СУПЕРМОТОР КЛИМЕНКО

Заключение
о практической ценности и целесообразности внедрения предложения А.Г. Клименко "Турбореактивный двигатель"
(патент РФ RU 2141051 C1)

Автор А.Г. Клименко предлагает многовальную (n=2÷4) схему турбореактивного двигателя, отличающуюся, по существу, тем, что в ней отсутствуют неподвижные статорные детали - направляющие аппараты компрессора и сопловые аппараты турбины (формула изобретения, п. 1), а также тем, что роторы вращаются в противоположные стороны (формула изобретения, п. 2).

Идея противовращения роторов в ТРД не нова и реализована в том или ином виде в ряде двигателей. Так, противоположное вращение каскадов (а не ступеней !) применяется в двигателях семейства "Пегас" фирмы Роллс-Ройс, в трехвальном ТРДДФ RB199, в новейших ТРДДФ EJ200 (европейское объединение) и F119 (фирма Пратт-Уитни, США), а также в отечественном двигателе Р-79. В некоторых случаях противовращение каскадов позволило отказаться от входного соплового аппарата (ТНД газогенератора в нереализованном на практике проекте ТВВД GE36 фирмы Дженерал Электрик, в новом проекте семейства ТРДД PW600 фирмы Пратт-Уитни Канада).

Противовращение отдельных ступеней без сопловых аппаратов применялось в биротативной тихоходной турбине для привода толкающего двухрядного винтовентилятора двигателя-демонстратора UDF, послужившего экспериментальным прототипом ТВВД GE36 фирмы Дженерал Электрик , а также рассматривалось в проекте ТРДД с толкающим биротативным вентилятором RB529 фирмы Роллс-Ройс.

Применение противовращения ступеней компрессора и турбины возможно только в ТРД с низкой степенью повышения давления и, соответственно, малым числом ступеней (проект подъемного двухвального двигателя XJ99 с числом ступеней компрессора 1+1 и турбины 1+1, 1969 г.).

Большое количество схем с применением противовращения содержится в патентных материалах.

По существу рассматриваемого предложения А.Г. Клименко можно сделать следующие замечания:

1. В представленных материалах полностью отсутствуют какие-либо сведения, выкладки, оценки, обосновывающие декларативные утверждения о повышении коэффициентов полезного действия компрессоров и турбин и двигателя предлагаемой схемы в целом. Отсутствуют также данные, характеризующие параметры термодинамического цикла двигателя и, следовательно, уровень его термического совершенства, с оценкой числа ступеней, потребного для реализации принятой степени повышения давления.

2. Одноконтурная схема ТРД уже в течение многих лет не применяется в разработках авиационных двигателей, в том числе военных. В пассажирской и транспортной авиации она характеризуется крайне низкой экономичностью и не позволяет выполнить существующие и перспективные нормы по уровню шума. При высоких степенях повышения давления p*kS, свойственных современным двигателям, в одновальной схеме имеют место значительные трудности с обеспечением достаточных запасов газодинамической устойчивости (ГДУ) компрессора на всех эксплуатационных режимах. Указанное в полной мере относится к предлагаемой схеме, в которой к тому же невозможно применить такой эффективный способ обеспечения ГДУ, как поворот направляющих аппаратов.

3. Предлагаемая схема не является работоспособной, т.к. отсутствуют конструктивные элементы, к которым должны быть приложены осевые силы, возникающие в каждом роторе двигателя и к тому же переменные по режимам.

4. Из представленных материалов неясно, как в рассматриваемой схеме можно организовать систему подвода охлаждающего воздуха с нужными параметрами к лопаткам турбины. Для известных схем двигателей существуют специальные способы организации подвода воздуха к полостям охлаждаемых лопаток с минимальными потерями давления, обеспечивающие надежное уплотнение воздушных и газовых полостей, что требует тщательной проработки.

Охлаждение рабочих лопаток и дисков, наддув уплотнений опор воздухом, подводимым по межваловому пространству, широко используется в высокотемпературных двигателях. При этом воздух отбирается за компрессором или из его промежуточных ступеней. Автор предлагаемой схемы двигателя ошибочно рассматривает использование для этих целей атмосферного воздуха: даже с учетом действия центробежных сил давления воздуха будет недостаточно для его гарантированного поступления во внутренние полости лопаток и выпуска в газовый тракт, и возможно затекание горячих газов внутрь лопаток.

5. Не подкреплен количественными оценками тезис о сокращении почти в два раза габаритов и веса двигателя. Автор, по-видимому, не учел, что в предлагаемой им схеме, в отличие от существующих двигателей, число ступеней турбины должно быть в точности равно числу ступеней компрессора; это при высоких p*kS неизбежно ведет к значительному росту суммарного числа ступеней, особенно в представленной на фиг. 2 (в описании изобретения) схеме, где нечетные ступени связаны наружным барабаном, что неизбежно ограничивает допустимые окружные скорости.

Также представляется декларативным утверждение о простоте конструкции и повышенной надежности двигателей предлагаемой схемы. Наличие большого числа опор и масляных полостей, применение межроторных подшипников свидетельствуют об обратном и противоречат современным тенденциям в конструировании авиадвигателей. Следует также отметить, что не проработана, хотя бы эскизно, схема подвода и отвода масла к подшипниковым опорам, притом, что возможность конструктивного решения данного вопроса совсем не очевидна.

По результатам рассмотрения материалов предложения А.Г. Клименко можно сделать следующие выводы:
- изобретение А.Г. Клименко практической ценности не имеет, и использование средств госбюджета РФ для его реализации в промышленности нецелесообразно;
- считаем некорректным направление на научно-техническую экспертизу вырезок из публикаций в СМИ вместо развернутых материалов, содержащих обоснование предложений в достаточном объеме;
- предложение А.Г. Клименко ранее дважды рассматривалось специалистами ЦИАМ и получало отрицательные отзывы; с учетом высокой загрузки ведущих специалистов института многократное рассмотрение должным образом не обоснованных предложений представляется расточительством времени и средств бюджета, что, по-видимому, вызывает необходимость пересмотра системы рассмотрения предложений, изобретений и др.