Основы проектирования элементов статора

Статор двигателя – это его неподвижная часть, воспринимающая силовые нагрузки, возникающие в двигателе. Статор двигателя состоит из корпуса компрессора, камеры сгорания, турбины, форсажной камеры и реактивного сопла. Корпус компрессора является важнейшей частью статора, основным элементом силовой схемы двигателя. Внутри корпуса компрессора на подшипниках устанавливается ротор двигателя, крепится направляющий аппарат, снаружи на корпус устанавливается коробка агрегатов, узлы крепления двигателя к самолету, агрегаты, обеспечивающие работу двигателя это элементы автоматики, масляные и топливные насосы и другие узлы. В стенках корпуса располагаются каналы подвода и отвода воздуха, отбираемого на подогрев или для охлаждения. трубопроводы для подвода и отвода масла в системе охлаждения. На корпус компрессора действуют силы:

1. Силы веса и инерции ротора

2. Избыточное давление воздуха на внутреннюю поверхность

3. Осевые силы от лопаток Направляющего аппарата

4. Крутящие моменты, передаваемые лопаткам НА

5. Осевые силы и изгибающие моменты, которые передаются на корпус от сопротивляющихся элементов

Корпус компрессора должен удовлетворять следующим требованиям:

1. Достаточная жесткость и прочность при малой массе

2. Удобство монтажа статорных лопаток

3. Простота конструкции

4. Герметичность

5. Удобство контроля состояния проточной части подшипников и шестеренок

6. Локализация возможных разрушений

Последнее требование необходимо для обеспечения высокой надежности двигателя, это обеспечивается непробиваемостью корпуса при возможном обрыве лопатки, поэтому над рабочими лопатками обычно устанавливаются кольца, которые изготавливаются из вязкого, ударопоглощающего материала. Корпус компрессора в зависимости от типа двигателя может состоять из различных частей, например, если двигателя одноконтурный то корпус обычно состоит из передней и задней части и корпуса направляющих аппаратов. Корпус НА тоже может состоять из разных частей, в зависимости от температуры и давления, действующих на внутреннюю поверхность. Части корпуса компрессора соединяются обычно между собой фланцами. Корпус К обычно состоит из наружных колец и внутренних, которые соединяются между собой радиальными связями, обычно в качестве радиальных связей используются лопатки НА или обтекаемые стойки. Радиальные связи передают усилие от опоры компрессора на корпус, также в корпусе К располагаются подшипники опоры двигателя, а внутри обтекаемых стоек можно разместить валы привода агрегатов, каналы подвода/отвода масла или теплого воздуха. НА вместе с ротором образует проточную часть компрессора, в зависимости от назначения К и технологии сборки его НА может быть разъемным или неразъемным. Неразъемный корпус К имеет равномерную жесткость, это позволяет обеспечить равномерный радиальный зазор, такой корпус просто изготовить и он более легкий чем разъемный, однако сборка компрессора очень сложная. Если К технологичной сборки, то корпус К выполняется разъемный, чтобы обеспечить технологичность сборки. Разъем мб продольным или поперечным. Вид разъема зависит от конструкции ротора компрессора и его размера, например корпус компрессора с продольным разъемом позволяет выполнить сборку К с окончательно собранным и сбалансированным ротором.

Сборка К: сначала половина НА укладывается в первую половину корпуса, затем туда же вставляется ротор и собираются опоры, затем закрепляются второй часть корпуса с установленным НА.

При больших диаметральных размерах К для увеличения равномерной окружной жесткости необходимо выполнить ребра с большими степенями жесткости

В процессе проектирования необходимо учитывать, что разъем облегчает монтаж К, но увеличивает его массу, потому что в этих случаях необходимо изготовлять дополнительные фланцы. Применение дополнительных фланцев вызывает необходимость фиксации и центровки частей корпуса и обеспечение герметичности соединения. Фиксация производится при помощи вырезанных болтов. При сборке корпуса необходимо обеспечить равномерность затяжки фланцев по окружности, чтобы избежать их прогибов, а для разборки необходимо применять специальные съемники. При проектировании корпуса необходимо предусмотреть специальные люки или отверстия, для обеспечения ремонтопригодности и контролепригодности двигателя, в отверстии должны устанавливаться специальные пробки, в двухконтурных двигателях КНД соединяется с КВД при помощи промежуточного корпуса, который служит для разделения потока воздуха на внутренний и наружный. Промежуточный корпус является силовым элементом двигателя. На промежуточном корпусе обычно устанавливаются задние опоры Ротора КНД, передняя опора Ротора КВД и центральная коническая передача. Промежуточный корпус обычно выполняется из титанового сплава. Снаружи на промежуточный корпус устанавливаются узлы крепления двигателя к самолету. На корпусе компрессора крепятся лопатки НА. НА представляют собой кольцевой набор неподвижных или поворотных профилированных лопаток, равномерно распределенных по окружности корпуса компрессора. Лопатки НА очень часто используются в качестве радиальных связей, для передачи усилий от корпуса подшипников в корпусу компрессора. Лопатки крепятся непосредственно к корпусу компрессора и к внутреннему кольцу. Крепление лопатки должно обеспечить необходимую жесткость, высокую точность, не изменяющуюся установку лопатки. Обычно лопатки НА крепятся консольно, т.е. лопатка прикреплена жестко только к корпусу, для этой цели на лопатке имеются полочки прямоугольной формы, которые крепят лопатку к корпусу при помощи винтов. Для уменьшения перетекания воздуха радиальный зазор м/ж торцами лопаток должен быть минимальный. Для повышения жесткости статора компрессора применяются двухстороннее крепление лопатки, различают способы крепления: жесткое(с обоих сторон лопатки) и с жестким креплением лопаток к корпусу и свободным к внутреннему кольцу, здесь допускается свободное перемещение лопатки.

При любом виде крепления на внутреннюю поверхность нижнего кольца наносятся специальные покрытия, на котором гребешки с поверхностью ротора нарезают канавки, такое уплотнение уменьшает перетекание воздуха между ступенями и способствует увеличению КПД компрессора,