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航空发动机总体结构


第2章 发动机总体结构
第2.1节 航空燃气涡轮发动机的组成 第2.2节 转子支承方案 第2.3节 联轴器 第2.4节 支承结构

第2.5节 静子承力系统

2.1 航空燃气涡轮发动机的组成

2.1 航空燃气涡轮发动机的组成

2.1 航空燃气涡轮发动机的组成

2.1 航空燃气涡轮发动机的组成 1. 进气道 用来引导足够数量的空气顺利进入压气机,在飞行速度大于压气机进口气流 速度时,还可起到提高空气压力的作用(冲压作用)。进气道在结构上往往 属于飞机机体的一部分,但在作用上属于发动机的组成部分。 2. 压气机

用来压缩空气,提高空气压力。有轴流式压气机和离心式压气机。
3. 燃烧室 由喷嘴喷出适量燃料,同压气机流来的空气混合,组织燃烧,产生高温燃气。

4. 涡轮
在高压高温燃气推动下旋转,带动压气机工作。 5. 尾喷管

高温高压燃气充分膨胀,将部分热能转换为动能,高速向外喷出,产生反作 用推力。

1. 进气道
用来引导足够数量的空气顺利进入压气机,在飞行速度大于压气机进口气流 速度时,还可起到提高空气压力的作用(冲压作用)。

2. 压气机
用来压缩空气,提高空气压力。有轴流式压气机和离心式压气机。

3. 燃烧室
由喷嘴喷出适量燃料,同压气机流来的空气混合,组织燃烧, 产生高温燃气。

4. 涡轮
在高压高温燃气推动下旋转,带动压气机工作。

5. 尾喷管
高温高压燃气充分膨胀,将部分热能转换为动能,高速向外喷出,产生反作 用推力。

第2.2节 转子支承方案

第2.2节 转子支承方案 2.2.1 转子支承方案 在燃气涡轮发动机中,发动机转子通过支承结 构支承 于发动 机机匣 上 。转 子上承 受的各 种负荷 (如气体轴向力、重力、惯性力及惯性力矩等)由 支承结构承受并传至发动机机匣上,最后由机匣通 过安装节传至飞机构件中。 在发动机中,转子采用几个支承结构(支点), 安排在何处,称为转子支承方案。

转子支承方案的表示方法(简图和代号):

在研究转子支承方案时,均将复杂的转子简化成能表
征其特点的转子支承方案简图,在简图中小

圆圈表示滚珠轴承,小方块表示滚棒轴承。

转子支承方案的表示方法(简图和代号):
转子支点的数目与位置,常用 转子支承方案

代号来表示。两条前后排列的横线分别代表压气机
转子和涡轮转子,两条横线前后及中间的数字表示支 点的数目。 例如:

1-3-0

表示:压气机转子前有一个支点,涡轮转子后无支点, 压气机与涡轮转子间有三个支点,整个转子共支承于 四个支点上。

一、单转子支承方案 1) 4支点方案

图2-1 1-3-0的四支点支承方案

在这种支承方案中,涡轮转子和压气机转子间的 联轴器仅传递扭矩,考虑到两个转子的四个支点很难 保证同心,因此采用了浮动套齿的联轴器结构。

图2-2 浮动套齿联轴器

J47单转子涡轮喷气发动机转子的1-3-0四支点 支承方案。

图2-3 1-3-0的四支点支承方案

2) 3支点方案

图2-4 1-2-0的三支点支承方案

3) 2支点方案
点图 支 承 方 案 的 两 支 点图 支 承 方 案 的 两 支 2-6 1-1-0 2-5 1-0-1

图2-7 0-2-0支承方案

图2-8 1-0-1支承方案

二、双转子和三转子支承方案
多转子发动机中,转子数多,支承数目多,而且低压转 子轴要从高压转子轴中心穿过,使结构复杂,但原则上仍以 每个转子分别进行处理。
与单转子发动机不同的是,有些支点不直接安装在承力 机匣上,而是装在另一个转子上,通过另一转子的支点将负 荷外传,由于这个支点是介于两个转子之间的,所以称为中 介支点。中介支点中的轴承,则称为中介轴承或轴间轴承。 在多数发动机中,采用中介支点,可使发动机长度缩短,承 力机匣数减少。但是轴间轴承的润滑较困难,轴承工作条件 较差,而且装拆也比较复杂。

低压转子:0-1-1 高压转子:1-1-0 图2-9 JT9D发动机的支承方案

低压转子:0-2-1 高压转子:1-1-0
图2-10 PW4000发动机的支承方案

低压转子:0-2-1 高压转子:1-0-1 图2-11 CFM56发动机转子支承方案简图

低压转子:0-2-1 中压转子:1-2-0 高压转子:1-0-1 图2-12 RB211三转子发动机的支承方案

2.2.2 止推支点在转子中的位置 转子上的止推支点除承受转子的轴向负荷、径向 负荷外,还决定了转子相对于机匣的轴向位置,因此 每个转子只能有一个止推支点。由于此支点所承受的 负荷较大,一般应置于温度较低的地方。例如,在两 支点的转子上,止推支点应是转子的前支点;在三支 点的发动机中,止推支点最好置于压气机之后。这种 安排,不仅可以使轴承在较低的温度环境下工作,也 使转子相对机匣的轴向膨胀分配在压气机与涡轮两端, 使两端的轴向错移量较小。


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