2. Особенности работы двухвальной турбины.

Следует отметить следующие особенности работы двухступенчатой, двухвальной турбины.

Работа такой турбины складывается из работы 1 ступени /ТВД/ и работы 2 ступени /ТНД/.

L_Т ⁼ L_ТВД +L_ТНД

В широком диапазоне рабочих режимов в критических сечениях турбины и выходного устройства /сопла/ устанавливается сверхкритический перепад давления,

т. е. скорости в этих сечениях становятся равными местным скоростям звука. При этом π_твд^* и π_тнд^*, а следовательно и отношение работ L_ТНД/L_ТВД останется неизменным.

При значительном дросселировании двигателя /уменьшение n/ становится докритическим перепад давления на реактивном сопле, а затем и на СА 2 ступени турбины. Это приводит к уменьшению π_тнд^*, а затем и π_твд^*, значит и к уменьшению отношения L_ТНД/L_ТВД Это может быть показано с помощью графика. Итак, в широком диапазоне рабочих режимов L_ТНД/L_ТВД=const /при значительном дросселировании L_ТНД/L_ТВД уменьшается/,что обуславливает возможность саморегулирования двухкаскадного компрессора.

2. Конструкция турбины высокого давления.

2.1 Общая характеристика турбины.

Двигатель имеет осевую реактивную, двухроторную, двухступенчатую охлаждаемую турбину. Первая ступень - турбина высокого давления (ТВД) - приводит во вращение ротор КВД, вторая ступень - турбина низкого давления (ТНД) - приводит во вращение ротор вентилятора.

Требуемые значения мощности в каждой ступени достигнуты за счет высоких температур и высоких значений степени расширения газа в ступенях, реализация которых потребовала значительного повышения окружных скоростей рабочих лопаток.

2.2 Конструкция твд.

ТВД состоит из ротора и статора и конструктивно входит в модуль газогенератора.

Ротор ТВД включает в себя диск рабочего колеса с лопатками с подполочными коробчатыми демпферами, вращающийся дефлектор и элементы лабиринтных и радиально-торцевого уплотнений. Лопатки выполнены литьем с направленной кристаллизацией по радиусу, охлаждаемые, с удлиненной ножкой и четырехзубным замком «елочного» типа. Для предотвращения разрушения лопатки при касании о статор торцевые кромки ее пера утончены.

Удлиненная ножка (примерно 30% от длины пера) уменьшает отвод тепла в диск и за счет сравнительно высокой податливости на изгиб перераспределяет поле вибронапряжений в паре лопатки, смещая максимальные уровни в ножку.

Внутренняя полость лопатки разделена на два отсека перемычкой. Внутри отсеков выполнены турбулизирующие штыри и полуребра. Система штырей и ребер предназначена для интенсификации процесса охлаждения лопатки.

Схема движения воздуха в лопатке - полупетлевая. Воздух в лопатку подводится через каналы в ее хвостовике и выходит в проточную часть турбины через щели в задней кромке лопатки. В задний канал хвостовика воздух проводится через дроссель, дозирующий его расход.

Для снижения уровня вибронапряжений в РЛ под их полками установлены коробчатые демпферы, которые центробежной силой прижимаются к внутренним поверхностям полок рядом стоящих лопаток. Эффективная работа демпфера обеспечивается наличием зазора в сравнительно высокой податливостью удлиненной ножки. Рассеивание энергии колебаний лопаток происходит за счет трения между демпфером, ножками и полками рядом стоящих лопаток и упругой деформации этих элементов.

Диск - штампованный, с центральным отверстием и утолщенной ступицей. На ободе диска выполнены пазы «елочного» типа под рабочие лопатки. На донышке пазов имеются выборки и наклонные каналы для подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам. Ступица диска выполнена заодно с задней цапфой. Над цапфой имеется пояс с гребешками лабиринтного уплотнения. В передней части ступицы выполнены радиально-торцевые шлицы для передачи крутящего момента на вал КВД и центровки с ним, а само шлицевое соединение стянуто специальными болтами. Цапфа опирается на роликовый подшипник задней опоры ротора высокого давления, который в свою очередь, опирается на вал ротора ТНД.

Вращающийся дефлектор - штампованный, центруется в расточке обода диска ТВД, а внутренним диаметром входит в кольцевую проточку вала КВД. На внутренней поверхности полотна дефлектора имеются радиальные лопатки, образующие центробежную крыльчатку, предназначенную для повышения давления воздуха, идущего на охлаждение РЛ ТВД.

Статор ТВД состоит из наружного корпуса, девяти секторов сопловых лопаток, внутреннего корпуса, перегородки сильфонного типа, верхней и нижней завес.

Секторы сопловых лопаток литые. Каждый сектор включает в себя три сопловые лопатки. Наружными полками секторы крепятся с помощью винтов к наружному корпусу, а кронштейнами на внутренних полках секторы крепятся к внутреннему корпусу.

Секторная конструкция сопловых лопаток позволяет уменьшить количество стыковок между полками лопаток в окружном направлении и снизить утечки газа.

Лопатки - двухполостные, с конвективно-пленочным охлаждением. Полости разделены двойной перегородкой, образующей средний канал. В обе полости устанавливаются перфорированные дефлекторы. Стенки лопатки в задней части соединены турбулизирующими штырями.

Наружный корпус представляет собой точеную оболочку с отверстиями для крепления СА и для прохода охлаждающего воздуха. Корпус, секторы и завеса в передней части стягиваются винтами. В задней части винтами к корпусу крепятся сектор лопаток и перегородка сильфонного типа, которая соединяется с проставкой и корпусом СА ТНД. Верхней завесой корпус телескопически соединяется с жаровой трубой КС.

Внутренний корпус представляет собой сварную конструкцию и является силовым элементом статора ТВД. В верхней части корпуса крепятся секторы сопловых лопаток и нижняя завеса. В нижней части корпус фланцем крепится к внутреннему корпусу КС. В конической стенке корпуса выполнены отверстия для подвода вторичного воздуха КС на охлаждение вращающегося дефлектора ТВД снаружи.