содержание      ..     6      7      8     

ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (пособие, 2018 год) - часть 8

212

достигнуто за счет увеличения числа его лопастей/рабочих лопаток и скорости

вращения винто-вентилятора.

Рис. 5.05. ТВВД с задним расположением винто-вентилятора и редукторным

приводом: 1 - газогенератор; 2 - турбина винто-вентилятора;

3, 4 - редукторы; 5 - винто-вентилятор

Так, если число лопастей обычного воздушного винта не превышает 4...5,

то количество лопастей винто-вентилятора может доходить до 10...12 и более.

Частота вращения обычного воздушного винта лежит в диапазоне 800...1500

об/мин (иногда доходя до 2000...2200 об/мин на взлетном режиме). При этом

скорость на конце лопасти не превышает 0,7М - при большей скорости резко

возрастают гидравлические потери и К.П.Д. воздушного винта стремительно

падает. Для увеличения частоты вращения винто-вентилятора и сохранения его

эффективности используют стреловидные профили лопастей с малой

толщиной. Так как линейная скорость вращения растет от корня к периферии

лопасти, то угол стреловидности увеличивается, доходя на конце лопасти до

30...50°. В результате нагрузка на винто-вентилятор возрастает в 2,5...4,0 раза

по сравнению с обычным воздушным винтом, а также повышается критическое

число М, что способствует снижению аэродинамических потерь.

213

Хотя идея и первая конструкция винто-вентилятора была реализована в

1945 г., реальное создание винто-вентиляторных двигателей началась в США,

СССР, Японии, Великобритании и Франции в 80-х годах прошлого века.

Несмотря на множество вариантов, определенные успехи в их разработке и

несомненную эффективность ТВВД к настоящему времени можно указать

только две завершенные конструкции (остальные существуют в виде идей,

проектов, опытных или демонстрационных экземпляров). Это ТВВД НК-93,

созданный Самарским НТК им. Н.Д. Кузнецова, и ТВВД Д-27, разработанный

Запорожским МКБ «Прогресс».

ТВВД Николай Кузнецов НК-93

(рис.5.06), представляет собой

трехвальный двигатель с передним расположением винто-вентилятора (тяга -

18000 кгс; степень двухконтурности - 16,7; удельный расход топлива - 0,49

кг/кгс час). Газогенератор данного ТВВД состоит из

7-ступенчатого

компрессора НД и 8-ступенчатого компрессора ВД (общая степень сжатия -

37), каждый из которых приводится во вращение одноступенчатой турбиной, и

кольцевой камеры сгорания. Газ от газогенератора поступает к 3-ступенчатой

турбине винто-вентилятора, которая через редуктор обеспечивает вращение

винто-вентилятора.

Рис. 5.06. Схема ТВВД НК-93

214

Двухступенчатый винто-вентилятор СВ-92 (Рис. 5.07) изменяемого шага

расположен в корпусе вентилятора (т.е., применена схема закапотированного

винто-вентилятора). Его привод осуществляется через планетарно-

дифференциальный редуктор, обеспечивающий разделение мощностей между

ступенями винто-вентилятора

(т.е., применена схема непрямого привода);

таким образом, винты винто-вентилятора вращаются в противоположные

стороны. Передняя ступень винто-

вентилятора имеет 8, а задняя - 10

лопастей с углом стреловидности до

30°.

Работы над этим ТВВД

начались в 1988 г.; в

1992 г. он

прошел испытания. Двигатель

предназначался для пассажирских

самолетов Ильюшин Ил-96М и

Туполев Ту-204. К сожалению,

экономические проблемы в России

Рис. 5.07. Закапотированный винто-

практически остановили работы над

вентилятор ТВВД НК-93

этим проектом.

Двигатель Д-27 (мощность - 14000 л.с.; Рис. 5.08) выполнен по схеме

ТВВД со свободным

(незакапотированным) двухступенчатым винто-

вентилятором, расположенным в передней части двигателя (диаметр винто-

вентилятора

-

4,49 м). Передний винто-вентилятор имеет

8, задний

-

6

стреловидных лопастей; лопасти выполнены из композитного материала (см.,

Рис. 5.09).

Газогенератор данного ТВВД состоит из пятиступенчатого компрессора

НД и осецентробежного

(2 осевых ступени и центробежная ступень)

компрессора ВД (общая степень сжатия - 22,9), приводимых во вращение

одноступенчатыми турбинами, и кольцевой укороченной камеры сгорания.

215

Рис. 5.08. Газогенератор ТВВД Д-27

Мощность от четырехступенчатой турбины винто-вентилятора через

планетарно-дифференциальный редуктор передается на двухступенчатый

винто-вентилятор, винты которого вращаются в противоположные стороны.

Испытания ТВВД Д-27,

предназначенного для самолета

Антонов Ан-70 (силовая установка

состоит из 4 двигателей), начались

в 1991 г. В настоящее время он

является единственным серийно

эксплуатируемым ТВВД в мире.

Нетрудно по приведенным

выше данным отметить, что ТВВД

различными фирмами рассматри-

ваются или как ТРДД большой

Рис. 5.09. Винто-вентилятор ТВВД Д-27

степени двухконтурности или как

ТВД. Так, основной характеристикой двигателя НК-93 (с закапотированным

винто-вентилятором) является тяга, т.е., он рассматривается как ТРДД. В то же

время двигатель Д-27 (с бескорпусным винто-вентилятором) характеризуется

мощностью, т.е., фирма рассматривает его как ТВД. В этой связи можно

содержание      ..     6      7      8