Материал: Мамиконов А.Г. Теория авиационных компрессоров и газовых турбин [учебник]

правило, число лопаток у СА меньше, чем у РК, а хорда и шаг

план скоростей, величина хорды b (или ширина решетки И), толщина профиля с и радиусы закруглений входной гн и выход­ ной гхв кромок. В современных авиационных газовых турбинах, как правило, применяются реактивные решетки профилен со сравнительно большими радиусами закругления входных кромок.

Конфузорный характер течения в турбинных решетках допускает большую свободу выбора формы профиля по сравнению с профи­ лированием диффузорных решеток в осевых компрессорах. При выборе формы профиля соплового аппарата или рабочего колеса с целью уменьшения потерь необходимо учитывать приводимые ниже общие рекомендации.

1 . Канал, образованный лопатками, должен быть постепенно сужающимся, без диффузорных участков. Допускается некоторая диффузорность только в начальном участке канала. Как показы­ вает опыт, это не приводит к возрастанию потерь в такой решетке по сравнению с конфузорной решеткой. Правильность формы ка­ пала проверяют путем вписывания окружностей,. как показано на рис. 218.

4 0 8

2. Средняя линия профиля лопатки (или средняя линия межлопаточного канала) должна быть изогнута таким образом, чтобы ее кривизна была наибольшей в передней части профиля и плавно уменьшалась по мере приближения к выходной кромке. Это осо­ бенно важно при сверхзвуковых скоростях на выходе из решетки, когда оказывается целесообразным увеличивать радиус кривизны спинки в области косого среза вплоть до появления линейных уча­ стков у выходной кромки.

'3. Профиль лопаток должен быть по возможности с меньшей относительной толщиной и с тонкой выходной кромкой.

В настоящее время нет единого общепризнанного метода по­ строения профиля лопаток турбины. Практически каждый завод вы­ бирает форму профиля, основываясь на собственном предшествую­ щем опыте.

Можно указать несколько способов построения профиля: 1) пу­ тем изгиба разверток профилей существующих турбин, хорошо за­ рекомендовавших себя в эксплуатации; 2 ) очерчиванием спинки и вогнутой части профиля по дугам парабол; 3) построением спинки профиля по лемнискате или параболе, а вогнутой части — по дугам окружностей; 4) очерчиванием спинки и вогнутой части профиля по дугам окружностей.

Ограничимся кратким рассмотрением первого способа построе­ ния [25], аналогичного способу профилирования компрессорных ре­ шеток, и последнего (по дугам окружностей), используемого в ак­ тивных турбинах. 1

Построение профиля путем изгиба разверток профилей существующих турбин

Развертки профилей лопаток РК и СА для ряда выполненных турбин приведены в книге В. И. Кириченко [25]. В качестве примера на рис. 219 представлены развертки профилей лопаток турбины двигателя ВК-1. Эти развертки могут быть использо­ ваны для работы в турбинной решетке выбранной густоты с за­ данными поточными углами и р2 для РК и соответственно аг и ccj для СА. Построение профилей лопаток СА и РК аналогич­ но. Рассмотрим порядок построения профиля лопатки РК.

Прежде всего необходимо определить входной (Зи и выход­ ной $2л углы профиля (рис. 217):

P u = P i +Ц = h — 8>

где 8 — угол от ст авания пот ока.

На рис. 217 также показан эффективный (или геометрический выходной) угол решетки $2р = arc sin у- , где а — минимальное

расстояние между двумя соседними профилями.

1 Второй и третий способ построения приводятся в работах [57] и [59].

4 0 9

Как показывают экспериментальные данные, угол выхода по­

того, практическое определение угла $2л (точное проведение ка­ сательной к средней линии профиля) затруднительно, поэтому при профилировании чаще пользуются углом §2р, а не р,л.

Вцелях уменьшения чувствительности турбины к изменению

еережима работы угол атаки рекомендуется выбирать в преде­ лах i — — (2 -^ 6 )°, так как при отрицательных углах атаки ско­ ростной коэффициент ф изменяется незначительно и близок к своему максимальному значению (см. рис. 174). В корневых се­ чениях входная кромка профиля имеет большой радиус закруг­ ления, что дает более плавную зависимость коэффициента ф от угла атаки и соответственно позволяет расширить диапазон рас­

рименты, угол атаки практически не оказывает влияния на угол выхода потока.

При сверхкритических режимах истечения и соответствующем

честве которых могут быть приняты средние линии профилей, контуры вогнутой или выпуклой части профиля. В первом слу­ чае касательные к скелетным линиям на входе и выходе долж­ ны составлять с фронтом решетки 0-0 заданные углы |3,л и j32<<> а во втором случае — углы (3^ ± Xj и $2л +

411