Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель АИ-24 1 серии. Техническое описание (1971 год) - часть 7

Глава IX
СИСТЕМА ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ

Запуск двигателя обеспечивается:

— воздушной системой;

— электрической системой автоматики (см. главу «Электрооборудование двигателя»);

— воспламенителями топлива (см. главу «Камера сгорания»);

— топливной системой (см. главу «Топливная система двигателя»);

— системой регулирования работы компрессора при запуске (см. главу «Компрессор высокого давления»).

Воздушная система запуска (фиг. 66) обеспечивает запуск любого двигателя ДИ-25, из установленных на самолете, от источника сжатого воздуха или от одного из работающих двигателей АИ-25 и состоит из следующих узлов:

— источника сжатого воздуха — газотурбинного двигателя АИ-9;
— перепускного клапана КП-9, установленного на двигателе АИ-9;

— воздушного стартера СВ-25, установленного на двигателе;

— трубопроводов подвода сжатого воздуха к воздушному стартеру и трубопроводов отбора воздуха в воздушную систему;

— обратных клапанов 2, установленных на самолете.

ПУСКОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ АИ-9

Пусковой газотурбинный двигатель АИ-9 (фиг. 67) является бортовым источником сжатого воздуха для систем самолета. Сжатый воздух, отбираемый от двигателя, используется для запуска основных двигателей АИ-25 и кондиционирования салона через систему кондиционирования самолета.

Основные технические данные двигателя

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ДВИГАТЕЛЕ

Пусковой двигатель АИ-9 состоит из следующих основных конструктивных узлов (фиг. 68):

— корпуса приводов агрегатов и масляного бака;

— центробежного одноступенчатого компрессора;

— камеры сгорания;
— одноступенчатой осевой турбины;

— выхлопного сопла;

— агрегатов, обеспечивающих запуск и работу двигателя.

Масляная система двигателя — автономная, циркуляционная, под

давлением, состоит из маслобака, маслоагрегата и трубопроводов. Мас-лонасос шестеренчатого типа, с нагнетающей и откачивающей ступенями.

Топливная система двигателя состоит из пускового насоса, насоса-регулятора с электромагнитным клапаном, пусковой форсунки и рабочих топливных форсунок.

В электрическую систему двигателя входят электростартер, катушка зажигания, свеча и клапан пускового топлива, устанавливаемые на двигателе, а также автоматическая панель запуска, пусковое сопротивление, коммутационная, защитная и сигнальная аппаратура (реле, контакторы, автоматы защиты, переключатели и сигнальные лампы), устанавливаемые на самолете.

Работа двигателя полностью автоматизирована. Контроль за работой двигателя осуществляется с помощью указателя температуры газов и трех сигнальных ламп, расположенных на приборной доске.

КОНСТРУКЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ

Корпус приводов агрегатов предназначен для размещения агрегатов двигателя и приводов к ним. Кроме того, наружная и внутренняя оболочки корпуса приводов агрегатов образуют воздушный тракт, обеспечивающий подвод воздуха к компрессору. Оболочки корпуса соединены между собой четырьмя ребрами. Вертикальные ребра выполнены полыми для размещения в них валиков приводов агрегатов.

Во внутренней полости корпуса приводов смонтирован центральный привод, в который входят приводы для запуска двигателя, пускового топливного насоса, маслонасоса и топливного насоса-регулятора.

Корпус приводов, отлитый из магниевого сплава, имеет две бобышки для крепления цапф подвески двигателя.

В верхней части корпуса выполнен прилив под пусковой топливный насос, а в нижней части — большой прилив с фланцем, на котором закреплены маслонасос и топливный насос-регулятор. Полость нижнего прилива является дополнительной масляной емкостью и сообщается с маслобаком.

На переднем фланце корпуса приводов установлен маслобак в форме тора, являющийся одновременно и воздухозаборником, а к заднему фланцу закреплен корпус компрессора. На переднем фланце центрального привода закреплен стартер, хвостовик которого соединен шлицами с ведущей шестерней привода пускового топливного насоса.

Компрессор — центробежный, одноступенчатый, с наклонным колесом полуоткрытого типа и радиальным диффузором.

В компрессор входят следующие основные узлы и детали: корпус ротора, наружный и внутренний кожухи, передний корпус, радиальный диффузор форсуночные кольца, трубопроводы маслопитания и суфлирования и др.

Корпус ротора — сварной. Внутри корпуса, в передней и задней его частях, выполнены цилиндрические поверхности для посадки деталей передней и задней опор ротора и форсуночных колец. К заднему фланцу корпуса закреплен сопловый аппарат и детали лабиринтного уплотнения, а к переднему фланцу — детали торцового уплотнения полости шарикоподшипника. К корпусу ротора крепятся трубопроводы для подвода масла к форсункам, слива его и суфлирования закомпрессорной полости с маслобаком.

Наружный корпус — обтекаемая оболочка двигателя в области компрессора и камеры сгорания. В кожухе выполнены просечки для силовых стоек, отверстия для прохода трубопроводов и отверстия для перепуска воздуха в ресивер. К заднему фланцу кожуха прикреплен наружный кожух корпуса камеры сгорания.

Передний корпус образует вместе с входным направляющим аппаратом, рабочим колесом и диффузором воздушный тракт двигателя. К переднему корпусу спереди закреплены корпус приводов и противопом-пажное устройство (демпфер), которое образует с передним корпусом полость, сообщающуюся отверстиями с воздушным трактом рабочего колеса компрессора. Задним фланцем передний корпус прикреплен к наружному кожуху.

В узел ротора входят вал с турбиной и роликоподшипником, шарикоподшипник, детали безрасходного контактного уплотнения и рабочее колесо с шестнадцатью радиальными лопатками. Между рабочим колесом компрессора и внутренней обоймой шарикоподшипника расположено регулировочное кольцо, изменением толщины которого выдерживается зазор между рабочим колесом и передним корпусом компрессора.

На выходе воздуха из рабочего колеса расположен радиальный диффузор, представляющий конический диск с двадцатью торцовыми лопатками. Коническая поверхность диска диффузора вместе с передним корпусом образует за колесом компрессора щелевой и лопаточный диффузоры.

Камера сгорания состоит из следующих узлов: корпус-a камеры сгорания. жаровой трубы, рабочих топливных форсунок, воспламенителя и топливного коллектора. В камере сгорания осуществляется подвод тепла к сжатому в компрессоре воздуху при сжигании топлива в жаровой трубе камеры.

Корпус камеры сгорания, являющийся силовым узлом и одновре-менно кожухом жаровой трубы,—сварной конструкции, имеет форму полутора и выполнен из листовой теплостойкой стали.

Жаровая труба — кольцевого типа, противоточная, сварной конструкции, изготовлена из листовой жаропрочной стали. Применение про-тивоточной трубы с поворотом газо-воздушного потока на 180° значительно уменьшает длину и вес двигателя.

Топливо в полость жаровой трубы поступает через восемь взаимозаменяемых одноканальных центробежных форсунок с нерегулируемыми соплами. Подача и распределение топлива по форсункам осуществляется топливным коллектором, к которому топливо подводится из насоса-регулятора. Коллектор представляет собой неразъемный трубопровод, имеющий форму незамкнутого кольца.

Зажигание топливно-воздушной смеси в полости жаровой трубы производится одним воспламенителем, установленным на фланце корпуса камеры сгорания.

При запуске топливо от пускового насоса подводится к штуцеру пусковой форсунки. Вращающаяся струя топлива в виде полого конуса впрыскивается в полусферическую камеру воспламенителя, где оно воспламеняется от электрического разряда, возникающего в зазоре между свечой и разрядником. Поступающий через отверстия в юбке воспламенителя воздух, перемешиваясь с топливом, обеспечивает стабильное горение.

Пламя из воспламенителя выбрасывается в полость жаровой трубы двигателя, где происходит воспламенение основного топлива, поступающего из рабочих форсунок.

Турбина — осевая, реактивная, одноступенчатая, включает ротор и статор. В ротор турбины входят: рабочее колесо, вал, роликоподшипник,

детали уплотнения масляной полости, детали крепления диска с валом и регулировочные элементы.

Центрирование и крепление рабочего колеса турбины относительно вала осуществлено при помощи призонных конических болтов, через которые крутящий момент передается от колеса к валу. Рабочие лопатки выполнены за одно целое с рабочим колесом.

Для уменьшения влияния динамических нагрузок на статор между наружной обоймой подшипника и корпусом введен упругий элемент — кольцо, имеющее выступы по наружному и внутреннему диаметрам.

Смазка подшипника турбины осуществляется маслом, подводимым через форсунки.

Выхлопное сопло состоит из наружного кожуха, двух стержней и стекателя. На кожухе выхлопного сопла имеются фланцы крепления термопар замера температуры газа на выходе из турбины.

Маслосистема двигателя (фиг. 69) — автономная, замкнутая, циркуляционная, под давлением, обеспечивает подвод масла для смазки и охлаждения ко всем высоконагруженным трущимся поверхностям. Ма-лонагруженные поверхности смазываются барботажным маслом.

Непрерывная циркуляция масла происходит по следующей схеме: откачивающая секция 5 маслоагрегата, воздухоотделитель 14, маслобак 8, поддон 6 коробки приводов, нагнетающая секция 4 маслоагрегата, жиклеры для смазки и охлаждения трущихся поверхностей, откачивающая секция 5 маслоагрегата.

