齿轮传动涡轮风扇(GTF)发动机先进技术综述

齿轮传动涡轮风扇(GTF)发动机采用的1套齿轮减速机构,在保证低压涡轮高速旋转的同时,能使风扇以理想的低速旋转,从而降低了发动机的噪声与油耗。概括性地介绍和分析了PW公司GTF发动机的研制背景、设计特点与采用的新技术。

某型GTF发动机风扇驱动齿轮箱传动效率分析

为降低风扇叶尖速度对低压压气机、低压涡轮的转速限制,GTF发动机在低压压气机与风扇之间设有一个采用五路分流人字齿星型轮系的风扇驱动齿轮箱。根据某型GTF发动机风扇驱动齿轮箱的结构特点,采用FAG滚动轴承手册中轴承计算公式及Anderson-Loewenthal计算方法对齿轮箱的传动效率进行计算,并分析不同工况下齿轮箱传动效率的变化趋势;之后分析了供油温度对传动效率、齿轮摩擦功率损失、风阻损失及轴承功率损失的影响。

GTF发动机行星齿轮传动系统设计技术研究

行星齿轮传动系统作为齿轮驱动风扇(Geared Turbofan,GTF)发动机的关键部件,其传动功率大、空间结构紧凑、工作条件恶劣。为突破该部件设计关键技术,并为国内GTF发动机结构设计积累经验,在GTF发动机齿轮传动系统概念设计的基础上,开展了其初步设计,对齿轮进行疲劳强度分析;采用齿轮宏观参数优化和微观修形设计方法,提高齿轮承载能力,减小传递误差,改善齿轮接触区应力分布,提高齿轮传动系统的运动平稳性。

普·惠公司齿轮传动风扇发动机年底试车

普·惠公司研制的新型齿轮传动风扇发动机首批8台试验发动机在9月份运抵试车台，期望年底进行首次试车。

齿轮传动风扇发动机结构设计特征分析

本文简要介绍了齿轮传动风扇发动机(GTF)的总体结构设计要求、发展历程,重点分析了两型现代先进GTF发动机(PW8000和PW1000G)的总体结构设计特点,对其在支承方案、支承结构和转子结构方面的设计思路进行了深入剖析和评估,提出了对于GTF涡扇发动机结构设计中的关键技术及其解决途径。

基于ABAQUS的某GTF风扇转子系统模态分析

利用SolidWorks软件对某型齿轮传动风扇(GTF)发动机的风扇转子系统建立其等效三维模型,导入ABAQUS中对风扇转子进行模态分析。提取了前9阶固有频率及模态振型进行了分析和处理,发现了风扇转子各阶次振型特点和共振频率规律;结合发动机的工作转速和振动安全裕度,验证了风扇转子工作安全转速;通过对比风扇转子各部件的共振频率,发现了GTF发动机风扇转子系统同时包括柔性、刚性轴部件,这主要与GTF发动机风扇转子部件的功能相关。该研究对GTF发动机风扇转子系统的设计与应用提供了参考与理论依据。

星型风扇驱动齿轮箱概念设计探讨

风扇驱动齿轮箱在齿轮传动涡扇发动机中发挥重要作用,为了支撑我国宽体客机发动机总体方案论证,进一步开展齿轮传动涡扇发动机的研制工作,以五路分流人字齿星型风扇驱动齿轮箱为研究对象开展概念设计。所设计的齿轮箱的主要结构特征为:太阳轮为浮动构件,通过花键传扭;行星轮采用齿轮/轴承一体化设计并选用调心滚子轴承;齿圈采用柔性支承,通过摩擦传扭。基于概念设计,本文总结并分析了后续研制过程中可能遇到的技术难点,包括传动效率、均载机构、支承与连接结构、齿面修形及系统动力学五个方面,为进一步开展风扇驱动齿轮箱的研制工作指出方向。

基于核心机的GTF发动机方案研究

齿轮传动风扇(GTF)发动机具有部件效率高、噪声低、级数少和质量轻的特点,是未来大型民用发动机的主要发展方向之一。为加快后续发动机的发展,在现有核心机的基础上,通过发动机典型气动循环参数的匹配分析,完成GTF发动机总体性能设计方案。分析了涵道比、风扇外涵压比、低压压气机压比、传动比等参数对GTF发动机性能的影响,初步确定参数选取范围。通过对比相同涵道比的GTF发动机与常规结构发动机,其推力和耗油率等性能指标基本接近,但GTF发动机具有低压部件级数显著减少的优点;总结了GTF发动机特有的关键技术。

基于关键结构特征的升力风扇结构布局方案设计

为研究升力风扇的结构布局,并探索1种新结构布局方案设计方法,归纳了4项升力风扇结构布局的特别设计需求,由此引出4个方面关键结构特征,并基于结构特征的组合设计了多种各具特点的结构布局方案,最终通过多方案对比分析,从中选定双承力机匣对转无静叶方案。设计结果表明:采用关键结构特征组合的方法有助于布局方案的创新设计,并能够形成系列化方案,从而为创新型项目的风险控制提供方案支持。

PW 1000G发动机率先使用铝合金风扇叶片

PW和Alcoa公司于2014年8月称,PW1000G系列齿轮传动涡扇发动机的风扇叶片,主要由铝合金材料制成,成为业界的首例。这2家公司刚宣布签约了1个为期10年,耗资11亿美元研发＂发动机关键部件＂的合同,其中包括铝合金风扇叶片的研发。

GTF发动机技术性能和应用前景分析

从世界民用航空动力发展趋势看,GTF发动机与其他正在发慌中的的技术相比,成熟度高,具有较大的优势,是未来最具潜力的发展方向,并呈现出巨大的市场应用前景。

GTF发动机滑动轴承涂层摩擦磨损性研究

基于齿轮传动涡轮风扇(GTF,Geared Turbo Fan)的具体应用,研究了滑动轴承涂层方案的选择。针对锡青铜ZQSn6-6-3,ZQSn10-1和DLC(Diamond Like Carbon)三种涂层方案进行销盘模拟的摩擦磨损对比实验,结合工况模拟实验验证三种解决方案。结果表明三种涂层方案在GTF滑动轴承重载、高温、反复启停的工况下,锡青铜ZQSn10-1性能最优。

硅油风扇离合器

一、风扇离合器在汽车发动机上应用的必要性液冷式汽车发动机冷却风扇传统的驱动方法一般可分为曲轴直接传动、齿轮传动和水泵同轴或以惰轮支承用皮带传动等,这种驱动的方法均称为直接驱动。即冷却风扇的转速因发动机转速升高而增加,提供的风量也随之增大,如图1所示。

空客年内将在A340上进行GTF的飞行试验

2008年4月21日，空客公司宣布将在今年下半年把普·惠公司的齿轮传动涡扇发动机（GTF）的验证机安装到A340飞机上并在第四季度进行一系列飞行试验。GTF发动机的设计允许发动机的低压部分和风扇以不同的转速旋转，使得这两个部件可以在各自更有效率的速度下运转。

齿轮传动风扇发动机转子系统结构与动力学分析

考虑齿轮传动风扇发动机(GTF)风扇转子与低压转子的耦合关系,提出了转子系统简化整体模型,针对该模型给出了GTF发动机转子系统的临界转速计算方法.揭示了整体模型与单转子模型临界转速计算结果的差异,以及典型力学特征参数对GTF转子系统临界转速与模态特征的影响.计算结果表明:相比考虑耦合关系的整体模型,将风扇转子与低压转子分开计算会导致转子系统固有频率值偏移及部分临界转速丢失;齿轮箱安装支承刚度增大会使得系统临界转速上升,保持安装刚度大小在106 N/m量级以下可使系统动力特性较优;传扭轴段刚度与齿轮径向啮合刚度对系统动力特性影响较小.

PW1000G齿轮传动风扇发动机设计特点

PW1000G发动机采用了独特的传动风扇减速器和先进的TALON燃烧室,具有低油耗、低噪声、低排放和低维修成本等优点。本文作者从设计角度对PW1000G齿轮传动涡扇发动机的风扇、减速器、压气机和涡轮等部件结构特点进行了详细介绍。

空客倾心于装齿轮传动风扇发动机的A320

空客表示，可能会用一款装普惠齿轮传动风扇发动机的A320改进型来应对庞巴迪提出的C系列飞机的挑战。普惠公司认为这种齿轮传动风扇发动机是A320除CFM56和V2500发动机外的第三种选择。今年年底．空客将用一架A340-600作为进行齿轮传动风扇发动机的验证试验平台．而最终的试验结果和数据将对其发展未来的A320齿轮传动风扇改型有重大参考价值。

齿轮传动风扇旨在降低费用和简化结构

普惠公司的PW8000发动机的主要特点是采用齿轮传动风扇的结构,这种结构将使发动机的转子级数和叶片数分别比现有相当推力级的常规发动机的少40%和50%.该发动机的初步设计正在进行中,其详细设计在6月以前开始.因此,PW8000的一些特点将在今夏最后确定,预计合格证将从6月份以后用30个月时间取得.对于一种典型的涡扇发动机而言,其高压涡轮驱动高压压气机,而低压涡轮驱动低压压气机和风扇,然而最有效的风扇转速比低压涡轮的转速低,这导致都不是特别有效的折衷转速.对于齿轮驱动的风扇系统而言。