風(fēng)扇壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第二講風(fēng)扇/壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)離心（斜流）壓氣機(jī)軸流壓氣機(jī)（風(fēng)扇）2006年3月1*第1頁，共77頁。第二講風(fēng)扇/壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié)概述第二節(jié)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)第四節(jié)靜子系統(tǒng)第五節(jié)輔助系統(tǒng)防冰裝置、防喘裝置等2006年3月2*第2頁，共77頁。第一節(jié)概述1.組成及分類組成;進(jìn)氣道、靜子、轉(zhuǎn)子、防喘/防冰系統(tǒng)。分類：軸流、離心、混合壓氣機(jī)。氣動(dòng)特征，結(jié)構(gòu)特征2006年3月3*第3頁，共77頁。第一節(jié)概述大涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)2006年3月4*第4頁，共77頁。第一節(jié)概述小涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)2006年3月5*第5頁，共77頁。第一節(jié)概述渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)2006年3月6*第6頁，共77頁。第一節(jié)概述渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)2006年3月7*第7頁，共77頁。第一節(jié)概述2.特點(diǎn)進(jìn)口處：外物易打傷、結(jié)冰、腐蝕。轉(zhuǎn)速高：葉片根部、輪盤承受負(fù)荷極大，平衡要求高。對(duì)空氣做功：要求效率高、葉型設(shè)計(jì)葉片高而?。阂渍駝?dòng)、高頻疲勞。2006年3月8*第8頁，共77頁。第一節(jié)概述3.要求解決的問題轉(zhuǎn)子要有足夠的剛性和強(qiáng)度；基本原則是等強(qiáng)度，等剛度設(shè)計(jì)抗外物打傷能力和包容能力強(qiáng)；采用結(jié)構(gòu)措施提高可靠性防喘、減緩振動(dòng)，避免共振；效率提高、工作穩(wěn)定可靠；重量輕、壽命長、成本低。2006年3月9*第9頁，共77頁。轉(zhuǎn)子在橫向力作用下的變形高壓轉(zhuǎn)子沿軸向彎曲剛性基本上為等剛度2006年3月10*第10頁，共77頁。第一節(jié)概述4.氣流通道形式等外徑設(shè)計(jì)能充分提高葉片切向速度，加大加工量。以減少壓氣機(jī)級(jí)數(shù)。切向速度受到強(qiáng)度的限制。多在壓氣機(jī)前面幾級(jí)使用。2006年3月11*第11頁，共77頁。F404低壓風(fēng)扇等外徑氣流通道設(shè)計(jì)2006年3月12*第12頁，共77頁。第一節(jié)概述等內(nèi)徑設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：提高末級(jí)葉片效率。（為什么？）缺點(diǎn)：對(duì)氣體加功量小，級(jí)數(shù)多。等中徑設(shè)計(jì)介于兩者之間，一般均混合采用。2006年3月13*第13頁，共77頁。CFM56-5C高壓壓氣機(jī)等內(nèi)徑氣流通道設(shè)計(jì)2006年3月14*第14頁，共77頁。第二節(jié)軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子1.轉(zhuǎn)子的基本結(jié)構(gòu)2.壓氣機(jī)工作葉片結(jié)構(gòu)3.壓氣機(jī)輪盤結(jié)構(gòu)4.轉(zhuǎn)子平衡技術(shù)2006年3月15*第15頁，共77頁。1.轉(zhuǎn)子的基本結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)分類鼓式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單彎曲剛性好轉(zhuǎn)速受到限制(低于200米/秒)。大流量比發(fā)動(dòng)機(jī)增壓級(jí)多采用。2006年3月16*第16頁，共77頁。鼓式轉(zhuǎn)子—斯貝MK-202鼓式轉(zhuǎn)子2006年3月17*第17頁，共77頁。鼓式轉(zhuǎn)子—CFM562006年3月18*第18頁，共77頁。1.轉(zhuǎn)子的基本結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)分類

