R-29-300

autor textu: Ing. Marián Hocko, PhD.

ÚVOD

Súčasne s prácou na dvojmiestnom variante lietadla MiG-23UB prebiehala práca aj na jednomiestnom variante stíhacieho lietadla MiG-23. V lietadle bol použitý výkonnejší letecký turbokompresorový motor K. CHAČATUROVA R-29-300, ktorý mal zvýšený ťah na maximálnom režime F_T,max = 81,3 kN a na režime prídavného spaľovania F_T,PS = 120 kN. Zvýšenie ťahu motora bolo dosiahnuté najmä zmenami v regulačnej sústave a drobnými konštrukčnými zmenami motora. Pre zvýšenie ťahu motora bolo nutné zvýšiť dodávku vzduchu do motora. Použitie nového motora R-29-300 malo za následok skrátenie a rekonštrukciu zadnej časti trupu a zvislej chvostovej plochy lietadla MiG-23MF. Oproti predchádzajúcim variantom lietadla MiG-23 došlo k zmenám pohyblivých častí krídla. Skúšky tohto variantu lietadla MiG-23M (v kóde NATO „FLOGGER B“) prebiehali v rokoch 1972 a 1973. Pre export boli určené varianty stíhacieho lietadla MiG-23MS“ a „MiG-23MF.

MiG-23MF

Prvé tri stíhacie lietadlá MiG-23MF prileteli na bechyňské letisko 24. augusta 1978 a boli zaradené do stavu 9. stíhacieho leteckého pluku. V priebehu rokov 1978 až 1981 bolo do československého vojenského letectva zaradených 13 stíhacích lietadiel MiG-23MF, ktoré od roku 1981 plnili úlohy v  pohotovostnom systéme protivzdušnej obrany ČSSR.

CHARAKTERISTIKA MOTORA R-29-300

Letecký turbokompresorový prúdový motor R-29-300 je jednoprúdový, dvojhriadeľový motor s  jedenásťstupňovým axiálnym kompresorom, prstencovou hlavnou spaľovacou komorou, dvojstupňovou axiálnou chladenou plynovou turbínou reakčného typu, výstupnou sústavou s komorou prídavného spaľovania a plynulo regulovateľnou výstupnou dýzou.

ZÁKLADNÉ  TECHNICKÉ  ÚDAJE  MOTORA  R-29-300

KONŠTRUKCIA  MOTORA R-29-300

Kompresor

Kompresor motora R-29-300 je jednoprúdový, dvojhriadeľový, axiálny, jedenásťstupňový, ktorý pozostáva z nízkotlakovej a vysokotlakovej časti.

Nízkotlaková časť kompresora je päťstupňová. Rotor nízkotlakového kompresora je diskobubnovej konštrukcie. Prvý stupeň nízkotlakového kompresora je nadzvukový, konzolovo upevnený k hriadeľu. Disky druhého až piateho stupňa vytvárajú diskobubnovú konštrukciu. Hriadeľ rotora nízkotlakového kompresora je uložený na prednom valčekovom ložisku a na zadnom valčekovom ložisku.

Vysokotlaková časť kompresora je šesťstupňová. Rotor vysokotlakového kompresora je diskobubnovej konštrukcie. Hriadeľ rotora vysokotlakového kompresora je uložený na prednom hlavnom zdvojenom guličkovom ložisku a na valčekovom ložisku hriadeľa vysokotlakovej plynovej turbíny. Z hriadeľa vysokotlakového kompresora sa pomocou kužeľového centrálneho pohonu krútiaci moment odvádza do skrine pomocných pohonov.

Stator kompresora motora sa skladá z telesa prvého stupňa, telesa druhého stupňa, telesa tretieho a štvrtého stupňa, telesa piateho stupňa, telesa šiesteho až desiateho stupňa a telesa jedenásteho stupňa. K telesu prvého stupňa kompresora je upevnené teleso vírivého prstenca, ktorý slúži na zvýšenie zásoby stabilnej práce kompresora spolu s dvojhriadeľovým usporiadaním kompresora motora.

Hlavná spaľovacia komora

Hlavná spaľovacia komora motora  R-29-300  je prstencového typu. Skladá sa z telesa, plamenca, palivových rámp prívodu paliva do palivových dýz, 18 palivových dýz, odpadového ventilu, plášťa difúzora a dvoch zapaľovačov. V prednej časti plamenca je vytvorených 18 hlavíc, v ktorých sú vyrobené lopatkové víriče s otvormi pre kĺzne uloženie palivových dýz. Palivové dýzy duplexného typu majú špeciálnu úpravu, ktorá zabraňuje usadzovaniu karbónu v ústi palivovej dýzy.

