发动机构造第2章压气机课件

第第2章章 压气机压气机 第第2.1节节 离心式压气机离心式压气机 第第2.2节节 轴流式流式压气机气机第第2.3节节 进气和防冰装置进气和防冰装置第第2.4节节 轴流式流式压气机气机转子子结构构 第第2.5节节 轴流式压气机静子结构轴流式压气机静子结构 第第2.6节节 轴流式压气机的防喘机构轴流式压气机的防喘机构第2章 压气机 第2.1节 离心式压气机 压气机是航空燃气气机是航空燃气涡轮发动机中的一个重要机中的一个重要组成部分，它的成部分，它的主要功用是主要功用是对流流过它的空气它的空气进行行压缩，提高空气的提高空气的压力，力，为燃气膨燃气膨胀作功作功创造条件，以改造条件，以改善善发动机的机的经济性，增大性，增大发动机的推力。机的推力。压气机提高空气压力的方法是利用高速旋转的压气机提高空气压力的方法是利用高速旋转的叶片对空气作功，将功转变为压力能。叶片对空气作功，将功转变为压力能。压气机的功用压气机的功用 压气机是航空燃气涡轮发动机中的一个重要组成部 根据压气机的结构型式和气流的流动特点，压根据压气机的结构型式和气流的流动特点，压气机可分为气机可分为u离心式压气机离心式压气机u轴流式压气机轴流式压气机u混合式压气机混合式压气机 压气机的类型压气机的类型 根据压气机的结构型式和气流的流动特点，压气机可 压气机气机类 型型叶尖叶尖圆周周速度速度(m/s)增增压比比效效 率率单位空气流量位空气流量(kg/sm2)压气机重量占气机重量占发动机重量的百分比机重量的百分比离心式离心式4504804.54.8（级增增压比）比）0.750.7840502025轴流式流式280400630（总增增压比）比）0.820.891002002535表表2-1 压气机主要参数的变化范围压气机主要参数的变化范围 压气机叶尖圆周速度(m/s)增压比效 率单位 轴轴流流式式压压气气机机的的增增压压比比大大，效效率率高高，单单位位空空气气流流量量大大，这这就就意意味味着着在在相相同同外外廓廓尺尺寸寸条条件件下下，采采用用轴轴流流式式压压气气机机的的发发动动机机推推力力大大，耗耗油油率率低低。所所以以，目目前前航航空空燃燃气气涡涡轮轮发发动动机机上上，特特别别是是在在大大、中中推推力力的的发发动动机机上上几几乎乎全全部部采采用用轴轴流流式式压气机。压气机。离离心心式式压压气气机机最最先先使使用用在在航航空空发发动动机机上上，有有着着丰丰富富的的设设计计和和使使用用经经验验，而而且且结结构构简简单单，生生存存能能力力强强，目目前前主主要要使使用用于教练机、导弹、靶机等小型动力装置和辅助动力装置上于教练机、导弹、靶机等小型动力装置和辅助动力装置上.在直升机的动力装置中，则广泛采用在直升机的动力装置中，则广泛采用混合式的压气机混合式的压气机。由表由表2-1可以看出：可以看出：轴流式压气机的增压比大，效率高，单位空气流量大第第2.1节节 离心式压气机离心式压气机离离心心式式压压气气机机由由转转动动部部分分与与静静止止部部分分组组成成。转转动动部部分分包包括括导导风风轮轮、离离心心叶叶轮轮以及带动它们的以及带动它们的转子轴转子轴。静静止止部部分分由由进进气气装装置置、叶叶轮轮前前壁壁、后后壁壁、扩扩压压器器以以及及支支承承转转动动部部分分的的机机匣匣组组成。成。2.1.1 离心式压气机的组成离心式压气机的组成第2.1节 离心式压气机离心式压气机由转动部分与静止部分组 典型离心式压气机典型离心式压气机 典型离心式压气机离心式压气机中压力和速度的变化离心式压气机中压力和速度的变化离心式压气机中压力和速度的变化一、导风轮一、导风轮2.1.2 主要部件主要部件 导导风风轮轮位位于于叶叶轮轮前前部部，其其通通道道是是收收敛敛形形的的。它它的的功功用用是是使使气气流流以以一一定定的的方方向向均均匀匀地地进进入入工工作作叶叶轮轮，以以减减小小流流动动损损失失。空空气在流过它时速度增大，而压力和温度下降。气在流过它时速度增大，而压力和温度下降。为为了了将将空空气气无无冲冲击击地地引引入入离离心心叶叶轮轮，导导风风轮轮的的叶叶片片进进气气边边缘缘向向转转动动的的方方向向弯弯曲曲。为为了了满满足足气气流流进进入入转转动动部部分分的的相相对对速速度度的方向，进气边缘在叶尖弯曲比较多，而在叶根弯曲较少。的方向，进气边缘在叶尖弯曲比较多，而在叶根弯曲较少。离离心心压压气气机机的的导导风风轮轮是是由由不不锈锈钢钢精精密密铸铸造造后后经经机机械械加加工工制制成成。它它有有若若干干片片带带进进气气边边缘缘扭扭向向的的叶叶片片，叶叶片片排排气气边边缘缘在在径径向向线线上上。导导风风轮轮以以中中心心孔孔安安装装定定位位在在离离心心叶叶轮轮轴轴上上，由由离离心心叶叶轮轮用销钉带动。用销钉带动。一、导风轮2.1.2 主要部件 导风轮位于叶悬悬臂臂式式的的导导风风轮轮叶叶片片容容易易产产生生弯弯曲曲、扭扭转转或或局局部部振振动动。当当在在某某种种工工作作转转速速下下叶叶片片产产生生共共振振时时，导导风风轮轮叶叶片片会会产产生生裂裂纹纹、掉掉块块以致折断。此种故障曾在航空发动机上多次发生。以致折断。此种故障曾在航空发动机上多次发生。为改善导风轮工作的可靠性，可以采取如下的措施：为改善导风轮工作的可靠性，可以采取如下的措施：1用用抗抗疲疲劳劳性性较较好好的的材材料料来来制制造造导导风风轮轮。例例如如，通通常常钢钢的的抗抗疲疲劳劳性性优优于于铝铝合合金金，因因此此，经经常常用用钢钢来来制制造造导导风风轮轮，而而离离心心压压气机的其余部分，例如离心叶轮，机匣用铝合金制造。气机的其余部分，例如离心叶轮，机匣用铝合金制造。2.制制造造中中检检查查并并调调整整导导风风轮轮叶叶片片的的自自振振频频率率，使使它它们们在在一一定定的范围之内，以减少发生共振的机会。的范围之内，以减少发生共振的机会。3.采取结构措施增加导风轮叶片的刚性采取结构措施增加导风轮叶片的刚性。