渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的案例
多物理場仿真助力渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)降噪
飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪風(fēng)扇是主要的飛行噪聲源之一。過量的噪聲可能會(huì)引發(fā)一系列健康問題，例如聽力障礙、睡眠紊亂和壓力疾病。聲學(xué)建模可以幫助您優(yōu)化渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，減少噪音污染及其負(fù)面影響。我們將通過噴射管教程模型，闡明使用聲學(xué)建模方法的好處。
為什么降噪對于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)很重要
如果您乘坐過商用飛機(jī)，所在的航班很可能是由渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理是：將部分捕獲的空氣送入壓縮機(jī)，空氣經(jīng)壓縮后進(jìn)入燃燒室，和燃料混合燃燒，排出燃?xì)饪僧a(chǎn)生飛行推力。
上圖：渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。圖片由 K. Aainsqatsi 提供。在 CC BY-SA 3.0 許可下使用，通過 Wikimedia Commons 分享。下圖：真實(shí)的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。圖片由 Sanjay Acharya 提供。在 CC BY-SA 3.0 許可下使用，通過 Wikimedia Commons 分享。
近年來，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)得到了極大改進(jìn)，尤其是降噪。知道為什么嗎？再次想象一下你正在乘坐飛機(jī)——發(fā)動(dòng)機(jī)一路在耳邊喧囂可不是什么愉快的經(jīng)歷。對于機(jī)場附近的居民來說，飛機(jī)著陸和起飛時(shí)的巨大噪音會(huì)擾亂睡眠作息。因此，降低飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪音成為了航空業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
減少航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪風(fēng)扇的過量噪音為解決該問題提供了一個(gè)可行的思路。利用 COMSOL Multiphysics? 軟件，您可以分析和優(yōu)化渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的輻射噪聲，從而實(shí)現(xiàn)降噪目標(biāo)。為了演示具體的操作流程，我們來看一看簡化的噴射管教學(xué)模型。
通過分析風(fēng)扇噪聲優(yōu)化渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)
為了高效地分析渦輪風(fēng)扇航空發(fā)動(dòng)機(jī)，我們可以專注于具體的設(shè)計(jì)單元。在此例中，研究對象是航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪風(fēng)扇中的環(huán)形流管造成的噪音輻射。首先建立一個(gè)軸對稱模型幾何，使其對稱軸與發(fā)動(dòng)機(jī)的中心線重合。
展開 享受寧靜的機(jī)上時(shí)光——多物理場仿真助力渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)降噪
飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪風(fēng)扇是主要的飛行噪聲源之一。過量的噪聲可能會(huì)引發(fā)一系列健康問題，例如聽力障礙、睡眠紊亂和壓力疾病。聲學(xué)建模可以幫助您優(yōu)化渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，減少噪音污染及其負(fù)面影響。我們將通過噴射管教程模型，闡明使用聲學(xué)建模方法的好處。
為什么降噪對于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)很重要
如果您乘坐過商用飛機(jī)，所在的航班很可能是由渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理是：將部分捕獲的空氣送入壓縮機(jī)，空氣經(jīng)壓縮后進(jìn)入燃燒室，和燃料混合燃燒，排出燃?xì)饪僧a(chǎn)生飛行推力。
上圖：渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。圖片由 K. Aainsqatsi 提供。在 CC BY-SA 3.0 許可下使用，通過 Wikimedia Commons 分享。下圖：真實(shí)的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。圖片由 Sanjay Acharya 提供。在 CC BY-SA 3.0 許可下使用，通過 Wikimedia Commons 分享。
近年來，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)得到了極大改進(jìn)，尤其是降噪。知道為什么嗎？再次想象一下你正在乘坐飛機(jī)——發(fā)動(dòng)機(jī)一路在耳邊喧囂可不是什么愉快的經(jīng)歷。對于機(jī)場附近的居民來說，飛機(jī)著陸和起飛時(shí)的巨大噪音會(huì)擾亂睡眠作息。因此，降低飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪音成為了航空業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
減少航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪風(fēng)扇的過量噪音為解決該問題提供了一個(gè)可行的思路。利用 COMSOL Multiphysics? 軟件，您可以分析和優(yōu)化渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的輻射噪聲，從而實(shí)現(xiàn)降噪目標(biāo)。為了演示具體的操作流程，我們來看一看簡化的噴射管教學(xué)模型。
通過分析風(fēng)扇噪聲優(yōu)化渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)
為了高效地分析渦輪風(fēng)扇航空發(fā)動(dòng)機(jī)，我們可以專注于具體的設(shè)計(jì)單元。在此例中，研究對象是航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪風(fēng)扇中的環(huán)形流管造成的噪音輻射。首先建立一個(gè)軸對稱模型幾何，使其對稱軸與發(fā)動(dòng)機(jī)的中心線重合。
展開 仿真助力減少航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪風(fēng)扇的噪聲
飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪風(fēng)扇是主要的飛行噪聲源之一。過量的噪聲可能會(huì)引發(fā)一系列健康問題，例如聽力障礙、睡眠紊亂和壓力疾病。聲學(xué)建模可以幫助您優(yōu)化渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，減少噪音污染及其負(fù)面影響。我們將通過噴射管教程模型，闡明使用聲學(xué)建模方法的好處。
為什么降噪對于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)很重要？
如果您乘坐過商用飛機(jī)，所在的航班很可能是由渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理是：將部分捕獲的空氣送入壓縮機(jī)，空氣經(jīng)壓縮后進(jìn)入燃燒室，和燃料混合燃燒，排出燃?xì)饪僧a(chǎn)生飛行推力。
圖1 渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
圖片由 K. Aainsqatsi 提供。在CCBY-SA 3.0 許可下使用，通過 Wikimedia Commons 分享。
圖2 真實(shí)的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
圖片由 Sanjay Acharya 提供。在CCBY-SA 3.0許可下使用，通過 Wikimedia Commons 分享。
近年來，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)得到了極大改進(jìn)，尤其是降噪。知道為什么嗎？再次想象一下你正在乘坐飛機(jī)——發(fā)動(dòng)機(jī)一路在耳邊喧囂可不是什么愉快的經(jīng)歷。對于機(jī)場附近的居民來說，飛機(jī)著陸和起飛時(shí)的巨大噪音會(huì)擾亂睡眠作息。因此，降低飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪音成為了航空業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。為了演示具體的操作流程，我們來看一看簡化的噴射管教學(xué)模型。
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渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) - 風(fēng)扇和壓縮機(jī)部分與殼體
渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是基本燃?xì)?em>渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的最現(xiàn)代變體。在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，核心發(fā)動(dòng)機(jī)前部由風(fēng)扇包圍，后部由附加渦輪機(jī)包圍。風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī)渦輪機(jī)由許多葉片組成，如核心壓縮機(jī)和核心渦輪機(jī)，并連接到一個(gè)附加的軸。
- 模型已在 Siemens NX 上創(chuàng)建。
- 通過將 CSYS 與 CSYS 作為接口對齊來創(chuàng)建約束。
- 此外，螺紋是使用 WAVE Geometry Linker 創(chuàng)建的。
- 所有組件均采用 STL 格式，用于 3D 打印工藝。
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先進(jìn)雙轉(zhuǎn)子加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，感受歐洲機(jī)械之美！
今天跟大家分享的Turbo EJ200是Rolls Royce公司（對，沒錯(cuò)，就是勞斯萊斯）聯(lián)合歐洲四國研制的先進(jìn)雙轉(zhuǎn)子加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，用于歐洲聯(lián)合研制的90年代戰(zhàn)斗機(jī)EFA(現(xiàn)編號(hào)EF2000)。
↓↓整潔明亮的Rolls Royce裝配車間↓↓
↓↓EJ200工程解構(gòu)圖↓↓
