10.8. Отбор воздуха для охлаждения деталей турбины

Охлаждение резко увеличивает долговечность деталей турбины и узла в целом.

В двигателе Д-ЗОКУ охлаждение деталей турбины осуществляется воздухом, забираемым из внутреннего и наружного контуров. Воздухом высокого давления, забираемым из внутреннего контура, охлаждаются сопловые лопатки, рабочие лопатки и диски I и II ступеней турбины.

Воздухом низкого давления, забираемым из наружного контура, охлаждаются диски III—VI сту­пеней, наружные кольца всех сопловых аппаратов, детали опоры роликоподшипника ТВД и детали задней опоры роликоподшипника ТНД (подробно система охлаждения турбины описана в гл. 7).

10.9. Противообледенительная система

Основными факторами, определяющими процесс обледенения деталей, находящихся в потоке воздуха, являются: количество воды в виде капель, содержащихся в единице объема во взвешенном состоянии, температура воздуха, размер капель и время пребывания деталей в условиях обледенения.

Наиболее опасным с точки зрения обледенения деталей самолета является полет в условиях облачности при температуре воздуха от 0 до — 15°С. Однако температурные условия во входном устройстве двигателя могут отличаться от условий окружающего воздуха. Объясняется это тем, что при положительной полной температуре воздуха статическая температура во входном устройстве

вследствие разгона потока до значительных скоростей может снижаться на 5...8°С. Это вызывает опасность обледенения входного устройства двигателя во время его опробования уже при температурах + 5... + 8°С.

Обледенение входного устройства двигателя даже на короткое время недопустимо по ряду причин: при обледенении входного устройства уменьшается площадь сечения входного канала, искажается поле скоростей воздушного потока; последующее скалывание льда и попадание его в твердом виде в проточную часть двигателя может вызвать забоины на рабочих лопатках компрессора и даже их разрушение.

Для предотвращения обледенения в двигателях Д-ЗОКУ и Д-ЗОКП предусмотрен обогрев 26 ло­паток ВНА КНД и кока двигателя. Обогрев осуществляется воздухом, отбираемым за XI или за VI ступенью КВД. Переключение отбора производится автоматически в зависимости от частоты вращения ротора КВД. Три нижние лопатки (из 26 лопаток ВНА) кроме воздушных каналов имеют каналы для под­вода или отвода масла и обогреваются им независимо от работы ПОС.

Противообледенительная система (см. рис. 10.1) состоит из стакана 8 отбора воздуха за VI ступенью КВД, стакана 13 отбора воздуха за XI ступенью КВД, распределительной заслонки 12 отбора воздуха (ЗОВ), электрозаслонки 4, теплоизолированного коллектора 31 и трубопроводов, соединяющих перечис­ленные элементы.

На режимах работы двигателя, при которых частота вращения ротора КВД ниже (8700 ± 150) об/мин, воздух для обогрева отбирается за XI ступенью; на более высоких режимах распределительная заслонка переключена в положение отбора воздуха за VI ступенью. Переключение распределительной заслонки производится гидроцилиндром, в который подается топливо высокого давления от насоса-регу­лятора НР-ЗОКУ.

Включение ПОС осуществляется открытием электрозаслонки 4, управляемой электромеханизмом ЭПВ-150МТ. При включенной системе воздух через распределительную заслонку 12, трубопроводы и электрозаслонку 4 поступает в кольцевой теплоизолированный коллектор 31 и далее через уголковые штуцера — в полости Б в районе входных кромок лопаток ВНА. По указанным полостям воздух проходит к центральной втулке ВНА и, выйдя через отверстия в передней крышке, направляется на обогрев наружной обечайки кока 32. Из обечайки кока через отверстия / воздух выходит в проточную часть КНД.

Электрозаслонка ЭЛЗ-7 (рис. 10.2) устанавливается в трубопроводе подвода воздуха к коллектору и располагается на правой стороне двигателя. Корпус 12 заслонки через кольцевые фланцы крепится двумя хомутами 9 и 14 к трубопроводам 1 и 8. Соединение уплотняется прокладками 10 и 13. Хомут 9 одновременно используется для крепления электрозаслонки к заднему фланцу корпуса III ступени КНД. На корпусе 12 выполнены приливы 7 и 11, в которых располагаются подшипники скольжения оси дроссельной заслонки. К фланцу 6 верхнего прилива крепится электромеханизм ЭПВ-150МТ.

Корпус 12 заслонки литой конструкции, изготовлен из жаропрочной хромоникелевой стали. Дрос­сельная заслонка изготавливается литьем из жаропрочной хромоникелевой стали. Она соединена с осью шлицевым соединением. На наружной поверхности заслонки имеется проточка, в которую устанавливается стальное уплотнительное кольцо. Ось заслонки соединяется с электромеханизмом 4 при помощи шлиц.

Электромеханизм ЭПВ-150МТ (рис. 10.3) состоит из электродвигателя Д-14ФМ, планетарного редуктора, кулачкового вала, микровыключателей 3 и 4, двух электромагнитных муфт 6 и штеп­сельного разъема 5.

