双转子涡扇发动机结构设计

方
案
设
计
2019/11/28
13
课 程
双转子涡扇发动机总体结构方案设计
设
计 2.2 双转子支承方案
2.2.3 四支点支承方案
双
转 JT9D发动机：高、低压转子个支承在两个支点
子 涡
上，低压转子为0-1-1方案，高压转子为1-1-0方
扇 案。四个支点支承于三个承力框架上，无中介支
发 点，因此结构简单。
设
计 1 总体结构布局
总体结构方案设计应遵循的主要原则：
双
转 （1）在保证工作可靠的前提下，力求结构简单，
子 零件数目少，强度储备合理，重量轻；
涡
扇 （2）广泛采用经过验证的、成熟的高、新技术，
发 动 机
并考虑个方面的因素，从而达到一种平衡的设计， 以减少风险；
总 体
（3）重视国内外以往的设计、使用、维修等方
设 相连以加强刚性。
计
2019/11/28
16
课 程
双转子涡扇发动机总体结构方案设计
设
计
双
转
子
涡
扇
发
动 机
低压转子（1-2-0）：
总 （1）止推支点2放入高压压气机转子轴径内腔，
体 结
并靠近高压压气机后的止推支点3，使支点2的负
构 荷通过支点3及其承力构件传出，简化了支点2的
方 案
承力构件，同时还借用了支点3的滑油系统，减轻
与三转子相比，双转子支承方案的优点：
双
转 （1）转子数目少，支承结构简单；
子 涡
（2）供回油及轴承腔油气封严难度不大，易于
扇
实现；
发
动 （3）转子装拆方便；
机
总 采用双转子结构设计的缺点：
体
结
对大推力级发动机，支点跨度大，低压轴长，
构 刚度差，且加工困难。
方
案
设
计
2019/11/28
12
课 程
双转子涡扇发动机总体结构方案设计
体
结 和使用寿命起关键作用的因素，而且也
构 方
影响转子动力学性能。
案
设
计
2019/11/28
7
课 程
双转子涡扇发动机总体结构方案设计
设
计 2.1 单转子支承方案
（1）两支点方案：用于早期的单转子发动机
双 转
或小型的发动机中，由于压气机级数较少，常将
子 压气机转子与涡轮转子刚性的联结在一起，组成
涡 扇
构 设
先进性，减少研制风险。
计
课 程
双转子涡扇发动机总体结构方案设计
设
计 2 发动机转子的支承方案
双
发动机转子：压气机转子与涡轮转子以及联
转 结它们零件、组件。
子
涡
转子的支承方案：转子采用几个支承结构
扇 （简称支点），安排在何处等的方案。
发
动 机
支承方案的选择关系到发动机结构、
总 重量及性能。是发动机效率、性能保持
案 设
有较高的同心度。
计
2019/11/28
10
课 程
双转子涡扇发动机总体结构方案设计
设
计 2.1 单转子支承方案
（3）四支点支承方案
双
转
子
涡
扇
发
动
机
总
体
结
构
方
案
设
计
2019/11/28
小流量混合 式压气机， 4支点，双 止推轴承。
11
课 程
双转子涡扇发动机总体结构方案设计
设
计 2.2 双转子支承方案
动
机
总
体
结
构
方
案
设
计
2019/11/28
14
课 程
双转子涡扇发动机总体结构方案设计
设
计 高压转子（0-2-0）：
采用挑担式方案，使高压压气机转子的中心
双 转
尽可能接近支点，且提高了转子的刚性。为减小
子 高压压气机和高压涡轮转动时的摆动现象，两转
涡 子采用刚性联轴器 ，并预加轴向力将两转子刚性
扇 发
结 面的经验，以指导新机的研制；
构
方 （4）在整个设计过程中，对对发动机的可靠性、
案 可维护性、可保障性应给予足够的重视。
设
计
2019/11/28
3
课 程
双转子涡扇发动机总体结构方案设计
设
计
发动机总体结构布局主要进行的工作：
双 （1）转子支点布局及支承形式安排；
转 （2）承力系统及传力路线安排；
子
设
计 2.2 双转子支承方案
2.2.1 与三转子相比，双转子支承方案的优点
双
转 （1）转子数目少，支承结构简单；
子 涡
（2）供回油及轴承腔油气封严难度不大，易于
扇
实现；
发
动 （3）转子装拆方便。
机
总 2.2.2 采用双转子结构设计的缺点
体
结
对大推力级发动机，支点跨度大，低压轴长，
构 刚度差，且加工困难。
课
程
设 计
双转子涡扇发动机
双 转
总体结构方案设计
子
涡
扇
发 动
授课教师：王 志
机
结
航空发动机教研室
构
设
计
课
程
设 计
按飞机的技术战术指标
双 要求，在确定了发动机性能
转 子
指标，提供了总体流路图、
涡 扇
各部件性能参数及有关结构
发
动 机
参数后 ，开展发动机总体结
结 构
构方案设计。
设
计
课 程
双转子涡扇发动机总体结构方案设计
发动机的整体转子，此时转子支承在两个支承上，
发 形成了两支点方案。
动
机
总
体
结
构
方
案
设
计
2019/11/28
8
课 程
双转子涡扇发动机总体结构方案设计
设
计 2.1 单转子支承方案
（2）三支点方案：大多数单转子发动机采用，
双 转
如WP6、WP8发动机。压气机转子前后各一个支点，
子 涡轮前有一个支点，形成1-2-0支承方案。
相连以加强刚性。
动
机
总
体
结
构
方
案
设
计
2019/11/28
15
课 程
双转子涡扇发动机总体结构方案设计
设
计
双
转
子
涡
扇
发
动 机
高压转子（0-2-0）：
总
采用挑担式方案，使高压压气机转子的中心
体 结
尽可能接近支点，且提高了转子的刚性。为减小
构 高压压气机和高压涡轮转动时的摆动现象，两转
方 案
子采用刚性Baidu Nhomakorabea轴器 ，并预加轴向力将两转子刚性
加力式
双 转 子
双转子 多转子
非加力式
涡
扇
发
动
机
总
体
结
构
方
案
设
计
2019/11/28
5
课
程
设
总体结构方案设计是航空发动机
计 设计中的重要一环，它是技术设计阶
双 段中总体结构设计、各部件、系统设
转 子
计的基础。
涡
扇 发
总统结构方案设计的好坏对发动
动 机研制全局会带来重大影响，应进行
机
结 多方案论证，以保证方案的合理性、
涡
扇
发
动
机
总
体
结
构
方
案
设
计
2019/11/28
9
课 程
双转子涡扇发动机总体结构方案设计
设
计 2.1 单转子支承方案
当涡轮级数较多时，为不使涡轮转子外伸过多，
双 转
可采用1-1-1结构。
子
涡
扇
发
动
机
总
体 结
在三支点方案中，三个支点间很难作到同心，
构 为此大多数发动机中，将联轴器做成刚性的，这
方 样必须提高加工精度，以保证机匣及三个支点均
涡 （3）发动机转静子同心度保证；
扇 发
（4）发动机装配性考虑；
动 （5）发动机转静子之间的联结结构；
机 总
（6）润滑封严方案选取；
体 （7）润滑系统、漏油系统考虑；
结
构 （8）支承结构方案；
方 案
（9）全台发动机重量控制。
设
计
2019/11/28
4
课 程
双转子涡扇发动机总体结构方案设计
设
计
单转子