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標(biāo)題: 圖文介紹航空發(fā)動機的主要零部件 [打印本頁]

作者: twq19810302 時間: 2023-5-29 14:36
標(biāo)題: 圖文介紹航空發(fā)動機的主要零部件
本帖最后由 twq19810302 于 2023-5-29 14:39 編輯

航空發(fā)動機（Aero-engine）是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機械，作為飛機的心臟，不僅是飛機飛行的動力，也是促進航空事業(yè)發(fā)展的重要推動力，人類航空史上的每一次重要變革都與航空發(fā)動機的技術(shù)進步密不可分，本文重點為大家介紹航空發(fā)動機的主要部件結(jié)構(gòu)。

01
壓氣機、風(fēng)扇葉片

冷端核心部件。發(fā)動機工作過程中，葉片受到離心力、空氣燃?xì)猱a(chǎn)生的氣動力、熱應(yīng)力、交變力、隨機載荷等影響，占據(jù)了整個發(fā)動機制造30%以上的工作量。在各種載荷的作用下，葉片極易產(chǎn)生高周疲勞、熱疲勞，為了保證工作質(zhì)量、工作效率，葉片的選材及生產(chǎn)工藝都有極高的要求。

渦輪發(fā)動機結(jié)構(gòu)

發(fā)動機葉片根據(jù)所處部位和功能，可以分為風(fēng)扇葉片、壓氣機葉片和渦輪葉片，其中風(fēng)扇葉片和壓氣機葉片是冷端部件，渦輪葉片屬于熱端部件。

壓氣機葉片又可以分為壓氣機轉(zhuǎn)子葉片（工作葉片）和壓氣機靜子葉片（整流葉片），渦輪葉片可以分為渦輪工作葉片和渦輪導(dǎo)向葉片。風(fēng)扇葉片將進入發(fā)動機的空氣進行初步壓縮，壓縮后的氣體分為兩路，一路進入內(nèi)涵道進行繼續(xù)壓縮，另一路進入外涵道直接高速排出，產(chǎn)生推力。

壓氣機葉片對進入內(nèi)涵道的空氣進一步進行壓縮，氣流壓力和溫度明顯升高，以滿足燃燒室需求。渦輪葉片則具有膨脹減壓的效果，可使燃?xì)獾幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為渦輪的機械能。

葉片的材料有鋁合金、不銹鋼、鈦合金、高溫合金和復(fù)合材料葉片等。風(fēng)扇及壓氣機葉片屬于冷端部件，工作溫度相對較低，一般采用鈦合金、高溫合金等材料，其中鈦合金因其比重低、比強度高、耐腐蝕，在減重方面貢獻(xiàn)突出，所以被大量用于生產(chǎn)壓氣機葉片。

航空發(fā)動機葉片分類

風(fēng)扇葉片

從制造工藝上看，壓氣機葉片葉型薄，易變形，精準(zhǔn)控制其成型精度，高效、高質(zhì)量地加工是葉片制造過程中的核心難點。在各類葉片當(dāng)中，壓氣機葉片是航空發(fā)動機中型面結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、工作環(huán)境最苛刻的零部件之一。

為了減少空氣流動動力損失，壓氣機葉片相較于其他部位葉片最大的特點便是其復(fù)雜的型面扭轉(zhuǎn)度以及葉片本身輕薄的厚度。型面復(fù)雜的扭轉(zhuǎn)度具體體現(xiàn)為從葉根到葉尖的葉型彎扭角度的不同另一方面，葉片前后緣的厚度只有0.1-0.2mm，并且輪廓度要求高。

壓氣機葉片

02
渦輪葉片

熱端部件，渦輪葉片屬于航空發(fā)動機中的熱端部件，需要在高溫高壓的環(huán)境下工作，是渦扇發(fā)動機中制造難度最高的葉片。高溫高壓燃?xì)庠跍u輪中膨脹做工，推動渦輪高速旋轉(zhuǎn)以帶動壓氣機，氣流經(jīng)渦輪出口進入尾噴管，壓力降低，速度增加，最后排出發(fā)動機，產(chǎn)生動力。

渦輪葉片

渦輪葉片的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)不斷升級換代。在20世紀(jì)中期，主要使用的是第二代發(fā)動機，典型型號有斯貝MK202，它主要使用實心渦輪葉片，在這之后逐漸開始使用更為先進的空心渦輪葉片，第五代發(fā)動機F135已經(jīng)采用雙層壁超冷/鑄冷渦輪葉片。

渦輪葉片一般采用高溫合金或鈦鋁合金，通過精密鑄造加工而成余量小、質(zhì)量高的葉片毛坯。隨著發(fā)動機性能的提升，高壓渦輪葉片逐步發(fā)展到了定向結(jié)晶和單晶材料葉片。

定向結(jié)晶是在熔模鑄造型殼中使熔融合金沿著與熱流相反的方向結(jié)晶凝固的一種鑄造工藝，采用這種工藝成形的渦輪葉片具有很高的抗熱疲勞和抗熱沖擊性。

03
其他零部件

1.盤類件

主要有渦輪盤、壓氣機盤、整體葉盤。整體葉盤結(jié)構(gòu)是在常規(guī)盤片分離結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種盤片一體化新型結(jié)構(gòu)，具有減重、減級、增效和提高可靠性等優(yōu)點，材料一般選用鈦合金和高溫合金。

渦輪盤和壓氣機盤都是航空發(fā)動機的轉(zhuǎn)子部件，渦輪盤是航空發(fā)動機上用于安裝和固定渦輪葉片以傳遞功率的零部件，承受著高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速工作環(huán)境下的復(fù)雜載荷。

渦扇發(fā)動機零部件結(jié)構(gòu)

2. 機匣

航空發(fā)動機上的主要承力部件，為發(fā)動機承受載荷和包容的關(guān)鍵部件，是典型的薄壁結(jié)構(gòu)零件。

其主要作用為：保護發(fā)動機核心機，給裝在外部的發(fā)動機部件如燃油泵、滑油泵、發(fā)電機和齒輪箱等部件以及管路等提供支撐；內(nèi)側(cè)主要安裝靜子和燃燒室，和轉(zhuǎn)子組件一起構(gòu)成空氣流通通道。

機匣按功能進行分類可以分為風(fēng)扇機匣、外涵機匣、中介機匣、壓氣機機匣、燃燒室機匣等。機匣材料多為鈦合金、高溫合金，加工過程中需要著重控制高精度形位公差及薄壁加工變形。

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