Φορτιογραφικές παραμέτρους και υπολογιστική κατάσταση των δίσκων συμπιέστρων και τουρμπινών των κινητήρων αεροσκαφών

Φορτιογραφικές παραμέτρους και υπολογιστική κατάσταση των δίσκων συμπιέστρων και τουρμπινών των κινητήρων αεροσκαφών

Παρά τις διαφορές στις λειτουργίες και τις δομές των συμπιεστήρων και των τουρβινών, ως προς την ισχύ, οι συνθήκες εργασίας των κύκλων των δύο είναι περίπου ίδιες. Ωστόσο, η φάρδελη της τουρμπίνας είναι σε υψηλότερη θερμοκρασία, πράγμα που σημαίνει ότι οι συνθήκες εργασίας της φάρδελας της τουρμπίνας είναι πιο απαιτητικές.

Οι φορτίες που υφίστανται ο συμπιεστήρας ή η φάρδελα μιας αεροπορικής μηχανής είναι οι εξής:

1. Κεντριφυγή από την μάζα

Το φύλλο πρέπει να αντέξει την κεντριφυγή που προκαλείται από τις στάβλες και το φύλλο ίδιο λόγω της περιστροφής του ρότορα. Στις υπολογισμούς ισχύος πρέπει να ληφθούν υπόψη οι εξής ταχύτητες περιστροφών:

Σταθερή ταχύτητα λειτουργίας στο σημείο υπολογισμού ισχύος που καθορίζεται μέσα στο φλογόδειπνο πτήσης;

Μέγιστη επιτρεπόμενη σταθερή ταχύτητα λειτουργίας που καθορίζεται στις προδιαγραφές του μοντέλου;

115% και 122% της μέγιστης επιτρεπόμενης σταθερής ταχύτητας λειτουργίας.

Τα κουδούρια, τα κλειδώματα, τα φραγμάτια, τα βολτάκια, οι μπουλόνες και οι συρρόμβους που εγκαθίστανται στον δίσκο είναι όλοι τοποθετημένοι στην άκρη του δίσκου τροχού. Συνήθως, η εξωτερική άκρη του δίσκου τροχού είναι στον κάτω μέρο της κοιλιάς. Υποθέτοντας ότι αυτές οι φορτίες είναι ομοιόμορφα κατανεμημένες στην επιφάνεια της εξωτερικής άκρης του δίσκου τροχού, η ομοιόμορφη φορτία είναι:

Όπου F είναι η άθροιση όλων των εξωτερικών φορτίων, R είναι ο ακτίνας της εξωτερικής κύκλου του τροχού, και H είναι η αξονική πλάτος της εξωτερικής άκρης του τροχού.

Όταν η παραλλαγή της κοιλιάς είναι παράλληλη με τον άξονα περιστροφής του δίσκου τροχού, ο ακτίνας της εξωτερικής άκρης λαμβάνεται ως ο ακτίνας της θέσης όπου βρίσκεται η παραλλαγή της κοιλιάς. Όταν η παραλλαγή της κοιλιάς έχει ένα γωνιαίο κλίσιμο στην ακτινική κατεύθυνση με τον άξονα περιστροφής του δίσκου τροχού, ο ακτίνας της εξωτερικής άκρης λαμβάνεται προσεγγιστικά ως η μέση τιμή των ακτινών των πρώτων και τελευταίων κοιλιών της παραλλαγής.

