Турбореактивный двигатель Юнкерс Jumo-004b

Турбореактивный двигатель Юнкерс Jumo-004b

Двигатель Jumo-004B был выпущен фирмой Юнкерс в 1941 году. В конце войны двигатель устанавливался на немецких реактивных самолетах Мессершмитт Ме- 262, Арадо Ar-234 и др.

Основными частями двигателя являются: осевой восьмиступенчатый компрессор, шесть прямоточных камер сгорания, осевая одноступенчатая прямоточная турбина и реактивное сопло с регулирующей иглой.

При работе двигателя воздух засасывается через входной патрубок (коллектор) в компрессор. Из компрессора сжатый воздух направляется в камеры сгорания, куда через форсунки впрыскивается топливо. Впрыск топлива производится навстречу потоку воздуха. Воздух, поступающий в камеру сгорания, делится на две части. Одна часть, составляющая примерно 1/3 всего количества воздуха, поступившего в камеру, проходит через завихритель во внутреннюю часть камеры — жаровую трубу и, перемешиваясь с топливом, образует рабочую смесь, воспламеняющуюся от пламени факела (при этом коэффициент избытка воздуха а=1,4–1,5). Воспламенение топлива при пуске осуществляется с помощью запальных свечей, установленных в трех камерах сгорания.

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