[go: up one dir, main page]

RU2311565C1 - Gas-turbine engine high-pressure compressor - Google Patents

Gas-turbine engine high-pressure compressor

Info

Publication number
RU2311565C1
RU2311565C1 RU2006112374/06A RU2006112374A RU2311565C1 RU 2311565 C1 RU2311565 C1 RU 2311565C1 RU 2006112374/06 A RU2006112374/06 A RU 2006112374/06A RU 2006112374 A RU2006112374 A RU 2006112374A RU 2311565 C1 RU2311565 C1 RU 2311565C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressor
stage
area
stages
working blade
Prior art date
Application number
RU2006112374/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Иноземцев (RU)
Александр Александрович Иноземцев
Сергей Александрович Харин (RU)
Сергей Александрович ХАРИН
Евгений Тимофеевич Гузачев (RU)
Евгений Тимофеевич Гузачев
Алексей Борисович Михайлов (RU)
Алексей Борисович Михайлов
Валерий Алексеевич Кузнецов (RU)
Валерий Алексеевич Кузнецов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" filed Critical Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority to RU2006112374/06A priority Critical patent/RU2311565C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2311565C1 publication Critical patent/RU2311565C1/en

Links

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; compressors.
SUBSTANCE: according to invention, in high-pressure compressor of gas-turbine engine each stage of which includes working blade and guide vane installed after working blade, both installed in passage part, ratio of area Fin.1 of compressor passage part at inlet of first working blade to area Fout.1 of passage part at outlet from first stage is 1.6-2.2, ratio of area Fin.2 of compressor passage part at inlet of second working blade to area Fout.2 of passage part at outlet from compressor is 2.5-3.2 and Z - number of stages of compressor following the first stage is 4-6.
EFFECT: improved reliability and increased efficiency of compressor, reduced cost of manufacture and repair owing to increased gas dynamic stability and minimization of number of stages of rotary guide vanes.
1 dwg

Description

Изобретение относится к высоконапорным компрессорам газотурбинных двигателей, в том числе для авиационного применения.The invention relates to high-pressure compressors of gas turbine engines, including for aviation applications.

Известен осевой двухкаскадный компрессор, в котором газодинамическая устойчивость обеспечивается за счет вращения роторов низкого и высокого давлений с разными угловыми скоростями [С.А.Вьюнов. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. Москва, «Машиностроение», 1981, стр.64, рис.3.8.б]. Такой компрессор не требует специальных средств механизации, однако недостатком его конструкции является пониженная надежность из-за увеличенного числа опор, подшипников и валов.Known axial two-stage compressor, in which gas-dynamic stability is ensured by rotation of the rotors of low and high pressure with different angular speeds [S.A. Vyunov. Design and engineering of aircraft gas turbine engines. Moscow, "Mechanical Engineering", 1981, p. 64, Fig. 3.8.b]. Such a compressor does not require special means of mechanization, however, its design drawback is reduced reliability due to the increased number of bearings, bearings and shafts.

Наиболее близким к заявляемому является высоконапорный компрессор газотурбинного двигателя, в котором третья, четвертая, пятая, шестая и седьмая ступени выполнены высоконапорными, т.е. с повышенной степенью сжатия за счет «поджатия» проточной части 3...7 ступеней компрессора [Патент РФ №2243419, F04D 29/60, 2004 г.]. Недостатками известной конструкции являются низкие характеристики надежности и кпд компрессора из-за большого числа ступеней, включая первые две с поворотными направляющими аппаратами.Closest to the claimed is a high-pressure compressor of a gas turbine engine, in which the third, fourth, fifth, sixth and seventh stages are made high-pressure, i.e. with an increased degree of compression due to the "preload" of the flow part of the 3 ... 7 compressor stages [RF Patent No. 2243419, F04D 29/60, 2004]. The disadvantages of the known design are the low reliability characteristics and efficiency of the compressor due to the large number of stages, including the first two with rotary guide vanes.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности и кпд компрессора и снижении расходов на изготовление и ремонт за счет повышения запасов газодинамической устойчивости и минимизации количества ступеней поворотных направляющих лопаток.The technical problem solved by the invention is to increase the reliability and efficiency of the compressor and reduce the cost of manufacturing and repair by increasing the reserves of gas-dynamic stability and minimizing the number of stages of rotary guide vanes.

