Нагрузки действующие на крыло

 

Развертка винтовой линии

 

Сечения рабочей части  лопасти имеют крыльевые профили. Профиль лопасти характеризуется  хордой, относительной толщиной и  относительной кривизной.

Для большей прочности  применяют лопасти с переменной толщиной - постепенным утолщением к корню. Хорды сечений лежат  не в одной плоскости, так как  лопасть выполнена закрученной. Ребро лопасти, рассекающее воздух, называется передней кромкой, а заднее - задней кромкой. Плоскость, перпендикулярная оси вращения винта, называется плоскостью вращения винта.

Диаметром винта называется диаметр окружности, описываемой  концами лопастей при вращении винта. Диаметр современных винтов колеблется от 2 до 5 м. Диаметр винта В530ТА-Д35 равен 2,4 м.

Геометрический шаг винта - это расстояние, которое движущийся поступательно винт должен пройти за один свой полный оборот, если бы он двигался в воздухе как в твердой  среде.

Угол установки лопасти  винта j - это угол наклона сечения  лопасти к плоскости вращения винта.

Для определения, чему равен  шаг винта, представим, что винт движется в цилиндре, радиус г которого равен  расстоянию от центра вращения винта  до точки Б на лопасти винта. Тогда  сечение винта в этой точке  опишет на поверхности цилиндра винтовую линию. Развернем отрезок цилиндра, равный шагу винта Н по линии БВ. Получится прямоугольник, в котором  винтовая линия превратилась в диагональ  этого прямоугольника ЦБ. Эта диагональ  наклонена к плоскости вращения винта БЦ под углом j. Из прямоугольного треугольника ЦВБ находим, чему равен  шаг винта:

Шаг винта будет тем  больше, чем больше угол установки  лопасти j. Винты подразделяются на винты с постоянным шагом вдоль  лопасти (все сечения имеют одинаковый шаг), переменным шагом (сечения имеют  разный шаг).

Воздушный винт В530ТА-Д35 имеет  переменный шаг вдоль лопасти, так  как это выгодно с аэродинамической точки зрения. Все сечения лопасти  винта набегают на воздушный поток  под одинаковым углом атаки.

Если все сечения лопасти  винта имеют разный шаг, то за общий  шаг винта считается шаг сечения, находящегося на расстоянии от центра вращения, равном 0,75R, где R-радиус винта. Этот шаг называется номинальным, а угол установки этого сечения - номинальным углом установки.

Геометрический шаг винта  отличается от поступи винта на величину скольжения винта в воздушной среде.

Поступь воздушного винта - это действительное расстояние, на которое движущийся поступательно  винт продвигается в воздухе вместе с самолетом за один свой полный оборот. Если скорость самолета выражена в км/ч, а число оборотов винта  в секунду, то поступь винта Нп можно найти по формуле

Поступь винта несколько  меньше геометрического шага винта. Это объясняется тем, что винт как бы проскальзывает в воздухе  при вращении ввиду низкого значения плотности его относительно твердой  среды.

Разность между значением  геометрического шага и поступью воздушного винта называется скольжением  винта и определяется по формуле

S=H-Hn.

 

 

 

МАСЛЯНАЯ СИСТЕМА  ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ (ГТД)

 

В основе ГТД (газотурбинный  двигатель) имеются системы обеспечения  работы. Так при работе двигателя, который имеет огромное количество движущихся элементов, трущихся пар, выделяется тепло и снижается энергетический ресурс двигателя. Система подвода  масла обеспечивает снижение потерь энергетического ресурса двигателя.

 

Маслосистемы ГТД представляют собой совокупность устройств и  агрегатов, обеспечивающих:

 

- смазку трущихся поверхностей;

 

- отвод тепла, выделяющегося при трении и передаваемого в масло;

 

- защиту трущихся поверхностей от наклепа и коррозии;

 

- удаление продуктов износа из зоны трения трущихся пар.

 

На большинстве ГТД  масло используется также для  демпфирования опор роторов.

 

При необходимости, масло  в ГТД может применяться и  в качестве рабочего тела для различных  механизмов, агрегатов и т. п. Иногда масло используется для обогрева отдельных элементов двигателя.

При работе ГТД в разных климатических условиях, маслосистема является важной составляющей при запуске  двигателя, так как при запуске  двигателя в низких температурах элементы двигателя деформируются  и создают неплотности в полостях двигателя. Система подачи масла  обеспечивает подогрев двигателя и  осуществляет регулировку давления в полостях смазки двигателя. Которую  обеспечивает системы суфлирования и подачи масла.