盤式轉(zhuǎn)子盤的強(qiáng)度好彎曲剛性差盤易產(chǎn)生振動(dòng)2006年3月19*第19頁，共77頁。盤式轉(zhuǎn)子—PW40002006年3月20*第20頁，共77頁。加強(qiáng)盤式轉(zhuǎn)子SPEY低壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子2006年3月21*第21頁，共77頁。混合式轉(zhuǎn)子恰當(dāng)半徑：盤的變形等于鼓的變形。盤加強(qiáng)鼓：盤的變形小于鼓的變形。鼓加強(qiáng)盤：盤的變形大于鼓的變形。2006年3月22*第22頁，共77頁?；旌鲜睫D(zhuǎn)子2006年3月23*第23頁，共77頁。1.轉(zhuǎn)子的基本結(jié)構(gòu)二、轉(zhuǎn)子的連結(jié)形式：短螺栓連接焊接的盤鼓混合式轉(zhuǎn)子銷釘連接轉(zhuǎn)子長螺栓連接轉(zhuǎn)子2006年3月24*第24頁，共77頁。短螺栓連接轉(zhuǎn)子2006年3月25*第25頁，共77頁。二、轉(zhuǎn)子的連結(jié)形式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)力分布2006年3月26*第26頁，共77頁。焊接的盤鼓混合式轉(zhuǎn)子2006年3月27*第27頁，共77頁。銷釘連接轉(zhuǎn)子2006年3月28*第28頁，共77頁。長螺栓連接轉(zhuǎn)子2006年3月29*第29頁，共77頁。長螺栓連接轉(zhuǎn)子AL-31F2006年3月30*第30頁，共77頁。2.壓氣機(jī)工作葉片結(jié)構(gòu)葉身葉型：亞音、超音葉尖切速：決定葉片的加功量寬弦：提高抗外物打傷能力，減振2006年3月31*第31頁，共77頁。2.壓氣機(jī)工作葉片結(jié)構(gòu)端彎葉片2006年3月32*第32頁，共77頁。2.壓氣機(jī)工作葉片結(jié)構(gòu)帶凸肩葉片寬弦葉片2006年3月33*第33頁，共77頁。2.壓氣機(jī)工作葉片結(jié)構(gòu)2006年3月34*第34頁，共77頁。2.壓氣機(jī)工作葉片結(jié)構(gòu)2006年3月35*第35頁，共77頁。2.壓氣機(jī)工作葉片結(jié)構(gòu)RR公司的空心葉片設(shè)計(jì)帶蜂窩結(jié)構(gòu)帶波紋片結(jié)構(gòu)2006年3月36*第36頁，共77頁。2.壓氣機(jī)工作葉片結(jié)構(gòu)2006年3月37*第37頁，共77頁。2.壓氣機(jī)工作葉片結(jié)構(gòu)根部(榫頭)葉片和盤的連接部分并將葉片的離心力均勻加在盤緣上。軸向燕尾型--廣泛采用于風(fēng)扇、壓氣機(jī)中。環(huán)形燕尾槽--用于高壓后幾級(jí)中。榫樹型榫頭--在壓氣機(jī)中較少使用。葉片在輪盤槽內(nèi)的固定卡圈、鎖片、鎖板、銷釘2006年3月38*第38頁，共77頁。2.壓氣機(jī)工作葉片結(jié)構(gòu)根部(榫頭)銷釘連接2006年3月39*第39頁，共77頁。2.壓氣機(jī)工作葉片結(jié)構(gòu)根部(榫頭)鎖片槽向固定2006年3月40*第40頁，共77頁。2.壓氣機(jī)工作葉片結(jié)構(gòu)根部(榫頭)鎖片、銷釘槽向固定2006年3月41*第41頁，共77頁。2.壓氣機(jī)工作葉片結(jié)構(gòu)根部(榫頭)凸臺(tái)、鋼絲槽向固定2006年3月42*第42頁，共77頁。2.壓氣機(jī)工作葉片結(jié)構(gòu)根部(榫頭)卡環(huán)槽向固定2006年3月43*第43頁，共77頁。2.壓氣機(jī)工作葉片結(jié)構(gòu)環(huán)型燕尾榫頭加工簡(jiǎn)單安裝方便承受負(fù)荷小零件數(shù)目減少2006年3月44*第44頁，共77頁。風(fēng)扇葉片的槽向固定2006年3月45*第45頁，共77頁。CFM56-5B風(fēng)扇連接2006年3月46*第46頁，共77頁。3.壓氣機(jī)輪盤結(jié)構(gòu)作用固定葉片并使葉片對(duì)氣體作功。負(fù)荷很大是重要零件。剖面形狀外緣：視葉片尺寸定內(nèi)部：由強(qiáng)度而定。中心：開孔大加厚。2006年3月47*第47頁，共77頁。3.壓氣機(jī)輪盤結(jié)構(gòu)盤～軸作成一體簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)盤～葉片做成一體 （Blade+Disk＝Blisk）整體葉環(huán) （Blade+Ring＝Bling）2006年3月48*第48頁，共77頁。3.壓氣機(jī)輪盤結(jié)構(gòu)整體葉盤結(jié)構(gòu)減少榫頭的漏氣量提高效率避免由榫頭的磨蝕、裂紋及鎖片的損壞帶來的故障要考慮葉片被外物打傷后的維修問題設(shè)計(jì)中要保證前緣具有較小振動(dòng)應(yīng)力和較高的抗外物打傷能力2006年3月49*第49頁，共77頁。風(fēng)扇盤結(jié)構(gòu)2006年3月50*第50頁，共77頁。4.轉(zhuǎn)子平衡靜不平衡量：?jiǎn)挝唬号ｎD*米2006年3月51*第51頁，共77頁。4.轉(zhuǎn)子平衡動(dòng)不平衡：?jiǎn)挝唬号ｎD*米*米2006年3月52*第52頁，共77頁。第三節(jié)軸流壓氣機(jī)靜子1. 風(fēng)扇機(jī)匣結(jié)構(gòu)2. 壓氣機(jī)機(jī)匣結(jié)構(gòu)3. 整流器2006年3月53*第53頁，共77頁。1.風(fēng)扇靜子機(jī)匣1.承力機(jī)匣框架：鑄焊組合2.出口導(dǎo)向葉片：距離---噪音3.包容環(huán)：防止葉片飛出4.吸音襯套：聲學(xué)襯套。2006年3月54*第54頁，共77頁。風(fēng)扇機(jī)匣的包容性2006年3月55*第55頁，共77頁。2.壓氣機(jī)機(jī)匣分類使用材料:鎂合金、鋁合金、鈦合金、合金鋼.加工工藝:鑄造、鍛造、板料焊接、軋等.2006年3月56*第56頁，共77頁。2.壓氣機(jī)機(jī)匣形狀分半機(jī)匣簡(jiǎn)單易安裝、剛性不均。分段整環(huán)機(jī)匣剛性好、不易安裝。雙層機(jī)匣機(jī)匣受力和保持氣流通道機(jī)匣分開，可便于間隙控制以提高壓氣機(jī)效率。2006年3月57*第57頁，共77頁。2.壓氣機(jī)機(jī)匣機(jī)匣間的連接螺釘、螺栓精密螺栓自鎖螺栓螺栓的選取機(jī)匣剛度機(jī)匣氣封性2006年3月58*第58頁，共77頁。2.壓氣機(jī)機(jī)匣2006年3月59*第59頁，共77頁。高壓壓氣機(jī)機(jī)匣2006年3月60*第60頁，共77頁。3.整流器1葉片葉型為亞音、有帶冠、底座2外環(huán)、內(nèi)環(huán)加強(qiáng)葉片強(qiáng)度，提高自振頻率；內(nèi)環(huán)有封嚴(yán)裝置防止級(jí)間漏氣；可無內(nèi)環(huán)外環(huán)與機(jī)匣連接：焊接、機(jī)匣內(nèi)開槽、螺母連接；2006年3月61*第61頁，共77頁。第四節(jié)防冰、防喘裝置等1.進(jìn)氣機(jī)匣2.防冰系統(tǒng)3.防外來物打傷2006年3月62*第62頁，共77頁。1.進(jìn)口導(dǎo)向器葉片組成：內(nèi)外環(huán)進(jìn)口導(dǎo)向器葉片進(jìn)口導(dǎo)流葉片正預(yù)旋降低進(jìn)口M數(shù)反預(yù)旋--使加工量加大。2006年3月63*第63頁，共77頁。2.防冰系統(tǒng)2006年3月64*第64頁，共77頁。2.防冰系統(tǒng)防冰條件：水分和溫度。結(jié)冰后果：進(jìn)氣流量降低渦輪前溫度提高冰脫落打傷葉片措施：熱空氣；熱滑油；防冰涂層；進(jìn)氣錐形狀2006年3月65*第65頁，共77頁。3.防外來物打傷（FOD）大涵道比風(fēng)扇及渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)尤為重要2006年3月66*第66頁，共77頁。3.防外來物打傷（FOD）防止外物打傷的措施：葉片上加凸臺(tái)，帶冠；小展弦比葉片進(jìn)氣錐及增壓級(jí)氣路形狀中介機(jī)匣位置防塵網(wǎng)粒子分離器2006年3月67*第67頁，共77頁。3.防外來物打傷（FOD）2006年3月68*第68頁，共77頁。GE90RB211-535E43.防外來物打傷（FOD）2006年3月69*第69頁，共77頁。CFM56-2CFM56-33.防外來物打傷（FOD）2006年3月70*第70頁，共77頁。CFM56-5CFM56-72006年3月71*第71頁，共77頁。4.防喘裝置1.喘振原因進(jìn)氣畸變，吞煙，進(jìn)氣道堵塞。2.防喘措施放氣機(jī)構(gòu)可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)向器葉片可調(diào)靜子葉片處理機(jī)匣多轉(zhuǎn)子。2006年3月72*第72頁，共77頁。放氣機(jī)構(gòu)2006年3月73*第73頁，共77頁?？烧{(diào)靜子葉片2006年3月74*第74頁，共77頁。處理機(jī)匣2006年3月75*第75頁，共77頁。PD－33發(fā)動(dòng)機(jī)處理機(jī)匣2006年3月76*第76頁，共77頁。內(nèi)容梗概第二講風(fēng)扇/壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第一節(jié)概述。防冰裝置、防喘裝置等。第一節(jié)概述。進(jìn)氣道、靜子、轉(zhuǎn)子、防喘/防冰系統(tǒng)。外物易打傷、結(jié)冰、腐蝕?；驹瓌t是等強(qiáng)度，等剛度設(shè)計(jì)?？雇?/p>