出師未捷身先死,羅羅遄達家族首個成員:遄達600解析

出師未捷身先死,羅羅遄達家族首個成員:遄達600解析

遄達的研發計劃始於1988年,其第一個型號最初命名為RB211-534L,後改名為遄達600是遄達家族系列中的第一個成員是羅羅公司恢復以英國河流名稱命名發動機後的遄達家族系列中的第一個成員是針對MD-11專門設計的。


1988年第三季度開始核心機部件試驗檯試驗1990年上半年完成遄達600系列的設計 並於1990年8月進行第一次臺架試車 推力達到315kN而在1991年9月試車中推力已超過335kN。

出師未捷身先死,羅羅遄達家族首個成員:遄達600解析

由於MD-11和波音747--400X被先後取消2001年2月由波音公司與羅羅公司宣佈遄達600將用於波音767-400ER,但後來波音767-400ER又被推遲,因而羅羅公司停止了遄達600的發展工作,從2002年以後 羅羅公司產品目錄中已無遄達600這一型號了遄達600作為遄達家族系列發動機的第一個成員是遄達家族系列發動機的基礎。

遄達600的技術特點概述:

遄達600是在RB211-524G/H基礎上,通過加大風扇直徑,增加1級中壓壓氣機、1級低壓渦輪和採用一些其他新技術發展而來,其耗油率比RB211-524G/H低4%比早期的RB211-524B2低17.6%。

出師未捷身先死,羅羅遄達家族首個成員:遄達600解析

圖1、渦輪工作葉片冷卻氣流圖

遄達600原擬用於MD-11雖因用戶破產取消訂貨而終止發展 但它是遄達家族系列發動機的基礎,其所應用的一些新技術和新結構在其他系列的遄達發動機上都得到了沿襲和發展,如第三代無凸肩寬弦風扇葉片,包容環,高溫鈦合金壓氣機轉子,葉片三維氣動設計,正交葉片,複合傾斜渦輪導向葉片,帶冠渦輪工作葉片,渦輪工作葉片冷卻空氣分高壓和低壓兩路 (如圖1和圖2所示)大裕度渦輪前燃氣溫度 整體式噴管等。

出師未捷身先死,羅羅遄達家族首個成員:遄達600解析

圖2、渦輪工作葉片實物

遄達600的涵道比達4.7,具有,1級風扇、8級中壓壓氣機、6級高壓壓氣機、1級高壓渦輪、1級中壓渦輪和4級低壓渦輪。

遄達600發動機的設計特點:(1)三轉子結構

三轉子結構與雙轉子結構相比有許多優點,主要是:

a.級數少、葉片少。三轉子分別在最佳轉速下工作,轉子數、 葉片數和可調葉片數減少

b.性能衰退率低 由於轉子級數少,轉子較短,使轉子剛性和性能衰退率低。

c.冷卻渦輪的空氣量少。雙轉子發動機的高壓渦輪一般為兩級,與三轉子相比,第2級處於高轉速下工作,需要冷卻工作葉片,而三轉子的中壓渦輪在較低轉速下工作,不需冷卻,渦輪冷卻空氣量少,可使發動機耗油率降低15%。

d.轉子支承複雜。三轉子發動機的轉子支承較為複雜,滾珠軸承安排也比較複雜,但RB211的轉子採用了圓弧端齒聯軸器,使發動機的裝配和分解比不用圓弧端齒聯軸器的雙轉子發動機簡單。

出師未捷身先死,羅羅遄達家族首個成員:遄達600解析

(2) 風扇葉片:遄達600發動機的風扇葉片採用了羅羅公司發展的第三代寬弦無凸肩結構設計。按羅羅公司劃分,第一代寬弦風扇葉片是實心結構;第二代寬弦風扇葉片是蜂窩芯夾層空心結構;第三代則是採用擴散連接/超塑性成形 (DB/SPF)工藝來製造的帶芯片的空心風扇葉片,其是羅羅公司的獨創,據稱其重量較第二代的輕15%。


出師未捷身先死,羅羅遄達家族首個成員:遄達600解析

圖3、三種空心葉片結構比較


普惠公司的空心葉片是由兩面板組成,只是在芯部銑出一些縱向槽道,形成幾道空腔,最後也是採用DB/SPF方法來製造,顯然葉片重量要比羅羅公司所制葉片大,但其優點是加工方法比前者容易得多。

三種空心葉片結構比較如3所示。圖4是三組件寬弦空心風扇葉片實物剖切照片。

遄達600發動機的風扇葉片的葉根採用了圓弧形榫根。風扇葉片的燕尾形榫根沿弦向成弧形,使榫根的外形基本與葉片在根部處的葉型一致,這也是羅羅公司獨創的一種設計。這種設計使榫根的寬度減小,在葉片數目相同的情況下 ,可使輪盤的外徑較小,從而減小了輪轂比,在相同的外徑下。可增大空氣流通量。但使得不論是葉片榫根還是輪盤的榫槽,加工均較困難。

