AL-31F小涵道比涡扇发动机

1、12021/8/14 AL-31F AL-31F发动机是发动机是由由俄罗斯俄罗斯留里卡土星留里卡土星“科研生产联合体科研生产联合体”研制的研制的带加力燃烧室的带加力燃烧室的涡扇涡扇发动机发动机，它是，它是在在AL-21AL-21的的基础基础上发展而来上发展而来。19851985年该发动机研制达标后，用于苏年该发动机研制达标后，用于苏-27-27、苏、苏-30-30和和苏苏-35-35战斗机战斗机。除了用在双发布局飞机除了用在双发布局飞机之上之上，它它还还推出了可用在单发布局飞机上的推出了可用在单发布局飞机上的改型发动机改型发动机AL-31FNAL-31FN。22021/8/14 AL-31F的

2、结构形式是的结构形式是双转子加力式涡轮双转子加力式涡轮风扇发动机风扇发动机。其性能是优良的，具有明显其性能是优良的，具有明显优优势势： （1）尺寸小，推力大）尺寸小，推力大。 （2）稳定性高）稳定性高。 （3）维修）维修简便。简便。 （4）使用寿命长）使用寿命长。32021/8/1442021/8/14 1 1、高压压气机结构形式及特点、高压压气机结构形式及特点52021/8/14高压压气机结构高压压气机结构62021/8/14 高压压气机为9级轴流式。第13级盘用电子束焊焊在一起，而第46级盘同样用电子束焊焊为一个整体。第79级则为单盘，而用长螺栓与6级盘连在一起。并且9级压气机盘与叶片连接

3、的榫头均为环形燕尾槽。这种结构对于叶片较大的前两级叶盘就其强度分析上有较大的不足，但是为了减轻重量，只能接受这种结构，在结构优化设计和工艺加工上进行补偿。转子的前轴颈由第4级盘前伸，第3级处连接，以便缩短转子长度。第16级盘为钛合金构件，第79级则用耐热合金制成。第15级转子叶片用钛合金制成，第69级转子叶片用耐热合金制成。进口导流器和1级导流器均由钛合金制成并装在一个由钛合金制成的前机匣上。进气导流器和第12级导流器，共三排是可调的。18级导流器均为悬臂式结构，出口导流器也是双排串列叶栅。72021/8/1482021/8/14 低压压气机为4级轴流式，增压比为3.6。整个低压压气机为全钛结

4、构。前3级转子叶片带有阻尼凸台。整个低压压气机转子用电子束焊焊为一个整体构件。第四级转子叶片对应的外机匣上，带有机匣处理环腔，即在机匣内壁开有400个斜槽，用以提高其稳定工作裕度。第四级出口整流叶片为双排的串列叶栅。低压压气机机匣为整体分段。92021/8/14 1）风扇机匣为整体分段，这可以最大限度的保证在任何工作状态下机匣的变形保持原形，从而提高风扇的效率。2）风扇转子前两级为焊接，后两级为螺栓连接。这是由于后轴颈与第三级盘连接，以缩短风扇转子支承间的距离，此外还可以提高转子的维修性。3）风扇前后轴与轮盘焊接，以减轻转子重量。4）前两级风扇叶片与盘连接榫槽槽向固定为径向销钉，大可承受较大的

5、槽向分力，以保证叶根大的倾斜角。5）风扇第四级动叶后对应机匣位置有处理机匣以防止喘振，扩大稳定工作裕度。6）由于风扇叶片在设计中过于追求高的效率而采用大展弦比叶片，从而降低了风扇叶片的抗外物打伤性能，因此，在结构上通过在前三级叶片上设计凸肩以保证发动机可靠性。102021/8/14112021/8/14 高压涡轮 高低压涡轮均为单级。高压涡轮导向器共有14组，每组3个叶片。高压涡轮转子叶片共90片，不带冠，榫头处带有摩擦阻尼减振器。高压涡轮盘与前后轴用螺栓连接。122021/8/14 低压涡轮 低压涡轮导向器共11组，每组亦为3 个叶片。转子叶片亦为90片，带冠。低压涡轮轴的特点是前后分为三段

6、，前、后段由耐热不锈钢制成，中段由钛合金制成，三段间以“叉型”结构用径向销钉连为一体。为减小高压涡轮后支承轴承与低压轴后支点的距离，以减小在工作过程中转子间的动力影响，低压涡轮盘孔较大，并通过三叉型轴颈连接低压涡轮盘、涡轮轴和高压后轴承。132021/8/14142021/8/14 低压转子的支承方案采用1-2-1四点支承方案，即风扇转子支承于2个支点，低压涡轮也支承于2个支点，两转子间采用传递扭矩与轴向力的特殊的柔性联轴器连接。 高压转子仍采用1-0-1两支点方案，且后支点为中介支点。 由于低压涡轮转子支承于两个支点上，工作时非常平稳，因而通过中介轴承支承于低压涡轮转子上的高压转子，工作非常

