«Устройство для крепления газотурбинного двигателя к летательному аппарату»

В настоящее время максимальная скорость полета истребителей в 2 … 3 раза превышает скорость звука, резко выросла их скороподъемность. Это достигнуто благодаря прогрессу в развитии авиационного двигателестроения, основным объектом которого являются газотурбинные двигатели (ГТД).

Авиационное двигателестроение – это высочайший уровень научных исследований и высоких технологий. Создание нового авиационного двигателя с высокими показателями по массе, габаритам и топливной экономичности – весьма трудоемкий процесс, требующий сложных и длительных испытаний и занимающий длительный период времени, как правило, 12 – 15 лет.

Основателем современной теории воздушно-реактивных двигателей (ВРД) является академик Б.С. Стечкин, который еще в 1929 г. опубликовал работу «Теория воздушного реактивного двигателя».

После Великой Отечественной войны авиадвигателестроительная промышленность нашей страны сумела быстро приступить к созданию реактивных двигателей. Первыми крупносерийными турбореактивными двигателями (ТРД) были двигатели РД-45 и ВК-1, созданные под руководством известного авиаконструктора В.Я. Климова в конце 40-х - начале 50-х гг. прошлого века.

В последующие годы в ОКБ-300 выдающимся авиаконструктором А.А. Микулиным, заместителем которого был Б.С. Стечкин, был создан ряд выдающихся по своим параметрам ТРД. Среди них АМ-3, устанавливаемый на тяжелом бомбардировщике Ту-16 и первом в мире реактивном лайнере Ту-104, РД-9Б с первой в мире трансзвуковой ступенью в компрессоре и Р11-300.

Превосходящие по ряду параметров мировой уровень авиационные ГТД были созданы также под руководством выдающихся конструкторов А.М. Люльки, Н.Д. Кузнецова, С.К. Туманского, В.А. Добрынина и других.

Разработка представленного проекта относится к области авиационной техники и может быть использовано в узлах крепления двигателя к самолету. Устройство для крепления газотурбинного двигателя к летательному аппарату содержит передний и задний пояса подвесок, одна из которых выполнена в виде траверсы с соединительными элементами на ее концах, шарнирно установленными на пальцах в проушинах, выполненных на корпусе двигателя. Траверса шарнирно соединена своей верхней частью с пилоном самолета. Каждый соединительный элемент траверсы непосредственно соединен с ответной проушиной двигателя, при этом, по меньшей мере, одна из продольных осей пальцев шарнирных соединений установлена поперек продольной оси двигателя.

Технический результат заключается в уменьшении размеров пояса подвески газотурбинного двигателя.

Огромный вклад в создание и развитие современной теории авиационных газотурбинных двигателей внес академик Б.С. Стечкин (1891– 1968). В 1929 г. им была опубликована основополагающая работа «Теория воздушного реактивного двигателя», а последующие его работы явились развитием теории рабочего процесса и характеристик ГТД. Под руководством Б.С. Стечкина специалистами ВВИА имени профессора Н.Е. Жуковского была создана научно-методическая школа и написаны общепризнанные фундаментальные учебники по теории авиационных газотурбинных двигателей.

Значительные заслуги в развитии теории газотурбинных двигателей принадлежат профессорам В.В. Уварову, И.И. Кулагину, Н.В. Иноземцеву, Т.М. Мелькумову, К.В. Холщевникову, С.М. Шляхтенко, А.В. Болгарскому, П.К. Казанджану, Ю.Н. Нечаеву, Р.М. Федорову и другим советским ученым.

К началу 30-х годов 20-го столетия учеными и изобретателями было предложено множество схем газотурбинных двигателей, была разработана теория их работы. Это стимулировало проведение исследований по практическому созданию авиационных газотурбинных двигателей.

Широкое применение ГТД в авиации стало возможным лишь с конца 40-х годов 20-го столетия (после окончания второй мировой войны), чему способствовали достижения теории и конструкции двигателей, а также достаточно высокий уровень авиационной металлургии и технологии.

Первые ГТД устанавливались на самолеты. Это позволило значительно увеличить скорость полета, дальность, полезную нагрузку.

Для всего последующего этапа развития авиационных ГТД характерной особенностью является улучшение их тяговых (мощностных) характеристик и экономичности. Это достигалось за счет комплексного совершенствования газодинамической схемы двигателей и параметров рабочего процесса, выразившегося в повышении уровней давления и температуры рабочего тела в двигателях.

Следует отметить, что постоянное улучшение основных характеристик авиационных двигателей привело к значительной интенсификации всех процессов, протекающих в них и к значительному усложнению конструкции. В свою очередь усложнение конструкции, широкое применение дорогостоящих конструкционных материалов (жаростойких и титановых сплавов), а также установка на двигатель большого числа систем, обеспечивающих его устойчивую работу и управление, привели к значительному увеличению стоимости двигателей. Все это выдвинуло в число первостепенных задач обеспечение надежности двигателей, существенно повысило требования к качеству технического обслуживания и эксплуатации авиационных двигателей.

Большой вклад в развитие авиадвигателестроения и создание высокоэффективных авиационных двигателей внесли коллективы отечественных конструкторских бюро, руководимые в разное время выдающимися учеными и конструкторами A.M. Люлька, В.Я. Климовым, А.А. Микулиным, В.А. Добрыниным, С.К. Туманским, Н.Д. Кузнецовым, А.Г. Ивченко и другими.

Как было сказано выше, газотурбинным двигателем называется двигатель, основными узлами которого являются: воздушный компрессор, камера сгорания и газовая турбина. ГТД является тепловой машиной, в которой химическая энергия топлива преобразуется или в кинетическую энергию газа, вытекающего из нее, в результате чего получается сила реакции (сила тяги), или в механическую работу на валу, которая используется для вращения воздушного винта самолета или винтов вертолета.

ГТД, использующие первый принцип получения силы тяги, называются двигателями прямой реакции, а ГТД, использующие второй принцип, – двигателями непрямой реакции.

В настоящее время на летательных аппаратах применяются следующие типы газотурбинных двигателей:

– турбореактивный двигатель (ТРД);

– турбореактивный двигатель с форсажной камерой сгорания (ТРДФ);

– турбореактивный двухконтурный двигатель (ТРДД);

– турбореактивный двухконтурный двигатель с форсажной камерой

сгорания (ТРДДФ);

– турбовинтовой двигатель (ТВД);

– турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД);

– турбовальный двигатель (ТВаД).

ТРД, ТРДФ, ТРДД, ТРДДФ являются двигателями прямой реакции, ТВД, ТВВД, ТВаД – двигателями непрямой реакции.

Очень важным показателем для авиации является удельная масса двигателя. У поршневого двигателя она составляет 0,55— 0,82 кг/кВт, а у газотурбинного — всего лишь 0,11—0,14 кг/кВт.

Принципиальное отличие газотурбинного двигателя от поршневого состоит в характере движения рабочего органа. Если в поршневом двигателе поршень совершает возвратно — поступательное движение, которое затем с помощью коленчатого вала преобразуется во вращательное, то в ГТД рабочий орган (ротор турбины) сразу же совершает вращательное движение.