超级军网喷气式发动机的三转子结构是什么概念
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/24 20:53:50
三转子指的是把涡轮，进气风扇和涡轮用若干部件连接在一起？还是指的是在高压压气机前面还有中亚压气机，这两者和低压压气机（也就是风扇）用若干部件连接在一起？三转子指的是把涡轮，进气风扇和涡轮用若干部件连接在一起？还是指的是在高压压气机前面还有中亚压气机，这两者和低压压气机（也就是风扇）用若干部件连接在一起？
高压压气机和高压涡轮，一个转子；中压压气机和中压涡轮，一个转子；风扇，有的还有低压压气机，低压涡轮，一个转子；正好是三转子，涡轮驱动对应的压气机和风扇
,三个压气机和涡轮组合,高压涡轮和高压压气机是一组,轴是空心的,套在中压压气机和中压涡轮的轴外面,中压压气机和涡轮一组,轴套在低压压气机和低压涡轮轴外面.
三转子结构的发动机结构肯定复杂，但是刘大响的《航空发动机》一书上面说三转子结构零件数目少，性能好。
结构复杂怎么零件数目会少呢？他这是不是笔误啊？另外原来有网文说三转子的发动机长度相比双转子结构的发动机可以进一步缩短，这是不是真的？
结构复杂怎么零件数目会少呢？他这是不是笔误啊？另外原来有网文说三转子的发动机长度相比双转子结构的发动机可以进一步缩短，这是不是真的？
转子越多 级数就可以越少
英国的RR（罗 罗）瑞达系列发动机。独此一家。
涡轮就一个，它们怎么实现不同的转速的？
三个转子，高中低压风扇分别工作在合适的转速，因而减少了级数。
涡轮自然也有高中低压涡轮三个
涡轮自然也有高中低压涡轮三个
吓，有三个涡轮的话，它们的转速比例是固定的吗？
其实还想问，三个涡轮的话，燃气跑到最后一个涡轮的时侯还有能量的吗？
其实还想问，三个涡轮的话，燃气跑到最后一个涡轮的时侯还有能量的吗？
原帖由 doubledr 于 2008-7-31 10:04 发表
吓，有三个涡轮的话，它们的转速比例是固定的吗？
其实还想问，三个涡轮的话，燃气跑到最后一个涡轮的时侯还有能量的吗？
三个转子间没有机械连接,都是自由转动的.所以不会有固定的转速比.
至于能量,每个涡轮都不可能完全吸收燃气的能量.就是最后一个涡轮排出的气体还有一定的能量用来推进呢.
原帖由 liyumin 于 2008-7-30 18:07 发表
英国的RR（罗 罗）瑞达系列发动机。独此一家。
俄罗斯也有不少，D18，D36，D436，连前两个月在中国引起轰动的米26，装备的的就是D436的涡轴改型，图－160装备的，也是三轴，给人的感觉，像是D18的军用加力版，最近的A400M的发动机，也是三轴的，而且，还有齿轮减速，俄罗斯的带罩桨扇，NK93，也是如此，当然，Trent名气大
原帖由 diamond_1 于 2008-7-31 10:21 发表
三个转子间没有机械连接,都是自由转动的.所以不会有固定的转速比.
至于能量,每个涡轮都不可能完全吸收燃气的能量.就是最后一个涡轮排出的气体还有一定的能量用来推进呢.
三个轴之间，要有轴承，否则支撑就是问题，以后是否会有电磁支撑？
轴承和连接不是一回事.
原帖由 diamond_1 于 2008-7-31 10:21 发表
三个转子间没有机械连接,都是自由转动的.所以不会有固定的转速比.
至于能量,每个涡轮都不可能完全吸收燃气的能量.就是最后一个涡轮排出的气体还有一定的能量用来推进呢.