Plynová turbína

Plynová turbína motora R-29-300 je axiálna, dvojhriadeľová, dvojstupňová, chladená, reakčného typu.

Vysokotlaková plynová turbína je jednostupňová, jednohriadeľová, reakčného typu s chladenými usmerňovacími lopatkami a rotorovými lopatkami. Chladenie usmerňovacích lopatiek a rotorových lopatiek vysokotlakovej plynovej turbíny zabezpečuje chladiaci vzduch, privádzaný zo sekundárneho prúdu vzduchu v hlavnej spaľovacej komore. Množstvo chladiaceho vzduchu reguluje mechanizmus sústavy dodávky chladiaceho vzduchu v závislosti na teplote plynu za plynovou turbínou „t_4c“.

Rotor vysokotlakovej plynovej turbíny je diskovej konštrukcie. Pomocou spojky je hriadeľ vysokotlakovej plynovej turbíny spojený s hriadeľom vysokotlakového kompresora. Rotor vysokotlakovej plynovej turbíny je uložený na hlavnom dvojradovom guličkovom ložisku a na valčekovom ložisku.

Nízkotlaková plynová turbína motora je jednostupňová, jednohriadeľová, reakčného typu s  chladenými usmerňovacími lopatkami a nechladenými rotorovými lopatkami. Chladenie usmerňovacích lopatiek nízkotlakovej plynovej turbíny zabezpečuje chladiaci vzduch zo sekundárneho prúdu vzduchu v hlavnej spaľovacej komore.

Hriadeľ rotora nízkotlakovej plynovej turbíny je pomocou spojky spojený s hriadeľom nízkotlakového kompresora. Je uložený na medzihriadeľovom guličkovom ložisku a na zadnom valčekovom ložisku. Chladenie ložísk plynovej turbíny zabezpečuje cirkulujúci olej a chladiaci vzduch, odoberaný od 5. stupňa kompresora, ktorý zároveň pretlakuje olejové tesnenia.

Výstupná sústava

Výstupnú sústavu motora R-29-300 tvorí difúzor komory prídavného spaľovania, predĺžovacia rúra a regulovateľná výstupná dýza.

Difúzor komory prídavného spaľovania sa skladá z vonkajšieho a vnútorného plášťa, ktoré sú medzi sebou spojené trinástimi rebrami, troma kruhovými stabilizátormi plameňa, tromi kruhovými palivovými rampami a dvoma zapaľovačmi.

Predĺžovacia rúra je teleskopicky spojená s difúzorom komory prídavného spaľovania. Pri zapnutých režimoch prídavného spaľovania v predĺžovacej rúre prebieha proces horenia zmesi paliva a plynu. Na druhom konci predĺžovacej rúry je upevnená regulovateľná výstupná dýza motora.

Motor R-29-300 má nadzvukovú výstupnú dýzu ejektorového typu s plynulou zmenou kritického prierezu dýzy na všetkých režimoch činnosti motora. Výstupná dýza sa skladá z dvoch častí. Prvú časť tvorí zužujúca sa časť výstupnej dýzy, ktorá je súčasťou motora. Druhú časť tvorí rozširujúca sa časť, ktorá je súčasťou konštrukcie draka lietadla MiG-23MF.

Výstupná dýza motora sa skladá z 36 segmentov, ktoré sa prestavujú pomocou silového prstenca, ovládaného šiestimi hydraulickými pracovnými valcami. Do hydraulických pracovných valcov sa privádza tlakové palivo, ktoré je dodávané z regulačnej sústavy ovládania výstupnej dýzy. Synchronizáciu činnosti hydraulických pracovných valcov zabezpečuje pružný hriadeľ, umiestnený priamo v palivovom potrubí prívodu tlakového paliva k pracovným valcom. Kritický priemer výstupnej dýzy motora sa mení  v  rozsahu od D_5,kr. = 600 mm do D_5,kr. = 850⁺¹⁰_-5 mm.

Skriňa pohonov

Skriňa pohonov motora R-29-300 zabezpečuje prenos krútiaceho momentu od rotora vysokého tlaku a rotora nízkeho tlaku na jednotlivé agregáty motora a draka lietadla, ktoré sú upevnené na telese skrine pohonov.

Od hriadeľa kompresora nízkeho tlaku sa krútiaci moment prenáša na odsávacie olejové čerpadlo prednej opory a na vysielač otáčok rotora nízkeho tlaku „DTE-1“. Zároveň sa krútiaci moment prenáša na pohon regulátora otáčok rotora nízkeho tlaku “n₁” automatu dodávky paliva „ADT-55A“.

