RU2311565C1 - Gas-turbine engine high-pressure compressor - Google Patents
Gas-turbine engine high-pressure compressorInfo
- 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
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 9
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 9
- 101150016601 INP2 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
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)
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)
| 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)
| 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 |
-
2006
- 2006-04-13 RU RU2006112374/06A patent/RU2311565C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| 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)
| 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 |