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典型航空燃气涡轮发动机结构分析（讲义）北京航空航天大学能源与动力工程学院2007年3月前言航空燃气涡轮发动机的发展已有70年的历史，特别是在近20年以来在结构设计，生产工艺和应用材料上都有了飞速的发展，同时在结构设计上英国罗罗公司，美国通用电气公司、普惠技术联合公司和俄罗斯的航空动力设计集团都逐步形成各自的设计风格和结构特点。
在航空发动机的结构设计中各设计集团在新机的结构设计上一般新结构所占比例不超过30％，因此，在航空发动机发动机结构设计中体现出鲜明的继承性和创新性。
在初步学习了航空发动机结构设计的基础知识后，通过对各设计集团（公司）所设计的航空发动机，在结构设计中的特征进行对比分析有助于更好的了解各种结构的使用优点和问题。
本讲义选取了6种结构设计特征鲜明的燃气涡轮发动机在结构设计方面进行了论述和分析，以加深对航空发动机结构设计中的各种结构使用的条件的理解。
为适合航空发动机维修专业学生的使用，本讲义对两种民用涡扇发动机（CFM56、PW4000）的维修和装配进行了介绍。
目录第一章WP7涡喷发动机 (1)1.1概况 (1)1.2结构和系统 (3)1）总体结构 (3)2）压气机 (8)3）燃烧室 (13)4）涡轮 (15)5）加力燃烧室 (22)6）附件传动系统 (23)7）滑油系统 (24)第二章斯贝涡扇发动机 (26)2.1研制概况 (26)2.2结构和系统 (26)1）总体结构 (26)2）压气机 (28)3）高压压气机 (33)4）燃烧室 (33)5）高压涡轮................................................................................................................................. - 37 -6）低压涡轮................................................................................................................................. - 37 -7）加力燃烧室............................................................................................................................. - 37 -8）尾喷管..................................................................................................................................... - 39 -9）其他......................................................................................................................................... - 39 -第三章F404系列涡轮风扇发动机.................................................................................................... - 40 -3.1F404系列发动机研制与结构 .. (40)1）发展综述................................................................................................................................. - 40 -2）结构设计特点......................................................................................................................... - 41 -3.2F414发动机研制与结构 (43)1）研制背景................................................................................................................................. - 43 -2）主要设计特点......................................................................................................................... - 44 -3.3广泛的可靠性试验 . (48)3.4研制概况 (50)第四章АЛ-31Ф涡扇发动机 (51)4.1研制概况 (51)4.2结构和系统 (51)第五章CFM56系列涡轮风扇发动机结构 (59)5.1CFM56系列发动机研制背景及发展概况 (59)1）发展概述 (59)2）技术数据 (61)3）装机对象 (61)4）结构概述 (61)5.2结构设计特点 (62)1）总体结构 (62)2）风扇及增压压气机 (65)3) 风扇叶片及进气整流锥 (67)4）风扇机匣 (72)5）高压压气机(HPC) (72)6）扩散器及燃烧室 (74)7）高压涡轮 (76)8）低压涡轮(LPT) (80)9) 发动机安装节 (83)10）滑油系统 (84)11) 控制系统 (84)12）起动系统 (85)第六章PW4000系列涡轮风扇发动机结构 (86)6.1PW4000系列发动机研制背景及发展概况 (86)1）发展综述 (86)2）装机对象 (87)3）技术数据 (88)4）结构概述 (88)6.2结构设计特点 (89)1）总体结构 (89)2）低压压气机（LPC） (96)3）压气机进气锥 (97)4）风扇叶片 (98)5）风扇机匣 (99)6）中介机匣 (102)7）高压压气机(HPC) (103)8）扩散器及燃烧室 (104)9）涡轮导向器 (108)10）高压涡轮(HPT) (108)11）低压涡轮(LPT) (110)12）涡轮排气机匣 (111)13）角齿轮箱（AGB） (112)14）主齿轮箱(MGB) (113)15）发动机安装节 (113)第一章WP7涡喷发动机1.1概况涡喷7系列发动机是带加力燃烧室的双转子涡轮喷气发动机，是歼7、歼八8飞机的动力装置。
