1.3. Входной направляющий аппарат ok (вна)

На двигателях, имеющих дозвуковые или трансзвуковые первые ступени компрессоров, в передней части статора располагается ВНА. ВНА представляет собой неподвижный ряд лопаток статора, создающих предварительную закрутку потока на входе в РК первой ступени, обычно в направлении его вращения (рис.1.2).

Назначение такой предварительной закрутки, как это уже было указано при рассмотрении ступени ЦК, состоит в том, чтобы уменьшить относительную скорость W₁, на входе в РК и этим снизить волновые потери на лопатках РК. Так, например, в компрессоре двигателя РД‑3М на конце лопатки РК первой ступени окружная скорость и без предварительной закрутки относительная скорость была бы W₁ = 350 м/с, а местная скорость звука a₁ = 330 м/с, т.е. . Предварительная закрутка позволяет сделать при неизменной окружной скорости U.

Предварительная закрутка воздуха на входе в РК может оказаться необходимой не только для первой, но и для последующих ступеней. Однако надобность в ВНА для них уже отпадает, а его функцию выполняет НА предыдущей ступени. По мере продвижения воздуха от ступени к ступени необходимость в предварительной закрутке постепенно уменьшается, а затем и вовсе отпадает, т.к. повышается температура воздуха и значение местной скорости звука возрастает. Тогда выход воздуха из НА делается в осевом направлении. Хотя, строго говоря, направление потока перед следующей ступенью определяется таким её параметром, как степень реактивности, что рассматривается на лекциях.

В изменении предварительной закрутки от ступени к ступени можно убедиться визуально, осматривая ВНА и НА компрессора РД‑3М.

Предварительная закрутка изменяется по высоте лопаток ВНА и НА. При длинных лопатках окружная скорость РК существенно возрастает от корня к периферии, а вместе с ней растёт и относительная скорость W₁. Поэтому с точки зрения снижения волновых потерь надо предварительную закрутку увеличивать и проектировать ВНА и НА так, как это показано на рис. 1.2. Такому способу проектирования соответствуют ступени с постоянной степенью реактивности . По этому закону обычно

- 14 -

проектируется первые ступени дозвуковых ОК, в чём можно убедиться, знакомясь с двигателями, представленными в лаборатории

Там, где уменьшать W₁ уже не требуется, т.е. для последующих ступеней ОК, а также для сверхзвуковых ступеней часто применяются другие способы проектирования. Одним из них является проектирование по закону постоянства циркуляции . Напомним, что в этом случае энергия, сообщаемая воздуху РК, остаётся постоянной по высоте лопатки и этим обеспечивается такое изменение давления по радиусу, при котором нет радиального перетекания воздуха. К.п.д. ступени оказывается выше, чем при других законах изменения С_u по радиусу.

Увидеть на реальных двигателях изменение предварительной закрутки по этому закону (т.е. уменьшение её от корня к периферии) довольно трудно.

Современные ТРДД со сверхзвуковыми первыми ступенями компрессора низкого давления часто проектируются без ВНА.

Как уже отмечалось, при изменении режима работы двигателя обтекание лопаток РК отличается от расчётного, что может привести к неустойчивой работе компрессора – помпажу. Одним из способов расширения диапазона устойчивой работы ОК является регулирование угла установки лопаток ВНА. ВНА с поворотными лопатками можно увидеть на двигателе ТВ2‑117А.

При неблагоприятном сочетании температуры и влажности воздуха может произойти обледенение лопаток ВНА и других элементов конструкции, расположенных в передней («холодной») части двигателя. Поэтому передние кромки лопаток ВНА обогреваются нагретым воздухом или горячим маслом, для чего в них образуют полость. Это можно увидеть на всех двигателях.