ТЕМА № 12. «СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПИТАНИЯ И АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА В ГТД»

Система низкого давления предназначена для повышения давления топлива, поступающего из топливных баков самолёта, фильтрации его и подачи на вход в агрегаты топливной системы двигателя.

Система низкого давления включает в себя (Рис 15.1): входную топливную проставку, подкачивающий насос (ДЦН), фильтр, кран слива топлива, трубопроводы.

Входная топливная проставка. Проставка 1 (Рис. 15.2) предназначена для перемешивания топлива из сливных полостей агрегатов с топливом, поступающим из баков. Проставка изготовлена из титанового сплава и представляет из себя конической формы трубу с прикреплёнными фланцами и кожухом 2. К кожуху приварены штуцера, соединяющиеся со сливными магистралями из агрегатов топливной системы. Отверстия Б служат для равномерного смешения потоков топлива.

Подкачивающий насос ДЦН-78 (Рис. 15.2) предназначен для создания необходимого давления на входе в основной и форсажный насосы высокого давления, с целью обеспечения необходимого их кавитационного запаса при заданных расходах топлива.

Насос состоит из корпуса 6 и ротора. Корпус 6 насоса задним фланцем крепится к коробке двигательных агрегатов (КДА). К переднему фланцу корпуса присоединена входная проставка. В корпусе выполнен спиральный диффузор - улитка 10 и прямолинейный конический диффузор - патрубок 11 отвода топлива от насоса.

Ротор насоса состоит из рабочего колеса (крыльчатки) 7 закрытого типа и подпорного шнека 4. Крыльчатка и шнек установлены на выходном валу КДА. Крутящий момент с вала на крыльчатку и шнек передаётся с помощью шпонок 8 и 5. Применяемый здесь осевой шнековый преднасос 4 повышает кавитационный запас центробежного насоса.

Для разгрузки ротора насоса от осевых сил осуществляется перезапуск топлива из камеры А за крыльчаткой через отверстие 9 в диске колеса.

Давление топлива на входе в насос 0,05...0,33 МПа. На выходе из насоса давление топлива 0,27...1,38 МПа. Производительность насоса 3500...50000 л/ч.

Топливный фильтр низкого давления предназначен для очистки топлива от механических примесей размером 16...25 мкм.

Фильтр состоит (Рис. 15.3) из корпуса 2 со штоком 14, фильтрующего пакета 1, перепускного клапана 10 и клапана стравливания воздуха 4.

Шток 14 закреплён в корпусе с помощью вкладыша 15 и разрезного кольца 16. В верхней части в корпус установлена втулка 8, предохраняющая корпус от повреждений при монтаже и демонтаже фильтрующего пакета. На корпусе расположены фланцы подвода и отвода топлива, замеров параметров. В корпусе установлен приёмник замера температуры 9 топлива на выходе из фильтра.

Фильтрующий пакет состоит из сетчатого гофрированного цилиндра, помещённого в стальной

перфорированный кожух 1 и закреплённого в каркасе 5 с помощью гильзы 11, установленной на штоке

14, пружины 12 и нижней крышки 13. Каркас выполнен заодно с верхней крышкой, в которой гайкой крепится втулка 6 с воротком 7 для монтажа и демонтажа фильтрующего пакета. На каркасе расположен проволочный щелевой фильтр 3 грубой очистки.

Герметизация всех наружных и внутренних соединений осуществляется резиновыми уплотнительными кольцами.

Топливо поступает в полость А корпуса и внутреннюю полость Б каркаса, проходит через фильтрующий пакет и поступает в полость В корпуса, откуда через выходные фланцы поступает к потребителям.

В случае засорения фильтрующего элемента и достижения перепада давления на перепускном клапане 0,2+^0,03 МПа, клапан открывается и в систему поступает топливо, отфильтрованное только проволочным щелевым фильтром 3.

Клапан стравливания воздуха 4 используется только при заправке системы топливом. При этом вместо заглушки на клапан устанавливается специальное приспособление, которым отжимается шарик от седла и открывается вход для воздуха из полости фильтра. Для слива топлива из фильтра и трубопроводов используется сливной кран 17.

3.Топливная система основного контура.

Система основного контура предназначена для подачи топлива в основную КС, управления механизацией компрессора и других агрегатов и включает в себя:

- агрегат НР-59А;

- клапан сброса и останова КСО-59;

- топливомасляный радиатор (ТМР);

- распределитель топлива РТ-59И;

- топливные коллекторы с форсунками;

- агрегаты системы автоматического управления.

Конструкция ТМР была описана в разделе 2 «Масляная система». КСО-59 и агрегаты системы управления будут рассмотрены в разделе 5 «Система управления двигателем».