悬臂式的导风轮叶片容易产生弯曲、扭转或局部振动。当在某种工作WP5发动机离心压气机转子发动机离心压气机转子图图示示导导风风轮轮在在自自由由状状态态，叶叶片片排排气气边边缘缘端端面面与与叶叶轮轮叶叶片片端端面面间间有有0.4630.523毫毫米米的的轴轴向向间间隙隙。用用螺螺栓栓将将导导风风轮轮、叶叶轮轮轴轴与与叶叶轮轮拧拧紧紧后后，此此轴轴向向间间隙隙减减小小到到不不大大于于0.06毫毫米米。此此时时，在在导导 风风 轮轮 叶叶 尖尖 产产 生生0.3450.53毫毫米米的的紧紧度度，使使叶叶片片的的联联接接刚性提高。刚性提高。WP5发动机离心压气机转子图示导风轮在自由状态，叶片排气边缘 4采采取取结结构构措措施施增增加加导导风风轮轮叶叶片片振振动动时时的的阻阻尼尼。例例如如，可可在在导导风风轮轮叶叶片片与与离离心心叶叶轮轮叶叶片片相相邻邻的的端端面面间间涂涂以以橡橡胶胶形形成成阻阻尼尼。也也可可在在端端面面开开径径向向的的槽槽，在在槽槽内内嵌嵌入入橡橡胶胶条条，同同样样可可形形成成减振阻尼。减振阻尼。5由由于于设设计计、造造型型，特特别别是是工工艺艺技技术术的的进进步步，现现代代的的离离心心压压气气机机多多数数已已将将导导风风轮轮与与离离心心叶叶轮轮制制成成为为一一整整体体，没没有有单单独独的的导导风风轮轮零零件件，JT15D-4涡涡轮轮风风扇扇发发动动机机的的离离心心压压气气机机的的转转子子即即是是。这这样样不不但但流流线线光光顺顺，不不存存在在导导风风轮轮叶叶片片与与离离心心叶叶轮轮叶叶片片工工作作表表面面平平滑滑衔衔接接的的问问题题，而而且且由由根根本本上上解解决决了了悬悬臂臂的的导导风风轮轮叶叶片片刚刚性性差差而而引引起起的的振振动动裂裂纹纹问问题题。但但这这种种一一体体化化的的转转子子在在制制造与检验方面需要更复杂的工艺装备。造与检验方面需要更复杂的工艺装备。4采取结构措施增加导风轮叶片振动时的阻尼。例JT15D-4涡轮风扇发动机的离心压气机涡轮风扇发动机的离心压气机JT15D-4涡轮风扇发动机的离心压气机二、离心叶轮二、离心叶轮 离心叶轮通常用铝合金、钢或钛合金锻件经机械加工制成。离心叶轮通常用铝合金、钢或钛合金锻件经机械加工制成。为有效地利用叶轮外径的切线速度以提高叶轮对气流的加功量，为有效地利用叶轮外径的切线速度以提高叶轮对气流的加功量，叶轮的进口要向中心收拢以使它的直径尽量减小。一般进口处叶轮的进口要向中心收拢以使它的直径尽量减小。一般进口处的外径相当叶轮外径的的外径相当叶轮外径的0.60.7。降低这一数值对提高叶轮的加。降低这一数值对提高叶轮的加功能力十分有利。功能力十分有利。早期的离心叶轮叶片沿径向是直的，例如早期的离心叶轮叶片沿径向是直的，例如WP5发动机的离发动机的离心叶轮以及心叶轮以及WP11发动机的离心叶轮。这种叶片设计与制造均发动机的离心叶轮。这种叶片设计与制造均比较方便。当代的离心压气机为改善效率与特性，不但采用后比较方便。当代的离心压气机为改善效率与特性，不但采用后弯的、弯的、S型的叶片，而且在两个叶片之间还有较短的分流叶片。型的叶片，而且在两个叶片之间还有较短的分流叶片。这种叶轮加工比较困难，通常要在四座标或五座标数控铣床上这种叶轮加工比较困难，通常要在四座标或五座标数控铣床上加工。此外，有些叶轮在槽道的壁面留有铣削的刀痕用以增加加工。此外，有些叶轮在槽道的壁面留有铣削的刀痕用以增加叶轮的加功量。叶轮的加功量。二、离心叶轮 离心叶轮通常用铝合金、钢或钛合金锻发动机构造第2章压气机课件发动机构造第2章压气机课件发动机构造第2章压气机课件三、扩压器三、扩压器 扩压器位于叶轮的出口处，其通道是扩张形的，空气在流扩压器位于叶轮的出口处，其通道是扩张形的，空气在流过它时，将动能转变为压力位能，使速度下降，压力和温度都过它时，将动能转变为压力位能，使速度下降，压力和温度都上升。在离心式压气机中，通常压力的升高一半在叶轮中，另上升。在离心式压气机中，通常压力的升高一半在叶轮中，另一半在扩压器中。一半在扩压器中。最简单的扩压器是沿圆周通道面积逐渐加大的蜗壳式扩压最简单的扩压器是沿圆周通道面积逐渐加大的蜗壳式扩压器。它的结构简单，特性平稳。但是，由于气流在扩压器内按器。它的结构简单，特性平稳。但是，由于气流在扩压器内按螺旋线展开流动，轨迹较长，所以流动损失较大。故它只用在螺旋线展开流动，轨迹较长，所以流动损失较大。故它只用在离心增压器中。离心增压器中。航空燃气涡轮发动机的离心式压气机通常采用叶片式的扩航空燃气涡轮发动机的离心式压气机通常采用叶片式的扩压器。若干沿周向分布的叶片，使得由离心叶轮甩出的气流，压器。若干沿周向分布的叶片，使得由离心叶轮甩出的气流，沿叶片组成的气流通道扩压。气流在这种扩压器内流动的路径沿叶片组成的气流通道扩压。气流在这种扩压器内流动的路径短，流动损失小。短，流动损失小。三、扩压器 扩压器位于叶轮的出口处，其通道是扩张 WP11发动机的叶机的叶片式片式扩压器是一个器是一个钣金金组合件。它由合件。它由钣料料制成的叶片及前盖板、制成的叶片及前盖板、后盖板后盖板组成。成。17片叶片叶片两片两侧各有三个榫各有三个榫头，以它插入前、后盖板以它插入前、后盖板相相对应的槽内，用的槽内，用铜钎焊固定。整个固定。整个扩压器用六个螺栓固定在器用六个螺栓固定在离心机匣上。离心机匣上。WP11发动机的叶片式扩压器是一个钣金组合件 有的有的发动机上采用了管机上采用了管式式扩压器。按器。按气流流气流流线方向方向弯曲的弯曲的渐扩导管将气流由径管将气流由径向引到向引到轴向，向，同同时在管内在管内扩压。这样可以可以提高在提高在稳定工定工作状况下作状况下扩压器的效率。器的效率。有的发动机上采用了管式扩压器。按气流流线方向离心式压气机的优缺点离心式压气机的优缺点 离离心心式式压压气气机机的的主主要要优优点点是是：单单级级增增压压比比高高，一一级级的的增增压压比比可可达达4151，甚甚至至更更高高；同同时时离离心心式式压压气气机机稳稳定定工工作作范范围围宽宽；结结构构简简单单可可靠靠、重重量量轻轻，所所需要的起动功率小。