CFM56系列发动机

1、6 CFM56系列发动机6.1简介如前所述,DC-8,DC-8 客机换装 CFM56-2CFM56-2 动机后，使飞机性能得到大幅度提 高，因而激发了波音公司将它的中程旅客机波音737737 换装高涵道比涡扇发动机的兴趣。19811981 年波音公司与 CFMICFMI 公司商定，为波音 737737 换装新一代的高涵道 比涡扇发动机进行合作。当时的波音 737737 为-200-200 系列，装用普惠公司的 JT8DJT8D 发动机，其推力为 7171 kNkN 级，比 DC-8DC-8 用的 JT3DJT3D 发动机推力小JT3DJT3D 的推力为 84.584.5 kNkN 级，因此，不

2、能直接采用 CFM56CFM56-球换装到波音 737737 飞机上。为此， CFMICFMI 公司在-2-2 型的根底上，维持核心机不变，将风扇直径由 1.1. 734734 8 8 m m 缩小 为 1.5241.524 m,m,开展成推力小于-2-2 型的-3-3 型发动机，其推力为 89kN89kN 级，相应的 涵道比也由 6.06.0 降为 5.05.0。换装 CFM56CFM56-狎发动机的波音 737-300737-300 型飞机上投 入航线营运。目前此系列发动机已开展了 4 4 种型号.用于波音 737-300737-300、- -400400、-500-500 系列飞机上。表

3、 5 5 列出了 3 3 种型号的 CFM56-3CFM56-3 发动机的主要参数。截至 20052005 年 2 2 月，装有 CFM56-3CFM56-3 的波音 737737 共有 19691969 架在航线上使用， 共有44574457 台 CFM56-3CFM56-3 发动机在使用中，发动机总累积工作时数为 140180140180 931931 发动机飞行小时EFHEFH、100100 5l0l35l0l3 循环。由于 JT8DJT8D 发动机风扇叶尖直径为 1.02871.0287 m,m,比 CFM56-3CFM56-3 勺小见图 1717, ,如 直接在波音 737737 原

4、来装 JT8DJT8D 的位置上安装 CFM56-3CFM56-3 那么发动机进口距地面太 近， 为此，将发动机向机翼前方外伸较多，进口处比JT8DJT8D 向前延伸了 1.93m,1.93m,这样，可将发动机上抬以使发动机最低处距地面能保持0.4570.457 m m 的高度JT8DJT8D为 0.508m0.508m, ,见图 1818。但进口下唇距地面仍太近，为此，发动机进气道进口 处未做成整圆，而是将下半部做成椭圆，形成一非圆形的进口。6.2开展关联DC-8DC-8 换装发动机的 CFM5CFM5 皎动机命名为 CFM56-2CCFM56-2C 是 CFM5CFM5 欲族中第 1 1

5、个 型号，研制工作始于 19711971 年 1111 月， 早于 CFMICFMI 公司成立前两年多， 由于核心部 分采用了 F10F101 1的核心局部，研制工作进展较为顺利。第 1 1 台发动机于 19741974 年 6 6 月底上台架试车，19791979 年 1111 月以 10.810.8 kNkN 推力获得适航证，并被美国三角航 空公司、联合航空公司、飞虎航空公司选用为换装DC-8DC-8 的发动机。装在波音707707 改装的飞行试车台上的试飞工作完成于19801980 年。由于 DC-8DC-8 系列飞机换装 CFM56WCFM56W 取得较为明显的效益，因此美国空军决定

6、将它所用的，由波音公司生产的空中加油机KC-135KC-135 C-135C-135 FRFR、KE-3KE-3 和预警机E-3E-3 换装 CFM56CFM56-没动机；美国海军也将它的 E-6E-6 预警机换装 CFM56-2CFM56-2 动机。这种换装到上述军用飞机上的发动机被命名为CFM56-2ACFM56-2A -2B,-2B,美国军方命名为 F108-CF-100OF108-CF-100Ot CFM56JMSm006.3性能参数CFM56CFM56-捺列中，有用丁 DC8-Super70DC8-Super70 系列飞机的-2-C1-2-C1、-2-C2-2-C2 , ,用于 E-

