ТУРБОВИНТОВЕНТИЛЯТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2011 года по МПК F02C7/12 F02K3/62 

Изобретение относится к турбовинтовентиляторным двигателям авиационного применения.

Известен турбовинтовентиляторный двигатель, редуктор которого размещен в корпусе, выполненном из алюминиевых или магниевых сплавов с уплотнением частей корпуса с помощью уплотнительных элементов, выполненных из неметаллических материалов (С.А.Вьюнов. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей, Москва, «Машиностроение», 1981, стр.502, рис.1.1.9.).

Недостатком такой конструкции является ее низкая надежность при повышенных температурах воздуха, омывающего с внешней стороны корпус редуктора, так как магниевые или алюминиевые сплавы при повышенных температурах теряют свою прочность.

Наиболее близким к заявляемому является турбовинтовентиляторный двигатель с задним расположением винтовентилятора, привод которого осуществляется от силовой турбины через редуктор, расположенный внутри кольцевого канала, соединенного с каналами выхода выхлопных газов из силовой турбины (Авторское свидетельство №1407153, F02C 3/067, 1986 г.)

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за повышенного подогрева деталей редуктора, уплотнительных элементов и масла в масляной полости редуктора вследствие повышенных тепловых потоков, поступающих по стойкам задней опоры силовой турбины, омываемым горячим газом.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности турбовинтовентиляторного двигателя за счет минимизации тепловых потоков, поступающих на конструктивные элементы редуктора.

Сущность изобретения заключается в том, что в турбовинтовентиляторном двигателе, содержащем газогенератор с компрессором и винтовентилятор заднего расположения, соединенный с силовой турбиной через редуктор, окруженный последовательно расположенными кольцевыми воздушной и газовой полостями, согласно изобретению, с внешней стороны от редуктора в газовой полости размещены статорные стойки корпуса задней опоры силовой турбины с установленными в воздушных полостях стоек и корпуса осевых и радиальных дефлекторов, образующих масляную полость редуктора, причем перед радиальным фланцевым соединением корпуса задней опоры с дефлектором и корпусом редуктора, выполненным со стороны винтовентилятора, на корпусе установлен кольцевой отражатель, образующий кольцевую щелевую полость, сообщающуюся на входе с компрессором, а на выходе кольцевой отражатель выполнен с соплом обдува фланцевого соединения.

Размещение с внешней стороны от редуктора в газовой полости статорных стоек корпуса задней опоры силовой турбины с установленными в воздушных полостях стоек и корпуса осевых и радиальных дефлекторов, образующих масляную полость редуктора, позволяет с минимальным подогревом организовать подвод масла на редуктор и на втулку винтовентилятора, а также организовать слив отработанного масла с минимальным теплоподводом от выхлопных газов, что повышает надежность турбовинтовентиляторного двигателя.

Выполнение фланцевого радиального разъема корпуса задней опоры с дефлектором, образующим масляную полость редуктора, а также с корпусом редуктора со стороны винтовентилятора, т.е. с наиболее холодной стороны позволяет повысить надежность фланцевого соединения за счет более низкой температуры фланцев.

Размещение на корпусе опоры кольцевого отражателя с образованием кольцевой щелевой полости, соединенной на входе с компрессором, а на выходе - с соплом обдува фланцевого соединения, позволяет за счет повышенного теплообмена в щелевой полости минимизировать тепловой поток, идущий со стоек, омываемых газом, по корпусу опоры к фланцевому соединению, а обдув фланцевого соединения высокоскоростным потоком холодного воздуха, отбираемым у компрессора, позволяет уменьшить температуру фланцев и обеспечить надежную работу неметаллического уплотнительного кольца, герметизирующего масляную полость редуктора со стороны винтовентилятора.

На фиг.1 показан продольный разрез турбовинтовентиляторного двигателя; на фиг.2 показан элемент I на фиг.1 в увеличенном виде, на фиг.3 показан элемент II на фиг.2 в увеличенном виде.

Турбовинтовентиляторный двигатель 1 состоит из газогенератора 2 с компрессором низкого давления 3, компрессором высокого давления 4, камерой сгорания 5, турбиной высокого давления 6, турбиной низкого давления 7 и с силовой турбиной 8, газовый канал 9 которой на выходе соединен с газовым каналом 10 двухрядного винтовентилятора 11 заднего расположения.