那问个初手问题，涡轮对不同流速的燃气是产生非线性的转速变化的吗？:Q
原帖由 doubledr 于 2008-7-31 09:33 发表
涡轮就一个，它们怎么实现不同的转速的？
空心转子,一个套一个
下面是转帖，或许可以回答LZ的问题。
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二、单转子和多转子
在研制一台新的涡扇发动机的时候，最先解决的问题是他的总体结构问题。总体结构的问题说明白一些就是发动机的转子数目多少。目前涡扇发动机所采用的总体结构无非是三种，一是单转子、二是双子、三是三转子。其中单转子的结构最为简单，整个发动机只有一根轴，风扇、压气机、涡轮全都在这一根轴上。结构简单的好处也不言自明--省钱！一方面的节省就总要在另一方而复出相应的代价。
首先从理论上来说单转子结构的涡扇发动机的压气机可以作成任意多的级数以期达到一定的增压比。可是因为单转子的结构限制使其风扇、低压压气机、高压压气机、低压涡轮、高压涡轮必须都安装在同一根主轴之上，这样在工作时他们就必须要保持相同的转速。问题也就相对而出，当单转子的发动机在工作时其转数突然下降时（比如猛收小油门），压气机的高压部分就会因为得不到足够的转数而效率严重下降，在高压部分的效率下降的同时，压气机低压部分的载荷就会急剧上升，当低压压气机部分超载运行时就会引起发动机的振喘，而在正常的飞行当中，发动机的振喘是绝对不被允许的，因为在正常的飞行中发动机一但发生振喘飞机十有八九就会掉下来。为了解决低压部分在工作中的过载只好在压气机前加装导流叶片和在压气机的中间级上进行放气，即空放掉一部分已经被增压的空气来减少压气机低压部分的载荷。但这样以来发动机的效率就会大打折扣，而且这种放掉增压气的作法在高增压比的压气机上的作用也不是十分的明显。更要命的问题发生在风扇上，由于风扇必须和压气机同步，受压气机的高转数所限单转子涡扇发动机只能选用比较小的函道比。比如在幻影-2000上用的M-53单转子涡扇发动机，其函道只有0.3。相应的发动机的推重比也比较小，只有5.8。
为了提高压气机的工作效率和减少发动机在工作中的振喘，人们想到了用双转子来解决问题，即让发动机的低压压气机和高压压气机工作在不同的转速之下。这样低压压气机与低压涡轮联动形成了低压转子，高压压气机与高压涡轮联动形成了高压转子。低压转子的转速可以相对低一些。因为压缩作用在压气机内的空气温度升高，而音速是随着空气温度的升高而升高的，所以而高压转子的转速可以设计的相对高一些。即然转速提高了，高压转子的直径就可以作的小一些，这样在双转子的喷气发动机上就形成了一个“蜂腰”，而发动机的一些附属设备比如燃油调节器、起动装置等等就可以很便的装在这个“蜂腰”的位置上，以减少发动机的迎风面积降低飞行阻力。双转子发动机的好处不光这些，由于一般来说双转子发动机的的高压转子的重量比较轻，起动惯性小，所以人们在设计双转子发动机的时候都只把高压转子设计成用启动机来驱动，这样和单转子发动机相比双转子的启动也比较容易，启动的能量也要求较小，启动设备的重量也就相对降低。
然而双转子结构的涡扇发动机也并不是完美的。在双转子结构的涡扇发动机上，由于风扇要和低压压气机联动，风扇和低压压气机就必须要互相将就一下对方。风扇为将就压气机而必需提高转数，这样直径相对比较大的风扇所承受的离心力和叶尖速度也就要大，巨大的离心力就要求风扇的重量不能太大，在风扇的重量不能太大的情况下风扇的叶片长度也就不能太长，风扇的直径小下来了，函道比自然也上不去，而实践证明函道比越高的发动机推力也就越大，而且也相对省油。而低压压气机为了将就风扇也不得不降低转数，降低了压气机的转数压气机的工作效率自然也就上不去，单级增压比降低的后果是不得不增加压气机风扇的级数来保持一定的总增压比。这样压气机的重量就很难得以下降。
为了解压气机和风扇转数上的矛盾。人们很自然的想到了三转子结构，所谓三转子就是在二转子发动机上又了多了一级风扇转子。这样风扇、高压压气机和低压压气机都自成一个转子，各自都有各自的转速。三个转子之间没有相对固定的机械联接。如此一来，风扇和低压转子就不用相互的将就行事，而是可以各自在最为合试的转速上运转。设计师们就可以相对自由的来设计发动机风扇转速、风扇直径以及函道比。而低压压气机的转速也可以不受风扇的肘制，低压压气机的转速提高之后压气的的效率提高、级数减少、重量减轻，发动机的长度又可以进一步缩小。
