REPÜLŐMÚZEUM SZOLNOK
Közlekedési Múzeum AI-20
Transport Museum AI-20
AI-20A típusú légcsavaros gázturbinás
hajtómű metszete.
Cross-section of an AI-20A type
turbo-prop engine.
Szöveg/Text:
Zainkó Géza
Fordítás/Translation:
Dr. Moys Péter
Fotók/Photoes: HS,
aki köszöni a fenti urak munkáját.
 |
Az AV-68I 04A típusú, négyágú,
hidraulikusan állítható, 4,5 m átmérőjű légcsavarral
felszerelt hajtómű metszetét, egy pótlólagos villanymotor
felszerelésével működtetni is lehet. A lassan forgó
alkatrészek jól szemléltetik a hajtómű felépítését,
működését. Az 1960-as években a MALÉV Il-18-as
repülőgépeinek légcsavarkúpjai különböző színűekre voltak
festve, zölddel néhány évig a HA-MOG rendelkezett.
The cross-section of
the AI-20 type gas
turbine engine equipped with an AV-681 04 series 4.5 meters
(14.76 feet) diameter airscrew could be seen on the move
with the help of a connected electromotor. The slowly
rotating parts well demonstrate the construction and
operation of the engine. In the sixties the propeller domes
of Il-18 type airplanes of MALÉV – Hungarian Airlines were
painted different colors, for few years HA-MOG has got the
green color. |
 |
A légcsavaragy egy bordázott
homlokfelületű tárcsával és 16 db csavarral csatlakozott a
légcsavartengelyhez. A légcsavartollak belépő élei, a
tövekben gumiba ágyazott elektromos fűtőbetétekkel voltak
ellátva a jegesedés megelőzése érdekében. A fűtőbetéteket
fém védőpikkelyekkel borították.
The propeller boss was connected with the shaft by a splined
head-surface plate and fastened with 16 screws. The airscrew
blades’ leading edges at the hilt were fitted with electric
heater coils in rubber-bed for preventing icing. The heating
units were covered with metal protective scales edge
tipping. |
 |
Ezen a képen jól látszik a kétfokozatú,
bolygókerekes fordulatszám csökkentő áttétel, mely a
forgórész fordulatát 11:45 szeresére, 1075 f/percre
csökkenti, hogy a légcsavar optimális körülmények között
tudjon dolgozni. A bolygóművet az elfordulás ellen az
áttételházban hidraulikus munkahengerekkel rögzítették, mely
egyébként így a teljesítmény mérésére is alkalmas volt. Ez
volt az IKM rendszer, melynek szivattyúja az áttételház alsó
részén volt elhelyezve. Az áttételház öntvényben, felül
kialakított, három csatorna vezette a nyomás alatt áramló
hajtómű olajat a légcsavaragyba, amely a lapátok
állásszögének változtatásához és a kenéshez volt szükséges.
On
this picture can be seen well, the two stage planetary gear
reductor, which reduced the rotor’s rotation speed to its
11.45 partage, i.e. 1075 rpm, allowing the propeller
operating under optimal conditions. The planetary gear in
the accessory gearbox was fastened with hydraulic actuators
to prevent turning round, which this way became suitable
also for gauging the output power. This was called as IKM
system, its pump was on the bottom of the accessory gearbox.
In the gearbox casting, three channels were molded for
leading the flow of oil under pressure into the propeller
boss, necessary for shifting of the blades’ incidence and
also for lubricating.
|
 |
A segédszervek meghajtásházának felső
része. Itt található jobb és baloldalon a két indító-motor
generátor, közöttük a RD 68 típusú regulátor, mely a
légcsavar fordulatszámát és a lapátok állítását vezérelte.
Legfelül a centrifugál olajkiválasztó található és az
előrenyúló berendezés a légcsavarrögzítő elektro-mechanizmus.
Ez a vitorlába állított légcsavart rögzítette, hogy
repülésközben ne forogjon, jobbára csak a korai
változatoknál használták.
The upper half of the accessory gearbox. Here you can find
on the right and left side the two starter generators, and
between this two, the RD 68 type regulator, which governed
the speed (rpm) of the propeller and shifting of the blades.
On top upper can be found the centrifugal oil separator and
the protruding device is the electro mechanical blade
locker. This one locked the blades in feathered position,
allowing no rotation in flight. This was used mostly by the
early type variants. |
 |
A kép alsó részén látható a jobb
SzTG-12TMO-1000 típusú egyenáramú indító-motor generátor. Ez
a berendezés a másik oldalon lévővel együtt indította be a
hajtóművet, mégpedig úgy, hogy a forgórészt, mintegy 30
másodperc alatt kb 4000 fordulat/perces fordulatszámra
pörgette fel. Ennél a fordulatszámnál már a turbinán is
keletkezett elegendő forgatóerő ahhoz, hogy a hajtómű életre
keljen. A motorok indítás közben folyamatosan egyre növekvő
feszültséget kaptak egészen 60 V-ig és egyenként, akár 450
Amper áramot is felvehettek. Az indítási program végén a
motorok automatikusan lekapcsolódtak a tápláló villamos
hálózatról és átkapcsolódtak indító üzemről generátor
üzemre. Ezután már a hajtómű forgórésze által meghajtott
generátorok már villamos energiát termeltek.
On the bottom of the picture is to be seen the
STG-12TMO-1000 type DC starter generator. This equipment
together with the one on the opposite side, started up the
engine, namely so, that within thirty seconds accelerated
the engine to 4000 rpm. At this rotational speed, also on
the turbine arose tangential force adequate for reviving the
engine. The motors while starting received continuously
raising voltage up to 60V and individually might pick up 450
Amperes current. At the end of the starting run, the motors
automatically switched off from the feeder electric circuit
connection and changed over from starter mode of operation
to generator mode. The generators driven by the rotating
engine hereupon generated electric energy. |
 |
A meghajtásház két oldalán, középen
alakították ki a hajtómű mellső felfüggesztő csomópontjait.
A meghajtásházban alakították ki azt a hat, olajfűtésű
bordákkal elválasztott, körgyűrű alakú csatornát, melyen
keresztül áramlott be a levegő a kompresszorba. A hajtóművek
csővezetékeit különböző színekkel jelölték. Az olajrendszer
barna, a tüzelőanyag rendszer sárga, a tűzoltó rendszer
piros, a szellőző rendszer pedig fekete színű volt.
On
both sides of the accessory gearbox in the middle were
developed the two fore fastening locks of the engine. In the
accessory gearbox were formed those six ring shaped air
ducts separated from each others with oil heated ribs, where
the air stream flew into the compressor. The pipelines of
the engines were marked with different colors. The oil
system was brown; the fuel system yellow, the fire
extinguisher red and the ventilating system was black. |
 |
A meghajtásház alsó részén,
középen helyezkedett el a 888-as típusú nagynyomású
tüzelőanyag szivattyú. Mögötte, a kép bal oldalán látható, a
kompresszor ház alá függesztett KTA-5F típusú tüzelőanyag
szabályozó berendezés. A kép jobb felső részén az egyik
mellső bekötő csomópont látható. Alatta egy sötétebb,
melyhez a SzGO-12-es típusú váltóáramú generátor
csatlakozott és tőle lefelé az NP-25-ös hidraulika szivattyú
meghajtása található. Hidraulika szivattyúk az Il-18-as
típuson csak a két belső hajtóművön voltak. A hajtómű
indításakor fellépő káros „pompázs” jelenség
kiküszöbölésére a felpörgés során a kompresszor V. és VIII.
fokozatai mögül folyamatos levegőelvezetés történt négy
szelepen keresztül az atmoszférába. Ezekből lehet látni
kettőt, a kép baloldalán középen. A pompázs-szelepeket a
tüzelőanyag szabályzó vezérelte. A VIII.-nál lévő szelep az
alapjárat elérése előtt bezárt, a másik még nyitva maradt,
mely csak az egyensúlyi fordulatszám, a 12300 f/p elérése
előtt zárt be.
On the bottom of the
accessory gearbox was fitted into its place the “888” type
high-pressure fuel supply pump. Behind it, as it may be seen
on left of the picture, was the KTA-5F type fuel control
unit, suspended below the compressor case. On the upper
right edge of the picture is shown one of the fore fastening
locks. Below this, is shown a dark hole, where the SGO-12
type AC generator was connected, downwards from it the
transmission of the NP-25 type hydraulic pump can be find.
On the Il-18 airplane hydraulic pumps were connected to the
two inner engines (Nr.2 and Nr. 3.) only. On starting up the
engines for preventing the harmful „turbine stall”
effect at the acceleration of the engines, from stages V.
and VIII. of the compressor, continuous air flow was bled
through four surge
bleed valves
into overboard. The turbine speed control surge valves were
controllable by the fuel control unit. The valve at stage
VIII. closed before reaching idle speed, the other remained
yet open, and it was closed only before reaching 12.300 rpm,
free-running speed.
|
 |
A hajtómű levegőellátását a
hangsebesség alatti, X fokozatú axiálkompresszor
biztosította. A forgórész un. „dobrotor” kialakítású volt.
Egy kompresszor fokozat egy álló lapátkoszorúból és egy
forgó lapátsorból állt. A kompresszor lapátok a dobba
„fecskefarok” illesztéssel voltak beerősítve. Forgórész
lapátok és a kompresszorház közötti minimális rés
biztosítására a ház belsejére speciális
alumínium-azbeszt-grafit bevonatot vittek fel. A
folyamatosan szűkülő térben, csavarvonalban áramló levegő a
tüzelőtér-házba jutott. A kompresszor X. fokozatától két
csővezetéken vezették el a repülőgép hermetikus kabinjának
fűtéséhez, a túlnyomásának fenntartásához és a
hajtóműgondolák szívótorkainak és a kompresszor első fokozat
előtt lévő un. „VNA” lapátok jégtelenítéséhez a meleg
levegőt. Normál esetben, összességében, óránként 1800 m3
jutott el a különböző helyekre.
The air flow supply
of the engine was ensured by a ten-stage subsonic axial
compressor. The rotor (revolving part) was a so-called drum
type rotor. One compressor stage consists of a stator
blade-ring and a rotating blade row. The compressor blades
were inserted into the drum with dovetail joint. To ensure a
minimum slot between the rotating blades and the compressor
case the latter was coated with a special
aluminum-asbestos-graphitic.
In the continuous narrowing throat spiraling flow of air got
into the combustion chamber. From compressor stage X. the
hot air flow was diverted through two manifolds for heating
and pressurizing the cabin of the airplane and heating the
air intake of the engine’s nacelle and for deicing of the
so-called “VNA-blades” in front of compressor stage Nr. I.
Normally, approximately 1800 m³/h hot air flow were passed
to the different places.
|
 |
A
teherviselő tüzelőtér-házban helyezkedett el a gyűrűs, 10
fejjel, és 10 üzemi tüzelőanyag fúvókával ellátott magas
hőálló anyagból hegesztett, résekkel ellátott gyűrűs
tüzelőtér. A hajtómű indításához külön gyújtóegységet
alkalmaztak 2-es és a 9-es pozícióban lévő tüzelőtér fejben,
ez a képen nem látszik, mert pont ez a rész lett kivágva. Az
egységhez tartózó indító fúvókán keresztül bejuttatott,
porlasztott kerozin, az itt lévő egy-egy indítógyertya 15
másodperces folyamatos elektromos kisülése mellett
meggyulladt, majd a már égő tüzelőanyag a fő tüzelőanyag
fúvókákon bejutó tüzelőanyagot is meggyújtotta. Ezután a
gyújtó egység kikapcsolódott.
In the load bearing
combustion case was set in place the slotted annular
combustor, welded from heat resistant material and equipped
with 10 burners and 10 jet nozzles. For starting up the
engine particular ignition exciters were used, placed in
position Nr 2 and Nr. 9 in the combustion head. This cannot
be seen in the picture, because this very part was cut out.
The kerosene vapor injected through the primary fuel nozzle,
ignited by the 15 seconds continuous discharge of each
igniter in the burners, and then the burning fuel ignited
the fuel inflowing through the main fuel flow nozzles. With
this the ignition exciter was cut off. |
 |
A kép jobb oldalán a hajtómű jobb hátsó
felfüggesztő csomópontja látszik. Előtte a „A” és a „K”
változatú hajtóművekre jellemző kétkörös tüzelőanyag
rendszer csővezetéke. A kép bal felső részén a tüzelőtér
egyik égőfeje és az ezekhez csatlakozó FK-20-as,
centrifugális, kétcsatornás tüzelőanyag fúvóka látszik.
