×
10.05.2018
218.016.3ca0

Результат интеллектуальной деятельности: ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С БИРОТАТИВНЫМ ВЕНТИЛЯТОРОМ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002647944
Дата охранного документа
21.03.2018
Аннотация: Изобретение относится к газотурбинным двигателям с биротативным вентилятором авиационного применения. Газотурбинный двигатель с биротативным вентилятором содержит подпорные ступени, размещенные между рабочими колесами биротативного вентилятора, а также биротативную турбину, соединенную валами с рабочими колесами биротативного вентилятора. Лопатки переднего и заднего рабочих колес биротативного вентилятора выполнены поворотными вокруг радиальной оси, подпорные биротативные ступени на выходе выполнены с диффузорным каналом, первая лопатка внешнего ротора биротативной турбины выполнена с выпуклыми на продольном разрезе газотурбинного двигателя в осевом направлении входной и выходной кромками, а лабиринтное уплотнение между внешним ротором и статором биротативной турбины выполнено с внутренним и с внешним ярусами, с промежуточной воздушной полостью между ярусами, соединенной на входе с промежуточной ступенью компрессора, и оснащено системой активного управления радиальным зазором внешнего яруса уплотнения. Позволяет повысить надежность, экономичность и снизить вес газотурбинного двигателя. 4 ил.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям с биротативным вентилятором авиационного применения.

Известен газотурбинный двигатель с биротативным вентилятором, который приводится во вращение от турбины низкого давления через редуктор (Патент RU 2347929, МПК F02K 3/072, опубл. 27.02.2009).

Недостатком такой конструкции является низкая надежность и увеличенный вес из-за низкого ресурса и повышенного веса редуктора. Для создания обратной тяги на режимах реверсирования на двигателе установлено реверсивное устройство, что также увеличивает вес двигателя.

Наиболее близким к заявляемому изобретению и принятому за прототип является газотурбинный двигатель, биротативный вентилятор в котором приводится во вращение биротативной турбиной, причем подпорные ступени двигателя расположены между рабочими колесами биротативного вентилятора и также выполнены биротативными (Патент RU 2302545, МПК F02K 3/072, 10.07.2007).

Выполнение подпорных ступеней биротативными, с размещением их между рабочими колесами биротативного вентилятора, позволяет повысить степень сжатия подпорных ступеней как на режимах прямой тяги, так и на режимах обратной тяги. Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является повышенный вес двигателя и ухудшенная экономичность из-за отсутствия поворота лопаток биротативного вентилятора вокруг их радиальной оси для создания обратной тяги, что требует установки на газотурбинный двигатель тяжелого реверсивного устройства и регулируемого сопла наружного контура. Также недостатком известной конструкции является низкая надежность из-за отсутствия в газотурбинном двигателе системы защиты роторов биротативной турбины от раскрутки в случае обрыва валов турбины и пониженная экономичность двигателя из-за повышенных утечек газа в уплотнении между внешним ротором и статором биротативной турбины, а также из-за повышенных гидравлических потерь при обтекании воздухом из-за подпорных ступеней хвостовиков лопаток заднего рабочего колеса вентилятора.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности, экономичности и в снижении веса газотурбинного двигателя.

Технический результат достигается тем, что в газотурбинном двигателе с биротативным вентилятором, содержащим подпорные ступени, размещенные между рабочими колесами биротативного вентилятора, а также с биротативной турбиной, соединенной валами с рабочими колесами биротативного вентилятора, согласно изобретению лопатки переднего и заднего рабочих колес биротативного вентилятора выполнены поворотными вокруг радиальной оси, подпорные биротативные ступени на выходе выполнены с диффузорным каналом, первая лопатка внешнего ротора биротативной турбины выполнена с выпуклыми на продольном разрезе газотурбинного двигателя в осевом направлении входной и выходной кромками, а лабиринтное уплотнение между внешним ротором и статором биротативной турбины выполнено с внутренним и с внешним ярусами, с промежуточной воздушной полостью между ярусами, соединенной на входе с промежуточной ступенью компрессора, и оснащено системой активного управления радиальным зазором внешнего яруса уплотнения.

Выполнение лопаток переднего и заднего рабочих колес биротативного вентилятора поворотными вокруг радиальной оси позволяет снизить вес и габариты гондолы газотурбинного двигателя, так как путем поворота лопаток вокруг радиальной оси обеспечивается реверсирование потока воздуха в канале наружного контура для получения обратной тяги.

Выполнение биротативных подпорных ступеней с диффузорным каналом на их выходе позволяет снизить гидравлические потери при обтекании воздухом хвостовиков лопаток заднего рабочего колеса биротативного вентилятора, что повышает экономичность газотурбинного двигателя.

Выполнение первой по потоку газа лопатки внешнего ротора биротативной турбины с выпуклыми в осевом направлении входной и выходной кромками обеспечивает касание между собой лопаток внешнего и внутреннего роторов биротативной турбины при обрыве любого из валов биротативной турбины, что приведет к разрушению лопаток турбины и к ее остановке.

Выполнение лабиринтного уплотнения между внешним ротором и статором биротативной турбины с внутренним и внешним ярусами, с промежуточной воздушной полостью между ярусами, соединенной на входе с промежуточной ступенью компрессора, позволяет за счет избыточного давления воздуха из промежуточной ступени компрессора исключить паразитные утечки газа через лабиринтное уплотнение, что повышает надежность и экономичность газотурбинного двигателя с биротативным вентилятором.

Выполнение внешнего яруса лабиринтного уплотнения с системой активного управления радиальными зазорами между статором и внешним ротором биротативной турбины позволяет минимизировать паразитные утечки воздуха повышенного давления из промежуточной воздушной полости, что повышает экономичность газотурбинного двигателя с биротативным вентилятором.

На фиг. 1 показан продольный разрез газотурбинного двигателя с биротативным вентилятором;

на фиг. 2 показан элемент I ГТД в увеличенном виде;

на фиг. 3 показан элемент II ГТД в увеличенном виде;

на фиг. 4 показан элемент III ГТД в увеличенном виде.

Газотурбинный двигатель с биротативным вентилятором 1 состоит из переднего 2 и заднего 3 рабочих колес биротативного вентилятора, соединенных валами 4 и 5 с внешним 6 и внутренним 7 роторами биротативной турбины 8. Между передним 2 и задним 3 рабочими колесами биротативного вентилятора размещены биротативные подпорные ступени 9, причем внутренний ротор 10 биротативных подпорных ступеней 9 соединен с передним рабочим колесом 2 биротативного вентилятора, а внешний ротор 11 биротативных подпорных ступеней 9 соединен с задним рабочим колесом 3. На выходе из биротативных подпорных ступеней 9 для уменьшения гидравлических потерь при обтекании воздухом хвостовиков 12 лопаток 13 заднего рабочего колеса 3, воздушный канал 14 биротативных подпорных ступеней 9 выполнен диффузорным.

На выходе из заднего рабочего колеса 3 в канале 15 наружного контура установлены силовые стойки 16, необходимые для крепления мотогондолы 17 двигателя с биротативным вентилятором 1.

Для обеспечения реверсирования воздушного потока в канале наружного контура 15 лопатки 18 переднего рабочего колеса 2 биротативного вентилятора выполнены поворотными вокруг радиальной оси 19, а лопатки 13 заднего рабочего колеса 3 биротативного вентилятора выполнены поворотными вокруг радиальной оси 20.

Рабочие колеса передние 2 и задние 3 биротативного вентилятора консольно установлены в разделительном корпусе 21, на выходе из которого последовательно размещены компрессор 22, камера сгорания 23 и турбина 24, на выходе из которой установлена биротативная турбина 8.

Для исключения раскрутки внешнего 6 и внутреннего 7 роторов биротативной турбины 8 в случае аварийной поломки валов 4 и 5 первая по потоку газа 25 лопатка 26 внешнего ротора 6 биротативной турбины 8 выполнена с выпуклыми в осевом направлении входной 27 и выходной 28 кромками, что обеспечивает ее взаимное касание либо с передней по потоку газа 25 лопаткой 29, либо с задней по потоку газа 25 лопаткой 30 и лавинообразной поломкой лопаток внешнего 6 и внутреннего 7 роторов при осевой сдвижке любого ротора при поломке любого из валов 4 или 5.

