航空燃气涡轮发动机结构设计

第一节 发动机的受力分析v发动机部件所受作用力发动机部件所受作用力v轴向力和发动机的推力轴向力和发动机的推力一、发动机部件所受作用力一、发动机部件所受作用力1.1 作用力的分类1 气体力、力矩v 在气流通道内，由于气流的速度，压力，方向变化对作用零件产生的力。v 叶片，进气道，喷口，火燃筒。一、发动机部件所受作用力一、发动机部件所受作用力1.1 作用力的分类2 惯性力、力矩v 旋转或机动飞行时由于质量所产生的力v 叶片，盘等旋转件上的惯性力v 作用在转子上的惯性力矩或力偶一、发动机部件所受作用力一、发动机部件所受作用力1.1 作用力的分类3 热应力v 相邻的不同材料在相同温度下；v 工作环境温度梯度不同时可产生； 机匣的安装边处 火燃筒 加力燃烧室一、发动机部件所受作用力一、发动机部件所受作用力风扇叶片一、发动机部件所受作用力一、发动机部件所受作用力高压压气机盘尾喷口一、发动机部件所受作用力一、发动机部件所受作用力一、发动机部件所受作用力一、发动机部件所受作用力燃烧室一、发动机部件所受作用力一、发动机部件所受作用力1.2 力的传递 零件内力v 零件内部平衡不向外传。热应力、轮盘应力等。 零件外传力v 机动飞行时的惯性力、惯性力矩、不平衡力 气动力和重量。一、发动机部件所受作用力一、发动机部件所受作用力1.2 力的传递 发动机内力v 不传给飞机的力：气动力矩、部分轴向力 。 发动机外传力v 推力，重量，机动飞行时的惯性力 力矩。二、轴向力和发动机的推力二、轴向力和发动机的推力2.1各部件轴向力分布及推力的计算 推力等于所有部件轴向 力 之和2.2转子轴向力及卸 (减 )荷措施 卸荷为什么不会影响推力2.3涡轮与压气机轴向力不同 为什么？二、轴向力和发动机的推力二、轴向力和发动机的推力二、轴向力和发动机的推力二、轴向力和发动机的推力2.4 大涵道比风扇发动机 风扇向前轴向力小于涡轮向后轴向力 主轴承的周向力向后2.5 作用在发动机上的力矩 气动力矩是不传给飞机的； 压气机，涡轮中相应的动叶和静叶上气动力矩相等 各转子上力矩相等二、轴向力和发动机的推力二、轴向力和发动机的推力二、轴向力和发动机的推力二、轴向力和发动机的推力第二节 转子支承方案v内容： 转子的结构形式 确定转子支承的位置 所使用轴承的类型和联轴器的选取v作用： 承受转子上各种负荷v 气动力、重力、惯性力 外传，最后传到安装节。2.1 单转子的支承方案v两支点（ 1-1-0）威派尔 Viper (RR 公司 )结构示意图 回正文涡喷六（ WP-6） 发动机v 带有加力燃烧室的单转子涡喷发动机v （中国）v 用于歼六 强五使用 WP-6发动机的飞机歼敌机 FJ-6强敌机 A-52. 1 单转子的支承方案v三支点 （ 1-2-0） 涡喷 -6 (WP-6)雅克 -15米格 -9-20发动机v 苏联制造v 用于米格 -9（前苏联）2.1 单转子的支承方案v四支点（ 1-3-0） -202. 1 单转子的支承方案v浮动套齿联轴器2. 1 单转子的支承方案v两支点方案特点 适用于刚性转子 一般情况下后支点位于涡轮前v 缩短转子长度v 提高轴的刚度v 支点环境温度高 后支点位于涡轮后v 转子支点间跨度加大2.1 单转子的支承方案v三支点方案特点 适用于轴向尺寸大的转子 必须解决 “三点共线 ”问题v 采用柔性联轴器v 提高转子、支承的加工精