航空发动机结构-第四章-压气机

❖ 鼓加强盘：
盘的变形大于鼓的变形。
混合式转子
1. 转子的基本结构
❖二、转子的连结形式：
短螺栓连接 焊接的盘鼓混合式转子 销钉连接转子 长螺栓连接转子
短螺栓连接转子
二、转子的连结形式
❖发动机转子应力分布
焊接的盘鼓混合式转子
销钉连接 转子
长螺栓连接转子
长螺栓连接转子
❖AL-31F
2.压气机工作叶片结构
2.压气机工作叶片结构
2.压气机工作叶片结构
❖ 根部 (榫头)
叶片和盘的连接部分并将叶片的离心力均匀加在 盘缘上。
轴向燕尾型--广泛采用于风扇、压气机中。 环形燕尾槽--用于高压后几级中。 榫树型榫头--在压气机中较少使用。
❖ 叶片在轮盘槽内的固定
卡圈、锁片、锁板、销钉
2.压气机工作叶片结构
❖ 根部 (榫头)
❖ 大涵道比风扇及涡轮轴发动机尤为重要
3.防外来物打伤（FOD）
❖ 防止外物打伤的措施：
叶片上加凸台，带冠； 小展弦比叶片 进气锥及增压级气路形状 中介机匣位置 防尘网 粒子分离器
3.防外来物打伤（FOD）
3.防外来物打伤（FOD）
RB211-535E4
GE90
3.防外来物打伤（FOD）
CFM56-2
❖ 整体叶环
（Blade+Ring＝Bling）
3.压气机轮盘结构
❖ 整体叶盘结构 ❖ 减少榫头的漏气量提 高效率
❖ 避免由榫头的磨蚀、 裂纹及锁片的损坏带 来的故障
❖ 要考虑叶片被外物打 伤后的维修问题
❖ 设计中要保证前缘具 有较小振动应力和较 高的抗外物打伤能力
风扇盘结构
4.转子平衡
❖ 静不平衡量：单位：牛顿 * 米
伤
1.进口导向器叶片
❖ 组成：
内外环 进口导向器叶片
❖ 进口导流叶片
正预旋 反预旋
2.防冰系统
2.防冰系统
❖ 防冰条件：
水分和温度。
❖ 结冰后果：
进气流量降低 涡轮前温度提高 冰脱落打伤叶片
❖ 措施：
热空气； 热滑油； 防冰涂层； 进气锥形状Βιβλιοθήκη 3.防外来物打伤（FOD）
CFM56-5C高压压气机
❖等内径气流通道设计
第二节 轴流压气机转子
❖1. 转子的基本结构 ❖2. 压气机工作叶片结构 ❖3. 压气机轮盘结构 ❖4. 转子平衡技术
1. 转子的基本结构
❖ 一、结构分类
鼓式转子
❖结构简单弯曲刚性好 ❖转速受到限制(低于200米/秒)。 ❖大流量比发动机增压级多采用。
风扇叶片的槽向固定
❖CFM56-5B 风扇连接
3.压气机轮盘结构
❖ 作用
固定叶片并使叶片对 气体作功。
负荷很大是重要零件。
❖ 剖面形状
外缘：视叶片尺寸定 内部：由强度而定。 中心：开孔大加厚。
3.压气机轮盘结构
❖ 盘～轴作成一体简化结构
❖ 盘～叶片做成一体
（Blade+Disk＝Blisk）
❖ 叶身
叶型：
❖ 亚音、超音
叶尖切速：
❖ 决定叶片的加功量
宽弦：
❖ 提高抗外物打伤能力，减振
2.压气机工作叶片结构
端弯叶片
2.压气机工作叶片结构
❖带凸肩叶片
❖宽弦叶片
2.压气机工作叶片结构
2.压气机工作叶片结构
2.压气机工作叶片结构
❖ 带蜂窝结构
❖ 带波纹片结构
❖RR公司的空心叶片设计
鼓式转子—斯贝MK-202
❖鼓式转子
鼓式转子—CFM56
1. 转子的基本结构
❖ 一、结构分类
盘式转子
❖盘的强度好 ❖弯曲刚性差 ❖盘易产生振动
盘式转子—PW4000
加强盘式转子
• SPEY 低压压气机转子
混合式转子
❖ 恰当半径：
盘的变形等于鼓的变形。
❖ 盘加强鼓：
盘的变形小于鼓的变形。
