Двухконтурный турбореактивный двигатель Российский патент 2020 года по МПК F02K3/06 

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению, а именно к двухконтурному турбореактивному двигателю.

Известен двухконтурный турбореактивный двигатель SaM 146, состоящий из узлов вентилятора, турбины вентилятора, газогенератора и силового промежуточного корпуса с закрепленной на его наружном корпусе коробкой агрегатов [Киселев Ю.В. Двигатель SaM 146. Устройство основных узлов. Электронное учебное пособие, Ю.В. Киселев, Д.Ю. Киселев; Минобрнауки России, Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королева - Самара, 2012].

Недостатком известного двигателя являются его большие габариты по причине размещения коробки приводных агрегатов снаружи на корпусе двигателя, что затрудняет установку двигателя в мотогондоле самолета, а наличие узла коробки агрегатов усложняет конструкцию двигателя.

Наиболее близким предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является двухконтурный турбореактивный двигатель PW 4000-100, содержащий вентилятор, соединенный валом с турбиной вентилятора, промежуточный корпус и газогенератор внутреннего контура, включающий компрессор, камеру сгорания и турбину, соединенную валом газогенератора с компрессором. Промежуточный корпус состоит из внутреннего корпуса с кольцевым разделителем потоков, соединенным радиальными стойками-обтекателями с наружным корпусом. Во внутреннем корпусе размещены опоры роторов вентилятора и компрессора внутреннего контура, центральный конический привод отбора мощности от вала газогенератора, а через радиальные стойки-обтекатели проходят коммуникации и вал-рессора подвода мощности к коробке привода вспомогательных агрегатов. Коробка привода расположена в межконтурном пространстве, агрегаты на коробке закреплены консольно, крепление коробки приводов - на корпусах двигателя [ЦИАМ им. П.И. Баранова, "Иностранные авиационные двигатели", Москва 2005, стр. 156].

Размещение узла коробки приводов в межконтурном пространстве решает проблему значительных габаритов двигателя в случае расположения коробки приводов снаружи на его корпусах. Однако, в свою очередь, возникает проблема размещения узла коробки приводов в ограниченном межконтурном пространстве, что неизбежно приводит к усложнению конструкции узла. Минимизация габаритов узла коробки приводов сопряжена с усложнением технологии изготовления деталей уменьшенных габаритов с сохранением показателей прочности и надежности.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи расширения арсенала технических средств по обеспечению привода агрегатов с упрощением конструкции за счет исключения узла коробки привода агрегатов двухконтурного турбореактивного двигателя.

Поставленная задача решается тем, что в двухконтурном турбореактивном двигателе, содержащем газогенератор внутреннего контура с компрессором, камерой сгорания и турбиной, соединенной валом газогенератора с компрессором, промежуточный корпус и вентилятор, соединенный валом с турбиной вентилятора, вспомогательные агрегаты с приводом от вала газогенератора внутреннего контура через центральный конический привод и набор шестерен, вспомогательные агрегаты установлены на кольцевом разделителе промежуточного корпуса, а набор шестерен для привода вспомогательных агрегатов размещен внутри кольцевого разделителя.

Набор шестерен представляет собой кинематическую цепь, включающую шестерни с подшипниковыми опорами, необходимые для передачи мощности от центрального конического привода вспомогательным агрегатам.

Установка вспомогательных агрегатов на кольцевом разделителе промежуточного корпуса и размещение набора шестерен для привода вышеназванных агрегатов внутри кольцевого разделителя промежуточного корпуса позволяет упростить схему обеспечения привода вспомогательных агрегатов - уменьшить число промежуточных шестерен и снизить нагрузку на шестерни и валы-рессоры за счет:

- группирования вспомогательных агрегатов со сходными частотами вращения;

- привода каждой группы агрегатов через отдельный радиальный вал-рессору соединенный, с одной стороны, с ведомой шестерней центрального конического привода, и, с другой стороны, с ведущей шестерней конического привода группы агрегатов, установленного в кольцевом разделителе. При этом конический привод группы агрегатов обеспечивает необходимое передаточное отношение для первого агрегата группы, а остальные агрегаты, входящие в группу, приводятся через цилиндрические зубчатые передачи от приводного вала первого агрегата.

За счет распределения нагрузки на несколько валов-рессор снижается нагрузка на шестерни и валы-рессоры, что позволяет использовать шестерни с меньшим модулем и рессоры меньшего диаметра, что упрощает их размещение в ограниченных габаритах внутреннего пространства кольцевого разделителя и стоек-обтекателей.

