Активное управление зазором ( ACC ) — это метод, используемый в больших авиационных газовых турбинах для повышения эффективности использования топлива во время полета. Это достигается путем установки зазора конца турбины в более чем одной рабочей точке и отличается от пассивного управления зазором, которое устанавливает его только для одного условия и поясняется ниже.
Как один из способов снижения расхода топлива, улучшение уплотнения концов лопаток стало играть важную роль в проектировании авиационных двигателей с конца 1960-х годов. [2] Оно используется, например, в двигателе CFM International CFM56 -5B, установленном на Airbus A320. [3]
Уплотнение кромок лопаток было сложной проблемой с момента разработки газотурбинного двигателя. Это так, потому что зазор между кромками лопаток и окружающим корпусом (кожухом) имеет тенденцию меняться, в первую очередь, из-за изменений термических и механических нагрузок на вращающиеся (турбинное колесо) и неподвижные ( статор , корпус турбины) конструкции. [2]
Зазор концевого вала турбины представляет собой путь утечки газа, который не протекает мимо аэродинамического профиля лопатки турбины, поэтому не вносит вклад в мощность, развиваемую турбиной. Как таковой, он отражает трату топлива (снижение топливной эффективности). Зазор зависит от теплового роста толстого сечения диска турбины по сравнению с тонким корпусом турбины, а также радиального роста диска со скоростью. [2] Эти три параметра, и, следовательно, зазор концевого вала, изменяются в зависимости от состояния работы двигателя, и зазор является минимальным, когда двигатель впервые разгоняется от холостого хода до взлета, у него не было возможности равномерно нагреться от холодного состояния на холостом ходу, хотя лопаточный диск турбины находится на максимальной скорости и, таким образом, имеет максимальный радиальный рост из-за центробежных напряжений. Тепловые эффекты требуют больше времени для стабилизации при постоянной температуре, т. е. для обеспечения неизменного зазора концевого вала. Это переходное состояние, которое дает минимальный зазор, известно как точка защемления. Установка зазора, когда двигатель сконструирован таким образом, что кончики лопаток не трутся о неподвижные кожухи в корпусе турбины в условиях защемления, может быть известна как пассивное управление зазором. [4]
Зазор между концами лопаток турбины высокого давления (HPT) оказывает значительное влияние на расход топлива и выбросы [5], поэтому использование ACC обеспечивает значительные преимущества в расходе топлива на крейсерском режиме, дальности полета и грузоподъемности для дальнемагистральных самолетов. [5]
Например, двигатель CFM International CFM56 -5A использует активный контроль зазора HPC для HPTACC и перепускной воздух вентилятора для LPTACC. Контроль зазора осуществляется FADEC двигателя , который состоит из электронного блока управления (ECU), гидромеханического блока (HMU) и клапанов HP и LP ACC. [6]