但和双转子发动机相比，三转子结构的发动机的结构进一步变的复杂。三转子发动机有三个相互套在一起的共轴转子，因而所需要的轴承支点几乎比双转子结构的发动机多了一倍，而且支撑结构也更加的复杂，轴承的润滑和压气机之间的密闭也更困难。三转子发动机比双转子发动机多了很多工程上的难题，可是英国的罗•罗公司还是对他情有独钟，因为在表面的困难背后还有着巨大的好处，罗罗公司的RB-211上用的就是三转子结构。转子数量上的增加换来了风扇、压气机、涡轮的简化。
三转子RB-211与同一技术时期推力同级的双转子的JT-9D相比：JT-9D的风扇页片有46片，而RB-211只有33片；压气机、涡轮的总级数JT-9D有22级，而RB-211只有19级；压气机叶片JT-9D有1486片，RB-211只有826片；涡轮转子叶片RB211也要比JT9D少，前者是522片，而后者多达708片；但从支撑轴承上看，RB-211有八个轴承支撑点，而JT9D只有四个。
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二、单转子和多转子
在研制一台新的涡扇发动机的时候，最先解决的问题是他的总体结构问题。总体结构的问题说明白一些就是发动机的转子数目多少。目前涡扇发动机所采用的总体结构无非是三种，一是单转子、二是双子、三是三转子。其中单转子的结构最为简单，整个发动机只有一根轴，风扇、压气机、涡轮全都在这一根轴上。结构简单的好处也不言自明--省钱！一方面的节省就总要在另一方而复出相应的代价。
首先从理论上来说单转子结构的涡扇发动机的压气机可以作成任意多的级数以期达到一定的增压比。可是因为单转子的结构限制使其风扇、低压压气机、高压压气机、低压涡轮、高压涡轮必须都安装在同一根主轴之上，这样在工作时他们就必须要保持相同的转速。问题也就相对而出，当单转子的发动机在工作时其转数突然下降时（比如猛收小油门），压气机的高压部分就会因为得不到足够的转数而效率严重下降，在高压部分的效率下降的同时，压气机低压部分的载荷就会急剧上升，当低压压气机部分超载运行时就会引起发动机的振喘，而在正常的飞行当中，发动机的振喘是绝对不被允许的，因为在正常的飞行中发动机一但发生振喘飞机十有八九就会掉下来。为了解决低压部分在工作中的过载只好在压气机前加装导流叶片和在压气机的中间级上进行放气，即空放掉一部分已经被增压的空气来减少压气机低压部分的载荷。但这样以来发动机的效率就会大打折扣，而且这种放掉增压气的作法在高增压比的压气机上的作用也不是十分的明显。更要命的问题发生在风扇上，由于风扇必须和压气机同步，受压气机的高转数所限单转子涡扇发动机只能选用比较小的函道比。比如在幻影-2000上用的M-53单转子涡扇发动机，其函道只有0.3。相应的发动机的推重比也比较小，只有5.8。
为了提高压气机的工作效率和减少发动机在工作中的振喘，人们想到了用双转子来解决问题，即让发动机的低压压气机和高压压气机工作在不同的转速之下。这样低压压气机与低压涡轮联动形成了低压转子，高压压气机与高压涡轮联动形成了高压转子。低压转子的转速可以相对低一些。因为压缩作用在压气机内的空气温度升高，而音速是随着空气温度的升高而升高的，所以而高压转子的转速可以设计的相对高一些。即然转速提高了，高压转子的直径就可以作的小一些，这样在双转子的喷气发动机上就形成了一个“蜂腰”，而发动机的一些附属设备比如燃油调节器、起动装置等等就可以很便的装在这个“蜂腰”的位置上，以减少发动机的迎风面积降低飞行阻力。双转子发动机的好处不光这些，由于一般来说双转子发动机的的高压转子的重量比较轻，起动惯性小，所以人们在设计双转子发动机的时候都只把高压转子设计成用启动机来驱动，这样和单转子发动机相比双转子的启动也比较容易，启动的能量也要求较小，启动设备的重量也就相对降低。
