飞机发动机原理与结构-转子支承与附件传动

典型发动机附件传动维护介绍识别识别识别识别常见维护及注意事项1、注意是否有关键部件的轴承齿轮材料碎屑，采取合适的监控措施；2、安装是否到位，检查碳封严安装状况是否良好，避免发生漏油；人工驱动发动机转子操作

手摇曲柄传动座，用于孔探检查高压压气机叶片和高压涡轮叶片。注意事项

使用前都必须明确手摇曲柄传动座驱动轴转动的圈数和高压转子转动圈数的关系，避免部分叶片漏检。完成检查工作后，按手册更换密封圈，安装手摇曲柄传动座堵盖，按需进行试车检查渗漏。发动机转子支承转子通过支承结构支承在发动机机匣上，转子上的各种负荷（气体轴向力、重力、惯性力及惯性力矩等）都通过支撑结构承受并传到发动机机匣上，最后通过发动机的安装节传递到飞机构件上。

转子支承方案表达方式

X——X——X

压气机涡轮

轴承类型滚珠轴承，小圆圈表示滚棒轴承，小方块表示转子类型

单转子、双转子、三转子

单转子支承方案四支点方案三支点支承方案二支点方案多转子支承方案双转子WP7发动机转子支承方案WP13发动机转子支承方案CFM56发动机转子支承方案三转子RB211发动机转子支承方案单转子支撑方案

四支点支撑方案止推支点单转子支撑方案

四支点支撑方案止推支点止推支点联轴器不仅传递扭矩而且传递轴向负荷（柔性）单转子支撑方案

三支点支撑方案联轴器：扭矩、轴向力、涡轮前支点（径向力），铰接单转子支撑方案

三支点支撑方案-涡轮级数较多，用1—1—1方案联轴器单转子支撑方案二支点方案在发动机转子刚性足够的条件下（压气机级数少，燃烧室轴向尺寸短、转子跨度小且轴足够粗），可以只需要支承在两个支点上，形成二支点支承方案，这样可以简化结构减少承力构件，减轻重量。止推支点——发动机的前支点

止推支点决定了相对于机匣的轴向位置，考虑转子的热胀冷缩，每个单独转子只能有一个止推支点，此支点负荷较大，应置于温度较低的地方。二支点——发动机前支点，三支点——压气机后的中支点。单转子支撑方案二支点方案多转子支撑方案

多转子发动机中，由于转子数较多，支承数目多，而且低压转子轴要从高压中心穿过，故结构复杂，但是原则上将发动机（高、中、低）分离开来，每个转子分别考虑。双转子PW4000发动机转子支承方案CFM56发动机转子支承方案三转子RB211发动机转子支承方案

多转子支撑方案

双转子PW4000发动机转子支承方案低压0—2—1高压1—1—0无中介机匣

多转子支撑方案

双转子CFM56发动机转子支承方案两组承力构件：中介机匣及风扇排气机匣、涡轮后承力框架低压0—2—1高压1—0—1

多转子支撑方案

三转子RB211

发动机转子支承方案

8个支点，四组承力构件

多转子支撑方案结构特点1、支承方案与各部件的结构型式有关。2、尽可能减少支承数目，简化结构和润滑系统，同时要考虑转子结构刚性。3、各转子只能有一个止推支点，并位于温度较低、刚性较好、靠近主安装节、使转子与静子产生相对位移较小处。4、根据转子的结构刚性，考虑总体结构要求确定支承方案。5、转子支承方案必须考虑发动机的装配与转子的平衡。6、尽可能减少中介支承数和承力构件数，以简化结构。

联轴器柔性联轴器：三、四支点方案中，允许涡轮转子相对压气机轴线有一定的偏转角的联轴器。刚性联轴器：二支点方案中，需将压气机轴和涡轮轴刚性地连在一起所用的联轴器。

涡喷8发动机的柔性联轴器涡喷8发动机的柔性联轴器涡喷8发动机的柔性联轴器联轴器圆柱面定心，短螺栓联接的刚性联轴器

CFM56高压转子的刚性联轴器支撑结构发动机的转子通过支承结构支承于发动机承力构件上，并将转子的各种负荷传递到承力机匣上。支承结构包括轴承、对轴承进行冷却与润滑的滑油供入及回油结构、防止滑油漏入气流通道以及防止高温气体漏入轴承腔室的封严装置等。

支撑结构

轴承分类支撑结构

轴承分类支撑结构

轴承分类-滚动轴承组成：内圈、外圈，一组滚动体（滚珠或滚棒）和保持架工作原理内圈内圈通常装在轴上，与轴紧配合，并与轴一起旋转内套圈外表面上有供滚珠或滚棒滚动的沟槽，称内沟或内滚道外圈通常在轴承座上，起支撑滚珠和滚棒的作用外圈内表面上也有供滚珠或滚棒滚动的沟槽，称外沟或外滚道滚动体在内圈和外圈的滚道之间滚动滚动体的大小和数量决定着轴承的承载能力保持架把轴承的一组滚动体均匀相互隔开，以避免互相碰撞和摩檫，并使每个滚动体均匀和轮流地承受相等的载荷支撑结构

