由叶轮机中的叶片、轮盘、轴、连接鼓筒、轴颈,以及用于连接、传动载荷和轴向预紧的长轴、螺栓等连接组成。转航空发动机转子结构除了要承受和传动拉压、扭矩负荷以外,还要承受高速旋转所产生的惯性载荷和弯曲变形。在转子结构中,由于对结构重量的限制,而采用不同材料和几何构形,因此,航空发动机转子是具有界面连接的复杂结构组件。
轴流式转子结构的基本形式有三种:鼓式、盘式和盘鼓混合式。其本质区别是传递扭矩和承受离心载荷元件的不同。①鼓式转子基本构件是圆柱形或圆锥形的鼓筒,经由安装法兰-螺栓等与前后轴颈连为一体。在鼓筒外通过环形槽或纵向燕尾形槽安装转子叶片,在截面上看就是一个鼓筒上面连接着整环的叶片。在工作状态下,由鼓筒承受、传递作用在转子上的离心负荷及扭矩。②盘式转子由各叶片与轮盘、中心轴通过连接结构组成一个转子。其轮盘辐板不仅要承受离心载荷还要传递扭矩,以盘式压气机转子为例,工作状态扭矩通过转子轴传给轮盘,再通过轮盘辐板传递给安装于轮缘的叶片。③盘鼓混合式转子结合鼓式与盘式转子优点的转子结构形式,由叶盘、鼓筒和轴组成,其中鼓筒与轮盘可制作为一体,或单独加工通过法兰-螺栓等连接结构组合而成。工作状态,涡轮盘所产生的扭矩通过轴传到压气机后轴颈,再通过盘盘之间的连接鼓筒传递扭矩至各叶片,即混合式转子中由鼓筒和轮缘传递扭矩,而轮盘主要承受离心载荷。鼓式、盘式和盘鼓混合式三种形式转子结构主要特点与应用范围见下表。
转子结构形式 | 特点 | 适用范围 |
鼓式 | ①结构简单,弯曲刚性好; ②良好的传扭能力; ③受强度限制,轮缘切线速度一般不大于220米/秒 | 低转速的低压转子,如高涵道比涡扇发动机的增压级转子 |
盘式 | ①承载能力强,适应大负荷转子; ②盘轴连接刚性较差,易产生振动 | 常用于风扇或涡轮结构中,承受巨大离心载荷 |
盘鼓混合式 | 兼具鼓式转子弯曲刚性好、传扭能力强,以及盘式转子强度好等优点 | 在压气机、涡轮转子中广泛使用 |