整體葉盤

整體葉盤

為了滿足高性能航空發動機而設計的新型結構件
整體葉盤是為了滿足高性能航空發動機而設計的新型結構件,是航空發動機的重要轉動部件,在離心力、氣動力等多變載荷下工作[1]。其将發動機轉子葉片和輪盤形成一體,省去了傳統連接中的榫頭、榫槽及鎖緊裝置等,減少結構重量及零件數量,避免榫頭氣流損失,提高氣動效率,使發動機結構大為簡化,現已在各國軍用和民用航空發動機上得到廣泛應用。國外整體葉盤制造技術主要有:焊接工藝技術、銑削加工技術、精鍛制造技術、電解加工技術等。
  • 中文名:整體葉盤
  • 外文名:The overall semal
  • 用途:滿足高性能航空發動機
  • 學科:航空工程
  • 領域:導航

簡介

整體葉盤是為了滿足高性能航空發動機而設計的新型結構件,結構模型如圖1所示,其将發動機轉子葉片和輪盤形成一體,省去了傳統連接中的榫頭、榫槽及鎖緊裝置等,減少結構重量及零件數量,避免榫頭氣流損失,提高氣動效率,使發動機結構大為簡化,現已在各國軍用和民用航空發動機上得到廣泛應用,如EJ200、F119、F414等軍用發動機,法國SNECMA公司生産的P.A.T驗證核心機以及美國P&W公司生産的基準發動機等民用大流量比發動機。

整體葉盤優點

(1)輪盤的輪緣處不需加工出安裝葉片的榫槽,因而輪緣的徑向尺寸可以大大減少,從而使轉子質量減輕,可以顯著提高發動機的推重比。

(2)整體葉盤結構取消了葉片的鎖緊裝置結構,使得發動機零件數目大量減少,不僅使成本降低,而且有利于裝配和平衡,提高了發動機的可靠性,延長了轉子的壽命。

(3)采用整體葉盤後氣流流道變得圓滑,消除了盤片分離結構中氣流在榫根與榫槽間隙中洩漏所造成的損失,提高了氣動性能和工作效率,同時可以避免由于裝配不當或榫頭的磨蝕,特别是微動磨損、裂紋和鎖片損壞帶來的故障,從而減少維修次數和成本。

(4)随着航空發動機涵道比、推重比及服役壽命要求的不斷提高,整體葉盤在氣動布局上采用了新的寬弦、彎掠葉片和窄流道等新技術,從而進一步提高了氣動效率。

整體葉盤缺點

(1)整體葉盤加工困難。因此隻有制造技術發展到一定水平後,整體葉盤的應用才成為可能。

(2)發動機在使用過程中,轉子葉片常遇到外物打傷或因振動葉片出現裂紋。

(3)為避免整體葉盤損壞後,使整個轉子拆換,因此将整體葉盤與其他級用螺栓相連,形成可分解的連接結構。

(4)由于高壓壓氣機葉片短而薄,葉片離心力較小,輪緣徑向厚度小,采用整體葉盤結構,重量減小不顯著。

(5)由于整體葉盤的葉型複雜,精度要求高,葉型薄,受力後變形大,所以加工量非常大。

整體葉盤制造

國外整體葉盤制造技術主要有:焊接工藝技術、銑削加工技術、精鍛制造技術、電解加工技術等。采用的工藝流程為:精密鍛造+數控加工;精密焊接+數控加工;高溫合金精鑄毛坯+熱等靜壓處理。美、英、俄等發達國家在整體葉盤制造領域處于領先地位,且其具有先進的銑削裝備、焊接工藝裝備等。

國内對航空發動機整體葉盤制造技術的研究達到一定高度,已實現整體葉盤的完整制造,通過對整體葉盤結構及制造工藝需求分析,國内采用複合制造工藝,主要劃分為:近成形毛坯制造、精确成形加工、表面抛光、表面處理等過程,每個工藝階段又劃出多種工藝技術,諸多工藝技術經過複合形成各種不同的整體葉盤制造工藝流程,同時,其中一些技術國内尚處于研究發展階段。

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