CF6-80C2發動機結構設計特點的單元體結構和轉子支承

CF6-80C2雙轉子高涵道比渦扇發動機是美國GE公司在CF6-50、-80A型的基礎上發展起來的衍生型發動機,它既繼承了-50型、-80A型系列的設計特長,又採用了一些先進的技術和新的設計,成為一種性能較好的發動機。由於發展衍生型發動機所需的研製時間短,技術風險小,使用可靠性較高,因此該發動機投入使用後很受各航空公司歡迎。

表1、列出了各型CF6的主要性能參數。

2、單元體結構

發動機由五個大單元體組成(見圖1),採用單元體結構設計便於維修。在外場能檢查、修磨和單個地按重量矩更換風扇葉片和導流葉片,換裝風扇葉片後,用本機平衡術即可對風扇轉子進行平衡調整(參見「CFM56-3發動機的本機平衡措施」)。

高壓壓氣機機匣沿水平對半分開,打開後能更換轉子、靜子葉片。各級壓氣機及高壓渦輪及第2、4級低壓渦輪處都設有孔探儀孔座,燃燒室進口處有5個孔探儀孔座,可觀察火焰筒與噴油嘴。

另外,還可將同位素芯棒插入低壓軸軸心,對發動機內部進行 X光攝影。發動機的啟動機、燃油泵、滑油泵和交流發電機等均採用快卸卡箍固定於各自的安裝座上,附件傳動裝置中的齒輪軸、軸承等都用了插入式設計,便於在外場檢查、更換軸承及封嚴件等(參見「新型民用渦扇發動機附件傳動機構的某些設計特點」)。

整個發動機結構設計考慮了維修簡便與更換零部件方便。

圖1、CF6-80C2發動機單元體結構設計圖

3、轉子支承

CF6-80C2的轉子支承結構與CF6-80A 的相似,2個轉子共有6個支點(高、低壓轉子各3個),其中高壓壓氣機後支點採用了滾珠軸承與滾棒軸承並用的方案,因此共有7個軸承,支承於3個承力框架上,共用3個滑油腔。各軸承位置及所在的承力框架見表2。

表2、 CF6-80C2發動機轉子支承位置及軸承型式

3.1 低壓轉子支承方案

低壓轉子支承方案為0-2-1,緊靠風扇輪盤後端的1B軸承為內環分成兩半的滾珠軸承,除了能承受工作中很大的向前軸向力外,還能在低壓軸折斷時將風扇轉子保持在發動機內,以防止風扇盤甩出事故,這是除羅·羅公司發動機外大多數發動機採取的一種安全設計(參見「RB211-22B再次出現風扇盤甩出的故障」)。

風扇軸的後端支承於2R滾棒軸承上,低壓渦輪後軸支承於6R滾棒軸承上,低壓渦輪前長軸利用前端的花鍵插入風扇軸內的花鍵槽中,此花鍵聯軸器成為低壓渦輪轉子的前支點。1B、1R二軸承通過風扇承力機匣將負荷外傳,而6R軸承則是通過渦輪後軸承機匣將負荷外傳。

3.2 高壓轉子支承方案

高壓轉子支承方案為1-2-0,高壓壓氣機前軸支承於3R滾棒軸承上,高壓壓氣機後支點採用滾珠、滾棒軸承並列,是CF6系列發動機特有的設計,可提高軸承壽命。

滾棒軸承4R承受轉子的徑向力,滾珠軸承4B僅承受轉子的軸向力,與 -80A型不同的是,-80C2型上4B、4R軸承位置對換,採用先珠後棒的安排,以減小高壓壓氣機兩個徑向支點間的距離,有利於保持均勻的葉尖間隙。

這種滾珠、滾棒軸承並列的設計也用於其後的 CFM56-5、GE90型的設計中,普惠公司、羅·羅公司的發動機中尚未採用這種設計。高壓轉子的後支點設置在高壓渦輪盤前,採用了5R滾棒軸承。

3R軸承通過風扇承力機匣外傳負荷,而4R、4B、5R三個軸承通過燃燒室機匣外傳負荷,GE公司的其他發動機如F101、F110、F404、CFM56和 GE90等型均未採用這種設計。高壓轉子4R、5R軸承分別採用了雙瓣式和三瓣式非圓外環設計,以防止軸承在高速低載時打滑產生滑蹭損傷,這兩個軸承外環的周向位置靠定位銷相對固定於軸承座中。

3R軸承外環有間隙為0.254mm的擠壓油膜,高壓壓氣機後軸內裝有內表面鍍有銅鎳 銦的阻尼襯套,起到低壓軸的限撓器作用。

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