Силовые схемы ГТД

Силовые схемы авиационных ГТД
При работе ГТД все детали и узлы испытывают воздействие различных нагрузок:
газовые;
Центробежные;
Инерционные;
Вибрационные;
Акустические;
Температурные;
Крутящие и изгибающие моменты;

Силовые схемы авиационных ГТД
Усилия от нагрузок передаются от детали к детали.
Усилия суммируются и передаются на внешнюю подвеску двигателя или взаимно компенсируются без передачи на наружные элементы ГТД.
Узлы и детали, которые воспринимают основные внутренние усилия и по которым осуществляется их дальнейшая передача, называют силовыми.
Совокупность силовых деталей и узлов определяет силовую схему двигателя.

Основные группы нагрузок в ГТД:
Газовые – обусловлены перепадом давления в газовом тракте двигателя и изменением скорости и направлением потока;
Массовые (т.н. силы инерции и инерционные моменты) – возникают при вращении роторов двигателя, при эволюциях самолета, при взлете и посадке, при наличии дисбалансов роторов;
Температурные – возникают из-за неравномерного нагрева и/или охлаждения деталей, различного коэффициента линейного расширения их материалов, а также при стеснении температурных деформаций.

Силы и моменты, действующие на узлы и детали в ГТД:
Растягивающие или сжимающие силы – возникают вследствие давления газов на детали двигателя и от действия ЦБС вращающихся масс;
Изгибающие моменты – возникают от газовых сил, масс узлов и деталей , а также от инерционных сил;
Крутящие моменты - возникают в роторах от действия воздуха и газов на РЛ компрессоров и турбин, в корпусных деталях от действия воздуха и газов на НА компрессоров и СА турбин.

Осевые газовые силы:
Осевое усилие , возникающее на элементах конструкции двигателя от газовоздушных сил, определяется как сумма сил статических и динамических :
Статические силы возникают из-за изменения статического давления во входном и выходном сечении элемента.
Газодинамические силы возникают из-за изменения импульса газа (воздуха) при прохождении его через рассматриваемый элемент конструкции.
Усилие от статического давления определяется как:
Динамическое усилие от изменения импульса определяется как:

Входное устройство:

Расчет осевых сил в ГТД и ГТУ:

Роторная часть ГТД или ГТУ:

Ротор низкого давления:

Ротор компрессора низкого давления:

Ротор турбины низкого давления:

Ротор высокого давления:

Ротор компрессора высокого давления:

Ротор турбины высокого давления:

Суммарная осевая сила на РВД и РНД:

Препарирование подшипников при экспериментальном замере осевых сил:

Экспериментальные замеры осевых сил:

Экспериментальные замеры осевых сил:

Силовые схемы роторов:
Силовые схемы роторов отличаются следующим:
Способом соединения дисков ступеней компрессора и турбины между собой;
Числом и расположением опор;
Способом соединения роторов турбины и компрессора для передачи крутящего момента и осевых сил;
Способами фиксации осевого положения роторов, исключающего их смещение и нарушение осевых и радиальных зазоров между элементами ротора и корпуса двигателя.

Примеры силовых схем роторов: