Зазоры в узлах двигателя предназначены для предотвращения возможного соприкосновения подвижных поверхностей компрессора и турбины с неподвижными поверхностями при самых не благоприятных режимах работы. В то же время величины зазоров имеют огромное влияния на характеристики компрессора и турбины, е.т. на величину КПД и двигателя в целом – тягу двигателя… Рассмотрим удельное влияние зазоров на осевые компрессоры.
Большое значения для устойчивой работы двигателя имеет радиальные зазоры между лопатками и корпусом компрессора. Например увеличение отношения величины зазора и длины рабочей лопатка на 1% приводит к снижению КПД на 3% и увеличению расхода топлива на 10%. Это объяснятся тем, что при увеличении зазора возникает перетекание воздуха из полости с большим давлением в полости с меньшим давление. Уменьшается напорность компрессора, поэтому величина радиального зазора должна быть минимальна возможная для всех режимов работы двигателя.
Очевидно, что величина радиального зазора зависит от допусков на изготовление деталей, перекосов деталей, прогибов под действием веса, деформации ротора и корпуса, при деформации ротора при переходе nкр и сужение размеров под действием температуры и нагрузок. Известно, что корпус компрессора по своей длине имеет не одинаковую температуру и различную жесткость, поэтому на различных участках корпуса возникают различные деформации, при наличии продольных разъемов на корпусе возникает температурная деформация корпуса. деформация ротора зависит от значения центробежной силы, температурного нагрева деталей, коэффициента температурного расширения материала. Если ротор разъемный, то его деформация зависит так же от способа соединения секцией ротора. Наименьшую деформация имеет ротор, секции которого соединены при помощи торцевых треугольных шлицов. Следовательно, величина зазоров для каждой ступени компрессора должна быть различна. Учет всех вышеперечисленных факторов для назначения зазоров при проектировании компрессора чрезвычайно сложен. Особенно очень сложно производить учет остаточной деформации лопаток и дисков в процессе длительной эксплуатации. Поэтому окончательный радиальный зазор каждого компрессора уточняется при доводке двигателя. Для уменьшения радиального зазора применяются специальные легкие покрытия, которые наносят на внутреннюю поверхность корпуса, шириной немного больше ширины лопатки. В зависимости от температуры воздуха в ступени, применяют покрытия на основе графита, талька, асбеста, алюминиевой пудры и другие компонентов, соединенных при помощи специального лака. Для лучшего соединения с корпусом, на его поверхности под покрытием выполняются специальные канавки глубиной 0,5 мм и шагом 1мм. С этой же целью применяются специальные полимерные покрытия, в которые рабочие лопатки при движении протягивают канавки, однако, использование полимерных покрытий допустимо лишь при стабильности характеристик полимерного материала во времени, при неизменных рабочих температурах. Очевидно, что на различных режимах работы, радиальные зазоры будут различны. В современном двигателе одним из основных требований является уменьшение удельного расхода топлива, т.к. от этого зависит экономичность двигателя. КПД компрессора в значительной степени определяет удельный расход топлива, а величина радиального зазора определяет КПД компрессора, поэтому чрезвычайно важно сохранение постоянной величины радиального зазора на всех режимах работы двигателя. Поэтому при различных режимах работы двигателя выполняется регулирование радиального зазора путем нагрева или охлаждения корпуса компрессора. При проектировании обычно определяются радиальные зазоры для первых и последних ступеней, затем находятся зазоры для промежуточных ступеней, принимая линейный закон их изменении, что допустимо при их проектировании.
