陈光/文
CF6-80C2双转子高涵道比涡扇发动机是美国GE公司在CF6-50、-80A型的基础上发展起来的衍生型发动机,它既继承了-50型、-80A型系列的设计特长,又采用了一些先进的技术和新的设计,成为一种性能较好的发动机。由于发展衍生型发动机所需的研制时间短,技术风险小,使用可靠性较高,因此该发动机投入使用后很受各航空公司欢迎。
表1、列出了各型CF6的主要性能参数。
2、单元体结构
发动机由五个大单元体组成(见图1),采用单元体结构设计便于维修。在外场能检查、修磨和单个地按重量矩更换风扇叶片和导流叶片,换装风扇叶片后,用本机平衡术即可对风扇转子进行平衡调整(参见“CFM56-3发动机的本机平衡措施”)。
高压压气机机匣沿水平对半分开,打开后能更换转子、静子叶片。各级压气机及高压涡轮及第2、4级低压涡轮处都设有孔探仪孔座,燃烧室进口处有5个孔探仪孔座,可观察火焰筒与喷油嘴。
另外,还可将同位素芯棒插入低压轴轴心,对发动机内部进行 X光摄影。发动机的启动机、燃油泵、滑油泵和交流发电机等均采用快卸卡箍固定于各自的安装座上,附件传动装置中的齿轮轴、轴承等都用了插入式设计,便于在外场检查、更换轴承及封严件等(参见“新型民用涡扇发动机附件传动机构的某些设计特点”)。
整个发动机结构设计考虑了维修简便与更换零部件方便。
图1、CF6-80C2发动机单元体结构设计图
3、转子支承
CF6-80C2的转子支承结构与CF6-80A 的相似,2个转子共有6个支点(高、低压转子各3个),其中高压压气机后支点采用了滚珠轴承与滚棒轴承并用的方案,因此共有7个轴承,支承于3个承力框架上,共用3个滑油腔。各轴承位置及所在的承力框架见表2。
表2、 CF6-80C2发动机转子支承位置及轴承型式
3.1 低压转子支承方案
低压转子支承方案为0-2-1,紧靠风扇轮盘后端的1B轴承为内环分成两半的滚珠轴承,除了能承受工作中很大的向前轴向力外,还能在低压轴折断时将风扇转子保持在发动机内,以防止风扇盘甩出事故,这是除罗·罗公司发动机外大多数发动机采取的一种安全设计(参见“RB211-22B再次出现风扇盘甩出的故障”)。
风扇轴的后端支承于2R滚棒轴承上,低压涡轮后轴支承于6R滚棒轴承上,低压涡轮前长轴利用前端的花键插入风扇轴内的花键槽中,此花键联轴器成为低压涡轮转子的前支点。1B、1R二轴承通过风扇承力机匣将负荷外传,而6R轴承则是通过涡轮后轴承机匣将负荷外传。
3.2 高压转子支承方案
高压转子支承方案为1-2-0,高压压气机前轴支承于3R滚棒轴承上,高压压气机后支点采用滚珠、滚棒轴承并列,是CF6系列发动机特有的设计,可提高轴承寿命。
滚棒轴承4R承受转子的径向力,滚珠轴承4B仅承受转子的轴向力,与 -80A型不同的是,-80C2型上4B、4R轴承位置对换,采用先珠后棒的安排,以减小高压压气机两个径向支点间的距离,有利于保持均匀的叶尖间隙。
这种滚珠、滚棒轴承并列的设计也用于其后的 CFM56-5、GE90型的设计中,普惠公司、罗·罗公司的发动机中尚未采用这种设计。高压转子的后支点设置在高压涡轮盘前,采用了5R滚棒轴承。
3R轴承通过风扇承力机匣外传负荷,而4R、4B、5R三个轴承通过燃烧室机匣外传负荷,GE公司的其他发动机如F101、F110、F404、CFM56和 GE90等型均未采用这种设计。高压转子4R、5R轴承分别采用了双瓣式和三瓣式非圆外环设计,以防止轴承在高速低载时打滑产生滑蹭损伤,这两个轴承外环的周向位置靠定位销相对固定于轴承座中。
3R轴承外环有间隙为0.254mm的挤压油膜,高压压气机后轴内装有内表面镀有铜镍 铟的阻尼衬套,起到低压轴的限挠器作用。
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