航空发动机总体结构教学课件

第第2章章 发动机总体结构发动机总体结构第第2.1节节 航空燃气涡轮发动机的组成航空燃气涡轮发动机的组成第第2.2节节 转子支承方案转子支承方案 第第2.3节节 联轴器联轴器 第第2.4节节 支承结构支承结构 第第2.5节节 静子承力系统静子承力系统 1第2章 发动机总体结构第2.1节 航空燃气涡轮发动机的组2.1 航空燃气涡轮发动机的组成航空燃气涡轮发动机的组成22.1 航空燃气涡轮发动机的组成22.1 航空燃气涡轮发动机的组成航空燃气涡轮发动机的组成32.1 航空燃气涡轮发动机的组成32.1 航空燃气涡轮发动机的组成航空燃气涡轮发动机的组成42.1 航空燃气涡轮发动机的组成41.进气道进气道用用来来引引导导足足够够数数量量的的空空气气顺顺利利进进入入压压气气机机，在在飞飞行行速速度度大大于于压压气气机机进进口口气气流流速速度度时时，还还可可起起到到提提高高空空气气压压力力的的作作用用（冲冲压压作作用用）。进进气气道道在在结结构构上上往往往往属于飞机机体的一部分，但在作用上属于发动机的组成部分。属于飞机机体的一部分，但在作用上属于发动机的组成部分。2.压气机压气机用来压缩空气，提高空气压力。有轴流式压气机和离心式压气机。用来压缩空气，提高空气压力。有轴流式压气机和离心式压气机。3.燃烧室燃烧室由喷嘴喷出适量燃料，同压气机流来的空气混合，组织燃烧，产生高温燃气。由喷嘴喷出适量燃料，同压气机流来的空气混合，组织燃烧，产生高温燃气。4.涡轮涡轮在高压高温燃气推动下旋转，带动压气机工作。在高压高温燃气推动下旋转，带动压气机工作。5.尾喷管尾喷管高高温温高高压压燃燃气气充充分分膨膨胀胀，将将部部分分热热能能转转换换为为动动能能，高高速速向向外外喷喷出出，产产生生反反作作用推力。用推力。2.1 航空燃气涡轮发动机的组成航空燃气涡轮发动机的组成51.进气道2.1 航空燃气涡轮发动机的组成5用用来来引引导导足足够够数数量量的的空空气气顺顺利利进进入入压压气气机机，在在飞飞行行速速度度大大于于压压气气机机进进口口气气流流速度时，还可起到提高空气压力的作用（冲压作用）。速度时，还可起到提高空气压力的作用（冲压作用）。1.进气道进气道6用来引导足够数量的空气顺利进入压气机，在飞行速度大于压气机进用来压缩空气，提高空气压力。有轴流式压气机和离心式压气机。用来压缩空气，提高空气压力。有轴流式压气机和离心式压气机。2.压气机压气机7用来压缩空气，提高空气压力。有轴流式压气机和离心式压气机。2由由喷喷嘴嘴喷喷出出适适量量燃燃料料，同同压压气气机机流流来来的的空空气气混混合合，组组织织燃燃烧烧，产生高温燃气。产生高温燃气。3.燃烧室燃烧室8由喷嘴喷出适量燃料，同压气机流来的空气混合，组织燃烧，产生高在高压高温燃气推动下旋转，带动压气机工作。在高压高温燃气推动下旋转，带动压气机工作。4.涡轮涡轮9在高压高温燃气推动下旋转，带动压气机工作。4.涡轮9高高温温高高压压燃燃气气充充分分膨膨胀胀，将将部部分分热热能能转转换换为为动动能能，高高速速向向外外喷喷出出，产产生生反反作作用推力。用推力。5.尾喷管尾喷管10高温高压燃气充分膨胀，将部分热能转换为动能，高速向外喷出，产第第2.2节节 转子支承方案转子支承方案 11第2.2节 转子支承方案 11第第2.2节节 转子支承方案转子支承方案 2.2.1 转子支承方案转子支承方案 在在燃燃气气涡涡轮轮发发动动机机中中，发发动动机机转转子子通通过过支支承承结结构构支支承承于于发发动动机机机机匣匣上上。转转子子上上承承受受的的各各种种负负荷荷（如如气气体体轴轴向向力力、重重力力、惯惯性性力力及及惯惯性性力力矩矩等等）由由支支承承结结构构承承受受并并传传至至发发动动机机机机匣匣上上，最最后后由由机机匣匣通通过安装节传至飞机构件中。过安装节传至飞机构件中。在在发发动动机机中中，转转子子采采用用几几个个支支承承结结构构（支支点点），安排在何处，称为安排在何处，称为转子支承方案转子支承方案。12第2.2节 转子支承方案 2.2.1 转子支承方案 转子支承方案的表示方法（简图和代号）：转子支承方案的表示方法（简图和代号）：在研究转子支承方案时，均将复杂的转子简化成能表在研究转子支承方案时，均将复杂的转子简化成能表征其特点的征其特点的转子支承方案简图转子支承方案简图，在简图中小，在简图中小圆圈表示滚珠轴承，小方块表示滚棒轴承。圆圈表示滚珠轴承，小方块表示滚棒轴承。13转子支承方案的表示方法（简图和代号）：13转子支承方案的表示方法（简图和代号）：转子支承方案的表示方法（简图和代号）：转转子子支支点点的的数数目目与与位位置置，常常用用转转子子支支承承方方案案代代号号来来表表示示。