В. Шунков - Реактивные самолеты Люфтваффе
Другая часть воздуха, не входящая в жаровую трубу, обтекает ее стенки, охлаждая их, а затем добавляется к продуктам сгорания, смешивается с ними и образует газовоздушную смесь с температурой, безопасной для работы турбины (примерно 800 “С; коэфициент избытка воздуха этой смеси равен 4–4,5).
Газовоздушная смесь, пройдя кольцевой газосборник (ресиверсмеситель), поступает на лопатки соплового аппарата, а затем на лопатки турбинного диска, после чего через реактивное сопло выбрасывается с большой скоростью в атмосферу.
Регулирование двигателя осуществляется двумя автоматическими регуляторами — регулятором оборотов и регулятором иглы сопла.
Регулятор оборотов представляет собой всережимный центробежный регулятор с переменной настройкой, которая осуществляется летчиком при перемещении рычага дросселя. Регулятор поддерживает заданное летчиком число оборотов двигателя, изменяя подачу топлива в форсунки. Так как при изменении оборотов двигателя изменяется и тяга, то регулирование числа оборотов является одновременно и регулированием тяги. Регулятор иглы сопла изменяет положение игаы и, следовательно, величину проходного сечения реактивного сопла в зависимости от числа оборотов двигателя, скорости и высоты полета.
Изменение площади проходного сечения сопла непосредственно сказывается на температуре газа перед турбиной, и, таким образом, регулятор игаы сопла поддерживает эту температуру примерно постоянной, что чрезвычайно важно для надежной и экономичной работы двигателя.
В передней части двигателя во входном канале установлен заключенный в обтекатель пусковой бензиновый мотор для прокрутки вала двигателя при запуске. между входным патрубком и корпусом компрессора помещен отлитый из легкого сплава корпус передач.
Корпус компрессора состоит из двух половин и отлит из легкого сплава. На внутренней поверхности корпуса в кольцевые пазы вставлены восемь рядов направляющих лопаток. Лопатки трех передних рядов изготовлены из легкого сплава, остальные из стали.
Ротор компрессора состоит из восьми дисков с лопатками, скрепленных между собой болтами. Передняя цапфа компрессора прикреплена к переднему диску и опирается на передний тройной шариковой упорно-опорный подшипник. Задняя цапфа компрессора крепится к заднему диску и вращается в роликовом подшипнике. Передняя и задняя цапфы стянуты сквозным анкерным болтом.
Продольный разрез двигателя Jumo-004B
1 — входной канал; 2 — бензиновый бак; 3 — масляный бак-радиатор; 4 — корпус конической передачи; 5 — обтекатель; б — пусковой мотор; 7 — центральная коническая передача; 8 — валик привода к вспомогательным агрегатам; 10 — пакет передних подшипников компрессора; 11 — полусферический корпус передних подшипников; 12 — верхняя половина корпуса компрессора; 13 — нижняя половина корпуса компрессора; 14 — ротор компрессора; 15 — стяжной болт; 16 — стальные разрезные кольца; 17 — силовой корпус (суппорт); 18-задний подшипник компрессора; 19 — упорный подшипник турбины; 20 — задний роликовый подшипник турбины; 21- камера сгорания; 22 — кожух (корпус) блока камер сгорания; 23 — кольцевой газовый ресивер; 24 — сопловый направляющий аппарат турбины; 25 — ротор турбины; 26 — вал-рессора; 27 — распорная втулка; 28 — задние масляные откачивающие помпы; 29 — реактивное сопло; 30 — реечный механизм; 31 — регулировочный конус (игла) сопла; 32 — запальная свеча; 33 — каналы для воздуха, охлаждающего сопловый аппарат турбины; 34 — каналы для воздуха, охлаждающего переднюю сторону турбинного диска
Камеры сгорания двигателя, заключенные в блок, изготовлены из мягкой листовой стали и охлаждаются воздухом, выходящим из компрессора.
