Введение. Расчет многоступенчатых осевых турбомашин авиационных ГТД представляет собой сложную многовариантную задачу

Выбор параметров и газодинамический расчет осевых компрессоров и турбин авиационных ГТД

 

Расчет многоступенчатых осевых турбомашин авиационных ГТД представляет собой сложную многовариантную задачу. В настоящей работе излагается методика расчета компрессоров и турбин двухконтурных газотурбинных двигателей, получивших наиболее широкое распространение в современной авиации.

В качестве базового расчета взят расчет турбокомпрессора одновального газогенератора ТРДД. Расчет турбовентилятора и компрессора с подпорными ступенями представлен в виде особенностей, которые отличают их от базового расчета турбокомпрессора.

Как показывает опыт проектирования и создания двухконтурных газотурбинных двигателей, диаметральные размеры компрессора и турбины газогенераторов ТРДД достаточно близки. Это дает основание начинать термогазодинамический расчет проточной части турбокомпрессора с выбора параметров и предварительного расчета турбины, как наиболее нагруженной части газогенератора. Затем параметры компрессора газогенератора согласуются с параметрами турбины.

Диаметральные размеры турбовентилятора ТРДД определяются наружным диаметром вентилятора. Поэтому наиболее важным фактором в данном случае является выбор окружной скорости на периферийном диаметре вентилятора. Это дает основание начинать формирование проточной части с расчета вентилятора, согласовав выбранную окружную скорость с допустимыми напряжениями в рабочих лопатках турбины вентилятора.

Такой подход позволяет получать наиболее оптимальные конструктивно-геометрические параметры турбокомпрессора и турбовентилятора ТРДД, которые являются определяющими в общей задаче формирования проточной части двигателя в целом.

Газодинамический расчет турбомашин для авиационных ГТД выполняется в три этапа.

На первом этапе выбираются основные исходные параметры: скорости потока и окружные скорости, число ступеней и диаметральные размеры, коэффициенты потерь и распределение работ по ступеням и др.

Второй этап включает детальный расчет компрессора и турбины по среднему диаметру.

На третьем этапе рассчитывают закрутку лопаток турбомашин в нескольких сечениях по радиусу проточной части.

На основе полученных расчетных параметров профилируются и конструируются лопатки компрессора и турбины.

Большинство исходных данных для расчета компрессора и турбины газогенератора и турбовентилятора известны по результатам термогазодинамического расчета двигателя в стандартных земных атмосферных условиях. Поэтому заданными параметрами для последующих расчетов турбомашин являются*:

- высота полета 0, полетное число 0;

- стандартные земные атмосферные условия 288К, 101325 Па;

- суммарный расход воздуха на входе в вентилятор 30 кг/с;

- суммарная степень повышения давления в компрессорах двигателя 14,3;

- степень повышения давления воздуха в вентиляторе 2,6;

- степень двухконтурности 0,78;

- температура газа перед турбиной высокого давления 1420 К.

Схема и расчетные сечения ТРДД представлены на рис. 1.1.

 

Рис. 1. Схема и расчетные сечения компрессоров и турбин ТРДД