3.2. Краткое описание конструкции двигателя вк-1, его элементов

Двигатель ВК-1 является воз­душно-реактивным компрессорным газотурбинным двигателем.

Двигатель состоит из следующих основных частей:

1. Центробежного компрессора с двухсторонним входом воз­духа.

2. Девяти прямоточных камер сгорания, расположенных вокруг оси двигателя по образующим контура.

3. Одноступенчатой осевой газовой турбины.

4. Выхлопной реактивной трубы с сопловым насадком.

5. Коробки приводов агрегатов двигателя и самолетных агрегатов.

Компрессор производительностью 48 кг/сек сжимает воз­дух, поступающий в двигатель через передний и задний вход­ные патрубки, и подает его в камеры сгорания. Степень повышения давления равна 4,2; температура воздуха за ком­прессором t₂ = 203 °С (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Схема турбореактивного двигателя ВК-1:

1 - центробежный компрессор; 2 – камера сгорания; 3 – вентилятор охлаждения;

4 - турбина; 5 – реактивное сопло

В камерах сгорания воздуха смешивается с распыленным топливом, поступающим через рабочие форсунки. Воспламенение смеси при запуске происходит в начале в двух из девяти камер от запальных устройств, состоящих из пусковой фор­сунки и электрической свечи. Пламя через соединительные па­трубки камер быстро распространяется во все остальные ка­меры сгорания.

Энергия горячих газов используется для вращения турби­ны и связанных с ней при помощи трансмиссии крыльчатки компрессора, а также приводов дополнительных агрегатов дви­гателя и для создания реактивной тяги.

Образовавшиеся в камерах сгорания горячие газы t₃ = 870 °С, P₃ = 0,408 МПа поступают в патрубки газового сборника и проходят через сопловой направляющий аппарат на рабочие лопатки турбины, приводя ее во вращение. Затем горячие газы t_н = 640 °С, P_н = 0,148 МПа отводятся от турбины в реактивную трубу с сопловым насадком и со скоростью С = 556 м/с выбрасываются в атмосферу. Возникающая при этом реакция сил газового потока создает тягу двигателя.

Силовая несущая часть двигателя состоит из трех корпусов подшипников: переднего, среднего и заднего; корпуса компрессоров и двух ферм - передней и задней.

Большинство агрегатов двигателя смонтировано на коробке приводов, расположенной в его передней части и приводится во вращение через систему передач от переднего вала компрессора. На рис. 3.4. представлена конструкция двигателя.

Рис. 3.4. Конструкция воз­душно-реактивного компрессорного газотурбинного двигателя ВК-1:

1 - коробка приводов агрегатов двигателя; 2- центробежный компрессор с двухсторонним входом воз­духа; 3 - девять прямоточных камер сгорания, расположенных вокруг оси двигателя по образующим контура; 4 - одноступенчатая осевая газовая турбина;

5 - выхлопная реактивная труба с сопловым насадком

Основные данные двигателя и его элементов.

Тип двигателя - турбокомпрессорный, воздушно-реактивный.

Условное обозначение – ВК-1. Конструктивная схема - одноступенчатый центробежный компрессор. Девять раздельных прямоточных камер сгорания. Одноступенчатая осевая турбина. Реактивная выхлопная труба с сопловым насадком. Коробка приводов агрегатов размещена впереди двигателя. Направление вращения ротора двигателя - против часовой стрелки (если смотреть со стороны выхлопной трубы).

Компрессор - центробежный, одноступенчатый с двухсторонним входом. Крыльчатка компрессора с двумя заборниками имеет по 29 лопастей с каждой стороны. Лопаточный диффузор корпуса переходит в девять выходных патрубков. Входной патрубок камеры сгорания коленообразной формы является промежуточной деталью между корпусом компрессора и камерами сгорания.

Камеры сгорания - прямоточные, конические, с литыми горловинами, сварными кожухами и жаровыми трубами. Завихрители лопаточного типа. Камеры расположены по окружности вокруг корпусов среднего и заднего подшипников и сообщены между собой соединительными патрубками. Топливо, скопившееся в камерах сгорания при неудачных запусках, по дренажному трубопроводу подводится к дренажному клапану и удаляется в атмосферу.

Турбина - осевая, одноступенчая с 62 рабочими лопатками и 54 лопатками соплового аппарата. Средняя степень реактивности турбины 0,37. Направляющий аппарат турбины представляет собой кольцевой набор из направляющих лопаток, заключенных между наружной и внутренней обоймами. Рабочее колесо турбины включает в себя диск и рабочие лопатки. Хвосты лопаток "елочного" типа.

Трансмиссия двигателя - состоит из ротора компрессора, ротора турбины, соединительной муфты, связывающей через шаровое соединение оба ротора, и корпусов подшипника: переднего, среднего и заднего. Передний и задний подшипники - роликовые, средний - шариковый, фиксирует ротор турбины в осевом направлении и воспринимает осевое усилие турбины.

Выхлопная система - длина и форма удлинительной выхлопной трубы меняется в зависимости от требования установки двигателя на самолете. Реактивное сопло не регулируемое, диаметром 538-554 мм. Максимальная температура выхлопных газов на взлетном режиме не выше 720 ^oС. Топливо - керосин Т-1 по ГОСТ4138-49 с добавкой 1% масла МС-20 или МК-22. Плотность топлива 0,800-0,850 г/см³.