Файл: Пономарев Б.А. Двухконтурные турбореактивные двигатели.pdf

Подъемно-маршевые двигатели

Типичным подъемно-маршевым двигателем с поворотными соп­ лами является двигатель Роллс-Ройс/Бристоль «Пегас», устанав­ ливаемый на однодвигательном истребителе-бомбардировщике вер­ тикального взлета и посадки «Хариер». Работы над этим двигате­ лем ведутся более десяти лет, и за это время появилось несколькоего модификаций. В настоящее время серийно производится моди­

поворачиваться из вертикального положения на режиме взлета или посадки в горизонтальное на полетных режимах. Кроме того, сопла могут поворачиваться вперед, создавая реверсивную тягу. Наконец, для взлета с укороченным разбегом можно устанавливать сопла в промежуточное между вертикальным и горизонтальным поло­ жение. Общая тяга двигателя распределяется между передними и задними соплами почти поровну.

Достоинством Д Т Р Д типа «Пегас» является возможность ис­ пользовать его для взлета и посадки самолета с любой длиной разбега или пробега от нормальной дистанции до нулевой, а также обычное расположение двигателя на самолете, обеспечивающее осе­ вой вход воздуха в воздухозаборник. Однако отказ двигателя иа взлете или посадке, как правило, приводит к катастрофе самолета.

Двигатель «Пегас» 6 МкЮІ имеет трехступенчатый вентиля­ тор, без ВНА, приводимый двухступенчатой турбиной низкого дав­ ления. За последней ступенью вентилятора часть воздуха отби­ рается для охлаждения подшипников задних сопел и генератора, а также для вентиляции двигательного отсека. Рабочие лопатки вентилятора выполнены из титанового сплава и имеют антивибра­ ционные полки. Часть воздуха после вентилятора отводится во

108

•внутренний контур, а другая часть направляется в ресивер, а затем в два рукава сложной формы, заканчивающиеся круглыми корот­ кими патрубками, в которых закреплены передние поворотные •сопла.

Компрессор двигателя — восьмиступенчатый, имеет ВНА с по­ воротными лопатками, приводится двухступенчатой турбиной вы­ сокого давления. За пятой ступенью компрессора установлены кла­ паны автоматического перепуска воздуха, причем воздух перепу­ скается в ресивер внешнего контура.

Ротор вентилятора и ротор компрессора вращаются в проти­ воположных направлениях для уменьшения гироскопического мо­ мента.

На двигателе применена кольцевая камера сгорания испари­ тельного типа, причем для увеличения тяги при вертикальном или укороченном взлете при температуре окружающего воздуха боль­ ше + 5° С применяется впрыск воды в камеру сгорания.

Первая ступень турбины высокого давления охлаждаемая, так как температура газа перед турбиной достигает 1400° К. После турбины газы не имеют обычного прямого выхода, а разветвляются в два рукава, заканчивающиеся круглыми патрубками, в которых закреплены задние поворотные сопла. Эти поворотные сопла охлаж­ даются воздухом и смазываются твердой смазкой.

Передняя и задняя пары поворотных сопел механически взаимо­ связаны и поворачиваются под действием пневматических силовых •цилиндров. Для организации поворота потока в соплах с мини­ мальными потерями в горловине каждого патрубка расположены •профилированные лопатки.

В настоящее время фирма «Роллс-Ройс» разрабатывает моди­ фикацию двигателя «Пегас» 11 с тягой на режиме быстрого подъ­ ема 9750 кгс. Увеличение тяги в этом двигателе по сравнению с предыдущими модификациями достигается увеличением расхода воздуха и температуры газа перед турбиной.

Достижение высоких скоростей полета, в частности сверхзвуко­

СВВП, показали целесообразность сжигания дополнительного топ­ лива в передней части патрубков внешнего контура, т. е. целесооб­ разность форсирования во внешнем контуре. При этом на режиме взлета увеличение тяги достигает 35%, а на сверхзвуковых скоро­ стях полета — гораздо больше.