Агрегат НР-59А обеспечивает подачу и дозирование топлива в основном контуре, и питание топливом автоматики форсажного контура на бесфорсажных режимах.

Здесь будет рассмотрен качающий узел агрегата НР-59А.

Качающий узел агрегата НР-59А представляет собой плунжерный насос переменной производительности и состоит из ротора 3 (Рис. 15.4), наклонной шайбы 9 и сервопоршня 17. Все элементы насоса собраны в едином корпусе НР-59А.

Ротор насоса состоит из конусообразного барабана 8 с хвостовиком и установлен на двух подшипниках скольжения 7 и 13. Ротор прижимается к золотниковой шайбе 15 пружиной 5, а при работе двигателя - и давлением топлива. В барабане равномерно по окружности выполнено семь наклонных цилиндрических камер. Со стороны хвостовика в пазы запрессованы бронзовые втулки, в которых располагаются плунжеры 2. Привод ротора осуществляется с помощью рессоры 6.

Плунжеры 2 - стальные. На их головках установлены и завальцованы стальные подпятники 10 с бронзовой подкладкой, опирающейся на сферическую поверхность наклонной шайбы. Подпятники зафиксированы в сепараторе 4, который обеспечивает их прилегание к наклонной шайбе. Величина хода плунжеров зависит от угла установки наклонной шайбы. Для

изменения производительности насоса шайбу крепят в корпусе так, что её можно поворачивать относительно оси, перпендикулярной оси ротора. Перестановочное усилие создаётся с помощью сервопоршня 17, связанного с шайбой штоком и серьгой.

Золотниковая шайба 15 выполнена с двумя дугообразными окнами, через

которые подводится к плунжерам и отводится от них топливо. Поверхность контакта шайбы с ротором притирается для обеспечения герметичности каналов входа и выхода топлива.

Принцип действия насоса заключается в том, что при вращении ротора благодаря наклонному положению шайбы 9 плунжеры 2 совершают относительно ротора возвратно-поступательное движение. При перемещении плунжеров в течение первого полуоборота ротора топливо поступает в их внутренние полости через всасывающее окно 1 золотниковой шайбы 15, а в течение второго полуоборота выталкивается через нагнетающее окно 14 в магистраль высокого давления.

При постоянной частоте вращения ротора n_р производительность насоса Q_H, определяется углом установки шайбы φ_Ш (Рис. 15.5), имеющей регулируемый упор максимальной производительности 11. Упор минимальной производительности 18 ограничивает перемещение сервопоршня 17 вправо (по рисунку).

Наклонные сверления 3 в роторе выполняют при его вращении роль центробежного насоса, повышающего давление в полости корпуса, что увеличивает силу прижатия ротора к золотниковой шайбе 15. Это способствует уменьшению перетекания топлива через зазор между ротором и шайбой.

Эксплуатационные параметры насоса:

- максимальная производительность Q_{H макс} - не менее 7000 кг/ч;

Топливный коллектор с форсунками предназначен для подвода топлива в основную камеру сгорания и представляет собой кольцевой узел, состоящий из 24 корпусов форсунок, соединённых между собой двумя рядами трубок, закрытыми теплозащитными кожухами для уменьшения нагрева топлива в коллекторе.

Топливный коллектор крепиться на корпусе камеры сгорания с помощью пяти подвесок 20 (см. разрез двигателя). Такое крепление обеспечивает свободу температурных перемещений коллектора при работе двигателя. Подвод топлива к коллекторам осуществляется по трубопроводам 76, проходящим в наружном контуре двигателя.

Форсунки. Расход топлива через топливные форсунки определяется зависимостью

где

– μ - коэффициент расхода, определяемый геометрией форсунки;

– F_Ф - площадь выходного сечения форсунки;

– ρ - плотность топлива;

– ΔΡ_Ф - перепад давлений на форсунке.

Двигатель переходит с режима на режим за счёт изменения подачи топлива в камеру сгорания. Изменение расхода топлива через форсунки с нерегулируемой геометрией возможно лишь за счёт варьирования ΔΡ_Ф (минимальное значение которого должно быть не менее 0,5 МПа из условия получения необходимой тонкости распыления топлива). Поэтому, для увеличения расхода топлива по сравнению с минимальным, например в 10 раз, потребовалось бы повышение перепада давления до ΔΡ_Φ ≈ 50 МПа (500 кгс/см²). Для обеспечения столь значительных ΔΡ_Φ необходимо создание очень высоких давлений в полостях насоса-регулятора и топливных магистралях, что привело бы к усложнению конструкции элементов системы топливопитания и значительному увеличению её массы. Поэтому для изменения G_T в широких пределах варьируют величину F_Φ, применяя многосопловые форсунки.

