АИ-25 — мотор Яка и «Альбатроса». Оглавление
Как вы могли заметить, на канале открылось новое оглавление. И неспроста — я начинаю сборку четвертно́го распила двигателя АИ-25. В уже вышедших и предстоящих публикациях мы увидим двигатель глазами слесаря-сборщика, а сегодня посмотрим глазами экипажа — пилотов и бортмеханика.
Что интересно, с приборами контроля АИ-25 работали не только экипажи самолётов, но и моторвагонные бригады, так как пара АИ-25 стояла на скоростном вагоне-лаборатории — СВЛ, о котором есть статья на канале «ПОД СТУК»:
Итак, средняя приборная доска Як-40 в полёте:
Что за приборы на левой и правой досках — тема отдельных разговоров, например, цикла статей «Как самолёт находит путь?», сейчас помимо приборов контроля двигателей коснусь лишь трёх верхних на средней доске. По центру, с тремя красными огнями — пилотажно-посадочный сигнализатор ППС-2МК, он показывает положение стоек шасси.
Зелёные горят — стойки выпущены, красные горят — стойки убраны, не горят — стойки в промежуточном положении. Каждая стойка сигнализируется отдельно. Барашком «День-Ночь» можно прикрыть щели, затемнив сигнализацию. Слева от ППС — указатель положения стабилизатора (горизонтального оперения), у Як-40 стабилизатор переставной — как у Ту-154:
Стабилизатор сейчас почти на нуле — в положении крейсерского полёта. Справа от ППС — указатель положения закрылков, закрылки тоже на нуле (полностью убраны). Чёрные столбики возле всех приборов — светильники высокие (СВ) подсветки приборов.
А вот дальше идут приборы контроля двигателей — три одинаковых группы, по числу двигателей. В каждую входят указатель температуры ТСТ-2, тахометр ИТЭ-2 и трёхстрелочный индикатор ЭМИ-3РИ (триРИ). Чтобы понять, что каждый из них показывает, нужно взглянуть на разрез двигателя:
Попадающий в двигатель воздух сперва сжимается тремя ступенями (тремя рядами лопаток) компрессора низкого давления — они показаны светло-синим. Компрессор низкого давления (КНД) приводится от стоящей на выходе из двигателя турбины низкого давления, вместе они образуют ротор низкого давления. Он весь залит светло-синим.
После КНД часть воздуха обходит двигатель по внешнему контуру, а часть идёт в компрессор высокого давления (КВД) — это ещё 8 рядов рабочих лопаток. КВД приводится от своей турбины, стоящей после камеры сгорания, вместе они образуют ротор высокого давления, залитый тёмно-синим.
После КВД стоит камера сгорания, залитая красным — там к воздуху подмешивается топливо и получившаяся смесь сгорает. Получившиеся газы высокого давления приводят турбины, разгоняются в реактивном сопле и создают тягу, плюс часть тяги создаёт воздух от КНД, обошедший двигатель по второму (внешнему) контуру.
Поэтому двигатель называется двухконтурным двухвальным: у него два контура прохождения воздуха (горячий, куда входят КВД, камера сгорания и турбины, и холодный) и два ротора — низкого и высокого давления. Роторы никак не связаны механически — только, как говорят в теории двигателей, газодинамически, приводятся одним и тем же потоком газов.
Слабый поток (низкий режим работы двигателя) — почти вся энергия потока достаётся турбине высокого давления, а обороты ротора низкого давления довольно сильно падают. Это и видно на фото:
ИТЭ-2 проградуированы в процентах, а не в привычных об/мин. Самолёт снижается с убранными закрылками и шасси, двигатели работают чуть ли не на малом газе, поэтому первая стрелка каждого тахометра (она показывает обороты КВД) показывает 62 % — это почти малый газ, 53 %.