Od hriadeľa kompresora vysokého tlaku sa krútiaci moment prenáša do skrine pohonov, z ktorej sa dostáva na palivové čerpadlo-vysielač „ND-55A“, palivové odstredivé čerpadlo „CN-55A“, palivové odstredivé dodávacie čerpadlo „DCN-64A“, dve hydraulické čerpadlá „NP-70A-3“, dynamo „GSR-ST-18/70KIS“”, vysielač otáčok vysokotlakového rotora „DTE-1“, pohon hydraulického regulátora otáčok „PGL-30M“ s generátorom striedavého prúdu „SGK-30/1,5“, odlučovač oleja, odstredivý odvzdušňovač a olejový agregát. Turbínový spúšťač „TS-21“, ktorý je upevnený na skrini pohonov, je v  činnosti len pri spúšťaní motora. V ostatných režimoch činnosti motora je turbínový spúšťač odpojený od prevodového mechanizmu skrine pohonov pomocou špeciálnej odstredivej spojky.

R-29-300

SÚSTAVY MOTORA R-29-300

Olejová sústava

Olejová sústava motora R-29-300 je tlaková, cirkulačná, uzatvorená s priamym odvzdušnením do výšky letu H = 11 až 12 km a pretlakovaním vzduchom vo výškach nad H > 11 až 12 km. Olejová sústava motora sa skladá z hlavnej a pomocnej vetvy. Hlavná vetva olejovej sústavy zabezpečuje mazanie a chladenie ložísk, ozubených prevodov motora. Táto vetva olejovej sústavy je v činnosti pri všetkých režimoch činnosti motora. Pomocná vetva olejovej sústavy zabezpečuje mazanie a chladenie ložísk a ozubených prevodov turbínového spúšťača „TS-21“. Táto vetva olejovej sústavy pracuje len pri spúšťaní motora. Hlavná vetva olejovej sústavy motora sa skladá z palivo-olejového radiátora, olejovej nádrže, olejového agregátu, odlučovača oleja, odstredivého odvzdušňovača, odsávacieho olejového čerpadla prednej opory a olejových dýz. Pracovný tlak oleja je p_o = 0,35+0,05 MPa. Používaný olej „VNII-NP-50-1-4F“ alebo „MK-8P“. Pomocnú vetvu olejovej sústavy tvorí olejová nádrž, tlakové olejové čerpadlo s redukčným ventilom, uzatvárací elektromagnetický ventil, odsávacie olejové čerpadlo turbínového spúšťača a pomocné olejové čerpadlo. Olejové čerpadlá sú poháňané elektromotorom. Pracovný tlak v pomocnej olejovej sústave je p_o = 0,15 až 0,25 MPa. Používaný olej „VNII-NP-50-1-4F“ alebo „MK-8P“.

Palivová sústava

Palivová sústava motora R-29-300 zabezpečuje regulovanú dodávku paliva do hlavnej spaľovacej komory a komory prídavného spaľovania motora v závislosti na zvolenom režime a podmienkach letu lietadla.

Palivová sústava motora sa rozdeľuje na palivovú sústavu nízkeho tlaku, palivovú sústavu vysokého tlaku, palivovú sústavu regulovanej dodávky paliva do hlavnej spaľovacej komory, palivovú sústavu regulovanej dodávky paliva do komory prídavného spaľovania, palivovú sústavu regulácie kritického priemeru výstupnej dýzy, sústavu merania a regulácie teploty plynu za plynovou turbínou „t_4c“ a odpadovú palivovú sústavu.

Palivová sústava nízkeho tlaku paliva zabezpečuje dodávku paliva, ktoré je dodávané z palivových nádrži lietadlá MiG-23MF k jednotlivým agregátom palivovej sústavy motora. Palivovú sústavu nízkeho tlaku paliva tvorí dodávacie palivové čerpadlo „DCN - 64A“, centrálny palivový čistič a cirkulačný ventil.

Palivová sústava vysokého tlaku paliva slúži na dodávku vysokotlakového paliva do agregátov palivovej sústavy dodávky paliva do hlavnej spaľovacej komory, do agregátov palivovej sústavy dodávky paliva do komory prídavného spaľovania a do palivovej sústavy ovládania výstupnej dýzy. Palivovú sústavu vysokého tlaku paliva tvorí odstredivé palivové čerpadlo „CN-55A“ a piestikové vysokotlakové palivové čerpadlo „ND-55A“. Tieto palivové čerpadlá pracujú súčasne a vzájomne sa zálohujú.

