文档介绍：D-93发动机结构设计（4）高压压气机和高压涡轮结构解析
文/陈光5 高压压气机图24示出RD-93高压压气机结构图。9级高压压气机中前3排静叶(0级、1级与2级)做成可调节的,第9级静叶做成两排,的受力均匀。7~9级盘采用了ЭП741НП高温粉末冶金材料,估计当年苏联还未掌握这种材料的焊接技术,因而不得不采用复杂而重的多根长螺栓连接方式(AL 31F也采用这种设计)。图26、轮盘、鼓筒、长螺栓、衬套关系图这种用长螺栓连接盘、鼓筒的结构,早在20世纪50~60年代,普惠公司的军民发动机J57、J75、JT3C、JT3D和JT8D已采用过,其特点是转子可拆卸,在翻修中能更换有缺陷的盘,但零件数多,结构重量大。图27为JT8D 200发动机,其高压压气机转子即采用多根长螺栓连接的结构。在20世纪70年代普惠公司的发动机压气机转子中,以短螺栓取代了长螺栓连接,例如JT9D与F100 PW 100发动机;到了20世纪80年代则以焊接转子取代了以螺栓连接的转子,例如PW4000发动机与F100 PW 229。在现代的军民用发动机高压压气机转子中,一般将前段钛合金的盘、鼓环焊接成一件,用高温合金制成的后几级盘、鼓环也焊接成一件,大大简化了结构设计,并降低了压气机的重量,图28所示的 CFM56高压压气机转子即是一例。图27、JT8D 第3级轮盘带轴高压压气机前轴不是作在第1级盘前,而是作在第3级盘前,使3号轴承处于1级、2级盘间(参见图24),这样可缩短2支点的高压转子支承距离缩短,有利于转子动力学的设计。但是,由于1级与2级盘中心安置滚珠轴及轴承座等零组件,使轮盘中心孔孔径很大,孔边周向应力大增,只得将轮盘轮心部分做得很厚。图28 、 环形燕尾槽1~3级盘采用常用的轴向燕尾形榫槽,而4~9级盘采用了环形(周向)燕尾形榫槽,相应工作叶片榫根也做成环形燕尾榫根,这种结构不仅使盘的榫槽加工容易、省时,而且有利于在外场只要打开压气机机匣即能更换工作叶片,因此,这种设计已广泛用于现代发动机中。按发展时间看,RD 93与 AL 31F是最早采用这种设计的发动机。由于环形燕尾榫根承载面积小于轴向燕尾榫根较多,因此,风扇,高压压气机前2级、3级由于叶片长,重量大,工作时离心负荷大,因而仍采用轴向燕尾形榫根(但 AL 31F的压气机中,全部轮盘均采用了环形燕尾槽)。 引气用的抽风叶片在第5级盘后的鼓筒上开有引入冷却高压涡轮的高压空气进气口(30个),为了使此股高压空气能顺利向后流经高压压气机后轴内腔至高压涡轮,在5级盘后端面上焊有由6个叶片组成的导风轮(叶片焊在导风轮上),用以将空气导入至转子内腔,这种装置已在一些发动机中采用。 静 静子叶片无内环除前3排(0~2级)静子叶片做成可调节的带有内环外,3~9级静子叶片均不带内环,叶片是悬臂地固定于机匣中,AL 31F采用了类似的设计。根据统计,大多数军民用发动机中,高压压气机静叶带内环,罗·罗公司以及罗·罗公司参与研制的发动机,例如:斯贝、泰、RB199与EJ200不带内环。 钛合金静叶0~6级静叶采用了钛合金。早期,为了减轻发动机重量,在高压压气机中,只