2. Θερμική φορτία

Ο δίσκος τροχού πρέπει να αντέξει τη θερμική φορτίαση που προκαλείται από μη ενιαία θέρμανση. Για τον δίσκο συμπιεστή, η θερμική φορτίαση μπορεί γενικά να αγνοηθεί. Ωστόσο, με την αύξηση του συνολικού λόγου πίεσης του μηχανήματος και της ταχύτητας πτήσης, ο ρεύματος αέρα στην έξοδο του συμπιεστή έχει φτάσει σε πολύ υψηλή θερμοκρασία. Έτσι, η θερμική φορτίαση των δίσκων πριν και μετά τον συμπιεστή είναι μερικές φορές μη αρνήσιμη. Για τον δίσκο τούρμπινας, η θερμική τάση είναι ο πιο σημαντικός παράγοντας μετά την κεντριφύγα δύναμη. Οι εξής τύποι θερμοκρασιακών πεδίων πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την υπολογιστική διαδικασία:

Σταθερό πεδίο θερμοκρασίας για κάθε υπολογισμό δυνάμεων που καθορίζεται στο χαρτί πτήσης;

Σταθερό πεδίο θερμοκρασίας σε ένα τυπικό κύκλο πτήσης;

Μεταβατικό πεδίο θερμοκρασίας σε ένα τυπικό κύκλο πτήσης.

Όταν γίνεται εκτιμήση, αν τα αρχικά δεδομένα δεν μπορούν να παρουσιαστούν πλήρως και δεν υπάρχει μετρηθείσα θερμοκρασία για αναφορά, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι παράμετροι ρευματικής υπό την κατάσταση σχεδιασμού και την κατάσταση υψηλότερου θερμοκρατικού φορτίου για εκτίμηση. Η εμπειρική σχέση για την εκτίμηση του θερμοκρατικού πεδίου στον δίσκο είναι:

Στην σχέση, T είναι η θερμοκρασία στο απαιτούμενο ακτίνιο, T0 είναι η θερμοκρασία στο κεντρικό τρύπανο του δίσκου, Tb είναι η θερμοκρασία στον άκρο του δίσκου, R είναι οποιοδήποτε ακτίνιο στο δίσκο, και οι υποδείξεις 0 και b αντιστοιχούν στο κεντρικό τρύπανο και τον άκρο, αντίστοιχα.

m=2 αντιστοιχεί σε τιτάνιο υπόθερμο και σενιδικό χάλκαλι χωρίς επιβλητική ψύξη;

m=4 αντιστοιχεί σε χαλκοβάσειο υπό επιβλητική ψύξη.

• Για δίσκο υψηλής πίεσης συμπιεστή

Σταθερό θερμοκρατικό πεδίο:

Όταν δεν υπάρχει ρεύμα ψύξης, μπορεί να θεωρηθεί ότι δεν υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας;

Όταν υπάρχει ρεύμα αέρα ψύξης, η Tb μπορεί να ληφθεί προσεγγιστικά ως η θερμοκρασία εξόδου του ρεύματος αέρα σε κάθε επίπεδο του καναλιού + 15 ℃ και η T0 μπορεί να ληφθεί προσεγγιστικά ως η θερμοκρασία εξόδου του ρεύματος αέρα στο επίπεδο ψύξης εξαγωγής + 15 ℃ .

Παράμετροι παροδικού θερμοκρατικού πεδίου:

Η Tb μπορεί να ληφθεί προσεγγιστικά ως η θερμοκρασία εξόδου του ρεύματος αέρα σε κάθε επίπεδο του καναλιού;

Η T0 μπορεί να ληφθεί προσεγγιστικά ως το 50% της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος τροχιάς όταν δεν υπάρχει ρεύμα αέρα ψύξης. Όταν υπάρχει ρεύμα αέρα ψύξης, μπορεί να ληφθεί προσεγγιστικά ως η θερμοκρασία εξόδου του σταδίου εξαγωγής ψύξης.

• Για τον δίσκο του τυμπάνου

Σταθερό θερμοκρατικό πεδίο:

Tb0 είναι η διατομική θερμοκρασία της ρίζας της φολιάς; △ Η T είναι η θερμοκρασιακή μείωση του καρφιού, η οποία μπορεί να ληφθεί προσεγγιστικά ως εξής: △ T=50-100 ℃ όταν το καρφί δεν ψύχεται; △ T=250-300 ℃ όταν ο κολλητής ψυγεί.

