газотурбинный двигатель

Формула изобретения

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий компрессор низкого давления, соединенный посредством вала с турбиной низкого давления, компрессор высокого давления с рабочими колесами, соединенный вторым валом с турбиной высокого давления, пусковое устройство, подключенное к второму валу, и устройство соединения обоих валов, отличающийся тем, что, с целью сокращения продолжительности запуска, двигатель снабжен сцепляющим устройством, рабочие колеса компрессора высокого давления разбиты по крайней мере на две группы, соединены между собой сцепляющим устройством, причем первая по ходу рабочего потока группа рабочих колес установлена с возможностью свободного вращения, а вторая жестко соединена с вторым валом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в пусковых системах газотурбинных двигателей (ГТД).

Целью изобретения является сокращение продолжительности запуска.

На чертеже представлена схема устройства двухвального двигателя, конструктивное исполнение которого содержит ротор высокого давления, который состоит из двух групп рабочих колес компрессора высокого давления - первой 1 и второй 2, жестко соединенной с валом 3 турбины 4. Пусковое устройство 5 подключено к валу 3 ротора высокого давления. Группы 1 и 2 рабочих колес компрессора высокого давления соединены между собой сцепляющим устройством, которое, например, включает в себя удерживаемые в утопленном положении пружинами 6 толкатели 7, что обеспечивает на начальном этапе запуска ГТД свободное вращение первой группы 1 рабочих колес. Дополнительно двигатель содержит вал 8 ротора низкого давления, состоящего из компрессора и турбины низкого давления, и устройство 9 соединения валов 8 и 3.

ГТД в процессе запуска работает следующим образом.

По мере раскрутки пусковым устройством 5 вала 3 ротора высокого давления совместно с последней группой 2 рабочих колес компрессора высокого давления происходит под действием центробежных сил выдвижения толкателей 7, преодолевающих усилие пружин 6. Это обеспечивает фрикционное сцепление последней группы 2 рабочих колес компрессора высокого давления с первой, находящейся в режиме свободного вращения (авторотирующей).

Последующий процесс запуска организуется путем соединения устройством 9 валов 3 и 8.

Сцепление групп ступеней должно производиться устройствами, предотвращающими возникновение недопустимых ударных и тепловых нагрузок, например кинематическими или фрикционными.

По мере раскрутки пусковым устройством 5 последней группы 2 рабочих колес компрессора высокого давления, жестко соединенной с валом 3, происходит снижение запаса газодинамической устойчивости рабочих колес этой группы. Для обеспечения газодинамической устойчивости последней группы 2 рабочих колес необходимо при определенной частоте вращения вала 3 произвести сцепление этой группы рабочих колес с авторотирующей (находящейся в режиме свободного вращения) первой группой 1 рабочих колес.

Выбор частоты вращения вала 3, соответствующей моменту сцепления групп 1 и 2 рабочих колес, производится из условия обеспечения потребного запаса газодинамической устойчивости последней группы 2. Момент сцепления групп 1 и 2 рабочих колес обеспечивается характеристиками сцепляющих устройств, например подбором масс толкателей 7, их количества и усилий пружин 6. (56) Котляр И. В. Переходные процессы в газотурбинных установках. Л. : Машиностроение, 1973, с. 175-182.