【文章內(nèi)容簡介】 公司的TAY、RB211和TRENT等系列發(fā)動機以及V2500發(fā)動機都是采用這種形式；但普惠公司的JT9D、PW2000和PW4000系列發(fā)動機上投有采用這種形式。風(fēng)扇的增壓比較高，(葉尖處)，空氣在葉片通道中壓縮得較多，因而葉片的前緣高度比后緣的大很多，除葉冠做成斜的外，葉根處的通道也做成斜度很大的坡面(見圖14)，一般稱之為葉片底座。在CFM56中，底座與葉片做成一體，與燕尾榫頭間有一過渡段。這種設(shè)計不僅加工較難，且榫根承受的離心負荷也較大。在RB211系列等發(fā)動機中，底座是單獨做成的，可避免上述問題。圖14 CFM562風(fēng)扇葉片根部結(jié)構(gòu)由于葉冠做成平行四邊形，各個葉片的葉冠相互抵住，單獨拆換1片葉片是不可能的；但是風(fēng)扇葉片往往會遭到外來物打傷，需在外場飛機上更換葉片，為此，輪盤上固定葉片的榫槽做得較深，葉片榫頭下端與榫槽槽底間留有一間隙，在此間隙中插入特別的墊塊，當(dāng)需拆換葉片時，先將墊塊取出，再將葉片向下壓，使葉冠與相鄰葉片葉冠脫開，這樣就能方便地將葉片單個取出(見圈14)。 3級增壓壓氣機轉(zhuǎn)子采用了鼓式結(jié)構(gòu)，直接與風(fēng)扇輪盤后緣安裝邊用螺栓連接。由于增壓壓氣機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低，直徑小，輪緣處的切向速度小，因此，在所有高涵遭比渦扇發(fā)動機中，均采用縱向剛性好、結(jié)構(gòu)簡單的鼓式轉(zhuǎn)子。只是在CFM562發(fā)動機中，3級轉(zhuǎn)子固定葉片的燕尾棒槽是用拉刀一次拉出的，也即3級轉(zhuǎn)子中，各級的葉片數(shù)完全一樣，葉根處的直徑也一樣。 這樣，使結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工均較簡單，但對性能不利，好在增壓壓氣機本身由于切線速度低，加功能力不大。因而3級采用同樣數(shù)目的葉片，對整體性能影響不大。在3型上仍然采用了這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(見圖1 5)，到了5型就改用環(huán)形燕尾槽了。風(fēng)扇機匣衛(wèi)稱包容環(huán)(見圖1 6)，是用174pH合金鋼做成的，它的前端內(nèi)徑處裝有聲學(xué)襯套。該村套稱為前聲學(xué)村套，沿圓周做成12段，用螺栓固定于機匣上。在風(fēng)扇葉片后，出口導(dǎo)向葉片前、后也裝有聲學(xué)襯套，分別稱為中、后聲學(xué)襯套，也是沿圓周做成12段。所有這些襯套均能在外場更換。與風(fēng)扇葉片相對應(yīng)處的機匣內(nèi)，裝有用易磨材料做的摩擦帶，避免工作中葉冠與機匣直接相磨。機匣外徑上直接加工出四道加強肋條，用以增強機匣的剛性，提高機匣的包容能力。CFM563系列發(fā)動機7圖15 CFM563增壓壓氣機結(jié)構(gòu)圖（與CFM562增壓壓氣機結(jié)構(gòu)相同）圖16 CFM562風(fēng)扇機匣（包容機匣） CFM56發(fā)動機中，高壓壓氣機、燃燒室、高低壓渦輪等部件結(jié)構(gòu)設(shè)計，在3系列中基本保持不變，因此有關(guān)這些部件的設(shè)計特點放在3系列中進行分析。3 CFM563系列發(fā)動機 如前所述,DC8客機換裝CFM562發(fā)動機后，使飛機性能得到大幅度提高，因而激發(fā)了波音公司將它的中程旅客機波音737換裝高涵道比渦扇發(fā)動機的興趣。1981年波音公司與CFMI公司商定，為波音737換裝新一代的高涵道比渦扇發(fā)動機進行合作。當(dāng)時的波音737為200系列，裝用普惠公司的JT8D發(fā)動機，其推力為71 kN級，比DC8用的JT3D發(fā)動機推力小( kN級)，因此，不能直接采用CFM562來換裝到波音737飛機上。為此，CFMI公司在2型的基礎(chǔ)上，維持核心機不變，將風(fēng)扇直徑由1．734 8 m，發(fā)展成推力小于2型的3型發(fā)動機，其推力為89kN級。換裝CFM563型發(fā)動機的波音737稱為波音737300。CFM563系列發(fā)動機8CFM563型發(fā)動機于1984年取得適航證，并于1984年11月裝于波音737300型飛機上投入航線營運。目前此系列發(fā)動機已發(fā)展了4種型號．用于波音737300、400、500系列飛機上。表5列出了3種型號的CFM563發(fā)動機的主要參數(shù)。表5 CFM563系列各種發(fā)動機主要參數(shù) 截至2005年2月，裝有CFM563的波音737共有1969架在航線上使用，共有4457臺CFM563發(fā)動機在使用中，發(fā)動機總累積工作時數(shù)為140180 931發(fā)動機飛行小時(EFH)、100 5l0l3循環(huán)。 m，比CFM563的小(見圖17),如直接在波音737原來裝JT8D的位置上安裝CFM563，則發(fā)動機進口距地面太近，為此，將發(fā)動機向機翼前方外伸較多，這樣， m的高度()，(見圖18)。但進口下唇距地面仍太近，為此，發(fā)動機進氣道進口處未做成整圓，而是將下半部做成橢圓，形成一非圓形的進口，這CFM563與JT8D的比較()。從圖19可以看出，波音737300飛機發(fā)動機進口處的外形做成橢圓形，這是各種飛機中少見的一種進口形狀。圖17CFM563與JT8D發(fā)動機外形尺寸圖18CFM563,JT8D裝在飛機機翼下尺寸比較圖19 裝在波音737300機翼下的CFM563,進氣口為橢圓形 CFM563(見圖20)是在CFM562的基礎(chǔ)上，將風(fēng)扇直徑改小而成的，因此，除風(fēng)扇部件外，其余結(jié)構(gòu)均同與2型的，圖21示出兩型發(fā)動機的共同之處及不同之處。CFM563與CFM562發(fā)動機的比較圖20 CFM563發(fā)動機主要特點由圖21可以看出，新的風(fēng)扇葉片是由CF680的風(fēng)扇葉片按比例縮小而成，用中間凸肩取代了2型中的葉冠結(jié)構(gòu)，另外，增壓壓氣機也稍做了改動，而承力框架及外機匣、包容環(huán)則改用了新的結(jié)構(gòu)。圖21 CFM563與2發(fā)動機主要共同及不同處CFM56風(fēng)扇 始片Ti／TA6v鈦合金做的實心、帶中間凸肩的風(fēng)扇葉片取代了2型中的46片帶冠葉片，葉身高368mm根部為燕尾形榫頭。其安裝方式同于2型，雖然葉身上帶有減振的中間凸肩，但在使用中葉片中振動應(yīng)力仍大，因此，1989年12月起在根部加裝減振塊(見圖22)，利用減振塊與葉片中間根間的相互干摩攘減振，將振動應(yīng)力減低。據(jù)俄羅斯的研究表明，采用干摩擦的減振塊后，能將葉片的振動應(yīng)力降低60％左右，減振效果甚佳。羅羅公司的RB211535ETRENT等發(fā)動機的高壓渦輪葉片(帶冠)中，也裝有類似結(jié)構(gòu)的減振塊。 在CFM565型上，沿用了3型的這種減振塊。圖22還示出了減振塊的安裝結(jié)構(gòu)，減振塊裝于葉身底座與榫頭間截面較窄的中間根處，夾在兩葉片間，由于中間根呈前小后大的三角形，因此，減振塊也做成三角形的，為避免減振塊由后端逸出，在輪盤后緣安裝了由螺栓固定到輪盤上的保持塊，減振塊后端銑出的臺階面卡在保持塊中。 3型的風(fēng)扇輪盤做了較大的改動，由圖23可見，與輪盤做成一體小軸，在2型中是由盤前緣向前伸的(見圖12)，因此，風(fēng)扇軸是穿過盤孔與小軸相連接的；在3型中，小軸是由輪盤后緣向后伸出的，因此，風(fēng)扇軸是在輪盤后端與小軸相連接，不需穿過盤心，這樣，盤心的孔徑可以小些，相應(yīng)地輪盤厚度可以薄些。CFM563與白色螺線形條帶 固定在輪盤前緣的進氣錐做成兩段，后段用RR58／AU2GN鋁合金做成，用后安裝邊與輪盤相連，并作為風(fēng)扇葉片的前擋環(huán)，防止葉片由前端逸出。前錐是用KINEL5504復(fù)合材料做成的錐形薄殼件，它與后段用過盈配合并用螺釘連接。全錐形進氣錐具有較好的防冰能力，但是砂石、雨水和碎冰等外物易于進入核心部分，在CFM563出現(xiàn)幾次飛機遇到大雨造成空中停車事件后，除了采取其他措施(后文將敘述)外，對前錐的形狀進行了試驗研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)如果前錐做成橢圓形，有利于將外物甩向外涵道，因此，1991年2月將前錐改成橢圓形。目前，這兩種形式的前錐同時在使用中的發(fā)動機存在，新生產(chǎn)的發(fā)動機則按橢圓形前錐生產(chǎn),GE90采用了類似的前橢后錐的結(jié)構(gòu)。 為了使人們?nèi)菀装l(fā)現(xiàn)發(fā)動機是否在工作，于1984年5月起，在進氣錐上加涂一白色螺線形條帶，如圖24所示。據(jù)稱，當(dāng)發(fā)動機工作時這種白色條帶形成的變幻的色帶．不僅使人們看出發(fā)動機是在旋轉(zhuǎn)著，而且可驅(qū)散遠方的飛鳥。，也采用了類似的白色條帶。按FAR33部要求，發(fā)動機在獲取適航證時所進行的各項試驗中，有一項吞水試驗，即發(fā)動機在運轉(zhuǎn)中，在慢車狀態(tài)與起飛狀態(tài)下進行吞水試驗，吞水量不得少于空氣質(zhì)量流量的4％，吞水后發(fā)動機要求能夠安全地加速和減速，CFM563型在取證時是滿足了這些試驗要求的，但在實際使用中，卻遇到幾次大雨而造成空中喪失推力事件。例如，由1987年5月到1989年9月的兩年多時間內(nèi)，曾出現(xiàn)過四次飛機著陸過程中遇到特大雨/雹的惡劣氣候條件下，雨水被吞入發(fā)動機造成發(fā)動機喪失推力。這四起事件的情況如下：1987年8月，飛機下降到2424 m時，雙發(fā)喪失推力。在發(fā)動機降速過程中，發(fā)動機重新啟動成功；1988年5月飛機下降到5000m時雙發(fā)喪失推力，重新啟動成功；1988年7月，飛機下降到5800m時單發(fā)喪失推力,1989年9月飛機下降到5300m時雙發(fā)喪失推力，重新啟動成功。 發(fā)動機在大雨中，吸入的雨水未能在進入核心機前甩出到外涵氣流中，是造成這四起事件的主要原因，因為在發(fā)動機設(shè)計階段，對此了解不夠，因而在設(shè)計中沒有采取較好的措施，例如風(fēng)扇出口的分流環(huán)距風(fēng)扇葉片后緣太近等。為了解決遇大雨，雨水進入核心機過多的問題，采取了下述幾個措施： (1)加大風(fēng)扇葉片與分流環(huán)的間距，將分流環(huán)(風(fēng)扇后外涵，內(nèi)涵氣流分流處的環(huán)形結(jié)構(gòu))的進口整流罩換裝長度較小的，使分流環(huán)與風(fēng)扇葉片后緣的間距加長(1989年5月)，便于將進入風(fēng)扇后的雨水甩到外涵。在CFM563的原設(shè)計中，分流環(huán)與風(fēng)扇葉片后緣的間距很短，見圖25。由圖25可看出，風(fēng)扇葉片后緣與分流環(huán)之間的距離太近。因此，在CFM563之后發(fā)展的發(fā)動機，分流環(huán)與風(fēng)扇葉片后緣的間距均風(fēng)扇葉片與分流環(huán)的結(jié)構(gòu)做得較長，圖227分別示出GE90115B、RB211535E4風(fēng)扇葉片與分流環(huán)的結(jié)構(gòu)圖，由圖26，27上可見分流環(huán)與風(fēng)扇葉片后緣的間距均較大，即是2例。(2)加裝放氣活門。重新在增壓壓氣機后加裝12個放氣活門，在發(fā)動機慢車狀態(tài)下打開可將進入發(fā)動機的外物包括雨水甩到外涵氣流中(1989年5月)。一