航空之家|首次采用三维编织树脂模传递成形结构:GEnx发动机风扇的新材料



航空之家|首次采用三维编织树脂模传递成形结构:GEnx发动机风扇的新材料
本文插图

风扇叶片采用第3代复合材料 , 外形基本同与GE90-115B , 即掠形 , 采用新一代三维气动技术设计 ( 如图1所示), 叶片数由GE90的22片减为18片 , 重量轻 , 在波音777上经受过严格考验 (10年中更换过3次), 风扇轮盘采用GE90的结构 , 叶片装进燕尾槽中无须加润滑剂GEnx发动机的风扇如图2 。
航空之家|首次采用三维编织树脂模传递成形结构:GEnx发动机风扇的新材料
本文插图

图1、GEnx发动机的风扇叶片
采取多种措施防止外物进入核心机 , 大的风扇叶片尾缘与分流环间的间距 , 锥形帽罩将杂物甩向外涵道 , 细小砂石在增压级后通过弯形通道处的放气门排出 ( 如图3所示) 。
航空之家|首次采用三维编织树脂模传递成形结构:GEnx发动机风扇的新材料
本文插图

图2、GEnx发动机的风扇
【航空之家|首次采用三维编织树脂模传递成形结构:GEnx发动机风扇的新材料】GEnx发动机的风扇的风扇机匣为复合材料 ( 如图4所示) , 用复合材料条带编织成类似草席的结构 , 即三维编织树脂模传递成形 (3-DW RTM)结构 , 是第1次用于发动机 , 其包容性能、强度优于金属机匣 , 重量轻 , 比金属机匣轻154千克 , 一架飞机可减重363千克 , 且不会腐蚀 , 便于维护 。
航空之家|首次采用三维编织树脂模传递成形结构:GEnx发动机风扇的新材料
本文插图

图3、防止外物进入核心机措施
航空之家|首次采用三维编织树脂模传递成形结构:GEnx发动机风扇的新材料
本文插图

图4、GEnx发动机的复合材料风扇机匣
GEnx发动机的高压压气机
GEnx发动机的高压压气机( 如图5所示)为10级 , 增压比为23.0 , 平均级压比为1.368 , 采用了在E(3)发动机和GE90发动机上验证过的先进技 , 叶片采用新一代的三维气动技术设计 , 喘振裕度更大1、2、5级采用整体叶盘 (均为单个盘) ,这是民用发动机中采用整体叶盘级数较多的发动机 。
与大多数高涵道比涡扇发动机一样 , 高压压气机从第3级起做成双层机匣 , 外层机匣作为承力机匣 , 内机匣作为气流通道的包容环 。 为保证沿圆周的叶尖间隙在工作中始终保持均匀 , 高压压气机从第3级起做成双层机匣 , 外层机匣作为承力机匣 , 内机匣作为气流通道的包容环 。 为保证沿圆周的叶尖间隙在工作中始终保持均匀 , 与工作叶片对应的机匣是做成整环的 , 为了能装配 , 内层机匣沿轴向是做成分段的 (如图5所示) 。
航空之家|首次采用三维编织树脂模传递成形结构:GEnx发动机风扇的新材料
本文插图
图5、双层机匣与整圈外环
为了恢复发动机的性能 , 一般采用可移动的外置喷水装置 , 根据发动机性能衰退的情况 , 对发动机进行喷液 (清洗液及清水) 清洗 。 在GEnx中 , 采用了内置式喷水清洗装置 , 即在高压压气机前安装了圆周均布的四个喷水用的喷嘴 ( 如图6所示), 每个喷嘴喷射的散布角度较大 , 能遍布高压压气机进口环带 , 喷洗的效果较好 。
GEnx是第一种安装内置式喷水装置的发动机 。 发动机每工作200~500循环后, 视情决定是否需进行喷洗 。 在慢车下喷射清洗液 , 清洗后不再需要用清水冲刷 , 清洗一次耗时约30分钟 (一般为4小时) 。
航空之家|首次采用三维编织树脂模传递成形结构:GEnx发动机风扇的新材料
本文插图

图5、GEnx发动机内置式喷水清洗装置
GEnx发动机的燃烧室
GE公司在GE90上采用的是双环腔燃烧室 , 在GEnx中采用了常规的单环腔燃烧室(如图6所示) , 但却采用了双环预混旋流器 (Twin Annular Premixing Swirler , 简称TAPS) ,而且采用了贫油设计 。 因此 , GEnx的燃烧室称为: 具有双环预混旋流器(TAPS) 的贫油单环腔燃烧室 。


推荐阅读