需要的起动功率小。缺缺点点是是流流动动损损失失大大，尤尤其其是是级级间间损损失失更更大大，不不适适用用于于多多级级，最最多多两两级级。正正因因为为这这样样，离离心心式式压压气气机机的的效效率率较较低低，单单位位面面积积的的流流通通能能力力低低，故故迎迎风风面面积积大大，阻阻力力大。大。离心式压气机的优缺点 离心式压气机的主要优点是：根据转子的数目，轴流式压气机可分为根据转子的数目，轴流式压气机可分为u单转子压气机单转子压气机u双转子压气机双转子压气机u三转子（多转子）压气机三转子（多转子）压气机第第2.2节节 轴流式压气机轴流式压气机 根据转子的数目，轴流式压气机可分为第2.2节轴流式压气机由两个基本部分组成：轴流式压气机由两个基本部分组成：u固定部分：固定部分：由几排整流叶片组成，叫做压气机静子；由几排整流叶片组成，叫做压气机静子；u旋转部分：旋转部分：由几排工作叶片组成，叫做压气机转子。由几排工作叶片组成，叫做压气机转子。压压气气机机的的静静子子叶叶片片（整整流流器器）和和转转子子叶叶片片（叶叶轮轮）交交错错排排列列，一一个个叶叶轮轮和和一一个个整整流流器器组组成成一一个个单单级级压压气气机机，它它是是多多级级轴轴流流式式压压气气机机的的基基本本单单元元，为为了了提提高高压压气气机机的的增增压比，轴流式压气机可多达压比，轴流式压气机可多达1517级。级。轴流式压气机的组成轴流式压气机的组成轴流式压气机由两个基本部分组成：轴流式压气机的组成对压气机结构的基本要求是：对压气机结构的基本要求是：（1）满满足足性性能能所所提提出出的的各各项项要要求求，如如通通道道面面积积、迎迎风风面积、级数、叶片型面及安装角等。面积、级数、叶片型面及安装角等。（2）采采取取适适当当的的防防喘喘措措施施，保保证证压压气气机机稳稳定定工工作作范范围围宽广。宽广。（3）满足强度、振动及刚性要求，主要部件寿命长。满足强度、振动及刚性要求，主要部件寿命长。（4）结构简单，尺寸小，重量轻。结构简单，尺寸小，重量轻。（5）装配维修方便，制造成本低。装配维修方便，制造成本低。对压气机结构的基本要求是：图图2-11 CFM56涡扇发动机的压气机构造涡扇发动机的压气机构造图2-11 CFM56涡扇发动机的压气机构造图图2-12 PW2037涡扇发动机的压气机构造涡扇发动机的压气机构造图2-12 PW2037涡扇发动机的压气机构造图图2-13 斯贝发动机的压气机构造斯贝发动机的压气机构造图2-13 斯贝发动机的压气机构造图图2-14 J85发动机的压气机构造发动机的压气机构造图2-14 J85发动机的压气机构造第第2.3节节 进气和防冰装置进气和防冰装置 压气机的进气部分一般包括压气机的进气部分一般包括进气装置进气装置和和防冰装防冰装置置。进气装置的功用进气装置的功用是保证气流以最小的损失均匀是保证气流以最小的损失均匀地进入压气机；而地进入压气机；而防冰装置的功用防冰装置的功用是对进气装置易是对进气装置易结冰的零件表面进行加温防止结冰。结冰的零件表面进行加温防止结冰。第2.3节 进气和防冰装置 压气机的进气部分一2.3.1 进气机匣和进口导流叶片进气机匣和进口导流叶片 进气机匣一般由机匣内、外壁、进口导流叶片及进气整流进气机匣一般由机匣内、外壁、进口导流叶片及进气整流罩等组成。在进气机匣的中心，往往装着压气机转子的前支承罩等组成。在进气机匣的中心，往往装着压气机转子的前支承以及低压转子转速表传感器等附件，因而进口导流叶片常常做以及低压转子转速表传感器等附件，因而进口导流叶片常常做成空心的，中间穿过滑油、通气、防冰空气的管路以及附件传成空心的，中间穿过滑油、通气、防冰空气的管路以及附件传动杆等。动杆等。下图所示的进气机匣中，钢制的内、外壁与钢的空心导流下图所示的进气机匣中，钢制的内、外壁与钢的空心导流叶片焊为一体，形成低压压气机前轴承的传力件。为了减小叶叶片焊为一体，形成低压压气机前轴承的传力件。为了减小叶片在引入防冰热空气时受热膨胀产生热应力，片在引入防冰热空气时受热膨胀产生热应力，19片导流叶片均片导流叶片均与半径方向倾斜与半径方向倾斜710。这样做，还可以使导流叶片的尾迹力均。这样做，还可以使导流叶片的尾迹力均匀地作用在工作叶片上，有效地减小工作叶片的激振力。匀地作用在工作叶片上，有效地减小工作叶片的激振力。2.3.1 进气机匣和进口导流叶片 进气机匣一2.3.1 进气机匣和进口导流叶片进气机匣和进口导流叶片2.3.1 进气机匣和进口导流叶片 当风扇叶片或压气机第一级工作叶片在超跨音速状态下工当风扇叶片或压气机第一级工作叶片在超跨音速状态下工作时，往往不带进口导流叶片。此时进气机匣只有机匣外壁，作时，往往不带进口导流叶片。此时进气机匣只有机匣外壁，整流罩则固定在转子上和转子一起旋转，如整流罩则固定在转子上和转子一起旋转，如CFM56和和PW2037发动机的进气机匣。发动机的进气机匣。当风扇叶片或压气机第一级工作叶片在超跨音速状态2.3.2 防冰装置防冰装置 当当发发动动机机在在空空气气湿湿度度较较高高和和温温度度接接近近0的的条条件件下工作时，在压气机进口部分就会出现结冰现象。下工作时，在压气机进口部分就会出现结冰现象。危危害害：冰冰层层会会引引起起发发动动机机进进气气面面积积缩缩小小，减减小小发发动动机机的的空空气气流流量量，使使发发动动机机的的性性能能变变坏坏，严严重重时时还还可可能能引引起起压压气气机机喘喘振振。此此外外，由由于于发发动动机机振振动动，冰冰层层可可能能破破裂裂，冰冰块块被被吸吸入入发发动动机机内内会会打打伤伤叶叶片片，甚至会使整台发动机损坏。甚至会使整台发动机损坏。2.3.2 防冰装置 当发动机在空气湿度较高和 要要求求：防防冰冰系系统统必必须须保保证证在在飞飞机机飞飞行行范范围围内内有有效效地地防防止止结结冰冰。防防冰冰系系统统的的工工作作必必须须可可靠靠，同同时时要要求求重重量量轻轻，便便于于安安装装和和维维修修，工工作作时时不不至至引引起起发发动动机机性性能能的很大损失。的很大损失。最最常常用用的的防防冰冰方方法法是是对对容容易易结结冰冰的的零零件件表表面面进进行行加加温温。常常用用的的加加温温方方式式有有：压压气气机机的的热热空空气气加加温温；电电加温加温；热滑油加温热滑油加温；混合采用混合采用以上几种加温方式。以上几种加温方式。在在涡涡喷喷和和涡涡扇扇发发动动机机上上，多多采采用用压压气气机机后后级级引引来来的的热热空空气气加加温温。在在进进气气部部分分有有减减速速装装置置的的涡涡桨桨、涡涡轴轴或或单单转转子子涡涡扇扇发发动动机机中中，则则常常常常利利用用冷冷却却减减速速齿齿轮轮后后的热滑油防冰。的热滑油防冰。要求：防冰系统必须保证在飞机飞行范围内有效地防 图图2-16 热空气加温防冰热空气加温防冰 图2-16 热空气加温防冰 图图2-17 热空气、热滑油、电加温防冰热空气、热滑油、电加温防冰 图2-17 热空气、热滑油、电加温防冰 图图2-15 斯贝发动机压气机的进气及防冰装置斯贝发动机压气机的进气及防冰装置 防防冰冰热热空空气气从从高高压压12级级空空气气集集气气环环引引出出，通通过过防防冰冰管管进进入入防防冰冰电电磁磁活活门门。当当接接通通防防冰冰系系统统时时，防防冰冰电电磁磁活活门门打打开开，使使热热空空气气通通过过防防冰冰管管进进入入进进气气机机匣匣周周围围的的防防冰冰总总管管，防防冰冰总总管管里里的的前前后后两两排排防防冰冰空空气气管管将将热热空空气气分分配配到到进进口口导导流流叶叶片片内内。大大部部分分热热空空气气在在流流到到叶叶片片根根部部后后折折转转向向上上，沿沿叶叶片片的的进进、排排气气边边缘缘流流到到防防冰冰总总管管腔腔内内，再再通通往往发发动动机机进进气气道道前前缘缘进进行行防防冰冰，小小部部分分热热空空气气由由进进气气内内机机匣匣通通过过5根根导导管管，引引往往进进气气整整流流罩罩的的头头部部，沿沿着着整整流流罩罩的的夹夹层层流流到到整整流流罩罩后后部部，然然后排入主气流。后排入主气流。图2-15 斯贝发动机压气机的进气及防冰装置 图图2-18 CFM56的锥形进气整流罩的锥形进气整流罩 CFM56风风扇扇发发动动机机的的进进气气整整流流罩罩呈呈锥锥形形，分分两两段段制制成成，前前段段为为玻玻璃璃纤纤维维加加树树脂脂烧烧结结而而成成（Kinel），后后段段为为钛钛合合金金。与与常常用用的的椭椭圆圆形形整整流流罩罩做做对对比比，在在相相同同的的条条件件下下，结结冰冰量量仅仅为为椭椭圆圆形形的的6%，因而该机未采用防冰装置。，因而该机未采用防冰装置。图2-18 CFM56的锥形进气整流罩 C 在在现现代代大大型型风风扇扇发发动动机机如如JT9D、CF6、PW4000、V2500等等上上，由由于于压压气气机机进进口口处处只只有有和和风风扇扇叶叶片片一一起起旋旋转转的的进进气气整整流流罩罩，采采用用了了加加强强的的宽宽叶叶弦弦风风扇扇叶叶片片，叶叶片片稠稠度度较较小小，而而且且采采取取了了防防外外物物打打伤伤的的措措施施，经经试试验验证证明明，即即使使有有结结冰冰现现象象也也并并未未造造成成规规范范不不允允许许的的损损坏，所以这些发动机的进气整流罩都没有防冰装置。坏，所以这些发动机的进气整流罩都没有防冰装置。在现代大型风扇发动机如JT9D、CF6、PW42.3.3 防止外来物打伤的措施防止外来物打伤的措施 一些小型的涡桨或涡一些小型的涡桨或涡轴发动机，由于要用在各轴发动机，由于要用在各种地面条件下起落的运输种地面条件下起落的运输机或直升机上，容易吸入机或直升机上，容易吸入地面的砂石及其它杂物，地面的砂石及其它杂物，所以在进气装置处设有所以在进气装置处设有防防尘网尘网或进口或进口粒子分离器粒子分离器等等进气防护装置。前者会增进气防护装置。前者会增加进气的阻力，后者巧妙加进气的阻力，后者巧妙地利用了石粒等杂物的离地利用了石粒等杂物的离心惯性力使其排出发动机心惯性力使其排出发动机外，因此效果较好。外，因此效果较好。2.3.3 防止外来物打伤的措施 一些小型的涡图图2-19 采用进气防尘网的涡桨发动机采用进气防尘网的涡桨发动机 图2-19 采用进气防尘网的涡桨发动机 飞鸟撞击飞鸟撞击飞鸟撞击发动机构造第2章压气机课件 飞鸟撞击飞鸟撞击 在在大大型型的的（风风扇扇）发发动动机机中中，除除砂砂石石等等杂杂物物外外，飞机在航线中受到飞鸟撞击也是十分严重的问题。飞机在航线中受到飞鸟撞击也是十分严重的问题。世世界界上上第第一一起起造造成成人人员员死死亡亡的的鸟鸟击击事事件件发发生生在在1912年年：美美国国飞飞行行员员卡卡尔尔罗罗杰杰斯斯驾驾机机在在南南美美海海岸岸作作飞飞行行表表演演时时，一一只只海海鸥鸥缠缠住住了了操操纵纵杆杆控控制制线线，造造成成飞飞机机失控坠入大海，飞行员丧生。失控坠入大海，飞行员丧生。飞鸟撞击 1988年年埃埃塞塞俄俄比比亚亚的的一一架架波波音音737飞飞机机在在起起飞飞爬爬升升到到3800米米时时，遭遭遇遇鸟鸟击击，结结果果造造成成机机上上85人人死死亡，亡，21人受伤。人受伤。1996年年9月月22日日，美美国国空空军军的的一一架架由由波波音音707改改装装的的E-3A预预警警机机从从阿阿拉拉斯斯加加的的埃埃尔尔门门多多夫夫空空军军基基地地起起飞飞。飞飞机机以以230海海里里/小小时时的的速速度度滑滑跑跑，在在抬抬起起前前轮轮的的一一刹刹那那，撞撞上上了了30多多只只加加拿拿大大鹅鹅。瞬瞬间间两两台台发发动动机机火火光光冲冲天天。飞飞机机坠坠毁毁在在机机场场附附近近的的洼洼地地里里。24名名空勤人员全部遇难。空勤人员全部遇难。1988年埃塞俄比亚的一架波音737飞机在起 2005年年5月月15日日，中中国国国国际际航航空空公公司司一一架架空空客客A319型型客客机机从从杭杭州州飞飞往往广广州州途途中中，在在5000米米高高空空与与一一只只飞飞鸟鸟相相撞撞，机机头头雷雷达达防防护护罩罩撞撞出出一一个个比比脸脸盆盆还还大大的的凹凹坑坑。撞撞击击位位置置距距离离飞飞行行员员驾驾驶舱仅有驶舱仅有1米多。米多。2005年5月15日，中国国际航空公司一架 2005年年4月月20日日上上午午8时时38分分，一一架架波波音音737-300班班机机，在在重重庆庆江江北北国国际际机机场场遭遭遇遇鸽鸽群群“袭袭击击”，造造成成左左边边发发动动机机停停止止工工作作。机机长长依依靠靠右右边边发发动动机机单单机工作，在空中盘旋机工作，在空中盘旋59分钟后安全着陆。分钟后安全着陆。发发动动机机的的38块块风风扇扇叶叶片片中中，19块块已已全全部部报报废废（每每片片价价值值15万万元元）。中中国国国国际际航航空空报报告告的的数数据据显显示，此次直接经济损失达示，此次直接经济损失达295万元。万元。2005年4月20日上午8时38分，一架波音在发动机内找到的信鸽残骸在发动机内找到的信鸽残骸“420鸽子撞机鸽子撞机”事件示意图事件示意图 在发动机内找到的信鸽残骸“420鸽子撞机”事件示意图 飞鸟撞击飞鸟撞击2010年年，全全国国个个机机场场、航航空空公公司司和和飞飞机机维维修修公公司司等等有有关关部部门门共共上上报报在在中中国国大大陆陆地地区区发发生生鸟鸟击击事事件件971起起，由由于于鸟鸟击击所所造造成成的的事事故故征征候候持持续续占占到到了了全全部部飞飞行行事事故故征征候候数数量量的的30以以上上，成成为为第第一一大大航航空空器器事事故故征征候候类类型型，因因鸟鸟击击造造成成经经济济损损失失约约合人民币合人民币14429.6万元。万元。飞鸟撞击 据据权权威威统统计计，全全世世界界每每年年大大约约发发生生1万万次次鸟鸟撞撞飞飞机机事事件件。自自1960年年以以来来，世世界界范范围围内内由由于于飞飞鸟鸟的的撞撞击击至至少少造造成成了了78架架民民用用飞飞机机损损失失、201人人丧丧生生，250架架军军用用飞飞机机损损失失、120名名飞行员丧生。飞行员丧生。据权威统计，全世界每年大约发生1万次鸟撞飞机事飞机为什么怕飞鸟？飞机为什么怕飞鸟？在在一一般般人人看看来来，小小小小飞飞鸟鸟与与钢钢筋筋铁铁骨骨的的飞飞机机在在天天空空相相撞撞，犹犹如如以以卵卵击击石石飞飞鸟鸟必必然然粉粉身身碎碎骨骨，而而飞飞机机应应该该安安然然无无恙恙。然然而而事事实实并并非非如如此此。轻轻者者飞飞机机不不能能正正常常飞飞行行，往往往往被被迫迫紧紧急急降降落落；重重者者机机毁毁人人亡，酿成重大灾难。亡，酿成重大灾难。飞机为什么怕飞鸟？飞机为什么怕飞鸟？飞机为什么怕飞鸟？鸟鸟重重0.45公公斤斤，飞飞机机速速度度80公公里里小小时时，相相撞撞将将产生产生1500牛顿的力。牛顿的力。鸟鸟重重0.45公公斤斤，飞飞机机速速度度960公公里里小小时时，相相撞撞将将产生产生21.6万万牛顿的力。牛顿的力。鸟鸟重重1.8公公斤斤，飞飞机机速速度度700公公里里小小时时，相相撞撞将将产生比炮弹还大的冲击力。产生比炮弹还大的冲击力。飞机为什么怕飞鸟？喷喷气气时时代代的的开开始始为为航航空空带带来来了了革革命命，也也加加剧剧了了鸟撞飞机的程度。鸟撞飞机的程度。早早期期以以活活塞塞发发动动机机为为动动力力的的飞飞机机噪噪音音大大，相相对对速速度度慢慢，鸟鸟类类通通常常可可以以避避让让飞飞机机，即即使使发发生生撞撞击击一一般也只是导致很小的损坏或无损坏。般也只是导致很小的损坏或无损坏。然然而而，现现代代喷喷气气飞飞机机速速度度快快，相相对对安安静静，发发动动机机叶叶片片与与螺螺旋旋桨桨相相比比通通常常更更容容易易受受到到小小鸟鸟撞撞击击的的破破坏。坏。喷气时代的开始为航空带来了革命，也加剧了鸟撞飞高涵道比涡扇发动机：高涵道比涡扇发动机：暴露面大暴露面大，被鸟撞击（吸入）的概率也就大。，被鸟撞击（吸入）的概率也就大。发发动动机机的的吸吸力力强强。波波音音747的的发发动动机机进进气气量量为为320千千克克秒秒；波波音音767发发动动机机的的进进气气量量为为820千千克克秒秒；波波音音777发发动动机机的的进气量为进气量为1.42吨秒，进气速度为吨秒，进气速度为100120米秒。米秒。发发动动机机的的转转速速高高。高高涵涵道道比比发发动动机机的的切切线线旋旋转转速速度度高高达达450米米秒秒，鸟鸟撞撞击击到到高高速速旋旋转转的的风风扇扇叶叶片片上上，其其撞撞击击的的能能量量相相当于一辆小轿车高速撞向一道坚固围墙的能量。当于一辆小轿车高速撞向一道坚固围墙的能量。如如果果风风扇扇叶叶片片被被鸟鸟击击断断，碎碎片片会会随随气气流流向向后后甩甩入入“核核心心机机”，打坏，打坏“压气机压气机”叶片等零部件，造成更严重的后果。叶片等零部件，造成更严重的后果。由由此此种种原原因因造造成成的的空空中中灾灾难难的的比比例例极极高高：在在500次次鸟鸟击击事事件件中，发动机损坏占近中，发动机损坏占近100次。次。高涵道比涡扇发动机：发动机构造第2章压气机课件 在在大大型型的的（风风扇扇）发发动动机机中中，除除砂砂石石等等杂杂物物外外，飞飞机机在在航航线线中中受受到到飞飞鸟鸟撞撞击击也也是是十十分分严严重重的的问问题题。为为此，采取了一系列的措施。此，采取了一系列的措施。首先首先，要加强首级叶片。，要加强首级叶片。虽然压气机第一级工作叶片工虽然压气机第一级工作叶片工作温度较低，但为了加强其抗作温度较低，但为了加强其抗外物打伤的能力，往往要用钛外物打伤的能力，往往要用钛或钢制，并尽量增加其叶片前或钢制，并尽量增加其叶片前缘的厚度，使用蜂窝结构的宽缘的厚度，使用蜂窝结构的宽弦风扇叶片。弦风扇叶片。蜂窝结构宽弦风扇叶片蜂窝结构宽弦风扇叶片 在大型的（风扇）发动机中，除砂石等杂物外，飞机1991年年7月月15日日新新型型宽宽弦弦叶叶片片经经受受了了一一次次重重大大的的考考验验。