому потоку (угол атаки близок к нулю).

К основному недостатку данного способа можно отнести снижение эффективности реверсирования двигателя вследствие того, что основной поворот газового потока в реверсивном устройстве производится створками, перекрывающими проточную часть двигателя. При этом отклоняющие решетки отклоняют газовый поток лишь на незначительный угол.

В связи с этим к недостаткам данного способа можно отнести:

— значительные потери энергии газового потока при его повороте на большой угол створками реверсивного устройства. Потери энергии происходят при торможении газового потока перед створками (переход части кинетической энергии газового потока в потенциальную энергию) и при последующем разгоне газового потока в отклоняющих решетках (переход потенциальной энергии газового потока в кинетическую энергию);

— снижение, вследствие потерь, скорости газового потока в отклоняющих решетках реверсивного устройства и, следовательно, снижение эффективности работы реверсивного устройства;

— использование отклоняющих решеток (при малых, близких к нулю, углах установки передних кромок лопаток отклоняющих решеток к газовому потоку) лишь для стабилизации газового потока на выходе из реверсивного устройства.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы реверса тяги и защищенности двигателя от заброса посторонних предметов с поверхности аэродрома за счет повышения эффективности работы отклоняющих решеток.

Поставленная задача достигается тем, что для каждого типа самолета:

— для обеспечения потребной длины пробега типа самолета задают требуемую величину обратной тяги и значение диапазона скоростей пробега самолета с применением реверса тяги с момента включения реверса тяги до момента начала попадания реверсивных струй на вход в двигатель;

— для увеличения эффективности работы реверса тяги определяют необходимый диапазон скоростей пробега самолета с применением обратной тяги требуемой величины, для чего уточняют скорость пробега самолета, на которой происходит начало попадания реверсивных струй на вход в двигатель, для чего выбирают необходимый угол поворота реверсивной струи в пределах ϕ=90°. 135°;

— полученное значение угла поворота реверсивной струи определяет угол установки задних кромок лопаток отклоняющей решетки;

— при заданной кривизне лопаток (f=0. 0,3) определяют угол установки передних кромок лопаток отклоняющей решетки;

— по полученным параметрам отклоняющей решетки (углы установки передних и задних кромок лопаток, а также кривизна лопаток) определяют угол β установки створок таким образом, чтобы плоскость входных кромок лопаток отклоняющей решетки составляла с плоскостью створок угол α=20°. 60°, что обеспечивает требуемую величину подъемной силы отклоняющей решетки.

Техническая сущность существующего способа создания обратной тяги заключается в следующем. Эффективность работы реверса тяги определяется двумя величинами: величиной обратной тяги и диапазоном скоростей пробега самолета, в котором используется реверс тяги. Реверс тяги может использоваться с момента касания самолета поверхности аэродрома до скорости пробега, на которой начинается заброс реверсивных струй и посторонних предметов на вход в двигатель, что может привести к повреждению двигателя. Чем выше значение обратной тяги, тем на большей скорости пробега наблюдается заброс реверсивных струй на вход в двигатель и тем на большей скорости пробега необходимо выключать реверс тяги. При создании обратной тяги за счет кинетической энергии газового потока, который разворачивается и направляется в сторону движения самолета, величина обратной тяги определяется углом поворота реверсивной струи и скоростью истечения газового потока (режимом работы двигателя). Максимальный угол поворота реверсивной струи ограничен углом порядка 135°. Увеличение угла поворота реверсивной струи приводит к «прилипанию» струи к поверхности мотогондолы и попаданию ее в двигатель, что может вызвать неустойчивую работу двигателя («Аэродинамика самолета ТУ-154», М., «Транспорт», 1977). Уменьшение угла поворота реверсивной струи приводит к уменьшению величины обратной тяги. Поворот потока в реверсивном устройстве при данном способе производится, в основном, створками, перекрывающими проточную часть двигателя, и которые устанавливают как под углом 90° к оси двигателя, так под углом, превышающим 90°.

Способ создания обратной тяги представлен на фиг.1 и на фиг.2, на которых показана схема работы реверсивного устройства двигателей НК-8-2У и ПС-90А соответственно, на фиг.3 представлен предлагаемый способ создания обратной тяги, на фиг.4 — зависимость коэффициента подъемной силы отклоняющей решетки реверсивного устройства от угла атаки газового потока, притекающего к решетке («Решетчатые крылья», ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского, с.100, 1961).

Предлагаемый способ создания обратной тяги (фиг.3) заключается в следующем.

Для обеспечения потребной длины пробега типа самолета задают требуемую величину обратной тяги и значение диапазона скоростей пробега самолета с применением реверса тяги с момента включения реверса тяги до момента начала попадания реверсивных струй на вход в двигатель. Для увеличения эффективности работы реверса тяги определяют необходимый диапазон скоростей пробега самолета с применением обратной тяги требуемой величины, для чего уточняют скорость пробега самолета, на которой происходит начало попадания реверсивных струй на вход в двигатель, для чего выбирают необходимый угол поворота реверсивной струи в пределах ϕ=90°. 135°. Данное значение угла поворота реверсивной струи определяет угол установки задних кромок лопаток отклоняющей решетки 5 (ϕ_зад=ϕ). При заданной кривизне лопаток (f=0..0,3) определяют угол установки передних кромок лопаток отклоняющей решетки ϕ_пер

где Δϕ — разница углов установки передних и задних кромок лопаток решетки реверсивного устройства

где — относительная кривизна лопатки,

f_макс — максимальный прогиб лопатки,

b — хорда лопатки.

