Газовые турбины двигателей летательных аппаратов

Книга знакомит читателя с рабочими процессами в газовых турбинах, методами термо- и газодинамического расчета турбин на номинальном и переменных режимах, с системой охлаждения горячих частей турбины и ее расчетом, конструкцией и расчетом на прочность основных деталей турбины. Кроме того, в книге дан краткий обзор конструкций газовых турбин.

Книга является учебным пособием для студентов авиационных втузов. Она может быть полезна также конструкторам газовых турбин.

В данной книге отсутствуют - 32,33 588, 589, 590 стр.
Содержание

Предисловие

Условные обозначения

Введение

Часть первая
ТЕРМО- И АЭРОДИНАМИКА ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ

Глава I. Типы и схемы газотурбинных двигателей
§ 1.1. Газотурбинные двигатели со сгоранием при постоянном давлении
§1.2. Основные типы авиационных газотурбинных двигателей
§ 1.3. Авиационные турбины вспомогательного назначения

Глава II. Понятие о газовой турбине
§ 2.1. Принцип действия осевой турбины
§ 2.2. Понятие о реактивности осевой ступени
§ 2.3. Одноступенчатая осевая турбина
§ 2.4. Радиальные одноступенчатые турбины
§ 2.5. Турбины со ступенями скорости
§ 2.6. Турбины со ступенями давления

Глава III. Расширение газа в соплах и лопаточных решетках турбины
§ 3.1. Адиабатный процесс расширения газа в сопле
§ 3.2. Расширение газа в соплах при условиях, отличающихся от расчетных
§ 3.3. Действительный процесс истечения газа
§ 3.4. Замена действительного процесса истечения адиабатным
§ 3.5. Расширение газа в каналах, образованных решеткой рабочих лопаток
§ 3.6. Особенности расширения газа в охлаждаемых сопловых и рабочих решетках
§ 3.7. Расширение газа в косом срезе лопаточного канала

Глава IV. Обтекание газом решетки лопаток
§ 4.1. Общие сведения
§ 4.2. Распределение давления по профилю
§ 4.3. Силы, действующие в решетке профилей
§ 4.4. Экспериментальное исследование решеток
§ 4.5. Потери в решетке
§ 4.6. Пограничный слой и потери от трения
§ 4.7. Кромочные потери и направление потока за решеткой
§ 4.8. Отрыв потока от поверхности профиля
§ 4.9. Волновые потери
§ 4.10. Концевые потери
§ 4. 11. Потери, связанные с вращением решетки
§ 4.12. Влияние геометрических параметров решетки на ее к. п. д.
§ 4.13. Очертание профиля лопатки и форма канала
§ 4.14. Взаимное расположение сопловой и рабочей решеток
§ 4.15. Влияние режима работы на к. п. д. решетки
§ 4.16. Выбор скоростных коэффициентов фиг})
§ 4.17. Расчет сопловой решетки
§ 4.18. Особенности расчета решетки рабочих лопаток

Глава V. Основы расчета пространственного потока в проточной части турбины
§ 5.1. Особенности пространственного потока в проточной части турбины
§ 5.2. Уравнение радиального равновесия частиц газа
§ 5.3. Различные методы закрутки лопаток
§ 5.4. Сравнение различных методов закрутки лопаток
§ 5.5 Расчет параметров ступени при закрутке по закону постоянства циркуляции
§ 5.6. Построение лопаток переменного профиля