7、E- 3 3、E-8BE-8B、KE-3KE-3、E-6E-6 的-2A-2-2A-2，用丁 KC-135FRKC-135FR C-135FRC-135FR 的-2-B1-2-B1 等型发动机。表 3 3 列出了它们的主要参数。 W *帕,廊盼I5E曲 Id MFCAJIU1灿心MI, , . IISJCf期敝湖 知.刘M怖W,网仰*尊汇U，.整川仇始/门*CFMMSSS1W冬竺慧宣珏aK日WHKY3Oo fam. ，?r: m 9*GO . to QO ,r*1MO1.一# iSCLT L0&CnSP-CA?c71t1gH a 9w 音 歹CAF c-dz OC?qT-QCTfew1

8、 J9 s-J*o-cACL3t砧rx?CTCT*右 c- 3 JZ5-n 7b 30W trtQfc *30 0 i日iCJ-W ?0* O5gis *C CJO -J w3， |ra-c* 0*3OoC-nTc-rrc，C0,莎=f函CFM56泗遂*3 CFM56-2S?|mi#ll发动机网C CF FM M5 56 6- -2 2C CF FM M5 56 6- -2 2- -C CI IC CF FM M5 56 6- -2 2- -C C2 2D DF FM M5 56 6- -2 2A A- -2 2C CF FM M5 56 6- -2 2- -B B1 11 1I It t力/

9、 /k kN N1 10 06 6. .8 80 09 97 7, ,9 98 81 10 06 6. .8 80 01 10 06 6. .8 80 09 97 7. .9 98 8保辨力的大气M M/ /C C3 30 0. .0 03 30 0. .0 03 30 0. .0 03 35 5. .0 03 32 2. .2 2M MH H/ /5 53 35 57 7. .7 73 37 72 2. .7 73 37 70 0. .9 93 35 56 6. .0 0aatt6 66 66 66 66 6em mt t( (H H= =l l。6 66 68 8 m m楠5 5, ,8

10、8) )2 21 17 72 26 6, ,$ $2 25 5. .4 42 23 3. .7 7飞ft大舫I IM M/ /k kN N2 24 4. .0 05 52 25 5. .7 70 02 25 5. .6 65 52 24 4. .2 27 7Ift3 31 1. .3 33 31 1. .8 83 30 0. .5 5K2 22 2. .1 17 72 23 3. .8 87 72 25 5. .6 65 52 22 2. .1 13 3皿融* */ /( (m mg g ( (N N g g) )T T) )1 18 8, ,9 99 91 18 8. .9 99 91 18

11、 8. .8 82 21 18 8. .5 57 7*ENtfilK/t9 90 05 59 90 05 59 93 30 09 90 05 5N NL L/ /( (r r* * m mi in n* *1 1) )5 5 2 28 80 05 5 2 2( (0 05 5 2 2S S0 05 5 2 28 80 0N NH H/ /( (r r, , m mi in n 1 1) )1 15 51 18 83 31 15 51 18 83 31 1$ $ 1 18 83 31 15 51 18 83 3X长/ /m m2 2. .4 43 32 2. .4 43 32 2. .4 43

12、32 2. .4 43 32 2. .4 43 3fl隔叶尖蚱/ /m m1 1. .7 73 34 41 1. .7 73 34 41 1. .7 73 34 41 1. .7 73 34 41 1. .7 73 34 4IEftM/UKswxmnM1 1/ /3 3/ /9 91 1/ /3 3/ /9 91 1/ /3 3/ /9 91 1/ /3 3/ /9 91 1/ /3 3/ /9 91 1/ /4 41 1/ /4 41 1/ /4 41 1/ /4 41 1/ /4 4发动机H H/ /虹2 21 10 04 42 21 10 04 42 21 18 88 82 2 0 09

13、 96 6*K2ltN1 19 97 79 9- -n n1 19 98 82 2- -0 02 21 19 98 82 2- -0 02 21 19 98 85 5- -0 06 61 19 98 82 2 . . 0 06 6jfm/ /D DC C- -8 8S Su up pc cr r7 71 1D DC C- -8 8S Su up pe er r? ?2 2D DC C - - 8 8S Su up pe er r7 73 3D DC C- -8 8S Su up pe er r7 7! !D DC C- -8 8S Su up pe er r7 72 2D DC C- -8 8