Сущность изобретения заключается в том, что в высоконапорном компрессоре газотурбинного двигателя, каждая ступень которого включает размещенные в проточной части рабочую лопатку и следующую за ней лопатку направляющего аппарата, согласно изобретению отношение площади Fвх.1 проточной части компрессора на входе в первую рабочую лопатку к площади Fвых.1 проточной части на выходе из первой ступени составляет 1,6-2,2, отношение площади Fвх.2 проточной части компрессора на входе во вторую рабочую лопатку к площади Рвых.2 проточной части компрессора на выходе из компрессора составляет 2,5-3,2, а число Z ступеней компрессора, следующих за первой, равно 4-6.The essence of the invention lies in the fact that in a high-pressure compressor of a gas turbine engine, each stage of which includes a working blade located in the flowing part and the following vanes of the guide apparatus, according to the invention, the ratio of the area F in. 1 of the compressor running part at the entrance to the first working blade to the area F chan.1 flow portion downstream of the first stage is 1.6-2.2, the ratio F INP2 flow area of the compressor inlet to the second rotor blade to the area P chan.2 flow part kompres ora output of the compressor is 2.5-3.2, and Z number of compressor stages following the first one, equal to 4-6.

Выполнение соотношений Fвх.1/Fвых.1=1,6-2,2 и Fвх.2/Fвых.2=2,5-3,2 позволяет изготавливать первую от входа ступень компрессора высоконапорной и сверхзвуковой со степенью сжатия πсж≈2,3...2,4 (степень сжатия πк=14) с минимальным количеством ступеней (4-6). Последующие за первой ступени компрессора выполняют низконапорными и дозвуковыми. Такое выполнение позволяет существенно уменьшить количество поворотных направляющих аппаратов в компрессоре с соответствующим повышением надежности. При этом значительно снижаются время и затраты на доводку компрессора из-за упрощения согласования низконапорных ступеней с расположенной перед ними высоконапорной сверхзвуковой ступенью.The fulfillment of the ratios F in.1 / F out.1 = 1.6-2.2 and F in.2 / F out.2 = 2.5-3.2 allows us to produce the first stage of the compressor high-pressure and supersonic with the compression ratio π compression channel ≈2,3 ... 2,4 (compression ratio π k = 14) with the minimum number of stages (4-6). Subsequent to the first stage of the compressor perform low-pressure and subsonic. This embodiment can significantly reduce the number of rotary guide vanes in the compressor with a corresponding increase in reliability. At the same time, the time and costs for refining the compressor are significantly reduced due to the simplification of matching low-pressure stages with the high-pressure supersonic stage located in front of them.

Поскольку на входе в компрессор расположена высоконапорная ступень, то она выполнена с большими размерами по сравнению с последующими ступенями и с утолщенными профилями, т.е. устойчивой к динамическому воздействию потока воздуха и к повреждению посторонними предметами. Это позволяет минимизировать отрицательное воздействие паразитных утечек воздуха через радиальные зазоры между статором и ротором на кпд компрессора.Since a high-pressure stage is located at the compressor inlet, it is made with larger dimensions compared to subsequent stages and with thickened profiles, i.e. resistant to the dynamic effects of air flow and damage by foreign objects. This allows you to minimize the negative impact of spurious air leaks through the radial gaps between the stator and the rotor on the efficiency of the compressor.

Обтекание последующих за первой ступеней компрессора низкоскоростным дозвуковым потоком позволяет снизить гидравлические потери при обтекании этих ступеней с соответствующим повышением кпд компрессора в целом, а также выполнить профили лопаток этих ступеней утолщенными, что повышает надежность компрессора. Применение первой высоконапорной ступени в компрессоре позволяет существенно снизить расходы на его изготовление за счет минимального количества ступеней и по этой же причине снизить расходы при ремонте компрессора.Low-speed subsonic flow around subsequent to the first compressor stages allows to reduce hydraulic losses during flow around these stages with a corresponding increase in compressor efficiency as a whole, as well as thicken the profiles of the blades of these stages, which increases the reliability of the compressor. The use of the first high-pressure stage in the compressor can significantly reduce the cost of its manufacture due to the minimum number of stages and for the same reason reduce the cost of repairing the compressor.

Выполнение соотношения Fвх.1/Fвых.1<1,6 ведет к снижению степени сжатия в первой ступени, что потребует повышения степени сжатия в последующих за первой ступенях компрессора с соответствующим снижением кпд и запасов газодинамической устойчивости компрессора.The fulfillment of the ratio F in1 / F out.1 <1.6 leads to a decrease in the degree of compression in the first stage, which will require an increase in the degree of compression in the subsequent stages of the compressor with a corresponding decrease in the efficiency and gas-dynamic stability of the compressor.