7、稳定。但这种支承方案却使低压转子的联轴器及涡轮前支点的结构变复杂。152021/8/14AL-31F的静子承力系统在承力方案上采用了三个承力框架：162021/8/141、在风扇前1号支点处由进口导向器叶片固定部分作为受力框架将辊棒轴承的径向负荷外传，经风扇机匣传至主安装节。2、在风扇和高压压气机之间的中介机匣是发动机主承力框架，风扇后2号支点、低压涡轮轴前支点即3号支点和高压压气机前4号支点所承受的轴向载荷和径向载荷均通过中介机匣传到安装节上3、后传力框架由涡轮后支板、内锥和外机匣组成。由于高压涡轮轴后支点是转子间中介抽出，其径向载荷传到低压轴上，连同低压涡轮的径向载荷由低压涡轮后支点传至后

8、传力框架后，再经涡轮外机匣等传到辅助安装节上。172021/8/141 1、高压高压压气机转子结构的连接压气机转子结构的连接特点特点 叶片与盘的连接：高压压气机中全部采用了环形燕尾榫头，这种结构加工方便，装配简单，特别是在更换叶片时只需打开压气机机匣即可拆装叶片，但由于榫头尺寸相当于燕尾榫头较小，因而在一些发动机中只用在离心力较小的压气机后几级叶片上，而AL-31F高压压气机中全部采用环形燕尾榫头实属少见。182021/8/14 盘与盘的连接：第13级盘用电子束焊焊在一起，而第46级盘同样用电子束焊焊为一个整体。第79级则为单盘，而用长螺栓与6级盘连在一起。由于后几级与燃烧室非常接近，如果使用

9、短螺栓连接，就会使要保证的热定心，传扭等的参数十分复杂，所以采用了长螺栓连接。在这种由长螺栓将四级轮盘连接结构设计中，各盘之间夹一个等直径鼓筒，鼓筒与盘靠圆柱面定位，由多根长螺栓轴向拉紧，靠端面压紧的传扭鼓筒传扭。 盘与轴之间的连接：长螺栓连接。192021/8/142 2、高压高压涡轮转子连接结构涡轮转子连接结构特点特点 叶片与盘的连接：枞树形榫头连接，叶片榫头呈楔形，轮缘凸块呈倒楔形，这种榫头重量轻，榫头在轮缘所占的周向尺寸小，因而在轮盘上可以安装较多的叶片。这种榫头有间隙的插入榫槽内，允许轮缘受热后能自由膨胀，因而减小了连接处的热应力，由于装配间隙的存在，低转速时叶片可以在榫槽内有一定相

10、互移动，起到一些阻尼减振作用，并可自动定心，减小了离心力所引起的附加弯矩。这种榫头也有利于冷却。但这种榫头也有缺点，容易发生应力集中，加工精度高等。202021/8/14 盘与轴的连接：采用短螺栓连接。由于设计要求尽量缩短轴的长度和制造工艺的限制，涡轮盘与前后轴颈采用短精密螺栓连接，前轴颈同样通过短螺栓与涡轮轴连接。为保证长期使用转子而不发生偏心和接触面磨损增加转子的不平衡，造成转子系统振动加大，在每个连接面上都设计有定心面。 由于高压涡轮转子为单级，所以没有盘与盘之间的连接。212021/8/14222021/8/14 由于低压转子采用四支点支承方案，联轴器既要传递扭矩又要保证涡轮轴压气机在

11、工作时不会产生由于转子系统不同心所产生的附加振动，因此，低压转子采用四个支点低压联轴器，多用途但复杂。在联轴器设计中，必须解决的问题是，保证在风扇转子和低压涡轮转子不同心的情况下，转子系统的稳定工作，同时可以传递大的扭矩和轴向力。在AL-31F低压转子联轴器的结构设计中，采用轴向力传递路线和扭矩传递路线分别设计的概念。通过传扭套齿短轴和风扇后的轴承衬套分别连接风扇轴和涡轮轴，其中利用三对套齿的间隙以适应转子的不同心。 柔性结构，易于安装，具有有效保护作用。232021/8/14 低压涡轮242021/8/14 上图所示两个轴承座的力均通过中介机匣传出。其中，低压涡轮的前轴承位于高压轴所带的套筒

12、结构内，为中介轴承，高压压气机的轴颈前断有套齿，套齿带动低压转子的辊棒轴承及其外面的大滚珠轴承之间的套筒结构，进一步传动中央锥齿系统。高压转子的前轴承采用了弹性挤压油膜阻尼器和石墨封严装置。252021/8/14 低压涡轮后支点：低压涡轮转子的轴颈通过径向销钉与涡轮盘连接，轴颈通过滚棒轴承支承，弹性挤压油膜阻尼器，最后将力传到承力支板上。后支承中同样采用了石墨端面滑油封严组合。接触式石墨封严装置262021/8/14 高压涡轮272021/8/14 高压涡轮转子的后支点：该支点采用中介轴承设计，用螺栓将后轴颈与高压涡轮盘连接，使高压涡轮转子后支点尽量靠近低压涡轮后支点，从而减小高低压转子之间的动力影响。由于高压涡轮转子后置带你中介轴承的使用，缩短了发动机长度，省略了一个承力框架，从而有效地减轻了发动机的质量。另外，高压涡轮转子后支点也采用了接触式的石墨封严装置，由一对钢衬套和一对石墨垫圈组成，石墨垫圈之间有弹簧片，而在钢衬套之间装有间隔衬筒，以防止封严装置压得太紧。282021/8