↓↓令人眼花繚亂的技術(shù)細(xì)節(jié)↓↓
↓↓蘊(yùn)含著精密運(yùn)算的美感↓↓
除歐洲戰(zhàn)斗機(jī)EF2000外，EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)還應(yīng)用于：垂直/短距起落歐洲戰(zhàn)斗機(jī)2000、“狂風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)改裝、F/A-18、意大利馬基航空公司與巴西航空工業(yè)公司合作研制的AMX、“陣風(fēng)”、巴基斯坦的F-7和印度的LCA戰(zhàn)斗機(jī)。
↓↓某國空軍機(jī)械師試機(jī)↓↓
↓↓安裝就緒↓↓
↓↓戰(zhàn)機(jī)臀部具有貓頭鷹的既視感↓↓
↓↓準(zhǔn)備起飛↓↓
↓↓噴 火 了 耶↓↓
↓↓口水ing，可惜別個(gè)也不給咱國家用，咱現(xiàn)有的生產(chǎn)水平達(dá)不到。來點(diǎn)親民的，這是個(gè)EJ200的小模型，很Q吧？↓↓
你說你想要一個(gè)? 小編也不知道哪里有賣，攤手。。。如果想要高精度些的圖，小編還是有的~~
最后再八個(gè)卦。下面這位是Belinda Swain, 她畢業(yè)于牛津大學(xué)物理系，1985年加入Rolls-Royce，她改進(jìn)和提升了EJ200和臺(tái)風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)的性能，使之得以服役于四個(gè)歐洲國家的空軍，并因而成為Rolls-Royce的首席適航工程師（Chief Airworthiness Engineer）。
展開 噴氣客機(jī)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)診斷與改進(jìn)
發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)分析
考慮到雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中高壓轉(zhuǎn)子的質(zhì)量比低壓轉(zhuǎn)子小得多，先略去它的影響可簡化數(shù)值計(jì)算，便于迅速接近事物本質(zhì)，這里著重對發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部分——低壓轉(zhuǎn)子作動(dòng)態(tài)分析。低壓轉(zhuǎn)子長1.88m，質(zhì)量為140.6kg，風(fēng)扇和渦輪位于轉(zhuǎn)子軸兩端附近。三個(gè)支承軸承分別稱風(fēng)扇軸承、主軸承和渦輪軸承，均有擠壓油膜阻尼器供阻尼。風(fēng)扇軸承位于風(fēng)扇處，渦輪軸承位于渦輪葉輪處，兩者承載能力接近。主軸承的承載力較大，位于風(fēng)扇軸承后約0.2032m處。限于篇幅，低壓轉(zhuǎn)子的有限元離散化模型被略去。
本文使用了一個(gè)商用有限元程序軟件DyRoBeS[2]，它能快速、方便地計(jì)算轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)計(jì)及阻尼和陀螺效應(yīng)的正、逆回旋復(fù)特征值與臨界轉(zhuǎn)速以及相應(yīng)的振型。根據(jù)制造商提供的軸承參數(shù)，見表1，對低壓轉(zhuǎn)子作正、逆回旋頻率分析和臨界轉(zhuǎn)速分析。風(fēng)扇和渦輪的陀螺力矩引起低壓轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)自由回旋振動(dòng)頻率隨轉(zhuǎn)速變化且分裂為正、逆回旋頻率-轉(zhuǎn)速曲線。若自由回旋振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)速同值且同向，稱同步正回旋臨界轉(zhuǎn)速。低壓轉(zhuǎn)子同步正回旋臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算值見表2，沒有一個(gè)落入6000～8000r/min范圍。
諸影響因素中，究竟哪個(gè)被過高或欠估計(jì)，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)不符，通過調(diào)節(jié)低壓轉(zhuǎn)子各參數(shù)反復(fù)作仿真計(jì)算，注意力集中到渦輪葉輪上。觀察實(shí)物，葉輪是焊接加螺栓連接結(jié)構(gòu)，為減輕質(zhì)量，不少部位做得很單薄。因此，該葉輪被視為完全剛性盤不符合實(shí)際情況，這一點(diǎn)恰巧被設(shè)計(jì)者忽視。
展開 【6/4更新】戰(zhàn)斗機(jī)，從后面看更有意思
洛克希德·馬丁公司的 F-16，采用通用電氣F110-GE-129發(fā)動(dòng)機(jī)。
洛克希德·馬丁的F-22，采用普惠·惠特尼F119-PW-100。
洛克希德·馬丁F-35，采用普惠·惠特尼F135發(fā)動(dòng)機(jī)。
達(dá)索航空陣風(fēng)戰(zhàn)機(jī)，斯奈克瑪（Snecma） M88-2發(fā)動(dòng)機(jī)。
歐洲臺(tái)風(fēng)戰(zhàn)機(jī)，采用EuroJet Turbo GmbH EJ200渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
狂風(fēng)式戰(zhàn)斗機(jī)（Panavia Tornado IDS），采用Turbo-Union公司的RB199 MK103發(fā)動(dòng)機(jī)。
幻影2000戰(zhàn)斗機(jī)，采用M53渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
俄羅斯米格航空器集團(tuán)MIG-21，采用圖曼斯基R-11F-300發(fā)動(dòng)機(jī)。
