1.3. Общие и отличительные особенности конструкции двигателей семейства cfm56. Назначение и эксплуатационно-технические характеристики

Авиационные турбовентиляторные двигатели семейства CFM56, в общей схожести, имеют модульную конструкцию и выполнены по двухвальной прямоточной схеме [2]. Каждый двигатель включает в себя каскады высокого и низкого давления, которые в свою очередь имеют барабанно-дисковый ротор. Вращаются роторы в направлении часовой стрелки по полёту. Все двигатели семейства включают в себя следующие главные модули:

• главный модуль вентилятора;

• главный модуль газогенератора;

• главный модуль турбины низкого давления;

• главный модуль вспомогательного привода;

В свою очередь, каждый из главных модулей включает в себя подмодули. Главный модуль вентилятора включает в себя:

• вентилятор и подпорные ступени;

• первую и вторую подшипниковые опоры;

• центральный привод и третью подшипниковую опору;

• корпус вентилятора.

Главный модуль газогенератора включает в себя:

• ротор компрессора высокого давления;

• статор компрессора высокого давления;

• задний статор компрессора высокого давления;

• корпус камеры сгорания;

• жаровую трубу;

• сопловой аппарат турбины высокого давления;

• ротор турбины высокого давления;

• сопловой аппарат первой ступени турбины низкого давления.

Главный модуль турбины низкого давления включает в себя:

• статор и ротор турбины низкого давления;

• вал турбины низкого давления;

• задний корпус турбины низкого давления.

Главный модуль вспомогательного привода включает в себя:

• коробку приводов и промежуточный привод.

Системы двигателя, без которых работа двигателя невозможна, составляют первую группу систем. В неё входят:

• система воздушного охлаждения;

• система воздушного уплотнения;

• система смазки;

• система подачи и распределения топлива;

• система контроля;

• система управления двигателем;

• система индикации;

• система зажигания;

• система отвода выхлопных газов и реверса тяги;

• система запуска;

• входное и выходное устройства, капоты.

Системы, которые не относятся к двигателю, но связаны с ним функционально относятся к планеру и являются неактивными при нормальной работе двигателя. Эти системы составляют вторую группу систем, в которую входят:

• противопожарная система;

• противообледенительная система.

Системы двигателя, связанные с энергообеспечением самолёта, составляют третью группу систем – системы питания. К ним относятся:

• система электроснабжения;

• пневматическая система;

• гидравлическая система.

Все двигатели семейства CFM56 имеют идентичный газогенератор высокого давления, который состоит из девятиступенчатого компрессора, кольцевой камеры сгорания и одноступенчатой турбины. Некоторые компоненты систем и конструкции также являются идентичными.

Под воздействием факторов научно-технического прогресса: морального и физического устаревания АД; потребности в более экономичных, бесшумных и надёжных двигателях с малым уровнем выбросов вредных веществ, конструкция двигателя в процессе эволюции претерпевала некоторые изменения. В первую очередь эти изменения обуславливались потребностями рынка и заключались в том, что двигатели рассчитывались на разные классы тяги, в результате чего двигатели семейства имеют различия в массе, габаритах, степени двухконтурности, в количестве рабочих ступеней компрессора низкого давления и турбины. Требования регулирующих ведомств и органов также привнесли свой вклад в изменение конструкции двигателей. Например, постоянно ужесточающиеся требования по охране и защите окружающей среды вынудили разработчиков поработать над снижением уровня выбросов вредных веществ, поэтому на последних типах двигателей применяются двузонные жаровые трубы и жаровые трубы новой технологии TAPS (Twin Annular Premixing Swirler). Требования по шуму побудили внедрить в конструкцию акустические панели. Предъявляемые требования по безопасности и надёжности повлекли за собой изменения в системе автоматического регулирования двигателем, она перешла от гидромеханической к электронной первого и второго поколения. Использование новых технологий проектирования тоже сыграли значительную роль, возможность трёхмерного аэродинамического проектирования рабочих лопаток позволила повысить КПД ступеней, снизить количество лопаток каждой ступени, а вместе с этим общую массу двигателя. Опыт эксплуатации ранних двигателей также сыграли для последних серий немаловажную роль. В процессе эксплуатации выявлялись несовершенные технические решения элементов конструкции и заменялись более совершенными. К примеру, на двигателях ранних серий использовались конические и эллиптические кок – обтекатели (рис.1), конические обтекатели обеспечивали отличные противообледенительные характеристики, а эллиптические – характеристики по градоустойчивости [18]. На последних же сериях (CFM56-5 и CFM56-7) применены коникоэллиптические обтекатели, как хороший компромисс между противообледенительными и градоустойчивыми характеристиками. В настоящее время, в рамках программы TECH56, многие другие новые технологические решения, полученные с опытом эксплуатации двигателей семейства, внедряются в существующие двигатели (в основном CFM56-5 и CFM56-7) и используются в разработке новых двигателей.

Рис. 1. Схемы кок – обтекателей [18]

Таблица 7

Данные по количеству ступеней и рабочих лопаток двигателей CFM56-ALL [4]