出師未捷身先死,羅羅遄達家族首個成員:遄達600解析

圖4、三組件寬弦空心風扇葉片實物剖切照片

(3) 中壓壓氣機:與RB211-524G/H相比,遄達600發動機的中壓壓氣機做了以下修改:

(a) 增加了空氣流量。

(b) 中壓壓氣機增加一級,用8級取代原有的7級,以減少級負荷和提高效率。

(c) 可調靜葉增加2排,用3排可調靜葉替代了在RB211-524G/H中的1排可調

靜葉。

(d) 全鈦轉子,整個轉子用鈦合金焊成一體,第1級輪盤盤心處向前伸出一段,形成與前軸頸相連的短軸 (RB211-524G/H的前軸頸用螺栓與第1、2 級盤鼓連接)。

(e) 正交葉片,後2級轉子葉片採用與氣流方向垂直的設計。這種稱為 “ 正交”

的葉片,工作時雖然在根部會產生附加的彎矩,但效率較高。

出師未捷身先死,羅羅遄達家族首個成員:遄達600解析

(4) 高壓壓氣機:遄達600發動機的高壓壓氣機也採用了全鈦轉子.轉子為高溫鈦合金焊接結構,前軸頸用圓弧端齒聯軸器與第1 級盤盤心處的斜輪轂相連。

遄達600發動機的高壓壓氣機還採用了被動間隙控制。高壓壓氣機靜子葉片外環與機匣間的環腔中裝有隔熱材料,以控制機匣溫度,提高被動間隙控制能力 使葉尖間隙在工況瞬變中的變化不大。

(5) 高壓渦輪:遄達600發動機的高壓渦輪導向器葉片採用三維氣動複合傾斜設計,可減小邊界層損失。所謂複合傾斜是指導向葉片在直徑方向與軸線方向均是彎曲而不是直的。

遄達600發動機的高壓渦輪工作葉片帶冠;進入工作葉片的葉片冷卻空氣通道分高、低壓兩路 (如圖1所示)渦輪是採用MAR M002定向凝固材料鑄造而成 。這種複雜但冷卻效果顯著的冷卻葉片目前只有羅羅公司的泰、RB211-524G/H和遄達系列等發動機採用。

(6) 中壓渦輪:遄達600發動機的中壓渦輪導向器葉片與高壓渦輪導向器葉片一樣是複合傾斜葉片26片葉片寬而厚,按三維氣動複合傾斜設計。也是採用MAR M002定向凝固材料鑄造而成。

遄達600發動機的中壓渦輪工作葉片為可控渦變功量設計,中壓渦輪工作葉片採用了單晶材料SRR99鑄造而成,因而不需冷卻。

出師未捷身先死,羅羅遄達家族首個成員:遄達600解析

(7) 低壓渦輪:遄達600發動機低壓渦輪的葉片按三維氣動及正交設計。遄達600、700系列為4級800系列為5級 ,全部按三維氣動設計 (如圖5所示)。


工作葉片按正交原理設計葉片呈彎曲狀,這在其他發動機上未採用過,原因是這種設計雖可提高氣動效率,但會帶來一些強度問題。

遄達600發動機低壓渦輪後的軸承機匣為整體鑄造而成,是由帶軸承座的內環、外環及葉型支板鑄成了一個整體。因為低壓渦輪後軸承機匣是發動機中的主要承力結構件,整鑄可使其結構得到強化。

出師未捷身先死,羅羅遄達家族首個成員:遄達600解析

(8) 整體式噴管:大多數高涵道比渦輪風扇發動機中,外涵氣流與內涵氣流互不干擾平行地流出發動機,但遄達系列發動機中採用外涵氣流通過摻混器流入內涵,與內涵氣流混合後再噴出發動機,這種噴管稱為整體式噴管,外涵冷空氣流過摻混器,對摻混器起到強制的冷卻。

強制冷卻的整體式噴管最初用於RB311-535E4、泰、 V2500等中等推力的發動機。第一種採用整體式噴管的大推力高涵道比渦扇發動機為RB211-524G/H。遄達600是採用這種整體式噴管的第二種大推力高涵道比渦扇發動機。

採用整體式噴管可提高推進效率與風扇效率,從而降低耗油率與噪聲,另外還能增加反推推力等,但重量有所增加,因而適用於遠程客機。

出師未捷身先死,羅羅遄達家族首個成員:遄達600解析

(9) 部件壽命特點:遄達系列發動機部件的壽命較長,如壓氣機轉子與靜子壽命達40000~70000h低壓渦輪導向葉片與工作葉片為70000h,中、 高壓渦輪導向葉片與工作葉片為25000~40000h,燃燒室經修理後的整體壽命可達 40000h各輪盤與軸為20000 循環。


分享到:


相關文章: