2PW4000支承结构(精)

Pw4000目录研制情况：PW4000结构和系统型号：PW4000 用途：民用类型：高涵道比，轴流式，涡轮风扇发动机国家：美国厂商：普拉特·惠特尼公司（Pratt & Whitney）生产现状：生产装机对象：PW4000-94“（A310-300，A300-600，B767，B747-400，MD-11）PW4000-100”（A330）PW4000-112“（B777）编辑本段研制情况：1982年12月8日，美国普拉特·惠特尼公司正式宣布将研制一种商业用大推力涡扇发动机PW4000。

旨在取代该公司原用于B767-200、-300、-300ER，A310-200、-300、A300-600，B747-200B、-300等客机上的JT9D-7R4发动机，并满足未来宽体客机的需要。

为此，设计的目标是在发动机安装尺寸不变的情况下，采用先进技术提高发动机性能(增加推力，降低耗油率)。

PW4000是一系列发动机的总名称，具体发动机型号则在PW(表示普惠公司研制的发动机)之后用4位数字表示，其中第1位数字“4”，表示普惠公司民用大推力系列发动机；第2位数字表示所装飞机的公司代号，0表示波音公司，1表示空中客车公司，4表示麦道公司；第3、4位数字表示推力级，即该2位数乘以1000即为该发动机的以磅为单位的推力值。

例如，PW4168表示用于空中客车的、起飞推力为68000 lb(30246daN)的发动机。

该机的设计工作于1983年7月结束，同年7～11月进行了高压压气机的全尺寸试验，结果证明该部件达到了预期性能。

1984年4月，进行了首次台架试车，推力达27488daN。

该机于1985年7月31日首次进行了装备A300B的飞行试验，1986年7月获得推力24909daN 级(即PW4052、PW4152)适航证，1988年4月获推力26690daN级(即PW4158)适航证。

1987年7月首次交付使用，装备于B767-200、A310飞机。

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PW4000高压压气机转子
高压转子采 用盘鼓混合式结 构，且为焊接和 短螺栓连接。其 结构特点是由盘、 鼓筒和轴组成， 兼具鼓式转子抗 弯性和盘式转子 强度高的特点。
11级高压压气机的增压比约为11.0，平均级增压比为1.234。叶片与低 压压气机一样，采用了可控扩散叶型。高压转子为焊接结构。后3级镍基合 金盘与后轴焊成一体，第2-8级钛合金盘焊成一体，第1级盘和前轴（均为钛 合金）做成单件，然后在第1-2级和第8-9级盘间分别用短螺栓连接以组成整 电 体子转信子息。工程学院
PW4000 支点—1号轴承结构
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PW4000支点-1.5号轴承
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滑油喷嘴
9级气， 封严
PW4000支点-2号轴承
➢滚珠轴承 ➢弹性支承 ➢挤压油膜阻尼器 ➢端面石墨封严 ➢内环供油
弹性支座，降低转子支承刚性，使发动机工作转 速低于临界转速，减少振动。折返式弹性支座，在限 幅环中充以滑油，形成了“带挤压油膜的弹性支座”
时径向飞出发动机。
2.中介机匣结构特点
➢ 风扇和高压压气机之间的中介机匣是主承力机匣，也是最复杂的构 件。 它的中心部分是由合金钢铸成的带9个承力支持的同心三层圆 环。外涵道中的9个承力支板单独铸成后焊在中心部分外环上。这种 用铸、焊结合制造复杂构件的办法，也是新一代发动机中为减少零 件数常采用的措施。
➢ PW4000发动机单级风扇上固定着4级低压压气机，风扇叶 片保留有一个减振凸台，虽然对凸台的设计做了许多改进， 但与无凸台相比，在性能、强度、和加工性等方面仍略为 逊色。叶片前缘由原先常规的尖头改成椭圆，提高其抗外 物撞击能力。
➢ 38片叶身带中间凸肩的钛合金叶片（PW4084为无凸台的宽 弦空心叶片）。

