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CFM56发动机的介绍与结构讲解(三) (cfm56发动机参数)

CFM56发动机的介绍与结构讲解(三) (cfm56发动机参数)

这次,我们来详细讲解02主单元体。在这之前,让我先来讲解一下上次忘记说的N1转子转速传感器以及QEC部分零件。

所谓的N1转子,就是整个发动机的低压部分,上一次所讲到的低压压气机部分以及后面03主单元体包含的低压涡轮组件和低压涡轮轴组件。N1转子转速传感器位于22组件中(22组件见上一篇文章),和一二号轴承一样,套在风扇轴上面。

N1速度传感器示意图

有人说直接说有点太抽象了,我就用MAYA建了个模型,这样子可能好理解一点。

如图,上面有很多的凸起,每个突起中有一个间隙,传感器安装于突起两端,当间隙经过传感器时计数一次,因为一圈的间隙是固定数量,所以可以推算出转子的转速。

QEC零件原则上将不属于发动机的一部分,但是和发动机有很大的关系,一般是直发动机起动机以及起动机引气管,是一根很粗的管子,同于连接飞机和起动机的气路。(这一部分我不是很了解,如有错误欢迎指出,或者有了解的大佬评论区讲解一下)

所谓的02主单元体也就是发动机的整个核心机部分。CFM56的核心机由GE提供,最开始是应用于F101军用发动机上的核心机,是一款相当成熟的核心机。

31组件为高压压气机转子,转子总共分为九级,九级转子由三部分组成,其中一二级为一个整体,三级独立一部分,4-9级为一个整体,其中在二级和三级当中安装由高压压气机前轴,前面与三号轴承和IGB连接。后面则与高压涡轮转子前轴相连接。

上为九级,下为一级,最上面为后转动封严

前三级叶片采用榫槽安装方式,即一个叶片对应一个槽,4-9级的安装方式类似于滑道,滑道上开一个口,叶片通过开口一个一个滑进去相会挤压在一起,最后开口处用锁块固定。

接下来就是罩在转子的机匣,机匣共两个部分组成,分为前机匣(32组件)和后机匣(33组件),前后机匣都是设计成对半开的结构,这种设计是为了方便在紧急情况下航线可以更换高压转子损伤叶片,如果不是这种对半的设计,如果想要取出静子,就需要一级静子一级转子的分解,不像这种直接打开机匣即可。高压压气机的静子叶片就安装在机匣内,前机匣比较大,共安装有六级静子叶片,后机匣安装于前机匣内部,共三级静子叶片。其中前机匣中的前四级静子叶片是可调静子叶片,可以根据发动机性能的需求来改变叶片的角度,使得气流得到最大化的利用。后面五级都是不可调静子叶片,在高压段的第六级静子部分开有一些孔,用来引压气机气体给后面热部件降温和供给飞机气源系统。同时在每级静子叶片的内部都安装有金属蜂窝结构的封严,蜂窝结构对应转子每两级之间的齿,两者相互摩擦,来起到封气的作用,是为了让更多的气体通过叶片流入下一级,这样可以提高气体的利用率,同时,在机匣上,两级静子叶片之间也有涂层来控制叶片和机匣的间隙,同时涂层还可以防止钛合金叶片和钢制机匣摩擦而发生火灾。

三号轴承

高压转子前轴

金属蜂窝结构封严

后转动封严

后机匣

燃烧室,顾名思义就是个点火的地方,燃烧室外部还有燃烧室机匣,这两部分放在一起讲解。

CFM56的燃烧室是有单环腔和多环腔两种不同结构的,国内目前使用的都是单环腔结构,多环腔燃烧室相比来说更加省油,排放的污染物含量也更低,但是多环腔燃烧的燃烧室排气温度更高,对于一些寿命件的损耗也就更大。

