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1、航空发动机构造及强度授课教师：艾延廷航发动机教研室*18.4 静子承力系统承受和传递发动机静子机匣上负荷的壳体和构件组成了发动机的静子承力系统。一、单转子发动机传力方案内传力、外传力、内外混合传力及内外平行 传力。 1、内传力尾喷管、加力燃烧室上的负荷以及作用于涡 轮机匣上负荷，均由机匣3承受并传到前面的安装 节。分管式燃烧室多采用。 第8章 航空发动机总体结构设计Date2图7-29 发动机内传力方案第8章 航空发动机总体结构设计Date32、外传力涡轮转子支点在涡轮后或涡轮之间的情况。图8.47 外传力方案第8章 航空发动机总体结构设计Date43、内外混合传力图8.48 WP6发动机静子
2、承力系统简图第8章 航空发动机总体结构设计Date54、内外平行传力（1）涡轮支承负荷 后支承承力支板 涡轮机 匣6 安装节。 （2）尾喷管及涡轮静子负荷 发动机外壳 安装节 。 图8.50 内外平行传力方案 第8章 航空发动机总体结构设计Date6二、双转子发动机传力方案图8.51 斯贝发动机承力方案第8章 航空发动机总体结构设计Date7（1）低压涡轮后支点7的径向负荷 10根空心承 力支板13 内涵道低压涡轮轴承机匣12低压涡轮静子及其后部负荷（2）附助安装节E：仅承受部分径向负荷，减轻 机匣（内外涵用支板相联）载荷，保证轴向自由 膨胀。（3）高压涡轮转子支点6的负荷 燃烧室的盒 形结构
3、向前传出。沿内涵外机匣前传。第8章 航空发动机总体结构设计Date8中介机匣4 安装节盒形结构前端：扩压器机匣7的10个空心翼形 整流支板与内外壁焊成一体。盒形结构后端：两股气流中10根空心撑杆将， 杆的内端与9焊在一起，外端可拆卸。（4）低压转子前支点1的负荷 19片进气导流叶片1、进气机匣2低压压气机前静子上的负荷（5）2、3支点的负荷 中介机匣4的三个翼形 支板 外壳。第8章 航空发动机总体结构设计Date98.5 发动机的受力分析第8章 航空发动机总体结构设计按性质分为三类：一、气体力的计算气体力 惯性力（旋转件，机动飞行时） 热应力 由组件到整体的计算方法。（一）进气装置上气体轴向力
4、计算 Date108.5 发动机的受力分析第8章 航空发动机总体结构设计Date11第8章 航空发动机总体结构设计气流作用在进气装置内壁上的静力: 气流作用在进气装置内壁上的动力：或写成 ：动压力 静压力(2-1)(2-1a)总和Date12第8章 航空发动机总体结构设计讨论：弯管情况下如何？ 结论：作用于管道上的气体力为该截面上的动压力 与静压力之总和。 而(2-2)(2-3)若进气装置外表面上的空气压力 所造 成的轴向力为 ，则整个进气装置部件上 气体力应为: Date13第8章 航空发动机总体结构设计式中： 见图（25）， 燃气流量（二）涡轮转子上气体轴向力的计算叶片上气体力+涡轮盘前后
5、各部分所产生的气 体轴向力1、叶片上气体力 由（21）式知：pbpapcp1p2p3p4Date14第8章 航空发动机总体结构设计3、盘前密封齿以内部分的气体力 (b)(c)2、盘前密封齿以外部分的气体力 (d)4、盘后端面的气体力 单级涡轮转子总的气体轴向力：Date15第8章 航空发动机总体结构设计一般为负值，表示与推力相反。（三）典型发动机各部件上的气体轴向力分布及转 子轴向力减荷 (2-4)（1）地面试车条件，转子最大转速； （2）外界大气温度最低（一般为 ），飞机 靠近地面以最大速度飞行。发动机的总推力：各部件上气体轴向力代数和。发动机强度校核用计算状态：Date16第8章 航空发动
6、机总体结构设计单个轴承能承受的轴向力为：1020KN3500+25400+6500+12500+2900=5080012700+23100+6300=42100Date17第8章 航空发动机总体结构设计减载措施：（1）渗入B腔的高压空气通入大气，使腔内压力 下降到1.31.6bar,此时压气机转子轴向力从 52000daN下降到29000daN;(2)从第五级压气机后引入气体至A腔，使压气 机转子轴向力从29000daN下降到25400daN;(3)涡轮转子与压气机转子轴向力相反，把两组 合件轴向联结，可抵消大部分轴向力25400- 23100=2300（daN）Date18第8章 航空发动机
7、总体结构设计发动机转子减荷的实际考虑：（1）不仅地面状态，而且其他状态下气体轴向力不能超过止推轴承所允许的负荷；（2）轴向力不能太小，防止滚球与内外环产生滑 动造成滑蹭损伤；（3）轴向力不能改变方向，防止轴承受冲击，具 体措施如下：两转子轴向联结，计算地面状态剩余轴向力；选择减荷压力及受压面积大小，使整个转子轴向力 负荷低于止推轴承允许承受的负荷；校核其他状态轴向力负荷。Date19第8章 航空发动机总体结构设计Date20第8章 航空发动机总体结构设计为0，两截面周向 分速度平均值和平均半径；为燃气流量（kg/s）。二、气体力作用于组合件的扭矩 轴向进气 叶栅作用于气体的扭矩：Date21第
8、8章 航空发动机总体结构设计即故因出口气流接近轴向，认为同理，在涡轮转子叶片中，叶片给气流的扭 矩为：由反作用原理，气体给叶栅的反作用力矩：Date22第8章 航空发动机总体结构设计则（反作用力）同理，轴流式压气机所受总扭矩为零：在涡喷发动机中，略去机械损失，但不计传动 附件扭矩，则涡轮转子反向扭矩Date23第8章 航空发动机总体结构设计比较上面等式，有（涡喷发动机上承受的总扭矩为零）Date24第8章 航空发动机总体结构设计三、发动机的惯性力和惯性力矩静子机匣上的陀螺力矩：发动机转子绕轴线的 转动惯量 与 的夹角 Date25第8章 航空发动机总体结构设计飞机转弯时，转子的惯性离心力W转子
9、重量飞机或飞机零部件质 量惯性力是飞机或飞机 零部件重量的n倍，飞机 强度规范有规定。飞机俯冲拉起时n最大，歼击机n=78,轰炸机 n=36。（2-6）Date26第8章 航空发动机总体结构设计根据飞机强度规范给定的n :Date278.7 发动机在飞机上的安装安装节：发动机与飞机的联接件。主安装节：承受轴向力，轴向定位。辅助安装节：承受径向和周向负荷。 （1）主安装节所在平面为主安装平面，位于刚性强 、强度大的零件上；尽可能位于低温处;注意发动机 重心位置；缩短与止推轴承的轴向距离。 （2）辅助安装面：没有主安装面的安装面。 （3）推力圆：发动机的反推力作用点位于截面中心 的一个范围；主安装面上主安装节多于两个时，各 主安装节的连线尽可能不通过推力圆，以使所有安 装节在发动机工作期间受力方向不变。第8章 航空发动机总体结构设计Date28WP6发动机安装节的分布第8章 航空发动机总体结构设计Date29
