ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ДВУХРЯДНЫМ ВИНТОВЕНТИЛЯТОРОМ
GAS TURBINE ENGINE WITH DOUBLE-ROW PROPELLER FAN

Изобретение относится к газотурбинным двигателям с двухрядным винтовентилятором авиационного применения.
Известен газотурбинный двигатель, в котором на входе в газогенератор расположен двухрядный винтовентилятор (патент SU №1827985).
Недостатком известной конструкции является низкая экономичность газотурбинного двигателя из-за повышенных гидравлических потерь, создаваемых корневыми сечениями лопастей винтовентилятора на входе в компрессор газогенератора.
Наиболее близким к заявляемому является газотурбинный двигатель, в котором на выходе из силовой свободной турбины газогенератора расположен двухрядный винтовентилятор и дифференциальный редуктор с ведущим колесом, с водилом с сателлитами и с шестерней внутреннего зацепления (патент GB №2186918).
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за повышенной податливости консольной опоры, на которой зафиксирован размещенный между передним и задним колесами винтовентилятора дифференциальный редуктор, а также из-за повышенных нагрузок на подшипник редуктора.
Сущность технического решения заключается в том, что в газотурбинном двигателе с двухрядным винтовентилятором, газогенератором и дифференциальным редуктором, содержащим ведущее колесо, водило и шестерню внутреннего зацепления, согласно изобретению дифференциальный редуктор и двухрядный винтовентилятор расположены последовательно за газогенератором, причем переднее и заднее колеса винтовентилятора выполнены с возможностью взаимного осевого перемещения, при этом переднее колесо установлено на валу шестерни внутреннего зацепления, а заднее колесо - на валу водила, причем водило и шестерня внутреннего зацепления имеют одинаковые радиально-упорные подшипники, которые установлены соответственно перед водилом и за шестерней внутреннего зацепления на выносных цилиндрических выступах, а вал заднего колеса винтовентилятора установлен в валу водила с возможностью фиксации через внутреннюю полость вала-рессоры ведущего колеса.
Размещение последовательно за газогенератором дифференциального редуктора и двухрядного винтовентилятора позволяет разместить редуктор во внутренней полости консольной опоры, которая за счет увеличенного диаметра выполнена повышенной жесткости, что повышает надежность установленного на консольной опоре двухрядного винтовентилятора.
Выполнение переднего и заднего колес винтовентилятора с возможностью взаимного осевого перемещения и установка переднего колеса винтовентилятора на валу шестерни внутреннего зацепления и заднего колеса - на валу водила, позволяет передавать осевое усилие от переднего колеса винтовентилятора на радиально-упорный подшипник шестерни внутреннего зацепления, а осевое усилие от заднего колеса винтовентилятора - на радиально-упорный подшипник водила, что повышает надежность газотурбинного двигателя за счет снижения осевой нагрузки на каждый из радиально-упорных подшипников, которая равна примерно половине общей тяги двухрядного винтовентилятора.
Выполнение радиально-упорных подшипников водила и шестерни внутреннего зацепления одинаковыми позволяет снизить затраты на доводку этих подшипников по ресурсу и повысить их надежность.
Установка радиально-упорных подшипников перед водилом и за шестерней внутреннего зацепления на выносных цилиндрических выступах позволяет обеспечить надежную фиксацию подшипников в корпусе опоры и исключает раскрутку ротора силовой свободной турбины привода вентилятора в случае поломки подшипника, так как в случае поломки подшипника разрушается выносной цилиндрический выступ, а кинематическая связь между силовой турбиной, редуктором и двухрядным винтовентилятором остается неповрежденной. Одновременно улучшается смазка радиально-упорных подшипников, которая осуществляется со стороны внутреннего кольца подшипника.
Возможность фиксации вала заднего колеса винтовентилятора через внутреннюю полость вала-рессоры ведущего колеса редуктора позволяет обеспечить надежную сборку винтовентилятора с редуктором и с силовой свободной турбиной, т.е. собрать три механически связанных между собой в единый модуль узла, что повышает надежность газотурбинного двигателя с двухрядным винтовентилятором.
На фиг.1 изображен продольный разрез газотурбинного двигателя с двухрядным винтовентилятором.
На фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.
На фиг.3 - элемент II на фиг.2 в увеличенном виде.
Газотурбинный двигатель с двухрядным винтовентилятором 1 состоит из газогенератора 2 с силовой турбиной 3, на выходе из которой последовательно установлены дифференциальный редуктор 4 и двухрядный винтовентилятор 5 с передним 6 и с задним 7 рабочими колесами. Дифференциальный редуктор 4 включает в себя ведущее колесо 8 с валом-рессорой 9, водило 10 с сателлитами 11 и шестерню внутреннего зацепления 12. Водило 10 установлено на радиально-упорном шариковом подшипнике 13, размещенном перед водилом 10, а также на межвальном роликовом подшипнике 14, а шестерня внутреннего зацепления 12 установлена на радиально-упорном шариковом подшипнике 15, размещенном за шестерней 12 по течению газа 16 и на роликовом подшипнике 17. Подшипники 13 и 15 воспринимают осевые усилия от заднего рабочего колеса 7 и переднего рабочего колеса 6 соответственно винтовентилятора 5 и ввиду примерного равенства воздействующих на них нагрузок выполнены одинаковыми и установлены на выносных цилиндрических выступах 18 и 19 соответственно, что облегчает подвод смазки на подшипники 13 и 15 со стороны их внутренних колец 20 и 21 и позволяет сохранить кинематическую и силовую связь между ротором 22 силовой свободной турбины 3 и рабочими колесами 6 и 7 винтовентилятора 5 в случае поломки подшипников 13 и 15, предотвращая тем самым самопроизвольную раскрутку ротора 22 турбины 3. Переднее рабочее колесо 6 винтовентилятора 5 валом 23 установлено в валу 24 шестерни внутреннего зацепления 12, а заднее рабочее колесо 7 валом 25 установлено в валу 26 водила 10 и зафиксировано с помощью резьбового хвостовика 27 маслораспределительной втулки 28 и гайки 29, которая затягивается и фиксируется в окружном направлении шлицевой муфтой 30 через внутреннюю полость 31 вала-рессоры 9 ведущего колеса 8. Для равномерной передачи осевых усилий на подшипники 13 и 15 передний 6 и задний 7 рабочие колеса винтовентилятора 5 выполнены с возможностью взаимного осевого перемещения, для чего межроторный подшипник 32 винтовентилятора 5 выполнен радиальным.
Работает устройство следующим образом.
При работе газотурбинного двигателя на режиме прямой тяги двухрядный винтовентилятор 5, расположенный на выходе из газогенератора 2, толкает двигатель 1 вперед, и только на режимах реверсирования тяги тянет двигатель назад. Т.е. на основных режимах работы двигателя вал 25 заднего рабочего колеса 7 работает на устойчивость, и надежная фиксация вала 25 в валу 26 водила 10 гайкой 29 с помощью резьбового хвостовика 27 маслораспределительной втулки 28 повышает надежность газотурбинного двигателя.