Газотурбинная установка АЛ-31СТ

СОДЕРЖАНИЕ

1        Краткое описание газотурбинной установки АЛ-31СТ        4

2        Термогазодинамический расчет ГТУ в условиях ISO (ручной расчет)        16

2.1        Расчет рабочего процесса в КНД        17

2.2        Расчет рабочего процесса в КВД        18

2.3        Расчет рабочего процесса в камере сгорания        19

2.4        Расчет рабочего процесса в ТВД        21

2.5        Расчет рабочего процесса в ТНД        22

2.6        Расчет рабочего процесса в свободной турбине        24

2.7        Расчет рабочего процесса в выходном тракте        25

3        Термогазодинамический расчет ГТУ в условиях ISO (в программе DVIGwT v7.12c)        27

3.1        Теоретическая часть        27

3.2        Построение математической модели [4]        29

3.3        Формирование исходных данных        29

3.4        Термодинамический расчет ГТУ в условиях ISO        35

4.        ЗАКЛЮЧЕНИЕ        47

Список литературы        49

1. Краткое описание газотурбинной установки АЛ-31СТ

Высокоэффективный газотурбинный привод АЛ-31СТ создан на ОАО «А. Люлька-Сатурн» [1] на базе авиационного двигателя АЛ-31Ф, установленного на самолет Су-27 и его модификации, и предназначен для привода ротора нагнетателя ГПА. В качестве топлива для стационарного двигателя используется природный газ.

Так как двигатель АЛ-31Ф является двухконтурным, необходимо было ликвидировать вентилятор в наружном контуре, что было достигнуто подрезкой лопаток компрессора низкого давления (КНД). Однако при этом было решено корпус наружного контура уменьшенного диаметра оставить в схеме двигателя.

КНД осевого типа, четырехступенчатый, с нерегулируемым входным направляющим аппаратом (ВНА).

КВД осевого типа, девятиступенчатый, с регулируемыми направляющими аппаратами первых 3-х ступеней.

Сжатый в компрессоре и отбираемый из него воздух используется:

- В системе наддува опор двигателя;

- Для охлаждения деталей горячей части двигателя;

- В противообледенительной системе ГТД;

- В противообледенительной системе ГПА;

- Для нужд ГПА.

Низкоэмиссионная камера сгорания (КС), внедренная в ГТП, обеспечивает уровень вредных выбросов оксида азота менее 40 ppm и оксида углерода менее 80 ppm. Окружная неравномерность поля температур на выходе из КС снижена в 2 раза по сравнению с исходной КС.

Турбина высокого давления (ТВД) осевого типа, одноступенчатая, охлаждаемая.

Турбина низкого давления (ТНД) была оставлена без изменений по сравнению с двигателем- прототипом. Это оказалось возможным благодаря относительно слабой зависимости КПД турбины от степени расширения в диапазоне значений [pic 1], которая реализуется при переходе к стационарному двигателю.

Продольный разрез двигателя приведен на рисунке 1.1. Для обеспечения заданной частоты вращения газового нагнетателя и диапазона изменения мощности необходимо было разработать новый элемент, отсутствующий на авиационную двигателе- силовую турбину (СТ), имеющую с газогенератором только газодинамическую связь.