印印度度航航空空公公司司的的一一架架A320在在起起飞飞阶阶段段其其装装备备了了宽宽弦弦叶叶片片的的V-2500涡涡扇扇发发动动机机吸吸入入了了一一只只5.44千千克克重重的的印印度度秃秃鹫鹫！巨巨鸟鸟以以差差不不多多三三百百公公里里的的时时速速迎迎头头撞撞到到了了发发动动机机的的最最前前端端部部件件-风风扇扇上上！可可是是发发动动机机在在遭遭到到如如此此重重创创之之后后仍仍在在正正常常工工作作，飞飞机机安安全全的的降降落落了了。在在降降落落之之后后，人人们们发发现现V-2500的的22片片宽宽弦弦风风扇扇中中只只有有6片片被被巨巨大大的的冲冲击击力力打打变变了了形形，没没有有一一片片叶叶片片发发生生折折断断。发发动动机机只只在在外外场场进进行行了了更更换换叶叶片片之之后后就就又又重重新新投投入入了了使使用用。这这次次意意外外的的撞撞击击证证明明了了“宽宽弦弦无无凸凸肩肩空空心心夹夹层层结结构构叶叶片片”的巨大成功。的巨大成功。1991年7月15日新型宽弦叶片经受了一次重大的考验。印度航 其次其次，要精心设计风扇出口通道的形状，并加大风扇与增压要精心设计风扇出口通道的形状，并加大风扇与增压级间的轴向距离，使石粒等外物能在旋转离心力作用下抛至风扇级间的轴向距离，使石粒等外物能在旋转离心力作用下抛至风扇导管，而不进入核心发动机。这样的结构还能防止鸟卡住转子。导管，而不进入核心发动机。这样的结构还能防止鸟卡住转子。图图2-22 V2500防止外来物进入核心机的措施防止外来物进入核心机的措施 其次，要精心设计风扇出口通道的形状，并加大风扇 第第三三，有有的的发发动动机机在在风风扇扇增增压压级级后后设设有有粒粒子子去去除除槽槽，借借助助离离心心力力的的作作用用使使杂杂物物随随气气流流通通过过风风扇扇通通道道排排出出，而而不不致致于于进进入入高高压压压压气气机机，此此槽槽同同时时也也是是起起动动时时的的放气机构。放气机构。第第四四，发发动动机机必必须须满满足足通通用用规规范范所所规规定定的的环环境境吞吞咽咽能能力力的的要要求求。为为此此，在在发发动动机机研研制制阶阶段段必必须须进进行行吸吸入入鸟鸟、冰冰块块、砂砂石石、大大气气中中的的液液态态水水以以及及其其它它外物的吞咽试验。外物的吞咽试验。图图2-23 PW2037发动机的粒子去除槽发动机的粒子去除槽 第三，有的发动机在风扇增压级后设有粒子去除槽，第第2.4节节 轴流式压气机转子结构轴流式压气机转子结构 组成：组成：轴流式压气机转子一般由工作叶片、轴流式压气机转子一般由工作叶片、轮盘（鼓筒）、轴和一些连接件所组成。轮盘（鼓筒）、轴和一些连接件所组成。转子的功用：转子的功用：是将从涡轮传来的扭矩传给是将从涡轮传来的扭矩传给工作叶片，并带动叶片在高转速下高效率地工作。工作叶片，并带动叶片在高转速下高效率地工作。2.4.1 转子结构转子结构第2.4节 轴流式压气机转子结构 组成：轴流（1）各零组件要有足够的强度，以传递压气机所需的功率，）各零组件要有足够的强度，以传递压气机所需的功率，并承受高速旋转的离心惯性力等；并承受高速旋转的离心惯性力等；设计轴流式压气机转子的要求：设计轴流式压气机转子的要求：（2）转子应定心准确，连接可靠，并具有较好的刚性，以）转子应定心准确，连接可靠，并具有较好的刚性，以保证工作时平衡好，变形小；保证工作时平衡好，变形小；（3）结构简单，重量轻；）结构简单，重量轻；（4）制造及装配方便，成本低；）制造及装配方便，成本低；（5）便于维护和检查。）便于维护和检查。（1）各零组件要有足够的强度，以传递压气机所需的功率，并承受 轴流式压气机转子的基本结构型式有三种：轴流式压气机转子的基本结构型式有三种：鼓鼓式、盘式和鼓盘混合式式、盘式和鼓盘混合式。一、转子的基本结构形式一、转子的基本结构形式图图2-24 压气机的转子压气机的转子 轴流式压气机转子的基本结构型式有三种：鼓式、盘 鼓式转子的鼓式转子的基本结构基本结构是一个圆柱形或圆锥形鼓筒，借是一个圆柱形或圆锥形鼓筒，借安装边和螺栓与前，后轴连成一体，在鼓筒的外表面加工有安装边和螺栓与前，后轴连成一体，在鼓筒的外表面加工有环形槽或纵向燕尾形槽，用来安装工作叶片。环形槽或纵向燕尾形槽，用来安装工作叶片。1.鼓式转子鼓式转子 鼓式转子的鼓式转子的特特点点是结构简单、零件是结构简单、零件数目少、加工方便、数目少、加工方便、有较高的抗弯刚度。有较高的抗弯刚度。但由于受到强度的限但由于受到强度的限制，目前在实际中应制，目前在实际中应用得不广泛。用得不广泛。图图2-25 CFM56发动机风扇增压级转子发动机风扇增压级转子 鼓式转子的基本结构是一个圆柱形或圆锥形鼓筒，借 结构：结构：盘式转子由一根轴和若干个轮盘组成。用盘式转子由一根轴和若干个轮盘组成。用轴将各级轮盘联成一体。盘缘有不同形式的榫槽用来轴将各级轮盘联成一体。盘缘有不同形式的榫槽用来安装转子叶片。安装转子叶片。2.盘式转子盘式转子 盘式转子的盘式转子的特点特点是强是强度好，但抗弯刚性差，并容度好，但抗弯刚性差，并容易发生振动。目前这种简单易发生振动。目前这种简单的盘式转子只用于单盘或小的盘式转子只用于单盘或小流量的压气机上。流量的压气机上。J69发动机轴流压气机转子发动机轴流压气机转子 结构：盘式转子由一根轴和若干个轮盘组成。用轴将 结构：结构：鼓盘混合式转子由若干个轮盘，鼓筒和前、后鼓盘混合式转子由若干个轮盘，鼓筒和前、后半轴组成。鼓筒可与轮盘作成一体或者单独制成，级间联接半轴组成。鼓筒可与轮盘作成一体或者单独制成，级间联接可采用焊接、径向销钉、轴向螺栓或拉杆。可采用焊接、径向销钉、轴向螺栓或拉杆。3.混合式转子混合式转子 特点：特点：这种转子兼有鼓式转子抗弯性好和盘式转子强这种转子兼有鼓式转子抗弯性好和盘式转子强度高的优点，因此在发动机中得到广泛应用。度高的优点，因此在发动机中得到广泛应用。在鼓盘混合式转子中，盘、鼓和轴的连接型式可分为两在鼓盘混合式转子中，盘、鼓和轴的连接型式可分为两种：种：不可拆卸式不可拆卸式和和可拆卸式可拆卸式。