Kompresory pre letecké lietadlá (nemecké vydanie) - dokument PDF
Dokumenty
Kompresory pre turbovrtuľové motory
Dr.-Ing. Hubert Grieb, Nimrodstrasse 44, 82110 Germering
Táto kniha bola vyrobená s láskavou podporou MTU Mnchen.
ISBN 978-3-540-34373-8 e-ISBN 978-3-540-34374-5
Bibliografické informácie z Nemeckej národnej knižnice Nemecká národná knižnica uvádza túto publikáciu v Nemeckej národnej bibliografii; podrobné bibliografické údaje sú k dispozícii na internete na adrese http://dnb.d-nb.de.
2009 Springer-Verlag Berlin Heidelberg
Toto dielo je chránené autorskými právami. Týmto ustanovené práva, najmä práva na preklad, opätovnú tlač, prezentáciu, extrakciu čísel a tabuliek, rozhlasové vysielanie, mikrofilmovanie alebo reprodukciu inými spôsobmi a na ukladanie v systémoch na spracovanie údajov, zostávajú, aj keď iba v čiastočnom výňatku. Vymáhanie, vyhradené. Reprodukcia tohto diela alebo jeho častí je povolená v jednotlivých prípadoch iba v medziach zákonných ustanovení zákona o autorských právach Spolkovej republiky Nemecko z 9. septembra 1965 v platnom znení. V zásade podlieha odmene. Porušenia podliehajú trestným ustanoveniam autorského zákona.
Reprodukcia bežných mien, obchodných mien, obchodných mien atď. V tejto práci neodôvodňuje predpoklad, že tieto názvy majú byť považované za bezplatné v zmysle ochranných známok a právnych predpisov na ochranu ochranných známok, a preto ich môže používať každý, a to aj bez osobitnej identifikácie.
Dizajn obalu: WMXDesign GmbH, Heidelberg Sadzba a výroba: le-texové vydavateľské služby oHG, Lipsko
Vytlačené na bezpečnom papieri.
Starostlivé a hospodárne využívanie našich prírodných zdrojov a znižovanie emisií je pre našu spoločnosť dôležitejšie ako kedykoľvek predtým. Súčasný svet si je zároveň ťažké predstaviť bez vysokého stupňa mobility a teda civilného letectva. Globalizácia a otvorenie vnútroštátnych leteckých trhov ďalej vystavuje letecké spoločnosti neustále rastúcemu tlaku na náklady, ktorý prenášajú na letecký priemysel.
To všetko núti výrobcov motorov vyvíjať nové koncepty, ktoré výrazne prevyšujú predchádzajúcu normu, pokiaľ ide o ekologickú kompatibilitu, výkon a účinnosť, a to všetko za nižšie náklady.
Na dosiahnutie týchto náročných cieľov sú nevyhnutné efektívnejšie a efektívnejšie metódy koncepcie, návrhu, výpočtu a konštrukcie.
Táto kniha sa zameriava na podporu študentov a mladých inžinierov, ale aj vedeckých zamestnancov na univerzitách a technických vysokých školách a zameriava sa na kompresory, ktoré sú mimoriadne dôležité pre účinnosť a prevádzkové správanie. Je tiež vhodný ako referenčné dielo kvôli svojej praktickej relevantnosti a ilustráciám.
Autor Dr.-Ing. Od roku 1955 Hubert Grieb pracoval ako zamestnanec Dr. Bruno Eckert, vedúci oddelenia prietokových strojov v spoločnosti Daimler-Benz v Stuttgarte-Untertrkheime, a od roku 1970 na vedúcej pozícii vo vývojovom oddelení vtedajšej spoločnosti MTU-Mnchen GmbH.
Naša spoločnosť ďakuje Dr. Grieb za prípravu tejto publikácie. Chvalabohu, že keď táto kniha vznikla, mnoho predtým-
Zapojení boli aj niektorí kolegovia a priatelia z výskumu, učenia a priemyslu. Ďakujeme za vaše nápady a príspevky.
Hlavný technologický riaditeľ spoločnosti MTU Aero Engines AG
V súlade s cieľom je táto kniha zameraná na študentov vysokých škôl a vysokých škôl technického zamerania s predchádzajúcimi znalosťami leteckých motorov a plynových turbín. Rovnako sú oslovení aj inžinieri v leteckom priemysle, ktorí majú nad rámec svojej špecializácie malú príležitosť získať širší prehľad o celej oblasti kompresorov pre turbovrtuľové motory s dôležitými aerodynamickými/termodynamickými a mechanickými/štruktúrnymi vzťahmi a mnohostranný vývoj pokračuje. Táto kniha však môže tiež ponúknuť rady a návrhy pre inžinierov, ktorí pracujú v oblasti kompresorov pre stacionárne plynové turbíny alebo v spracovateľskom priemysle.
Rád by som poďakoval vedeniu MTUAero Engines, na ktorého návrh bola kniha zahájená v roku 2000, za veľkorysú a aktívnu podporu, najmä preto, že bolo možné využiť logistiku a databázu MTU, a teda bola možná príprava knihy v súčasnom rozsahu bol.
Osobitne ďakujem M. Dupslaffovi za aktualizáciu a rozšírenie programu EDP na výpočet a hodnotenie účinnosti viacstupňových axiálnych kompresorov s podporou Dr. K.-P. Rd a K. Spie-ker, pričom ďalšia aplikácia je plánovaná na MTU. Moje poďakovanie patrí aj H.-P. Borufka za konzultáciu a obstaranie dokumentov o vibráciách lopatky/rotora, D. Schtte za obstaranie dokumentov o aeroelastických problémoch a úderoch vtákov, Dr. G. Kahl za obstaranie dokumentov o vibráciách flutteru, H. Kirsten za obstaranie dokumentov o dynamike rotora, Dr. K. Heinigovi za poradenstvo a obstaranie dokumentov o leteckej akustike a A. Halcoussis, W. Klumann, M. Lahmer, U. Schmidt-Eisenlohr, D. Schmcker a R. Selmeier za obstaranie podkladov pre štatistickú analýzu axiálnych a radiálnych kompresorov.
Na záver by som sa chcel tiež poďakovať Dr. K.-P. Rd pre získavanie údajov o motore a pre rôzne tipy na aktuálny vývoj kompresorov a motorov.
Tiež by som sa chcel poďakovať za veľa tipov, návrhov a informácií, ktoré som dostal od kolegov z MTU. Tieto sú uvedené v abecednom poradí
Th. Breuer M.A. DeublerDr. J. Esslinger J. Čerstvé pivoDr. W. Gaertner D. Prilba Dr. M. Hoeger F. Kennepohl H. Bell
H. Krause M. KrobothA. SchfflerSt. ServatyS. SikorskyDr. E. Steinhardt A. UtlerDr. Svätý Weber Dr. G. Wilfert
Chcem tiež srdečne poďakovať P. Augustinovi za vynikajúcu úpravu rukopisu a tiež H.-M. Hechtl za výrobu diagramov a schém vo vynikajúcej kvalite.
Moje poďakovanie patrí aj H.-P. Borufka, Dr. K. Heinig, Dr. G. Kahl a G. Schtte za kritické zhodnotenie rukopisu v oblasti kapitol aeroakustika, aero-elasticita a mechanika, ale aj H. Schubert za redakčnú podporu knihy a štýlové kritické zhodnotenie rukopisu. Ďakujem tiež K. Weissovi, S. Hechtlovi, R. Lauberovi, K. Lechnerovi, R. Glanderovi a R. Krawutsch-ke za ich nevyhnutnú pomoc pri využívaní odbornej knižnice a pri výskume literatúry.
Chcel by som sa však tiež poďakovať B. Wohlfartovi za spoľahlivú prítomnosť a podporu pri rôznych príležitostiach.
V neposlednom rade patrí moje špeciálne poďakovanie mojej manželke za spoluprácu, ako aj za veľkú trpezlivosť a ohľaduplnosť pri príprave tejto knihy.
Mníchov, marec 2007 Dr.-Ing. Hubert Grieb
1 gól. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 Úvod. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.1 Relevantné okrajové podmienky
a technologické obmedzenia kompresorov. . . . . . . . . . . . 32.2 Úloha a vzťah zásad návrhu. . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.3 Termodynamické princípy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.4 Aerodynamické princípy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.5 Podmienky podobnosti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.6 Mapa a pracovná čiara. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3 Vývoj konštrukčných parametrov kompresora v priebehu času. . . . . . . . 353.1 Štatistické zaznamenávanie a analýza existujúcich kompresorov. . . . . . 35
Metodika zberu údajov. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Vplyv na veľkosť. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 úvodné obdobie EIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Vplyv čísla Re. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Štandardizovaná polytropická účinnosť. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.2 Štatistika údajov o kompresore. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463.2.1 Korelačné parametre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463.2.2 1-stupňové ventilátory civilných turbodúchadiel a ventilátory s plášťom. 493.2.3 Viacstupňové LP kompresory používané vo vojenských turbodúchadlách. . . . . . 593.2.4 Zvyšovacie stupne a nízkotlakové kompresory pre turbodúchadlá
a plášťovú zástrčku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663.2.5 HP kompresory pre turbodúchadlá a opláštené propány. . . . . . . 743.2.6 Axiálne/odstredivé kompresory a viacstupňové odstredivé kompresory
pre malé turbodúchadlá a hriadeľové silové motory. . . . . . 823.2.6.1 Všeobecne. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 823.2.6.2 Axiálne časti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 833.2.6.3 Radiálny kompresor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.2.7 Mapy kompresora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 933.2.7.1 Štandardizácia . . . . . . . . . . . . . . .