航空发动机结构压气机课件

1、1航空发动机结构第四章 风扇/压气机的结构第四章 风扇/压气机结构v第一节 概 述v第二节 转子系统v第三节 静子系统v第四节 辅助系统防冰装置、防喘装置等第一节 概 述v1. 组成及分类组成;v进气道、静子、转子、防喘/防冰系统。分类：v轴流、离心、混合压气机。 气动特征，结构特征第一节 概 述v大涵道比涡轮风扇发动机大涵道比涡轮风扇发动机第一节 概 述v小涵道比涡轮风扇发动机小涵道比涡轮风扇发动机第一节 概 述v涡轮螺桨发动机涡轮螺桨发动机第一节 概 述v涡轮轴发动机涡轮轴发动机第一节 概 述v2.特 点进口处：v外物易打伤、结冰、腐蚀。转速高：v叶片根部、轮盘承受负荷极大，平衡要求高。对

2、空气做功：v要求效率高、叶型设计。叶片高而薄：v易振动、高频疲劳。第一节 概 述v3.要求解决的问题转子要有足够的刚性和强度；v基本原则是等强度，等刚度设计抗外物打伤能力和包容能力强；v采用结构措施提高可靠性防喘、减缓振动，避免共振；效率提高、工作稳定可靠；重量轻、寿命长、成本低。转子在横向力作用下的变形 高压转子沿轴向弯曲刚性基本上为等刚度高压转子沿轴向弯曲刚性基本上为等刚度第一节 概 述v4. 气流通道形式等外径设计v能充分提高叶片切向速度，加大加工量。v以减少压气机级数。v切向速度受到强度的限制。v多在压气机前面几级使用。f404低压风扇v等外径气流通道设计等外径气流通道设计第一节 概

3、述等内径设计v优点：提高末级叶片效率。v缺点：对气体加功量小，级数多。等中径设计v介于两者之间，一般均混合采用。cfm56-5c高压压气机v等内径气流通道设计等内径气流通道设计第二节 轴流压气机转子v1. 转子的基本结构v2. 压气机工作叶片结构v3. 压气机轮盘结构v4. 转子平衡技术1. 转子的基本结构v一、结构分类鼓式转子v结构简单弯曲刚性好v转速受到限制(低于200米/秒)。v大流量比发动机增压级多采用。鼓式转子斯贝mk-202v鼓式转子鼓式转子鼓式转子cfm561. 转子的基本结构v一、结构分类盘式转子v盘的强度好v弯曲刚性差v盘易产生振动盘式转子pw4000加强盘式转子 spey

4、低压压气机转子低压压气机转子混合式转子v恰当半径：盘的变形等于鼓的变形。v盘加强鼓：盘的变形小于鼓的变形。v鼓加强盘：盘的变形大于鼓的变形。混合式转子1. 转子的基本结构v二、转子的连结形式：短螺栓连接焊接的盘鼓混合式转子销钉连接转子长螺栓连接转子短螺栓连接转子二、转子的连结形式v发动机转子应力分布发动机转子应力分布焊接的盘鼓混合式转子销钉连接 转子长螺栓连接转子长螺栓连接转子val-31fal-31f2.压气机工作叶片结构v叶身叶型：v亚音、超音叶尖切速：v决定叶片的加功量宽弦：v提高抗外物打伤能力，减振2.压气机工作叶片结构端弯叶片端弯叶片2.压气机工作叶片结构v带凸肩叶片带凸肩叶片v宽弦

5、叶片宽弦叶片2.压气机工作叶片结构2.压气机工作叶片结构2.压气机工作叶片结构vrr公司的空心叶片设计公司的空心叶片设计v 带蜂窝结构带蜂窝结构v 带波纹片结构带波纹片结构2.压气机工作叶片结构2.压气机工作叶片结构v根部 (榫头)叶片和盘的连接部分并将叶片的离心力均匀加在盘缘上。轴向燕尾型-广泛采用于风扇、压气机中。环形燕尾槽-用于高压后几级中。榫树型榫头-在压气机中较少使用。v叶片在轮盘槽内的固定卡圈、锁片、锁板、销钉2.压气机工作叶片结构v根部 (榫头)v销钉连接销钉连接2.压气机工作叶片结构v根部 (榫头)v锁片槽向固定锁片槽向固定2.压气机工作叶片结构v根部 (榫头)v锁片、销钉槽向

6、固定锁片、销钉槽向固定2.压气机工作叶片结构v根部 (榫头)v凸台、钢丝槽向固定凸台、钢丝槽向固定2.压气机工作叶片结构v根部 (榫头)v卡环槽向固定卡环槽向固定2.压气机工作叶片结构v环型燕尾榫头加工简单安装方便承受负荷小零件数目减少风扇叶片的槽向固定vcfm56-5b 风扇连接风扇连接3.压气机轮盘结构v作用固定叶片并使叶片对气体作功。负荷很大是重要零件。v剖面形状外缘：视叶片尺寸定内部：由强度而定。中心：开孔大加厚。3.压气机轮盘结构v盘轴作成一体简化结构v盘叶片做成一体（blade+diskblisk）v整体叶环（blade+ringbling）3.压气机轮盘结构v 整体叶盘结构整体叶

7、盘结构v 减少榫头的漏气量减少榫头的漏气量提提高效率高效率v 避免由避免由榫头榫头的磨蚀、的磨蚀、裂纹及锁片的损坏带裂纹及锁片的损坏带来的故障来的故障v 要考虑叶片被外物打要考虑叶片被外物打伤后的伤后的维修问题维修问题v 设计中要保证前缘具设计中要保证前缘具有较小振动应力和较有较小振动应力和较高的高的抗外物打伤能力抗外物打伤能力风扇盘结构4.转子平衡v静不平衡量：单位：牛顿 * 米4.转子平衡v动不平衡：单位：牛顿 * 米*米第三节 轴流压气机静子v1.风扇机匣结构v2.压气机机匣结构v3.整流器1.风扇静子机匣v1.承力机匣框架：铸焊组合 v2.出口导向叶片：距离-噪音v3.包容环：防止叶片

8、飞出 v4.吸音衬套：声学衬套。风扇机匣的包容性2. 压气机机匣v分类使用材料: v镁合金、铝合金、钛合金、合金钢.加工工艺:v 铸造、锻造、板料焊接、轧等.2. 压气机机匣v形状分半机匣v简单易安装、刚性不均。分段整环机匣v刚性好、不易安装。双层机匣v机匣受力和保持气流通道机匣分开，可便于间隙控制以提高压气机效率。2. 压气机机匣v机匣间的连接螺钉、螺栓 精密螺栓自锁螺栓v螺栓的选取机匣刚度机匣气封性2. 压气机机匣高压压气机机匣3.整流器v1 叶片叶型为亚音、有带冠、底座v2 外环、内环加强叶片强度，提高自振频率；内环有封严装置防止级间漏气；v可无内环外环与机匣连接：v焊接、机匣内开槽、螺母连接；第四节第四节 防冰、防喘装置等防冰、防喘装置等v1.进气机匣v2.防冰系统v3.防外来物打伤1.进口导向器叶片v组成：内外环进口导向器叶片v进口导流叶片正预旋反预旋2.防冰系统2.防冰系统v防冰条件：水分和温度。v结冰后果：进气流量降低涡轮前温度提高冰脱落打伤叶片v措施：热空气；热滑油；防冰涂层；进气锥形状3.防外来物打伤（fod）v大涵道比风扇及涡轮轴发动机尤为重要3.防外来物打伤（fod）v防止外物打伤的措施：叶片上加凸台，带冠；小展弦比叶片进气锥及增压级气路形状中介机匣位置防尘网粒子分离器3.防外来物打伤（fod）ge90rb211-535e43.防外来物打伤