Наиболее сложными вопросами, возникающими при создании ДТРД с поворотными соплами и форсажем во внешнем контуре, является обеспечение устойчивого и полного сгорания топлива в небольших по объему патрубках, имеющих сложную конфигура­ цию, и изменение площади выходных сечений передних сопел при ^включении и выключении форсажа. Решение этих вопросов не­ сколько упрощается сравнительно невысокой температурой фор­ сажа (1200°К).

109

ѴАК 191В. В силовую установку самолета ѴАК 191В входят так­ же два жестко вмонтированных подъемных турбореактивных дви­ гателя RB 162-81.

Стабилизация самолета осуществляется с помощью поворотных сопел, работающих на воздухе, отбираемом от подъемных ТРД. Однако при необходимости к этим соплам может подводиться и сжатый воздух, отбираемый от компрессора высокого давления подъемно-маршевого ДТРД . Поэтому для подъемно-маршевого- двигателя самолета VAK191B было признано необходимым удов­ летворить следующим требованиям [39]:

— количество отбираемого за компрессором высокого давле­ ния воздуха для стабилизации самолета на режиме взлета не дол­ жно превышать 20% во избежание перегрева материала лопаток турбины высокого давления;

— тяга двигателя с учетом всех отборов воздуха не должна быть ниже минимально допустимой величины, обусловленной ТТТ

ксамолету;

—изменение распределения суммарной тяги двигателя между передней и задней парами реактивных сопел на всех рабочих ре­ жимах должно осуществляться в строго определенных пределах.

Соотношение тяг между передними и задними реактивными соп­ лами 0,9 : 1 [26], [43].

давления установлены на одном валу и приводятся трехступенча­ той турбиной низкого давления, шестиступенчатый компрессор вы­ сокого давления приводится одноступенчатой охлаждаемой турби­ ной высокого давления.

Выпуск реактивных струй из внешнего и внутреннего контуровосуществляется через две пары боковых поворотных реактивных сопел, благодаря чему достигается плавное управление вектором тяги от горизонтального до вертикального направления, включая отклонение на 10° против направления полета.

При создании ДТРД RB 193-12 большое внимание было уде­ лено разработке устройства для отклонения вектора тяги, при этом считалось необходимым обеспечить минимальные потери тяги при плавном изменении направления реактивных струй и возможноменьшее влияние выхлопных газов на возмущение потока воздуха при входе в компрессор. В результате экспериментальных исследо-

110

ваний трех форм поворотных сопел было определено аэродинами­ ческое преимущество сопла плавной криволинейной формы с вы­ ходным сечением в виде буквы Q по сравнению с другими вариан­ тами сопел, и в частности по сравнению с соплом с поворотной; решеткой (типа Д Т Р Д «Пегас»).

Поворот реактивных сопел выполняется пневматической систе­ мой, работающей на воздухе, отбираемом от компрессора, с по­ мощью цепной передачи, приводимой в движение звездочкой, уста­ новленной на торцевой стороне плоскости поворота реактивногосопла.

В иностранной печати сообщалось, что двигатель RB 193-12 успешно прошел стендовые испытания и в 1970 г. начаты поставки первых опытных двигателей для испытаний на самолете ѴАК 191В,. которые ведутся с сентября 1971 г.

чить только при достаточно высоких значениях параметров термо­ динамического цикла. Характерными особенностями двигателя яв­ ляются малая длина —860 мм и низкий удельный вес — 0,06 кг/кгс [22], [29], [30], [35]. Для получения таких низких значений удельноговеса в конструкции двигателя применены композитные материалы,, стеклопластик, дюралюминиевые, магниевые и титановые сплавы. Кроме того, так как двигатель рассчитан на работу в условиях малых высот (до 1,5 км) и скоростей полета (до 350 км/ч), то топ­ ливная и масляная системы и агрегаты RB202 очень упрощены.

Двигатель RB 202 имеет одноступенчатый .вентилятор, без ВНА, приводимый трехступенчатой неохлаждаемой турбиной низкого давления. Компрессор двигателя — четырехступенчатый, приводи­ мый одноступенчатой охлаждаемой турбиной высокого давления. Роторы вращаются в противоположных направлениях. Интересной особенностью конструкции этого двигателя является вращающийся

111