При Fвх.1/Fвых.1>2,2 увеличиваются гидравлические потери в первой сверхзвуковой ступени компрессора, что также приводит к снижению кпд компрессора.With F input 1 / F output 1 > 2.2, hydraulic losses increase in the first supersonic compressor stage, which also leads to a decrease in compressor efficiency.

При Fвх.2/Fвых.2<2,5 для сохранения общей степени компрессора потребуется существенное увеличение степени сжатия в первой ступени.With F in2 / F out.2 <2.5, to preserve the overall degree of the compressor, a significant increase in the degree of compression in the first stage will be required.

Увеличение гидравлических потерь в последующих за первой ступенях компрессора и снижение его кпд наблюдается при Fвх.2/Fвых.2>3,2.An increase in hydraulic losses in the subsequent after the first stages of the compressor and a decrease in its efficiency is observed at F input 2 / F output 2 > 3.2.

При Z<4 снизится кпд и надежность компрессора, а при Z>6 существенно возрастет количество деталей и осевые габариты компрессора.At Z <4, the efficiency and reliability of the compressor will decrease, and at Z> 6, the number of parts and axial dimensions of the compressor will increase significantly.

На чертеже показан продольный разрез высоконапорного компрессора газотурбинного двигателя заявляемой конструкции.The drawing shows a longitudinal section of a high-pressure compressor of a gas turbine engine of the claimed design.

Высоконапорный компрессор 1 газотурбинного двигателя состоит из статора 2 и ротора 3. В проточной части 4 между статором 2 и ротором 3 размещены, начиная с входа 5 в компрессор 1, лопатки 6 поворотного входного направляющего аппарата 7, рабочие лопатки первой ступени 8 и поворотные направляющие лопатки 9 первой ступени. Рабочие лопатки 8 и направляющие лопатки 9 образуют первую высоконапорную ступень 10 компрессора 1. За первой ступенью 10 размещены рабочие 11 и направляющие 12 лопатки последующих низконапорных ступеней 13 компрессора 1.The high-pressure compressor 1 of the gas turbine engine consists of a stator 2 and a rotor 3. In the flow part 4 between the stator 2 and the rotor 3 are placed, starting from the inlet 5 of the compressor 1, the blades 6 of the rotary inlet guide vane 7, the working blades of the first stage 8 and the rotary guide vanes 9 first stage. The working blades 8 and the guide blades 9 form the first high-pressure stage 10 of the compressor 1. Behind the first stage 10 there are working 11 and the guide 12 blades of the subsequent low-pressure stages 13 of the compressor 1.

Поток воздуха 14 поступает на вход 5 компрессора 1 и выходит на выходе 15.The air stream 14 enters the input 5 of the compressor 1 and leaves the output 15.

Работает заявляемое устройство следующим образом.The claimed device operates as follows.

При работе высоконапорного компрессора 1 поток воздуха 14 с входа 5 поступает в поворотный входной направляющий аппарат 7, откуда поступает на рабочие лопатки 8 высоконапорной сверхзвуковой первой ступени 10. Кинетическая энергия ускоренного лопатками 8 потока воздуха 14 превращается в потенциальную энергию сжатия в направляющих лопатках 9 первой ступени 10.When the high-pressure compressor 1 is operating, the air stream 14 from the inlet 5 enters a rotary input guide vane 7, from where it enters the working blades 8 of the high-pressure supersonic first stage 10. The kinetic energy of the air stream 14 accelerated by the blades 8 is converted into potential compression energy in the guide vanes 9 of the first stage 10.

Воздух 14 из высоконапорной первой ступени 10 поступает в последующие низконапорные ступени 13, где происходит его дальнейшее сжатие с высоким кпд цикла сжатия.Air 14 from the high-pressure first stage 10 enters the subsequent low-pressure stages 13, where it is further compressed with a high compression cycle efficiency.

