Опора ротора турбины низкого давления двухконтурного турбореактивного двигателя Российский патент 2024 года по МПК F02C7/06 F01D25/16 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к устройствам опор турбин низкого давления (ТНД) двухконтурных турбореактивных двигателей (ДТРД), а также к системам охлаждения ТНД ДТРД.

Известна опора ротора ТНД ДТРД, содержащая полые радиальные силовые стойки, жестко закрепленные на корпусе опоры ротора ТНД и жестко соединенные с корпусом подшипника опоры ротора ТНД через силовое кольцо и крышку опоры ротора турбины низкого давления, каждая из полых радиальных силовых стоек снабжена воздухозаборником, сообщающим полость второго контура с полостью, примыкающей к задней поверхности диска турбины низкого давления через внутренние полости радиальных силовых стоек, причем каждый из воздухозаборников выполнен в виде крышки с окнами (см. RU 115011 U1). Известное устройство выбрано в качестве прототипа.

Недостатком известной конструкции является то, что наружная поверхность смесителя, являющаяся продолжением корпуса опоры ТНД, соединена с наружным корпусом ДТРД на значительном осевом расстоянии от радиальных силовых стоек, вследствие этого при передаче радиального усилия от ротора ТНД к наружному корпусу ДТРД возникают значительные изгибающие усилия на элементы статора ТНД которые снижают надежность ТНД и ДТРД в целом.

Также недостатком известной конструкции является то, что воздухозаборники выполнены в виде конических крышек с трапециевидными окнами, расположенными в их боковых стенках. Указанные крышки установлены на радиальных силовых стойках, см. фигуру чертежа в прототипе. То есть к рабочим лопаткам ротора ТНД подается воздух не с полным давлением потока воздуха во втором контуре ДТРД, а воздух со статическим давлением указанного потока (статическое давление меньше полного давления). Это снижает эффективность охлаждения последнего ряда рабочих лопаток ротора ТНД и снижает надежность ДТРД в целом.

Технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения заключается в повышении надежности ТНД и ДТРД в целом.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной опоре ротора ТНД ДТРД, содержащей полые радиальные силовые стойки, жестко закрепленные на корпусе опоры ротора ТНД и жестко соединенные с корпусом подшипника опоры ротора ТНД через статорные элементы опоры ротора ТНД, каждая из полых радиальных силовых стоек снабжена воздухозаборником, сообщающим полость второго контура с полостью, примыкающей к задней поверхности диска турбины низкого давления через внутренние полости радиальных силовых стоек, причем каждый из воздухозаборников выполнен в виде крышки с окном, согласно настоящему изобретению каждый из воздухозаборников жестко соединен с корпусом опоры ротора турбины низкого давления и дополнительно снабжен полым элементом, выполненным с ним за одно целое, вход в который направлен навстречу газовому потоку второго контура двухконтурного турбореактивного двигателя, а выход сообщен с внутренней полостью крышки через окно в ней, при этом полые элементы зафиксированы относительно наружного корпуса ДТРД в окружном направлении с возможностью их осевого и радиального смещения относительно последнего.

Соединение воздухозаборников, жестко соединенных с радиальными силовыми стойками через корпус опоры ротора ТНД, с наружным корпусом ДТРД позволяет осуществить силовую связь корпуса опоры ротора ТНД с наружным корпусом ДТРД в непосредственной близости от радиальных силовых стоек. Вследствие этого повышается надежность ТНД и ДТРД в целом.

Введение в конструкцию воздухозаборников полых элементов, позволяет сориентировать их входные окна навстречу газовому потоку второго контура ДТРД, вследствие этого подача воздуха из второго контура к рабочим лопаткам ротора ТНД осуществляется с полным давлением.

Это повышает эффективность охлаждения последнего ряда рабочих лопаток ротора ТНД и надежность ДТРД в целом.

Преимущественно крышки и полые радиальные силовые стойки жестко соединены с корпусом опоры ротора турбины низкого давления посредством разъемных соединений. Такая конструкция улучшает ремонтопригодность опоры турбины низкого давления и ДТРД в целом.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурой чертежа, на которой представлен продольный разрез заявленной опоры ротора ТНД ДТРД.

Опора ротора ТНД ДТРД содержит полые радиальные силовые стойки 1, жестко закрепленные на корпусе 2 опоры ротора ТНД посредством болтов 3 и жестко соединенные с корпусом 4 подшипника опоры ротора ТНД через силовое кольцо 5 и коническую крышку 6. Каждая из полых радиальных силовых стоек 1 снабжена воздухозаборником, сообщающим полость 7 второго контура с полостью 8, примыкающей к задней поверхности диска ТНД через внутренние полости 9 радиальных силовых стоек 1. Каждый из воздухозаборников выполнен в виде крышки 10 с окном 11, жестко соединен с корпусом 2 опоры ротора ТНД посредством болтов 12 и дополнительно снабжен полым элементом 13, выполненным с ним за одно целое, вход 14 в который направлен навстречу газовому потоку второго контура ДТРД, а выход сообщен с внутренней полостью 15 крышки 10 через окно 11 в ней. Полые элементы 13 зафиксированы относительно наружного корпуса 16 ДТРД в окружном направлении с возможностью их осевого и радиального смещения относительно последнего посредством соединительного устройства 17, например, известного из патента RU 2117796 (см. соединение смесителя с наружным контуром двигателя).

В процессе работы ДТРД охлаждение последнего ряда рабочих лопаток ротора ТНД (на фигуре не показаны) происходит воздухом второго контура ДТРД. Воздухозаборники установленные над полыми радиальными силовыми стойками 1, находясь в полости 7 второго контура, захватывают часть воздушного потока, направляют его сквозь внутренние полости 9 стоек 1 и сообщающиеся с ними полости к задней поверхности последнего диска ротора ТНД. После этого охлаждающий воздух подается во внутренние полости рабочих лопаток. При этом входы 14 полых элементов 13 воздухозаборников направлены навстречу воздушному потоку второго контура ДТРД, подавая воздух с полным давлением потока. Одновременно полые элементы 13 обеспечивают силовую связь корпуса 2 опоры ротора ТНД с наружным корпусом 16 ДТРД через соединительное устройство 17, которое препятствует взаимному повороту корпусов, но обеспечивает их взаимное перемещение в осевом и радиальном направлении при нагреве.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к устройствам опор турбин низкого давления (ТНД) двухконтурных турбореактивных двигателей (ДТРД), а также к системам охлаждения ТНД ДТРД. В известной опоре ротора ТНД ДТРД, содержащей полые радиальные силовые стойки, жестко закрепленные на корпусе опоры ротора ТНД и жестко соединенные с корпусом подшипника опоры ротора ТНД через статорные элементы опоры ротора ТНД, каждая из полых радиальных силовых стоек снабжена воздухозаборником, сообщающим полость второго контура с полостью, примыкающей к задней поверхности диска турбины низкого давления через внутренние полости радиальных силовых стоек, причем каждый из воздухозаборников выполнен в виде крышки с окном, согласно настоящему изобретению каждый из воздухозаборников жестко соединен с корпусом опоры ротора турбины низкого давления и дополнительно снабжен полым элементом, выполненным с ним за одно целое, вход в который направлен навстречу газовому потоку второго контура двухконтурного турбореактивного двигателя, а выход сообщен с внутренней полостью крышки через окно в ней, при этом полые элементы зафиксированы относительно наружного корпуса ДТРД в окружном направлении с возможностью их осевого и радиального смещения относительно последнего. Технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения, заключается в повышении надежности ТНД и ДТРД в целом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Опора ротора турбины низкого давления двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащая полые радиальные силовые стойки, жестко закрепленные на корпусе опоры ротора турбины низкого давления и жестко соединенные с корпусом подшипника опоры ротора турбины низкого давления через статорные элементы опоры ротора турбины низкого давления, каждая из полых радиальных силовых стоек снабжена воздухозаборником, сообщающим полость второго контура с полостью, примыкающей к задней поверхности диска турбины низкого давления через внутренние полости радиальных силовых стоек, причем каждый из воздухозаборников выполнен в виде крышки с окном, отличающаяся тем, что каждый из воздухозаборников жестко соединен с корпусом опоры ротора турбины низкого давления и дополнительно снабжен полым элементом, выполненным с ним за одно целое, вход в который направлен навстречу газовому потоку второго контура двухконтурного турбореактивного двигателя, а выход сообщен с внутренней полостью крышки через окно в ней, при этом полые элементы зафиксированы относительно наружного корпуса двухконтурного турбореактивного двигателя в окружном направлении с возможностью их осевого и радиального смещения относительно последнего.

2. Опора ротора турбины низкого давления двухконтурного турбореактивного двигателя по п. 1, отличающаяся тем, что крышки и полые радиальные силовые стойки жестко соединены с корпусом опоры ротора турбины низкого давления посредством разъемных соединений.