CFM56系列发动机部件技术综述

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1、2010惩籍36鼍第4期V01．36No．4Aug．201056／57CFM56系列发动机部件技术综述付仁合，王伟(中国民航大学航空工程学院，天津300300)摘要：综述了CFM56系列大涵道比发动机在风扇叶片、防冰、吞水、燃烧室、尾喷管方面所采用的结构技术。关键字：CFM56系列发动机：风扇叶片；防冰；吞水；燃烧室；长涵道混合流喷管ReviewoftheComponentTechnologiesforCFM56SeriesTurbofanEngineFUKen—he，WANGWei(Aviation

2、EngineeringInstitute，CivilAviationUmversityofChina，Tianjin300300，China)Abstract：舭structuretechnologiesoffanblades，anti—ice，wateringestion,combustor付仁合(1984)，男，在读硕士研究俐exhaustnozzlefortheCFM56serieshigh—bypassratioturbofane．gi船werereviewed．生。研究方向为航空发动机故障诊

3、断与Keywords：CFM56seriesengine；fanblade；anti；ice；wateringestion；适航审定ocombustor：LDMFnozzle收稿日期：2009—11—151引言20世纪60—70年代，航空器上普遍采用油耗高、噪声大的小涵道比发动机；70—90kN推力级的大涵道比涡扇发动机有较大的市场，但十分稀少。为此，美国GE公司与法国SNECMA公司共同组建了CFMI公司，在配装B—l轰炸机的F101发动机核心机基础上，于1982—1997年发展了推力为89—157

4、kN的一2、一3、～5A、一5C与一7等CFM56系列发动机。CFM56系列发动机每一型号的诞生以及改进，都体现了当时航空领域对发动机面临问题的崭新认识。为了清晰地展现其部件性能改进的过程，本文对风扇叶片、防冰、吞水、燃烧室以及长涵道混合流喷管技术进行较为详细的介绍。2风扇叶片从涡喷发动机发展到涡扇发动机，风扇叶片的技术进步非常显著。对于大涵道比涡扇发动机

5、而占，随着风扇叶片效率以及抗外物击伤能力和抗振能力的提高，风扇叶片经历了由叶带尖冠到带叶身加凸台，再到宽弦，以及到目前比较先进的掠形风扇叶片和吹吸

6、叶片等形式的变化，这也是CFM56系列发动机风扇叶片的发展历程。2．1叶尖带冠作为CFM56系列发动机的第1种发动机CFM56—2，其带冠风扇叶片依靠每个平行四边形的叶冠相互抵紧来提高抗振和抗外物击伤能力，同时叶冠的存在町以减少叶尖漏气损失，提高风扇效率。但是增加叶冠相当于在叶片直径最大处增加了质量，因高速旋转而产生的离心力对叶片，特别足对叶2010年舅36奠簟4期V01．36No．4Aug．2010根强度带来严重影响。为此，只能通过增加叶片数量，减少叶冠面积来削弱上述影响。因此，CFM56—2发动机

7、风扇叶片的数量(46片)是该系列发动机中最多的。2．2叶身加凸台研究表明，大展弦比带冠叶片的抗外物击伤能力不如在距叶尖1／3处带凸肩叶片的强。因此，CFM56系列发动机的其后各型号(如一3、一5)发动机不再采用带冠设计，而采用叶身加凸台设计。这种减振的凸台端面分别与相邻叶片的凸台端面相抵形成1个整环，这样叶片变为两端加紧，提高了刚性和自振频率。即使在运行过程产生叶片振动，凸肩端面的干摩擦也可吸收振动能量，从而达到减振目的。这种凸肩的设计由于有效地解决了大展弦比叶片的振动问题，并提高了抗外物击伤能力，因

8、此也应用于JT9D、CF6、PW20377PW4000RB211-22B，RB211-524等涡扇发动机上。但是，这种设计的加工制造工艺复杂，叶片附加质量增加，并对风扇性能影响较大，具体表现在：凸台的存在使流通面积减少，对进入发动机气流的扰动增大，压力损失增大，从而使风扇的效率降低，喘振裕度减小，发动机的油耗增加。因此，这种凸肩设计也逐渐被淘汰。2．3宽弦叶片20世纪70年代，英国RR公司成功地研发了第l代风扇钛合金空心宽弦叶片，叶片由长而薄变为宽而厚，在降低发动机油耗的同时，也提高了叶片的抗外物击伤

9、和减振的能力。在宽弦叶片研究中，CFMI公司也不断地研制和改进风扇和钛合金宽弦叶片的气动和结构性能，并在CFM56系列发动机上应用。当然，宽弦叶片的质量和零部件也存在强度不高的问题，普遍采用下面2种方式解决。(1)适当加强轮盘等零部件的强度，以承受风扇叶片载荷。这主要针对一些小推力发动机风扇叶片不太长，质量增加不大的情况，如CFMS．6—7、PW6000和Tay等发动机。(2)采用了空心、带芯的空心结构或者采用复合材料等减轻叶片质量。这主要针对大推力发动