风扇压气机结构设计.ppt
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❖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。
航空发动机结构设计
9
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
航空发动机结构设计
10
第一节 概 述
❖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。
❖静不平衡量：单位：牛顿 * 米
航空发动机结构设计
51
4.转子平衡
❖动不平衡：单位：牛顿 * 米*米
航空发动机结构设计
52
第三节 轴流压气机静子
航空发动机结构设计
11
F404低压风扇
❖等外径气流通道设计
航空发动机结构设计
12
第一节 概 述
❖等内径设计
❖优点：提高末级叶片效率。（为什么？） ❖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。
航空发动机结构设计
13
CFM56-5C高压压气机
❖等内径航气空发动流机结通构设道计 设计
第二讲 风扇/压气机结构设计
❖离心（斜流）压气机 ❖轴流压气机（风扇）
航空发动机结构设计
1
第二讲 风扇/压气机结构设计
❖第一节 概 述 ❖第二节 转子系统 ❖第四节 静子系统 ❖第五节 辅助系统
❖防冰装置、防喘装置等
航空发动机结构设计
2
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。
41
2.压气机工作叶片结构
❖根部 (榫头) ❖凸台、钢丝槽向固定
航空发动机结构设计
42
2.压气机工作叶片结构
❖根部 (榫头) ❖卡环槽向固定
航空发动机结构设计
43
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
航空发动机结构设计
44
风扇叶片的槽向固定
航空发动机结构设计
❖ 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
❖百度文库片高而薄：
❖易振动、高频疲劳。
航空发动机结构设计
8
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；
14
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
航空发动机结构设计
15
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。
航空发动机结构设计
航空发动机结构设计
35
2.压气机工作叶片结构
❖ 带蜂窝结构
❖ 带波纹片结构
❖RR公司的航空空发动心机结叶构设计片设计
36
2.压气机工作叶片结构
航空发动机结构设计
37
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
航空发动机结构设计
38
2.压气机工作叶片结构
❖根部 (榫头)
❖销钉连接
航空发动机结构设计
39
2.压气机工作叶片结构
❖根部 (榫头) ❖锁片槽向固定
航空发动机结构设计
40
2.压气机工作叶片结构
❖根部 (榫头) ❖锁片、销钉槽向固定
航空发动机结构设计
❖分类：
❖轴流、离心、混合压气机。
❖气动特征，结构特征
航空发动机结构设计
3
第一节 概 述
❖大涵道比航空涡发动轮机结风构设计扇发动机
4
第一节 概 述
❖小涵道比涡轮风扇发动机
航空发动机结构设计
5
第一节 概 述
❖涡轮螺桨发动机
航空发动机结构设计
6
第一节 概 述
❖涡轮轴发动机
航空发动机结构设计
7
第一节 概 述
21
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。
❖鼓加强盘： ❖盘的变形大于鼓的变形。
航空发动机结构设计
22
混合式转子
航空发动机结构设计
23
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
16
鼓式转子—斯贝MK-202
❖鼓式转子 航空发动机结构设计
17
鼓式转子—CFM56
航空发动机结构设计
18
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
航空发动机结构设计
19
盘式转子—PW4000
航空发动机结构设计
20
加强盘式转子
• SPEY航低空压发动压机结气构设机计转子
❖整体叶环 ❖ （Blade+Ring＝Bling）
航空发动机结构设计
48
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 航空发动机结构设计
49
问题
风扇盘结构
航空发动机结构设计
50
4.转子平衡
45
❖CFM56-5B
风扇连接
航空发动机结构设计
46
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。
航空发动机结构设计
47
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）
航空发动机结构设计
24
短螺栓连接转子
航空发动机结构设计
25
二、转子的连结形式
❖发动机转子应力分布
航空发动机结构设计
26
焊接的盘鼓混合式转子
航空发动机结构设计
27
销钉连接 转子
航空发动机结构设计
28
长螺栓连接转子
航空发动机结构设计
29
长螺栓连接转子
航空发动机结构设计
❖AL-31F
30
2.压气机工作叶片结构
❖ 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
航空发动机结构设计
31
2.压气机工作叶片结构
端弯叶片
航空发动机结构设计
32
2.压气机工作叶片结构
❖带凸肩叶片
❖宽弦叶片
航空发动机结构设计
33
2.压气机工作叶片结构
航空发动机结构设计
34
