ОСЕВОЙ КОМПРЕССОР ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1999 года по МПК F04D19/00 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам высокого давления двухконтурных турбореактивных двигателей.

Известен осевой компрессор двигателя ТВ2 - 117А, в корпусе которого размещены направляющие лопаточные аппараты с лопатками, при этом на хвостовиках лопаток зафиксированы поворотные рычаги, шарнирно связанные с синхронизирующим кольцом и двумя гидромеханизмами привода, каждый из которых имеет один ведущий и три ведомых рычага, соединенных между собой тягами. Гильза обратной связи в гидромеханизме привода всегда прижата командным давлением к кулачку и перемещается вслед за сервозолотником [1].

Недостатком известной конструкции является отсутствие сравнения фактических углов поворота лопаток направляющих аппаратов соответствующего режима работы с заданными по программе управления значениями, а также отсутствие возможности управления поворотом лопаток при помощи механического устройства обратной связи в случае выхода из строя системы программного управления.

Наиболее близкой к заявляемой является конструкция осевого компрессора газотурбинного двигателя, включающая корпус и размещенные внутри него направляющие лопаточные аппараты с лопатками, на хвостовиках которых зафиксированы поворотные рычаги, шарнирно связанные с синхронизирующими кольцами, на корпусе параллельно его оси установлен приводной вал с возможностью вращения и связанный с механизмом привода при помощи рычага, шарнирно связанного с регулируемой тягой привода, и связанный с синхронизирующими кольцами посредством рычагов, шарнирно связанных с регулируемыми тягами колец [2].

Недостатком известной конструкции является отсутствие механизма обратной связи для сравнения фактических углов поворота лопаток направляющих аппаратов соответствующего режима работы с заданными по программе управления значениями, а также отсутствие возможности управления поворотом лопаток при помощи механического устройства обратной связи в случае отключения системы программного управления.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности компрессора вследствие сравнения фактических углов поворота лопаток направляющих аппаратов соответствующего режима работы с заданными по программе значениями, а также возможности управления поворотом лопаток при помощи механического устройства обратной связи в случае отключения бортовой системы программного управления.

Сущность технического решения заключается в том, что в осевом компрессоре газотурбинного двигателя, содержащем корпус и размещенные внутри него направляющие лопаточные аппараты с лопатками, на хвостовиках которых зафиксированы поворотные рычаги, шарнирно связанные с синхронизирующими кольцами, на корпусе параллельно его оси установлен приводной вал с возможностью вращения и связанный с механизмом привода при помощи рычага, шарнирно связанного с регулируемой тягой привода, и связанный с синхронизирующими кольцами посредством рычагов, шарнирно связанных с регулируемыми тягами колец, согласно изобретению в нижней части корпуса установлено механическое устройство обратной связи, включающее пару соосно расположенных и жестко скрепленных между собой торцевыми шлицами валиков с измерительными рычагами с шарнирами на их краях, причем шарнир одного из измерительных рычагов соединен с одним из синхронизирующих колец, а шарнир другого измерительного рычага соединен с механизмом привода через дополнительную регулируемую тягу и рычаг обратной связи топливного насоса-регулятора. Шарнир одного из измерительных рычагов в механическом устройстве обратной связи соединен с синхронизирующим кольцом входного направляющего аппарата. Продольная ось валиков в механическом устройстве обратной связи расположена в вертикальной радиальной плоскости под прямым углом к оси вращения ротора компрессора.

Установка в нижней части корпуса механического устройства обратной связи, включающего пару соосно расположенных и жестко скрепленных торцевыми шлицами валиков с измерительными рычагами с шарнирами на их краях, причем шарнир одного из измерительных рычагов соединен с одним из синхронизирующих колец, а шарнир другого измерительного рычага соединен с механизмом привода через дополнительную регулируемую тягу и рычаг обратной связи топливного насоса-регулятора газотурбинного двигателя, позволяет повысить надежность компрессора вследствие сравнения фактических углов поворота лопаток направляющих аппаратов соответствующего режима работы с заданным по программе управления значением, а также вследствие возможности управления поворотом лопаток в случае отключения бортовой системы программного управления. Установка механического устройства обратной связи в нижней части корпуса компрессора упрощает механические соединения с рычагом обратной связи топливного насоса-регулятора и повышает точность измерения, т.к. система топливной автоматики в двухконтурных турбовентиляторных двигателях устанавливается преимущественно в нижней части, более удобной и доступной при техническом обслуживании двигателя. Точность измерения фактических углов поворота лопаток повышается вследствие уменьшения числа измерительных рычагов и шарнирных пар до двух.

