圖文介紹航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主要零部件

twq19810302

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

) \' i' ]3 f4 i, ~3 O+ T' t. g& x6 q

01
7 [, g# b0 K& _- ?壓氣機(jī)、風(fēng)扇葉片

冷端核心部件。發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，葉片受到離心力、空氣燃?xì)猱a(chǎn)生的氣動(dòng)力、熱應(yīng)力、交變力、隨機(jī)載荷等影響，占據(jù)了整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)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。

( Z7 |8 X3 j: Y/ w) t: h6 d% n

渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)
9 \+ l/ `( E) y) s. [- h

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

  t9 [% W! b! g+ q; C3 {壓氣機(jī)葉片又可以分為壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片（工作葉片）和壓氣機(jī)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(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣進(jìn)行初步壓縮，壓縮后的氣體分為兩路，一路進(jìn)入內(nèi)涵道進(jìn)行繼續(xù)壓縮，另一路進(jìn)入外涵道直接高速排出，產(chǎn)生推力。
! u, i9 F0 g! w; p7 u
$ k; w# U& t* g( P壓氣機(jī)葉片對(duì)進(jìn)入內(nèi)涵道的空氣進(jìn)一步進(jìn)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(jī)械能。

$ k, C  P% b6 B( R/ e( n! M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(jī)葉片屬于冷端部件，工作溫度相對(duì)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(qiáng)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(jī)葉片。
  f0 g+ m) C- W( F  k0 b1 }% ~
+ F0 O) y3 ~' \, I

+ y" p$ P0 \8 ~& |& H

航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片分類

風(fēng)扇葉片

從制造工藝上看，壓氣機(jī)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(diǎn)。在各類葉片當(dāng)中，壓氣機(jī)葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)動(dòng)力損失，壓氣機(jī)葉片相較于其他部位葉片最大的特點(diǎn)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。

+ s, y  t8 o, E$ G4 R" Z2 O3 g1 g

5 j# v% K7 I: t# |" c

壓氣機(jī)葉片
, s" {. T* [2 o6 L- t

0 U, g& G2 E! s* E02
渦輪葉片

, |+ a( I* i/ R1 s* L. S熱端部件，渦輪葉片屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)渦輪高速旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)壓氣機(jī)，氣流經(jīng)渦輪出口進(jìn)入尾噴管，壓力降低，速度增加，最后排出發(fā)動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生動(dòng)力。

0 ?1 r: v7 P( c! z" D

渦輪葉片
0 Q- o+ C3 U! F  q

0 a% n' [! T: C% s! T渦輪葉片的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)不斷升級(jí)換代。在20世紀(jì)中期，主要使用的是第二代發(fā)動(dòng)機(jī)，典型型號(hào)有斯貝MK202，它主要使用實(shí)心渦輪葉片，在這之后逐漸開始使用更為先進(jìn)的空心渦輪葉片，第五代發(fā)動(dòng)機(jī)F135已經(jīng)采用雙層壁超冷/鑄冷渦輪葉片。
, O% Z, S* `# m; L0 W- ]9 L; L  i: Z
6 n( Z! q6 c, z$ U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(dòng)機(jī)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。
' }9 i3 r8 t: O7 g
1 E; N& E# S' a  N, ~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。
& K. P8 c/ t& ^+ u/ e% e9 B
03
其他零部件

2 I, Y0 `3 F; t1.盤類件

主要有渦輪盤、壓氣機(jī)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(jí)、增效和提高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，材料一般選用鈦合金和高溫合金。
; y# ^7 a& H1 R- O( X
( O- G8 {* J! `. j( w& s渦輪盤和壓氣機(jī)盤都是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部件，渦輪盤是航空發(fā)動(dòng)機(jī)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。
! P. r2 t3 W* D$ k+ P+ k

5 K7 I8 ^2 M& L. P! g( n

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)零部件結(jié)構(gòu)

4 c3 j( K: }  N. ?2. 機(jī)匣

) R" A7 v) {' C& G航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的主要承力部件，為發(fā)動(dòng)機(jī)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。
1 \$ W6 p+ _3 w3 ~
其主要作用為：保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)，給裝在外部的發(fā)動(dòng)機(jī)部件如燃油泵、滑油泵、發(fā)電機(jī)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。

6 X; {( P  N9 a3 d+ b機(jī)匣按功能進(jìn)行分類可以分為風(fēng)扇機(jī)匣、外涵機(jī)匣、中介機(jī)匣、壓氣機(jī)機(jī)匣、燃燒室機(jī)匣等。機(jī)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。
' I; c7 Z# O0 W1 X7 N7 m