第一节 概 述
❖ 3.要求解决的问题
转子要有足够的刚性和强度；
❖基本原则是等强度，等刚度设计
抗外物打伤能力和包容能力强；
❖采用结构措施提高可靠性
防喘、减缓振动，避免共振； 效率提高、工作稳定可靠； 重量轻、寿命长、成本低。
转子在横向力作用下的变形
高压转子沿轴向弯曲刚性基本上为等刚度
第一节 概 述
CFM56-3
CFM56-5 CFM56-7
4. 防喘装置
❖ 1.喘振原因
进气畸变，吞烟，进气道堵塞。
❖ 2.防喘措施
放气机构 可调进口导向器叶片 可调静子叶片 处理机匣 多转子。
放气机构
可调静子叶片
处理机匣
❖PD－33发动机处理机匣
❖ 4. 气流通道形式
等外径设计
❖能充分提高叶片切向速度，加大加工量。 ❖以减少压气机级数。 ❖切向速度受到强度的限制。 ❖多在压气机前面几级使用。
F404低压风扇
❖等外径气流通道设计
第一节 概 述
等内径设计
❖优点：提高末级叶片效率。 ❖缺点：对气体加功量小，级数多。
等中径设计
❖介于两者之间，一般均混合采用。
❖销钉连接
2.压气机工作叶片结构
❖ 根部 (榫头) ❖锁片槽向固定
2.压气机工作叶片结构
❖ 根部 (榫头) ❖锁片、销钉槽向固定
2.压气机工作叶片结构
❖ 根部 (榫头) ❖凸台、钢丝槽向固定
2.压气机工作叶片结构
❖ 根部 (榫头) ❖卡环槽向固定
2.压气机工作叶片结构
❖ 环型燕尾榫头
加工简单 安装方便 承受负荷小 零件数目减少
❖ 分类
使用材料:
❖镁合金、铝合金、钛合金、合金钢.
加工工艺:
❖ 铸造、锻造、板料焊接、轧等.
2. 压气机机匣
❖ 形状
分半机匣
❖简单易安装、刚性不均。
分段整环机匣
❖刚性好、不易安装。
双层机匣
❖机匣受力和保持气流通道机匣分开，可便于 间隙控制以提高压气机效率。
2. 压气机机匣
❖ 机匣间的连接
螺钉、螺栓 精密螺栓 自锁螺栓
4.转子平衡
❖ 动不平衡：单位：牛顿 * 米*米
第三节 轴流压气机静子
❖1. 风扇机匣结构 ❖2. 压气机机匣结构 ❖3. 整流器
1.风扇静子机匣
❖ 1.承力机匣框架：
铸焊组合
❖ 2.出口导向叶片：
距离---噪音
❖ 3.包容环：
防止叶片飞出
❖ 4.吸音衬套：
声学衬套。
风扇机匣的包容性
2. 压气机机匣
❖大涵道比涡轮风扇发动机
第一节 概 述
❖小涵道比涡轮风扇发动机
第一节 概 述
❖涡轮螺桨发动机
第一节 概 述
❖涡轮轴发动机
第一节 概 述
❖ 2.特 点
进口处：
❖外物易打伤、结冰、腐蚀。
转速高：
❖叶片根部、轮盘承受负荷极大，平衡要求高。
对空气做功：
❖要求效率高、叶型设计。
叶片高而薄：
❖易振动、高频疲劳。
❖ 螺栓的选取
机匣刚度 机匣气封性
2. 压气机机匣
高压压气机机匣
3.整流器
❖ 1 叶片
叶型为亚音、有带冠、底座
❖ 2 外环、内环
加强叶片强度，提高自振频率； 内环有封严装置防止级间漏气；
❖可无内环
外环与机匣连接：
❖焊接、机匣内开槽、螺母连接；
第四节 防冰、防喘装置等
❖ 1.进气机匣 ❖ 2.防冰系统 ❖ 3.防外来物打
航空发动机结构
第四章 风扇/压气机的结构
第四章 风扇/压气机结构
❖ 第一节 概 述 ❖ 第二节 转子系统 ❖ 第三节 静子系统 ❖ 第四节 辅助系统
防冰装置、防喘装置等
第一节 概 述
❖1. 组成及分类
组成;
❖进气道、静子、转子、防喘/防冰系统。
分类：
❖轴流、离心、混合压气机。
气动特征，结构特征
第一节 概 述