Παράμετροι παροδικού θερμοκρατικού πεδίου:

Ο δίσκος με τα κρύοβλαδιά μπορεί να προσεγγιστεί ως εξής: παραπόντιος υπολογισμός θερμοκρασίας = 1.75 × σταθερή κατάσταση υπολογισμού θερμοκρασίας;

Ο δίσκος χωρίς κρύοβλαδιά μπορεί να προσεγγιστεί ως εξής: παραπόντιος υπολογισμός θερμοκρασίας = 1.3 × σταθερή κατάσταση υπολογισμού θερμοκρασίας.

3. Δύναμη αέρα (αξονική και περιφερική δύναμη) που μεταφέρεται από τα βλαδιά και την πίεση αέρα στα μπροστά και πίσω άκρα του φρεντεράρη

• Δύναμη αέρα που μεταφέρεται από τα βλαδιά

Για τα βλαδιά συμπιεστή, η συνιστώσα δύναμης αέρα που δρα σε μονάδα ύψος βλαδιού είναι:

Αξονικά:

Όπου Zm και Q είναι ο μέσος ακτίνας και ο αριθμός των σφαλιδών; ρ 1m και ρ 2m είναι η πυκνότητα του αεροφόρου ρεύματος στις εισαγωγικές και εξαγωγικές τμήματα. C1am και C2am είναι η αξονική ταχύτητα του αεροφόρου ρεύματος στον μέσο ακτίνα στα εισαγωγικά και εξαγωγικά τμήματα. p1m και p2m είναι η στατική πίεση του αεροφόρου ρεύματος στον μέσο ακτίνα στα εισαγωγικά και εξαγωγικά τμήματα.

Περιφερική κατεύθυνση:

• Για σφαλιδωτά τουρβινού

Η κατεύθυνση της δύναμης του αερίου στο αέριο διαφέρει από τις δύο παραπάνω τύπους με ένα σύμβολο αρνητικού σημείου. Γενικά υπάρχει μια συγκεκριμένη πίεση στο κενό μεταξύ δύο βάντων (ειδικά των βάντων συμπιεστήρα). Εάν η πίεση στους γειτονικούς χώρους είναι διαφορετική, θα προκύψει διαφορά πίεσης στις βάντες μεταξύ των δύο κενών, △ p=p1-p2. Γενικά, △ p έχει λίγη επίδραση στη στατική ισχύ των βάντων, ειδικά όταν υπάρχει ένα τρύπα στο κολόνι των βάντων, △ p μπορεί να αγνοηθεί.

4.Τορκιαλή δύναμη που προκαλείται κατά τη διάρκεια μανιούρ αεροπορικής πτήσης

Για φανές μεγάλου διαμέτρου με σφαιρικά κρίσματα, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη η επίδραση των γυροσκοπικών στιγμών στο καμπυλωτικό άχραντο και την ταλάντωση του δίσκου.

5.Δυναμικές φορτίωσεις που προκαλούνται από την ταλάντωση των κρισμάτων και του δίσκου

Η ταλαντωτική άχραντος που προκαλείται στον δίσκο όταν τα κρίσματα και οι δίσκοι ταλαντώνονται πρέπει να συνδυαστεί με την στατική άχραντο. Οι γενικές δυναμικές φορτίωσεις είναι:

Η περιοδική μη-ομοιόμορφη ατμοσφαιρική δύναμη στα κρίσματα. Εξαιτίας της παρουσίας του κρέματος και της απομονωμένης καύσης στο ροή, η ροή αέρα είναι μη-ομοιόμορφη κατά μήκος της περιφέρειας, που προκαλεί μια περιοδική μη-ισορροπημένη ατμοσφαιρική δύναμη στα κρίσματα. Η συχνότητα αυτής της δύναμης είναι: Hf = ω m. Μεταξύ αυτών, ω είναι η ταχύτητα του ρότορα του μηχανήματος, και m είναι το πλήθος των κρεμάτων ή καύσεων.

