航空制造业简讯

CFMI公司开始CFM56-5C/P的试飞工作CFMI Started Test Flight of CFM56-5C/P日前，CFMI公司将CFM56-5C/P发动机装在A340飞机上开始了飞行试验，试飞时发动机装在飞机的NO.2位置，首次试飞持续了约3.5小时。该发动机的试飞计划包括50小时性能和操纵性试验。CFM56-5C/P的主要特点是高压压气机采用新的三维气动设计技术和采用新设计的高压涡轮转子叶片，这使其耗油率降低1%和提高出口燃气温度裕度，后者将导致降低10%的发动机维修费用。新发动机还将保持原有发动机的低噪声特点，除能满足所有现有噪声规定外，还具有23分贝的裕…     

TECH56技术计划的高压压气机技术

在TECH56技术计划中,CFMI公司采用三维气动程序设计了一台新的6级高性能压气机。该压气机的总设计目标是:在减少级数的同时大大减少部件数,并提高性能。为此,CFMI公司采用前掠转子和弓形静子,以提高性能;第1,2级采用整体叶盘结构,以降低维修费用、提高耐久性和减少部件数。另外,与目前生产型CFM56发动机压气机相比,压气机叶片数由1518片减少到968片,可调静子级数由4     

TECH56技术计划的发展

为了满足21世纪研制高性能、轻重量、结构紧凑、高可靠性、低排放和低噪声的涡扇发动机的需求,并改进改型现有的航空发动机,CFMI公司于1998年初制定了为期3年的TECH56技术计划。该计划旨在开发和验证未来民用涡扇发动机的先进部件技术,为最终研制单级高压涡轮、中等压比的涡扇发动机提供技术储备。SNECMA公司负责研制后掠风扇、轻质结构和先进低压涡轮;GE公司负责研制高压压气机、低排放燃烧室、高压涡轮和刷式密封;SNECMA和GE公司共同研究高、低压涡轮的相互作用,开发轴承材料、声学技术和控制技术。以CFM56发动机为参照,TECH56技术计划的总目标是降低购买费用15％～25％,降低燃油消耗率4％～7％,降低维护费用15％～20％,NOx排放量降低到低于国际民航组织(ICAO)规定值的50％,噪声比FAR36第3     

CFMI公司启动前沿航空推进（LEAP）技术计划

为了开发和验证CFM56发动机所需的更先进部件技术,1998年初,CFMI公司制定了为期3年的TECH56技术计划,现已实现预期目标。在TECH56技术计划取得巨大成功后,CFMI公司确定了CFM56发动机的未来发展方向,即:总运行费用(包括维护费用)逐步降低;结构设计更加完善;噪声明显降低;排放大大减少;循环参数最优化;控制更加高效;系统集成性明显改善等。为此,CFMI公司又启动了新的技术获取和成熟化技术研究计划———前沿航空推进(LEAP)技术计划,为CFM56系统发动机未来30年或更长时期的发展开发和验证更先进的技术。目前,CFMI公司基本确定了…     

通过孔探方法评估灰尘积累对高压涡轮转子叶片的影响

介绍了一种通过对CFM56-7B发动机在翼孔探检查来评估高压涡轮转子叶片前灰尘积累情况的方法,并选取不同使用时间的8台发动机进行数据对比,分析得出灰尘的堆积量与发动机使用时间、使用循环的关系,探讨提前预判发动机高压涡轮转子叶片严重损伤的可行性,减少非计划换发,为计划性换发提供理论依据。     

CFM56高压涡轮间隙的优化

由法国SNECMA公司和美国GEAE集团组成的CFM国际公司在CFM56发动机研制一开始就努力缩小单级高压涡轮叶片的叶尖间隙而又使其摩擦最小。各型CFM56发动机的验证试验表明,叶尖间隙增大对发动机性能不利。 现在,美国通用电气(GE)公司研制了一种小型不冷却的间隙测量装置,它可以在运转条件下测量高温环境下的高压涡轮叶片的叶尖间隙。该工具与新的分析技术相结合,导致CFM56发动机及其短舱的某些设计更改,通过机匣圆度与转子同心度的改善,发动机性能和性能保持能力得到提高。     

M88-3发动机

M8 8 - 3发动机是M 88- 2发动机的第 1种衍生型发动机 ,于 1999年 2月完成设计 ,2 0 0 2年进行了首次整机试验 ,2 0 0 4年开始进行飞行试验 ,预计 2 0 0 5年左右定型。　　与M 88- 2发动机相比 ,M 88- 3发动机的高压核心机、低压涡轮和发动机控制器部件基本不变 ,33%的部件是新设计的。新的 3级低压压气机是由CENTOR发展而来 ,采用整体叶盘结构和 3D气动设计的宽弦叶片 ,流量增加了 10 % ,达到 75kg/s,压比提高到 4 .5。压气机增加了静子级 ,增大了质量流量 ,提高了在各个飞行区的部分功率下的性能。第 1级高压涡轮采用单晶材料的叶片…     

PW2000“降温型”发动机的发展与设计特点

美国普惠公司为波音757客机研制的PW2037高涵道比涡扇发动机于1984年投入使用后，已被22家航空公司（包括上海航空公司）选用，目前已交付近900台，累积使用时间超过1200万小时。到1992年，它的可靠性指标（空中停车率、提前换发率）已趋稳定，即该发动机已进入成熟期（见图1）。目前它总的空中停车率为0．013次／1000小时，达到较先进的水平。1989年，普惠公司对PW2000系列发动机（PW2037是该系列的第一个型号）作过一些改进，例如：对高压第一级涡轮工作叶片进行了改进；高压涡轮叶片外封气环带采用了283陶瓷涂层；增加了高压第一级导…     

基于高压涡轮叶片寿命损耗的航空发动机功率控制

提出了基于高压涡轮（HPT）叶片寿命损耗计算的功率控制策略.通过飞机和发动机模型在不同环境条件下进行飞行任务仿真,得到推力需求及HPT叶片温度等参数,采用逆向工程方法进行HPT叶片寿命损耗计算.结果表明:在满足推力需求的同时,采用降低HPT叶片温度的控制策略能明显减少在不同环境条件下HPT叶片寿命损耗.通过不断调整发动机高压涡轮环境温度使之工作在推力需求基线附近,达到了有效延长发动机寿命的目的,验证了高压涡轮叶片寿命损耗计算方法简单可行.表明基于HPT叶片寿命损耗的发动机功率控制降低发动机寿命周期成本的有效性.      

GENX发动机采用革新的涡轮

GENX发动机采用了革新的材料、涂层和结构的涡轮。该涡轮的特点是：采用先进的设计程序和高效的叶片结构，利用较少的叶片取得了很高的效率，并且大大减轻了质量和降低了费用；采用粉末冶金盘、特制的涂层、革新的冷却结构和叶片材料，获得了很高的性能和较高的寿命；采用GE公司在YF120发动机和TECH56技术计划研制并验证的对转涡轮技术，使部件减少、质量减轻和效率提高。     

数控铣修复高压涡轮导向叶片技术

本文主要研究了数控铣修复某型发动机M951高压涡轮导向叶片,为涡轮导向叶片的修复提供了理论依据.通过三坐标检测,并对所得检验数据进行分析,得出采用此工艺方法修复的高压涡轮导向叶片能够满足其表面质量、位置精度和其它设计要求.     

高压涡轮间隙控制

现代航空燃气涡轮发动机的高压涡轮间隙对发动机效率即经济性和可靠性影响很大。高压涡轮间隙过大,漏气损失增大,发动机效率降低,供油量增加,使发动机高温,对发动机的寿命有不利影响;高压涡轮间隙过小,在大转速时可能使叶片折断,发动机失效。因此,高压涡轮的间隙大小对发动机高效、安全而可靠工作至关重要。本文以CFM56—3民用高涵道比涡扇发动机为例,分析高压涡轮间隙的控制方法以及对发动机性能的影响情况。     

两级高压涡轮三维时序效应研究

为研究三维时序效应对多级涡轮效率的影响,采用课题组自主研发的三维CFD计算软件NUAA-Tur-bo,对GE公司高效节能发动机两级高压涡轮进行了非定常数值模拟。其中,边界条件的设置采用了相位延迟方法。计算结果表明,涡轮性能参数计算结果与实验数据基本吻合。先后验证了二维时序效应、三维时序效应对涡轮流场的影响,并利用非定常计算结果进行了分析。证实应用三维时序效应,可改变第一级转子叶片尾迹在第二级转子叶片前缘的相对位置,以及第二级转子叶片不同叶高处吸力面尾缘的附面层流动,最终能够提高涡轮效率。     

某型发动机高压涡轮工作叶片内腔异物清理技术

针对某型发动机高压涡轮工作叶片内腔网状冷却孔中堵塞的异物,研究了一种嵌入接触式微孔清理技术,采用专用清洗剂,并设计了专用清理工具,形成了高压涡轮工作叶片组合清理工艺。经该技术清理后的高压涡轮工作叶片,可获得80%以上的内腔清洁度合格率。     

CFM56发动机的几种新改型

室后,与装单环腔燃烧室的-5B相比,NO_x减少40％。装双环腔燃烧室的-5B已在瑞士航空公司的A321飞机上投入使用。为进一步减少双环腔燃烧室的污染,CFMI公司正在研究该燃烧室的冷却系统、燃油喷嘴与控制系统。CFM56-5BX-5B装在A321上未达到降低耗油率约3％的目标后,CFMI公司决定设计一种全新的通用核心机以继续降低耗油率和为未来发动机的发展提供有效的核心机     

从CFM56-3到CFM56-7——波音737的换代动力

在CFMI公司的CFM56-3发动机作为波音737飞机的动力于1984年投入使用后,使波音737飞机成为国际民用飞机市场最畅销的产品。10多年来,包括我国在内,波音737飞机的机队一直得到稳定发展。1993年,波音、CFMI以及一些航空公司开始酝酿下一代波音737飞机,从而启动了装备波音737-600/-700/-800 飞机的CFM56-7发动机计划。经过3年时间的研制,1996年12月,-7型发动机取得合格证。这一进展显示了该公司的雄厚实力和     

齿轮传动风扇PW8000高涵道比涡轮风扇发动机

美国普惠公司于今年2月公布了一项新型发动机的发展计划——齿轮传动风扇的PWS000高涵道比涡轮风扇发动机,它由单级风扇、3级增压压气机、5级高压压气机、1级高压涡轮、3级低压涡轮组成（图1）,低压涡轮首先驱动增压压气机,然后通过减速器传动风扇。在该发动机中,将采用一些新发展的技术,使它具有级数少,效率高,排污低,噪声低,直接使用费用低,维修成本低等特点。表1列出了该发动机的主要参数。PWS000发动机是为了发展一种比PW600O推力为大的发动机,以便参与B737、A319、A32O、A321等系列客机市场的竞争。PW600O是普·惠公…     

某型发动机高压涡轮叶片叶尖裂纹修复工艺研究

采用激光熔焊法,排除了某型发动机高压涡轮工作叶片叶尖裂纹超标及开口型叶尖裂纹故障。对修理后的叶片进行了热冲击试验考核,考核证明了修复后的高压涡轮工作叶片可满足发动机工作要求。     

低速模拟技术在高压涡轮级中的应用

借鉴低速模拟技术在航空发动机高压压气机研究中的成功经验,探索了将其应用于高压涡轮部件时的气动设计方法,提出了一种改进的叶型重设计方法.以此方法为设计准则,选取E3发动机高压涡轮的第1级为原型高压涡轮,设计了与其相似的低速涡轮试验设备.在设计过程中保证了两者之间相等或相近的稠度、展弦比等结构参数,相近的效率、负荷系数、沿径向分布的效率和气流角等气动参数,以及类似的无量纲叶片表面等熵马赫数分布形式.数值模拟结果表明:由于低速涡轮设备的落压比、总温比等参数均与原型高压涡轮差别较大,压气机低速模拟中常用的流量系数、叶片表面压力分布等相似参数不再适用.按照给出的结构和气动相似参数所设计的低速涡轮模型达到设计要求,其能够反映出原型高压涡轮主要的气动参数变化趋势,能够作为涡轮内部气动热力学研究的试验载体.      

基于典型飞行任务的CCA技术优势分析

基于典型飞行任务,在F-119发动机方案的循环参数基础上,对采用冷却冷却空气（CCA）技术的航空发动机性能开展研究,分析CCA技术对发动机总体性能及涡轮叶片温度的影响规律,评估采用CCA技术的涡扇发动机对其所装配飞机的飞行性能的影响。结果表明：针对仅预冷高压涡轮动叶冷却气方案,当保持冷却空气流量不变时,采用CCA技术可将涡轮冷气温度降低16.98%~41.21%,使得高压涡轮动叶表面最高温度降低8.89%~16.80%;当保持叶片表面最高温度不变时,采用CCA技术可减少高压涡轮动叶48.61%的冷却用气,且发动机的推力和耗油率等总体性能基本不变;针对同时预冷高压涡轮导叶和动叶冷却气方案,通过调整循环参数,在保持冷却空气流量和叶片温度不变的前提下,可使涡轮前最高温度提高6.91%,从而提高典型飞行状态下的航发推进性能,进而有效提升所配装飞机的起飞载质量、最大爬升率、最大马赫数、使用升限及航程等飞行性能。