结构课论文trnt900.doc

TRENT-900型发动机压气机、涡轮、 燃烧室结构设计特点分析 摘要:本文主要通过背景,研制历程,基本结构等方面对遄达900型发动机做一个简单的介绍，并着重论述了风扇,压气机,涡轮,燃烧室等主要部件的结构设计与相对于遄达800的改进。 关键字：遄达 900、A 380、结构设计 1 研制背景 1996年，波音公司与空中客车工业公司先后提出研制下一代，将于2000年后投入营运的超大型、可乘坐800～900人左右的大型四发客机，即波音747-500X/600 X,A3XX-100/ 200的发展计划。这些飞机所需的发动机，要求推力范围比用于波音747-400的高，比用于波音777的要低，且使用经济性要好许多，以便降低飞机的直接使用成本10%左右，当时，尚无能满足这些飞机所要求的发动机。为此英国罗?罗公司推出了遄达900高涵道比涡轮风扇发动机来满足这些飞机的要求，它是在用于波音777飞机的遄达800基础上衍生发展的。2004年10月，如期获得发动机适航证书；2004年8月，在A340-300飞行试验台上成功完成60小时试飞项目【1】；2005年春，为首飞的A380飞机提供动力；2006年3月首台遄达 900发动机将交付给A380的发起用户--新加坡航空公司投入使用【2】。 罗·罗公司定出遄达900基本型的推力为324 KN ( 77 000 lbf) ,命名为遄达977。另外还有推力稍大与推力稍小型,分别为遄达980 (推力为80 000 lbf即356 KN )、遄达969(推力为69 000 lbf即307 KN )。为了降低发动机的耗油率与噪声值,湍达900采用了罗·罗公司从未用过的大于8 .0的涵道比,这是因为采用了比遄达800风扇直径大的风扇(大152 .4 mm )与比遄达800小的核心机(按遄达800核心机0 .9比例缩小)而达到的。表1【3】给出了遄达900发动机的规格。 表 1 瑞达900发动机规格 2发动机结构分析 图1【4】给出了遄达900的剖面示意图，并标出了其主要设计特点。遄达900采用了罗.罗公司传统的三转子的总体布局。三转子发动机虽然结构较复杂，但采用三转子的总体布局，能使风扇、中压压气机和高压压气机的转子均在最佳的速度下，使发动机总的转子级数减少，相应地发动机的零件数也少、重量也轻，而且工作性能比较稳定。下面具体结合各个部件给出分析。   图 1 遄达900遄达纵剖面示意图 2.1风扇 遄达900的风扇叶片叶尖直径为2 .946 m，共24片叶片，叶片采用了与遄达 800同样的扩散连接、超塑性成形的中空带加强桁条的钛合金宽弦风扇叶片，这种叶片不仅重量轻，而且抵抗外来物例如大鸟撞击的能力特高，它已在A330、波音777飞机上经受过严峻考验【5】。在设计上，该发动机采用了带半月形螺旋桨翼的新一代后掠式风扇叶片，能够减少噪声并提升空气动力效能【6】；反向旋转HP系统，可加强气流的直向流动，配备了必威体育精装版的标准软件，以便实时监测飞行过程中发动机的性能状况，如图2所示。单级大直径的风扇由5级低压涡轮驱动，风扇转速为3 000 r/ min，风扇叶片叶尖处的相对速度较高，是超声速的( M a约为1 .5 )。 图 2前后掠的风扇叶片 2.2压气机 中压、高压压气机直接由遄达800按0.9的比例缩小而成，以减少核心机的空气流，用它来提高涵道比并满足推力的要求。8级中压压气机的压比为5.81，平均级压比为l .25。6级高压压气机是以V2500发动机为基础发展而来的，采用叶尖间隙控制，压比为4.37。平均级压比为1.28，远低于V2500， GE90的水平(它们的平均级压比分别为1.349，1.368)，这样，级数虽然多些，但工作较为平稳。中压压气机前三排静叶作成可调节的，高压压气机中无可调节的的静叶，整个中压，高压压气机全部按三元流设计叶片。三排可调静叶后的中压、高压压气机机匣全部作成双层。外层机匣作为承力构件传递负菏，内层机匣仅作为气流通道的外璧。因此可在工作中保持它不会在受过大外载作用下变形，绝持它的圆度，保特叶尖间隙较为均匀、从而提高了效率并减少性能衰退率。全部轮盘均用钦合金作成，因为为全钛转子(后几级工作叶片仍用高温合金)，这也将减轻发动机的重量。 2.3燃烧室 遄达900的燃烧室继承了罗-罗公司低氮氧化物和简单易维护的单环浮壁式燃烧室的特点，采用20个环状燃烧室喷嘴雾化喷油。火焰筒头部采用C1023镍基合金铸造而成。火焰筒壁上的冷却孔采用激光钻成斜孔，与以往钻成与璧面垂直的直孔相比。斜孔的孔深长，加强了对流冷却效果；斜孔又使冷却空气进人火焰筒内时，沿火焰筒里面上形成冷却用的空气膜，另外用激光钻孔提高了孔位置与孔径的精确度，因而能精确地在火焰筒各个孔中分配冷却空