无螺栓高压压气机转子结构分析

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1、第38卷第3期航空发动机Vo1．38No．32012年6月AeroengineJun．2012无螺栓高压压气机转子结构分析杨帆，赵普扬，葛长闯(中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：根据新一代高负荷高压压气机结构设计需求，引入无螺栓高压压气机结构设计概念，从结构强度、部件质量和寿命等多方面对比分析了有无螺栓连接的高压压气机结构的区别，并对无螺栓高压压气机转子结构设计难点进行了初步分析。结果表明：无螺栓转子结构具有成本低、质量轻和便于装配等多项技术优点，能够满足多种类型航空发动机的需求，具有

2、很好的结构通用性。关键词：高压压气机；结构设计；无螺栓；航空发动机StructureAnalysisofNoBoltedHighPressureCompressorRotorYANGFan，ZHAOPu—yang，GEChang—chuang杨帆(1982)，男，工程师，从事风扇和(AVICShenyangEngineDesignandResearchInstitute，Shengyang110015，China)压气机结构设计工作。Abstract：Anoboltedhighpressurecompre

3、ssor(HPC)structuredesignconceptwas收稿日期：2011-09—02introducedbasedonnewgenerationhighloadHPCstructuredesignrequirement．ThestructureanalysisofthebohedHPCandnoboltedHPCwasconductedfromstructurestrength，componentsqualityandlifetime．Thedesigndifficultyofnobolte

4、dHPCwasanalyzedpreliminarily．Theresultsshowthatthenoboltedstructurehavelowcos4lightquality，simpletoassembly，andcanmeetkindsofaeroenginerequirement．Keywords：HPC；structuredesign；nobolted；aeroengine1所示；当前典型发动机压气机转子一般是在鼓筒上O引富设置安装边并止口定心配合短螺栓连接或直接将多高压压气机是航空发动机的

5、重要组成部分，其转级轮盘焊接成为一体的连接形式(典型代表为M88子的工作转速高，气动负荷大。伴随着新一代航空发发动机高压压气机后3级轮盘的焊接形式回，如图2动机的发展需求，高压压气机部件的压比和负荷趋向所示)。但上述方法均有明显缺点，使用长螺栓连接的更高，使用寿命要求更长，可靠性要求更商·1。同时，为方法需在各级轮盘辐板上加工螺栓孑L，从而削弱了轮了满足推重比需要，对压气机质量也提出更为苛刻的盘的承载能力，也大大缩短了轮盘的使用寿命，因此要求，因此，压气机结构设计逐渐向轻便化、简洁化和已逐渐淘汰。而在鼓筒

6、上设置安装边的方法虽然可以集成化方向发展。无螺栓高压压气机转子具有结构简避免在轮盘辐板上加工螺栓孔，但有时受到压气机轴单、维护方便等巨大优势，成为当今发动机转子结构向长度的限制，存在装配困难的情况，并且每2级轮发展的方向之一。盘问均有安装边和螺栓，也不利于控制压气机质量和本文以无螺栓高压压气机转子的典型结构为研成本。焊接结构也有其局限性，对于多级整体叶盘来说，焊接成为一体后显然增加了压气机转子的维修和究对象，进行针对无螺栓结构技术难点的结构分析和使用成本。综合来看，传统压气机转子结构明显不能强度计算。很好

7、地满足新一代航空发动机的需求，需要开发出11无螺栓压气机转子结构种新型低成本、易装配、轻质量和长寿命的结构形式。早期的压气机转子多级轮盘间采用长螺栓连接由上述分析可知，多级压气机轮盘问的连接形式(典型代表为RD33发动机压气机后4级轮盘【1，如图是限制压气机转子部件寿命和质量的关键因素之一。第3期杨帆等：无螺栓高压压气机转子结构分析45力的变化趋势可以直观显示。在设计止口紧度时，可以考虑将4个轮盘之间的紧度设置成不同数值，这样(a)等效应力(b)径向位移图11转子止口紧度计算结果58厂——’{凰图10TG

8、4合金棒材室温轴向加载疲劳S__～曲线＼一挤压廊力＼＼4173无螺栓压气机转子结构难点分析转子部件寿命。这个环图12盘问止口挤压应力无螺栓高压压气机转子布局1和布局2在结构节的计算还有继续细化估算结果上有共同的设计难点，即止口配合紧度的选取和多级和发展的空间，本次计算仅仅为了分析应力变化趋叶盘变形协调的问题以及前、后端止动螺纹的设计。势，验证计算之初的各种猜想，为下一步深入研究指首先，轮盘问配合止口的紧度如果选取不合适，明初步