陈光/文
齿轮传动风扇带动机的特性
高涵道比涡轮风扇带动机自20世纪70年头初投入行使以来,不断存在风扇转速较低形成低压压气机(亦称增压压气机)与低压涡轮处于不利的转速下办事的困境,跟着涵道比的加大,题目显得越来越严峻。
这是由于由叶片榫根与风扇轮盘强度思量,寻常叶尖切线速率不该超越~m/s,然则由于风扇直径大,风扇转速固然较低,但是低压压气机与低压涡轮转子均是与风扇转子承接在一同的,如许,低压压气机与低压涡轮只可在较低的转速下办事,为了知足启动风扇的功率需求以及带动机整体功能请求的需求,它们的级数一定较多。
在20世纪80年头研发的高涵道比涡扇带动机,涵道比寻常在5.0左右;90年头中后期研发的带动机涵道比大者抵达8.0左右(GE90);21世纪初研发的带动机,涵道比抵达10.0~11.0。涵道比越大,不光低压压气机与低压涡轮级数要加多,并且效率低,表1列出普惠公司几型带动机的涵道比、低压压气机级数与低压涡轮级数。
表1、普惠公司几型带动机的参数
涵道比为6.4的PW(拜见表1),即使风扇压比高达1.7~1.8(普惠官方网站颁布的数据),为了抵达总压比为42.5的请求,低压压气机采取了多达7级的安排,为现代带动机中级数至多的低压压气机;其低压涡轮也多达7级,显然,带动机零件数(格外是叶片数)及分量均大大补充。
在风扇转子与由低压压气机及低压涡轮构成的低压转子间,装配一套加速比妥帖的加速器(图1),使风扇转子办事于较低的转速,而低压转子办事于高的转速下,即成为齿轮传动的涡轮风扇带动机GTF,能够很好地收拾上述逆境。现以采取加速比为3:1的加速器的PWG为例,论述这类带动机的特性。PWG的紧要参数参与表1中。
(1)风扇转速低,能够使风扇叶片采取较低的叶尖切线速率及较低的压比(约为1.4),不光可抬高风扇效率,低落噪声值,并且大大抬高了叶片的抗外物阻滞本领。
PWG中,即使风扇的压比仅为1.4,但仅用3级低压压气机就使带动机的总压比抵达45左右,充足阐述采取加速器带来的利益。
(3)在PWG中,低压涡轮转速高,并采用了它的最好转速,使低压涡轮办事叶片处于最大理睬的叶尖切线速率下,做功量大,大大缩小了涡轮的级数。3级低压涡轮即能启动涵道比为12的风扇转子,在这保守带动机中是绝对达不到的,拜见表1。
图1、齿轮传动涡轮风扇带动机GTF
综上所述,采取传动风扇的加速器后,可补充涵道比与总压比,提凹凸压压气机与低压涡轮的效率,进而能低落耗油率,也能低落噪声,是一种能知足“绿色航空”请求的较佳计划。
即使在带动机中补充了一套加速装配,加大了带动机的分量,然则由于低压转子级数的缩小较多,分量也缩小较多,归纳后,齿轮传动涡轮风扇带动机的分量将低于保守的带动机分量。
2加速器的研发
普惠在停顿用于启动风扇的加速装配时,充足操纵了普惠公司的伯仲公司西科斯基研发直升机主加速器以及加普惠停顿多型涡轮螺旋桨带动机及涡轮轴带动机加速器的阅历及本领,个中,加普惠已托付了多型涡轴及涡桨带动机多台,积累运转3亿4千多万小时,而西科斯基公司临盆的直升机主加速器的功率最大已达0轴马力。
同时,普惠公司还于20世纪80年头投资近3.5亿美元,开展了一项用于传动风扇的加速器的停顿、钻研办事,获取冲破性的停顿,那时还研发成了一台传动功率为kW(hp)、加速比为3:1的加速器,据普惠称,该加速工具备体积小(外径仅为0.m)、分量轻(约kg,即每hp重0.98kg)、靠得住性高、传动效率高达99.5%等特性。
传动效率高,不光功率损失小,并且用于冷却、光滑齿轮传动装配的滑油温升仅为27℃,大大减小了用于冷却滑油的散热器的体积。在随后的近20年的继续实验钻研中,使加速器的安排缔造本领,更趋圆满,终了了较为优化的安排。
年8月,在最新的加速器持久性实验中,终了了相当于行使00多航行小时的实验,包罗摹拟飞机腾飞状况下的推力(lbf)实验00个起降轮回,个中00个轮回是在最大扭矩及严峻的滑油温度前提下实行的,实验终了后,齿轮齿面上加工印痕仍旧看来,阐述齿面磨损微小,是以,此加速装配具备较高的靠得住性是可托的,且齿轮的安排是没有寿命束缚的。
普惠公司称之为“隐形部件”———意为和其余部件同样的,毋庸格外