然而双转子结构的涡扇发动机也并不是完美的。在双转子结构的涡扇发动机上，由于风扇要和低压压气机联动，风扇和低压压气机就必须要互相将就一下对方。风扇为将就压气机而必需提高转数，这样直径相对比较大的风扇所承受的离心力和叶尖速度也就要大，巨大的离心力就要求风扇的重量不能太大，在风扇的重量不能太大的情况下风扇的叶片长度也就不能太长，风扇的直径小下来了，函道比自然也上不去，而实践证明函道比越高的发动机推力也就越大，而且也相对省油。而低压压气机为了将就风扇也不得不降低转数，降低了压气机的转数压气机的工作效率自然也就上不去，单级增压比降低的后果是不得不增加压气机风扇的级数来保持一定的总增压比。这样压气机的重量就很难得以下降。
为了解压气机和风扇转数上的矛盾。人们很自然的想到了三转子结构，所谓三转子就是在二转子发动机上又了多了一级风扇转子。这样风扇、高压压气机和低压压气机都自成一个转子，各自都有各自的转速。三个转子之间没有相对固定的机械联接。如此一来，风扇和低压转子就不用相互的将就行事，而是可以各自在最为合试的转速上运转。设计师们就可以相对自由的来设计发动机风扇转速、风扇直径以及函道比。而低压压气机的转速也可以不受风扇的肘制，低压压气机的转速提高之后压气的的效率提高、级数减少、重量减轻，发动机的长度又可以进一步缩小。
但和双转子发动机相比，三转子结构的发动机的结构进一步变的复杂。三转子发动机有三个相互套在一起的共轴转子，因而所需要的轴承支点几乎比双转子结构的发动机多了一倍，而且支撑结构也更加的复杂，轴承的润滑和压气机之间的密闭也更困难。三转子发动机比双转子发动机多了很多工程上的难题，可是英国的罗•罗公司还是对他情有独钟，因为在表面的困难背后还有着巨大的好处，罗罗公司的RB-211上用的就是三转子结构。转子数量上的增加换来了风扇、压气机、涡轮的简化。
三转子RB-211与同一技术时期推力同级的双转子的JT-9D相比：JT-9D的风扇页片有46片，而RB-211只有33片；压气机、涡轮的总级数JT-9D有22级，而RB-211只有19级；压气机叶片JT-9D有1486片，RB-211只有826片；涡轮转子叶片RB211也要比JT9D少，前者是522片，而后者多达708片；但从支撑轴承上看，RB-211有八个轴承支撑点，而JT9D只有四个。
既然三转子发动机优点很多，那美国的两大巨头为什么不搞呢？反正美国搞得比较有名的发动机包括涡喷在内没有三转子的。
原帖由 worker2006 于 2008-8-4 17:22 发表
既然三转子发动机优点很多，那美国的两大巨头为什么不搞呢？反正美国搞得比较有名的发动机包括涡喷在内没有三转子的。
关键在于结构复杂，所以GE走的路是提高高压压气机的效能，PW是靠低压压气机级数增多；但改进起来，三轴更方便，
RR最近30年的大型涡扇，全是衍生而来，但GE，就得发展全新得GE90，GENX:
PW现在得重点，是低压涡轮带动减速齿轮，这样，风扇转速低，低压压气机同三轴的中压压气机效能相当，但由于低压涡轮转速高，肯定是级数少，就是多了减速器，可靠性是个问题。
原帖由 worker2006 于 2008-8-4 17:22 发表
既然三转子发动机优点很多，那美国的两大巨头为什么不搞呢？反正美国搞得比较有名的发动机包括涡喷在内没有三转子的。
三转子性能佳,但需要空心转子,轴承个数多,润滑困难. 只有罗罗敢冒如此风险
那我们中国以后也搞三转子的涡扇得了，现在什么都学美国包括发动机，其实这也有问题。
原帖由 乐不思蜀 于 2008-7-31 09:50 发表
三个转子，高中低压风扇分别工作在合适的转速，因而减少了级数。
涡轮自然也有高中低压涡轮三个
应该说是三组。。。。。。
未必刚好三级
原帖由 diamond_1 于 2008-7-31 10:21 发表
三个转子间没有机械连接,都是自由转动的.所以不会有固定的转速比.
至于能量,每个涡轮都不可能完全吸收燃气的能量.就是最后一个涡轮排出的气体还有一定的能量用来推进呢.
转速比是通过设计循环参数实现的，虽然不是纯粹刚性连接，但是也要有个范围值，不然如何匹配转速？
原帖由 worker2006 于 2008-8-4 17:22 发表
既然三转子发动机优点很多，那美国的两大巨头为什么不搞呢？反正美国搞得比较有名的发动机包括涡喷在内没有三转子的。
民机更适用一些，毕竟油价和排放是个问题。。。。。。