2.压气机工作叶片结构
❖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。
航空发动机结构设计
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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
航空发动机结构设计
10
第一节 概 述
❖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。
❖静不平衡量：单位：牛顿 * 米
航空发动机结构设计
51
4.转子平衡
❖动不平衡：单位：牛顿 * 米*米
航空发动机结构设计
52
第三节 轴流压气机静子
航空发动机结构设计
11
F404低压风扇
❖等外径气流通道设计
航空发动机结构设计
12
第一节 概 述
❖等内径设计
❖优点：提高末级叶片效率。（为什么？） ❖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。
航空发动机结构设计
13
CFM56-5C高压压气机
❖等内径航气空发动流机结通构设道计 设计
第二讲 风扇/压气机结构设计
❖离心（斜流）压气机 ❖轴流压气机（风扇）
航空发动机结构设计
1
第二讲 风扇/压气机结构设计
❖第一节 概 述 ❖第二节 转子系统 ❖第四节 静子系统 ❖第五节 辅助系统
❖防冰装置、防喘装置等
航空发动机结构设计
2
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。
41
2.压气机工作叶片结构
❖根部 (榫头) ❖凸台、钢丝槽向固定
航空发动机结构设计
42
2.压气机工作叶片结构
❖根部 (榫头) ❖卡环槽向固定
航空发动机结构设计
43
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
航空发动机结构设计
44
风扇叶片的槽向固定
航空发动机结构设计
❖ 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
❖百度文库片高而薄：
❖易振动、高频疲劳。
航空发动机结构设计
8
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；
14
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
航空发动机结构设计
15
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。
航空发动机结构设计
航空发动机结构设计
35
2.压气机工作叶片结构
❖ 带蜂窝结构
❖ 带波纹片结构
❖RR公司的航空空发动心机结叶构设计片设计
36
2.压气机工作叶片结构
航空发动机结构设计
37
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
航空发动机结构设计
38
2.压气机工作叶片结构
❖根部 (榫头)
❖销钉连接
航空发动机结构设计
39
2.压气机工作叶片结构
❖根部 (榫头) ❖锁片槽向固定
航空发动机结构设计
40
2.压气机工作叶片结构
❖根部 (榫头) ❖锁片、销钉槽向固定
航空发动机结构设计
❖分类：
❖轴流、离心、混合压气机。
❖气动特征，结构特征
航空发动机结构设计
3
第一节 概 述
❖大涵道比航空涡发动轮机结风构设计扇发动机
4
第一节 概 述
❖小涵道比涡轮风扇发动机
航空发动机结构设计
5
第一节 概 述
❖涡轮螺桨发动机
航空发动机结构设计
6
第一节 概 述
❖涡轮轴发动机
航空发动机结构设计
7
第一节 概 述
21
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。
❖鼓加强盘： ❖盘的变形大于鼓的变形。
航空发动机结构设计
22
混合式转子
航空发动机结构设计
23
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
16
鼓式转子—斯贝MK-202
❖鼓式转子 航空发动机结构设计
17
鼓式转子—CFM56
航空发动机结构设计
18
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
航空发动机结构设计
19
盘式转子—PW4000
航空发动机结构设计
20
加强盘式转子
• SPEY航低空压发动压机结气构设机计转子
❖整体叶环 ❖ （Blade+Ring＝Bling）
航空发动机结构设计
48
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 航空发动机结构设计
49
问题
风扇盘结构
航空发动机结构设计
50
4.转子平衡
45
❖CFM56-5B
风扇连接
航空发动机结构设计
46
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。
航空发动机结构设计
47
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）
航空发动机结构设计
24
短螺栓连接转子
航空发动机结构设计
25
二、转子的连结形式
❖发动机转子应力分布
航空发动机结构设计
26
焊接的盘鼓混合式转子
航空发动机结构设计
27
销钉连接 转子
航空发动机结构设计
28
长螺栓连接转子
航空发动机结构设计
29
长螺栓连接转子
航空发动机结构设计
❖AL-31F
30
2.压气机工作叶片结构
❖ 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
航空发动机结构设计
31
2.压气机工作叶片结构
端弯叶片
航空发动机结构设计
32
2.压气机工作叶片结构
❖带凸肩叶片
❖宽弦叶片
航空发动机结构设计
33
2.压气机工作叶片结构
航空发动机结构设计
34
2.压气机工作叶片结构