Глава VI. Коэффициент полезного действия ступени и расчет ее
§ 6.1. Потери в турбине
§ 6.2. Выходные потери
§ 6.3. Потери от утечки через лабиринтные уплотнения
§ 6.4. Потери от утечки газа через радиальные зазоры лопаток
§ 6.5. Потери от трения диска и наружной поверхности бандажа о газ
§ 6.6. Потери, вызванные парциальностыо ступени
§ 6.7. Работа газа на лопатках турбины
§ 6.8. Номенклатура к. п. д. турбины (ступени)
§ 6.9. Адиабатный коэффициент полезного действия
§ 6.10. Окружной к. п. д. осевой турбины
§ 6.11. Окружной к. п. д. радиальной турбины
§ 6.12. Окружной к. п. д. турбины со ступенями скорости
§ 6.13. Внутренний к. п. д. и выбор отношения u/сад
§ 6.14. Особенности выбора отношения u/сад в высокотемпературных турбинах с воздушным охлаждением
§ 6.15. Порядок расчета одноступенчатой турбины
§ 6.16. Особенности расчета турбины со ступенями скорости
§ 6.17. Расчет радиально-осевой турбины
§ 6.18. Осевое усилие в турбине

Глава VII. Тепловой процесс турбин со ступенями давления и его расчет
§ 7.1. Турбины со ступенями давления
§ 7.2. Тепловой процесс многоступенчатой турбины
§ 7.3. Расчет турбины со ступенями давления
§ 7.4. Особенности теплового расчета высокотемпературных охлаждаемых газовых турбин

Глава VIII. Работа турбины на нерасчетных режимах, характеристики турбины и их использование
§ 8.1. Типичные изменения параметров турбины
§ 8.2. Влияние режима работы на параметры турбины
§ 8.3. Критерии подобия процессов в турбине
§ 8.4. Характеристики турбины
§ 8.5. Построение характеристик турбины
§ 8.6. Определение критических режимов в турбине
§ 8.7. Пример расчета точек характеристики турбины
§ 8.8. Построение характеристики многоступенчатой турбины по характеристикам отдельных ступеней

Глава IX. Охлаждение деталей турбины
§ 9.1. Общие сведения
§ 9.2. Способы охлаждения горячих деталей турбины
§ 9.3. Краткая характеристика различных способов охлаждения лопаток
§ 9.4. Граничные условия теплообмена между газом (охладителем) и элементами проточной части турбины
§ 9.5. Эффективность воздушного охлаждения сопловых и рабочих лопаток газовых турбин
§ 9.6. Дополнительные потери от охлаждения и их влияние на рабочий процесс турбины и ГТД в целом
§ 9.7. Общие соображения по расчету систем охлаждения

Глава X. Расчет температуры основных деталей турбины
§ 10.1. Охлаждение сопловых лопаток
§ 10.2. Температурное поле сопловых лопаток при нестационарных режимах
§ 10.3. Охлаждение дисков турбин
§ 10.4. Температура в пограничном слое рабочих лопаток
§ 10.5. Определение температуры лопаток, охлаждаемых отводом тепла в диск
§ 10.6. Внутреннее воздушное охлаждение рабочих лопаток
§ 10.7. О расчете температур в сечении рабочих лопаток с продольными охлаждающими каналами

Часть вторая
КОНСТРУКЦИЯ ТУРБИН И ИХ ДЕТАЛЕЙ. РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ

Глава XI. Конструкция деталей проточной части турбин
§ 11.1. Сопловые аппараты и корпусы турбин
§ 11.2. Рабочие лопатки
§ 11.3. Материалы, применяемые для сопловых аппаратов и рабочих лопаток

Глава XII. Расчет лопаток на прочность
§ 12.1. Общие соображения
§ 12.2. Расчет лопаток на растяжение центробежными силами
§ 12.3. Расчет лопаток на изгиб
§ 12.4. Разгрузка лопатки от изгибающих моментов
§ 12.5. Определение элементов профиля, массы профильной части лопатки, ее центра тяжести и момента инерции
§ 12.6. Расчет на прочность соединений лопаток с диском
§ 12.7. Расчет бандажной полочки
§ 12.8. Определение деформации лопатки с учетом ползучести металла
§ 12.9. Понятие о расчете неравномерно нагретых лопаток
§ 12.10. Критерии и запасы прочности лопаток