По полученным параметрам отклоняющей решетки (углам установки передних и задних кромок лопаток, а также кривизне лопаток) определяют угол β установки створок 1 таким образом, чтобы плоскость входных кромок лопаток отклоняющей решетки 5 составлял с плоскостью створок угол α=20. 60°, что обеспечивает требуемую величину подъемной силы отклоняющей решетки.

Таким образом, способ создания обратной тяги газотурбинного двигателя, заключающийся в повороте реверсивных струй в реверсивном устройстве посредством створок и отклоняющей решетки, отличается тем, что лопатки отклоняющей решетки устанавливают с углом задних кромок, равным углу поворота реверсивных струй в диапазоне ϕ=90°. 135°, а створки устанавливают так, чтобы плоскость входных кромок отклоняющей решетки составляла с плоскостью створок угол α=20°. 60°.

Аэродинамические характеристики отклоняющей решетки (несущие свойства) при этом выше, чем аэродинамические характеристики обычных крыльев с различной величиной удлинения крыла. Из фиг.4 видно, что для отклоняющей решетки наблюдается существенное увеличение коэффициента подъемной силы Су в области больших углов атаки.

Похожие патенты RU2331781C2

название	год	авторы	номер документа
СПОСОБ ПОВОРОТА ГАЗОВОГО ПОТОКА В ОТКЛОНЯЮЩИХ РЕШЕТКАХ РЕВЕРСИВНОГО УСТРОЙСТВА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ	2010	Комов Алексей Алексеевич Коцюбинский Сергей Вадимович	RU2443892C1
ЕДИНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ «МАКСИНИО»: ЭЛЕКТРОСАМОЛЕТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА-ПОСАДКИ (ВАРИАНТЫ), ЧАСТИ ЭЛЕКТРОСАМОЛЕТА И СПОСОБЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСАМОЛЕТА И ЧАСТЕЙ ЭЛЕКТРОСАМОЛЕТА	2010	Максимов Николай Иванович	RU2466908C2
АЭРОЛЕТ (ВАРИАНТЫ), ЧАСТИ АЭРОЛЕТА, СПОСОБЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЭРОЛЕТА И ЕГО ЧАСТЕЙ	2010	Максимов Николай Иванович	RU2466061C2
УСТРОЙСТВО РЕВЕРСИРОВАНИЯ ТЯГИ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВУХКОНТУРНОГО ДВИГАТЕЛЯ	2005	Шерембей Борис Сергеевич Бирюков Сергей Петрович Сопитько Сергей Вячеславович Бугрин Владимир Николаевич	RU2289033C2
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ОБРАТНОЙ ТЯГИ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ПРОБЕГЕ ЧЕТЫРЕХДВИГАТЕЛЬНОГО САМОЛЕТА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕВЕРСА ТЯГИ ЧЕТЫРЕХ ДВИГАТЕЛЕЙ	2007	Комов Алексей Алексеевич	RU2372257C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕВЕРСИРОВАНИЯ ТЯГИ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ	1998	Павлов А.Ф. Хабибуллин М.Г. Маргулис С.Г. Шмерлин А.Ш. Рогов В.И.	RU2157906C2
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ОБРАТНОЙ ТЯГИ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ПРОБЕГЕ ДВУХДВИГАТЕЛЬНОГО САМОЛЕТА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕВЕРСА ТЯГИ	2007	Комов Алексей Алексеевич	RU2356799C2
УСТРОЙСТВО ПОВОРОТА ВЕКТОРА ТЯГИ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВУХКОНТУРНОГО ДВИГАТЕЛЯ	2010	Клестов Юрий Максимович Клестов Дмитрий Владимирович Казаков Петр Григорьевич Воробьев Сергей Владимирович Петухов Василий Петрович	RU2425242C1
БЕСФОРСАЖНЫЙ ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ	2017	Куница Сергей Петрович Ланевский Тимур Маматкулович Попарецкий Андрей Владимирович	RU2663440C1
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОРМОЖЕНИЯ САМОЛЕТА НА ПРОБЕГЕ И ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЗЛЕТЕ И ПОСАДКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ	2011	Староверов Николай Евгеньевич	RU2484279C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 331 781 C2

Реферат патента 2008 года СПОСОБ СОЗДАНИЯ ОБРАТНОЙ ТЯГИ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к авиации, в частности к способу создания обратной тяги авиационного газотурбинного двигателя. Способ создания обратной тяги газотурбинного двигателя заключается в повороте реверсивных струй в реверсивном устройстве посредством створок и отклоняющей решетки. При этом лопатки отклоняющей решетки устанавливают с углом задних кромок, равным углу поворота реверсивных струй в диапазоне ϕ=90°. 135°, а створки устанавливают так, чтобы плоскость входных кромок отклоняющей решетки составляла с плоскостью створок угол α=20°. 60°. Изобретение повышает эффективность работы реверса тяги и обеспечивает защищенность двигателя от заброса посторонних предметов с поверхности аэродрома за счет повышения эффективности работы отклоняющих решеток. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 331 781 C2

Способ создания обратной тяги газотурбинного двигателя, заключающийся в повороте реверсивных струй в реверсивном устройстве посредством створок и отклоняющей решетки, отличающийся тем, что лопатки отклоняющей решетки устанавливают с углом задних кромок, равным углу поворота реверсивных струй в диапазоне ϕ=90°. 135°, а створки устанавливают так, чтобы плоскость входных кромок отклоняющей решетки составляла с плоскостью створок угол α=20°. 60°.

Источник