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航空发动机转子结构

/rotor structure of aero-engine/
条目作者马艳红

马艳红

最后更新 2023-10-25
浏览 146
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航空燃气涡轮发动机风扇、压气机和涡轮部件中的旋转结构组件。

英文名称
rotor structure of aero-engine
所属学科
航空宇航科学与技术

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。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。

XN-89-航空宇航-航空发动机转子结构1.pngXN-89-航空宇航-航空发动机转子结构2.pngXN-89-航空宇航-航空发动机转子结构3.png

不同形式转子结构的特点和应用

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


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