Работа маслосистемы осуществляется следующим образом.

Масло из бака 8 самотеком через соединительную муфту 9 сливается в поддон 6 корпуса приводов, откуда захватывается нагнетающей секцией 4 маслоагрегата и направляется в двигатель на смазку двумя потоками: один идет но сверленому каналу корпуса приводов на смазку конической пары шестерен 11 привода агрегатов, другой — по внешнему трубопроводу через фильтр 2 и внутренним трубопроводам в корпусе камеры сгорания и форсункам для смазки подшипников 21 и 22 ротора.

Давление масла в двигателе с помощью перепускного клапана 3 поддерживается в пределах 2,5—5 кГ{см2 на всех режимах работы двигателя.

Замер давления масла в двигателе осуществляется в трубопроводе подвода масла к подшипникам ротора после фильтра 2.

Из центрального привода масло сливается в поддон 6, а из полости подшипников ротора откачивается насосом 5 и подается в маслобак 8 через воздухоотделитель 14.

Заливают масло в двигатель через заливную горловину 13 с фильтром, а сливают через сливной кран 7. Уровень масла в двигателе определяют через мерное стекло 10.

Суфлирование двигателя. Полость подшипников ротора соединена трубопроводом с суфлером 15, расположенным в маслобаке. Отделенное в суфлирующем бачке масло возвращается в маслобак, а воздух по трубопроводу отводится к эжектору выхлопного сопла.

Воздух, попадающий в маслобак вместе с откачиваемым маслом, поступает в полость приводов через соединительную муфту 16.

Часть воздуха через продольные пазы обоймы подшипника 12 поступает в полость 18 и далее через маслоотводящие отверстия 17 во внутреннюю полость валика, туда же через входной маслоотделяющий конус валика поступает вторая часть воздуха.

Через второй ряд отверстий 20 воздух попадает в полость 19 и далее по каналам и трубопроводу к эжектору выхлопного сопла.

Топливная система и система регулирования — автономные. Подача топлива в двигатель осуществляется пусковым насосом НП-9 и насосом-регулятором НР-9К.

ВОЗДУШНЫЙ СТАРТЕР СВ-25

Воздушный стартер СВ-25 (фиг. 72) предназначен для раскрутки ротора высокого давления в процессе запуска двигателя и представляет малогабаритный турбинный двигатель, работающий па сжатом воздухе.

В конструкцию воздушного стартера входят следующие узлы: турбина, редуктор, клапан подвода воздуха, командный агрегат с ограничителем и регулятором давления воздуха.

Фиг. 72. Воздушный стартер СВ-25

Основные технические данные воздушного стартера СВ-25

ПРИНЦИП РАБОТЫ ВОЗДУШНОГО СТАРТЕРА

После нажатия на кнопку «Запуск» питание подается на электромагнит 11 командного агрегата. При этом шток электромагнита перемещает тарелку 10, которая перекрывает доступ воздуха из полости пepeд поршнем б полость под поршнем. Одновременно полость под поршнем сообщается с атмосферой через каналы в корпусе командного агрегата и жиклер 12. Жиклер обеспечивает медленное открытие поршня запорного клапана и, следовательно, плавное увеличение давления воздуха перед турбиной стартера. Турбина начинает вращаться и через планетарный редуктор передает крутящий момент на храповую муфту, соединяющую стартер с валом компрессора высокого давления двигателя.

При повышении давления воздуха перед сопловым аппаратом турбины стартера больше заданной величины увеличивается давление воздуха и перед лабиринтной втулкой 6 штока 5 ограничителя, в результате чего шток 5 ограничителя перемещается, преодолевая силу пружины 3, и пропускает воздух из полости перед поршнем в полость под поршнем.

Под давлением воздуха поршень перемещается в сторону уменьшения проходного сечения, в результате чего уменьшается давление воздуха перед сопловым аппаратом турбины. При этом уменьшается давление воздуха и перед лабиринтной втулкой 6 штока ограничителя. Пружина перемещает шток вправо, прикрывая отверстие, через которое поддувается полость под поршнем. Движение поршня продолжается до наступления равновесного состояния.

Отключение воздушного стартера осуществляется снятием электропитания с электромагнита 11. Команда на отключение поступает от центробежного выключателя агрегата 762МА при nКВД =41 ----44% или от АПД-45 через 45 сек с момента начала запуска.

При снятии электропитания с электромагнита 11 пружина перемещает тарелку 10, открывая доступ воздуха из полости перед поршнем запорного клапана в полость под поршнем и одновременно прерывая сообщение полости под поршнем с атмосферой. Пружина 3 возвращает поршень в первоначальное положение, прекращая подвод воздуха к турбине воздушного стартера.

содержание .. 5 6 7 8 ..