ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР

Полезная модель относится к авиадвигателестроению, в частности к компрессорам авиационных вспомогательных газотурбинных двигателей.
Известна конструкция многоступенчатого компрессора, имеющего несколько центробежных ступеней, отбор воздуха в котором осуществляется после промежуточной ступени, а воздух, поступающий в камеру сгорания, проходит через все ступени компрессора («Авиационные газотурбинные вспомогательные силовые установки», М.: «Машиностроение» 1978, стр. 18). Такая конструкция обеспечивает требуемые параметры и расход воздуха. Недостатком многоступенчатой конструкции является значительные габаритные размеры и масса компрессора.
Известен центробежный одноступенчатый компрессор, содержащий расположенные по ходу движения рабочего потока рабочее колесо, безлопаточный и лопаточный диффузор. (Энциклопедия «Авиация». - М.: Научное изд-во «Большая российская энциклопедия», Центральный аэрогидродинамический ин-т им. проф. Н.Е. Жуковского, 1994, стр. 282).
Недостатком известной конструкции является то, что обеспечить отбор воздуха из проточной части компрессора в значительных количествах (составляющих от 0,2 до 0,5 общего расхода через компрессор) с заданными параметрами (расходом, давлением и температурой) и минимальными потерями полного давления сложно из-за особенностей рабочего процесса центробежного компрессора.
Целью данного технического решения является повышение термодинамической эффективности двигателя за счет осуществления отбора воздуха с заданными параметрами (расходом, давлением и температурой) из проточной части компрессора.
Указанная цель достигается тем, что лопатки рабочего колеса имеют уступ, формирующий промежуточную выходную кромку, расположенную на меньшем диаметре чем основная выходная кромка. Промежуточная выходная кромка позволяет отводить часть потока воздуха из проточной части компрессора на меньшем диаметре, чем диаметр основной выходной кромки, а значит с меньшей скоростью и меньшим полным давлением. Применение отдельного безлопаточного и лопаточного диффузора позволяет затормозить воздух отбора с минимальными потерями полного давления.
На фиг. 1 изображено меридиональное сечение компрессора.
Предлагаемая конструкция содержит входное устройство 1, центробежное рабочее колесо 2, имеющее профилированные лопатки сложной пространственной формы 3, Лопатки рабочего колеса имеют уступы, формирующие промежуточные выходные кромки 4, расположенные на меньшем диаметре, чем основные выходные кромки 5. Для торможения потока в контуре отбора потребителю применен отдельный безлопаточный 6 и лопаточный 7 диффузор. Пластина 8 образует общую стенку безлопаточного диффузора в контуре отбора и канала рабочего колеса в основном контуре. Безлопаточный 9 и лопаточный 10 диффузоры установлены для торможения потока в основном контуре.
Воздух, поступающий через входное устройство 1 попадает на лопатки рабочего колеса 3 и приобретает вращательное движение в абсолютной системе координат, одновременно двигаясь к выходным кромкам лопаток 5. В результате поток воздуха приобретает энергию, пропорциональную окружной скорости и, соответственно, радиусу колеса. Достигнув диаметра промежуточных выходных кромок 4, поток воздуха делится на две, в общем случае неравные, части. Часть воздуха (поток отбора потребителю) попадает в безлопаточный диффузор 6 и начинает замедляться, таким образом превращая кинетическую энергию движения в потенциальную энергию давления. Процесс замедления продолжается в лопаточном диффузоре 7. Вторая часть потока воздуха остается в рабочем колесе и получает дополнительную порцию энергии, выходя из рабочего колеса на большем радиусе и с большей скоростью. Перетеканию потока из рабочего колеса в контур отбора препятствует пластина 8. Основной поток поступает в безлопаточный 9 и лопаточный 10 диффузоры, замедляется, а затем поступает в камеру сгорания.
Предложенное техническое решение обеспечивает повышение термодинамической эффективности вспомогательного газотурбинного двигателя за счет обеспечения оптимальной степени повышения давления воздуха, поступающего в камеру сгорания и обеспечения требуемого давления воздуха, поступающего к потребителю, при одновременном сохранении минимальных габаритов и массы компрессора.