6.4.Турбина
Турбина предназначена для привода компрессора и агрегатов, обслуживающих работу двигателя и самолета. На двигателе установлена одноступенчатая, осевая реактивная турбина, состоящая из статора и ротора. Ступень турбины образуется сопловым аппаратом и следующим за ним рабочим колесом ротора. Сопловой аппарат обеспечивает силовую связь корпуса двигателя с корпусом задней опоры и образует статор турбины. Рабочее колесо, с размещенными на нем лопатками и соединенное с валом, составляет ротор турбины. Рабочий процесс в ступени турбины протекает следующим образом. Поток газа из камеры сгорания направляется в сопловой аппарат с заданной скоростью, давлением н температурой, т. е. с определенным запасом энергии. В сопловом аппарате потенциальная энергия газа преобразуется в кинетическую. Каналы между лопатками соплового аппарата выполнены сужающимися, где за счет уменьшения температуры и давления газа значительно возрастает скорость его на выходе из соплового аппарата, а наивыгоднейшее направление газа обеспечивается специальной профилировкой лопаток. При движении потока газа по сужающимся каналам рабочего колеса ротора увеличивается ускорение газа, возникает сила реакции, воздействующая на лопатки (реактивное действие потока). Кроме того, рабочие лопатки воспринимают усилие, вызванное изменением направления скорости движения газа, обтекающего лопатки (активное действие потока). Окружные составляющие этих сил и создают вращающий момент на рабочем колесе турбины.
Сопловой аппарат состоит из корпуса соплового аппарата, из 48-ми лопаток, внутренней силовой опоры, стяжных болтов, внутреннего кольца и герметизирующей прокладки. Сопловой аппарат включен в силовую схему двигателя и передает радиальные и окружные нагрузки с корпуса задней опоры на корпус двигателя.
Корпус соплового аппарата 5 представляет собой силовой цилиндр из стали 1Х12Н2ВМФ. По торцам корпуса расположено два фланца. К переднему фланцу крепится корпус камеры сгорания, а к заднему — реактивное сопло. Реактивное сопло центрируется на корпусе соплового аппарата торцевым буртом. На наружной поверхности корпуса расположено два ряда отверстий, предназначенных для крепления и фиксации лопаток соплового аппарата болтами.
Сопловые лопатки — полые, отлиты из жароплочного сплавСЖС-6К прецизионным методом заодно целое с наружными и внутренними полками, образующими в сборе проточную часть турбины. При температурном расширении лопатки перемещаются в сторону внутренней опоры. Цилиндрические поверхности на внутренних полках лопаток, в сочетании с лабиринтным усом на лопатках турбины, образуют лабиринтное уплотнение полости перед диском турбины.
Ротор турбины состоит из вала турбины, диска, 59-ти рабочих лопаток, бандажных пальцев, втулки вала, кольца лабиринта, роликоподшипника. Вал ротора турбины — пустотелый, изготовлен из стали 1Х12Н2ВМФ-Ш. Задний конец вала развит во вланец по наружному диаметру которого вал запрессован в расточку кольцевого выступа диска. Вал соединен с диском 3 радиальными штифтами, через которые передается крутящий момент и осевые усилия с диска на вал. Для исключения выхода штифтов из своих гнезд от воздействия центробежных сил штифты завальцованы материалом диска.
На внешней поверхности противоположного конца вала выполнены эвольвентные шлицы, которые входят в зацепление с внутренними шлицами задней цапфы ротора компрессора, передают
крутящий момент ротору компрессора. Кроме шлицев на переднем конце вала выполнены четыре кулачка для передачи осевых усилий ротора турбины через цапфу 1 ротора компрессора на радиально-упорный шарикопідшипник
Охлаждение турбины
Сопловой аппарат охлаждается воздухом, подводимым из зоны
А камеры сгорания. Охлаждающий воздух проходит через 24 отверстия во внутреннем кольце соплового аппарата, попадает з полость «Б». Основная масса воздуха поступает внутрь пера лопатки соплового аппарата, охлаждая само перо лопатки и стяжные болты. Далее воздух попадает в полость В, образованную корпусом соплового аппарата и наружным полками лопаток соплового аппарата. Из полости В воздух выходит в газовый тракт за турбиной. Остальная часть воздуха из полости Б идет на охлаждение внутренних полок сопловых лопаток.
Для охлаждения центрирующих поясов камеры сгорания и внутреннего кольца соплового аппарата воздух отбирается из полости А. Проходя по 36 отверстиям во внутренней стенке камеры сгорания, охлаждающий воздух входит в виде завесы в зазор между центрирующими поясами камеры сгорания и внутреннего кольца соплового аппарата, охлаждая центрирующий пояс кольца Часть воздуха из зоны Г камеры сгорания проходит через зазор между центрирующими поясами камеры сгорания и корпусом соплового аппарата, образует воздушную завесу, которая предохраняет внутреннюю часть корпуса соплового аппарата и наруж ные полки от соприкосновения с горячими газами . Для охлаждения деталей ротора турбины воздух отбирается из полости А камеры сгорания. Через 6 отверстий диаметром 10 мм в конической стенке внутренней опоры соплового аппарата попадает в полость Д перед диском турбины Из полости Д воздух проходит через зазоры в «елочных» замках, охлаждая замковую часть лопатки и обод диска.