На больших режимах, близких ко взлётному, каждый процент оборотов значит много, а на малых режимах изменение режима даже на 10 % почти не даёт изменения тяги. Поэтому малый газ — 53 %, а 0,4 номинала, когда двигатель начинает хоть как-то тянуть — аж 78,8 %. И дальше до взлётного (101,8 %) уже тяга растёт довольно быстро. Вот таблица режимов из руководства по лётной эксплуатации (РЛЭ) Як-40:
А вот таблица из техописания АИ-25, здесь указаны величины тяги:
Как видим, на малом газе двигатель — «нет никто», даёт 95 кгс тяги, только топливо пьёт. КВД делает 7750 об/мин, а обороты КНД вообще не регламентированы. На 78,8 % он уже даёт почти полтонны, на 88,5 % — почти 800 кгс. На взлётном режиме у земли КВД вращается с частотой 16640 об/мин (100,8 %), КНД — 10750 (90,7 %), двигатель развивает полторы тонно-силы тяги.
Номинальный режим чуть ниже — 15675 и 9560 об/мин, однако тяга уже 1120 кгс. На этом снимке показан уход на второй круг как раз на номинальном режиме — видно, что стрелки I всех ИТЭ стоят около 91 %:
Однако кроме оборотов есть и другие параметры, из них самый важный — температура выходящих газов, за турбинами. Её показывают ТСТ-2, как видим, на них написано «х100 °С», то есть температура за турбинами — сотни градусов. Никаким обычным датчиком вроде терморезистора такую температуру не измерить, поэтому в двигателе установлены термопа́ры — датчики из относительно тугоплавкого металла. Лучше канала «ОВЕН» я о термопарах не расскажу:
Если кратко, то хроме́ль-алюме́левая термопара состоит из спаянных вместе проволок из никелевого сплава. В хроме́ле ~90 % никеля и 10 % хрома, в алюме́ле — 95 % никеля, 2 — марганца, 2 — алюминия, остальное — примеси. В точке сварки (спа́е) при нагреве возникает электродвижущая сила (ЭДС) — крохотная, в доли вольта, но её достаточно для работы чувствительного прибора ТСТ-2, по сути гальванометра (вольтметра малых напряжений).
На АИ-25 стоят термопары типа Т-99, почти такие же стоят на Д-30КУ/КП — двигателе Ил-62М, Ил-76, Ту-154М, они показаны в 16-й части «Тушкиных»:
На запуске и на малом газе допускается ТВГ 600 °С — топлива хоть и не очень много, но и воздуха двигателю ещё не хватает, поэтому топливо не успевает догорать в камере. На запуске иногда видно даже языки пламени из сопла. На крейсерских режимах предельная ТВГ — 550 °С, на взлётном — 630.
Самый нижний прибор, ЭМИ-3, верхней стрелкой показывает давление керосина на форсунках, левой — давление масла на входе в двигатель, правой — температуру масла. Антифриза с газотурбинном двигателе нет — его лопатки охлаждаются протекающим воздухом, а подшипники — маслом, поэтому стрелки температуры воды здесь нет...
Как видим по первому снимку доски, около малого газа давление топлива столь мало, что стрелки даже толком ничего не показывают, а вот на номинале — уже однозначные 20 кгс/см². Давление масла меняется мало — 3-4 кгс/см², ибо работает редукционный клапан, он и в автомобильном двигателе есть.
Может остаться вопрос: почему так странно настроена II стрелка ИТЭ, на взлётном показывает лишь 90 %? Потому что перед нами простой АИ-25 для Як-40, а есть ещё АИ-25ТЛ для учебно-тренировочного Л-39 «Альбатрос», этот мотор настроен на взлётную тягу не 1500, а 1800 кгс, обороты КВД при этом аж 106 %, КНД — как раз около 100 %. Думаю, кто имел дело с Л-39 — расскажет в комментариях подробнее. А я экскурсию по средней приборной доске Як-40 заканчиваю и иду собирать среднюю опору АИ-25!