С внешней стороны от первой лопатки 26 внешнего ротора 6 размещено лабиринтное уплотнение 31 между внешним ротором 6 и неподвижным статором 32, состоящее из внутреннего яруса 33 и внешнего яруса 34 с промежуточной воздушной полостью 35 между ними, которая на входе соединена с промежуточной ступенью (не показано) компрессора 22. Для уменьшения паразитных утечек охлаждающего воздуха 36 из промежуточной воздушной полости 35 внешний ярус 34 лабиринтного уплотнения 31 выполнен с системой активного управления радиальными зазорами, включающей в себя трубы 37 подвода охлаждающего воздуха низкого давления для струйного охлаждения неподвижного статора 32 и систему управления расходом этого воздуха (не показано).

Работает данное устройство следующим образом.

При работе газотурбинного двигателя 1 с биротативным вентилятором вследствие пониженных окружных скоростей и увеличенного осевого расстояния между передним 2 и задним 3 рабочими колесами биротативного вентилятора уровень шума, создаваемый газотурбинным двигателем 1, чрезвычайно низок при повышенной экономичности двигателя. Снижению удельного расхода топлива также способствует система активного управления радиальным зазором внешнего яруса 34 лабиринтного уплотнения 31 биротативной турбины 8.

Таким образом, выполнение предлагаемого изобретения с вышеуказанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками, путем обеспечения обратной тяги газотурбинного двигателя, поворотом рабочих лопаток биротативного вентилятора вокруг радиальной оси, снижением утечек газа в лабиринтном уплотнении биротативной турбины, самоторможением роторов биротативной турбины в случае аварийного обрыва ее валов, позволяет повысить надежность, экономичность и снизить вес газотурбинного двигателя.

Газотурбинный двигатель с биротативным вентилятором, содержащий подпорные ступени, размещенные между рабочими колесами биротативного вентилятора, а также биротативную турбину, соединенную валами с рабочими колесами биротативного вентилятора, отличающийся тем, что лопатки переднего и заднего рабочих колес биротативного вентилятора выполнены поворотными вокруг радиальной оси, подпорные биротативные ступени на выходе выполнены с диффузорным каналом, первая лопатка внешнего ротора биротативной турбины выполнена с выпуклыми на продольном разрезе газотурбинного двигателя в осевом направлении входной и выходной кромками, а лабиринтное уплотнение между внешним ротором и статором биротативной турбины выполнено с внутренним и с внешним ярусами, с промежуточной воздушной полостью между ярусами, соединенной на входе с промежуточной ступенью компрессора, и оснащено системой активного управления радиальным зазором внешнего яруса уплотнения.
ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С БИРОТАТИВНЫМ ВЕНТИЛЯТОРОМ
ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С БИРОТАТИВНЫМ ВЕНТИЛЯТОРОМ
ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С БИРОТАТИВНЫМ ВЕНТИЛЯТОРОМ
ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С БИРОТАТИВНЫМ ВЕНТИЛЯТОРОМ
ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С БИРОТАТИВНЫМ ВЕНТИЛЯТОРОМ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 31-35 из 35.
07.06.2020
№220.018.2552

Способ трехмерной печати термопластичным композиционным материалом

Изобретение относится к трехмерной печати термопластичным композиционным материалом. Осуществляют предварительную пропитку армированной нити расплавленным матричным полимером под давлением, сушку армированной нити, подачу армированной нити в экструдер печатающей головки, нагрев армированной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002722944
Дата охранного документа: 05.06.2020
10.05.2023
№223.018.5343

Способ управления входным направляющим аппаратом компрессора газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области авиационного газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах автоматического управления с гидромеханическим резервированием. Изобретение решает техническую проблему, связанную с отсутствием дифференцированного подхода к выявлению...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795359
Дата охранного документа: 03.05.2023
10.05.2023
№223.018.5349

Способ управления газотурбинным двигателем электронно-гидромеханической системой

Изобретение относится к области авиационного газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах автоматического управления с гидромеханическим резервированием. Способ управления газотурбинным двигателем электронно-гидромеханической системой заключается в том, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795360
Дата охранного документа: 03.05.2023
20.05.2023
№223.018.67c2

Суспензия для лицевого слоя керамической формы в литье по выплавляемым моделям (варианты)

Изобретение относится к области литейного производства. Суспензия для лицевого слоя керамической формы для литья по выплавляемым моделям содержит керамический огнеупорный материал и кислое водно-коллоидное связующее в виде водно-коллоидного раствора оксида металла. В качестве керамического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794491
Дата охранного документа: 19.04.2023
21.05.2023
№223.018.698f