Глава XIII. Колебания лопаток
§ 13.1. Основные понятия
§ 13.2. Причины колебаний лопаток
§ 13.3. Частота колебаний лопатки постоянного профиля
§ 13.4. Частота колебаний лопатки переменного профиля
§ 13.5. Резонансная диаграмма колебаний
§ 13.6. Напряжения в лопатке при резонансных колебаниях
§ 13.7. Обеспечение надежности лопаток при колебаниях

Глава XIV. Конструкция турбинных дисков и роторов
§ 14.1. Конструкция дисков и способы соединения их с валом
§ 14.2. Роторы многоступенчатых турбин

Глава XV. Расчет на прочность барабанов и дисков
§ 15.1. Расчет ротора барабанного типа
§ 15.2. Общие формулы для расчета дисков
§ 15.3. Диск постоянной толщины (y=const)
§ 15.4. Расчет диска произвольного профиля
§ 15.5. Пример расчета диска произвольного профиля
§ 15.6. Расчет колеса радиальной турбины

Глава XVI. Расчеты дисков на прочность с учетом пластичности и ползучести. Материалы для изготовления дисков. Критерии и запасы прочности
§ 16.1. Концентрация напряжений на краях отверстия в диске
§ 16.2. Расчет диска с учетом пластических деформаций
§ 16.3. Пример расчета диска в упруго-пластическом состоянии
§ 16.4. Расчет диска с учетом ползучести металла
§ 16.5. Материалы для изготовления дисков
§ 16.6. Критерии прочности дисков. Запасы прочности

Глава XVII. Колебания дисков
§ 17.1. Формы колебаний дисков
§ 17.2. Колебания вращающихся дисков
§ 17.3. Определение частоты собственных колебаний дисков
§ 17.4. Резонансная диаграмма колебаний и обеспечение надежной работы диска

Глава XVIII. Конструкция и расчет на прочность турбинных валов
§ 18.1. Конструкция турбинных валов и применяемые материалы
§ 18.2. Расчет вала на прочность
§ 18.3. Опоры роторов турбин
§ 18.4. Выбор подшипников

Глава XIX. Колебания турбинных валов
§ 19.1. Понятие о критическом числе оборотов вала
§ 19.2. Частота колебаний вала постоянного диаметра без дисков
§ 19.3. Определение критического числа оборотов вала постоянного диаметра с одним или несколькими дисками
§ 19.4. Энергетический метод расчета вала
§ 19.5. Влияние гироскопического момента дисков на собственные частоты колебаний вала
§ 19.6. Критические и резонансные числа оборотов вала с учетом гироскопического момента диска
§ 19.7. Определение коэффициентов влияния и моментов инерции
§ 19.8. Пример определения критических и резонансных скоростей вала
§ 19.9. Влияние различных факторов на критическое число оборотов вала

Глава XX. Конструкции турбин
§ 20.1. Одновальные и двухвальные турбины ГТД
§ 20.2. Турбины привода насосов ЖРД
§ 20.3. Турбины вспомогательных установок

Приложения
I. Основы построения диаграммы I-S для воздуха и продуктов сгорания и пользования ею
§ П. 1. Расчет и построение I-S-диаграммы для воздуха
§ П. 2. I-S-диаграмма для продуктов сгорания углеводородных топлив различного состава
§ П. 3. Вспомогательные графики и номограммы
§ П. 4. Примеры пользования I-S-диаграммой и вспомогательными графиками

П. Теплоемкость воздуха [11]

III. Теплоемкость продуктов сгорания бензина [11]

IV. Физические параметры для сухого воздуха при р = 101,332 кн/м2. [9, 15]

V. Номограмма для определения момента инерции профиля лопатки

VI. Пример расчета охлаждаемой многоступенчатой турбины высокотемпературного ДТРД

VII. Таблицы основных газодинамических функций

VIII. Размерности в системе СИ и переводные множители от системы СИ к системе МКТСС

IX. I-S диаграмма для воздуха и продуктов сгорания

Литература