两两条条前前后后排排列列的的横横线线分分别别代代表表压压气气机机转转子子和和涡涡轮轮转转子子，两两条条横横线线前前后后及及中中间间的的数数字字表表示示支支点的数目。点的数目。例如：例如：130表表示示：压压气气机机转转子子前前有有一一个个支支点点，涡涡轮轮转转子子后后无无支支点点，压压气气机机与与涡涡轮轮转转子子间间有有三三个个支支点点，整整个个转转子子共共支支承承于于四个支点上。四个支点上。14转子支承方案的表示方法（简图和代号）：14一、单转子支承方案一、单转子支承方案1)4支点方案支点方案图图2-1 1-3-0的四支点支承方案的四支点支承方案15一、单转子支承方案1)4支点方案图2-1 1-3-0的 在在这这种种支支承承方方案案中中，涡涡轮轮转转子子和和压压气气机机转转子子间间的的联联轴轴器器仅仅传传递递扭扭矩矩，考考虑虑到到两两个个转转子子的的四四个个支支点点很很难难保证同心，因此采用了保证同心，因此采用了浮动套齿的联轴器浮动套齿的联轴器结构。结构。图图2-2 浮动套齿联轴器浮动套齿联轴器16 在这种支承方案中，涡轮转子和压气机转子间的联轴 J47单单转转子子涡涡轮轮喷喷气气发发动动机机转转子子的的1-3-0四四支支点点支承方案。支承方案。图图2-3 1-3-0的四支点支承方案的四支点支承方案17 J47单转子涡轮喷气发动机转子的1-3-0四2)3支点方案支点方案图图2-4 1-2-0的三支点支承方案的三支点支承方案182)3支点方案图2-4 1-2-0的三支点支承方案183)2支点方案支点方案图图2-5 1-0-1的两支的两支点支承方案点支承方案图图2-6 1-1-0的两支的两支点支承方案点支承方案193)2支点方案图2-5 1-0-1的两支点支承方案图2图图2-7 0-2-0支承方案支承方案图图2-8 1-0-1支承方案支承方案20图2-7 0-2-0支承方案图2-8 1-0-1支承方案二、双转子和三转子支承方案二、双转子和三转子支承方案 多多转转子子发发动动机机中中，转转子子数数多多，支支承承数数目目多多，而而且且低低压压转转子子轴轴要要从从高高压压转转子子轴轴中中心心穿穿过过，使使结结构构复复杂杂，但但原原则则上上仍仍以以每每个个转子转子分别进行处理分别进行处理。与与单单转转子子发发动动机机不不同同的的是是，有有些些支支点点不不直直接接安安装装在在承承力力机机匣匣上上，而而是是装装在在另另一一个个转转子子上上，通通过过另另一一转转子子的的支支点点将将负负荷荷外外传传，由由于于这这个个支支点点是是介介于于两两个个转转子子之之间间的的，所所以以称称为为中中介介支支点点。中中介介支支点点中中的的轴轴承承，则则称称为为中中介介轴轴承承或或轴轴间间轴轴承承。在在多多数数发发动动机机中中，采采用用中中介介支支点点，可可使使发发动动机机长长度度缩缩短短，承承力力机机匣匣数数减减少少。但但是是轴轴间间轴轴承承的的润润滑滑较较困困难难，轴轴承承工工作作条条件件较较差差，而而且且装装拆拆也也比较复杂。比较复杂。21二、双转子和三转子支承方案 多转子发动机中，转子 低压转子：低压转子：011 高压转子：高压转子：110图图2-9 JT9D发动机的支承方案发动机的支承方案22 低压转子：011 22 低压转子：低压转子：021 高压转子：高压转子：110图图2-10 PW4000发动机的支承方案发动机的支承方案23 低压转子：021 23 低压转子：低压转子：021 高压转子：高压转子：101图图2-11 CFM56发动机转子支承方案简图发动机转子支承方案简图24 低压转子：021 24 低压转子：低压转子：021 中压转子：中压转子：120 高压转子：高压转子：101图图2-12 RB211三转子发动机的支承方案三转子发动机的支承方案25 低压转子：021 252.2.2 止推支点在转子中的位置止推支点在转子中的位置 转转子子上上的的止止推推支支点点除除承承受受转转子子的的轴轴向向负负荷荷、径径向向负负荷荷外外，还还决决定定了了转转子子相相对对于于机机匣匣的的轴轴向向位位置置，因因此此每每个个转转子子只只能能有有一一个个止止推推支支点点。由由于于此此支支点点所所承承受受的的负负荷荷较较大大，一一般般应应置置于于温温度度较较低低的的地地方方。例例如如，在在两两支支点点的的转转子子上上，止止推推支支点点应应是是转转子子的的前前支支点点；在在三三支支点点的的发发动动机机中中，止止推推支支点点最最好好置置于于压压气气机机之之后后。这这种种安安排排，不不仅仅可可以以使使轴轴承承在在较较低低的的温温度度环环境境下下工工作作，也也使使转转子子相相对对机机匣匣的的轴轴向向膨膨胀胀分分配配在在压压气气机机与与涡涡轮轮两两端端，使两端的轴向错移量较小。使两端的轴向错移量较小。262.2.2 止推支点在转子中的位置 转子上的止推支点