1.4. Конструкция двигателя cfm56-5b

В рамках темы дипломной работы целесообразно рассмотреть краткое описание конструктивной схемы одного из самых популярных в эксплуатации двигателей – двигателя CFM56-5B (таблица 14).

Таблица 14

Данные по использованию парка двигателей семейства CFM56 на 31.08.10 г [1]

* Самолёты и двигатели, поставленные на коммерческое использование.

** В расчёте один заказчик на каждую модель двигателя.

Двигатель этой серии имеет наибольшее количество модификаций (таблица 11), общая формула обозначения которых выглядит так: CFM56-5BX/2P. Числовое значение «X» обозначает рейтинг тяги двигателя, «/2» свидетельствует о наличии двузонной камеры сгорания, а «/P» говорит о том, что при изготовлении элементов проточной части использовались трёхмерные методы проектировочных расчетов.

1.4.1. Общее представление о двигателе

Авиационный газотурбинный двигатель CFM56-5B/2P является очень компактным и имеет простую модульную конструкцию с достаточной жёсткостью, небольшой длиной и всего лишь с двумя отъёмными корпусными деталями: корпусом вентилятора в передней части и задним корпусом турбины низкого давления (Рис. 8). Двигатель имеет два вала, расположенных на пяти подшипниковых опорах, размещенных в двух масляных картерах [2].

Входное устройство, используемое на этом двигателе, нерегулируемое, дозвуковое, реверсивное устройство располагается во внешнем контуре. Выходное устройство нерегулируемое, дозвуковое, без смешения потоков. Компрессор низкого давления состоит из вентиляторной ступени и четырёх подпорных ступеней. Турбина низкого давления состоит из четырёх ступеней, а компрессор высокого давления - из девяти. Турбина высокого давления включает одну ступень.

Рис. 8. Схема двигателя CFM56-5B [4]

Камера сгорания – двухзонная. Лопатки соплового аппарата и рабочие лопатки турбины высокого давления, лопатки соплового аппарата первой ступени турбины низкого давления - охлаждаемые. Проточная часть двигателя спроектирована с использованием трёхмерных расчетов аэродинамики и прочности.

1.4.2. Главный модуль вентилятора

Кок обтекателя двигателя - составной конструкции, включающей в себя переднюю коническую 1 и заднюю гиперболическую 2 части (рис. 9). Передняя

Рис. 9. Главный модуль вентилятора [3]: 1- коническая часть кока обтекателя; 2- гиперболическая часть кок обтекателя; 3- диск вентилятора; 4- балансировочный груз; 5- вал вентилятора; 6- барабанный ротор подпорных ступеней; 7- лопатка вентилятора; 8- бандажная полка; 10- стопорное кольцо; 11- рабочие лопатки подпорных ступеней; 12- первая опора двигателя; 13- вторая опора двигателя; 14- соединительные шлицы; 15- соединительная гайка; 16- сенсорное кольцо датчика частоты вращения; 17- коническая зубчатая пара; 18- третья опора двигателя; 19- центральная часть разделительного корпуса; 20- наружная обечайка разделительного корпуса; 21- радиальная стойка; 22- клапан системы перепуска воздуха; 23- наружная обечайка корпуса подпорных ступеней; 24- лопатка спрямляющего аппарата вентиляторной ступени; 25- наружная стенка внутренней обечайки промежуточного корпуса; 26- разделитель потока; 27- бандажные кольца; 28- кожух вентилятора

часть, изготовленная из композитного материала, прикреплена к задней части шестью болтами. Задняя часть обтекателя, изготовленная из алюминиевого сплава, крепится к диску вентилятора 3 и является частью системы фиксации лопаток вентилятора. Его наружная часть снабжена 36-ю закладными резьбовыми вставками, к которым крепятся балансировочные грузы 4.

Диск вентилятора 3 изготовлен из ковочного титанового сплава. Его задняя внутренняя часть развивается в сужающийся конус, к фланцу которого крепится вал вентилятора 5, а к наружной задней части крепится барабанный ротор подпорных ступеней 6. Наружная часть диска имеет 36 выточек под крепление лопаток.

Лопатки вентилятора 7 изготовлены из титанового сплава и имеют в средней части длины бандажные полки 8. Лопатки вентилятора монтируются на диск с помощью соединения типа «ласточкин хвост». Каждая лопатка индивидуально фиксируется проставками, которые удерживают их от радиальных перемещений. В переднем осевом направлении все лопатки одновременно фиксируются стопорным кольцом 10.

