希望成为涡扇游戏规则改变者:普惠PW1000G 系列发动机

希望成为涡扇游戏规则改变者:普惠PW1000G 系列发动机-有驾
在大推力 (推力大于70kN) 的高涵道比涡扇发动机中,绝大多数的风扇均由低压涡轮直接驱动。一般在风扇转子后还装有3~5级增压级 ( 有时也称为低压压气机),以增加发动机的总压比及内涵的空气流量。
这种设计的缺点是增压级、低压涡轮均未在它们的最佳转速下工作,使得发动机级数加多。因为在高涵道比涡轮风扇发动机中,风扇直径很大,就必须使风扇转子在较低的转速下工作,由于风扇 (加上增压级)是由低压涡轮直接驱动的,从而使增压级、低压涡轮的转速大大低于它们的最佳工作转速。为达到发动机总体的设计要求,只得增加增压级及低压涡轮的级数。
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图1、试车台上的PW1000G发动机
如果在双转子发动机的增压级与风扇之间装一个减速器,就可使低压涡轮及增压级在最佳转速下工作,然后通过减速器,将转速降低到风扇的最佳转速来驱动风扇工作使三大部件均在最佳转速下工作,自然使发动机的级数减少。
PurePowerPW1000G(洁净动力) PW1000G系列发动机就是依据这一理念而设计的先进涡轮风扇发动机,是美国普惠公司为赢回正在逐渐失去的民用发动机市场而研发的先进大推力高涵道比涡扇发动机。
2008年上半年以前,该系列发动机被普惠公司称为齿轮传动涡轮风扇(GTF)发动机图1展示的是试车台上的PW1000G发动机。
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图2、PW1000G系列发动机结构剖视图
PW1000G系列发动机的原理和结构
齿轮传动涡扇发动机并不是新概念,霍尼韦尓公司的TFE731商务喷气飞机发动机和ALF507支线喷气飞机发动机等已具有了齿轮传动涡轮风扇结构,但仅有普惠公司生产出了具有更大推力的齿轮传动涡扇发动机(GTF发动机),该机具有较低的重量和高的可靠性。
PW1000G系列齿轮传动涡扇发动机的原理十分简单,就是要在双轴涡扇发动机的低压涡轮及增压级和风扇之间加入一个齿轮减速器,以便使风扇和低压涡轮及增压级都可在各自最有效的转速下工作,从而达到发动机最优化设计的目的,其结构如图2所示。
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图3、PW1000G系列发动机齿轮传动系统结构示意图
PW1000G系列发动机齿轮减速传动系统结构由一个低压涡轮驱动的中心齿轮、五个行星齿轮、一个与风扇联接的外环齿轮组成,其结构示意图如图3所示,实物照片如图4所示。
PW1000G系列发动机的验证发动机采用了PW6000涡扇发动机的核心机,减速器使风扇可独立于增压级和涡轮而运行,发动机低压涡轮和风扇轴之间的齿轮传动系统是柔性连接。
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图4、PW1000G系列发动机齿轮传动系统实物照片
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