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PW4000 概述
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现代民用航空发动机结构设计典型发动机结构,单 位 : 北京航空航天大学 能源与动力工程学院教 师 : 张 辉联系电话:010—82317405(O) 13501057916 (手机) E-mail : zhanghui@buaa.edu.cn zhanghui-bh@vip.sina.com,本课程学习目的和方法,应用前面学的基础知识分析、熟悉掌握1~2台典型发动机(PW4000、CFM56)结构学会读图、分析发动机结构基本方法掌握各部件的设计特点和具体结构多看实物,增加感性认识,课 程 安 排,总学时18 学时 课堂14学时(PW4000、CFM56) 讲课 12学时 课堂练习 2学时 现场课教学4学时 陈列室参观1学时 AMECO参观3学时,第一讲,PW4000系列发动机概述,民用涡扇发动机PW4000系列,牌  号 PW4000用  途 民用涡扇发动机类  型 涡轮风扇发动机国  家 美国厂  商 普拉特·惠特尼公司,,PW4000,是美国普惠公司在其JT9D-7R4和PW2037涡 扇发动机的基础上发展的一种全新发动机。PW4000发动机上采用了许多先进的技术。为了便于替换JT9D-7R4发动机,PW4000的外廓尺寸与JT9D-7R4的一样,发动机上两个安装平面间的距离也做成一样。,JT9D——四支点支承方式,高涵道比涡扇机中支点数最少的,简化结构,工作可靠性高,但低压转子2个支点(即1号、4号)间的距离太长,约3m,低压涡轮轴加工十分困难。 增加1轴承不仅缩小低压转子支点间的距离,利于低压涡轮轴变形,也缩小了低压涡轮轴的长度。 为了减小发动机外传振动,高压转子前支点(2号支点)的滚珠轴承采用了弹性支座与挤压油膜,典型涡扇发动机结构分析,,,PW4000系列发动机——双轴、大函道比、轴流式WS发动机,公英制单位换算,民航机多为英美国家所生产,都采用英制单位 1磅=0.4536千克, 1英寸25.40毫米, 1英尺=0.3048米,,,民用涡扇发动机PW4000系列,装机对象 PW4152 A310-300。     PW4156 A300-600/A310-200、300。     PW4158 A300-600R。     PW4168 A330。     PW4052 B767-200/-200ER。     PW4056 B767-300/-300ER/B747-400。     PW4060 B767-300ER/B747-400。     PW4084/90B777。     PW4460 MD-11。     PW4462 MD-11。其中PW4164/68、PW4074/84/90获得180分钟 双发延程飞(ETOPS)批准,ETOPOS(双发客机延程飞行),,AC120-42咨询通报(1985年) 可将60分钟限制提到120分钟,条件有: 1. 发动机工作时间大于 25万小时 2. 发动机空中停车率(IFSD)小于 0.04次/1000EFH,ETOPOS(双发客机延程飞行),1989年又提出 180’ ETOPS 其条件为120分钟 ETOPS 营运一年以上IFSD小于0.02次/1000 EFH 一型双发客机如获得FAA等的 180’ ETOPS批准,该型飞机即可获得营运任一航线的权利。,ETOPOS(双发客机延程飞行),一般一型新客机由投入营运到取得180’ ETOPS 的批准,需经4~年。例如 A300 (PW 4152) 1987年6月投入营运, 1991年9月获得 180’ ETOPS 批准, 历时四年三月。B777 要在投入营运之初获得 180’ ETOPS 批准,其难度之大可想而知。,PW4000 (94英寸),主 要 参 数 PW4052 PW4056 PW4060 PW4062 JT9D-7R4起飞推力 lb 52000 5075 60000 62000 50000保持温度 ℃ 33.3 33.3 33.3 30 30巡航耗油率 0.537 0.537 0.537 0.537 0.596 涵道比 5.0 4.9 4.8 4.8 5.0 总压比 27.5 30.0 31.1 32.0 24.2风扇直径 m 2.463 2.463 2.463 2.463 2.463长度 m 3.370 3.370 3.370 3.370 3.370取证时间 1982.7 1987.10 1988.10 1992.1 1982.4,浮壁式火焰筒,无凸台宽鉉风扇叶片 / 包容机匣/高压压气机环形机匣 / 高压涡轮/1号球轴承,普拉特·惠特尼公司介绍 —— PW4000生产厂,(Pratt & Whitney Aircraft Group, United Technologies Corporation)普拉特·惠特尼公司(简称P&WA公司)是美国联合技术公司的一个分公司,是世界上研制军、民用航空燃气涡轮发动机的主要企业之一。主要产品: F100  F119   JT3D/TF33  JT8D-200系  JT9D  PW2000 PW4000  TF30  J52  J57  J58   J75   JT12A,PW4000系列 总体概况,在飞机上的安装位置各部件界面划分发动机工作参数 及特征截面气动流态图单元体划分发动机主轴承,在飞机上的安装位置,发动机数据长: 3911毫米直径: 2464毫米风扇直径:2387毫米,,,各部件界面划分,风扇和,风扇和,涡轮排气机匣,风扇和增压级,高压压气机,扩压器燃烧室,高压涡轮,低压涡轮,发动机工作参数 及特征截面,发动机温度压力曲线,气 动 流 态 图,,,发动机工作参数,(1)空气流量(单位:153.48公斤/秒) 其中:风扇:127.28 核心机:26.20 (2)比率: 涵道比:4.84 风扇压比:1.66 低压压气机压比:2.58 高压压气机压比:11.17 总压比:28.80,,,进气整流锥,风扇,增压级,连接轴,风扇机匣,中介机匣,高压压气机,扩散器及燃烧室,高压涡轮 导向器,低压涡轮,高压涡轮,涡轮排气机匣,主齿轮箱(MGB),角齿轮箱(AGB),,,,,,,,,,,,PW4000系列 各部件,PW4000主要零部件所用材料,AL—Aluminum Alloy 铝合金(C)—Cast(铸造)CM—Composite Material 复合材料Co—Cobalt Base Alloy 钴基合金Ni—Nickel Base Alloy 镍基合金S—Steel-Corrosion Resistant Alloy不锈钢Ti—Titanium Base Alloy 钛基合金,AL Aluminum Alloy(C) CastCM Composite MaterialCo Cobalt Base AlloyNi Nickel Base AlloyS Steel-Corrosion Resistant AlloyTi Titanium Base Alloy,PW4000 发动机所用的材料,AL,AL,AL,AL,AL,AL,CM,CM,CM,CM,Ni,全权数字式电子控制系统,该系统具有多种功能可控制“热控”转子、涡轮冷却空气、发动机慢车及瞬态工作时燃油流量、高压压气机进口导流叶片等,并可与飞机其他系统组成综合控制和监控系统。可对推力进行精确调节。,PW4000 支承系统,,
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