Рабочие форсунки (Рис. 15.6) предназначены для обеспечения

качественного распыла топлива, подаваемого в основную камеру сгорания. На изучаемом двигателе установлено двадцать четыре

центробежных двухконтурных двухсопловых форсунки. В каждом из корпусов форсунок установлены фильтрующие и распыливающие элементы I и II контуров подачи топлива в камеру сгорания.

Фильтрующими элементами I и II контуров являются резьбовые фильтры 7 и 8.

Распыливающими элементами

первого контура являются конический завихритель 6 и сопло-завихритель 5, а второго контура - сопло-завихритель 5 и сопло второго контура 3. На наружной части сопла-завихрителя 5 имеется поясок со спиральными канавками. В них топливо закручивается и в распыленном состоянии выбрасывается в жаровую трубу через сопло второго контура.

Герметичность между контурами внутри форсунки обеспечивается уплотнением по торцам деталей 5 и 8 путём затяжки их соплом-завихрителем 5.

Для исключения нагарообразования на торце форсунки предусмотрен обдув его воздухом, поступающим через отверстия в кожухе 4.

Соотношение расходов топлива между I и II контурами принято 1:20 (при одинаковом давлении топлива в контурах).

Такое соотношение расходов позволило обеспечить:

- приемлемое давление топлива и коэффициента избытка воздуха в камере сгорания при запуске с режимов авторотации;

- работу КС от двух топливных коллекторов во всём диапазоне рабочих режимов, что позволяет избежать коксообразования в трубках коллектора;

- изменение расходов топлива от G_{T мин}=100 кг/ч при запуске с режимов авторотации до G_{T макс}⁼ 6500 кг/ч.

Распределитель топлива РТ-59И предназначен для распределения отдозированного топлива между I и II контурами форсунок, дренирования топливного коллектора при останове двигателя, исключения попадания топлива в КС на неработающем двигателе.

Распределитель топлива состоит (Рис 15.7) из запорного клапана первого

контура 14, запорного клапана второго контура 1, распределительного крана 3 и штуцеров, размещённых в корпусе агрегата.

Запорные клапаны первого и второго контуров предназначены для герметизации агрегата от камеры сгорания на неработающем двигателе и обеспечения подачи топлива при достижении заданного давления топлива перед клапанами.

Распределительный кран 3 обеспечивает

заданное изменение расхода топлива во второй контур форсунок в зависимости от расхода в первый контур и поддерживает давление топлива на выходе из насоса-регулятора, необходимое для нормальной работы топливной автоматики.

На неработающем двигателе запорные клапаны 1 и 14 закрыты усилием пружин 19 и 15. При запуске двигателя дозированное топливо через жиклёр 5 и кольцевую проточку во втулке 6 подводится к запорному клапану 14.

При достижении определённого давления клапан 14 снимается с верхнего (см. Рис. 15.7) «седла», пропуская топливо в полость «а». Здесь давление топлива воздействует на дополнительную эффективную площадь клапана и перемещает его до упора в нижнее «седло». Дифференциальность эффективных площадей клапана 14 и наличие подпорного шарикового клапана 11 позволяют обеспечить надёжное открытие запорного клапана при малой частоте вращения (n=10%) ротора качающего узла НР-59А во всех эксплуатационных условиях. После открытия клапана 14 топливо через штуцер 12 поступает в первый контур форсунок.

При достижении определённого перепада давления на жиклёре 5 распределительный клапан второго контура 3 открывает профилированные окна во втулке 6 и топливо, открывая клапан 1, поступает во второй контур форсунок. По мере роста расхода топлива перепад давления на отверстиях клапана 1 увеличивается, и клапан перемещается на упор в штуцере 18.

После останова двигателя и закрытия запорных клапанов первого и второго контуров форсунок топливо, оставшееся в коллекторах, под действием давления воздуха в камере сгорания, создаваемого компрессором в режиме авторотации или выбега, вытесняется через штуцеры 18 и 12, сливные отверстия «В» клапана 1, шариковый клапан 16, пазы «2» клапана 14 и штуцер 17 в дренажную систему двигателя.

Изменение подачи топлива в двигатель в зависимости от перепада давления топлива в первом контуре показано на рис. 15.8.

ТЕМА № 12. «СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПИТАНИЯ И АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА В ГТД».

ЗАНЯТИЕ №4. «Система топливопитания ФКС двигателя РД-33-2С».

