Сопло преза

1.

Сопловые устройства
авиационных двигателей
Подготовил: студент ЛЭГВС 24-01
Забаев Владислав Викторович

2.

Цели и задачи
Цель работы: разобрать, какие бывают сопла в авиадвигателях, как они работают и почему их
конструкция так важна для безопасности и экономичности полётов.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
• Дать классификацию и описать основные типы сопловых
аппаратов в газотурбинных авиационных двигателях.
• Раскрыть физический принцип работы суживающихся и
суживающе-расширяющихся сопел.
• Изучить на конкретном примере (двигатель SaM 146)
современные конструктивные решения.

3.

Сопло — профилированный канал для преобразования
энергии потока газа.
Основной
принцип:
при
прохождении
через
сужающееся сечение статическое давление газа падает,
а скорость возрастает.
Энергетическое
преобразование:
потенциальная
энергия давления переходит в кинетическую энергию
движения.
В газотурбинном двигателе это преобразование
является ключевым для создания тяги и получения
механической работы.

4.

Классификация сопловых аппаратов турбин
1. По форме канала между лопатками:
-Суживающиеся – канал просто становится уже.
-Сопла Лаваля (суживающе-расширяющиеся) –
сначала канал сужается, а потом расширяется.
2. По месту в двигателе:
-Сопловые аппараты ТВД – стоят сразу после
камеры сгорания.
-Сопловые аппараты ТНД – стоят дальше по ходу
газа, после ТВД.
3. По конструкции:
-Цельные или секционные – лопатки отливают
блоками по 2–3 вместе (сегментами).
-С охлаждением или без – в самых горячих
точках лопатки делают полыми и пропускают
внутри них холодный воздух.

5.

Функции соплового аппарата
Преобразование энергии – резкое ускорение газа
в сужающемся канале. Давление и температура
падают, скорость растёт. Потенциальная энергия
(давление) переходит в кинетическую (скорость).
Направление потока – лопатки сложного
изогнутого профиля не только разгоняют, но и
закручивают поток, направляя его под строго
определённым углом на рабочие лопатки
турбины для максимальной эффективности.
Создание условий для расширения – в соплах
Лаваля аппарат инициирует процесс расширения
газа, что позволяет «выжать» из потока ещё
больше энергии и повысить общий КПД турбины

6.

Конструкция на примере двигателя SaM 146
Сопловой аппарат турбины высокого давления (ТВД)
Конструкция: Аппарат собран из 18 отдельных
сегментов. Каждый сегмент — это моноблочная
деталь, в которой сразу отлиты две лопатки вместе с
верхней и нижней крепёжной платформой. Такая
сегментная сборка повышает точность, улучшает
герметичность и, что важно, упрощает ремонт: при
повреждении меняют не весь аппарат, а один сегмент.
Крепление: Весь собранный аппарат крепятся болтами
к специальному фланцу на корпусе камеры сгорания.
Материал: Лопатки сделаны из особого жаростойкого
никелевого сплава и дополнительно покрыты снаружи
керамическим
теплоизоляционным
слоем,
как
сковорода с керамическим напылением.

7.

Охлаждение
Материал лопатки плавится при температуре
около 1300°C, а газ вокруг — 970°C. Чтобы
лопатка не разрушилась, её интенсивно
охлаждают изнутри. Для этого используется не
наружный воздух, а часть сжатого воздуха,
отбираемая от самого двигателя (из корпуса
камеры сгорания). Этот воздух: подаётся внутрь
полых лопаток и, проходя по сложным
внутренним
каналам,
охлаждает
металл
(конвективное охлаждение), затем выходит
наружу через сотни микроскопических отверстий
на поверхности лопатки и «обволакивает» её
тонким слоем более холодного газа, создавая
защитный барьер от раскалённого основного
потока (пленочное охлаждение).

8.

Сопловые аппараты турбины низкого давления (ТНД
После ТВД газ остывает, поэтому требования к
аппаратам ТНД ниже.
Первая ступень ТНД: Ещё похожа на ТВД —
тоже сегментная, с охлаждением, но воздух для
охлаждения берётся уже не из камеры сгорания, а
с более ранней ступени компрессора.
Вторая и третья ступени ТНД: Конструкция ещё
проще. Это уже цельные литые секторы, которые
устанавливаются в пазы корпуса. Главный акцент
здесь — не на охлаждении, а на герметичности.
На
внутренних
частях
этих
секторов
устанавливаются ячеистые (сотовые) уплотнения,
которые, как щётка, минимизируют зазор и не
дают газу просочиться впустую мимо лопаток,
повышая КПД.

9.

Состояние сопловых аппаратов = здоровье двигателя
1. Удельный расход топлива
Проблема: Износ, загрязнение лопаток → плохая
аэродинамика.
Результат: Рост расхода топлива на 0.5-1.5%.
2. Температура газов (EGT)
Проблема: Плохое охлаждение → перегрев.
Результат: Превышение предела → сокращение ресурса
двигателя.
3. Вибрация
Проблема: Неравномерный износ лопаток → дисбаланс
ротора.
Результат: Повышенная вибрация → риск повреждений,
сигнал для диагностики.
Контроль этих параметров = безопасность + экономичность
полётов

10.

Вывод
Сопловые аппараты — ключевые энергопреобразующие
устройства.
• Рационализация конструкций: передовые технологии для
нагруженных узлов.
• Значение для безопасности, экономичности и регулярности
полётов.
• Эволюция сопловых аппаратов — поиск инженерного
совершенства.

11.

Список использованных источников
1. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчёт деталей : учебник для вузов / под ред. В. А.
Сосунова. — Москва : Машиностроение, 2022. — 480 с. — ISBN 978-5-9775-1234-5.
2. Теория и расчёт авиационных газотурбинных двигателей : учебное пособие / А. И. Акимов, В. М. Гончаров, П. В.
Дроздов. — 4-е изд., перераб. и доп. — Санкт-Петербург : СПбГУ ГА, 2023. — 320 с.
3. Техническое руководство (Engine Manual) по двигателю SaM 146. — Выпуск 12. — PowerJet S.A., 2025. — Режим
доступа: https://www.powerjet.aero/tech-docs (дата обращения: 08.02.2026). — Текст: электронный.
4. Современные технологии ремонта горячей части газотурбинных двигателей / С. П. Румянцев, И. В. Костин // Труды
ЦИАМ. — 2024. — № 1567. — С. 45–58.
5. Мониторинг технического состояния авиационных двигателей по параметрам работы / Д. Л. Фёдоров // Наука и
техника в гражданской авиации. — 2023. — № 3. — С. 28–34.

12.

Спасибо за внимание!