多环腔燃烧室

燃烧室机匣就哦是用来保护燃烧室的机匣,同时点火电嘴和燃油喷管也安装在机匣外侧。

燃烧室机匣前端也有一圈导流叶片,作用和其他导流叶片一样(红圈为导流叶片)。在其他流过导流叶片之后,首先会经过燃烧室入口处的旋流器,这个旋流器的作用就是让气体旋转起来降低气流速度,如果没有经过这个作用的话,发动机很可能无法点火,就好比在大风中点火柴一样。燃油喷嘴也安装于燃烧室前部,总计有20个,在这20个喷嘴中,位于水平方向的四个喷嘴,两个视为一组,这四个喷嘴为富油喷嘴,它们喷出的油量要比其他喷嘴更大一些,这是因为在两个喷嘴中间,安装有点火电嘴,共两个,在发动机启动时,就是通过这地方点火来点燃整个燃烧室。点火电嘴一般只在发动机启动时工作,或在恶劣飞行条件下(旋流器、燃油喷嘴位置蓝圈)。

点火后燃烧室内的温度通常在1500度以上,这个温度已经超过的几乎所有金属的熔点,所以,在燃烧室上有很多圈的小孔(绿色箭头处),用来把没有参与燃烧室的冷气流引入燃烧室,将火焰控制在燃烧室中央,同时,燃烧室还有一层陶瓷喷涂涂层(黄色箭头处),也是起到隔绝热量的作用,陶瓷喷涂算是发动机制造的核心技术,CFM56的燃烧室涂层全部是送到国外维修的。所有的燃料在排出燃烧室之前就全部燃烧完毕,在排出燃烧室时变为高温高压的燃气排出。

在燃烧室的后面,就是下一个组件,高压涡轮导向器,这个导向器和其他导向器的作用一样。调整燃气方向使涡轮获得最大能量。和其他的导向器不同的是,这里的叶片很厚重,因为它直接面对来自燃烧室的高温,所有叶片为中空结构上面有很多小孔,压气机的气体通过中间的通气管来到叶片内部,从叶片上的小孔排出,在叶片的表面形成一层冷气膜,来保护叶片。

经过导向器的调整,燃气的角度几乎垂直于涡轮叶片的角度,这种设计称为反力冲击式涡轮,可以式燃气能量得到最大化的利用。

反力冲击式涡轮示意图

高压涡轮导向器高压涡轮转子都安装在涡轮机匣内,涡轮机匣又安装在燃烧室机匣内,在涡轮机匣的外侧,燃烧室机匣的外侧,又一圈冷却气管,这里的气体同样来自高压压气机引起,只不过是通过安装在机匣外面的气管引入冷却管,冷却管控制机匣温度来使涡轮叶片和机匣之间保持最合适的距离。

高压涡轮部分也是由一个高压涡轮盘和一圈叶片组成的,高压涡轮盘使整个发动机中最厚重的盘,没有之一,最厚的地方差不多由20cm,高压涡轮前轴与高压压气机转子相连接,后轴为转动封严,用来封住中央通气管过来的气体。高压涡轮盘是由粉末状金属高温压制制成的所以密度也很大,高压涡轮盘外侧中空,用来将冷却气体引入涡轮叶片,涡轮叶片为单晶体制成,上面涂有陶瓷涂层,同样上面也布满了冷却孔。发动机在燃烧哦过程中会产生尘土一样的杂志堆积在整个涡轮部分,曾经出现过在大修后,因为发动机长时间未运转,堆积的尘土脱落堵住了涡轮叶片的冷却孔,在试车后发现,一片涡轮叶片因为高温被烧掉了一半。

高压涡轮转子

在高压涡轮的后面就是低压涡轮的一级导向器了,和其他的导向器一样的作用,这里的叶片也是有冷却系统的,冷却的气体是通过机匣外部的冷却管引入的。

如果小伙伴们有什么问题欢迎在评论区中提出了,如果问题比较多,我就专门讲解一下这些问题。谢谢支持!这个是不是有点太专业了

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