Теория Воздушно-Реактивных Двигателей. Курс Киричкова Михаила на Яндекс-Дзен
Основными типами компрессоров газотурбинных двигателе являются многоступечатые осевые или осецентробежные компрессоры. Другие типы компрессоров применяются реже.
Осевой компрессор имеет несколько рядов лопаток, насажанных на один общий вращающийся барабан или (чаще) на ряд соединенных между собой дисков. которые образуют ротор компрессора.
Один ряд лопаток ротора (вращающийся лопаточпый венец) называется рабочим колесом (РК). Другой основной частью компрессора является статор. состоящий из нескольких рядов лопаток (попаточных венцов), закрепленных в корпусе. Назначением лопаток статора является спрямлепие воздушного потока. закрученного впереди стоящим рабочим колесом, и направление его под необходимым углом на лопатки расположенного далее следующего рабочего колеса. Соответственно этому один ряд лопаток статора называется направляющим аппаратом (НА). Если первый ряд лопаток установлен впереди первого рабочего колеса, то он называется входным направляющим аппаратом (ВНА), последний ряд лопаток статора (за которым уже нет рабочего колеса) иногда называют спрямляюшим аппаратом.
Схема и принцип действия ступени осевого компрессора
Сочетание одного рабочего колеса и одного стоящего за ним направляющего аппарата называется ступенью компрессора (осевой ступенью).
На рис. 3.1 схематически изображена ступень осевого компрессора, состоящая из рабочего колеса РК и направляющего аппарата НА. Будем рассматривать в дальпеишем следующие сечения ступеии: 1-1 перед рабочим колесом. 2-2 за рабочим колесом и 3-3 за направляющим аппаратом. Параметры воздушного потока в этих сечениях будем отмечать индексами, соответствующими номеру сечения.
Рассмотрим течение воздуха через эти решетки профилей, пренебрегая неравномерностью потока в окружном направлении.
На входе в рабочее колесо скорость воздуха по отношению к корпусу компрессора (будем называть ее абсолютной скоростью) в общем случае может быть направлена не параллельно оси колеса, а под некоторым углом к ней вследствие неполного спрямпепия потока направляющим аппаратом предыдущей ступени или установки перед рабочим колесом (первой потока сопровождается увеличением площади поперечного сечения ступени входного паправпяющего аппарата, показаного на рис. 3.2 пунктиром. Эта скорость изображена на рис. 3.2. вектором С1.
Вращение рабочего колеса соответствует на рис 3.2 перемещение решетки РК справа налево с окружной скоростью U.
Для определения скорости воздуха относительно рабочих лопаток w1 применим известное правило сложения скоростей, согласно которому абсолютная скорость равна сумме относительной и переносной.
В данном случае переносной скоростью является окружная скорость лопаток, следовательно.
Треугольник, составленный из векторов с1, w1, u, называеся треугольником скоростей на входе в рабочее колесо.
Лопатки рабочего колеса захватывают поступающий к ним воздушный поток и гонят его Дальше вдоль проточной части (вправо на рис. 3.1 и соответственно вниз на рис. 3.2). сообщая ему при этом энергию. Во избежание срыва потока с их поверхности они должны бьпь установлены так, чтобы передние кромки были у них направлены под малым углом к направлению вектора w1) 1 . Кроме того, для усиления передачи воздуху энергии форма (кривизна) профилей лопаток выбирается ‹: таким расчетом, чтобы угол выхода потока из колеса Beta2 был больше угла входа Вeta1..
Как видно из рис. 3.2. поворот потока сопровождается увеличением площади поперечного сечения каждой струи воздуха. проходящей через канал между двумя соседними лопатками (f2k > f1k). Соответственно, относительная скорость воздуха в рабочем колесе уменьшается (w2 < w1), а давление в соответствие с уравнением Бернулли возрастает (p2 > р1).
Такое обтекание лопаток рабочего колеса сопровождается возникновением на каждой лопатке аэродинамической силы Р, направленной от вогнутой поверхности профиля к выпуклой (см. рис. 3.2). С такой же силой, по направленной противоположно, каждая лопатка действует на воздух. Составляющая этой силы Рu направленная параллельно вектору окружной скорости, называется окружной составляющей, а нормальная к ней составляющая Рa направленная параллельно оси ступени - осевой составляющей.
Работа, затрачиваемая па вращение колеса и передаваемая воздуху, как будет показано ниже, пропорциональна Рu и окружной скорости и. Она идет как на увеличение абсолютной скорости (т.е. кинетической энергии) воздуха, прошедшего через колесо. так и на повышение его давления, как показано в верхней части рис. 3.1. Соответственно полное давление воздушного потока также возрастает (р2* > p1*) . Осевая составляющая Ра. действующая на лопатку, передается па упорный подшипник вала компрессора.
Теория Воздушно-Реактивных Двигателей. Курс Киричкова Михаила на Яндекс-Дзен