不可拆卸式转子，如整体结构。不可拆卸式转子，如整体结构型式的转子、采用焊接或用径向销钉将各级连接在一起的转型式的转子、采用焊接或用径向销钉将各级连接在一起的转子等。可拆卸式转子是用长螺栓或短螺栓将各级连接在一起子等。可拆卸式转子是用长螺栓或短螺栓将各级连接在一起的转子。的转子。结构：鼓盘混合式转子由若干个轮盘，鼓筒和前、后（1）长螺栓连接的混合式转子长螺栓连接的混合式转子 各各级级轮轮盘盘间间夹夹着着一一个个等等直直径径的的鼓鼓筒筒，鼓鼓筒筒与与盘盘靠靠圆圆柱柱面面定定位位，用用一一组组长长螺螺杆杆将将鼓鼓筒筒和和各各级级轮轮盘盘拉拉紧紧，靠靠端端面面摩摩擦擦传传扭扭。为为了了防防止止鼓鼓筒筒在在夹夹紧紧时时发发生生变变形形以以致致影影响响级级间间封封严严，在在鼓鼓筒筒上上和和长长螺螺栓栓间间还还装装有有衬衬套套。螺螺杆杆在在与与盘盘和和衬衬套套相相配配合合的的位位置置处处直直径径加加大大，用用来来径径向定位，必要时还可以剪切传扭。向定位，必要时还可以剪切传扭。（1）长螺栓连接的混合式转子 各级轮盘间夹着一个等 优优点点：连连接接件件较较少少、装装拆拆比比较较方方便便。缺缺点点是是必必须须严严格格控控制制螺螺杆杆的的预预紧紧力力，以以防防工工作作时时转转子子刚刚性性变变差差，或或螺螺杆杆内内应应力力过过大大以以致致断断裂裂。另另外外，当当压压气气机机气气流流通通道道内内径径变变化化较较大大时时，鼓鼓筒筒直直径径无无法法适适应应轮轮盘盘直直径径的的变变化化，因因而而转转子子的的刚刚性性不不能能得得到到充充分分的的加加强强，这这就就使使长长螺栓结构的采用受到一定的限制。螺栓结构的采用受到一定的限制。预预紧紧力力控控制制：为为了了保保证证这这种种结结构构的的转转子子能能可可靠靠地地工工作作，根根据据影影响响螺螺杆杆拉拉紧紧力力的的各各因因素素确确定定出出的的螺螺杆杆预预紧紧力力的的大大小小。装装配配时时，除除了了要要保保证证螺螺杆杆预预紧紧力力外外，还还要要保保证证各各杆杆受受力力均均匀匀，因因此此，拧拧紧紧螺螺母母时时应应对对角角进进行行，并多次逐渐拧紧。并多次逐渐拧紧。优点：连接件较少、装拆比较方便。缺点是必须严格 当压气机通道内径变化较大时，为了尽量加强当压气机通道内径变化较大时，为了尽量加强转子的刚性，最好将长螺杆分成几段，分别将转子转子的刚性，最好将长螺杆分成几段，分别将转子连接起来。其极端情况就变成了短螺栓连接方案。连接起来。其极端情况就变成了短螺栓连接方案。（2）短螺栓连接的混合式转子）短螺栓连接的混合式转子图图2-29 通道内径变化大时转子采用短螺栓连接方案通道内径变化大时转子采用短螺栓连接方案 当压气机通道内径变化较大时，为了尽量加强转子的（3）为了简化结构、减少零件数目，有的将鼓筒和）为了简化结构、减少零件数目，有的将鼓筒和盘做成一体，然后用短螺栓或销钉相互连接成转子。盘做成一体，然后用短螺栓或销钉相互连接成转子。螺栓及销钉的数目往往比传力所需要的数目多得多，螺栓及销钉的数目往往比传力所需要的数目多得多，这是为了有较好的刚性及平衡性。这是为了有较好的刚性及平衡性。图图2-30 JT9D发动机高压压气机转子（用短螺栓连接）发动机高压压气机转子（用短螺栓连接）（3）为了简化结构、减少零件数目，有的将鼓筒和盘做成一体，然（4）径向销钉连接的混合式转子）径向销钉连接的混合式转子（4）径向销钉连接的混合式转子（5）焊接式转子焊接式转子 RB199低低压压压压气气机机转转子子的的转转子子中中盘盘、鼓鼓、轴轴都都用用电电子子束束焊焊接成一体。焊焊接成一体。V2500发发动动机机的的高高压压压压气气机机转转子子，它它与与刚刚性性好好的的压压气气机机机匣能够保持同心，并减少叶尖摩擦，因而有良好的性能。机匣能够保持同心，并减少叶尖摩擦，因而有良好的性能。CFM56发发动动机机的的转转子子，先先将将1、2级级钛钛合合金金的的盘盘焊焊成成一一体体，再再将将4至至9级级由由不不锈锈钢钢作作的的盘盘焊焊成成一一体体，最最后后用用短短螺螺栓栓将将两两段段转转子子、前前轴轴和和第第3级级盘盘连连成成一一个个整整体体转转子子。前前、后后两两段段转转子子都都采采用用摩摩擦擦焊焊接接方方式式。为为了了便便于于装装拆拆和和更更换换叶叶片片，4至至9级级盘盘上上车出了周向燕尾形槽，这样还简化了加工，降低了加工成本。车出了周向燕尾形槽，这样还简化了加工，降低了加工成本。（5）焊接式转子 RB199低压压气机转子的转子中盘（6）混合式转子的恰当半径混合式转子的恰当半径 由由强强度度计计算算可可知知，工工作作时时，在在质质量量惯惯性性离离心心力力的的作作用用下下，鼓鼓及及轮轮盘盘内内都都要要产产生生应应力力及及径径向向应应变变。鼓鼓和和盘盘的的直直径径愈愈大大，则则径径向向变变形形也也愈愈大大。若若不不考考虑虑盘盘鼓鼓之之间间的的相相互互影影响响，可可以以分分别别计计算算出出不不同同半半径径上上盘盘和和鼓鼓的的相相对对变变形形曲曲线线（如如图图所所示示）。两两曲曲线线有有一一个个交交点点，说说明明此此时时盘盘和和鼓鼓的的自自由由变变形形相相等等。也也就就是是说说，当当鼓鼓筒筒半半径径等等于于点点的的半半径径（对对所所研研究究的的情情况况，约约等等于于0.51轮轮盘盘外外半半径径）时时，将将鼓鼓筒筒连连在在轮轮盘盘上上，相相互互之之间间由由于于变变形形一一致致没没有有力力的的作作用用，鼓鼓筒筒只只对对转转子子刚刚性性有有所所加加强强。这这个个半半径径称称为为恰恰当当半半径径。当当鼓鼓的的位位置置小小于于恰恰当当半半径径（如如半半径径处处）时时，轮轮盘盘的的自自由由变变形形大大于于鼓鼓筒筒的的自自由由变变形形。盘盘鼓鼓作作成成一一体体后后，两两者者的的变变形形必必须须协协调调起起来来，实实际际变变形形值值显显然然处处于于两两者者自自由由变变形形值值之之间间，说说明明此此时时轮轮盘盘的的变变形形比比自自由由盘盘小小，因因而而应应力力也也减减小小了了。