4 风 扇
风扇(见图10)叶片采用了 ge公司的第3代复合材料,其外形基本同与 ge90115b掠形的,采用新一代三元流技术设计,叶片数由 ge90的22片减为18片,使重量减轻。
复合材料作的风扇叶片在b777上经受过严格考验(10年中仅更换过3次)。叶片的前缘与尖部,采用了钛合金的护套,如图11所示。
叶片榫根处,采用了特氟隆耐磨衬垫,因而叶片装进燕尾槽中无须加润滑剂。风扇轮盘采用 ge90的结构,即轮盘做成带3个盘的盘鼓混合式转子(见图10)。
图10、genx风扇及增压压气机
图11、复合材料的风扇叶片
genx上采取了多种措施防止外物进入核心机(如图12所示),例如:风扇叶片后缘与分流环前缘间留有较大的间距;轮盘前的锥形帽罩做成能将杂物甩向外涵的形状;在增压压气机后弯形通道处设有放气门,以便将细小砂石排出到外涵中。
genx风扇机匣采用复合材料作,这是第1次将复合材料用于大型发动机的机匣,它是用复合材料条带编织成类似草席的结构,如图13中右小图所示。
图12、防止外物进入核心机的措施
图13、复合材料作的风扇机匣
复合材料作的机匣包容性能及强度均优于金属机匣,且重量轻,比金属机匣轻154kg,一架飞机可减重363kg。另外,它不会腐蚀,便于维护。
5、高压压气机
10级高压压气机(见图14)的增压比为23.0,平均级压比为1.368,同于ge公司的 e3及ge90发动机的水平,但叶片采用了新一代的三元流技术设计,增加了喘振裕度。1、2、5级采用整体叶盘(均为单个盘),这是民用发动机中采用整体叶盘级数较多的发动机。
图14、 genx高压压气机
图15、genx高压压气机中的内置式喷水装置
与大多数高涵道比涡扇发动机一样,高压压气机从第3级起做成双层机匣,外层机匣作为承力机匣,内机匣作为气流通道的包容环。
为保证沿圆周的叶尖间隙在工作中始终保持均匀,与工作叶片对应的机匣是做成整环的,为了能装配,内层机匣沿轴向是做成一段段的。
为了恢复发动机的性能,一般采用可移动的外置喷水装置,根据发动机性能衰退的情况,对发动机进行喷液(清洗液及清水)清洗。
在 genx中,采用了内置式喷水清洗装置,即在高压压气机前安装了圆周均布的四个喷水用的喷咀(如图15所示),每个喷咀喷射的散布角度较大,能遍布高压压气机进口环带,喷洗的效果较好。
发动机每工作200~500循环后,视情决定是否需进行喷洗。在慢车下喷射清洗液,清洗后不再需用清水冲刷,清洗一次耗时约30分钟(一般为4小时)。
genx是第1种安装内置式喷水装置的发动机。
6 燃烧室
ge公司在 ge90上采用的是双环腔燃烧室,如图16(a)所示,在genx中采用了常规的单环腔燃烧室如图16(b)所示,但却采用了双环预混旋流器(twinannularpremixingswirl-er,简称taps),而且采用了贫油设计如图16(c)所示。因此,genx的燃烧室称为:具有双环预混旋流器 taps的贫油单环腔燃烧室。
器,燃油分别喷入到两个旋流器中的气流中与空气混合形成油 气混合气,然后由内、外旋流器中方向相反地、打旋地喷出,在燃烧室头部形成极易点燃的混气。在一般燃烧室中,混合气点燃前是富油掺混,点燃后转为贫油,由富油向贫油的转换中,燃烧温度高且产生 nox。
图16、ge公司的两种特殊的现代燃烧室
在taps中,燃烧开始初期,强力的双环预旋器使油气掺混得很好,由富油向贫油转换过程短,不仅减少了 nox(50%),且燃烧室工作温度约降低200℃。
在一般的燃烧室中,有高温热燃气紧贴火焰筒壁面,因而需在火焰筒上开冷却用的数目众多的槽或孔(例如 ge90火焰筒上有数以千计的小孔)。在 taps中,燃烧的最高温度区是在火焰筒的核心内,因此火焰筒壁温较低,不需开众多的冷却孔。
由于采用 taps后,油 气混合气燃烧得完全,因此,genx燃烧室的排污值低于限制值,如图18所示。
图17、 taps工作示意图
图18、taps燃烧室排污值低于规定值