Введение к работе
Актуальность работы. Неуклонное повышение параметров термодинамического цикла остается основной тенденцией в совершенствовании рабочего процесса авиационных ГТД.
Увеличение теыпературн газа перед турбиной до предельных (вплоть до стехиометрических) значений для углеводородных тошшв возобновило практический интерес разработчиков ГТД к различным нетрадиционным схемам турбин, включая и бкротативкыэ турбины, состоящие из соплового аппарата (СА) и, расположнпых непосредственно одно за другим, двух рабочих колес (РК) со встречным направлением врапрния (без промежуточного соплового аппарата (САпр)).
Они характеризуптся прежде всего, увеличенной работой с еди
ницы расхода воздуха в результате большего изменения углового мо
мента; уменьшенными весом и габаритами, исключением потерь давле
ния, перетекания и потерь на охлаждение, вследствие отсутствия
промежуточного соплового аппарата; значительным снижением суммар
ного гироскопического момента роторов. '
Необходимость расчетно-теоретического и экспериментального исследования рабочего процесса таких турбин (называемых далее БТ) особенно актуальна в связи с изменением концепции проектирования авиационных ГТД, для оценки совершенства которых и целесообразности решений, принимаемых при их разработке, кроме КПД, габаритов и массы, стали использоваться экономические критерии, такие как стоимость жизненного цикла двигателя или прямые эксплуатационные расходы.
Цель работы состоит в расчетно-теоретическом определении
возможности применения БТ в высокотемпературном ТРДД малой степени двухконтурности и определении на базе экспериментального исследования основных особенностей рабочего процесса и характеристик двухступенчатой биротативной турбины.
Основные задачи: - провести расчетно-параметрическое исследование по выбору оптимальных значений основных параметров БТ в составе высокотемпературного ТРДД для маневренного самодета;
спроектировать и создать экспериментальный стенд двухвальной биротативной турбины для проведения широкомасштабных систематических исследований;
провести экспериментальное исследование влияния изменения меж-венцового зазора, между встречноврашапщмися рабочими колесами, на показатели работы БТ в широком диапазоне изменения режимных параметров, так как этот конструктивный параметр оказывает существенное влияние на характер газодинамических процессов, происходящих в турбине, и массо-габаритное совершенство ГТД;
экспериментально исследовать и дополнительно определить основные особенности рабочего процесса и характеристик биротативной двухступенчатой турбины без промежуточного соплового аппарата.
Ваучнуд новизну диссертационной работы представдяит:
разработанный метод оптимизации схем и параметров турбин высокотемпературных ТРДЦ малой степени двухконтурности;
результаты расчетно-теоретического исследования по выбору и оптимизации параметров БТ;
экспериментально подтвержденное наличие у БТ области режимов, характерной изменением знака крутящего момента РЕ II ступени на противоположный;
результаты экспериментального исследования влияния величины осевого зазора между РЕ БТ на эффективность турбины, указавшие на существование оптимальной величины этого параметра;
Достоверность подученных результатов подтверждается согласованностью выводов расчетного анализа и результатов экспериментального исследования, методически обоснованным планом поставленных опытов, а также высокой степенью надежности автоматизированной системы измерений, сбора и обработки экспериментальной информации.
Практическая ценность заключается в том, что на основе разработанной математической модели был создан алгоритм и пакет прикладных программ для расчета и оптимизации схем и параметров однопоточных двухвальных турбин. Создан уникальный экспериментальный стенд двухзальной биротативной турбины дозволяющий расширить и углубить знания о рабочем процессе и непосредственно использовать полученные данные при разработке перспективных ГТД.
Личный вклад автора определяется участием в разработке методики и программы расчета оптимальных схем и параметров турбин высокотемпературного ТРДЦ, проведением расчетов и анализом результатов расчетного исследования, разработкой проектно-конструк-
торской документация и участием в шнтаяй и доводке эксперишнталь-ного стенда, планированнеы, подготовкой и проведением экспериментальных исследований, обработкой и анализоы опытных данных", разработкой рекомендаций, следупцнх из анализа результатов работы.
Реализация. Результаты работы, доложенные в ведугщх ОНБ, используются в поисковых исследованиях при выборе схеы и основных нараштров перспективных ГТД.
Апробация работа Ь&геркады диссертации докладывались на:
научно-технической сессии Комиссии по газовый турбкнагл АН СССР, г. Николаев, 1390Г.;
научно-технической семинаре Всесоюзного ЕГО им. А. Н. Крылова, г. Ленинград, 1991г.;
НГС НТО им. а Я. Климова, г. С-Петербург, 1991г.,
научно-техническом совэте кафедры 201 ШЇ, г. Шсква, 1992г.,
НГС ЕГО им. А. И. Латки, г. Шсква, 19Э2г.
Публикации. Основные штериалы диссертацкл опубликованы в 4-х статьях и 4-х научно-технических отчетах, по теиаи, выполняемым в проблемной лаборатории каф. 201 1ЇАИ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 158 страницах, вклвчает 118 страниц гашнопксного текста, шшост-рирована 49 рисунками, 7 таблицами и состоит из введения, четырех глав, выводов и списка использованной литературы из 67 наименований.