Palivová sústava regulovanej dodávky paliva do hlavnej spaľovacej komory zabezpečuje regulovanú dodávku paliva do hlavnej spaľovacej komory motora na ustálených a prechodových režimoch činnosti motora podľa regulačného zákona Q_p,HSK = f(α_POM ). Palivovú sústavu regulovanej dodávky paliva do hlavnej spaľovacej komory tvorí automat dávkovania paliva „ADT-55A“ a rozdeľovač paliva do hlavnej spaľovacej komory „RTO-55“.

Palivová sústava regulovanej dodávky paliva do komory prídavného spaľovania motora zabezpečuje zapnutie a vypnutie prídavného spaľovania a reguláciu dodávky paliva do komory prídavného spaľovania v závislosti na polohe páky ovládania motora a hodnote celkového tlaku vzduchu za kompresorom motora Q_p,KPS = f(α_POM , p_2c). Palivovú sústavu regulovanej dodávky paliva do komory prídavného spaľovania tvorí regulátor prídavného spaľovania „RF-55A“, palivo-olejový radiátor, rozdeľovač paliva do komory prídavného spaľovania „RTF-55“.

Palivová sústava regulácie výstupnej dýzy motora zabezpečuje prestavovanie segmentov výstupnej dýzy podľa programu π_T = p_2´/p₄ = konšt. na všetkých režimoch činnosti motora alebo v závislosti na teplote výstupných plynov za plynovou turbínou „t_4c“ pri uvedení regulátora teploty „t_4c“ do činnosti. Palivovú sústavu regulácie výstupnej dýzy tvorí regulátor výstupnej dýzy „RS-55A“, vzduchový reduktor nastavenia stupňa expanzie „π_T“, odpúšťacie ventily vzduchu „p₂´“ a šesť hydraulických pracovných valcov ovládania výstupnej dýzy so silovým prstencom.

Sústava merania a regulácie teploty plynu za plynovou turbínou „t_4c“ zabezpečuje meranie strednej hodnoty teploty výstupných plynov za plynovou turbínou „t_4c“ a automatické udržiavanie tejto teploty na stanovenej hodnote zmenou prietokového prierezu výstupnej dýzy. Sústava vydáva signál „ВЫСОКАЯ ТЕМПЕРАТУРА“ (VYSOKÁ TEPLOTA) pri prekročení nastavenej maximálnej teploty plynu za plynovou turbínou „t_4c,max.“ o hodnotu  Δt_4c = 70±15°C  a  diskrétny signál pri teplote vzduchu na vstupe do motora t_1c = 40°C.

Sústavu merania a regulácie teploty plynu za plynovou turbínou „t_4c“ tvorí snímač teploty vzduchu „t_1c“ „P-69-2M“, vysielač teploty „t_4c“ „RT-12-11V“, výkonný mechanizmus regulátora teploty „IM-21“, vzduchový regulátor nastavenia stupňa expanzie „π_T“, regulátor výstupnej dýzy „RF-55“, signalizátor polohy výstupnej dýzy a signalizátor „AC“.

Odpadová sústava

Odpadová sústava motora R-29-300 zabezpečuje odvod paliva, oleja a ďalších odpadových kvapalín, ktoré prenikajú cez tesnenia agregátov a zbytkov paliva z palivovej sústavy motora po zastavení motora mimo motor. Odpadová sústava motora sa skladá z predného spoločného zberača, odpadovej nádrže, zberača paliva z difúzora komory prídavného spaľovania, zberača výstupnej dýzy, zberača z turbínového spúšťača „TS-21“ a zo zberača paliva z plynovej turbíny. Odvod kvapaliny z odpadovej nádrže motora je zabezpečený potrubím do priestoru za výstupnú dýzu motora do prúdu plynov.

Odmrazovacia sústava

Odmrazovacia sústava motora R-29-300 zabezpečuje ochranu aerodynamického krytu vstupného ústrojenstva a nábežných hrán usmerňovacích lopatiek prvého stupňa kompresora pred vznikom námrazy. V odmrazovacej sústave motora sa používa horúci vzduch, odoberaný za jedenástym stupňom kompresora.

Sústava odberu vzduchu

Sústava odberu vzduchu motora R-29-300 zabezpečuje odber vzduchu z telesa hlavnej spaľovacej komory pre ohrev vstupného ústrojenstva motora, pre klimatizáciu kabíny lietadla, pretlakovanie olejových tesnení, chladenie plynovej turbíny, k ihle vzduchového reduktora riadenia klinov vstupného ústrojenstva lietadla. Pre pretlakovanie olejových tesnení je v sústave použitý prepínací ventil,  ktorý v závislosti na tlaku vzduchu prepína prívod tlaku vzduchu od piateho alebo od jedenásteho stupňa kompresora.