鼓鼓筒筒则则相相反反，变变形形增增大大，应应力力也也增增大大了了。也也就就是是说说，在在这这种种情情况况下下，鼓鼓筒筒对对轮轮盘盘强强度度有有所所加加强强，而而轮轮盘盘减减弱弱了了鼓鼓筒筒的的强强度度。由由于于所所处处半半径径较较小小，鼓鼓筒筒对对转转子子刚刚性性的的加加强强作作用用不不大大。当当鼓鼓的的位位置置大大于于恰恰当当半半径径（例例如如半半径径处处）时时，鼓鼓和和盘盘之之间间的的影影响响则则正正好好和和处处相相反反，此此时时盘盘对对鼓鼓的的强强度度有有所加强，而鼓却减弱了盘的强度所加强，而鼓却减弱了盘的强度，但对转子刚性加强较大。，但对转子刚性加强较大。（6）混合式转子的恰当半径 由强度计算可知，工2.4.2 工作叶片工作叶片2.4.2 工作叶片发动机构造第2章压气机课件发动机构造第2章压气机课件 工作叶片是轴流压气机最重要的工作叶片是轴流压气机最重要的零件之一，它直接影响压气机的气动零件之一，它直接影响压气机的气动性能、工作可靠性、重量及成本等。性能、工作可靠性、重量及成本等。使用中它的故障也比压气机中其它零使用中它的故障也比压气机中其它零件为多，因此，无论在设计、制造或件为多，因此，无论在设计、制造或使用维修中，为叶片所投入的劳动都使用维修中，为叶片所投入的劳动都是大量的。是大量的。2.4.2 工作叶片工作叶片工作叶片主要由工作叶片主要由叶身叶身和和榫头榫头两部分组两部分组成。成。工作叶片是轴流压气机最重要的零件之一，它直接影 压气机叶片的叶身是扭转的，压气机叶片的叶身是扭转的，如图所示。在叶尖处叶型弯度小，如图所示。在叶尖处叶型弯度小，叶型安装倾斜度大，叶片根部的叶叶型安装倾斜度大，叶片根部的叶型弯度大，叶型安装倾斜度小（即型弯度大，叶型安装倾斜度小（即叶片更接近于轴向）。叶片更接近于轴向）。为了满足强度方面的要求，叶为了满足强度方面的要求，叶片叶尖处的弦长应比叶根处的弦长片叶尖处的弦长应比叶根处的弦长窄，厚度比根部要薄。窄，厚度比根部要薄。一、叶身一、叶身 压气机叶片的叶身是扭转的，如图所示。在叶尖处叶 带有减振凸台的叶片带有减振凸台的叶片 在叶片较长的情况下，为了避免发生危险的共振和颤在叶片较长的情况下，为了避免发生危险的共振和颤振，叶身中部常带有一个减振凸台。当所有叶片装好了之振，叶身中部常带有一个减振凸台。当所有叶片装好了之后，各叶片的凸台连成一个环状，彼此制约，增加刚性，后，各叶片的凸台连成一个环状，彼此制约，增加刚性，改变叶片的固有频率，降低叶根部的弯曲和扭转应力。减改变叶片的固有频率，降低叶根部的弯曲和扭转应力。减振凸台接合面处喷涂耐磨合金，当叶片发生振动时，接合振凸台接合面处喷涂耐磨合金，当叶片发生振动时，接合面相互摩擦，可以起到阻尼减振的作用。面相互摩擦，可以起到阻尼减振的作用。减振凸台的位置主要根椐强度，振动因素考虑，同时减振凸台的位置主要根椐强度，振动因素考虑，同时也要考虑气动性能。应尽量使减振凸台的尾迹气流不流入也要考虑气动性能。应尽量使减振凸台的尾迹气流不流入内涵压气机，以保证核心压气机的效率，一般减振凸台位内涵压气机，以保证核心压气机的效率，一般减振凸台位于距叶根于距叶根50%70%处。处。带有减振凸台的叶片 在叶片较长的情况下，为了避风扇叶片风扇叶片风扇叶片带有减振凸台的叶片带有减振凸台的叶片带有减振凸台的叶片发动机构造第2章压气机课件缺点：缺点：由由于于减减振振凸凸台台的的存存在在，加加上上叶叶身身与与减减振振凸凸台台的的连连接接处处要要局局部部加加厚厚，使使流流动动通通道道面面积积减减小小大大约约2%，减减少少了了空空气气流流量量，减减振振凸凸台台还还造造成成气气流流压压力力的的损损失失，使使压压气气机机的的效效率率下下降降，发发动动机机的的燃燃油油消消耗耗率率增增加加，此此外外，减减振振凸凸台台增增加加了了叶叶身身的的重重量量，使使叶叶片片的的离离心心负负荷荷加加大大；叶叶片片的的制制造造工工艺艺也也变变得得更复杂更复杂了。了。缺点：带冠叶片带冠叶片 为为了了克克服服减减振振凸凸台台所所带带来来的的缺缺点点，有有的的发发动动机机将将风风扇扇叶叶片片的的减减振振凸凸台台取取消消而而改改变变为为带带冠冠叶叶片片，但但带带冠冠叶叶片片虽虽然然改改善善了了叶叶片片的的气气动动性性能能，减减少少了了叶叶尖尖的的倒倒流流损损失失，但但叶叶片片的的离离心心负负荷荷增增加加更多。更多。带冠叶片 为了克服减振凸台所带来的缺点，有的发 带加强筋的叶片带加强筋的叶片 在在有有些些风风扇扇叶叶片片上上，为为了了抵抵抗抗外外来来物物击击伤伤，叶叶身身上上部部除除减减振振凸凸台台外外，还还作作有有较较厚厚的的加加强强筋筋，如如JT15D第第一一级级风风扇扇叶叶片。片。JT15D第一级风扇叶片第一级风扇叶片 带加强筋的叶片 在有些风扇叶片上，为了抵抗外来 宽弦叶片宽弦叶片 有有些些发发动动机机上上用用宽宽弦弦风风扇扇叶叶片片取取代代带带减减振振凸凸台台的的窄窄弦弦风风扇扇叶叶片片。叶叶片片的的弦弦长长较较原原来来增增加加了了40%左左右右，为为了了减减轻轻重重量量，采采用用了了将将钛钛合合金金蒙蒙皮皮在在真真空空中中利利用用活活性性扩扩散散粘粘合合剂剂粘粘合合在在钛钛合合金金的的蜂蜂窝窝骨骨架架上上的的特特殊殊结结构构。又又由由于于在在保保证证最最佳佳稠稠度度的的前前提提下下，采采用用宽宽弦弦风风扇扇叶叶片片的的转转子子，其叶片的数目减少，所以并没有使转子重量增加。其叶片的数目减少，所以并没有使转子重量增加。宽宽弦弦风风扇扇叶叶片片与与带带减减振振凸凸台台的的窄窄弦弦风风扇扇叶叶片片相相比比，具具有有叶叶栅栅流流动动通通道道面面积积大大，喘喘振振裕裕度度宽宽，级级效效率率高高，及及减振性能好等优点。减振性能好等优点。宽弦叶片 有些发动机上用宽弦风扇叶片取代带减振V2500V2500v带凸肩叶片带凸肩叶片v宽弦叶片宽弦叶片带凸肩叶片宽弦叶片发动机构造第2章压气机