MIG-25"狐幅"，采用生產(chǎn)型 R-15B-300 系采用 5 級(jí)壓氣機(jī)和 1 級(jí)渦輪的加力式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。
MIG-29，克里莫夫（Klimov）RD-33。
MIG-35，克里莫夫RD-33 OVT。
蘇30戰(zhàn)斗機(jī)，采用俄羅斯留里卡"土星"科研生產(chǎn)聯(lián)合體研制的內(nèi)外涵噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)AЛ-31ФII。
蘇35戰(zhàn)斗機(jī)，采用留里卡一土星科研生產(chǎn)聯(lián)合體為俄羅斯第五代戰(zhàn)斗機(jī)研制的最新型117S發(fā)動(dòng)機(jī)。
蘇37戰(zhàn)斗機(jī)，采用留利卡AL-37FU補(bǔ)燃渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
成都飛機(jī)公司和巴基斯坦航空公司聯(lián)合研制的梟龍戰(zhàn)機(jī)，中方自行研制的渦扇-13發(fā)動(dòng)機(jī)將配備梟龍戰(zhàn)機(jī)。
中國成都飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)制造的殲-10，采用AL-31FN。
殲-10，AL-31FN發(fā)動(dòng)機(jī)。目前，已經(jīng)有部分殲10戰(zhàn)機(jī)換裝FWS-10太行發(fā)動(dòng)機(jī)。
殲-20原型機(jī)，AL-31FN發(fā)動(dòng)機(jī)。
展開 干貨丨圖文動(dòng)畫解析航空發(fā)動(dòng)機(jī)的類型及原理
航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理——槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)
槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)是一種介于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)之間的一種發(fā)動(dòng)機(jī)形式，其目標(biāo)是將前者的高速性能和后者的經(jīng)濟(jì)性結(jié)合起來，目前正處于研究和實(shí)驗(yàn)階段。
槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)見圖，它由燃?xì)獍l(fā)生器和一副螺槳-風(fēng)扇（因?yàn)閷?shí)在無法給這個(gè)又象螺旋槳又象風(fēng)扇的東東起個(gè)名字，只好叫它螺槳-風(fēng)扇）組成。螺槳-風(fēng)扇由渦輪驅(qū)動(dòng)，無涵道外殼，裝有減速器，從這些來看它有一點(diǎn)象螺旋槳；但是它的直徑比普通螺旋槳小，葉片數(shù)目也多（一般有6～8葉），葉片又薄又寬，而且前緣后掠，這些又有些類似于風(fēng)扇葉片。
根據(jù)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的原理，在飛行速度不變的情況下，涵道比越高，推進(jìn)效率就越高，因此現(xiàn)代新型不加力渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比越來越大，已經(jīng)接近了結(jié)構(gòu)所能承受的極限；而去掉了涵道的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)盡管效率較高，但由于螺旋槳的速度限制無法應(yīng)用于M0.8-M0.95的現(xiàn)代高亞音速大型寬體客機(jī)，螺槳風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的概念則應(yīng)運(yùn)而生。
由于無涵道外殼，螺槳風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比可以很大，以正在研究中的一種發(fā)動(dòng)機(jī)為例，在飛行速度為M0.8時(shí)，帶動(dòng)的空氣量約為內(nèi)涵空氣流量的100倍，相當(dāng)于涵道比為100，這是渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)所望塵莫及的，將其應(yīng)用于飛機(jī)上，可將高空巡航耗油率較目前高涵道比輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)降低15%左右。
同渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)相比，螺槳風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的可用速度又高很多，這是由它們?nèi)~片形狀不同所決定的。
展開 再來看看這款很有前途的發(fā)動(dòng)機(jī)吧
所謂三轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，與雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別在于，它不是將風(fēng)扇系統(tǒng)直接安裝在低壓轉(zhuǎn)子上，而是再增加一根專用的轉(zhuǎn)子，通過這根專用轉(zhuǎn)子與專用渦輪連接，用這個(gè)專用的渦輪驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇。
也就是說，三轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上，共軸安排三個(gè)轉(zhuǎn)子：內(nèi)軸是低壓渦輪帶動(dòng)風(fēng)扇，轉(zhuǎn)速最低；中軸是中壓渦輪帶動(dòng)低壓壓氣機(jī)，轉(zhuǎn)速較高；外軸是高壓渦輪帶動(dòng)高壓壓氣機(jī)，轉(zhuǎn)速最高。
與雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)相比，它的三個(gè)轉(zhuǎn)子可分別在最佳轉(zhuǎn)速下工作，使轉(zhuǎn)子級(jí)數(shù)、葉片數(shù)和可調(diào)葉片數(shù)減少。由于轉(zhuǎn)子級(jí)數(shù)少，轉(zhuǎn)子可較短，提高轉(zhuǎn)子剛性，減小性能衰退率。從而有效的降低油耗。因此，這是一種具有很高性能的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。
RB-211三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。D-436的結(jié)構(gòu)與之類似
提起三轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，很多人都會(huì)想到英國羅爾斯·羅伊斯公司研制的RB211和遄達(dá)。其實(shí)，除了英國，還有一個(gè)國家成功地研制出了實(shí)用的三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，并成功地投入了應(yīng)用，這就是蘇聯(lián)。
蘇聯(lián)有兩個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)局成功研制出了三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，一個(gè)是今天俄羅斯境內(nèi)的庫茲涅佐夫設(shè)計(jì)局，其代表作是圖-160戰(zhàn)略轟炸機(jī)上使用的NK-321加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)；另外一個(gè)就是今天烏克蘭境內(nèi)，已是馬達(dá)西奇公司一部分的伊夫琴科-進(jìn)步設(shè)計(jì)局。D-436的前身D-36就是伊夫琴科設(shè)計(jì)局的作品。
1970年代初，伊夫琴科設(shè)計(jì)局受命為當(dāng)時(shí)正在研制中的安-124巨型運(yùn)輸機(jī)研制動(dòng)力裝置。設(shè)計(jì)局在總工程師弗拉基米爾·阿列克賽耶維奇·洛塔列夫的領(lǐng)導(dǎo)下經(jīng)過分析后認(rèn)為，只有采用三轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，新型發(fā)動(dòng)機(jī)才能達(dá)到指標(biāo)要求。
為了突破并掌握三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，洛塔列夫決定先研制一款比較小的三轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，這就是最大推力6500公斤的D-36發(fā)動(dòng)機(jī)。
展開 再來看看這款很有前途的發(fā)動(dòng)機(jī)吧
所謂三轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，與雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別在于，它不是將風(fēng)扇系統(tǒng)直接安裝在低壓轉(zhuǎn)子上，而是再增加一根專用的轉(zhuǎn)子，通過這根專用轉(zhuǎn)子與專用渦輪連接，用這個(gè)專用的渦輪驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇。
也就是說，三轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上，共軸安排三個(gè)轉(zhuǎn)子：內(nèi)軸是低壓渦輪帶動(dòng)風(fēng)扇，轉(zhuǎn)速最低；中軸是中壓渦輪帶動(dòng)低壓壓氣機(jī)，轉(zhuǎn)速較高；外軸是高壓渦輪帶動(dòng)高壓壓氣機(jī)，轉(zhuǎn)速最高。
與雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)相比，它的三個(gè)轉(zhuǎn)子可分別在最佳轉(zhuǎn)速下工作，使轉(zhuǎn)子級(jí)數(shù)、葉片數(shù)和可調(diào)葉片數(shù)減少。由于轉(zhuǎn)子級(jí)數(shù)少，轉(zhuǎn)子可較短，提高轉(zhuǎn)子剛性，減小性能衰退率。從而有效的降低油耗。因此，這是一種具有很高性能的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。
RB-211三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。D-436的結(jié)構(gòu)與之類似
提起三轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，很多人都會(huì)想到英國羅爾斯·羅伊斯公司研制的RB211和遄達(dá)。其實(shí)，除了英國，還有一個(gè)國家成功地研制出了實(shí)用的三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，并成功地投入了應(yīng)用，這就是蘇聯(lián)。
蘇聯(lián)有兩個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)局成功研制出了三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，一個(gè)是今天俄羅斯境內(nèi)的庫茲涅佐夫設(shè)計(jì)局，其代表作是圖-160戰(zhàn)略轟炸機(jī)上使用的NK-321加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)；另外一個(gè)就是今天烏克蘭境內(nèi)，已是馬達(dá)西奇公司一部分的伊夫琴科-進(jìn)步設(shè)計(jì)局。D-436的前身D-36就是伊夫琴科設(shè)計(jì)局的作品。