Spúšťacia sústava

Spúšťacia sústava motora R-29-300 zabezpečuje roztočenie rotora vysokého tlaku motora, zapálenie zmesi paliva a vzduchu v hlavnej spaľovacej komore, reguláciu dodávky paliva do hlavnej spaľovacej komory pri spúšťaní motora a prechod na voľnobežný režim motora. Spúšťanie motora môže byť vykonávané pomocou vonkajšieho zdroja elektrického prúdu alebo z palubných akumulátorov. Spúšťaciu sústavu motora tvorí turbínový spúšťač „TS-21“, spúšťacia palivová sústava, kyslíková sústava motora a sústava regulovanej dodávky paliva do hlavnej spaľovacej komory. Pri spúšťaní motora na zemi roztáča turbínový spúšťač „TS-21“ rotor vysokého tlaku. Turbínový spúšťač „TS-21“ sa automaticky vypína pri dosiahnutí otáčok n₂ > 40 % alebo na základe časového signálu po 40 sekundách od začiatku procesu spúšťania. Pri spúšťaní motora počas letu sa turbínový spúšťač „TS-21“ nepoužíva. Rotory turbokompresora sa roztáčajú náporom vzduchu. Maximálna doba spúšťania motora na zemi je 50 sekúnd, počas letu 30 sekúnd. Spúšťacia sústava motora zabezpečuje okrem spúšťania motora na zemi a počas letu aj studené pretočenie motora, konzerváciu a odkonzervovanie motora. Kyslíková sústava motora zabezpečuje prívod kyslíka do zapaľovačov v hlavnej spaľovacej komore. Prívod kyslíka do zapaľovačov sa zapína len pri spúšťaní motora počas letu, pri vzniku nestabilnej práce motora a pri použití raketovej výzbroje.

Kontrolné a signalizačné prístroje

Kontrola činnosti motora R-29-300 v kabíne lietadla MiG-23MF sa zabezpečuje pomocou dvojručičkového ukazovateľa otáčok „ITE-2“, ukazovateľa teploty „ITG-1“ a ukazovateľa tlaku oleja „UI1-8“. Jednotlivé režimy činnosti motora R-29-300 sú signalizované signálnymi tablami „ПЕРЕГРЕВ ДВИГ.“ červenej farby, „ПОЖАР“ červenej farby, „МАСЛО“ červenej farmy, „МАКСИМАЛ“ zelenej farby, „ФОРСАЖ“ zelenej farby, „ЗАЖИГ. ВЫКЛЮЧ.“ červenej farby, „РЕЗЕРВ. СИСТ. ДВИГ.“ žltej farby a „СОРЦ“ červenej farby. Doba činnosti motora R-29-300 na jednotlivých režimoch sa zaznamenáva pomocou počítača doby činnosti motora „ESU-3“ na režimoch „МАКСИМАЛ“ až „ПОЛНАЯ ФОРСАЖ“ a počítača doby činnosti motora na režime „МАКСИМАЛЬНАЯ ФОРСАЖ“. Záznamové zariadenie „SARPP-12GM“ zaznamenáva počas letu hodnotu otáčok rotora nízkotlakového rotora „n₁“, okamžik zapnutia režimu „МАКСИМАЛ“, okamih zapnutia režimu „ФОРСАЖ“ a   signál „ВТ“.

TABUĽKA  REŽIMOV  MOTORA  R-29

Poznámka:

1. Doba nepretržitej činnosti motora v rozsahu 95 až 100 % je obmedzená rovnako ako pri maximálnom režime, okrem režimov pri činnosti obmedzovača otáčok vysokotlakového rotora n₂ a regulátora teploty.
2. Pri činnosti motora s celkovou teplotou vzduchu na vstupe do motora t_1c = 85⁺²⁵_-15°C sa automaticky zapína korekcia (zníženie) teploty výstupných plynov t_4c. Pri zvýšení teploty t_1c v rozsahu od 85⁺²⁵_-15°C do 215°C predstavuje korekcia teploty t_4c regulátorom teploty Δt_4c = 120±10°C.
3. Celková doba nepretržitej činnosti motora v režime „M“, „МФ“ a „ПФ“ nesmie byť dlhšia ako 1 minúta.
4. Pri činnosti motora v režime „ПФ“ pri teplote t_1c = 40⁺¹⁵_-5°C sa automaticky zapína rozbeh otáčok n₁ (Δn₁ = 2,5±0,2 %). Pritom sa maximálne otáčky n₁ nesmú zvýšiť na viac ako n₁ = 103,2 % (so zapnutým rozbehom).

Poslední aktualizace: 17.8.2007