Силовая стойка корпуса компрессора турбореактивного двигателя

Силовая стойка корпуса компрессора турбореактивного двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к конструкции компрессоров турбореактивных двигателей (ТРД) с высоконапорными широкохордными рабочими лопатками.

Известна силовая стойка корпуса компрессора ТРД, выполненная в виде полой радиальной оболочки [1].

Известное устройство выполняет силовые функции и формирует поток в газовоздушном тракте компрессора.

Однако в процессе работы компрессора при взаимодействии потока от рабочих лопаток с элементами статора в его газовоздушном тракте возникают колебания давления, значительно увеличивающие динамические нагрузки на конструкцию. В известном устройстве не предусмотрены средства для уменьшения амплитуды пульсаций давления в газовом тракте компрессора.

Задачей изобретения является демпфирование нежелательных колебаний давления, возникающих в газовоздушном тракте компрессора во всем диапазоне режимов его работы.

Указанная задача достигается тем, что в известной силовой стойке корпуса компрессора ТРД, выполненной в виде полой радиальной оболочки, согласно изобретению полость оболочки разделена продольными и поперечными перегородками на отдельные полости, каждая из которых сообщена с проточной частью компрессора, по меньшей мере, одним отверстием.

Такое выполнение устройства позволяет организовать на боковых стенках стойки замкнутые резонаторные полости, сообщенные различными отверстиями с полостью проточной части компрессора, являющиеся акустическими демпферами. Таким образом, уменьшается амплитуда колебаний давления в газовоздушном тракте компрессора и, следовательно, снижаются динамические нагрузки на конструкцию.

На фиг.1 показан поперечный разрез силовой стойки корпуса компрессора ТРД;

на фиг.2 - вид по стрелке А на боковую поверхность стойки;

на фиг.3 - амплитуды и частоты колебаний давления за широкохордной лопаткой II ступени 2-ступенчатого компрессора в зависимости от оборотов ротора, измеренные при испытаниях ТРД;

на фиг.4 - зависимость коэффициента эффективности демпфирования колебаний давления к от частоты колебаний ƒ, генерируемых лопатками, для демпфирующего устройства, показанного на фиг.1, 2.

Силовая стойка корпуса компрессора ТРД выполнена в виде полой радиальной оболочки 1, полость которой разделена продольными перегородками 2 и 3 и поперечными перегородками 4 на отдельные полости 5. Каждая полость 5 сообщена с проточной частью компрессора отверстием 6. Размеры полостей и отверстий выбираются в зависимости от частот колебаний, возникающих в конкретном двигателе.

Так, например, при вращении ротора компрессора ТРД с 32-мя широкохордными рабочими лопатками II ступени компрессора низкого давления вблизи максимальных оборотов n₁ существенно увеличивается амплитуда колебаний первой гармоники и несколько возрастает амплитуда колебаний второй гармоники. В соответствии с этим производится настройка акустического демпфера (фиг.3).

При колебаниях воздух пульсирует в отверстиях 6, которые с полостями 5 стойки представляют собой резонаторы Гельмгольца, настроенные на определенные частоты. В них происходит диссипация энергии колебаний давления, возникающих за рабочими лопатками компрессора. Зависимость коэффициента эффективности демпфирования колебаний давления к от частоты колебаний ƒ показана на фиг.4. Предложенное устройство настроено на подавление колебаний двух диапазонов частот, проявившихся при испытаниях двигателя.

Эти диапазоны показаны цифрами 1 и 2 на фиг.3.

Изобретение позволяет уменьшить амплитуду колебаний давления за широкохордными рабочими лопатками компрессора в несколько раз, благодаря чему уменьшаются динамические нагрузки на конструкцию, повышается ресурс и надежность работы компрессора.

Источник информации

1. Г.С.Скубачевский. Авиационные газотурбинные двигатели (конструкция и расчет деталей). М.: Машиностроение, 1965 г., стр.61.

Силовая стойка корпуса компрессора турбореактивного двигателя, выполненная в виде полой радиальной оболочки, отличающаяся тем, что она снабжена продольными и поперечными перегородками, разделяющими внутреннюю полость оболочки на отдельные полости, каждая из которых сообщена с проточной частью компрессора, по меньшей мере, одним отверстием, выполненным на оболочке.