Результат интеллектуальной деятельности: КОМПРЕССОР ДВУХКОНТУРНОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к управлению и регулированию компрессора двухконтурного газотурбинного двигателя, а именно к устройствам управления угловым положением направляющих лопаток статора компрессора.

Известен компрессор двухконтурного газотурбинного двигателя, содержащий корпус регулируемых направляющих аппаратов вместе с силовым промежуточным корпусом, образующим единый жесткий модуль, привод регулируемых направляющих аппаратов, силовой цилиндр, размещенный над вторым контуром и связанный с приводом радиальным передающим элементом (Пономарев Б.А. Двухконтурные турбореактивные двигатели. М., Воениздат, 1973, рис.46).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому нами является компрессор двухконтурного газотурбинного двигателя, содержащий силовой промежуточный корпус с разделителем потоков, вместе с корпусом регулируемого направляющего аппарата образующий жесткий модуль, привод регулируемого направляющего аппарата, силовой цилиндр, размещенный над вторым контуром и связанный с приводом валом, установленным на двухопорном подшипнике, и двумя рычагами, жестко закрепленными на вале, один из которых установлен на его конце со стороны цилиндра, причем одна опора подшипника выполнена на внешней стенке промежуточного корпуса (Патент РФ №2235914, МПК: F04D 27/00, опубл. 2004).

В данной конструкции вал установлен на двухопорном подшипнике с жестко закрепленными на его концах рычагами. Однако из-за того, что обе опоры подшипника закреплены на наружной стенке промежуточного корпуса, расстояние между этими опорами минимально, что приводит к большим величинам реакции опор. Кроме того, малая двухопорность усугубляется и тем, что оба рычага относительно опор размещены консольно. Уйти от консольности размещения рычагов в прототипе с помощью доработок в данной конструкции невозможно. Также проблематично и увеличить в прототипе расстояние между опорами в подшипнике, так как увеличение расстояния между опорами ведет к увеличению радиальных габаритов узла компрессора и к загромождению проточной части компрессора. При эксплуатации компрессора шток силового цилиндра поворачивает верхний рычаг и вал и нижний рычаг, приводя в действие привод направляющих аппаратов компрессора. При этом на вал действуют не только крутящий момент, но и сила, перпендикулярная его продольной оси, в результате в опорах подшипника появляются поперечные силы, величина которых тем больше, чем меньше расстояние между опорами. Эти силы помимо появления повышенного износа опор подшипника и связанного с этим появлением больших люфтов в опорах способствуют и перекосу вала относительно оси опор. При длительной работе повышенные люфты и перекосы вала ведут к погрешностям в управлении угловым положением направляющих лопаток статора компрессора, что в свою очередь может снижать КПД компрессора.

Задача изобретения - уменьшить нагрузки на опоры подшипника путем разнесения опор подшипника как можно дальше друг от друга без увеличения габаритов и веса конструкции и путем устранения консольности установки одного рычага.

Указанная задача достигается тем, что в компрессоре двухконтурного газотурбинного двигателя, содержащем силовой промежуточный корпус с разделителем потоков, вместе с корпусом регулируемого направляющего аппарата образующий жесткий модуль, привод регулируемого направляющего аппарата, силовой цилиндр, размещенный над вторым контуром и связанный с приводом валом, установленным на двухопорном подшипнике, и двумя рычагами, жестко закрепленными на вале, один из которых установлен на его конце со стороны цилиндра, причем одна опора подшипника размещена на наружном опорном элементе, жестко связанном с силовым промежуточным корпусом, в компрессоре вторая опора подшипника установлена на разделителе потоков силового промежуточного корпуса, а второй рычаг, связанный с приводом регулируемого направляющего аппарата, размещен между опорами.

Кроме того, наружный опорный элемент может быть выполнен заодно с силовым промежуточным корпусом.

Новым в изобретении является то, что вторая опора подшипника установлена на разделителе потоков силового промежуточного корпуса, а второй рычаг, связанный с приводом регулируемого направляющего аппарата, размещен между опорами. А также то, что наружный опорный элемент может быть выполнен зацело с силовым промежуточным корпусом.

Размещение второй опоры подшипника на разделителе силового промежуточного корпуса увеличивает расстояние между опорами подшипника и позволяет второй рычаг, связанный с приводом регулируемого направляющего аппарата, закрепить в средней части вала.

Это позволяет уменьшить нагрузки на опоры подшипника путем разнесения опор подшипника как можно дальше друг от друга без увеличения габаритов и веса конструкции и путем ликвидации консольности установки второго рычага.

Выполнение наружного опорного элемента заодно с силовым промежуточным корпусом позволяет облегчить конструкцию, однако она становится менее технологичной.

На фиг.1 показан продольный разрез устройства;

На фиг.2 показан разрез Б-Б вдоль продольной оси вала;

На фиг.3 показан вид сверху на устройство;

На фиг.4 показан вариант с выполнением наружного опорного элемента заодно с силовым промежуточным корпусом.

Компрессор двухконтурного газотурбинного двигателя содержит силовой промежуточный корпус 1 с разделителем потоков 2, вместе с корпусом 3 регулируемого направляющего аппарата 4 образующий жесткий модуль 5, привод 6 регулируемого направляющего аппарата 4, силовой цилиндр 7, размещенный над вторым контуром 8 и связанный с приводом 6 валом 9, установленным на двухопорном подшипнике 10, и двумя рычагами 11 и 12 жестко закрепленными на вале 9. Одна опора 13 подшипника 10 размещена на наружном опорном элементе 14, жестко связанном с промежуточным силовым корпусом 1, а вторая опора 15 размещена на разделителе потоков 2 силового промежуточного корпуса 1. Рычаг 11 установлен на конце вала 9 со стороны цилиндра 7, а второй рычаг 12, связанный с приводом 6 регулируемого направляющего аппарата 4, размещен между опорами 13 и 15. Привод 6 содержит кольцо 16, к которому через рычаги 17 подсоединены хвостовики 18 поворотных направляющих лопаток 19. Наружный опорный элемент 14 может быть выполнен зацело с силовым корпусом 1. В качестве наружного опорного элемента 14 может служить платформа подвески двигателя к самолету.

При работе компрессора усилие от силового цилиндра 7 через рычаг 11 трансформируется в крутящий момент и усилие, приходящие на вал 9, и передаются с вала 9 на рычаг 12 и далее на привод 6 регулируемого направляющего аппарата 4. В результате воздействия рычага 12 на кольцо 16 последнее поворачивается вокруг продольной оси компрессора, поворачивая при этом поворотные направляющие лопатки 19. При этом усилия, приходящие на опоры подшипника, уменьшаются за счет разнесения этих опор и избавления от консольности нижнего рычага, связанного с приводом. Жесткость всей конструкции возрастает, причем реакция опор уменьшается, а значит, возрастает и точность разворота поворотных направляющих лопаток на заданный угол.

В результате снижения усилий, приходящих на опоры, ресурс работы привода поворотного направляющего аппарата может значительно увеличиться.

Из описания видно, что для реализации устройства используются элементы, применяемые в промышленности, что позволяет сделать вывод о промышленной применимости изобретения.