On
the right of this picture the right aft mount of the engine
is shown. In front of it, there is the twin fuel manifold
system typical of the “A” and “K” version AI-20 engines. On
the top left can be seen one head of the burner cans, and
the connecting FK-20 type centrifugal, dual channel fuel
nozzle. |
 |
A tüzelőtér házba belépő levegő egy része
az égőfejek résein, furatain beáramlott a tüzelőtér
belsejében és az égési zónában az oda nagynyomással
beporlasztott kerozinnal keveredve meggyulladva égett el,
mintegy 1500-1800 C°-on. A folyamatos égés következtében
külön gyújtásra már nem volt szükség.
One part of the upstream of ram air got into the combustion
chamber via the pins and slots of the burners and, mixing
with the kerosene vapor sprayed into there under high
pressure burned on some 1500-1800 grade Celsius
(2700-3300oF). As a result of the continuous burning of the
fuel, there was no need for ignition under normal running
conditions. |
 |
A tüzelőtér házba belépő levegő nagyobb
része hátra felé áramlott és a tüzelőtér hátsó nyílásain, az
égési zóna után belépve keveredett a forró égéstermékekkel,
csökkentve annak hőmérsékletét, hogy a turbina hőterhelése a
megengedett maximális érték alatt maradjon.
The major half of upstream of the ram air was flowing
rearwards via the rear cut outs of the combustion chamber,
and at the combustor discharge mixing with the hot
combustion gases reduced its temperature to keep the heat
load of the turbine below the permissible maximum
temperature. |
 |
A tüzelőtérből kiáramló, a
kezdeti térfogatának többszörösére táguló forró gázok
hőenergiája, mozgási energiává alakult át és meghajtották a
háromfokozatú turbinát. Az állórészt a belső és külső
gyűrűbe hegesztett lapátok alkották. A járókerekek
turbinalapátjai a tárcsákba „fenyőfa” illesztéssel és
lemezbiztosítással voltak szerelve, mert így a lapáttövekben
egyen feszültség ébredt. A turbina tárcsák és lapátok
hűtését a hajtómű tetején lévő légfelvevő nyíláson beáramló
környezeti levegővel oldották meg, de a tüzelőtér házból
megcsapolt levegőt is használták. A kompresszor és a turbina
által alkotott forgórész három helyen volt csapágyazva.
The heat energy of
the combustion gases discharging from the combustor and
expanding to multiple of its original volume when
transformed into kinetic energy, drove the three stage
turbine. The stator assembly was composed of the turbine
disc vanes welded into the inner and outer ring. The stator
assembly was composed of the nozzles welded into the inner
and outer liner.
The turbine blades
were fitted into the discs with fir tree roots and locking
plates, because this way the blade roots were stress
compensated. The cooling of the blades and discs was
resolved by the ram air stream entering through the air
inlets, however also the bleed air from the combustor case
were utilized for the purpose. The rotor, composed of the
compressor and the turbine, was supported by three bearings. |
 |
A turbinából kilépő gázok a hangsebesség
alatti, nem szabályozható, 0,225 m2-es
keresztmetszetű fúvócsövön keresztül hagyták el a
hajtóművet, ahol négy kiáramló gázhőmérő adó volt
elhelyezve. A forgórészt egy áramvonalazó kúp zárta le. A
gázok, az IL-18-as típusnál a szárny felett elhelyezett,
különböző hosszúságú, a hajtóművön lévő fúvócsőhöz
rugalmasan csatlakozó, azonos keresztmetszetű gázelvezető
csövön léptek ki a szabadba és mozgási energiájuk révén még
mintegy 200 kp tolóerőt is biztosítottak.
The gas downstream of the turbine is discharged through the
subsonic non-controllable exhaust pipe with an area of 0,225
m² (2.42 sq. ft.), where four EGT (Exhaust Gas Temperature)
probes were placed. The rotor was ending with a fairing
cone. On the Il-18 type airplane the exhaust gases of the
engines were discharged into the atmosphere through exhaust
pipes located above the wing with variable length (depending
on engine installation), which had an equal cross-section
with the engine exhaust section and were connected to them.
The kinetic energy of the exhaust gases provided some 200kp
thrust. |
|