Министерство высшего и среднего специального
образования РСФСР
Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени
авиационный институт имени академика С.П.Королёва
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ И МЕТОДИКА РАСЧЕТА
ОСЕВОЙ ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ АВТОНОМНОЙ
ТУРБИНЫ ТУРБОНАСОСНОГО АГРЕГАТА
Утверждено
редакпионно-издательским советом
института в качестве методических
указаний к курсовой работе
Куйбышев 1987
УДК 629.7.036.001 (075.8)
В указаниях приведены необходимые данные для выполнения га-
зодинамического проектирования осевых одноступенчатых автономных
турбин турбонасосных агрегатов (ТНА) с парциальным и полным под-
водом рабочего тела.
Приведены примеры расчета элементов проточной части турбины.
Методические указания предназначены для студентов, выполняющих
курсовое проектирование лопаточных машин ТНА.
Авторы-составители: Н.Т.Тихонов, Н.Ф.Мусаткин, В.Н.Матвеев
Рецензенты: к.т.н., доцент Родюшкин Г.К.,
к.т.н., доцент Самсонов B.R.
3 -
I.	ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО ПРОЕЮМРОВАЕИЯ
АВТОНОМНЫХ ОСЕВЫХ ОДНОСТУПЕНЧАТЫХ ТУЛИН ТНА
Цель проектирования: определение геометри-
ческих и кинематических параметров ступени, которые пра заданных
параметрах рабочего тела обеспечивают получение расчетных значений
модности и кпд при минимальных габаритах и массе.
Задачи проектирования:
I)	выбрать основные геометрические и режимные параметры ступени,
а также оценить необходимые коэффициенты потерь энергии в эле-
ментах проточной части;
2)	провести расчёт параметров потока в элементах проточной части
ступени на среднем диаметре;
3)	определить мощность и кпд проектируемой ступени турбины и осу-
ществить коррекцию расчёта rz;. тх с.-.тгтги от заданных значений;
4)	выполнить проектирование каналов соплового аппарата и лопаток
рабочего колеса для расчетного режима ступени;
5)	выполнить чертежи профилей каналов соплового аппарата я профи-
лей лопаток рабочего колеса спроектированной ступени турбины.
- 4 -
2.	ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ ПРИ ВЫБОРЕ
ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
С целью снижения расхода рабочего тела автономные турбины
работают при высоких значениях степени понижения давления (=
= 20...50). Практика показала, что при увеличении $т от 5 до 25
происходит быстрое увеличение удельной мощности. При дальнейшем
увеличении £jiT прирост удельной мощности снижается. К тому же с
увеличением ^Гт растет высота лопаток рабочего колеса (РК), что
усложняет изготовление, увеличивает потери от парциального подво-
да и радиальные габариты турбины. Поэтому, по возможности, не сле-
дует выбирать > 30.
Небольшие диаметральные размеры и ограничения по частоте вра-
щения (что определяется кавитационными характеристиками насосов)
обусловливают в этом случае величины параметра нагрузки Уг*и<ср/См
значительно меньше оптимальных ( Ут « 0,05.• .0,30). Малые расходы
в свою очередь часто связаны с необходимостью парциального подво-
да рабочего тела. Таким образом автономные турбины имеют большие
потери с выходной скоростью и от парциального подвода. Их мощност-
ной кпд невелик и лежит в пределах 0,30...0,65.
Небольшая высота рабочих лопаток и парциальный подвод рабоче-
го тела определяют использование активных ступеней (fjrr= 0), т.е.
Pi = Ps •
При ут < 0,2 потери с выходной скоростью велики и в этом
случае целесообразно использование двухступенчатых турбин со сту-
пенями скорости. Если при Ут< 0,2 мала и степень парциальности
(	£ < 0,25), то возможно использование турбин с повторным под-
водом рабочего тела (иногда их называют одноступенчатые с двумя
ступенями скорости).
Не для всех рабочих тел (значений показателя изоэнтропы к
и газовой постоянной R ) есть таблицы газодинамических функций,
поэтому в настоящих указаниях приведена 'методика расчета по термо-
динамическим формулам.
Тип автономной турбины определяется заданием, выбором конст-
руктора или прототипам.
Перед началом проектирования обычно известны:
I)	мощность Ыт ;
2)	частота вращения п ;
3)	давление рабочего тела на входе в сопловой
аппарат (СА) /7* ;
- 5 -
4)	температура рабочего тела на входе в СА Т* ;
5)	давление на выходе из РК pg ;
6)	газовая постоянная рабочего тела Я ;
7)	показатель изоэнтропы К .
Иногда известна и величина расхода рабочего тела 0
На рис. 1,а приведена меридиональная форма проточной части
ступени турбины ТНА и даны обозначения расчетных сечений. На
рис. 1,6 представлена развертка на плоскость цилиндрического се-
чения ступени высокоперепадной турбины по среднему диаметру и по-
казаны типичные форш планов скоростей в расчетных сечениях.
Рис. I. Основные размеры и обозначения расчетных
сечений в активной высокоперепадной сту-
пени турбины:
а - меридиональное сечение;
б - развертка цилиндрического
сеченая на плоскость.
В качестве примера задания на проектирование в табл. I при-
ведены исходные данные для расчёта одноступенчатой осевой турбина.
При оформлении расчетно-пояснительной записки исходные данные так-
ие целесообразно представлять в виде такой таблицы.
- 6 -
Таблица I
Исходные данные для примера газодинамического
проектирования ступени турбины ТНА
и п/п	Наименование параметра	Обозна- чение	Размер- ность	Численное значение параметра
I.	Мощность турбины	"т	кВт	465
2.	Частота вращения ротора	п	мин“*	36200
3.	Давление рабочего тела на входе в СА	р'.	кПа	9220
4.	Температура рабоче- го тела на входе в СА		К	923
5.	Давление на выходе из РК	Pt	кПа	200
6,	Газовая постоянная рабочего тела	р	к?К	392
7.	Показатель изоэн- тропа	к	-	1,25
8.	Расход рабочего тела	&	кг/с	1,06
Последовательность выполнения газодинамического расчета приве-
дена ниже.
- 7 -
3.	ПОРЯДОК РАСЧЕТА СТУПЕНИ
Расчет ступени состоит в определении основных размеров мери-
диональной формы проточной части (см. рис. I), выборе числа каналов
соплового аппарата (СА) и лопаток РК, определении средних термоди-
намических и кинематических параметров потока в межвенцовых зазо-
рах, обеспечивающих заданную мощность.
Обычно расчет начинают с оценки наиболее важных геометричес-
ких и кинематических параметров.
I.	Средний диаметр ступени Dy часто выбирается по прототипу (в
рассматриваемом примере Dcp = 0,21 м). Если ограничений по вели-
чине Др нет, то выбирают его значение таким, чтобы параметр наг-
рузки ступени Уст	0,40...0,45.
2.	Как уже отмечалось, автономные турбины ТНА активные, т.е.
jOCT = 0 и при этом р1 = р2 .
3.	Окружная скорость на среднем диаметре
_ ЯЯсрП	3,!4 0,21-36200	.
Ucp ~ —5Q	- ------ТО-----'290 ”/с 
4.	Располагаемая изоэнтропическая работа I кг газа в турбине

5.	Изоэнтропическая скорость истечения, соответствующая величине
^'•/24^ =^2-9?6‘103^ 1400м/с.
6.	Параметр нагрузки ступени
7.	Последовательно определяются пре туда рителъные значения:
- приведенной изоэнтропической скорости потока в абсолютном
движении

- 8 -
-	приведенной скорости потока в переносном движении
Ли * ”.	-— Зй? —
’ У# < У»" 3’гй3
-	приведенной изоэнтропической скорости потока в относитель-
ном движении
'»/,в/ ,
где <х( выбирается в пределах 15...20°.
Полученные значения Лс<< и Лш,* используются для выбора
Р и с. 2 Типовая зависимость 1/сд “
для круглых сопел о косым срезом
- 9 -
Pic. 3. Типовая зависимость уг* =
для сверхзвуковых активных решёток
8.	Окружной кпд ступени
?и-^т(^со^'^(
где определяется по рис. 2, а по рис. 3 ;
значение ос, выбирается в пределах 15...20°.
Для примера расчета « = 0,94 , yfa = 0,90 и ос, = 17°.
Тогда	*
ри * 20,2?8(Q,94‘Q,956-Q,2?8)(<*0,9)*0,652.
9.	Мощностной кпд в первом приближении
?т *’ ?и	' • а,06)^0,650-006^0592.
10.	Потребный расход газа
р	.	&5- Н?
Г‘ ' 9?3-Ю3-0,592
- 0,805 кг/с .
-lo-
ll.	Действительная скорость газа на выходе из СА
С »	• 094-1400 ‘ 1815 м/с .
12.	Температура газа на выходе из СА
,5гз-
г<$7«г
13.	Плотность газа на выходе из СА
. 200-10*	3
ft ' R7, 392-484 ‘ *-DS кг/"
14.	Площадь на выходе из СА при <5=1
Р:-----6-____ sOOOS >
a Client*, 1515 1,060,29 'и‘* -
15.	Высота лопаток СА при <5 « I
/	!*и	0002	....
Af* ’ JT‘ 3,14-021 '*
Высота лопаток СА не желательна менее 10 мм.
16.	Потребное значение $ при АЛ« 10 ж
-..03.
С	$14 0,21-0'01
17.	Мощностной кпд без учета потерь на утечки и перетекание
где р находится по графику (см. рис. 4).
- II -
Рис. 4. Влияние <S на кпд сверхзвуковых
осевых ступеней турбин (сопла
1фуглые; = 8...40 )
Если рабочие лопатки имеют бандах, то обычно считают, что потери
на утечки отсутствуют (на перетекание они, естественно, отсутст-
вуют).
18.	При отсутствии бандажа, потери на перетекание и утечки замет-
но снижают мощностной кпд, который в этом случае выражается
формулой ‘
Есть несколько методов подсчета г • Ниже дается один из
них, согласно которому
* *ут/	’ ГДв 9 ^9 /1
- величина радиального зазора. Рекомендуют принимать
в диапазоне (0,01...0,05) Нсл , но не менее 0,5 мм.
В нашем примере Sz = 0,5 мм, тогда
u ?г'0&5-0><-Ц445 .
- 12 -
19.	Если задан расход рабочего тела, то величину мощностного кпд
можно вычислить
" 2_Nr_ s 465./О3
ст	1,обд?Б<р* *
Совпадение значений рг и подтверждает правильность выбо-
ра величин потерь энергии. Но, как показала практика расчетов,
сведения о величине расхода не всегда достоверны, поэтому рас-
чет целесообразно вести на значение кпд, полученное с учетом
парциальности или с учетом парциальности и утечек (если нет
бандажа).
Разница в величинах мощностных кпд: принятого р' (см. п. 9)
и вычисленного с учетом дополнительных потерь энергии от пар-
циального подвода рг ( 8? = 0) (см. п. 17) и утечек рг (см.
п. 18), - не должна превышать 3%.
В нашем случае разница между р^ = 0,592 и т?т(£	= 0»545
(или = 0,445) составляет 8,6? (или 33%). Поэтому’, 7 приняв
полученные значения PrfJe?#) = ^»545 (или = 0,445) в
в качестве исходных, выполняем повторный расчет,начиная с
п. 10.
20.	Расход рабочего тела
^ = /~^Ч5Г5=0'8?КГ/са°е8)-
L^Pr(St-0) 976 /0 Ъ545
Величины параметров.подсчитанные в пунктах II, 12, 13, сохра-
няют свои значения и при новой величине .
21.	Площадь на выходе из СА при <5=1 для нового значения Gr
F --------------------------= 2J6- 10*"г(2,б4-1б3) .
w Cf^ein^ МВ-(,06-0,25
Пример расчета выполнен для двух значений кпд: I) когда РК
имеет бандаж ( ргл£.д/ = 0»545); 2) рядом в скобках дается зна-
чение параметра, рассчитанное для РК без бандажа ( рг =0,445).
Если значение параметра не зависит от расхода, то в примере
расчета приводится одна цифра.
- 13 -
22.	Высота лопаток СА при £ = I
Как отмечалось, не желательно выполнять менее 10 мм.
23.	Принимаем = 10 мм и находим потребное значение £
<2 -	- -16'10-----= 433 (о40}
<33S0hu 3,14-0,21-£01 * J’
24.	Высота рабочих лопаток с учетом перекрыт
(2...0 мм)' <0'2 -• 12 мм .
25.	Относительная скорость на входе в РК
26.	Составляющие скоростей С, и W, в осевом и окружном направ-
лениях:
г	' Ct sino(fг ats4s9‘ за& */с;
Cfa -Cf co^oct ' 1315-0,966 '1260м/с;
:Cw ' Ucp' ,SB0'390 :8?0	'
20. Угол потока в относительном движении на входе в РК
^3, = Az'	
28.	Относительная скорость потока на выходе из РК
UJ -- ver г 0,90-955 '660 м/с -
29.	Температура газа на выходе из РК
965^1-09^}
--	—-Да-  - --625 К.
‘ ’ г-hl
- 14 -
30.	Плотность газа на выходе из РК
Р = —X	:Q9?4 к 'г/м 3
fWs 392 525 '	'	•
31.	Угол выхода потока из РК в относительном движении
5tnfe’5ГТср3,MQP<0p<2-5600,9?4 0,M ’ °-3S5^350^ >
тогда р>г=22°40 ( ^=23°).
Степень парциальности рабочего колеса <5Рк несколько больше
парциальности соплового аппарата <$ . Обычно принимают
<£РК (ЦОЛ.. 0,05)	• Для примера расчета
- 0,35 > QtO1; О,Ы (0,40*0,01--0,41).
Разница	= 24°- 23°= 1°. Если разница более 5? надо
уменьшить высоту рабочих лопаток за счет уменьшения перекрыли
(перекрыта менее I мм недопустима), добиваясь равенства Д и
Д . Если Д > Д , надо увеличить .
32.	Составляющие скоростей W# и С* в окружном и осевом направ-
лениях
Чг/ '	г 860-0,99-790 м/с ;
С8а •’ ^Аг Sa/7A '№0'	355 '
Сги-^еи^‘^-^0--^0м/о .
33.	Угол потока в абсолютном движении на выходе из РК
откуда ^,‘40°^
34.	Величина абсолютной скорости потока на выходе из РК
С, »Cfff /зйю(* :ЗЬ5/о,В4± •- SBO м/с .
- 15 -
35.	Уточвяется величина окруяаого жид, еол ж различны
% • fyr^A^V уг)Р*УW>/“*A)JS
^427<J(&>-(^56-a2ra)p*Q9^/(lW5)J^55.
36.	Дм расчетного значения б (см. ж. 23) ло графику (см. рже.
4) определяется я ж подсчитывается значение моцностного
кпд без учетапотерь на утечки н перетекание
Вел есть бандаж, то это значение pr ( og « 0) принимается
окончательным.
37.	Вел нет баклана, то аначенне £ (см. о. 23) больна ж величи-
на также другая. Тогда величина моцностяого кпд без уче-
та потерь на утечхж ж перетекание будет равна
38.	Потери на утечки ж перетекание при отсутствии бандажа Находят-
ся по методике, изложенной в л. 18 ,
2 St (для примера принималось
39.	Величина моняостного жид б учетом утечек
Разница между величинами моцноотнпх кпд. подсчитанных в пунктах
17 ж 36 ил 18 ж 39, же должна отличаться более чем на 3%. В
протяжном случае расчет на аначенне моцностного кпд пункта 36
жлн-39 необходим повторять.
40.	В ваяем примере разница в величинах моциосткжх кпд составляет:
а) прн налвчжи бандана ж отсутствии утечек
Q.545 - 0,55 - -0,006, КП 0,9#'
б)	прн отсутствии банда» ж жажчнж утечек
0,445 - 0,472 • 0,027, ЖЛ 6, К .
I ₽г«О,10).
Ууг*
- is -
41.	В последнем случае целесообразно уменьшить мощностное кпд за
счет увеличения радиального зазора, так как в расчете прини-
мался минимально допустимый радиальный зазор 3j =0,5 мм.
Его увеличение повысит надежность конструкции и облегчит её
сборку. Увеличиваем $г до 0,7 мм, тогда
= 0,117 и р = п ..	“ К » 0.572 - 0,117 = 0,455.
->уТ	(т (ЧЦОг'-й)
Отличие в кпд по сравнению с его значением подсчитанным в
пункте 18 составляет
0,445 - 0,455 = 0,010 или 2,25%.
42.	Мощность спроектированной ступени с бандажом
мт = GLTS --0.87478- 10*0,65'467кВт.
Разница заданной и рассчитанной мощностей составляет
465 - 467 = 2кВт, т.е. 0,4#.
43.	Мощность спроектированной ступени без бандажа
’ GLn	- 1,068476-10*0,445* 474 кВт.
При этом разница заданной ж рассчитанной мощностей
465 - 474 « 9 кВт или 1,9% .
Для окончательного значения Gr , которое определено в п. 20
вычисляются основные геометрические размере СА. В высокоперепад-
ных ступенях в качестве СА используются осесимметричные сверхзву-
ковые сопла с косым срезом (см. рис. I), которые обеспечивают бо-
лее эффективное срабатывание теплоперепада, чем кольцевые решетки
Тогда задача сводится к определению числа сопел ZCA , а также
диаметров критического dKD и выходного с/9 сечений единичного
сопла (ом. рис. I).
В “редыдуютх расчетах была определена hCA • В случае осесим-
:.:етрпчних сопел Ьсл - (см. рис. I). Остальные параметры мо-
гут быть найдены следупцим образом.
44.	Вычисляется площадь на выходе из конической части единичного
сопла
L /4 «/4 • ?&5 им*.
- 17 -
45.	Площадь критического сечения единичного сопла {
И» )^\s fa 4 fa )''' =
=	0,9^2.208г)4 - 19,5 пме
46.	Потребное число сопел
, . FcASinoCf _ 2f6D-0,29 . ,Лв
z«- ia
где Fca принимается из п. 21.
Полученное значение ZCA округляется до длижайшего целого значе-
ния, которое и принимается окончательным. В нашем случае оконча-
тельное число сопел равняется восьми, т.е. ZpA = 8. При округ-
лении значения 2СД расчетная площадь FCA также изменяется.
В частности, если 2^ > ZCA , то FC'A > FCA , и наоборот,
Поэтому, после округления, целесообразно оценить изменение плогга-
ди	.С этой целью, в соответствии с п. 46, для
значения 2ГД определяется величина FCA . Затем определяется
относительное изменение площади bFCf. = (А^са/
Если это изменение не превышает 3%, то расчет продолжается дальше.
В противном случае необходимо скорректировать значения J-a и
для нового, значения Z-. при неизменной F .
47.	Определяется диаметр критического сечения единичного сопла
dKE - 7?^ - 7^¥ -4'96 •
KF I JT / 3J4
В тех случаях, когда dKp < 4 мм, следует уменьшить число
сопел, т.е. Z А . Для нового числа сопел и пр~ неизменной ГСА
вычисляется новая площадь на выходе из единичного седла j
Затем, в соответствии с п. 45, находится новая величина J- ,
а по соотношению п. 47 - скорректированное значение drn •
*р
После нахождения всех необходимых размеров проточной части ступени
и параметров потока в контрольных сечениях выполняется профилирова-
ние элементов проточной части.
- 18 -
4. ПРОФИЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ
ВЫСОКОПЕРЕПАДНОЙ ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ ОСЕВОЙ
ТУРБИНЫ
Завершающим этапом газодинамического проектирования каждой
ступени турбины является построение поверхностей каналов СА и РК,
которые направляют движение газа. При выбранном числе 2СА кана-
лов СА ядро задачи построения формы его проточной части составляет
проектирование профиля сверхзвукового осесимметричного сопла с ко-
сым срезом.
Проектирование поверхностей межлопаточного канала РК заключа-
ется в построении профиля сечения лопатки как профиля плоской ре-
шётки с шагом t , соответствующим его оптимальному значению.
При этом решётка должна обеспечить заданный поворот потока с воз-
можно малыми потерями, а контур профиля, кроме того, должен огра-
ничить сечение лопатки, которое удовлетворяет требованию прочнос-
ти в течение всего ресурса работы турбины.
Излагаемый далее метод проектирования профилей СА и РК рассма-
тривается применительно к высокоперепадным осевым ступеням активно-
го типа.
Построение профиля канала СА
Задача проектирования нового профиля канала СА может быть
сформулирована следующим образом.
Заданы: кинематические параметры - углы и и приве-
денная скорость А, ; геометрические ограничения - длина дуги Sa ,
которую занимает на среднем диаметре турбины проекция диаметра вы-
ходного сечения сопла da и диаметр критического сечения сопла
(см. рис. I).
Требуется построить профиль канала СА, в котором бы реа-
лизовывалась заданная степень понижения давления = р,/,
соблюдались геометрические ограничения, а потери энергии не превы-
шали значений, принятых в расчёте и определяемых величиной уСА
Па рис. 5 изображен профиль сверхзвукового осесимметричного
канала СА с косым срезом и приведены обозначения его основных парен
'ветров.
- 19 -
Pic. 5. Профиль круглого сопла и
принятые обозначения
Графические работы, связанные с построением профиля целесооб-
разно выполнять в следующей последовательности.
На прямой линии (см. рис. 5), принятой за выходной фронт, вы-
бирают точку А. Из этой точки под углом 90°- ос, к выходному фро-
нту откладывают отрезок A-К, равный диаметру выходного сечения соп-
ла dc . Через точку 0. являющуюся серединой отрезка A-К проводят
ось сопла , а из точки К - отрезок L , параллельный оси
сопла. В результате образуется форма профиля сопла на участке ко-
сого среза.
Затем выполняется построение конической зоны сверхзвуковой
части сопла. Для этого определяют длину конической зоны сопла
<•	- к...г?0), а такие условную длину
“к* 4 •	•
От точи 0 по оск сош откладывают отрезок 0-М, равный tc .
От точи М вдоль оса сопла откладывают отрезок . соотвегст-
- 20 -
вующий длине цилиндрической шейки критического сечения. Величину
M-N выбирают в пределах (0,15...0,20)	.
Диаметр докритической части сопла dgx щавяиат равным
(1,4...1,6) с^р . Переход от критического сечения к докритичес-
кой части сопла осуществляется по конической поверхности (см.рис.
5), образующая которой наклонена к оси сопла под углом 45°.
Длина оси канала ОС (без учёта участка косого среза) выбира-
ется в пределах (1,2...1,3) £* . Через точку С, параллельно ли-
нии выходного фронта, проводится линия входного фронта. Тогда об-
щая длина оси канала F• С может быть найдена из выражения
а ширина венца определится из очевидного соотношения:	.
Предложенный вариант построения формы профиля СА является
наиболее типичным для высокоперепадных осевых турбин и, как пра-
вило, обеспечивает достижение расчетных параметров газа в зазоре
между СА и РК.
Иногда дозвуковая часть сопла по конструктивным соображениям
имеет более сложную форму. В этих случаях целесообразно воспользо-
ваться рекомендациями /2/.	-
Построение профиля лопатки РК
Рабочая лопатка - одна из наиболее ответственных деталей га-
зовой турбины. Она работает в условиях высоких температур и напря-
жений, должна обеспечить заданный поворот потока с возможно малы-
ми потерями. Указанные особенности работы лопатки накладывают от-
печаток на приёмы её профилирования.
Построение профиля лопатки РК условно расчленяется на два
этапа?
дополнительно к расчету производится предварительная оценка
геометрических параметров профиля ( 6 nt.);
осуществляется построение контуров спинки и корытца профиля
сочетанием прямых линий на входном и выходном участках и дуг
окружностей в средней части (вдоль хорды).
На рис. 6 изображена решётка профилей РК и приведены обозна-
чения её основных параметров.
- 21 -
фрОн/П
Р ж с. 6. Основные обозначения решётки
профилей РК
Предварительную оценку параметров профиля 6 и i начина-
ют с выбора оптимального значения относительной ширины решётки В .
Для активных решёток величина « 3/Л^ = 0,7...0,9. Тогда,
при известной значение ширины решётки В (см. рис. 6) мож-
но найти из соотношения 8 « В^ . Для сверхзвуковых
активных решёток (	> 1,2) угол установки профиля в решёт-
ке f принимают равным 90 , поэтому хорда профиля 6 В .
Величину шага решётки i.fiK вычисляют по формуле
при этом значение (£/S)Opf	дяя активных решёток находится в
пределах 0,60...0,75.	I
По известной теперь величине t^K жаалят потребное число
лопаток	• Полученное значение ZOA- округ-
ляют до ближайшего целого числа и уточняют величину шага
решетки РК = {ЛZlp/Z^f
Конструктивные углы входа и выхода уЗ/л для сверхзву-
ковых решёток принимают равными значениям углов потока и fa
соответственно. Величину относительной толщины входной и выходной
хромок обычно принимают одинаковой, а её значение находится в пре-
- 22 -
делах	» (0,02...0,025) £ .
Графические работы, связанные с построением профиля РК актив-
ного типа целесообразно выполнять в следующем порядке.
На прямой линии, принятой за выходной фронт решётки (см. рис.
6), откладывают отрезок А-А, , равный шагу решётки. На расстоянии
В от выходного фронта проводят линию входного фронта решётки, а
на расстоянии В/2 - продольную ось симметрии решётки.
Из точек А и А, восстанавливают перпендикуляры до пересече-
ния их с входным фронтом решётки в точках С и С, соответственно
(см. рис. 6). На отрезках А-С и А, — С, , являющихся хордами
двух соседних профилей, проводят окружности радиусами г/х а
так, чтобы они сопрягались с входным и выходным фронтами
решётки. Таким образом определяется зона решётки, в которой долж-
но располагаться тело профиля лопатки. Затем проектируется контур
корытца профиля.
С этой целью под углом £вд к выходному фронту решётки про-
водят касательную к окружности, образующей выходную кромку (см.
рис. 6). Из точки касания К через центр окружности проводят ли-
нию КВ до пересечения с продольной осью симметрии решётки ( вос-
станавливают перпендикуляр к касательной в точке К). Радиусом
R, ‘Л/&	проводят дугу N-G , которая и является искомым
контуром корытца профиля.
Контур спинки профиля выполняется следующим образом.
Под углом ко входному фронту решётки проводят касатель-
ную к окружности радиусом	. Из точки В по продольной оси
симметрии откладывают отрезок В-3 , равный шагу решётки i .
Из точки 3 оаусвяхп перпендикуляр 3-F на касательную C-F .
Радиусом Рг , равным отрезку 3-F , прочерчивается дуга f-i. -
- место максимального изгиба спинки профиля.
Поскольку отрезок 3 - В равен i , то из точки 3 ра-
диусом, равным отрезку М- 3 прочерчивается контур корытца со-
седнего профиля. В образовавшейся форме межлопаточного канала за-
меряется минимальная ширина ormL„ (см. рис. 6). Если окажется,
что ctrmin <	3 мм, то необходимо уменьшить количество лопа-
ток . (увеличить шаг решётки i ), т.к. возникают затрудне-
ния в изготовлении таких решёток.
П-огплирование сверхзвуковых активных решёток по принципу
этлрняэжш прямых линий и дут окружностей наиболее типично для
. _ ТНЛ. В то же время, для достижения более низкого уровня
-в
потерь энергии в реиВтках целесообразно пользоваться рекоменда-
циями / 8 /, которые предполагают построение контуров спинки к
корытца методом характеристик плоского сверхзвукового потока.
5.	ПОИИОК ОКРЫЛЕНИЯ И СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТЮ-
-ПОЯСЯИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
При оформлении расчетно-пояснительной записки к курсовой
работе необходимо выполнять следующие требования:
I)	вся текстовая и расчетная информация должна выполняться в
соответствии с ГОСТ 2.301-66 к указаниями / I /, при этом
листы в записке должны быть единого формата размером 210 х
х 297 мм, а также иметь поля - по 25 ш слева к по 5 мм
сверху, снизу к справа;
2)	целесообразно после информации о задании на проектирование
изобразить принципиальную схецу ступени турбины, указать все
необходимые обозначения к ней и привести джагра»а«у изменения
параметров потока ( р* ,	, Т* ,	, Cj ,	) в ей про-
точной части;
3)	порядок проведения расчетов должен быть приведен в той самой
последовательности, в какой они даны в настоящих указаниях;
4)	планы скоростей в ступени турбины, иллюстрирующие расчетные
данные, целесообразно выполнять в масштабе, в котором I см
соответствует скорости газа в 100 м/с ;
5)	рекомендуется выполнять чертежи профилей СА и РК в масштабе
не менее 5:1 и не более 10:1 ; при этом форматы чертежей
должны соответствовать форматам II или 12 по ГОСТ 2.106-68;
6)	содержание расчетно-пояснительной записки с указанием номера
страницы того или иного раздела расчета помещается в сипом
начале;
7)	список использованной литературы должен размешаться в конпе
записки;
8)	все страницы расчётно-пояснительной записки должны иметь
сквозную нумерацию и сшиты в единую брошюру.
- 24
6.	КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ для подготовки
К ЗАЩИТЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
I.	Пути повышения мощности при проектировании?
2.	Почему автономные турбины ТНА обычно активного типа?
3.	Каковы причины применения парциального подвода рабочего
тела?
4.	Почему постановка бандажа повышает кпд ступени?
5.	Какие фактора определяют целесообразность выбора утла
из диапазона 15°...20° ?
6.	Пути повышения экономичности турбины при проектировании?
7.	Как можно снизить расход рабочего тела при проектировании
на заданную мощность?
8.	Почему рекомендуется выбирать лопатки СА высотой не менее
10 мм ?
9.	Почему снижается кпд ступени при парциальном подводе рабо-
чего тела?
10.	Какие возможны пути повышения скорости истечения газа из СА?
II.	Каковы способы снижения выходных потерь в ступени?
12.	Чем вызвана необходимость верхней и нижней перекрыта?
13.	Назовите способы снижения утечек в ступени?
14.	Перечислите основные виды потерь энергия в турбине?
15.	Перечислите номенклатуру дпд, применяемую для оценки различ-
ных потерь в турбине?
16.	Каковы причины применения в автономных турбинах ТНА осесим-
метричных сопел с косым срезом?
17.	Как влияет на мощность турбины изменение давления газа на
входе в СА?
18.	Какое влияние на мощность турбины оказывает изменение
температуры газа на входе в СА?
"S. Как изменяется мощность турбины при изменении частоты
нтадеяия?
20.	Почему активные турбины рассчитывают только по среднему
диаметру?
21.	Почему и как отличаются углы осфк (илиос,,^) и ?
22.	Какое влияние на кпд ступени оказывавтосновные геометри-
ческие соотношения лопаточных венцов i и h ?
- 25 -
Список литературы,
использованной при написании методических указаний и рекомен-
дуемой для углубления знаний при выполнении курсовой работы
I.	Белоусов А.И., Косицын И.П., Рождественский С.Н. Газодинами-
ческое проектирование турбонасосных агрегатов двигателей ле-
тательных аппаратов. Учебное пособие. - Куйбышев, 1974. -
- 135 с.
2.	Локай В.И., Максутова М.К., Стрункин В.А. Газовые турбины
двигателей летательных аппаратов. - М.; Машиностроение,
1979. - 322 с.
3.	Емин О.Н., Зарицкий С.П. Воздушные газовые турбины с одиноч-
ными соплами. - М.: Машиностроение, 1975 - 215 с.
4.	Горюнов Л.В., Максутова М.К. Гидрогазодинамический расчет тур-
бонасосных агрегатов. Учебное пособие,- Казань, 1979 - 61 с.
5.	Емин О.Н. Выбор параметров и расчет осевых активных турбин для
привода агрегатов. Учебное пособие. - М. Государственное на-
учно-техническое издательство оборонгиз, 1962 - 51 с.
6.	Дейч М.Е., Филиппов Г.А., Лазарев Л.Я. Атлас профилей решеток
осевых турбин. - М.: Машиностроение, 1965 -154 с.
- 26
СОДЕРЖАНИЕ
Стр
I.	Цель и задачж газодинамического проектирования
автономных осевых одноступенчатых турбин ТНА .............. 3
2.	Общие соображения при выборе исходных данных............ 4
3.	Порядок расчета ступени ................................ 7
4.	Профилирование элементов проточной части высоко-
перепадной одноступенчатой осевой турбины................. 18
5.	Порядок оформления я содержание расчетно-поясни-
тельной записки............................................23
6.	Контрольные вопросы для подготовки к зажите
курсовой работы............................................24
Список литературы, использованной при написании
методических указаний и рекомендуемой для углуб-
ления знаний при выполнении курсовой работы................25
- 27 -
Составители: Николай Тихонович Тихонов
Николай Федорович Цусаткин
Валерий Николаевич Матвеев
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ И МЕТОДИКА РАСЧЕТА
ОСЕВОЙ ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ АВТОНОМНОЙ
ТУРБИНЫ ТУРБОНАСОСНОГО АГРЕГАТА
Подписано в печать 27.05.1987 г.
Бумага оберточная белая. Формат 60x84 I/I6. Печать оперативная.
Усл. печ.лист. 1,63. Уч.-изд. л. 1.5. Тир. 75 экз.
Заказ а/ 258. Бесплатно.
Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационный
институт имени академика С.П.Королева, г.Куйбышев, ул.Молодо-
гвардейская, 151.
Участок оперативной полиграфии КуАИ, г.Куйбышев, ул.Ульянов-
схая, 18.