компресори за турбоаеро двигатели (немско издание)

Документи

Компресори за турбо самолетни двигатели

Д-р инж. Хуберт Гриб, Нимродщрасе 44, 82110 Гермеринг

Тази книга е създадена с любезната подкрепа на MTU Mnchen.

ISBN 978-3-540-34373-8 e-ISBN 978-3-540-34374-5

Библиографска информация от Немската национална библиотека Немската национална библиотека изброява тази публикация в Немската национална библиография; подробни библиографски данни са достъпни в Интернет на адрес http://dnb.d-nb.de.

2009 Springer-Verlag Берлин Хайделберг

Това произведение е защитено с авторски права. Правата, установени от това, по-специално правата за превод, препечатване, представяне, извличане на фигури и таблици, радиоразпръскване, микрофилмиране или възпроизвеждане по други начини и съхранение в системи за обработка на данни, остават, дори и само в откъси Възстановяване, запазено. Възпроизвеждането на това произведение или части от него е разрешено само в отделни случаи в рамките на законовите разпоредби на закона за авторското право на Федерална република Германия от 9 септември 1965 г. в приложимата към момента версия. По принцип тя подлежи на възнаграждение. Нарушенията са предмет на наказателните разпоредби на Закона за авторското право.

Възпроизвеждането на общи имена, търговски наименования, търговски наименования и т.н. в тази работа не оправдава предположението, че такива имена трябва да се считат за свободни по смисъла на законодателството за търговската марка и защитата на търговските марки и следователно могат да се използват от всички, дори без специална идентификация.

Дизайн на корицата: WMXDesign GmbH, Хайделберг Набор и производство: le-tex публикуване на услуги oHG, Лайпциг

Отпечатано върху сигурна хартия.

Внимателното и икономично използване на нашите природни ресурси и намаляването на емисиите е по-голяма грижа за нашето общество от всякога. В същото време, днешния свят е трудно да си представим без висока степен на мобилност и по този начин гражданска авиация. Освен това глобализацията и отварянето на националните авиационни пазари излагат авиокомпаниите на непрекъснато нарастващ натиск върху разходите, който те прехвърлят върху авиационната индустрия.

Всичко това принуждава производителите на двигатели да разработят нови концепции, които значително надвишават предишния стандарт по отношение на екологичната съвместимост, производителност и ефективност, и всичко това с по-ниски разходи.

За постигането на тези взискателни цели са по-ефективни и ефикасни методи на концепция, проектиране, изчисление и изграждане.

Настоящата книга има за цел да подпомогне студенти и млади инженери, но също така и научни служители в университети и технически колежи и се фокусира върху компресора, който е особено важен за ефективността и експлоатационното поведение. Подходящ е и като справочна работа поради практическата си значимост и илюстрации.

Авторът д-р-инж. От 1955 г. Хюбърт Гриб работи като служител на Dr. Бруно Екерт, ръководител на отдела за поточни машини в Daimler-Benz в Щутгарт-Унтертрхайм, а от 1970 г. на водеща позиция в отдела за разработка на тогавашната MTU-Mnchen GmbH.

Нашата компания благодари на Dr. Гриб за подготовката на тази публикация. За щастие, когато тази книга възникна, много от предишните-

Участваха и някои колеги и приятели от изследвания, преподаване и промишленост. Благодарим ви за вашите идеи и принос.

Главен технологичен директор в MTU Aero Engines AG

В съответствие с целта, тази книга е насочена към студенти от технически колежи и технически университети с предишни познания по аерокосмически двигатели и газови турбини. По същия начин се обръщат към инженерите в авиационната индустрия, които извън своята специалност имат малко възможност да получат по-широк преглед на цялата област на компресорите за турбо самолетни двигатели с важните аеродинамични/термодинамични и механични/структурни връзки и многостранното развитие, което продължава. Тази книга обаче може да предложи и съвети и предложения за инженери, които работят в областта на компресорите за стационарни газови турбини или в преработващата промишленост.

Бих искал да благодаря на ръководството на MTUAero Engines, по чието предложение книгата е стартирана през 2000 г., за щедрата, активна подкрепа, особено след като логистиката и базата данни на MTU могат да бъдат използвани и по този начин изготвянето на книгата в настоящия обхват беше възможно изобщо беше.