Claims (1)

Высоконапорный компрессор газотурбинного двигателя, каждая ступень которого включает размещенные в проточной части рабочую лопатку и следующую за ней лопатку направляющего аппарата, отличающийся тем, что отношение площади Fвх.1 проточной части компрессора на входе в первую рабочую лопатку к площади Fвых.1 проточной части на выходе из первой ступени составляет 1,6-2,2, отношение площади Fвх.2 проточной части компрессора на входе во вторую рабочую лопатку к площади Fвых.2 проточной части компрессора на выходе из компрессора составляет 2,5-3,2, а число Z ступеней компрессора, следующих за первой, равно 4-6.A high-pressure compressor of a gas turbine engine, each stage of which includes a working blade located in the flowing part and a guide vane following it, characterized in that the ratio of the area F in. 1 of the compressor running part at the inlet of the first working blade to the area F out. 1 of the flowing part at the outlet of the first stage is 1.6-2.2, the ratio of the area F in.2 of the compressor flow path at the entrance to the second working blade to the area F out.2 of the compressor flow path at the compressor outlet is 2.5-3.2 , but the number Z of compressor stages following the first is 4-6.
RU2006112374/06A 2006-04-13 2006-04-13 Gas-turbine engine high-pressure compressor RU2311565C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006112374/06A RU2311565C1 (en) 2006-04-13 2006-04-13 Gas-turbine engine high-pressure compressor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006112374/06A RU2311565C1 (en) 2006-04-13 2006-04-13 Gas-turbine engine high-pressure compressor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2311565C1 true RU2311565C1 (en) 2007-11-27

Family

ID=38960325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006112374/06A RU2311565C1 (en) 2006-04-13 2006-04-13 Gas-turbine engine high-pressure compressor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2311565C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2734668C1 (en) * 2019-09-05 2020-10-21 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") High-pressure gas turbine engine compressor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0194837A3 (en) * 1985-03-14 1988-08-10 Hayward Tyler Limited Gas pipe pumping system
DE3738929A1 (en) * 1987-11-17 1989-05-24 Leybold Ag Blower with impeller and guide element
WO1997032133A1 (en) * 1996-03-01 1997-09-04 Wagner Spray Tech Corporation Outlet fitting for a portable turbine
RU2106538C1 (en) * 1995-01-11 1998-03-10 Акционерное общество "Авиадвигатель" Gas-turbine engine compressor rotor
RU2140578C1 (en) * 1996-10-29 1999-10-27 Маннесманн АГ. Turbo-compressor
RU2243419C2 (en) * 2003-02-11 2004-12-27 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" High-pressure compressor of gas-turbine engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0194837A3 (en) * 1985-03-14 1988-08-10 Hayward Tyler Limited Gas pipe pumping system
DE3738929A1 (en) * 1987-11-17 1989-05-24 Leybold Ag Blower with impeller and guide element
RU2106538C1 (en) * 1995-01-11 1998-03-10 Акционерное общество "Авиадвигатель" Gas-turbine engine compressor rotor
WO1997032133A1 (en) * 1996-03-01 1997-09-04 Wagner Spray Tech Corporation Outlet fitting for a portable turbine
RU2140578C1 (en) * 1996-10-29 1999-10-27 Маннесманн АГ. Turbo-compressor
RU2243419C2 (en) * 2003-02-11 2004-12-27 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" High-pressure compressor of gas-turbine engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2734668C1 (en) * 2019-09-05 2020-10-21 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") High-pressure gas turbine engine compressor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10480532B2 (en) Compressor stator vane, axial flow compressor, and gas turbine
US9739154B2 (en) Axial turbomachine stator with ailerons at the blade roots
CN109477389B (en) System and method for seals of inboard exhaust circuits in turbines
GB2407142A (en) An arrangement for bleeding the boundary layer from an aircraft engine
US20120060506A1 (en) Gas turbine engine
WO2018169578A3 (en) Interdigitated counter rotating turbine system and method of operation
US8152456B2 (en) Turbojet compressor
RU2668185C2 (en) Turbomachine assembly
US10221858B2 (en) Impeller blade morphology
US10100841B2 (en) Centrifugal compressor and system
CA2877222C (en) Multistage axial flow compressor
US7789631B2 (en) Compressor of a gas turbine and gas turbine
CA2938121C (en) Counter-rotating compressor
RU2311565C1 (en) Gas-turbine engine high-pressure compressor
CN105508081A (en) Coaxial turbo-shaft engine
RU2324063C1 (en) Gas-turbine engine
RU2734668C1 (en) High-pressure gas turbine engine compressor
US20140271173A1 (en) Centrifugal compressor with axial impeller exit
RU2179646C2 (en) Gas-turbine plant
US10480519B2 (en) Hybrid compressor
RU2396452C1 (en) Gas-turbine installation
RU2243419C2 (en) High-pressure compressor of gas-turbine engine
RU2302558C1 (en) Compressor of gas-turbine engine
US11401835B2 (en) Turbine center frame
RU2243418C2 (en) Axial-flow multistage compressor of gas-turbine engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130414