Электромеханизм работает следующим образом. При включении тумблера управления ПОС на клем­мы 2 и 3 штепсельного разъема 5 поступит напряжение 27 В. Вал электродвигателя начинает вращаться вправо. Это вращение через планетарный редуктор передается на выходной вал 8 привода заслонки, обеспечивая ее открытие. Одновременно через зубчатую передачу Z = 68 и Z = 48 вращение передается на вал с программными кулачками / и 2. После поворота заслонки на заданный угол (90 ± 5°) кулачок 2 своим выступом переключает контакты микровыключателя из нормально замкнутого положения в нормально разомкнутое, что приводит к выключению электродвигателя и замыканию контактов сигнализации крайнего правого положения выходного вала. Инерционный выбег выходного вала устра­няется с помощью электромагнитной муфты торможения 6. Второй микровыключатель в это время подготовлен к работе.

При переводе тумблера ПОС в кабине в положение ВЫКЛЮЧЕНО напряжение подается на клеммы 1 и 3 штепсельного разъема 5. При этом выходной вал вращается влево, а управление механизмом осуществляется кулачком /.

Система сигнализации обледенения обеспечивает выявление обледенения, включение сигнальной лампы ОБЛЕДЕНЕНИЕ в кабине экипажа, включение электронагревательных элементов, обогревающих чувствительные элементы сигнализатора обледенения, и задержку выключения нагревательных элементов и сигнальной лампы после удаления льда для повышения стабильности сигнала ОБЛЕДЕНЕНИЕ.

Система сигнализации (рис. 10.4) включает в себя сигнализатор обледенения ДО-206 (серия 2), блок автоматики БА-137, сигнальную лампу в кабине экипажа и соединяющие их электропроводники.

Сигнализатор ДО-206 предназначен для выдачи сигнала о начале обледенения во входном устройстве двигателя на сигнальную лампу ОБЛЕДЕНЕНИЕ. Он установлен на демпфирующем кронштейне с левой стороны переходника КНД, а его чувствительные элементы (датчики) входят в проточную часть входного устройства двигателя.

Сигнализатор обледенения (рис. 10.4, а) состоит из корпуса сигнализатора перепада давлений — /, эталонного датчика 2, приемного датчика 3 и штепсельного разъема 4.

Принцип действия сигнализатора основан на изменении перепада давлений между приемным и эталонным датчиками при закрытии пленкой льда отверстий приемного датчика.

Приемный датчик 2 и эталонный датчик / (рис. 10.5), устанавливаемые в воздушном потоке, имеют отверстия на передней и задней поверхностях. На передней поверхности (обращенной против потока) эталонного датчика выполнено одно отверстие большого диаметра, а на передней поверхности прием­ного датчика — пять отверстий малого диаметра.

Внутренний канал приемного датчика связан с полостью корпуса 4, а внутренний канал эталон­ного датчика — с внутренними полостями двух манометрических коробок 5. Площади входных (перед­них) и выходных (задних) отверстий датчиков подобраны так, что при отсутствии обледенения давление воздуха в полости корпуса 4 превышает давление внутри манометрических коробок. Вследствие этого рычаг передаточного механизма 6 находится в крайнем нижнем положении, что исключает возможность ложного срабатывания сигнализатора.

При появлении обледенения входные отверстия малого диаметра приемного датчика замерзают. При этом давление в его внутреннем канале уменьшается и становится равным давлению в зоне

Рис. 10.4. Сигнализатор обледенения ДО-206 (серия 2) (а) и блок автоматики БА-137 (б): / — корпус сигнализатора перепада давлений (СПД); 2— эталонный датчик; 3— приемный датчик; 4 — штепсельный разъем

задних отверстий, а в эталонном — остается без изменений. Возникший перепад между давлением в по­лости корпуса 4 и давлением внутри манометрических коробок 5 вызывает расширение последних.

Деформация манометрических коробок передается через механизм 6 на подвижную щетку, которая, перемещаясь по контактной пластине 7, замыкает электрический контакт. Электрический сигнал подается в блок автоматики БА-137.

Блок БА-137 (см. рис. 10.4, б), устанавливаемый на самолете, предназначен для включения сиг­нальной лампы ОБЛЕДЕНЕНИЕ и нагревательных элементов 3 (см. рис. 10.5) сигнализатора ДО-206 (серия 2), а также для задержки их выключения после размораживания отверстий приемного датчика. В состав этого блока входят реле и контакторы, замыкающие цепи сигнальной лампы ОБЛЕДЕНЕНИЕ и электронагревательных элементов, а также электронное реле времени.

При поступлении электрического сигнала от сигнализатора ДО-206 срабатывают соответствующие реле и контакторы блока автоматики, -вследствие чего загорается сигнальная лампа ОБЛЕДЕНЕНИЕ в кабине экипажа, включаются в работу электронагревательные элементы сигнализатора обледенения и подготавливается к запуску реле времени. После размораживания отверстий приемного датчика (вследствие обогрева электронагревательными элементами) перепад давлений в корпусе СПД и в манометрических коробках восстанавливается до начального значения, передаточный механизм 6 возвра­щается в исходное положение, сигнал на выходе сигнализатора ДО-206 снимается, однако блогодаря наличию блокировок в блоке автоматики сигнальная лампа ОБЛЕДЕНЕНИЕ и нагревательные элементы остаются включенными. В этот момент запускается реле времени в блоке БА-137. Длительность задержки обогрева и сигнализации определяется настройкой реле времени и составляет (11 ± 2) с.

Задержка выключения обогрева датчиков применена для обеспечения полного удаления льда с поверхности датчиков и повышения стабильности сигнала ОБЛЕДЕНЕНИЕ.

Если по истечении времени задержки условия обледенения сохраняются, то цикл срабатывания сигнализатора обледенения повторяется.