Суспензия для оболочковой керамической формы

Изобретение относится к области литейного производства. Суспензия для оболочковой керамической формы для формирования ее слоев, кроме лицевого, содержит керамический огнеупорный материал и высокощелочное связующее в виде водно-коллоидного раствора оксида металла. В качестве керамического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794474
Дата охранного документа: 19.04.2023
Показаны записи 71-80 из 82.
10.04.2019
№219.017.09c6

Высокотемпературная турбина газотурбинного двигателя

Высокотемпературная турбина газотурбинного двигателя содержит сопловые лопатки и расположенные ниже по потоку газа рабочие лопатки. С внешней стороны от рабочих лопаток установлены секторы основного разрезного кольца и наружный корпус турбины с радиальным усиливающим ребром. Сопловые лопатки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002465466
Дата охранного документа: 27.10.2012
09.05.2019
№219.017.4c19

Газотурбинная установка

Газотурбинная установка содержит компрессор, камеру сгорания, турбину высокого давления и силовую свободную турбину, а также переходный между турбинами канал с наружным корпусом. Наружный корпус выполнен трехстенным, состоящим из внешнего, среднего и внутреннего цельных корпусов. Между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002346166
Дата охранного документа: 10.02.2009
09.05.2019
№219.017.4c5c

Компрессор газотурбинного двигателя

Изобретение относится к компрессорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Технический результат, получаемый в результате использования изобретения, заключается в повышении КПД компрессора газотурбинного двигателя путем уменьшения радиального зазора между статором и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002396471
Дата охранного документа: 10.08.2010
09.05.2019
№219.017.4ef0

Ротор турбины газотурбинного двигателя

Ротор турбины газотурбинного двигателя содержит диск и установленный на нем дефлектор. Дефлектор зафиксирован относительно диска осевыми болтами. Болтовое соединение размещено в радиальных фланцах диска и дефлектора, соединенных цилиндрическими упругими элементами со ступицами диска и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002470170
Дата охранного документа: 20.12.2012
29.06.2019
№219.017.9c17

Воздухоочистительное устройство

Изобретение предназначено для очистки воздуха. Воздухоочистительное устройство содержит конфузор, диффузор, перегородку и жалюзийные решетки, расположенные по обе стороны от перегородки и выполненные в виде пластин. Перегородка выполнена радиальной с аэродинамическим обтекателем со стороны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002345816
Дата охранного документа: 10.02.2009
29.06.2019
№219.017.9c1f

Ступень осевого компрессора

Изобретение относится к компрессорам газотурбинных двигателей и позволяет повысить КПД и газодинамическую устойчивость компрессора путем улучшения циркуляции воздуха в полости над рабочей лопаткой. Ступень осевого компрессора содержит направляющие и рабочие (9) лопатки. Над рабочими лопатками...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002347110
Дата охранного документа: 20.02.2009
29.06.2019
№219.017.9ccc

Высоконапорный многоступенчатый компрессор газотурбинного двигателя

Изобретение относится к высоконапорным многоступенчатым компрессорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении КПД за счет регулирования радиальных зазоров между статором и ротором без...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002317447
Дата охранного документа: 20.02.2008
29.06.2019
№219.017.9d69

Газотурбинный двигатель

Изобретение относится к газотурбинным двигателям наземного применения для привода электрогенератора или механического привода. Технический результат заключается в повышении надежности газотурбинного двигателя путем снижения действующей на ротор компрессора осевой силы от газовых сил за счет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002352799
Дата охранного документа: 20.04.2009
29.06.2019
№219.017.9e41

Газотурбинная установка

Газотурбинная установка включает компрессор низкого давления на входе, силовую турбину на выходе, промежуточный между компрессорами корпус с разделителем потоков, каналы наружных и внутренних контуров. Внутренний контур содержит компрессор высокого давления со смесителем на выходе. Вход канала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002305789
Дата охранного документа: 10.09.2007
29.06.2019
№219.017.9ec3

Газотурбинный двигатель

Газотурбинный двигатель содержит компрессор с установленными со стороны входа поворотными направляющими аппаратами и с расположенными ниже по потоку клапанами перепуска воздуха, с расположенным между ними кольцевым коллектором. Кольцевой коллектор соединен на входе с проточной частью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002324063
Дата охранного документа: 10.05.2008
+ добавить свой РИД