1970年代初，伊夫琴科設(shè)計(jì)局受命為當(dāng)時(shí)正在研制中的安-124巨型運(yùn)輸機(jī)研制動(dòng)力裝置。設(shè)計(jì)局在總工程師弗拉基米爾·阿列克賽耶維奇·洛塔列夫的領(lǐng)導(dǎo)下經(jīng)過分析后認(rèn)為，只有采用三轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，新型發(fā)動(dòng)機(jī)才能達(dá)到指標(biāo)要求。
為了突破并掌握三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，洛塔列夫決定先研制一款比較小的三轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，這就是最大推力6500公斤的D-36發(fā)動(dòng)機(jī)。
展開 《航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析》
CF6—80C2風(fēng)扇的包容試驗(yàn)
鳥撞擊與風(fēng)扇葉片的設(shè)計(jì)
CFM56—3發(fā)動(dòng)機(jī)本機(jī)平衡技術(shù)
離心噴油式環(huán)形燃燒室
傳動(dòng)、滑油及其他系統(tǒng)
現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
新型發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
波音757發(fā)動(dòng)機(jī)指示與機(jī)組報(bào)警系統(tǒng)
國外航空發(fā)動(dòng)機(jī)滾動(dòng)軸承的發(fā)展概況
航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承滑蹭損傷與防止措施
離心式油濾
航空發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性與維修性
提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的措施
提高波音777飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的措施
提高GE90發(fā)動(dòng)機(jī)維修性的主要措施
BR710發(fā)動(dòng)機(jī)提高可靠性和耐久性的試驗(yàn)
PW2000發(fā)動(dòng)機(jī)提高可靠性的措施
雙發(fā)客機(jī)的延程飛行與發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性
漫談航空發(fā)動(dòng)機(jī)的包容能力
人素工程在發(fā)動(dòng)機(jī)維修性設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障與故障分析
航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析
由發(fā)動(dòng)機(jī)故障引起的F-16戰(zhàn)斗機(jī)重大事故
д-30KY-154發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪轉(zhuǎn)子爆裂故障
斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)滑油消耗量大引起的故障
F404發(fā)動(dòng)機(jī)使用100萬小時(shí)后出現(xiàn)的兩個(gè)故障
JT8D發(fā)動(dòng)機(jī)油腔著火造成渦輪軸折斷故障
啟動(dòng)一發(fā)電機(jī)“放電”造成PT6A發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車
用于波音777的三型發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)的一些故障
RB211—22B風(fēng)扇轉(zhuǎn)子飛行中的嚴(yán)重故障
展開 
案例解析|航空發(fā)動(dòng)機(jī)笛卡爾網(wǎng)格生成
幾何背景
航空發(fā)動(dòng)機(jī)（aero-engine）是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械，作為飛機(jī)的心臟，不僅是飛機(jī)飛行的動(dòng)力，也是促進(jìn)航空事業(yè)發(fā)展的重要推動(dòng)力，人類航空史上的每一次重要變革都與航空發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)進(jìn)步密不可分。
經(jīng)過百余年的發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)發(fā)展成為可靠性極高的成熟產(chǎn)品，正在使用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪噴氣/渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪軸/渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、沖壓式發(fā)動(dòng)機(jī)和活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)等多種類型，不僅作為各種用途的軍民用飛機(jī)、無人機(jī)和巡航導(dǎo)彈動(dòng)力，而且利用航空發(fā)動(dòng)機(jī)派生發(fā)展的燃?xì)廨啓C(jī)還被廣泛用于地面發(fā)電、船用動(dòng)力、移動(dòng)電站、天然氣和石油管線泵站等領(lǐng)域。