Ротор подпорных ступеней включает в себя барабан с установленными на нём рабочими лопатками 11. Барабан ротора, выкованный из титанового сплава, крепится к задней части диска вентилятора. На внешней части барабана выфрезерованы три кольцевые проточки для крепления лопаток второй, третьей и четвёртой ступеней.

Венцы лопаток направляющих аппаратов смонтированы в корпус подпорных ступеней. Бандажные полки лопаток направляющих аппаратов имеют сотовое покрытие, которое контактирует с гребешками лабиринтных уплотнений, предусмотренных на барабане ротора компрессора низкого давления.

Первая 12 и вторая 13 подшипниковые опоры, которые обеспечивают соединение КНД с ТНД, поддерживают ротор вентилятора и ротор подпорных ступеней. Обе опоры расположены в одном корпусе, который соединяется с передним фланцем внутренней обечайки разделительного корпуса. Опоры обеспечиваются подводом масла, наддувом воздуха масляных полостей и отводом масловоздушной смеси в передний картер двигателя. Ротор ТНД соединяется с ротором КНД посредством шлицов 14 и гайки 15. Первая подшипниковая опора является шариковой, вторая – роликовой, содержащей в себе сенсорное кольцо датчика частоты вращения 16.

Центральный привод обеспечивает передачу крутящего момента от ротора КВД к промежуточному приводу посредством конической зубчатой пары 17. Третья подшипниковая опора 18 является сдвоенной опорой, состоящей из шарикового и роликового подшипника, которые поддерживают ротор КВД и воспринимают передающие от него осевые и радиальные нагрузки. Центральный привод и третья подшипниковая опора расположены в переднем картере двигателя и смонтированы во внутренней обечайке разделительного корпуса.

Корпус вентилятора - составной конструкции, он состоит из разделительного корпуса, корпуса подпорных ступеней и кожуха вентилятора.

Разделительный корпус вентилятора сварной конструкции, он изготавливается из стального сплава и состоит из центральной части коробчатой конструкции 19 и наружной обечайки 20, которые соединены между собой двенадцатью радиальными стойками 21. Четыре из них являются каналами для прохода:

• кабеля вибродатчика первой опоры (четвёртая стойка в положении «на три часа»);

• датчика частоты вращения ротора низкого давления и дренажной трубки масляного картера (шестая стойка в положении «на пять часов»);

• вертикального вала промежуточного привода и трубки отвода масла (седьмая стойка в положении «на семь часов»);

• трубки подвода масла в передний масляный картер двигателя (десятая стойка в положении «на девять часов»).

На наружной обечайке разделительного корпуса размещены транспортировочные узлы крепления и главный передний узел подвески двигателя на крыло самолёта. Внутренняя часть разделительного корпуса предназначена для поддержания роторов вентилятора, подпорных ступеней и КВД. Разделительный корпус вентилятора выполняет следующие основные функции:

• образует проточную часть внешнего контура;

• образует входной воздушный канал к центральной части двигателя;

• воспринимает нагрузки от ротора и статора вентилятора, от реверсивного устройства;

• используется для размещения коробки приводов агрегатов, главного и промежуточного приводов, их валов;

• обеспечивает систему регулируемых перепускных клапанов 22;

• служит нишей переднего масляного картера двигателя.

Корпус подпорных ступеней состоит из наружной 23 и внутренней обечаек, которые соединены между собой лопатками спрямляющего аппарата 24 вентиляторной ступени. Внутренняя обечайка корпуса составной конструкции, состоящая из наружной стенки 25, разделителя потока 26 и внутренней стенки, которая образована четырьмя специальными концентрическими кольцами 27. Каждое из колец служит для крепления (бандажирования) лопаток направляющих аппаратов и обрамляет рабочие лопатки подпорных ступеней. На внутренней поверхности колец нанесено истираемое покрытие, которое контактирует с торцами рабочих лопаток подпорных ступеней. Бандажное кольцо лопаток направляющего аппарата третьей ступени имеет в позиции «на 3:30 часа» технологическое отверстие для возможности проведения визуального (бороскопического) осмотра. Корпус подпорных ступеней выполняет следующие основные функции:

• поддерживает лопатки спрямляющего аппарата вентиляторной ступени и внутренние акустические панели;

• разделяет общий поток воздуха на первичный и вторичный потоки;

• образует проточную часть внешнего контура и компрессора низкого давления;

• поддерживает лопатки направляющих аппаратов подпорных ступеней.

Функции, осуществляемые кожухом вентилятора 28:

• крепление входного устройства и капотов;

• локализация лопаток вентилятора в случае их обрыва;

• размещение крепёжных узлов акустических панелей;

• размещение истираемого микросферического покрытия для уплотнения торцов лопаток вентилятора.