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PW1100G齿扇发动机系统新技术综述.rar

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    PW1100G 发动机 系统 新技术 综述
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    本科毕业设计(论文)PW1100G 齿扇发动机系统新技术综述学生姓名: 赵润鑫 专 业: 飞行器动力工程 学 号: 130141238 指导教师: 张银波 所属学院: 航空工程学院 二〇一七年六月中国民航大学本科毕业设计(论文)PW1100G 齿扇发动机系统新技术综述Overview of New Technologies for PW1100G Gear Fan Engine System学生姓名:赵润鑫专 业:飞行器动力工程学 号:130141238指导教师:张银波学 院:航空工程学院2017 年 6 月创见性声明本人声明:所呈交的毕业论文是本人在指导教师的指导下进行的工作和取得的成果,论文中所引用的他人已经发表或撰写过的研究成果,均加以特别标注并在此表示致谢。与我一同工作的同志对本论文所做的任何贡献也已在论文中作了明确的说明并表示谢意。毕业论文作者签名: 签字日期: 年 月 日本科毕业设计(论文)版权使用授权书本毕业设计(论文)作者完全了解中国民航大学有关保留、使用毕业设计(论文)的规定。特授权中国民航大学可以将毕业设计(论文)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计(论文)的复印件和磁盘。(保密的毕业论文在解密后适用本授权说明)毕业论文作者签名: 指导教师签名:签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日摘 要随着对于经济性和环保性的关注度达到顶点,航空飞机发动机越来越注重性价比。作为齿扇发动机的代表,PW1100G 齿扇发动机的油耗比传统发动机降低 40%,维修成本降低 40%,噪声水平低约 15 分贝。所以对 PW1100G 发动机的研究可以了解民航发动机所用到的最先进的技术。通过对于 PW1100G 发动机手册的阅读以及中英文文献的阅读和研究,这篇文章首先对 PW1100G 发动机的发展历程作出概括,并且着重分析了 PW1100G 发动机系统中的空气系统、润滑系统、起动系统,并对其中所含新技术进行分析。通过对这些系统的分析可以对 PW1100G 发动机的相关性能得出更深刻的了解。在对传统航空发动机进一步挖掘潜力越来越困难的情况下,PW1100G 齿扇发动机作为新型发动机的典范,为我们研究新型发动机并进行技术革新提供了最好的例子。关键词:PW1100G; 新技术; 发动机系统AbstractAs concerns about economic and environmental concerns peak, aviation aircraft engines increasingly focus on cost performance. As a representative of the toothed fan engine, the fuel consumption of the PW1100G fan engine is 40% lower than that of the conventional engine, the maintenance cost is reduced by 40%, and the noise level is low by about 15 db. Therefore, the research of PW1100G engines can be used to understand the most advanced technologies used in civil aviation engines.The PW1100G engine manual reading and English literature reading and research, this article first process of PW1100G engine development are summarized, and focuses on the analysis of the PW1100G engine in the system of air system, lubrication system, starting system, fan, reducer and lubricating system in new technology analysis. Through the analysis of these systems, we can get a better understanding of the related performance of PW1100G engines. In the traditional aviation engine to further tap the potential of more and more difficult situation, PW1100G gear engine as an example of the new engine, the new engine for our research and provides the best example for technical innovation.Key words:PW1100G; New Technique; Engine SystemⅠ目 录第 1 章 绪论 ............................................................11.1 概述 .............................................................11.2 发展历程 .........................................................11.3 发展前景 .........................................................2第 2 章 空气系统 ........................................................32.1 概述 .............................................................32.2 压气机可调静子叶片控制系统 .......................................32.3 压气机引气系统 ...................................................42.3.1 2.5 级引气活门 ...............................................42.3.2 高压压气机引气系统 ...........................................52.4 涡轮冷却空气系统 .................................................52.5 发动机轴承冷却系统 ...............................................62.6 涡轮主动间隙控制系统 .............................................7第 3 章 润滑系统 ........................................................83.1 概述 .............................................................83.2 存储系统 .........................................................83.3 分配系统 .........................................................93.3.1 初级分配组件 .................................................93.3.2 辅助润滑系统 ................................................103.4 回油系统 ........................................................113.5 通气系统 ........................................................113.6 指示系统 ........................................................12第四章 启动系统 .......................................................134.1 概述 ............................................................134.2 空气涡轮启动机 ..................................................134.3 启动机空气阀 ....................................................144.4 启动机空气管 ....................................................14第 5 章 新技术介绍 .....................................................155.1 空气系统新技术介绍 ..............................................155.1.1 可调放气活门的移除 ..........................................155.1.2 空气系统改进 ................................................15Ⅱ5.1.3 热交换器 ....................................................165.2 润滑系统新技术介绍 ..............................................165.2.1 滑油控制模块 .................................................175.2.2 辅助润滑系统 ................................................175.3 启动系统新技术介绍 ..............................................185.4 齿轮传动减速系统和减速器 ........................................185.5 燃油分配系统 ....................................................19第 6 章 结论 ...........................................................20参考文献 ...............................................................21致 谢 .................................................................22附录:外文翻译资料 .....................................................23中国民航大学本科毕业设计论文1第 1 章 绪论1.1 概述PW1100G 发动机是由 FADEC 控制的高函道比涡扇发动机,低压轴由 3 级低压涡轮直接驱动 3 级低压压气机,同时通过齿轮减速系统驱动单级风扇以便改善循环效率。8 级轴流高压压气机由 2 级高压涡轮驱动。燃烧室采用了 TALON X 专利技术以降低排放(见图 1-1) 。PW1100G-JM 发动机新的特征是采用了齿轮驱动风扇系统(FDGS),风扇机匣和风扇出口导向叶片均采用复合材料,风扇叶片为中空、多层黏合的铝锂材料、前缘为钛合金并采用防损伤分层编织的叶片。发动机起飞状态推力范围从 24240 磅 33110 磅。PW1100G-JM 系列发动机为 A320neo 系列飞机提供动力,PW1000G-JM 系列为波音飞机提供动力。图1-1 PW1100G发动机剖视图1.2 发展历程图 1-2 说明了 PW1100G-JM 发展的里程碑。PW1100G-JM 的发展始于 2011 年,经过设计、原型发动机生产、和各种开发测试,预计 PW1100G-JM 获得发动机型号认证在 2014 年第三季度,和在 2015 年第四季度进入服务。开发测试包括运行测试使用共有八个原型引擎和各种组件测试。八个原型引擎的发展分为两个阶段(block 1 和区块 2),并计划通过设计/测试,这样的教训 block 1 可以应用于区块 2 的设计,这是获得认证类型。这个设置可以帮助减少开发风险。目前,生产的四个原型引擎 block 1 已经完成,运行测试的第一个原型引擎在 2012 年被执行。设计正在检查和评估通过运行测试执行使用这些原型。此外,区块 2 的设计也已完成,性能中国民航大学本科毕业设计论文2得到了改进、发动机重量减少,降低了成本,且节约了维护成本。目前,试生产和运行测试准备的四个区块 2 原型引擎是在进步。图 1-3 说明了各种运行测试条件的第一个原型引擎。 图1-2 PW1100G-JM发展里程图1-3 地面试车和FTB测试1.3 发展前景鉴于其技术性能特点和性能优势,PW1100G 齿扇发动机概念的推出引起了极大的关注。齿扇发动机不仅可以应用于不同的飞机尺寸(商务机、单通道、宽机身)和任务(支线、中程、远程) ,还具有发展成为军用航空动力的潜力。由于齿轮系统和全新核心机的完美组合,齿扇发动机将成为下一代支线和单通道商用飞机的动力,相对于现役的民用发动机,齿扇发动机油消耗降低 15%,维护成本降低 20%,噪音降低 75%,污染物排放降低 50%,同时拥有世界级的可靠性。2010 年空客公司作出决定将采用普惠 GTF 配装 A320NEO 来应对庞巴迪 C 系列所形成的威胁。2011 年汉莎公司选择了 PW1100G 发动机来配装新购买的 30 架空客A320 客机。3 月 16 日,汉莎公司董事会批准了此项订单。汉莎公司与普惠公司达成协议,为新机组购买的 60 台 PW1100G 发动机自 2016 年起开始交付。现在人们乘机出行时更加关注旅行的舒适度,因此航空公司对研制一款新型轻重量双通道窄体客机的需求日益增加。鉴于此,PW1100G 发动机仍有很大的技术发展潜力(推力增大到 182kN,170~220 座级,座位数与 A320 和 A321 飞机类似) ,以满足未来双通道飞机的需求。普惠还同波音、空客密切接触,希望 PW1100G 能在 A320、B737系列飞机新发动机和未来其他型号飞机的研制工作中发挥作用。中国民航大学本科毕业设计论文3第 2 章 空气系统2.1 概述空气系统通过控制空气流动来执行五个主要功能 :提高发动机可操作性和稳定性;增压密封轴承间隔冷却;发动机部件提高燃油效率;除去气流中的碎片。空气系统由五个子系统组成,细节显示见右边表格,包括执行系统功能的空气来源。表 2-1 空气系统系统 空气来源 功能 压气机可调静子叶片控制主气流 调整压气机气流角度,优化性能,防止喘振,提高起动性能压气机引气放气 2.5 站位高压压气机第 6 级增加压气机通风口稳定性,消除外物损伤,提高起动性能涡轮冷却空气 高压压气机第 6级和第 3 级提供持续的高压压气机引气去冷却高压涡轮和低压涡轮部分发动机轴承冷却 2.5 站位高压压气机第 3 级对轴承间隙冷却、密封、增压涡轮主动间隙控制风扇 用风扇旁路空气冷却高压涡轮和低压涡轮机匣,减少叶间损伤,提高燃油效率2.2 压气机可调静子叶片控制系统发动机可调静子叶片控制系统运用执行器去移动高压压气机和低压压气机的静子叶片,调整压气机气流角度以满足发动机最佳运行条件。执行器接受发动机电子控制的指令和液压系统中油液相对于整体的位置信号进行控制。高压压气机和低压压气机的可调叶片都是使用执行器去改变叶片位置,从而使用摇臂和联动装置。高压压气机和低压压气机的可调叶片接受电子控制系统和使用燃油的压力作为指令去对主发动机进行稳定。电子控制系统的计划建立在旋转器的速度上,它也由安装在执行器上的线性可变差动变压器反馈叶片位置。
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