Соединение шарнира одного из измерительных рычагов в механическом устройстве обратной связи может быть с синхронизирующим кольцом любой ступени направляющего лопаточного аппарата, но его соединение с синхронизирующим кольцом первого по потоку, т.е. входного направляющего аппарата (ВНА) дополнительно повышает точность углов установки лопаток. Это объясняется тем, что механизм привода воздействует на синхронизирующие кольца нескольких ступеней, при этом уменьшается нелинейность углов установки последующих ступеней, зависимая от углов установки лопаток входного направляющего аппарата.

Расположение продольной оси валиков в механическом устройстве обратной связи в вертикальной радиальной плоскости под прямым углом к оси вращения ротора компрессора дополнительно повышает точность измерения и сравнения фактических углов поворота лопаток направляющих аппаратов соответствующего режима работы с заданным по программе управления значением. Это объясняется повышением точности замеров и уменьшением влияния зазоров при различных положениях синхронизирующего кольца ВНА и шарнирных пар измерительных рычагов на рычаг обратной связи топливного насоса-регулятора.

На фиг. 1 изображен газотурбинный турбовентиляторный двигатель, содержащий осевой компрессор.

На фиг. 2 - продольный разрез нескольких ступеней компрессора на входе.

На фиг. 3 - вид А на фиг. 2.

На фиг. 4 - вид Б на фиг. 2.

На фиг. 5 - вид В на фиг. 2.

В корпусе 1 осевого компрессора газотурбинного двигателя размещены направляющие лопаточные аппараты 2, 3, 4 с лопатками 5, 6, 7, на хвостовиках которых 8, 9, 10 зафиксированы поворотные рычаги 11, 12, 13, последние шарнирно связаны с синхронизирующими кольцами 14, 15, 16, регулируемыми тягами 17, 18, 19 и силовым механизмом 20 привода поворотных лопаток. Приводной вал 21 выполнен с тремя рычагами 22, 23, 24 и с шарнирными соединениями при помощи болтов 25, 26, 27. Стрелками 28 показано направление воздушного потока на входе в компрессор. Приводной вал 21 жестко скреплен с элементами 29 корпуса 1, установлен с возможностью вращения относительно оси 30 вала 21 по стрелкам "X", "Y" в подшипниках 31 параллельно оси вращения 32 ротора 33 и содержит рычаг 34, шарнирно связанный регулируемой тягой 35 с механизмом 20 привода поворотных лопаток. В нижней части 36 корпуса 1 компрессора установлено механическое устройство 37 обратной связи, включающее пару соосно расположенных валиков 38 и 39, жестко скрепленных между собой болтом 40 и торцевыми шлицами (прямоугольными или типа "хирта") с измерительными рычагами 41 и 42 с шарнирами соответственно 43 и 44 на их краях. Шарнир 43 одного из измерительных рычагов 41 соединен с одним из синхронизирующих колец, в данном случае 14, а шарнир 44 другого измерительного рычага 42 соединен с механизмом 20 привода через дополнительную регулируемую тягу 45 и рычаг 46 обратной связи топливного насоса-регулятора, посредством гидравлической связи топлива, давление которого воспринимается в механизме 20 привода. Продольная ось 47 валиков 38 и 39 в механическом устройстве 37 обратной связи расположена в вертикальной радиальной плоскости (см. фиг. 2) и под прямым углом α к оси вращения 32 ротора 33 компрессора.

