Способ эксплуатации газотурбинного двигателя
Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения. Способ эксплуатации газотурбинного двигателя с установленным на входе компрессора поворотным направляющим аппаратом заключается в том, что при износе лопаток компрессора по хорде до отношения 1,01...1,1 величины "В" хорды исходного к величине "в" изношенного профилей рабочей лопатки компрессора по периферийному сечению совершают поворот лопаток входного направляющего аппарата в сторону закрытия его проходной площади на угол 1...6°. Изобретение позволяет повысить КПД и надежность двигателя в процессе его эксплуатации путем уменьшения проходной площади входного направляющего аппарата. 2 ил.
Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения.
Известен способ эксплуатации газотурбинного двигателя с двухкаскадным компрессором, второй каскад которого выполнен с фиксированными направляющими лопатками (С.А.Вьюнов, «Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей», Москва, «Машиностроение», 1981 г., стр.66, рис.3.10).
Недостаток известного способа - пониженные запасы газодинамической устойчивости компрессора, особенно на переходных режимах.
Наиболее близким к заявляемому является способ эксплуатации газотурбинного двигателя с установленным на входе компрессора поворотным направляющим аппаратом, (патент RU №2251009, F02C 3/06).
Недостатком известного способа, принятого за прототип, является ухудшение кпд газотурбинного двигателя с наработкой из-за эрозионного износа и ремонта (зачистки забоин) рабочих и направляющих лопаток, особенно по входной и выходной кромкам.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении кпд и надежности газотурбинного двигателя в процессе его эксплуатации путем уменьшения проходной площади входного направляющего аппарата.
Сущность технического решения заключается в том, что в способе эксплуатации газотурбинного двигателя с установленным на входе компрессора поворотным направляющим аппаратом, согласно изобретению, при износе лопаток компрессора по хорде до отношения 1,01...1,1 величины «В» хорды исходного к величине «в» изношенного профилей рабочей лопатки компрессора по периферийному сечению совершают поворот лопаток входного направляющего аппарата в сторону закрытия его проходной площади на угол α=1°...6°.
При работе газотурбинного двигателя через проточную часть его компрессора вместе с воздухом проходят посторонние частицы (песок, пыль), вызывающие эрозионный износ рабочих и направляющих лопаток, а также при ремонте компрессора происходит уменьшение хорд лопаток, что приводит к изменению оптимальных углов атаки по рабочим и направляющим лопаткам и к уменьшению оборотов и кпд компрессора и двигателя в целом
При износе лопаток компрессора по хорде до отношения 1,01...1,1 величины «В» хорды исходного к величине «в» изношенного профилей рабочей лопатки компрессора по периферийному сечению совершают поворот лопаток входного направляющего аппарата в сторону закрытия его проходной площади на угол α=1...6°, что уменьшает проходную площадь входного поворотного направляющего аппарата, за счет чего снижается расход воздуха через компрессор, повысив таким образом его обороты за счет снижения мощности, затрачиваемой на прокачку воздуха, что приводит к повышению кпд компрессора и турбины высокого давления с соответствующим повышением кпд газотурбинного двигателя в целом.
При α<1° и В/в<1,01 ухудшается кпд компрессора и двигателя в целом из-за неоптимальных углов атаки по лопаткам компрессора.
При α>6° и В/в>1,1 снижается надежность газотурбинного двигателя из-за повышения температуры газа перед турбиной высокого давления.
На фиг.1 изображен продольный разрез газотурбинного двигателя.
На фиг.2 - вид А на фиг.1 (рабочая и направляющая лопатки).
Газотурбинный двигатель 1 включает в себя компрессор 2 с входным поворотным направляющим аппаратом 3 на входе 4, а также камеру сгорания 5 и турбину высокого давления 6. Поток воздуха 7 из направляющих лопаток 8 аппарата 3 поступает на рабочие лопатки 9, каждая из которых выполнена с входной кромкой 10 и с выходной кромкой 11. С потоком воздуха 7 в проточную часть 12 компрессора 2 поступают посторонние частицы, которые вызывают эрозионный износ входной 10 и выходной 11 кромок рабочих лопаток 9, хорда лопатки при этом уменьшается с величины «В» до величины «в». Эрозионному износу также подвергаются и направляющие лопатки 13 компрессора 2. Поворотные лопатки 8 при увеличенной проходной площади входного направляющего аппарата 3 показаны в положении 14, при уменьшенной проходной площади - в положении 15.
Способ эксплуатации газотурбинного двигателя заключается в следующем.
При работе газотурбинного двигателя 1 в процессе эрозионного износа входных кромок 10 и выходных кромок 11 лопаток 9 и 13 компрессора 2 становятся неоптимальными углы атаки между лопатками 9 и 13, а также увеличивается расход воздуха 7 через компрессор, что может привести к снижению частоты вращения с падением кпд компрессора и турбины высокого давления с соответствующим падением кпд и тяги газотурбинного двигателя. Однако этого не происходит, так как при износе лопаток компрессора по хорде до отношения 1,01...1,1 величины «В» хорды исходного к величине «в» изношенного профилей рабочей лопатки компрессора по периферийному сечению совершают поворот лопаток 8 входного направляющего аппарата 3 в сторону закрытия его проходной площади на угол α=1...6°, что снижает расход воздуха 7 через компрессор и приводит к оптимизации углов атаки потока воздуха 7 между лопатками 9 и 13 и к повышению частоты вращения компрессора с соответствующим повышением кпд компрессора и турбины высокого давления, а также двигателя в целом. Одновременно снижается температура газа перед турбиной 6, что повышает надежность газотурбинного двигателя 1.
Способ эксплуатации газотурбинного двигателя с установленным на входе компрессора поворотным направляющим аппаратом, отличающийся тем, что при износе лопаток компрессора по хорде до отношения 1,01 - 1,1 величины "B" хорды исходного к величине "в" изношенного профилей рабочей лопатки компрессора по периферийному сечению совершают поворот лопаток входного направляющего аппарата в сторону закрытия его проходной площади на угол 1 - 6°.
