3 发动机要点.docx

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3发动机要点

3发动机

发动机

轴流压气机

离心压气机

燃烧室

燃气涡轮

动力涡轮

排气系统

减速器

传动轴与附件齿轮箱

发动机-概述

功能

发动机将燃油和空气中的能量转化为轴上的机械动力。

主要特征

●类型：

自由涡轮，通过外部轴进行前向传动

●燃气发生器转速：

52110RPM（100%）旋转方向反时针（ACW）

●动力涡轮转速：

39095RPM（100%）旋转方向顺时针（CW），标称转速41832RPM（107%）

●输出轴转速：

6000RPM（100%）旋转方向顺时针（CW），标称转速6409RPM（107%）

注意：

以上旋转方向为从后向前看

主要部件

●燃气发生器

轴流压气机

高压部分（离心压气机，燃烧室，涡轮）

●动力涡轮

●尾喷管

●减速齿轮箱

●传动轴与附件齿轮箱

发动机-描述

单元体划分

发动机由5个单元体组成：

1号单元体：

传动轴与附件齿轮箱

2号单元体：

轴流压气机

3号单元体：

燃气发生器高压部分

4号单元体：

动力涡轮

5号单元体：

减速齿轮箱

注意1：

单元体为一个部件，可以在维修车间更换（第二级维修），而不需要复杂的工具和特别的工艺。

每个单元体都有一个标识牌。

发达机的标识牌安装在1号单元体保护套的左手边侧面。

注意2：

某些附件随单元体一起提供。

在培训手册中，这些部件的介绍在其所属系统的各个章节中。

发动机-工作原理

发动机将燃油和空气中的能量转化为轴上的机械动力。

整个过程包括压缩，燃烧，膨胀，动力传输。

压缩

外界空气被一级轴流压气机和一级离心压气机压缩。

该阶段的重要特征参数为空气流量、温度增加和增压比（约为8.2）。

燃烧

压缩空气进入燃烧室，和燃油混合，持续进行燃烧。

压缩空气分为两路：

一路用于燃烧，一路用于冷却。

该阶段的最显著特征是温度的上升（火焰温度约为2500℃，4532℉），压降损失约为4%。

膨胀

该阶段中，燃气温度和压力下降，而流动速度上升。

燃气在燃气发生器涡轮处膨胀，释放能量，驱动压气机和附件。

之后在动力涡轮中继续膨胀，将剩余能量用于驱动输出轴。

动力涡轮之后，燃气通过尾喷管喷出，产生一定的残余推力。

动力传输

动力传输是通过一个减速齿轮箱和外部传输轴实现的。

发动机的参考站位为：

0-外界空气

1-进气道进口

2-轴流压气机进口

2.4-离心压气机进口

3-离心压气机出口

4-涡轮进口

4.5-燃气涡轮出口

5-动力涡轮出口

轴流压气机-概述

功能

轴流压气机实现第一级压缩，来为离心压气机增压。

位置

在发动机前面（轴流压气机部件构成了二号单元体）

主要特征

●类型：

单级轴流式

●空气流量：

2S1：

2.5kg/sec（5.5lbs/sec）

2S2:

2.9kg/sec（6.4lbs/sec）

●转速：

N1：

反时针

主要部件

●旋转部件：

空气进气锥、轴流压气机轮、轴、轴承、附件驱动轴

●静止部件：

扩压器、机匣

轴流压气机-描述

轴流压气机单元体（2号单元体）包括转动部件和静止部件。

转动部件

转动部件包括进气锥、轴流式压气机轮和附件驱动齿轮。

进气锥，由轻质合金制成，由螺栓固定在轴的前部。

压气机轮安装在轴上，为钛合金涡轮盘上安装实心叶片。

轴连接离心压气机和轴流压气机。

它通过一个螺帽固定在锁紧螺栓上。

整个部件由两个轴承支撑：

轴流式压气机尾部的球轴承和位于离心压气机前部柔性座中的球轴承。

附件驱动包括一个轴上的斜齿轮驱动一个垂直传动轴。

静止部件

静止部件包括扩压器和机匣。

扩压器（扩张-平直）焊接在机匣内部，有两排静叶，形成扩散通道。

机匣为钢质，容纳所有压气机部件。

前安装法兰连接进气道，后法兰连接3号单元体。

机匣的内部轮毂用于安装轴承。

机匣上由突起，用于安装压气机放气活门。

单元体标识牌安装在机匣的顶部。

轴流式压气机-工作原理

轴流式压气机实现第一级压缩，为离心式压气机的工作提供增压。

压气机空气流量

外界空气，由进气道进入，经进气锥的引导，流过轴流式压气机叶片。

空气向后排出，轴向速度增加。

之后流经扩压器静叶。

由于静叶的扩散通道，空气流速降低，压力升高。

经过静叶的调整，空气流动方向变直，成为轴向，经过一个环形通道进入离心压气机。

注意：

为了防止压气机喘振，特定工作条件下，有活门会向机外排出一定量空气。

（压气机放气活门具体细节参考空气系统章节）。

离心压气机-概述

功能

由轴流压气机增压，实现第二级增压。

出口的空气用于提供燃烧室燃烧。

位置

三号单元体前面

主要特征

●类型：

离心式

●空气流量：

2S1：

2.5kg/sec（5.5lbs/sec）2S2:

2.9kg/sec（6.4lbs/sec）

●转速：

N1；反时针

主要部件

●旋转部件：

离心叶轮、轴、轴承

●静止部件：

扩压器、机匣

离心压气机-描述

离心压气机组件（3号单元体）包括转动部件和静止部件。

转动部件

离心叶轮为主要的转动部件。

叶轮上的叶片为钛合金盘上直接加工成型。

叶轮的前面连接轴流时压气机轴。

该轴由球轴承支撑，后面有一个曲线联轴器curvic-coupling用于安装甩油盘。

转动部件由一个定心锁紧螺栓固定。

静止部件

静止部件包括扩压器和机匣。

压气机前盖安装在外部机匣内侧，用过一圈螺栓固定。

这圈螺栓同时固定轴流压气机机匣，前盖和扩压器组件。

离心压气机外部壳体由螺栓固定在涡轮机匣上。

上面由几个开口用于发动机引气/放气。

扩压器组件包括第一级扩压器（辐射式静叶）和第二级扩压器（轴流式静叶）。

扩压器保持盘构成了位于压气机和燃烧室之间的空间，内部轮毂装有碳封严和燃油分配器。

碳封严为浮动式环状封严，装在钨钢保持架内，位于甩油盘的前向延伸部分。

离心压气机-工作原理

离心压气机实现了主要的压缩过程。

压气机空气流量

来自轴流压气机的空气流过离心式压气机的相邻叶片之间的通道。

由于叶片通道为扩散形，所以气压上升；流动方向为离心式，所以空气流速上升。

空气以很高的速度流过叶尖，进入第一级扩压器，使空气速度转化为压力。

之后，空气通过肘形通道，变为轴向流动。

在第二级扩压器中，速度有一次转化为压力。

最后，空气进入燃烧室。

燃烧室-概述

功能

燃烧室构成一个密闭空间，用于燃气混合气的燃烧。

位置

燃气发生器的中间段。

主要特征

类型：

带甩油盘的环形燃烧室

主要部件

●外部部件（前旋流片和混合器）

●内部部件（后旋流片和轴肩）

●燃油喷射系统

●涡轮机匣

燃烧室-描述

燃烧室部件（3号单元体部件）包括外部部件，内部部件，涡轮机匣和燃油喷射系统。

外部部件

外部部件包括前旋流片和混合器组件。

前旋流片有校准过的孔，构成主气流通道。

它通过特殊的铆钉和混合器铆接在一起。

混合器组件上有校准过的孔，产生稀释空气来冷却燃烧室。

它安装在涡轮机匣的后法兰上。

内部部件

内部部件包括后旋流片和轴肩：

●后旋流片有校准过的孔，用于主气流通道；

●轴肩，与后旋流片构成一个整体围绕着传动轴，通过螺栓与涡轮喷嘴导向叶片固定在一起。

注意：

这两部分都由特殊合金制成。

经校准的孔，是由特殊的电子束工艺或激光加工工艺制成。

涡轮机匣

涡轮机匣容纳了燃烧室和涡轮。

它有各种外部附件口，例如机匣底部的装有燃烧室排泄活门的开口。

燃油喷射系统

主燃油喷射系统包括：

燃油进口组件，径向燃油管，燃油分配器和甩油盘（燃油喷射系统详见参考“燃油系统”章节）。

甩油盘通过曲线联轴器（curvic-coupling）连接在压气机和涡轮之间。

燃烧室-工作原理

燃烧室形成一个空间用于油气混合气的燃烧。

燃烧室气流

燃烧室中，压缩空气分为两路：

一路主气流与燃油混合用于燃烧；一路次级气流（或稀释气流）用于冷却燃气。

主气流

一股气流流过前旋流盘的孔。

另一股气流流经涡轮喷嘴导向叶片中间的空腔（冷却叶片），再穿过后旋流盘的孔。

主气流与甩油盘喷出的燃油混合。

燃烧在两片旋流盘之间进行。

火焰温度大约为2500℃，4532℉。

次级气流

次级气流（或稀释气流）经过混合器的孔。

孔经过精确的调校，保证了火焰的稳定、气流的冷却，以及涡轮温度的分布。

燃气

燃烧室产生的燃气进入涡轮喷嘴导向叶片。

工作参数

燃烧的油气比约为1/15,总油气比约为1/45。

燃烧室大约产生4%的压降。

燃气发生器涡轮-概述

功能

涡轮从燃气流中提取足够的能量用于驱动压气机和附件。

位置

燃气发生器尾部。

主要特征

●类型：

轴流式、单级

●涡轮进口温度：

1100℃，2012℉

●转速：

N1，反时针。

主要部件

●旋转部件（涡轮，轴，轴承）

●静止部件（喷嘴导向叶片、密封罩、机匣）

燃气发生器涡轮-描述

燃气发生器涡轮组件（3号单元体部件），包括转动部件与静止部件。

转动部件

主要的转动部件为涡轮。

涡轮的组成包括涡轮盘和枞树形安装座和单晶叶片。

涡轮前部通过curvic-coupling和涡轮轴相连，后部由滚柱轴承支撑。

转动蓖齿提供封严。

锁紧螺栓固定转动部件。

静止部件

主要的静止部件为喷嘴导向叶片，涡轮轴肩和出口扩压器。

喷嘴导向叶片包括一排中空的叶片，通过螺栓固定在燃烧室内部件和密封罩上。

涡轮轴肩容纳涡轮部件和密封罩。

它通过螺栓连接喷嘴导向叶片和涡轮机匣内法兰。

外扩压器确保了燃气发生器与动力涡轮间的气流流动。

它的内轮毂为后轴承的安装座。

它配合动力涡轮喷嘴导向叶片工作。

动力涡轮密封罩，安装在扩压器出口，为第三单元体的一个部分。

燃气发生器涡轮-工作原理

燃气发生器涡轮将燃气中的能量转化为机械能用于驱动压气机和各种附件，称为第一阶段膨胀。

涡轮燃气流动

燃气先流经喷嘴导向叶片，由于收缩形通道，气流加速。

之后气流流过涡轮叶片，产生气动力带动涡轮旋转。

排出的燃气仍有剩余能量，进入动力涡轮继续膨胀释放。

动力涡轮-概述

功能

涡轮从燃气中释放能量，通过减速齿轮箱驱动动力输出轴。

位置

燃气发生器和减速齿轮箱之间，构成4号单元体。

主要特征

●类型：

轴流式，单级

●转速：

N2，顺时针

主要部件

●旋转部件：

涡轮，轴，轴承

●静止部件：

喷嘴导向器，密封罩，机匣

动力涡轮-描述

动力涡轮组件构成了4号单元体。

它包括转动部件和静止部件。

转动部件

转动部件包括动力涡轮及其传动轴。

动力涡轮包括涡轮盘（与轴构成一个整体）和枞树形榫槽，用于安装铸造型叶片。

轴由两个球轴承支撑。

前轴承的封严靠增压蓖齿（由压气机通过内外部管路引气至动力涡轮处实现增压）

动力通过muffcoupling花键套筒联轴器传递到减速器上。

静止部件

主要的静止部件为涡轮喷嘴导向器，动力涡轮机匣，轴承支架。

喷嘴导向器包括一排静叶。

为3号单元体的一部分。

动力涡轮机匣连接出口扩压器，由3个螺栓保持。

外面有一圈螺栓将机匣与密封罩和排气管连在一起。

它包括一个外机匣和一个内轮毂，由四个整流支板连接。

封圈，用于密封动力涡轮机匣动力涡轮喷嘴导向器。

轴承座，安装在机匣轮毂内，后部与减速器相连。

标识牌位于轴承座的上。

动力涡轮-工作原理

动力涡轮将燃气能量转化为机械能，用于驱动减速器。

该工作阶段成为第二阶段膨胀。

涡轮气流

来自燃气发生器的燃气流经喷嘴导向叶片。

在喷嘴导向器中，燃气在扩散形通道中流动，速度增加。

之后，燃气进入涡轮，剩余的气动力作用于叶片，引起涡轮旋转。

最后，燃气通过涡轮喷嘴喷出机外。

尾喷系统

功能

尾喷管连接在膨胀段之后，将燃气排出机外。

位置

在动力涡轮之后，环绕减速器。

主要特征

●类型：

椭圆形

●非单元体部件

●燃气温度：

670℃1238℉。

主要部件