Регулирование углов установки лопаток ВНА, поз. 2, направляющих лопаточных аппаратов I и II ступени, поз. 3, 4, осуществляют по заданной программе в зависимости от приведенной частоты вращения ротора 33 компрессора. Усилие от регулируемой тяги 35 привода 20 поворотных лопаток передается на рычаг 34 приводного вала 21, поворачивает его относительно оси 30 в направлении по стрелкам "X" или "Y", воздействует на рычаги 22, 23, 24 и регулируемые тяги 17, 18 и 19, шарнирно связанные с синхронизирующими кольцами 14, 15 и 16, которые вращают поворотные рычаги 11, 12 и 13 и связанные с ними лопатки 5, 6, 7, обеспечивая требуемые углы установки на всех режимах работы многоступенчатого компрессора. Вращение синхронизирующего кольца 14 через механическое устройство обратной связи, включающее шарнирное соединение 43, измерительный рычаг 41, валики 38, 39, измерительный рычаг 42, шарнирное соединение 44, дополнительную регулируемую тягу 45, передается на рычаг 46 обратной связи топливного насоса-регулятора, перемещения которого фиксируются механическим способом, например перемещением ролика по копиру. При несовпадении углов установки лопаток 5, 6 или 7, заданных программой и механическим устройством, происходит корректировка программы управления. В случае отключения бортовой системы программного управления установка углов лопаток 5, 6 и 7 осуществляется от механического устройства 37 обратной связи при помощи механизма 20 привода, которым управляет рычаг 46 обратной связи топливного насоса-регулятора.

Источники информации.

1. Авиационный турбовинтовой двигатель ТВ2-117А и редуктор ВР-8. Техническое описание. -М.: "Машиностроение" 1967, с. 12, фиг. 12, с. 65, фиг. 79.

2. Авторское свидетельство N 956844, F 04 B 27/00, 1982.

Компрессор содержит корпус с размещенными внутри направляющими аппаратами с лопатками. На хвостовиках лопаток установлены поворотные рычаги, шарнирно связанные с синхронизирующими кольцами. На корпусе параллельно оси установлен с возможностью вращения приводной вал, связанный с механизмом привода при помощи рычага, шарнирно соединенного с регулируемой тягой привода, и с синхронизирующими кольцами посредством рычагов, шарнирно соединенных с регулируемыми тягами колец. В нижней части корпуса размещено механическое устройство обратной связи, включающее пару соосно расположенных и жестко скрепленных между собой торцевыми шлицами валиков с измерительными рычагами с шарнирами на их концах. Шарнир одного из измерительных рычагов соединен с одним из синхронизирующих колец, а шарнир другого рычага соединен с механизмом привода через дополнительную регулируемую тягу и рычаг обратной связи топливного насоса-регулятора. Шарнир одного из измерительных рычагов в механическом устройстве обратной связи соединен с синхронизирующим кольцом входного направляющего аппарата. Продольная ось валиков расположена в вертикальной радиальной плоскости под прямым углом к оси вращения ротора компрессора. Изобретение позволит повысить надежность компрессора и обеспечить возможность управления поворотом лопаток в случае отключения бортовой системы программного управления. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Осевой компрессор газотурбинного двигателя, содержащий корпус и размещенные внутри него направляющие лопаточные аппараты с лопатками, на хвостовиках которых зафиксированы поворотные рычаги, шарнирно связанные с синхронизирующими кольцами, на корпусе параллельно его оси установлен приводной вал с возможностью вращения и связанный с механизмом привода при помощи рычага, шарнирно связанного с регулируемой тягой привода, и связанный с синхронизирующими кольцами посредством рычагов, шарнирно связанных с регулируемыми тягами колец, отличающийся тем, что в нижней части корпуса установлено механическое устройство обратной связи, включающее пару соосно расположенных и жестко скрепленных между собой торцевыми шлицами валиков с измерительными рычагами с шарнирами на их краях, причем шарнир одного из измерительных рычагов соединен с одним из синхронизирующих колец, а шарнир другого измерительного рычага соединен с механизмом привода через дополнительную регулируемую тягу и рычаг обратной связи топливного насоса-регулятора. 2. Осевой компрессор газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что шарнир одного из измерительных рычагов в механическом устройстве обратной связи соединен с синхронизирующим кольцом входного направляющего аппарата. 3. Осевой компрессор газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что продольная ось валиков в механическом устройстве обратной связи расположена в вертикальной радиальной плоскости под прямым углом к оси вращения ротора компрессора.