Кроме того, размещение на разделительном корпусе вспомогательных агрегатов, таких как масляные и топливные насосы, позволяет сократить длину масляных и топливных магистралей, что также упрощает конструкцию.

Размещение набора шестерен для привода агрегатов в кольцевом разделителе позволяет уменьшить длину валов-рессор и не создавать для них промежуточные опоры или промежуточные редукторы, что упрощает конструкцию.

Согласно предлагаемому техническому решению размещение набора шестерен для привода вспомогательных агрегатов внутри кольцевого разделителя промежуточного корпуса, по сути, является интегрированием всех приводов агрегатов в кольцевой разделитель, что позволяет исключить крупногабаритный корпус узла коробки приводов агрегатов при сохранении функции передачи мощности агрегатам от центрального привода.

На фиг. 1 показан продольный разрез двухконтурного турбореактивного двигателя; на фиг. 2 показан поперечный разрез А-А на фиг. 1

Двухконтурный турбореактивный двигатель содержит газогенератор внутреннего контура 1 с компрессором 2, камерой сгорания 3 и турбиной 4. Турбина 4 соединена валом газогенератора 5 с компрессором 2. Промежуточный корпус 6 состоит из внутреннего корпуса 7 с кольцевым разделителем 8, соединенным радиальными стойками-обтекателями 9 с наружным корпусом 10. Вентилятор 11 соединен валом 12 с турбиной вентилятора 13. Во внутреннем корпусе 7 размещены опора ротора 14 вентилятора 11 и опора компрессора внутреннего контура 15, центральный конический привод 16 отбора мощности от вала газогенератора 5. За кольцевым разделителем 8 расположены внутренний 17 и наружный 18 контуры. Вспомогательные агрегаты 19 закреплены на кольцевом разделителе 8 в межконтурном пространстве 20, а набор шестерен 21 для привода вспомогательных агрегатов 19 размещен внутри кольцевого разделителя 8. Через радиальные стойки-обтекатели 9 промежуточного корпуса 6 (фиг. 2) проходят валы-рессоры 22 подвода мощности к наборам шестерен 21 для привода вспомогательных агрегатов 19.

Предлагаемый двухконтурный турбореактивный двигатель работает следующим образом.

Компрессор 2, установленный на опоре 15 получает вращение от турбины 4, вращение которой происходит за счет энергии сгораемого в камере сгорания 3 топлива, таким образом, обеспечивается работа газогенератора внутреннего контура 1. Вентилятор 11, размещенный на опоре 14, получает вращение от турбины вентилятора 13 через вал 12 так же за счет энергии сгорания топлива в камере сгорания 3. При работе двигателя с помощью центрального конического привода 16 происходит отбор мощности от вала газогенератора 5 и передача ее с помощью валов-рессор 22 к наборам шестерен 21, размещенным непосредственно в кольцевом разделителе 8, разделяющем двигатель на внутренний 17 и наружный контуры 18, и осуществляющим распределение механической энергии между вспомогательными агрегатами 19, закрепленными на кольцевом разделителе 8. В зависимости от количества вспомогательных агрегатов 19 задействовано несколько радиальных стоек-обтекателей 9, закрепленных к наружному корпусу 10, с расположенными в них валами-рессорами 22. Центральный конический привод 16 расположен во внутреннем корпусе 7 промежуточного корпуса 6.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет упростить конструкцию двухконтурного турбореактивного двигателя, а привод вспомогательных агрегатов обеспечить без отдельного узла коробки привода агрегатов.

Двухконтурный турбореактивный двигатель содержит газогенератор внутреннего контура с компрессором, камерой сгорания и турбиной, соединенной валом газогенератора с компрессором, промежуточный корпус и вентилятор, соединенный валом с турбиной вентилятора, вспомогательные агрегаты с приводом от вала газогенератора внутреннего контура через центральный конический привод и набор шестерен. Вспомогательные агрегаты установлены на кольцевом разделителе промежуточного корпуса. Набор шестерен для привода вспомогательных агрегатов размещен внутри кольцевого разделителя. Изобретение направлено на упрощение конструкции. 2 ил.

Двухконтурный турбореактивный двигатель, содержащий газогенератор внутреннего контура с компрессором, камерой сгорания и турбиной, соединенной валом газогенератора с компрессором, промежуточный корпус и вентилятор, соединенный валом с турбиной вентилятора, вспомогательные агрегаты с приводом от вала газогенератора внутреннего контура через центральный конический привод и набор шестерен, отличающийся тем, что вспомогательные агрегаты установлены на кольцевом разделителе промежуточного корпуса, а набор шестерен для привода вспомогательных агрегатов размещен внутри кольцевого разделителя.