第十一讲 航空发动机总体结构2
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形结构向前传出。
2019/9/9
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第8章 航空发动机总体结构设计
盒形结构前端：扩压器机匣7的10个空心翼形 整流支板与内外壁焊成一体。
盒形结构后端：两股气流中10根空心撑杆将， 杆的内端与9焊在一起，外端可拆卸。
（4）低压转子前支点1的负荷 19片进
气导流叶片1、进气机匣2
低压压气机前静子上的负荷
中介机匣4
安装节
（5）2、3支点的负荷 中介机匣4的三个翼形 支板 外壳。
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第8章 航空发动机总体结构设计
8.5 发动机的受力分析
按性质分为三类：
气体力 惯性力（旋转件，机动飞行时） 热应力
一、气体力的计算 由组件到整体的计算方法。 （一）进气装置上气体轴向力计算
2019/9/9
不能超过止推轴承所允许的负荷；
（2）轴向力不能太小，防止滚球与内外环产生滑
动造成滑蹭损伤； （3）轴向力不能改变方向，防止轴承受冲击，具
体措施如下：
①两转子轴向联结，计算地面状态剩余轴向力；
②选择减荷压力及受压面积大小，使整个转子轴向力 负荷低于止推轴承允许承受的负荷；
③校核其他状态轴向力负荷。
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（三）典型发动机各部件上的气体轴向力分布及转 子轴向力减荷
发动机的总推力：各部件上气体轴向力代数和。
发动机强度校核用计算状态： （1）地面试车条件，转子最大转速；
（2）外界大气温度最低（一般为 40oC ），飞机
靠近地面以最大速度飞行。
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第8章 航空发动机总体结构设计
单个轴承能承受的轴向力为：10～20KN
(2)从第五级压气机后引入气体至A腔，使压气 机转子轴向力从29000daN下降到25400daN;
(3)涡轮转子与压气机转子轴向力相反，把两组 合件轴向联结，可抵消大部分轴向力2540023100=2300（daN）
2019/9/9
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第8章 航空发动机总体结构设计
发动机转子减荷的实际考虑：
（1）不仅地面状态，而且其他状态下气体轴向力
3500+25400+6500+12500+2900=50800
12700+23100+6300=42100
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第8章 航空发动机总体结构设计
减载措施：
（1）渗入B腔的高压空气通入大气，使腔内压力 下降到1.3～1.6bar,此时压气机转子轴向力从 52000daN下降到29000daN;
航空发动机构造及强度
授课教师：艾延廷
航发动机教研室
第8章 航空发动机总体结构设计
8.4 静子承力系统
承受和传递发动机静子机匣上负荷的壳体和 构件组成了发动机的静子承力系统。
一、单转子发动机传力方案 内传力、外传力、内外混合传力及内外平行
传力。 1、内传力
尾喷管、加力燃烧室上的负荷以及作用于涡 轮机匣上负荷，均由机匣3承受并传到前面的安装 节。分管式燃烧室多采用。
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第8章 航空发动机总体结构设计
4、内外平行传力
（1）涡轮支承负荷 后支承承力支板涡轮机 匣6 安装节。 （2）尾喷管及涡轮静子负荷 发动机外壳
安装节 。
图8.50 内外平行传力方案
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第8章 航空发动机总体结构设计
二、双转子发动机传力方案
图8.51 斯贝发动机承力方案
气体力应为:
P进 P
P os
(2-2)
而
p p D D ( 2 2 )
OS
a4
1
0
(2-3)
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第8章 航空发动机总体结构设计
（二）涡轮转子上气体轴向力的计算
叶片上气体力+涡轮盘前后各部分所产生的气 体轴向力
p2
pa
p3 pb
p1 1、叶片上气体力 P1
由（2—1）式知：
P
= (mc1 + p1F 1 ) - (mc0 +
p 0
F
0
)
动压力 静压力
(2-1) (2-1a)
总和
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第8章 航空发动机总体结构设计
结论：作用于管道上的气体力为该截面上的动压力
与静压力之总和。
讨论：弯管情况下如何？
若进气装置外表面上的空气压力 Pa0 所造 成的轴向力为 P0s，则整个进气装置部件上
pc
P m c c p F p F ( ) (
) (a)
1
g 2a
1a
22
11
c c p p p4
式中： 1a , 2a , 1 , 2
见图（2—5），m g —燃气流量