轴承分类-滚动轴承

CFM56低压轴支撑结构航空燃气涡轮发动机主轴承要求

航空发动机均采用滚动轴承；发动机主轴承一般DN值较大，为高速轴承；

DN是轴承滚动体的线速度,即轴承内径（mm）与轴转速（r/min）的乘积,单位是mm.r/min。封严系统要求:滑油不能流入气流通道；高压气体不能向轴承腔泄漏。

滑油供入轴承的方法有两种：直接润滑：侧向喷油(一般靠近内滚道）间接润滑：环下供油(效果好)，冷却(为主)、润滑。支撑结构滚动轴承分类滚珠轴承：能够承受轴向力，又称止推轴承滚棒轴承：不能承受轴向力中介轴承：位于两个套在一起的轴之间，轴承的内、外环分别随着内外转子旋转轴承的安装固定早期直接装于固定在机匣上的轴承衬套中；20C60年代后，为了控制发动机振动，不直接固定在轴承衬套中。挤压油膜：轴承座与轴承外环有间隙，里面充满压力滑油。弹性支座：轴承装在弹性支座上，再装于机匣上。带挤压油膜的弹性支座——V2500

支撑结构挤压油膜阻尼器挤压油膜减振的工作原理类似于一般的液压减缓器或缓冲器轴承在转子的不平衡力作用下，外环挤压油膜外坏的移动受到油膜阻碍，同时滑油吸收了外环运动的能量也即振动能量的大部分传到机匣的振动值与振幅均大减少例如最早使用挤压油膜的发动机，高压涡轮轴承在采用挤压油膜后，使发动机的振幅由0.13毫米降为0.0465毫米，降低了64%由于它的减援效果好、结构简单，所以为许多发动机采用，例如RB211、JT8D、奥林普斯593,PW2037、PW4000、V2500等均采用挤压油膜的油膜厚度（即半径间隙）一般为0.08∽0.11毫米,个别的高达到0.25毫米左右采用挤压油膜后，转子支承刚性也得到改变，因而对发动机转子的临界转速值也有影响。封严的作用和形式目的：防止滑油从发动机轴承腔漏出，控制冷却气流和防止主气流的燃气进入封严腔。封严方法：选择何种封严方法取决于周围的温度和压力、可磨蚀性、发热量、重量、可用的空间，易于制造及安装和拆卸封严方式分类接触式：涨圈式密封非接触式：篦齿封严浮动环封严液压封严石墨＋篦齿刷式封严封严的作用和形式

蓖齿式封严装置广泛用来挡住轴承腔中的滑油；控制内部空气流的限流装置；蓖齿式封严装置在轴上作有封严蓖齿，与其对应的静子封严环上复有一层滑石粉涂层，以减少封严间隙；轴承油腔的压力低于腔外压力，外腔中压力较高的空气通过蓖齿与封严环间的间隙向内逸流，阻止滑油外逸。封严的作用和形式

蓖齿式封严装置封严的作用和形式

浮动环（环形）封严装置它是一个金属环，自由地套在轴上，与轴间的间隙约为0.03∽0.10毫米；浮动环的安装槽座是由两件组合起来的，环在其中有0.06∽0.15毫米的轴向间隙；在油腔外、内压差的作用下，浮动环紧贴在槽座的端面A上，形成了径向间隙式与端面接触式的混合封严装置；这种封严装置较篦齿封严的封严效果好，长度小，且无径向磨损问题；但这种环形封严件不适于用在高温区，由于高温会使滑油结焦，导致环形件卡在机匣中。封严的作用和形式液压封严件这种方法常常用于两个旋转件之间来封严轴承腔；液压封严件由一个封严齿浸在一个滑油环带中形成，这个滑油环带是由离心力造成的。石墨封严装置它含有一个静止的石墨环构件，不断地与旋转轴的套环相摩檫，使用几个弹簧使石墨与套环保持接触。依靠接触的良好程度，不允许滑油或空气漏过。封严的作用和形式刷式封严它有一个由许多细钢丝制成的刷组成的静止环，不断与旋转轴相接触，与硬的陶瓷涂层相摩檫；其优点是可以承受径向摩檫而不增加渗漏。附件传动功用将涡轮的轴功率传递给各个附件，并满足附件对转速、转向和功率的要求。

涡喷发动机上附件比例：

发动机附件重量占发动机重量15～20％，发动机附件的功率约占涡轮功率的0.2%~0.5%。设计要求：满足转速、转向、功率、位置、密封要求。易接近、维护、调换、更换。尺寸小、重量轻，相对集中，可达性好接近服务对象，缩短管路，减轻重量。远离高温区附件在发动机上的安装和传动安装原则：集中和分散结合，中央传动与外部传动。

中央传动——内部齿轮箱；

外部传动——外部齿轮箱高速附件齿轮箱：由高压转子带动；

低速附件齿轮箱：由低压转子带动；

现代涡轮风扇发动机的附件齿轮箱一般由高压转子带动。附件在发动机上的安装和传动内部齿轮箱内部齿轮箱：把发动机转子的转动传给径向驱动轴。三种传动方案：直接传动，通过短轴传动