 

Маслосистема ГТД представляет собой совокупность специальных  устройств и агрегатов, обеспечивающих подачу масла в узлы трения двигателя  для снижения потерь, мощности в  них, уменьшения износа деталей, отвода тепловой энергии, выделяющейся при  трении, защиты трущихся поверхностей от наклепа и коррозии, удаление твердых включений из зоны трения. Следовательно, основные задачи, стоящие  перед маслосистемой ГТД это:

1. Уменьшение износа трущихся поверхностей

2. Уменьшение потерь на трение.

3. Охлаждение узлов трения.

 

Каждая из этих задач связана  непосредственно с физическими (куда входят и тепловые) и химическими  процессами работы ГТД.

 

Обзор схем маслосистем приводит к выводу, что такие системы  могут быть:

- разомкнутые, когда масло подается только в узел с трущимися элементами.

- циркуляционная - когда происходит подача масла в элемент и откачка из него масла.

 

Класификация типов маслосистем

Схемы маслосистем:

Разомкнутая схема – применяются на двигателях с непродолжительной работой(двигателя беспилотных аппаратов, подьемные двигатели, турбокомпрессорные стартеры). В этом случае случае в качестве смазки можно использовать топливо.

Вывод : разомкнутые схемы  маслосистем не могут приминятся в авиационных двигателях, которые  требуют более тщательной смазки и защиты, для поддержания мощьности  и продолжительности и высотности полета.

Циркуляционная схема –обеспечивает низкие безвозвратные потери масла и длительную непрерывную работу двигателя. Циркуляционные системы подразделяются на одноконтурные в которых циркуляция происходит по схеме «бак- двигатель-бак», и двуконтурные, в которых бак в тои или иной степени исключается из циркуляции масла. Любая из систем будет считатся открытой, если маслобак сообщается с атмосферой либо непосредственно, либо через суфлер двигателя. Сообшение верхней, расположенной над маслом, полости бака с атмосферой через суфлер обуславливается желанием снизить безвозвратные потери масла путем уменьшения его выброса в атмосферу в жидкой фазе. В открытых системах давление масла на входе в нагтетающий насос уменьшается с увеличением высоты полета, и поэтому их высотность относительно мала. Закрытые системы обладают большей высотностью и обеспечивают ускоренный прогрев масла при запуске двигателя. В закрытых системах внутри маслобака создается избыточное по отношению к атмосферному давление. Величина избыточного даввления поддерживается постоянной за счет установленного на маслобаке или трубопроводах масляной системы клапана.

В зависимости от величины давления подаваемого в систему  нагнетания масла маслосистемы класифицируются  на 2 варианта:

Регулированное давление масла.

Нерегулированное давление масла.

Маслосистема  с регулированным давлением масла

Преймушества : Подводит масло  к узлам трения в полном обьеме также и в случае аварийных  утечек из нее до тех пор, пока суммарная  велечина прокачки и аварийных утечек не привысит подачу нагнетаюшего насоса. После этого начнется снижатся давление масла на входе, что привидет к  срабатыванию сигнализатора мимального давления.

Недостаток : Производительность нагнетаюшего насоса на всех режима работы двигателя, превышает потребную, из-за чего значительную часть масла после  выхода из насоса приходится возвращать обратно на вход в него, кроме  номинального режима работы двигателя. То есть на малых режимах работы двигателя к трущимся поверхностям подается излишнее количество масла, что  ухудшает характеристики маслосистемы.

Циркуляционная маслосистема с регулированым давлением масла.

 

Схема циркуляционной маслосистемы:

1. Маслобак; 2. магистраль  всасывающая; 3. нагнетающий маслонасос; 4. Фильтр тонкой очистки; 5. клапан  редукционный; 6. датчик замеров давления; 7. Откачивающие маслонасосы; 8. Откачивающая  магистраль; 9. Воздухоотделитель центробежный; 10. Теплообменник; 11. Полости (масляные) двигателя; 12. Суфлирующая магистраль. 13. суфлер центробежный; 14. клапан  баростатический; 15. Клапан обратный; 16. Заборник масла маятниковый; 17. Воздухоотделитель статический; 18. Клапан перепускной. 

Маслосистема  с нерегулированным давлением масла

Преймушества: величина давления масла зависит от частоты вращения ротора ГТД, она всегда удовлетворяет  действительную поребность узлов трения в нем, а запас нагнетаюшего насоса насоса по производительности при этом незначителен.

Недостатки: в случае запуска  двигателя при низких отрицательных  температурах нагнетаемое масло  обладает высокой вязкостью и  в маслоситеме его давление может  достигать величин, при которых  в агрегатах и трубопроводах  могут возникнуть чрезмерные напряжения.

