世界最先進發動機介紹：GEnx的風扇、高壓氣機和燃燒室介紹

最新 10-06

4 風扇

風扇(見圖10)葉片採用了 GE公司的第3代複合材料,其外形基本同與 GE90115B掠形的,採用新一代三元流技術設計,葉片數由 GE90的22片減為18片,使重量減輕。

複合材料作的風扇葉片在B777上經受過嚴格考驗(10年中僅更換過3次)。葉片的前緣與尖部,採用了鈦合金的護套,如圖11所示。

葉片榫根處,採用了特氟隆耐磨襯墊,因而葉片裝進燕尾槽中無須加潤滑劑。風扇輪盤採用 GE90的結構,即輪盤做成帶3個盤的盤鼓混合式轉子(見圖10)。

圖10、GEnx風扇及增壓壓氣機

圖11、複合材料的風扇葉片

GEnx上採取了多種措施防止外物進入核心機(如圖12所示),例如:風扇葉片後緣與分流環前緣間留有較大的間距;輪盤前的錐形帽罩做成能將雜物甩向外涵的形狀;在增壓壓氣機後彎形通道處設有放氣門,以便將細小砂石排出到外涵中。

GEnx風扇機匣採用複合材料作,這是第1次將複合材料用於大型發動機的機匣,它是用複合材料條帶編織成類似草席的結構,如圖13中右小圖所示。

圖12、防止外物進入核心機的措施

圖13、複合材料作的風扇機匣

複合材料作的機匣包容性能及強度均優於金屬機匣,且重量輕,比金屬機匣輕154kg,一架飛機可減重363kg。另外,它不會腐蝕,便於維護。

5、高壓壓氣機

10級高壓壓氣機(見圖14)的增壓比為23.0,平均級壓比為1.368,同於GE公司的 E3及GE90發動機的水平,但葉片採用了新一代的三元流技術設計,增加了喘振裕度。1、2、5級採用整體葉盤(均為單個盤),這是民用發動機中採用整體葉盤級數較多的發動機。

圖14、 GEnx高壓壓氣機

圖15、GEnx高壓壓氣機中的內置式噴水裝置

與大多數高涵道比渦扇發動機一樣,高壓壓氣機從第3級起做成雙層機匣,外層機匣作為承力機匣,內機匣作為氣流通道的包容環。

為保證沿圓周的葉尖間隙在工作中始終保持均勻,與工作葉片對應的機匣是做成整環的,為了能裝配,內層機匣沿軸向是做成一段段的。

為了恢複發動機的性能,一般採用可移動的外置噴水裝置,根據發動機性能衰退的情況,對發動機進行噴液(清洗液及清水)清洗。

在 GEnx中,採用了內置式噴水清洗裝置,即在高壓壓氣機前安裝了圓周均布的四個噴水用的噴咀(如圖15所示),每個噴咀噴射的散布角度較大,能遍布高壓壓氣機進口環帶,噴洗的效果較好。

發動機每工作200~500循環後,視情決定是否需進行噴洗。在慢車下噴射清洗液,清洗後不再需用清水沖刷,清洗一次耗時約30分鐘(一般為4小時)。

GEnx是第1種安裝內置式噴水裝置的發動機。

6 燃燒室

GE公司在 GE90上採用的是雙環腔燃燒室,如圖16(a)所示,在GEnx中採用了常規的單環腔燃燒室如圖16(b)所示,但卻採用了雙環預混旋流器(TwinAnnularPremixingSwirl-er,簡稱TAPS),而且採用了貧油設計如圖16(c)所示。因此,GEnx的燃燒室稱為:具有雙環預混旋流器 TAPS的貧油單環腔燃燒室。

器,燃油分別噴入到兩個旋流器中的氣流中與空氣混合形成油氣混合氣,然後由內、外旋流器中方向相反地、打旋地噴出,在燃燒室頭部形成極易點燃的混氣。在一般燃燒室中,混合氣點燃前是富油摻混,點燃後轉為貧油,由富油向貧油的轉換中,燃燒溫度高且產生 NOX。