Внутри каждой камеры установлена жаровая труба, в передней части которой расположен завихритель воздуха. Лопатки завихрителя закручены, угол закрутки равен 70°. В конце жаровой трубы установлен конический стабилизатор факела с полыми охлаждаемыми стойками, поддерживающими круглое донышко. Это донышко, с одной стороны, притормаживает поток, улучшая условия для сгорания топлива, с другой — создает значительное вихреобразование на выходе из жаровой трубы, обеспечивая устойчивость горения и однородность газовоздушной смеси на входе в турбину.
Стабилизатор факела заключен в цилиндрический кожух, являющийся продолжением жаровой трубы. Между кожухом и трубой имеется кольцевая щель, через которую к газам добавляется вторичный (не проходящий через завихритель) воздух.
Задней стороной камеры сгорания стыкуются с газосборником, создающим кольцевой подвод воздуха к сопловому аппарату турбины. В газосборнике обычно происходит догорание топлива, не закончившееся в камерах сгорания.
Турбина двигателя состоит из соплового аппарата с одним рядом неподвижных лопаток, образующих сопла суживающегося сечения, и турбинного диска с лопатками. Лопатки турбинного диска из специальной стали в первых двигателях изготовлялись массивными, неохлаждаемыми, а в последних модификациях — полыми, охлаждаемыми изнутри воздухом. Лопатки соплового аппарата во всех модификациях изготовлялись охлаждаемыми.
Вал турбины и задняя цапфа компрессора соединяются мужду собой польм тонкостенным промежуточным валом (рессорой), посаженным с обоих концов на шлицах.
Вал турбины установлен на двух подшипниках: переднем — роликовым, заднем — шариковым. Эти два подшипника, так же как и подшипник задней цапфы компрессора, запрессованы в силовом суппорте, являющемся основным силовым элементом двигателя. Мощность, развиваемая турбиной на максимальном числе оборотов, равна 3800 л.с. число лопаток соплового аппарата 35; число лопаток турбинного диска 61.
Система воздушного охлаждения двигателя служит для понижения температуры соплового аппарата турбины, турбинного диска с лопатками, реактивного сопла и регулирующей иглы.
Изменение тяги двигателя в зависимости от температуры и давления атмосферного воздуха
Высотная характеристика двигателя
Воздух для охлаждения соплового аппарата (в последних модификациях и лопаток турбинного диска) отбирается за компрессором и, следуя по каналам в силовом суппорте, поступает в полость внутреннего опорного кольца соплового аппарата. Из этой полости воздух проходит внутрь лопаток соплового аппарата, через отверстия в их задней кромке выходит наружу и, смешиваясь с газами, идущими из камеры сгорания, поступает в турбину.
Для охлаждения передней стены турбинного диска воздух отводится из последней ступени компрессора через лабиринтное уплотнение между ротором компрессора и силовым суппортом. Охладив турбинный диск, этот воздух вытекает в зазор между сопловым аппаратом и турбиной и смешивается с основным газовым потоком.
Задняя сторона турбинного диска, стенки реактивного сопла и игла охлаждаются воздухом, отбираемым после четвертой ступени компрессора и подводимым через обтекаемые стойки в средней части реактивного сопла. Выходная часть сопла охлаждается наружным воздухом с помощью специального экрана.
Основные данные двигателя Тяга 900 кг Число оборотов 8700 об/мин Удельный расход топлива 1,4 кг/кг час Расход воздуха 23 кг/сек Степень повышения давления в компрессоре 3,0–3,2 Температура газов в сопле 630-690 °C Основное топливо керосин +15 % солярного масла Пусковое топливо авиационный бензин Вес двигателя 720 кг Максимальный диаметр 810 мм Максимальная длина 3940 мм
Турбореактивный двигатель BMW-003
Двигатель BMW-003 был выпущен в 1940–1941 гг.
К концу войны, в 1944 г., этот двигатель уже производился серийно и устанавливался на самолетах Хейнкель Не-162, Арадо Ar-234С.
Двигатель BMW-003 состоит из следующих основных частей: семиступенчатого осевого компрессора, камеры сгорания кольцевого типа, одноступенчатой газовой турбины и реактивного сопла с регулирующей иглой.
Во входном патрубке расположен двухтактный двухцилиндровый пусковой бензиновый мотор, прикрытый обтекателем. Вал пускового мотора соединен с валом компрессора кулачковой муфтой.