 

 

 

 

Схема циркуляционной маслосистемы (не регулированное давление масла):

1. Забор масла из маслобака. 2. Блок маслонасосов. 3. клапан предохранительный. 4. фильтр. 5сигнализатор максимального  перепада давления на фильтре. 6. ТМТ (топливо масляный теплообменник). 7 Воздухомасляный теплообменник. 8. слив в маслобак. 9 Воздухоотделитель. 10. суфлер центробежный. 11. Датчик  перепада давления между ступенями  нагнетания и откачивания. 12. фильтр  последнего шанса. 

Преимущества маслосистемы с неурегулированным давлением  масла по сравнению со схемой с  регулируемым давлением масла:

Существенно меньший барботаж (перемешивания) масла и, соответственно, меньшее тепловыделение.

Более эффективная по сравнению  с маслосистемой с регулируемым давлением откачка масла на всех режимах работы двигателя.

Лучшие условия смазки узлов трения при низкотемпературном запуске двигателя.

Отсутствие редукционного  клапана упрощает обслуживание маслосистемы

Заключение: для дальнейшего  анализа выбираем маслосистему с  нерегулированным давлением масла. Применение, которых используется шире по сравнению с другими схемами  маслосистем для двигателей последнего поколения.

При выборе схемы маслосистемы ГТД рекомендуется отдавать предпочтение замкнутой схеме с нерегулируемым давлением масла на входе в  двигатель. Полно поточная схема  позволяет спроектировать нагнетающий  масляный насос с меньшим запасом  по производительности. В целях строгой дозировки прокачки масла его подвод к узлам трения, включая смазку подшипников качения, выполняют через калиброванные струйные форсунки. Насосы, откачивающие масло из опор и агрегатов ГТД, должны в 2, 3 раза превосходить по производительности нагнетающие насосы.

Функциональное  описание

1. Маслосистема – Обеспечивает  сохранение энергоресурса двигателя,  обеспечить работу двигателя  на всех режимах двигателя.  Контроль летных способностей  двигателя на разных режимах  полета.

1.1. Система подвода масла  - Обеспечивает подвод масла к  трущимся парам, смазывая детали  двигателя, при трении которых  теряется общая мощность двигателя.  Данная подсистема сохраняет  энергоресурс двигателя. 

1.1.1 Маслобак- Обеспечивает  хранение масла. Определяет количество  масла которое циркулирует в  маслосистеме. Определяет напор  масла для блока маслонасоса. 

1.1.2 Блок маслонасосов  – Обеспечивает давление масла.  Шестеренчатые насосы компактны,  обеспечивают высокую производительность, обладают достаточной всасывающей  способностью, просты в производстве  и надежны в эксплуатации. Величина  создаваемого насосом давления  зависит от вязкости масла,  скорости вращения шестерен насоса, гидравлических сопротивлений системы. 

1.1.3 Трубопровод слива  масла – Обеспечивает перемещение  масла из подсистемы охлаждения  и очистки обратно в маслобак. Количество циркулируемого масла  зависит от вязкости масла,  диаметра трубопровода и давления  откачки. 

Функциональная схема

1.2 Система очистки и  охлаждения - Определяет ресурс работы  двигателя т. к в процессе  работы трущихся пар идет выделения  тепла которое влияет на расширение  элементов двигателя а следовательно  и износ трущихся пар. Подподсистема  охлаждения отводит тепло которое  выделяется при работе двигателя  подводя к элементам трения  охлажденное масло. Обеспечивает  очистку масла после смазывания  трущихся пар, определяя последующую  защиту трущихся пар маслом. Зависит  от вязкости масла, от пропускной  способности трубопроводов, матерьялов  фильтрования.

1.2.1 Подсистема фильтрации  – Обеспечивает очистку масла  после смазывания трущихся пар,  определяя последующую защиту  трущихся пар маслом. Зависит  от вязкости масла, от пропускной  способности трубопроводов, материалов  фильтрования.

1.2.1.1 Грубый сетчатый фильтр  – Обеспечивает фильтрацию масла  на выходе из маслобака. Фильтрация  масла зависит от вязкости  масла и напора масла и давления  нагнетающего насоса. Определяет  пропускную способность нагнетающей  ступени насоса.

1.2.1.2. Фильтр грубой очистки  – Устанавливается после нагнетающей  ступени насоса, определяет качество  масла после нагнетающей ступени  насоса, следовательно защиту трущихся  пар при смазывании. Влияет вязкость  масла, температура масла, напор  масла нагнетающей ступени масла  насоса.