❖1. CF6 1978年后采用钢机匣；
❖2. F404 1987年后高压压气机采用钢机 匣(M152)；涵机匣采用PMR15复合材 料，发动机总重量增加0.454千克。
❖3.CFM56 加防火衬套，1987年10月采 用钢机匣(M152)，零件数减少140件， 重量仅增加5,63千克。
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高压涡轮冷却系统
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三、风扇结构
❖ 1)空心风扇叶片 ❖RR公司和PW公司研制 ❖首先在RB211-535E4使用 ❖后在V2500、RB211-524G/H上使用。 ❖现在研制第三代超塑性成型、扩散连接 风扇叶片。
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三、风扇结构
❖2）叶身带中间突肩 ❖作用：
❖减小叶片振动 ❖提高抗外物打伤
❖高状态下的高温耐久性
❖采用先进的涡流器技术，单头部燃烧室
❖改善扩压气的气动设计
❖创新燃油分配系统
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五、燃烧室结构
❖内、外机匣连同带叶栅的扩散器整体铸出
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五、燃烧室结构
❖ 燃烧室火焰筒 ❖由滚轧出的环形段焊接 (EBW) 而成 ❖焊缝位于冷却孔附近的冷区 ❖采用Hastelloy X 镍基高温合金 ❖与燃气接触的表面用等离子喷涂一层隔 热涂层 ❖头部用Inconel 625 镍基合金铸出
❖在推重比为8 以上的发动机上也大多采 用。
❖最主要的是减小零件数，减小重量
❖主要在高压压气机后几级采用
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四、高压压气机结构
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四、高压压气机结构
❖ 2）高压压气机的钛火问题 ❖全钛转子和钛合金机匣 ❖主要需要解决钛火问题

图1典型双转子大涵道比涡扇发动机流道图风扇增压级压气机燃烧室高压涡轮低压涡轮压气机过渡段涡轮过渡段如图2所示，首先识别可以设置承力框架的位置：图2可设置承力框架的位置①风扇前端，可支承低压转子前端；②压气机过渡段，可支承高压转子前端和低压转子前端；③燃烧室机匣，可支承高压转子后端；④涡轮过渡段，可支承高压转子后端和低压转子后端，但是部分机型涡轮过渡段极短，甚至没有涡轮过渡段，此部分机型则不能在涡轮过渡段处设置承力框架；⑤低压涡轮后端，可支承低压转子后端，亦可通过中介轴承的方式间接支承高压转子后端。

[1]3.2承力框架布局设计原则承力框架布局设计主要遵循以下原则：①尽量减少承图5高压转子1-2-1支承方案图3高压转子1-0-1支承方案图4高压转子1-1-0支承方案图6高压转子1-2-0支承方案与单滚珠相比，珠棒并用方案的主要缺点是增加了零组件数量、增大了重量，优点主要包括：通过合适的轴承座刚度分配，可使滚棒轴承承受几乎全部径向力，而滚珠轴承基本只承受轴向力，的工作状态均比较理想，增加了轴承的寿命和可靠性；滚棒轴承的径向游隙一般要小于滚珠轴承，经过长时间的磨损之后，因此增加了滚棒轴承后，好的限制高压转子的涡动（涡动即由于转子不平衡等引起高压转子实际轴线绕理论轴线旋转的运动）由于滚棒轴承直径较小，可更加靠近压气机转子，大部分机型低压转子采用0-2-1或0-3-0支承方案。

如图8和图9所示，0-3-0支承方案比0-2-1支承方案少1个承力框架，减重效果非常明显，但是低压涡轮轴需要绕过低压转子后支点，长度更长，进一步增加了低压涡轮轴的加工难度。

一般而言，如果0-3-0支承方案技术风险可控，考虑到减重收益较大，应优先选择0-3-0支承方案。

图7珠棒并用结构示意图图8低压转子0-2-1支承方案图9低压转子0-3-0支承方案图10低压转子0-3-1支承方案图11低压转子0-1-1支承方案前珠后棒方案的主要优点包括：1）风扇轴一般设计为前粗后细的结构，而滚珠轴承直径一般比滚棒轴承大，因此前珠后棒方案能够利用风2）如果风扇轴因异常情况断裂，滚珠轴承可确保风扇/增压级转子不致向前飞出，造成更大的破坏，低压涡轮转子脱离滚珠轴承限制，可向后移动，使轴向碰磨结构（通常设置在低压涡轮处）起作用，从而防止低压涡轮无负载飞转（无负载飞转可能导致低压涡轮盘破裂，击穿机匣和图12前珠后棒方案图13前棒后珠方案。