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第8章 航空发动机总体结构设计
2、盘前密封齿以外部分的气体力 P 2
P D D P ( 2 2 )
24
2
3
a
(b)
3、盘前密封齿以内部分的气体力P 3
P D P 34
2 3b
(c)
4、盘后端面的气体力
P D P
44
2 2c
(d)
单级涡轮转子总的气体轴向力：
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第8章 航空发动机总体结构设计
P P P P P 涡转
1
2
3
4
(2-4)
P涡转 一般为负值，表示与推力相反。
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第8章 航空发动机总体结构设计
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第8章 航空发动机总体结构设计
二、气体力作用于组合件的扭矩
ห้องสมุดไป่ตู้
H0 r mv
dH 0
d
( r mv ) v mv r
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第8章 航空发动机总体结构设计
（1）低压涡轮后支点7的径向负荷 10根空心承 力支板13 内涵道低压涡轮轴承机匣12
低压涡轮静子及其后部负荷 沿内涵外机匣前传。
（2）附助安装节E：仅承受部分径向负荷，减轻 机匣（内外涵用支板相联）载荷，保证轴向自由 膨胀。
（3）高压涡轮转子支点6的负荷 燃烧室的盒
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第8章 航空发动机总体结构设计
8.5 发动机的受力分析
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第8章 航空发动机总体结构设计
气流作用在进气装置内壁上的静力:
Ps
=
p1F 1 -
p 0
F
0
气流作用在进气装置内壁上的动力：
Pd = mc1 - mc0
P
=
p+ s
p d
=
m( c1 - c0
)+
p1F
-
1
p 0
F
0
或写成：
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第8章 航空发动机总体结构设计
图7-29 发动机内传力方案
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第8章 航空发动机总体结构设计
2、外传力 涡轮转子支点在涡轮后或涡轮之间的情况。
图8.47 外传力方案
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第8章 航空发动机总体结构设计
3、内外混合传力
图8.48 WP6发动机静子承力系统简图
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第8章 航空发动机总体结构设计
盒形结构前端：扩压器机匣7的10个空心翼形 整流支板与内外壁焊成一体。
盒形结构后端：两股气流中10根空心撑杆将， 杆的内端与9焊在一起，外端可拆卸。
（4）低压转子前支点1的负荷 19片进
气导流叶片1、进气机匣2
低压压气机前静子上的负荷
中介机匣4
安装节
（5）2、3支点的负荷 中介机匣4的三个翼形 支板 外壳。
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第8章 航空发动机总体结构设计
8.5 发动机的受力分析
按性质分为三类：
气体力 惯性力（旋转件，机动飞行时） 热应力
一、气体力的计算 由组件到整体的计算方法。 （一）进气装置上气体轴向力计算
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不能超过止推轴承所允许的负荷；
（2）轴向力不能太小，防止滚球与内外环产生滑
动造成滑蹭损伤； （3）轴向力不能改变方向，防止轴承受冲击，具
体措施如下：
①两转子轴向联结，计算地面状态剩余轴向力；
②选择减荷压力及受压面积大小，使整个转子轴向力 负荷低于止推轴承允许承受的负荷；
③校核其他状态轴向力负荷。
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（三）典型发动机各部件上的气体轴向力分布及转 子轴向力减荷
发动机的总推力：各部件上气体轴向力代数和。
发动机强度校核用计算状态： （1）地面试车条件，转子最大转速；
（2）外界大气温度最低（一般为 40oC ），飞机
靠近地面以最大速度飞行。
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第8章 航空发动机总体结构设计
单个轴承能承受的轴向力为：10～20KN
(2)从第五级压气机后引入气体至A腔，使压气 机转子轴向力从29000daN下降到25400daN;
(3)涡轮转子与压气机转子轴向力相反，把两组 合件轴向联结，可抵消大部分轴向力2540023100=2300（daN）
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第8章 航空发动机总体结构设计