Η περιοδική μη-ομοιόμορφη ατμοσφαιρική πίεση στην επιφάνεια του δίσκου.

Η ενεργειακή δύναμη που μεταφέρεται στον δίσκο μέσω του συνδεδεμένου αξόνα, του δακτυλίου σύνδεσης ή άλλων μερών. Αυτό οφείλεται στην ανισορροπία του συστήματος αξόνα, που προκαλεί την σαλπίνγα του ολοκλήρου του μηχανήματος ή του συστήματος ροτορά, επομένως κινώντας τον συνδεδεμένο δίσκο να σαλπίζει μαζί.

Υπάρχουν πολύπλοκες δια摄επαγωγικές δυνάμεις μεταξύ των φύλλων του πολυροτορικού αεριού, οι οποίες θα επηρεάσουν την σαλπίνγα του συστήματος δίσκων και πλακών.

Σαλπίνγα σύνδεσης δίσκου. Η σαλπίνγα σύνδεσης της άκρης του δίσκου σχετίζεται με τα endiathetika χαρακτηριστικά σαλπίνγας του συστήματος δίσκου.Όταν η ενεργειακή δύναμη στο σύστημα δίσκου είναι κοντά σε κάποια τάξη δυναμικής συχνότητας του συστήματος, το σύστημα θα εναρμονιστεί και θα παράγει σαλπιντική έπιθεση.

6.Έπιθεση συνέλιξης στη σύνδεση μεταξύ του δίσκου και του αξόνα

Η σύγχρονη προσαρμογή μεταξύ του δίσκου και του άξονα θα δημιουργήσει συνδεσμικό stress στον δίσκο. Η μέγιστη τιμή του συνδεσμικού stress εξαρτάται από τη σύγχρονη προσαρμογή, το μέγεθος και το υλικό του δίσκου και του άξονα, και σχετίζεται με άλλες φορτίωσεις στον δίσκο. Για παράδειγμα, η ύπαρξη φορτίου από την κεντριτική δύναμη και την θερμική πίεση θα επεκτείνει το κεντρικό τρύπα του δίσκου, θα μειώσει τη σύγχρονη προσαρμογή, και ως εκ τούτου θα μειώσει το συνδεσμικό stress.

Μεταξύ των παραπάνω φορτίων, η μάζα κεντριτικής δύναμης και η θερμική φορτίωση είναι οι κύριοι συστατικοί. Κατά την υπολογιστική ανάλυση της δυνατότητας, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι εξής συνδυασμένες ταχύτητες περιστροφής και θερμοκρασίες:

Η ταχύτητα για κάθε σημείο υπολογισμού δυναμικής που καθορίζεται στο πτεροειδές εγγράφημα και το θερμικό πεδίο στο αντίστοιχο σημείο;

Το πεδίο θερμοκρασίας σε κατάσταση ισορροπίας στον σημειό μέγιστης φορτίωσης θερμανσης ή το μέγιστο διαφορά θερμοκρασίας κατά την πτήση και το μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα λειτουργίας σε κατάσταση ισορροπίας, ή το αντίστοιχο πεδίο θερμοκρασίας σε κατάσταση ισορροπίας όταν επιτυγχάνεται η μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα λειτουργίας σε κατάσταση ισορροπίας κατά την πτήση.

Για τα περισσότερα μηχανήματα, η αποδείξη είναι συχνά η χειρότερη κατάσταση τάσης, έτσι ώστε να λαμβάνεται υπόψη η συνδυασμένη κατάσταση του πεδίου θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της αποδείξης (όταν επιτυγχάνεται η μέγιστη διαφορά θερμοκρασίας) και η μέγιστη ταχύτητα λειτουργίας κατά την αποδείξη.