Промежуточный корпус компрессора двухконтурного турбореактивного двигателя

Изобретение относится к компрессорам двухконтурных турбореактивных двигателей с широкохордными рабочими лопатками. Промежуточный корпус компрессора двухконтурного турбореактивного двигателя содержит силовые стойки, размещенные между наружным и внутренним контурами, выходные кромки которых соединены кольцевым разделителем контуров двигателя. Разделитель контуров выполнен в виде кольцевого обтекателя, образованного двумя коническими обечайками, в полости которого установлена кольцевая перегородка. Кольцевая перегородка образована коническими поверхностями, эквидистантными наружной и внутренней поверхностям обтекателя, и образует с последним замкнутую полость. Замкнутая полость разделена кольцевыми и радиальными перегородками на отдельные полости, каждая из которых сообщена с полостью компрессора, по меньшей мере, одним отверстием. Изобретение позволяет уменьшить амплитуду колебаний давления в газовоздушном тракте компрессора двухконтурного турбореактивного двигателя. 5 ил.

 

Изобретение относится к компрессорам ДТРД с высоконагруженными широкохордными рабочими лопатками.

Известен промежуточный корпус компрессора ДТРД, содержащий силовые стойки, размещенные между наружным и внутренним контурами, выходные кромки которых соединены кольцевым разделителем контуров двигателя [1].

Известное устройство выполняет силовые функции и формирует поток в газовоздушном тракте компрессора.

Однако в процессе работы компрессора при взаимодействии потока от рабочих лопаток с элементами статора в его газовоздушном тракте возникают колебания давления, значительно увеличивающие динамические нагрузки на конструкцию. В известном устройстве не предусмотрены средства для уменьшения амплитуды колебаний давления.

Задачей изобретения является демпфирование колебаний давления, возникающих в газовоздушном тракте компрессора во всем диапазоне его эксплуатации.

Указанная задача достигается тем, что в известном промежуточном корпусе компрессора ДТРД, содержащем силовые стойки, размещенные между наружным и внутренним контурами, выходные кромки которых соединены кольцевым разделителем контуров двигателя, согласно изобретению разделитель контуров выполнен в виде кольцевого обтекателя, образованного двумя коническими обечайками, в полости которого установлена кольцевая перегородка, образованная коническими поверхностями, эквидистантными наружной и внутренней поверхностям обтекателя, и образующая с последними замкнутую полость, разделенную кольцевыми и радиальными перегородками на отдельные полости, каждая из которых сообщена с полостью компрессора по меньшей мере одним отверстием.

Такое выполнение устройства приводит к организации в кольцевом разделителе контуров акустических демпферов, сообщенных отверстиями с полостью проточной части компрессора, что позволяет уменьшить амплитуду колебаний давления, генерируемых при вращении ротора, и таким образом уменьшить динамические нагрузки на конструкцию.

На фиг.1 показан радиальный разрез промежуточного корпуса компрессора ДТРД;

на фиг.2, 3 - поперечные разрезы обтекателя;

на фиг.4 - амплитуды и частоты колебаний давления в зависимости от оборотов ротора за 2-ступенчатым высоконапорным компрессором низкого давления, измеренные при испытаниях двигателя до использования изобретения;

на фиг.5 - зависимость коэффициента поглощения энергии колебаний к от частоты колебаний f, генерируемых лопатками.

Промежуточный корпус компрессора ДТРД содержит силовые стойки, размещенные между наружным и внутренним контурами, выходные кромки 2 которых соединены кольцевым разделителем контуров двигателя, выполненный в виде кольцевого обтекателя 3, образованного наружной и внутренней коническими обечайками 4 и 5. В полости обтекателя установлена кольцевая перегородка 6, образованная коническими поверхностями, эквидистантными наружной и внутренней поверхностям обтекателя 3 и образующая с последним замкнутую полость 7, разделенную кольцевыми перегородками 8 и радиальными перегородками 9 на отдельные полости 10, каждая из которых сообщена с полостью компрессора отверстием 11.

Соседние полости 10, расположенные в окружном направлении, могут быть сообщены отверстиями 11 поочередно с наружным и внутренним контурами (фиг.2), а также с обоими контурами (фиг.3).

Размеры полостей и отверстий выбираются в зависимости от частот колебаний, возникающих в конкретном двигателе. Так, например, при вращении ротора компрессора ДТРД с 32-мя рабочими лопатками второй ступени компрессора низкого давления на оборотах более 82% происходит возрастание амплитуды регулярных колебаний давления Р' первой и второй гармоник (фиг.4). В соответствии с этим производится настройка акустического демпфера.

Устройство работает следующим образом. При колебаниях давления воздух пульсирует в отверстиях 11, которые вместе с полостями 10 представляют собой резонаторы Гельмгольца, настроенные на определенные частоты. В них происходит диссипация энергии колебаний давления, возникающих за рабочими лопатками компрессора. Зависимость коэффициента эффективности демпфирования колебаний давления к от частоты колебаний f показана на фиг.5. Предложенное устройство настроено на подавление колебаний двух диапазонов частот, проявившихся при испытаниях двигателя.

Эти диапазоны показаны цифрами 1 и 2 на фиг.3.

Соединение соседних полостей 10, расположенных в окружном направлении поочередно с наружным и внутренним или с обоими контурами, расширяет диапазон поглощения энергии колебаний по частотам.

Изобретение позволяет уменьшить амплитуду колебаний давления за широкохордными рабочими лопатками компрессора в несколько раз, благодаря чему уменьшаются динамические нагрузки на конструкцию, повышается ресурс и надежность работы компрессора.

Источник информации

1. Патент РФ №2212568 класса F 04 D 29/32, опубл. в 2003 г.

Промежуточный корпус компрессора двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащий силовые стойки, размещенные между наружным и внутренним контурами, выходные кромки которых соединены кольцевым разделителем контуров двигателя, отличающийся тем, что разделитель контуров выполнен в виде кольцевого обтекателя, образованного двумя коническими обечайками, в полости которого установлена кольцевая перегородка, образованная коническими поверхностями, эквидистантными наружной и внутренней поверхностям обтекателя, и образующая с последним замкнутую полость, разделенную кольцевыми и радиальными перегородками на отдельные полости, каждая из которых сообщена с полостью компрессора, по меньшей мере, одним отверстием.