Ротор 12 силовой турбины 8 через редуктор 13 соединен со втулкой 14 винтовентилятора 11.

Силовая турбина 8 выполнена с корпусом 15 задней опоры 16, полые стойки 17 которого на периферии соединены со статором 18 силовой турбины 8.

Для обеспечения эвакуации отработанного масла стойки 17 задней опоры 16 установлены с внешней стороны от редуктора 13, а в воздушных полостях 19 стоек 17 и в воздушной полости 20 корпуса 15 размещены радиальные 21 и осевые 22 дефлекторы, совместно образующие масляную полость 23 редуктора 13.

Для обеспечения монтажа и демонтажа редуктора 12 в масляную полость 23, со стороны винтовентилятора 11 на корпусе 15 выполнено фланцевое радиальное соединение 24 корпуса 15 с осевым дефлектором 22 и корпусом редуктора 25, причем на осевом выступе 26 корпуса редуктора 25 установлено неметаллическое уплотнительное кольцо 27, обеспечивающее герметичность масляной полости 23.

Для снятия тепловых потоков, идущих со стоек 17, омываемых газом 28 и далее по корпусу 15, со стороны стоек 17 перед фланцевым соединением 24 на внешней поверхности 29 корпуса 15 установлен кольцевой отражатель 30 с образованием с корпусом 15 кольцевой щелевой полости 31, соединенной на входе через воздушные полости 19 и 20 стоек 17 и корпуса 15 с компрессором низкого давления 3, а на выходе - с соплом 32 обдува фланцевого соединения 24, что позволяет минимизировать температуру фланцевого соединения 24 и уплотнительного кольца 27.

Работает данное устройство следующим образом.

При работе турбовинтовентиляторного двигателя 1 отработанное масло из втулки винтовентилятора 11 и редуктора 13 эвакуируется под действием сил гравитации по радиальному дефлектору 21, расположенному в нижней половине двигателя 1.

После остановки двигателя 1 тепловые потоки от массивной силовой турбины 8 оказывают минимальное тепловое воздействие на уплотнительное кольцо 27, так как оно расположено на максимальном удалении от турбины 8, т.е. со стороны винтовентилятора 11.

Турбовинтовентиляторный двигатель содержит газогенератор с компрессором и винтовентилятор заднего расположения, соединенный с силовой турбиной (8) через редуктор (13), окруженный последовательно расположенными кольцевыми воздушной и газовой полостями. С внешней стороны от редуктора в газовой полости размещены статорные стойки (17) корпуса (15) задней опоры (16) силовой турбины. В воздушных полостях (19) стоек (17) и в воздушной полости (20) корпуса (15) размещены радиальные (21) и осевые (22) дефлекторы, совместно образующие масляную полость (23) редуктора (13). Перед радиальным фланцевым соединением (24) корпуса (15) задней опоры с дефлектором (22) и корпусом (25) редуктора, выполненным со стороны винтовентилятора, на корпусе установлен кольцевой отражатель (30). Кольцевой отражатель (30) образует кольцевую щелевую полость (31), сообщающуюся на входе с компрессором. На выходе кольцевой отражатель выполнен с соплом (32) обдува фланцевого соединения (24). Достигается повышение надежности турбовинтовентиляторного двигателя за счет минимизации тепловых потоков, поступающих на конструктивные элементы редуктора. 3 ил.

Турбовинтовентиляторный двигатель, содержащий газогенератор с компрессором и винтовентилятор заднего расположения, соединенный с силовой турбиной через редуктор, окруженный последовательно расположенными кольцевыми воздушной и газовой полостями, отличающийся тем, что с внешней стороны от редуктора в газовой полости размещены статорные стойки корпуса задней опоры силовой турбины с установленными в воздушных полостях стоек и корпуса осевыми и радиальными дефлекторами, образующими масляную полость редуктора, причем перед радиальным фланцевым соединением корпуса задней опоры с дефлектором и корпусом редуктора, выполненным со стороны винтовентилятора, на корпусе установлен кольцевой отражатель, образующий кольцевую щелевую полость, сообщающуюся на входе с компрессором, а на выходе кольцевой отражатель выполнен с соплом обдува фланцевого соединения.