WWW.NPO-SATURN.RU Эффективный подвод охлаждающего воздуха к турбине

Канахин Ю.А., Нагога Г.П.,
Стародумов А.В., Стародумова И.М.
НТЦ им. А.Люльки

сопловых и рабочих лопаток турбин;
Разработка и совершенствование эффективного способа

подвода охлаждающего воздуха к элементам турбины, в особенности к рабочим лопаткам ТВД;
Повышение жаропрочности материалов;
Понижение температуры охлаждающего воздуха в высокоэффективных воздухо-воздушных теплообменниках;
Применение системы частичного отключения подачи охлаждающего воздуха на крейсерских режимах;
Введение активного управления радиальнымы зазорами;
Нанесение термобарьерных покрытий.

турбин (РЛ);
Актуальность предварительного снижения температуры охлаждающего воздуха;
Минимизация гидравлических потерь в

системе подвода охлаждающего воздуха к РЛ турбин;
Уменьшение утечек охлаждающего воздуха в проточную часть турбины;
Снижение до минимума влияния системы охлаждения на уровень и стабильность осевых сил на роторах двигателя;
Наличие многоступенчатых лабиринтов на покрывном диске турбины;
Минимальная масса, конструктивная простота и надежность системы подвода охлаждающего воздуха к РЛ турбин;

Проблемы подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам современных турбин

охлаждение рабочих лопаток турбин
1 - сопловое устройство; 2 - подкачивающее

устройство;
3 - имитатор радиальных каналов диска турбины.
- замер полного и статического давления;
- замеры расхода воздуха.

- отношение давления торможения

воздуха в относительном движении на выходе из радиальных каналов диска ТВД к статическому давлению воздуха на срезе сопел аппарата закрутки (АЗ);
- перепад давления на соплах АЗ.

применять профилированный АЗ охлаждающего воздуха с jс_аз=0,92…0,95;
Восстановление давления путем торможения

вектора абсолютной скорости на выходе из АЗ высокоэффективно;
При pаз=1,8…2,2 в результате торможения статическое давление охлаждающего воздуха в конце диффузора повышается на 29…34%;
Безлопаточный диффузор обладает исключительно низким гидравлическим сопротивлением (s*диф=0,98…0,99);
Оптимальные условия подвода воздуха к РЛ осуществляются при минимальной относительной скорости входа воздуха в диск турбины;
В радиальных отверстиях обода диска осуществляется дальнейшее повышение давления охлаждающего воздуха в поле центробежных сил на ≈5%;

величины перепада по давлению охлаждающего воздуха в системе охлаждения РЛ

турбин;
Снижение температуры охлаждающего воздуха в АЗ на 60…90 К;
Минимальные гидравлические потери давления воздуха в системе подвода охлаждающего воздуха к РЛ турбин;
Уменьшение утечек охлаждающего воздуха в проточную часть турбины из-за равенства статических давлений за АЗ и СА ТВД;
Отсутствие влияния системы охлаждения на уровень и стабильность осевых сил на роторах двигателя при частичном отключении охлаждающего воздуха во всем диапазоне эксплуатации двигателя;
Отсутствие высокоскоростных многоступенчатых лабиринтов на покрывном диске турбины, как и самого покрывного диска;
Минимальная масса, конструктивная и технологическая простота, надежность системы подвода охлаждающего воздуха к РЛ турбин;

на двигателях ОАО «НПО «Сатурн»
АЛ-41Ф-1А
АЛ-55И

по отношению к системе с подачей воздуха непосредственно к отверстиям

в диске – увеличение степени повышения давления (p*вх_лоп/pс_аз) на величину до ≈10…12%;
Величина снижения температуры охлаждающего воздуха за счет его предварительной закрутки составляет ≈60…90 К;
Научные исследования и опыт эксплуатации доказали преимущества «открытой» системы охлаждения, эффективность ее функционирования в системе охлаждения РЛ ТВД, конструктивные простоту и надежность;
Результаты проведенных исследований указывают на необходимость дальнейшего расчетно-экспериментального исследования данной схемы и разработки математической модели высокого уровня с целью оптимизации системы подачи;
Технически целесообразно и оправданно применение «открытой» системы охлаждения на форсированных по температуре перспективных ГТД.