F110-GE-100小涵道比涡扇发动机总体结构分析.doc

F110-GE-100小涵道比涡扇发动机总体结构分析 目录F110-GE-100小涵道比涡扇发动机总体结构分析1制作团队1发动机图例2讨论题2结构和系统3高低压转子结构形式及支承方案4传力路线分析4风扇转子及机匣结构设计特点5涡轮转子-支撑结构设计5低压转子联轴器特点5减重措施6制作团队组长：皮启遥小组成员：皮启遥，李明哲，孙睿智，叶斯泰克勒施别克，王洪波PPT制作人：皮启遥PPT汇报人：皮启遥，王洪波资料收集人：李明哲，孙睿智，叶斯泰克勒施别克报告撰写人：王洪波发动机图例讨论题1.画出高低压转子结构形式及支承方案，并说明其特点；2.传力路线分析；3.风扇转子及机匣结构设计特点；4.涡轮转子-支承结构设计特点；5.低压转子联轴器特点；6.第三代军用涡扇发动机在总体结构设计上是如何减重的；结构和系统进气道：环形。带17个径向支板。风 扇：3级轴流式。进口导流叶片的铝制尾缘可调。转子叶片材料为钛合金。水平对开机匣，使转子叶片可单独更换。压比3.2。压气机：9级轴流式。头三级为钛合金，后六级为A286钢。零级和头3级静子叶片可调。盘鼓式转子，惰性焊连接。水平对开机匣，前段为钛合金，后段为钢。压比11。燃烧室：短环形。火焰筒由HastelloyX合金经机加工而成。燃油经20个双锥喷嘴和20个小涡流杯喷口喷出并雾化，实现无烟燃烧，具有均匀的出口温度场。高压涡轮：单级轴流式。高负荷气冷叶片，用冲击和气膜冷却。机匣内衬扇形段，通冷却空气进行主动间隙控制。转子和静子可单独更换。低压涡轮：2级轴流式，叶片带冠。转子叶片均可单独更换，静子叶片分段更换。加力燃烧室：用盘旋式混合器使内外涵气流有效混合。内涵气流中90%的气流在燃油喷入外涵气流前燃烧完，使得整个工作范围内的温升平稳。尾喷管：收敛-扩散型，喷口面积由液压作动筒和作动环腔控制。高低压转子结构形式及支承方案转子结构：1. 环形燕尾槽：压气机轮盘用环形燕尾槽固定后几级短的工作叶片。2. 焊接转子：采用同种材料的转子焊为一体的结构，焊接方式为惯性摩擦焊和电子束焊。3.风扇转子：采用了螺栓连接的可装卸方式，便于叶片的装拆与锁紧。3.涡轮转子：高低压涡轮盘与盘，盘与轴的连接结构中，均用专门的前伸或后伸的安装突缘 作为连接处，避免了在轮盘腹板上开安装螺栓孔的做法，轮盘不会因开孔而削弱。支撑方案：HP：1-0-1 （其中1号和5号轴承位滚棒轴承，2号轴承为滚珠轴承)LP：1-1-1 （3号轴承为滚珠轴承，4号轴承为滚棒轴承）5个主轴轴承，其中高压涡轮后轴承位中介轴承3个承力框架: 进气机匣，高低压压气机间的中介机匣和涡轮后机匣发动机的主安装节位于中介机匣上，辅助安装节设置在涡轮后承力机匣两侧。 低压转子采用1-1-1支承方案。风扇有可变弯度的进口导流叶片，利用进口导流叶片固定不动的前缘部分作为传力的承力件，风扇转子由前后两个支点支承。由于高压转子具有单级高压涡轮，高压转子采用1-0-1支承方案，并通过中介支点将高压转子支承于低压转子的支承方案，这种结构能取消高压涡轮前、后的承力结构，使发动机结构简单，质量轻，可靠性提高，因而为许多发动机采用。两个转子受力较大的滚珠轴承均固定于中介机匣上，由于主安装节也是安装在中介机匣上，使传力路线更好。然而，中介轴承位于低压涡轮后支点，其冷却、润滑条件非常恶劣，容易发生故障，所以对轴承的设计要求很高。此外高压转子是通过中介轴承支承载低压轴上的，低压转子的稳定工作就显得极为重要。传力路线分析高压涡轮后轴通过中介支点支承于低压轴上，径向力通过滚棒轴承传到涡轮后机匣，同样低压涡轮径向力通过5号轴承也传到涡轮后轴承机匣，后涡轮机匣再通过副安装节传到飞机上。风扇所受轴向力通过1和2号轴承传递到中介机匣上。而高压压气机所受轴向力通过3号轴承也传递到中介机匣上，中介机匣再通过主安装节把发动机推力传到飞机上，从而带动飞机向前飞行。风扇转子及机匣结构设计特点F110-ge100属于小涵道比涡扇。低压风扇采用等中径设计，平衡了等外径设计和等内径设计两种方式的优势和劣势。高压压气机采用了等内径设计，提高末级叶片效率。高低压风扇转子的基本结构都是鼓式转子，这种转子结构简单弯曲刚性好但是转速受到限制(低于200米/秒)。转子间采用短螺栓连接与焊接连接。叶身采用宽弦叶片，有提高抗外物打伤能力和减振的作用，叶片上有凸肩，凸肩会造成压力损失和流道面积减小。高低压风扇都是锁片固定，低压风扇采用轴向燕尾槽，高压部分看不清，可能是环形燕尾槽。压气机使用整体轮盘结构，能减少榫头的漏气量提高效率和避免由榫头的磨蚀、裂纹及锁片的损坏带来的故障。低压压气机是水平对开机匣，叶片使用钛合金制造，机匣可能使用合金钢。高压压气机为9级压气机，前半段钛合金，后半段为合金钢。高低压压气机机匣采用分段整环接结构，刚性好但是不易安装。机匣间采用螺钉连接。整体机匣应该是铸焊组合。整流器应该是与机匣开槽连接。有进口导向器。防冰系统看不出来，可能是涂层，有FOD。 涡轮转子-支撑结构设计F110-GE-100涡轮转子的支承结构是高压涡轮后支点通过中介轴承支承在低压涡轮转子上，并有涡轮后承力框架支承。中介轴承介于高压轴与低压轴之间，径向空间小，轴承的润滑供入及回油、封严均比较困难。而且中介轴承是止推轴承（即滚珠轴承），装配困难。所以目前用于中介支点的轴承直径系列均较普通支点的系列轻一级左右。高压涡轮后轴承是中介轴承，为降低高温环境的影响，轴承安装在衬套上，并通过螺栓与低压涡轮轴相连接，在高压涡轮轴后颈上打有冷却孔，中介轴承的的润滑油通过供油槽在离心力的作用下把低压涡轮后轴承4内集油腔的润滑油甩到轴承2内环下，进行冷却润滑。此外，为减小转子间振动耦合的影响，通过转子和支承结构的优化设计，使两个轴承的距离尽量靠近。低压转子联轴器特点在现代涡扇发动机中，当高压转子后端通过中介轴承支承于低压转子上时，为了避免低压转子工作不稳定对高压转子造成的影响，在低压转子