发动机转子减荷的实际考虑：
（1）不仅地面状态，而且其他状态下气体轴向力
3500+25400+6500+12500+2900=50800
12700+23100+6300=42100
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第8章 航空发动机总体结构设计
减载措施：
（1）渗入B腔的高压空气通入大气，使腔内压力 下降到1.3～1.6bar,此时压气机转子轴向力从 52000daN下降到29000daN;
航空发动机构造及强度
授课教师：艾延廷
航发动机教研室
第8章 航空发动机总体结构设计
8.4 静子承力系统
承受和传递发动机静子机匣上负荷的壳体和 构件组成了发动机的静子承力系统。
一、单转子发动机传力方案 内传力、外传力、内外混合传力及内外平行
传力。 1、内传力
尾喷管、加力燃烧室上的负荷以及作用于涡 轮机匣上负荷，均由机匣3承受并传到前面的安装 节。分管式燃烧室多采用。
2019/9/9
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第8章 航空发动机总体结构设计
4、内外平行传力
（1）涡轮支承负荷 后支承承力支板涡轮机 匣6 安装节。 （2）尾喷管及涡轮静子负荷 发动机外壳
安装节 。
图8.50 内外平行传力方案
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6
第8章 航空发动机总体结构设计
二、双转子发动机传力方案
图8.51 斯贝发动机承力方案
气体力应为:
P进 P
P os
(2-2)
而
p p D D ( 2 2 )
OS
a4
1
0
(2-3)
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第8章 航空发动机总体结构设计
（二）涡轮转子上气体轴向力的计算
叶片上气体力+涡轮盘前后各部分所产生的气 体轴向力
p2
pa
p3 pb
p1 1、叶片上气体力 P1
由（2—1）式知：
P
= (mc1 + p1F 1 ) - (mc0 +
p 0
F
0
)
动压力 静压力
(2-1) (2-1a)
总和
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第8章 航空发动机总体结构设计
结论：作用于管道上的气体力为该截面上的动压力
与静压力之总和。
讨论：弯管情况下如何？
若进气装置外表面上的空气压力 Pa0 所造 成的轴向力为 P0s，则整个进气装置部件上
pc
P m c c p F p F ( ) (
) (a)
1
g 2a
1a
22
11
c c p p p4
式中： 1a , 2a , 1 , 2
见图（2—5），m g —燃气流量
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第8章 航空发动机总体结构设计
2、盘前密封齿以外部分的气体力 P 2
P D D P ( 2 2 )
24
2
3
a
(b)
3、盘前密封齿以内部分的气体力P 3
P D P 34
2 3b
(c)
4、盘后端面的气体力
P D P
44
2 2c
(d)
单级涡轮转子总的气体轴向力：
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第8章 航空发动机总体结构设计
P P P P P 涡转
1
2
3
4
(2-4)
P涡转 一般为负值，表示与推力相反。
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二、气体力作用于组合件的扭矩
ห้องสมุดไป่ตู้
H0 r mv
dH 0
d
( r mv ) v mv r
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第8章 航空发动机总体结构设计
（1）低压涡轮后支点7的径向负荷 10根空心承 力支板13 内涵道低压涡轮轴承机匣12
低压涡轮静子及其后部负荷 沿内涵外机匣前传。
（2）附助安装节E：仅承受部分径向负荷，减轻 机匣（内外涵用支板相联）载荷，保证轴向自由 膨胀。
（3）高压涡轮转子支点6的负荷 燃烧室的盒
10
第8章 航空发动机总体结构设计
8.5 发动机的受力分析
2019/9/9
11
第8章 航空发动机总体结构设计
气流作用在进气装置内壁上的静力:
Ps
=
p1F 1 -
p 0
F
0
气流作用在进气装置内壁上的动力：
Pd = mc1 - mc0
P
=
p+ s
p d
=
m( c1 - c0
)+
p1F
-
1
p 0
F
0
或写成：
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图7-29 发动机内传力方案
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2、外传力 涡轮转子支点在涡轮后或涡轮之间的情况。
图8.47 外传力方案
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第8章 航空发动机总体结构设计
3、内外混合传力
图8.48 WP6发动机静子承力系统简图