Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя

Полезная модель относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции регулируемого входного направляющего аппарата компрессора (ВНА) газотурбинного двигателя (ГТД).
Известен регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержащий наружный корпус, внутреннее кольцо, между которыми установлены направляющие лопатки, включающие неподвижные стойки с цилиндрическими цапфами и закрылки с цилиндрическими цапфами, установленными в отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца с возможностью поворота (Патент РФ на изобретение №2199670, опубл. 27.02.2003).
Недостатком известного устройства является то, что в нем не предусмотрено уплотнение зазора между неподвижными стойками и поворотными закрылками. Это ведет к неуправляемому перетеканию воздуха через этот зазор и вследствие этого - к дополнительным потерям давления воздуха в ВНА, снижающим его газодинамическую эффективность.
Наиболее близким предлагаемому техническому решению является регулируемый входной направляющий аппарат компрессора ГТД, содержащий корпус с установленной в нем ступенью направляющих лопаток, выполненной в виде ряда неподвижных стоек и поворотных закрылков, контактирующих с выходными концами стоек по цилиндрической поверхности. В каждой неподвижной стойке вдоль ее высоты в зоне контакта с закрылком выполнен прямоугольный паз, в котором установлен уплотнительный элемент, контактирующий с цилиндрической поверхностью закрылка, а между дном паза и уплотнительным элементом размещена плоская волнистая пружина (Патент РФ на полезную модель №43911, опубл. 10.02.2005).
Недостатком известного устройства является то, что не обеспечивается беззазорное прилегание уплотнительного элемента к цилиндрической поверхности закрылка вследствие погрешностей его изготовления, приводящее к перетеканию воздуха через этот зазор и вследствие этого - к дополнительным потерям давления воздуха в ВНА, снижающим его газодинамическую эффективность. При этом плоская волнистая пружина, размещенная в прямоугольном пазу неподвижной стойки, в случае ее повреждения или неправильной установки может попасть в проточную часть ВНА и повредить рабочие лопатки ротора компрессора, что ведет к снижению надежности работы ГТД.
Предлагаемое техническое решение направлено на повышение газодинамической эффективности ВНА за счет минимизации перетекания воздуха через его зазоры, а также повышение надежности ВНА.
При создании полезной модели решается задача расширения арсенала технических средств - эффективных и надежных регулируемых ВНА ГТД.
Поставленная задача решается тем, что в регулируемом входном направляющем аппарате компрессора газотурбинного двигателя, содержащем корпус с установленной в нем ступенью направляющих лопаток, выполненной в виде ряда неподвижных стоек и поворотных закрылков, а в каждой неподвижной стойке вдоль ее высоты в зоне контакта с закрылком выполнен прямоугольный паз, в котором установлен уплотнительный элемент, контактирующий с поверхностью закрылка, уплотнительный элемент выполнен в виде многорядной щетки из упругих эластичных щетинок, закрепленных в держателе.
Выполнение уплотнительного элемента в виде многорядной щетки из упругих эластичных щетинок, закрепленных в держателе, позволяет минимизировать влияние погрешностей его изготовления на плотность прилегания уплотнительного элемента к уплотняемой поверхности закрылка за счет независимой деформации каждой упругой эластичной щетинки многорядной щетки и повысить газодинамическую эффективность ВНА за счет минимизации перетекания воздуха через его зазоры. При этом из конструкции исключается плоская волнистая пружина, что повышает надежность работы ВНА и ГТД в целом.
На чертежах показаны: на фиг. 1 - продольный разрез регулируемого ВНА ГТД; на фиг. 2 - уплотнительный элемент в разрезе (разрез А-А на фиг. 1).
Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора ГТД содержит корпус 1 с установленной в нем ступенью направляющих лопаток, состоящей из ряда неподвижных стоек 2 и поворотных закрылков 3. В каждой стойке 2 выполнен прямоугольный паз 4, в котором установлен уплотнительный элемент 5, контактирующий с закрылком 3. Уплотнительный элемент 5 выполнен в виде многорядной щетки из упругих эластичных щетинок 6, закрепленных в держателе 7.
Материал упругих щетинок 6 для многорядной щетки выбирается в зависимости от ожидаемой температуры конструкции, требований к ее массе и ресурсу.
Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора ГТД работает следующим образом.
При неработающем двигателе положение закрылков 3 относительно стоек 2 и корпуса 1 регулируемого ВНА ГТД фиксируется в соответствии с программой системы его управления. Уплотнительный элемент 5, установленный в прямоугольный паз 4 каждой стойки 2, контактирует с закрылком 3 многорядной щеткой, а именно с ее упругими эластичными щетинками 6, закрепленными в держателе 7. Эластичные щетинки 6 при этом деформируются независимо друг от друга, обеспечивая плотность их прилегания к уплотняемой поверхности закрылка.
При работе двигателя угловое положение закрылков 3 определяется режимом работы компрессора. При изменении режима его работы закрылки 3 поворачиваются, изменяя проходное сечение входного направляющего аппарата и угол выхода воздушного потока из него. При этом эластичные щетинки 6, деформируются независимо друг от друга, обеспечивая плотность их прилегания к уплотняемой поверхности закрылка 3, минимизируя тем самым перетекание воздуха через зазор между стойкой 2 и закрылком 3 регулируемого ВНА КНД. Следствием этого является повышение газодинамической эффективности ВНА ГТД.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить газодинамическую эффективность ВНА за счет минимизации перетекания воздуха через его зазоры между стойками и закрылками, а также повысить его надежность и расширить арсенал технических средств - эффективных и надежных регулируемых ВНА ГТД.