14、S Su up pe er r? ?3 3E E- -3 3 E E 6 6E E- -8 8B BK KE E- -3 3K KC C- -1 13 35 5R RC C- -1 13 35 5F FR R6.3根本结构CFM5CFM5 春列结构大致相同 CFM56-2CFM56-2 结构不同型号有不同小改良。详细结构 名称和比拟不同请查阅 CFM56KCFM56K 列飞机发动机维修手册，飞机发动机零件识别 图标。低嚏声技术无进口与此转.部子叶片间距大尺用机旭安装的耕仲廊BB6 CFMS6-2蛊动机蜻构圉由单级风扇加 3 3 级增压压气机或称低压压气机、9 9 级高压压气机、短环 形燃烧室，

15、单级高压涡轮与 4 4 级低压涡轮组成。CFM56CFM56 系列发动机总体结构紧凑，如 CFM56CFM56-源低压和高压转子共用 5 5 个 轴承支承，其中有 1 1 个中介轴承，低压转子支承方案为 0-2-10-2-1 高压转子支承方 案为 1-0-11-0-1 ,高压后轴通过中介轴承4 4 号支承丁低压涡轮轴上；前面 3 3 个轴承 装在中介机匣上，共用 1 1 个滑油腔； 后面 2 2 个轴承支承丁涡轮后轴承机匣中，共用 1 1 个滑油腔。 CFM56-CFM56-2 2总体结构设计概括起来是：2 2 个转子、5 5 个支点其 中 1 1 个中介支点、2 2 个承力框架 中介机匣、

16、涡轮后轴承机匣 、 2 2 个滑油腔。图 7 7 示出了它们的简图。 CFM56-3,-5,-CFM56-3,-5,-7 7等系列采用了同一种总体结构设计。 CFM5CFM5 酚 5 5 个支点，有 2 2 个承力框架。图 8 8a a、b b分别示由丁高压涡轮后轴通过中介支点支承丁低压轴上的设计能使发动机总体布 局简单，在普惠公司的发动机设计中，传统的做法是将高压涡轮处的轴承置丁 高压涡轮盘前，通过燃烧室机匣将负荷外传，在普惠公司早期的发动机JT3DJT3DJT8DJT8D 和 JT9D,JT9D,到 2020 世纪 8080 年代开展的 Pw2037Pw2037 Pw4000ffiPw40

17、00ffi V2500,V2500, 2020 世纪 9090 年代新开展的的 PW408PW408 舒民用发动机以及 F100F100 军用发动机，均采用了这一设 计。图7 CFM56系列发动机转子支承简图高压涡轮后轴采用中介支点虽能使发动机总体布局简化，但是，在结构设 计中也带来一些需注意的地方。首先，是轴承的打滑问题。这是因为中介轴承 的外环装在转速较高的高压转子上，内环装在转速较低的转子上，工作中会由 丁两者在不同的离心力作用下游隙会加大所致；解决的方法是精心选择轴承的 原始游隙，保持架定位丁外环，精心设计喷油方向等。也可采用类似丁HK-8HK-8、RB199RB199 发动机中的将轴

18、承外环固定丁低压转子上，内环固定丁高压转子上的设计。另一问题是在三支点支承的低压转子中，它的联轴器不能采用常用的柔性 联轴器，而要采用对加工提出较高要求的刚性联轴器。在PP -33-33 发动机中，将中介轴承置丁低压涡轮后轴承同一轴向位置上即两个轴承套装在同一平面 内；但中介轴承的径向尺寸受到极大的限制，只能采用尺寸极小的轴承，使轴 承的工作极 CFM5CFM5 源列发动机如同其他新型发动机一样，采用了单元体结构设 计。它共分为 4 4个主单元体，即风扇、核心机、低压涡轮和附件传动装置，如 图 1010 所示：4 4 个主单元体乂可分解为 1717 个维修单元体见图 1111。CFM56-2C

19、FM56-2 与 GEGE 公司原有的高涵圈I。CFM56系列发功机4个主单元体道比涡扇发动机 CF6-50CF6-50 相比，结构简单、零件数目少，这也是先进发动机结构设计开展的趋势。表 4 4 列出这两型发动机结构设计中的一些数据比拟横心机附件传动6.4风扇6.4.1工工作作叶叶片片带带冠冠rO室J 1GB翊号袖*_网室础林附件就 峰机L睡进口就叽低压样艇礼压气机后&子的柜附件传动111 CFMS6 $列发动机4个主单元藤分为17个隹博弟元体Hi风蛹子.1Fms,U号r低压糅鞘#1#乾转子 抡机n胸觥是目前所见到的唯一一种在风扇叶片上带冠的结构。风扇叶片、特别是高 涵道比涡扇发动机