目录1 引言 (1)1.1航空发动机的重要性 (1)1.2航空燃气发动机的现状与发展 (1)1.3选题的目的和意义 (2)1.4本课题研究的问题 (2)2 附件传动系统 (3)2.1附件传动系统的工作条件和设计要求 (4)2.2航空燃气涡轮发动机中双速传动装置概述 (4)2.3航空燃气涡轮发动机中双速传动装置工作原理 (5)2.4燃气涡轮发动机起动过程 (6)2.5棘轮式齿轮 (7)3 航空齿轮 (9)3.1航空齿轮加工现状与发展 (9)3.2航空传动齿轮构件对材料技术的要求 (9)3.3国内外航空发动机齿轮材料 (10)3.3.1 几种齿轮材料的工艺性 (11)3.3.2 齿轮材料的发展前景 (11)4 棘轮式齿轮设计 (13)4.1参数输入 (13)4.2轮齿参数的一般设计原则 (13)4.3齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择 (13)4.3.1 小齿轮齿数 z1 的选择 (14)4.3.2 齿宽系数φd的选择 (14)4.3.3 齿轮传动的许用应力 (15)4.3.4 齿轮精度的选择 (17)4.4双速传动装置中齿轮传动比的确定 (18)4.4.1 齿轮具体参数计算 (19)5 齿轮主要制造方法 (26)6 棘轮式齿轮的加工工艺 (28)6.1棘轮式齿轮主体加工规程 (29)6.2棘轮轴的加工工艺规程 (31)6.3零件组合焊接 (32)7 结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)1 引言随着燃气涡轮发动机的发展，推重比的要求越来越高，就要求尽量减轻发动机中部件的数量和结构重量，减小发动机的结构尺寸，以符合未来飞机制造的需要。
1.1 航空发动机的重要性航空发动机的作用是非常重要的，其性能的好坏直接影响着飞机的飞行性能、可靠性及经济性，因此，它被喻为飞机的“心脏”。
由于航空发动机要在高温、高压、高转速和高负荷的环境中长期反复地工作，而且还要求具有重量轻、体积小、推力大、使用安全可靠及经济性好等特点，因此，必须要有很强的设计、加工及制造能力，是一种典型的技术密集型产品。
《民航概论》课程作业民用航空涡轮喷气发动机各部件简介及其工作原理姓名：***学院(系)：民航（飞行）学院专业：*************班级：0710103学号：******************二О一二年十二月二十四日民用航空涡轮喷气发动机各部件简介及其工作原理民用航空自开始以来，随着时代的变迁和人们生活水平的提升，正处于高速发展状态。
各经济发展较迅速的国家均争相发展自己的航空航天产业，民用航空则是一个关系民生的重要组成部分。
我国自1920年开通第一条航线以来，民航正处于跨越式发展阶段，无论是投入还是硬件设施，足以与发达国家相聘美。
然而发动机作为飞机的心脏，一直是遏制民航发展的一个瓶颈。
作为南京航空航天大学民航学院的一名学生，在学习了民航概论，飞行原理等课程后，通过参考各种文献和书籍，我在这仅其中的很小一部分，即航空涡轮喷气发动机发表自己的一些浅薄认知。
民用航空发动机作为飞机的核心，关系着整架飞机的运行及安全。
喷气涡轮发动机共由五部分组成：进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管。
每一个部分各自发挥着作用，又相互影响，相互制约。
1.进气道在民用航空中发动机一般是一个独立的整体，进气道也几乎与机身有一定间隔，并非作为一体化设计，当然也有将发动机与机身进行一体化设计的，一般在军用飞机中较为常见。
进气道作为发动机的起始部分，有着非常重要的作用，对整台发动机的工作有着重要的影响，甚至可以说，如果进气道出问题，整台发动机都不能工作甚至毁坏。
进气道的作用大致为：在各种状态下，将足量的空气以最小的流动损失，顺利地引入压气机；当压气机进口处的气流马赫数小于飞行马赫数时，通过冲压压缩空气，提高空气的压力；在所有飞行条件和发动机工作状态下，进气道的增压过程避免过大的空间和时间上的气流不均匀性，以减少风扇或压气机喘振和叶片振动的危险；进气道的外阻力应尽可能小。
进气道有两种，分别是亚音速进气道和超音速进气道。
在民用航空中，安全始终是放在首要地位，因此绝大部分民用客机是工作在亚音速阶段。
一、引言飞行技术专业本身的特点要求其专业课必具备理论联系实际、理论指导实践的特色，比如“航空燃气涡轮动力装置”，其在向学生介绍了航空燃气涡轮发动机组成、工作原理、性能特点之后，必须还要介绍如何正确操作使用发动机，发动机不正常工作时的表现和处置措施，以及如何预防发动机的不正常工作[１]。
因为该专业的毕业生是航空发动机的操作者，专业知识的学习最后要落脚于操作实际。
因此，在介绍发动机的正常操作、特情处置时，授课老师就需要讲清楚如此操作处置的内在逻辑，便于学生消化和记忆，能清楚掌握相关知识要点及内在联系、并能在以后的驾机操作训练中快速形成职业自觉。
“航空燃气涡轮动力装置”第6章发动机起动的内容[２]（P175-187）就具有明显的理论指导实践特征，教学目标是让学生掌握与发动机起动相关的知识后，能在地面和空中正确起动发动机、能在遇到不正常起动现象时准确判断与处置。
为达到这样的教学目标，就需要在分析具有理论联系实际、理论指导实践特征的课程内容对“教”“学”两方面要求的基础上，进行合理的线上线下教学设计。
二、教学内容分析（一）教学重点和难点教材将本章内容编为三节[２]（P3-4），根据以往经验，线下需2个课时（45分钟/课时）才能完成授课。
这三节内容可归纳为图1中列出的6个主题。
其中，教学重点：a.典型发动机的地面起动；b.不正常起动；c.空中起动。
教学难点：a.正常起动过程三阶段的划分依据，及不同起动阶段中发动机的表现；b.不正常起动现象及其发生的内在机理；c.空中起动相较于正常起动的特点，注意事项及内在机理。
相应知识点的教学应对策略已列于表1中。
（二）教学目标课程整体教学目标需要体现在各个章节的教学中，因此，梳理完本章教学内容之后，有必要明晰本章教学目标，方便在后续的教学设计和实践线上线下混合式教学设计魏武国，林彬彬，张恒铭，付尧明（中国民用航空飞行学院航空工程学院，四川德阳618307）［摘要］飞行技术专业的专业课具有明显的理论联系实际、理论指导实践特征，所有专业知识的学习最后都要落脚于操作实际，其中“航空燃气涡轮动力装置”第6章发动机起动的知识内容更是如此。
