Газотурбинный двигатель НК-16СТ

Стационарный газотурбинный двигатель НК16-СТ создан на базе авиационного турбовентиляторного двигателя НК-8-2У. Представляет из себя двухкаскадную трехвальную ГТУ. Состоит из двух модулей - газогенератора и свободной турбины, имеющих собственные рамы. Модули при эксплуатации могут заменяться.

Принцип работы двигателя состоит в следующем. Атмосферный воздух через воздухоочистительное устройство поступает в компрессор, где он сжимается и направляется в камеру сгорания. В камере сгорания в потоке воздуха сжигается топливо - природный газ. Из камеры сгорания горячие газы направляются на лопатки турбин. В турбинах тепловая энергия продуктов сгорания превращается в механическую энергию вращения роторов. Мощность, полученная на валах турбин низкого и высокого давления (ТНД и ТВД), расходуется на вращение компрессоров низкого и высокого давления (КНД и КВД) и вспомогательных приводов. Мощность, полученная на валу свободной турбины (СТ), расходуется на привод нагнетателя природного газа и его вспомогательных агрегатов. Отработанные продукты сгорания через выхлопное устройство выбрасываются в атмосферу.

Двигатель состоит из следующих основных узлов:

- передней опоры;

- осевого двухкаскадного компрессора (КНД и КВД);

- средней опоры с корпусом центрального привода вспомогательных агрегатов;

- камеры сгорания;

- осевой двухступенчатой турбины (ТВД и ТНД);

- задней опоры;

- осевой одноступенчатой свободной турбины (СТ);

- опоры свободной турбины;

- подмоторной рамы газогенератора;

- подмоторной рамы свободной турбины.

На двигателе установлены агрегаты вспомогательных систем: масляной, топливорегулирующей, контроля работы и защиты.

ПЕРЕДНЯЯ ОПОРА двигателя является силовым узлом, воспринимающим радиальные усилия от ротора КНД. Она вмонтирована во входной направляющий аппарат и крепится к переднему и заднему фланцам внутреннего кольца аппарата. В нижней части корпуса опоры установлен шестеренчатый откачивающий маслонасос. Подвод масла на смазку роликового подшипника передней опоры производится через трубопровод, смонтированный в лопатке входного направляющего аппарата КНД. Масляная полость опоры изолируется от воздушной резиновым кольцом и радиально-торцевым контактным уплотнением.

КОМПРЕССОР двигателя состоит из двух компрессоров КНД и КВД, разделенных средней опорой. КНД четырехступенчатый. Ротор КНД двухопорный. Передний роликовый подшипник смонтирован в корпусе передней опоры. Задний шариковый подшипник установлен в средней опоре. Статор КНД включает в себя входной направляющий аппарат и четыре направляющих аппарата ступеней. КВД шестиступенчатый. Ротор КВД вращается в двух подшипниках. Передний шариковый подшипник смонтирован в средней опоре. Задний роликовый подшипник установлен в задней опоре. В статор КВД входят регулируемый направляющий аппарат и пять направляющих аппаратов ступеней, клапан перепуска воздуха, ресивер отбора воздуха, подаваемого на обогрев входного направляющего аппарата КНД.

СРЕДНЯЯ ОПОРА двигателя является силовым элементом, воспринимающим осевую и радиальную нагрузку от роторов каскадов низкого и высокого давлений. Корпус опоры состоит из наружного кольца, усиленного посередине ребром жесткости, и внутренней конической оболочки, соединенных между собой двенадцатью ребрами. К переднему наружному фланцу крепится статор КНД. К заднему внутреннему фланцу крепится статор КВД. К нижнему фланцу крепится коробка привода вспомогательных агрегатов.

КАМЕРА СГОРАНИЯ кольцевого типа, в передней части которой располагаются по окружности в один ряд 32 газовые форсунки с завихрителями. Два воспламенителя факельного типа расположены сверху на корпусе камеры сгорания под углом 38 градусов от вертикальной оси.

ТУРБИНА ГАЗОГЕНЕРАТОРА приводит во вращение компрессор двигателя. Первая ступень турбины (ТВД) вращает КВД. А вторая ступень (ТНД) вращает КНД. Ротор ТВД состоит из рабочего колеса и вала. Вал ТВД крепится спереди к проставке ротора компрессора. В стыке между валом и проставкой установлено лабиринтное уплотнение, замыкающее межлабиринтную полость, ограниченную с передней стороны лабиринтом, расположенным за последней ступенью КВД. Из этой полости отбирается воздух на охлаждение диска ТВД. Опорами ротора ТВД являются роликовый подшипник, расположенный на валу ТНД, и шариковый подшипник, расположенный в корпусе средней опоры. Ротор ТНД состоит из рабочего колеса, лабиринтного диска и вала, соединенных между собой стяжными болтами. Ротор вращается на двух опорах. Передней опорой является шариковый подшипник вала КНД, второй опорой служит роликовый подшипник, расположенный в задней опоре. Вал ТНД наружными шлицами на переднем конце соединен с внутренними шлицами вала КНД. Статор турбины состоит из сопловых аппаратов ТВД и ТНД. Сопловой аппарат ТВД охлаждается вторичным воздухом камеры сгорания.

ЗАДНЯЯ ОПОРА является силовым узлом, воспринимающим радиальные усилия от ротора ТНД. Опора состоит из двух разъемных сварных узлов: сопла и внутреннего корпуса, соединенными между собой шестью равнорасположенными вилками, - каждая крепится тремя болтами. Газовый тракт образован наружным и внутренним кожухами сопла, соединенными между собой шестью пустотелыми ребрами.

СВОБОДНАЯ ТУРБИНА одноступенчатая. Состоит из ротора, соплового аппарата и узла опоры. Ротор СТ включает в себя рабочее колесо, вал и полумуфту, к которой подстыкована муфта промвала. Ротор СТ вращается на двух опорах. Передняя - роликовый подшипник, задняя - роликовый и шариковый подшипники. Подшипники расположены в корпусных узлах опоры СТ. Сопловой аппарат СТ состоит из наружного и внутреннего корпусов, наружного кольца, козырька и сопловых лопаток. В передней части наружного и внутреннего корпусов установлены плавающие кольца, обеспечивающие стыковку СТ с газогенератором.

ОПОРА СТ состоит из корпусов опоры, передней и задней стенок, корпуса масляной полости. В силовую схему опоры входят наружные и внутренние корпуса опоры с приваренными фланцами, соединенные между собой силовыми стойками. СТ крепится к подмоторной раме цапфами, расположенными в горизонтальной плоскости. В нижней точке опоры на переднем фланце имеется фиксатор, воспринимающий боковые силы и дающий возможность осевого перемещения СТ. В масляной полости опоры расположен привод коробки приводов СТ.