20、的风扇叶片，有两个突出问题要解决，那就是防外来物的击 伤与抗振。CFM56-2RJCFM56-2RJ 用带冠来解决这两个问题，在冠上还作有三遭封严篦 齿，用以封严，提高效率，这是比不带冠叶片优越之处。但是，带冠后，必然 会对叶片、特别是叶根的强度带来问题；因为它在直径最大处加了一块重量， 为了尽量降低它的影响，只能加多叶片数目，增加稠度，使叶冠面积减少。-2-2型的风扇叶片数是 CFM5%CFM5%系列中最多的，为 4646 片；另外，带冠的风扇叶片也 增加了加工的难度。由丁采用了大展弦比设计，叶片窄而薄，带冠后的抗外物*4 CFM56-2.CF6两型发动机件敢目比毁发动航塑号C CF F6

21、6- -5 50 0C CF FM M5 56 6 - -2 2费化值1%)承力相璧II2- -5 50 0辆承辆承g g5 5风月及地压缆叶片6 68 86 66 68 84 4相同 |& &T T6 6高压也气机可询破5 54 42 20 0机叶片敏1 13 38 89 91 13 38 8。T T7 7踊火刎虚压成形火焰笥她涡瞭效她涡瞭效2 21 1- -5 50 0高压涡惠叶祺4 48 80 01 19 98 8- -5 59 9低压漏貌叶片做3 35 51 11 13 3 3 38 87 7T T叶片 g6 6 $ $7 76 65 5 6 64 49 91 14 4

22、规定寿伽蚓件规定寿伽蚓件3 33 32 20 0T T9 9击伤能力不如在叶高距叶尖1/3 3 处带中间凸肩的强。3 3 型的风扇叶尖直径由-2-2 型的1.7348m1.7348m 减为 1.5241.524 m m , ,叶高度减小了 0.105m,0.105m,按理，叶片缩短后刚性相 对提高，其抗外物击伤能力有所提高；但它却抛弃了 -2-2 型的带冠设计，采用了 带中间凸肩的设计。这也说明带冠风扇叶片不是一种好的设计。 12 CFM56-2Rfi|li9过凤副盘心6.4.2风扇轴与轮盘相连接图12型风扇中的乂一突出点，也是在诸多的中、大型发动机中独有的结构，它 的好处是使风扇轮盘与轴承靠

23、得较近；但却使风扇轮盘的中心孔孔径较大，轮 盘要做得较厚，在其以后的系列中没有采用这种结构形式。旋转的前进气锥体做成锥形，而未做成像 WP7WP7 WP1WP1 罪日 Pw400Ol?Pw400Ol?发动机中 那样的椭圆形。采用锥形可防止在进气锥上的结冰。在CFM56-2CFM56-2 开展过程中，进行过上述两种形式进气锥防冰的试验研究，试验结果如图 1313 所示。采用锥形 后，大大减少了在锥面上冰的形成与累积，因而不须采用任何例如通热空气、涂憎水涂层等试验城果邯8ml1675g?啊末制的购大小15 mm他丁作瞄装置的功常况 甫于进气谊堵孙血后停止好0813两种彩式通气做冰试曲果比皎6.3.

24、3风扇的增压比拟高约为 1.71.7叶尖处空气在叶片通道中压缩得较多，因而叶片的前缘高度比 后缘的大很多，除叶冠做成斜的外，叶根处的通道也做成斜度很大的坡面见图1414, , 一般称之为叶片底座。在 CFM5CFM5 印，底座与叶片做成一体，与燕尾棒头问 有一过渡段。这种设计不仅加工较难，且棒根承受的离心负荷也较大。在 RB211RB211 系列等发动机中，底座是单独做成的，可防止上述问题。6.4.4由于叶冠做成平行四边形各个叶片的叶冠相互抵住，单独拆换 1 1 片叶片是不可能的；但是风扇叶片 往往会遭到外来物打伤，需在外场飞机上更换叶片，为此，轮盘上固定叶片的 棒槽做得较深，叶片棒头下端与棒槽槽底间留有一间隙，在此间隙中插入特别 的垫块，当需拆换叶片时，先将垫块取出，再将叶片向下压，使叶冠与相邻叶 片叶冠脱开，这样就能方便地将叶片单个取出见圈 1414。风扇机匣卫称包容环见图 1 1 6 6, ,