其中渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)（Turbofan Engine），亦稱渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)或者內(nèi)外函噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。是一種燃?xì)?em>渦輪式航空發(fā)動(dòng)機(jī)，主要特點(diǎn)是其首級(jí)扇葉的面積大過渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的首級(jí)扇葉很多，部分空氣經(jīng)過的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)稱為內(nèi)涵道，經(jīng)由內(nèi)含的渦輪驅(qū)動(dòng)首級(jí)增壓扇葉推動(dòng)空氣經(jīng)過的外側(cè)部分稱為外涵道，增壓扇葉同時(shí)具有螺旋槳和壓縮空氣的用途的作用，能將部分吸入的空氣通過噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的外圍提供直接推力，內(nèi)外涵共同產(chǎn)生推力。可同時(shí)具有渦輪螺旋槳與渦輪噴氣推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的雙重推力供給。
展開 16張動(dòng)圖講解航空發(fā)動(dòng)機(jī)分類及原理，這次終于明白了！
從渦輪中流出的高溫高壓燃?xì)猓谖矅姽苤欣^續(xù)膨脹，以高速沿發(fā)動(dòng)機(jī)軸向從噴口向后排出。這一速度比氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的速度大得多，使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得了反作用的推力。
03 渦槳/渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)
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渦槳/渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)是在渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)誕生、成熟后，將活塞發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪化而研制發(fā)展的新型動(dòng)力。渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)代替活塞螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)用于固定翼飛機(jī)，渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)代替活塞軸發(fā)動(dòng)機(jī)用于旋翼直升機(jī)。
渦槳、渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)基本是一樣的，只是中間減速傳動(dòng)系統(tǒng)和推進(jìn)器不同，所以二者有較大的通用性，容易互相改型派生。
渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，簡稱渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，由螺旋槳和燃?xì)獍l(fā)生器組成，螺旋槳由渦輪帶動(dòng)。由于螺旋槳的直徑較大，轉(zhuǎn)速要遠(yuǎn)比渦輪低，只有大約1000轉(zhuǎn)/分，為使渦輪和螺旋槳都工作在正常的范圍內(nèi)，需要在它們之間安裝一個(gè)減速器，將渦輪轉(zhuǎn)速降至十分之一左右后，才可驅(qū)動(dòng)螺旋槳。
這種減速器的負(fù)荷重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，它的重量一般相當(dāng)于壓氣機(jī)和渦輪的總重，作為發(fā)動(dòng)機(jī)整體的一個(gè)部件，減速器在設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)中占有相當(dāng)重要的地位。
渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳后的空氣流就相當(dāng)于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的外涵道，由于螺旋槳的直徑比發(fā)動(dòng)機(jī)大很多，氣流量也遠(yuǎn)大于內(nèi)涵道，因此這種發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際上相當(dāng)于一臺(tái)超大涵道比的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
由于涵道比大，渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)在低速下效率要高于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，但受到螺旋槳效率的影響，它的適用速度不能太高，一般要小于900km/h。在中低速飛機(jī)或?qū)Φ退傩阅苡袊?yán)格要求的巡邏、反潛或滅火等類型飛機(jī)中的到廣泛應(yīng)用。
來源：瘋狂機(jī)械控
展開 俄羅斯最大飛機(jī)生產(chǎn)廠
廠房門口，是一架伊爾-76運(yùn)輸機(jī)，四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都還沒有安裝。
通過打開的廠房大門，可以看到里面還有一架伊爾-76。
看樣子，這架伊爾-76是全新生產(chǎn)的。
