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1、典型涡扇发动机结构分析,一、PW4000发动机概述,P&W公司于1982年12月8日宣布研制大推力涡扇发动机PW4000旨在取代JT9D-7R4发动机，用于B767-200、-300、-300ER，A310-200、-300、A300-600，B747-200B、-300等满足未来宽体客机的需要。,一、PW4000发动机概述,1984年4月，首次台架试车推力达27488daN。1985年7月31日首次进行了飞行试验，装备A300B1986年7月获得推力24909daN级适航证PW4052、PW41521987年7月首次交付使用装备于B767-200、A310 1988年4月获推力26690da
2、N级适航证。PW4158,二、支承方案与支承结构,PW4000 支承系统,转子支承方案,JT9D,PW4000,JT9DLP 0-111#、4#HP 1-102#、3#,LP 0-211#、1.5#、4#HP 1-1-02#、3#,转子支承方案,采用普.惠传统设计(F100、JT9D、PW2000、V2500),90年代后使用中介轴承(F119、PW8000),轴承带安装边 滚珠轴承位置 内环分半环下供油 端面石墨密封,PW4000 1#支点 转子支承方案,2.5放气口,(风扇轮盘后滚珠轴承),1 号 轴 承,PW4000增加的1.5#二套端面石墨密封滚棒轴承外环带安装边,PW40001.5#
3、号支点转子支承方案,滑油喷嘴,9级气，封严,(风扇转子后),1.5号轴承,滑油喷嘴,9级气，封严,PW4000支点 2号轴承,滚珠轴承弹性支承挤压油膜阻尼器 端面石墨封严内环供油,弹性支座作用:降低转子支承刚性，使发动机工作转速低于临界转速，减少振动。形式:折返式弹性支座。在限幅环中充以滑油，形成了“带挤压油膜的弹性支座”,伞齿轮,轴承支座,PW4000支点 2号轴承,PW4000支点 No.3,12级压气机气 冷却隔 热,3 号 轴 承,3 号 轴 承,PW4000支点 4号轴承(低压涡轮后支点),4级空气,轴承座-带挤压油膜 封 严-径向石墨式,4号轴承,低 压 联 轴 器,连 接 轴,3
4、,2,5,4,1,6,7,8,9,10,11,12,13,三、风扇结构,具有大的离心负荷随着直径的加大外物打伤问题严重随着叶尖切向速度的加大噪音加大,三、风 扇结构,1)空心风扇叶片RR公司和PW公司研制首先在RB211-535E4使用后在V2500、RB211-524G/H上使用。现在研制第三代超塑性成型、扩散连接风扇叶片。,三、风扇结构,2）叶身带中间突肩作用：减小叶片振动提高抗外物打伤（FOD）相互抵紧形成一环,三、风扇结构,带凸肩叶片问题：制造强度性能,三、风扇结构,利用气流通道防止核心机打伤加大动静叶间距减少噪音,四、高压压气机结构,四、高压压气机结构,1）环型燕尾槽GE 公司，PW
5、公司，RR公司的民机均采用了环形燕尾槽的结构。在推重比为8 以上的发动机上也大多采用。最主要的是减小零件数，减小重量主要在高压压气机后几级采用,四、高压压气机结构,四、高压压气机结构,2）高压压气机的钛火问题全钛转子和钛合金机匣主要需要解决钛火问题研制耐高温低燃性钛合金。在防止钛火的前提下,如果实现全钛转子可大幅度降低压气机转子重量。,四、高压压气机结构,使用背景CF6到1977年为止工作800万小时发生14次;PW40001986年5月6日进行包容性试验时发生钛火。1987.6EIS；F4041987年11月美海军宣布当年摔9架其中4架是由于钛火；俄罗斯HK-8-2Y、HK-86、-30KY
6、 1977-1987年发生7次钛火事件；1980年EIS在定型试验中发生4次；1982年-1991年发生10次钛火；,四、高压压气机结构,产生原因在空气温度压力较高时，钛转子与钛静子或机匣碰摩会引起钛火。5-10秒即可烧穿机匣。一般情况下高压压气机3-4级的条件正好。,四、高压压气机结构,采取措施1.CF6 1978年后采用钢机匣；2.F404 1987年后高压压气机采用钢机匣(M152)；涵机匣采用PMR15复合材料，发动机总重量增加0.454千克。3.CFM56 加防火衬套，1987年10月采用钢机匣(M152)，零件数减少140件，重量仅增加5,63千克。,四、高压压气机结构,四、高压压
7、气机结构,四、高压压气机结构,4.PW4000 采用在钛机匣内镶嵌4.3毫米的钢环再加2.67毫米厚的金属毛毡5.俄适航条令关于使用钛合金机匣的规定在使用钛合金时应满足以下温度要求：叶片小于500，静子叶片小330机匣外环小于330转动篦齿环小于300,四、高压压气机结构,6）阻燃钛合金钛合金着火问题阻碍了高压机匣采用；钛合金中含V量大于25%、含Cr量大于15%时有较好的阻燃性能；Alloy C(Ti-35V-15Cr)在F119上应用；R.R公司正在发展价廉的Ti-25V-15Cr-2Al(621所参加),四、高压压气机结构,3）机匣开斜槽减小二次损失，提高叶片效率。,四、高压压气机结构,
8、正交叶片在性能上采用的措施以提高压气机效率。,五、燃烧室结构,燃烧室买得起，泼辣，重量轻，性能好增强在小空间内油气掺混；改善低状态下的稳定性高状态下的高温耐久性采用先进的涡流器技术，单头部燃烧室改善扩压气的气动设计创新燃油分配系统,五、燃烧室结构,内、外机匣连同带叶栅的扩散器整体铸出,五、燃烧室结构,燃烧室火焰筒由滚轧出的环形段焊接(EBW)而成焊缝位于冷却孔附近的冷区采用Hastelloy X 镍基高温合金与燃气接触的表面用等离子喷涂一层隔热涂层头部用Inconel 625 镍基合金铸出,PW4000火焰筒,气动喷嘴,浮壁式火焰筒,PW4090燃烧室,PW4000高温部件,六、涡轮结构,涡轮的工作环境为高温，高速应在工作条件下防止热应力和热膨胀提高寿命提高可靠性提高涡轮工作效率,高压涡轮冷却系统,保证轴承使用寿命,提高效率和寿命,高压涡轮得安装,PW4090高压涡轮,低压涡轮,PW4090低压涡轮,