Дължа специални благодарности на M. Dupslaff за актуализиране и разширяване на програмата EDP за изчисляване и оценка на ефективността на многостепенните аксиални компресори с подкрепата на Dr. К.-П. Rd и K. Spie-ker, като по-нататъшното приложение се планира в MTU. Благодаря и на H.-P. Боруфка за консултация и доставка на документи за вибрации на лопатки/ротор, Д. Штте за поръчка на документи за аеро-еластични проблеми и удари на птици, Dr. G. Kahl за набавяне на документи за трептене на вибрации, H. Kirsten за възлагане на документи за динамика на ротора, Dr. К. Хайниг за съвети и възлагане на документи за аероакустика и А. Халкусис, В. Клуман, М. Ламер, У. Schmidt-Eisenlohr, D. Schmcker и R. Selmeier за поръчка на документи за статистическа оценка на аксиални и радиални компресори.

Накрая благодаря и на д-р. К.-П. Rd за събиране на данни за двигателя и за различни съвети за текущите разработки на компресора и двигателя.

Бих искал също да ви благодаря за многото съвети, предложения и информация, които получих от колеги в MTU. Те са споменати по азбучен ред

Th. Breuer M.A. DeublerDr. J. Esslinger J. Прясна бира W. Gaertner D. Каска Dr. М. Hoeger F. Кенепол Х. Звънец

Х. Краузе М. КроботА. SchfflerSt. ServatyS. Д-р Сикорски Е. Щайнхард А. UtlerDr. St. Weber Dr. Г. Вилферт

Освен това бих искал да изразя искрените си благодарности на П. Августин за отличната редакция на ръкописа, а също и на Х.-М. Hechtl за производството на диаграми и схеми с отлично качество.

Благодаря и на H.-P. Боруфка, д-р К. Хайниг, д-р Г. Кал и Г. Schtte за критичния преглед на ръкописа в областта на главите аероакустика, аеро-еластичност и механика, но също така и H. Schubert за редакционната подкрепа на книгата и критично рецензия на ръкописа. Бих искал също да благодаря на K. Weiss, S. Hechtl, R. Lauber, K. Lechner, R. Glander и R. Krawutsch-ke за тяхната незаменима помощ при използването на специализираната библиотека и при изследването на литературата.

Но бих искал да благодаря и на Б. Волфарт за надеждното присъствие и подкрепа по най-различни поводи.

Не на последно място, моите специални благодарности са на съпругата ми за нейното съдействие, както и за нейното голямо търпение и внимание при подготовката на тази книга.

Мюнхен, март 2007 г. Dr.-Ing. Хуберт Гриб

1 гол. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2 Въведение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.1 Съответни гранични условия

и технологични ограничения за компресорите. . . . . . . . . . . . 32.2 Роля и отношение на принципите на проектиране. . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.3 Термодинамични принципи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.4 Аеродинамични принципи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.5 Условия за сходство. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.6 Карта и работна линия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3 Разработване на конструктивните параметри на компресора във времето. . . . . . . . 353.1 Статистически запис и анализ на съществуващите компресори. . . . . . 35

Методология за събиране на данни. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Влияние на размера. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Въвеждащ период на EIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Влияние на числото Re. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Стандартизирана политропна ефективност. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

3.2 Статистика на данните за компресора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463.2.1 Параметри на корелация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463.2.2 1-степенни фенове на цивилни турбовентилатори и фенове с яке. 493.2.3 Многостепенни LP компресори, използвани във военни турбовентилатори. . . . . . 593.2.4 Подемници и компресори с ниско налягане за турбовентилатори

и мантия щепсел. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663.2.5 HP компресори за турбовентилатори и обшивки с капак. . . . . . . 743.2.6 Аксиални/центробежни компресори и многостепенни центробежни компресори

за малки турбовентилатори и валови двигатели. . . . . . 823.2.6.1 Общи положения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 823.2.6.2 Аксиални части. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 833.2.6.3 Центробежен компресор. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

3.2.7 Компресорни карти. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 933.2.7.1 Стандартизация . . . . . . . . . . . . . . .