巨大的支座支撐著這架還沒有完工的運(yùn)輸機(jī)。
機(jī)頭下方的雷達(dá)罩還沒有安裝，看起來就像要吃掉小孩子一樣。
巨大的廠房內(nèi)，還有多架處于不同進(jìn)度階段的飛機(jī)。
廠房內(nèi)的伊爾-76運(yùn)輸機(jī)海報(bào)。
接送工人的班車。
這是一架即將交付的伊爾-76MD-90A，看它的茄子涂裝，應(yīng)該是俄羅斯空軍裝備的。
伊爾-76MD-90A運(yùn)輸機(jī)更換了新型PS-90A渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，安裝一套全數(shù)字飛行控制系統(tǒng)、玻璃駕駛座艙，以及改進(jìn)的“庫普爾”-76M航電系統(tǒng)。
正在組裝的圖-204客機(jī)。圖-204是俄羅斯圖波列夫航空科學(xué)技術(shù)聯(lián)合體研制的雙發(fā)動(dòng)機(jī)中程客機(jī)，用于取代圖-154客機(jī)。圖-204被認(rèn)為與波音757同等級(jí)別的客機(jī)，采用翼下吊掛發(fā)動(dòng)機(jī)的雙發(fā)動(dòng)機(jī)布局，采用翼梢小翼。
圖-204首次引進(jìn)西方國家生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，采用了羅爾斯-羅伊斯RB211-535渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
圖-204首架裝PS-90AT發(fā)動(dòng)機(jī)原型機(jī)于1989年1月首飛。1993年5月開始交付使用，初始交付只有貨運(yùn)型，1995年1月12日取得適航證，1996年2月23日交付首架客運(yùn)型。圖-204系列飛機(jī)涵蓋了客運(yùn)、貨運(yùn)、客貨兩用以及客貨快速轉(zhuǎn)換各種型別。圖-204的突出的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜。
安-124巨型運(yùn)輸機(jī)，右側(cè)的是其標(biāo)志性的雙前起落架。
這座廠房內(nèi)有兩架安-124運(yùn)輸機(jī)。
原本被伊爾-76震撼的攝影師，站在安-124前面，感覺有點(diǎn)無所適從。
安-124運(yùn)輸機(jī)的主起落架。
巨大的D18T-S3發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠提供23.4噸推力。
站立視角只能看到這樣。
退出好遠(yuǎn)，才能將安-124拍全。
實(shí)在是太巨大了。
展開 使用ANSYS CFX為渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)產(chǎn)生更少噪聲的風(fēng)扇
Usanin, Aviadvigatel Perm
翻譯：上海安世亞太
前言
由于針對有害排放物和噪聲水平具有嚴(yán)格的國際標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)和開發(fā)燃?xì)?em>渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的公司正面臨著艱巨的任務(wù)——制造具有高生態(tài)效率的發(fā)動(dòng)機(jī)。為了滿足這些要求，需要對發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生的過程進(jìn)行數(shù)值模擬，以深入了解發(fā)生的情況，并確定導(dǎo)致這種行為的因素。對于高旁路比的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，風(fēng)扇級(jí)產(chǎn)生的聲噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)總噪聲水平的主要貢獻(xiàn)者。
針對這些噪聲要求，我們使用ANSYS CFX計(jì)算流體力學(xué)(CFD)軟件來估算不同風(fēng)扇級(jí)幾何的氣動(dòng)和聲學(xué)效率。
圖1. 風(fēng)扇級(jí)幾何模型
幾何模型
為了開發(fā)FEGV（風(fēng)扇出口導(dǎo)葉）的幾何，將FEGV中表面非定常壓差的區(qū)域平均振幅作為轉(zhuǎn)子-定子聲源的主要來源。振幅由風(fēng)扇級(jí)的三維非定常CFD計(jì)算獲得。參考文獻(xiàn)表明，使用該方法的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有良好一致性。
圖2. FEGV形狀
這種風(fēng)扇是為一種先進(jìn)的新型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的。將進(jìn)口導(dǎo)葉（IGV）和風(fēng)扇出口導(dǎo)葉（FEGV）按20%比例縮放，以縮小分析域的規(guī)模。結(jié)果域包含1個(gè)風(fēng)扇葉片通道、2個(gè)FEGV通道和4個(gè)IGV通道。網(wǎng)格模型由大約150萬個(gè)節(jié)點(diǎn)組成。研究了四種不同幾何形狀的出口導(dǎo)葉。
選擇徑向設(shè)計(jì)（無傾角）作為初始幾何。具有20度和30度傾斜角的葉片分別被選作第二種和第三種幾何。具有沿著葉片高度的曲線軸的葉片選作第四種幾何類型。
結(jié)果分析
所有的CFD計(jì)算都是在ANSYS CFX(CFX-5.6)中進(jìn)行的，因?yàn)樵撥浖鉀Q方案對非定常流動(dòng)有良好的效果。對風(fēng)扇級(jí)進(jìn)行了非定常CFD計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明：
葉片中表面的壓力與吸入面之間存在非定常壓差。然后對中表面的壓差進(jìn)行傅里葉變換。
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