Время: 2 часа (практическое занятие)

Цель занятия: Изучить топливную систему форсажного контура, дренажную систему, основные правила эксплуатации двигателя РД-33-2С.

Изучаемые вопросы:

1.Топливная система форсажного контура.

2.Дренажная система двигателя.

3.Основные правила эксплуатации топливной системы двигателя.

1.Топливная система форсажного контура.

Топливная система форсажного контура предназначена для подачи и дозирования топлива в форсажную камеру и состоит из (Рис. 15.1) агрегата ФН-59А, агрегатов системы автоматического управления и топливных коллекторов с форсунками.

Агрегат ФН-59А (рис. 15.9) представляет собой одноступенчатый насос центробежного типа и обеспечивает подачу топлива на форсированных режимах в форсажный контур, а также перепуск топлива от НР-59А для питания агрегатов автоматики форсажного контура на нефорсированных режимах работы двигателя.

Основными узлами агрегата ФН-59А (рис 15.9) являются центробежный насос, клапан входа, эжектор, узел запорного клапана, клапан перепуска топлива основного контура.

Основными элементами насоса являются рабочее колесо 6, вал 16 и корпус опор 11. Вал ротора установлен на двух подшипниках, размещённых в стальной втулке 15. Между наружными кольцами подшипников 6 размещена распорная втулка 10, являющаяся также форсуночным кольцом, по каналам которого подводится к подшипникам масло, поступающее из магистрали через переходник. Сливается масло в КДА по каналу 14 во фланце крепления агрегата. Необходимый осевой натяг наружных колец подшипников обеспечивается тарельчатой пружиной 9.

Рабочее колесо (открытого типа) крепится на валу консольно. Крутящий момент с рессоры 13 на вал и с вала на рабочее колесо передаётся через эвольвентные осевые шлицы.

Корпус опор 11 ротора изготовлен из алюминиевого сплава. Для крепления насоса на КДА на корпусе выполнен фланец под хомут.

Разделение топливной и масляной полостей насоса осуществляется с помощью торцевого контактного уплотнения 8, расположенного между рабочим колесом и роликовым подшипником.

Уплотнение состоит из двух не вращающихся, но подвижных в осевом

направлении втулок 2 и 6 (Рис. 15.10) и двух вращающихся колец 1 и 9.

Невращающиеся втулки помещены в направляющие стаканы 3 и 8. Шипы 7 втулок входят в осевые прорези стаканов, что обеспечивает удержание втулок от поворота. К вращающимся кольцам 1 и 9 втулки прижимаются пружиной 10. Для предотвращения перетекания топлива и масла через зазоры между втулкой и стаканом в корпусе 5 уплотнения, установлены фторопластовые манжеты 4, поджимаемые к корпусу кольцевой пружинкой. Просочившееся в межманжетную полость топливо или масло отводится через штуцер 17 (см. рис. 15.9) в дренажную систему.

Для уменьшения износа торцевого уплотнения его элементы охлаждаются. Торцевое уплотнение «по маслу» охлаждается маслом, подаваемым по каналу 12. После использования это масло отводится в КДА по каналу 14. Торцевое уплотнение «по топливу» охлаждается топливом, подводимым по каналу 18, которое затем попадает в полость рабочего колеса 6 и через эжектор 4 отводится на вход в ДЦН-78.

Корпус рабочего колеса и диффузора выполнены из алюминиевого сплава. Для уменьшения размыва стенок проточная часть диффузора защищена титановым корпусом. На выходе из диффузора установлен запорный клапан 21, предотвращающий проникновение топлива в агрегаты форсажного контура на нефорсированных режимах.

Клапан входа предназначен для включения и выключения подачи топлива в форсажный насос и включает в себя клапан 5, шток с сервопоршнем 3 и пружину 29.

На нефорсированных режимах питание автоматики форсажного контура осуществляется топливом основного контура через открытый клапан 24.

При включении форсированных режимов перекрывается клапан 7. При этом в полости 28 повышается давление, и сервопоршень 3 открывает клапан входа 5.

Форсажный насос вступает в работу. По мере увеличения давления топлива в диффузоре 20 сервопоршень 25, преодолевая усилие пружины 27, закрывает клапан 24, отсоединяя топливо основного контура от форсажного.

Одновременно с этим открывается клапан выхода 21, и топливо через канал 23 отводится на вход в регулятор сопла и форсажа (РСФ). По каналу 22 топливо отводится в распределитель форсажного топлива (РТФ) для предварительного заполнения I и II коллекторов.

Агрегаты автоматики и топливные коллекторы рассмотрены в Разделе 5 «Система управления двигателем».

Поиск по сайту: