航空发动机附件系统
航空发动机结构系统资料课件
附件系统的组成
燃油附件
包括燃油泵、燃油控制阀等， 用于控制燃油的供应和流量。
滑油附件
包括滑油泵、滑油滤清器等， 用于提供滑油润滑和冷却发动 机部件。
启动与点火附件
包括启动电机、点火装置等， 用于启动发动机和点火。
空气附件
包括空气泵、冷气瓶等，用于 提供压缩空气和控制发动机进
气。
附件系统的安装位置与连接方式
航空发动机的分类
总结词
根据不同的分类标准，航空发动机可以分为多种类型。
详细描述
根据用途不同，航空发动机可以分为活塞式发动机和喷气式发动机两大类。其中，喷气式发动机又可以分为涡轮 喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和桨扇发动机等类型。此外，根据推进剂的不同，航空发动机 又可以分为火箭发动机和吸气式发动机等类型。
滑油压力调节器
调节滑油压力，确保滑油在正确的压 力下供给发动机。
空气系统附件
进气过滤器
过滤进入发动机的空气中的杂质，保证空气 清洁度。
涡轮增压器
利用发动机排气的能量对进气进行压缩，提 高发动机的进气压力和进气量。
压气机
将空气压缩后供给发动机，提高空气密度。
冷却空气系统
利用冷却空气降低发动机部件的温度，保证 发动机正常运转。
航空发动机的定义
总结词
航空发动机是用于驱动飞行器的动力装置，它能够将热能、化学能转化为机械能，为飞行器提供推力 。
详细描述
航空发动机是一种高度复杂、精密的热力机械，其工作原理是将空气吸入发动机后，经过压缩、燃烧 、膨胀等过程，产生高温、高压的燃气，再通过喷嘴将燃气以高速排出，产生推力，使飞行器前进。
PART 06
未来航空发动机结构附件 系统的发展趋势
航空发动机原理与构造
航空发动机原理与构造航空发动机作为现代飞机的核心动力装置，扮演着至关重要的角色。
本文将介绍航空发动机的原理与构造，从热力循环到关键部件，为读者全面解读航空发动机的工作原理和组成结构。
一、航空发动机的热力循环航空发动机的热力循环是指在发动机内部由空气和燃料组成的混合气体经过一系列热力学过程的循环。
常见的热力循环包括Otto循环、Diesel循环和Brayton循环。
航空发动机一般采用的是Brayton循环，也称为常压循环。
Brayton循环的基本原理是：空气经过压缩过程提高压力，然后加燃料燃烧产生高温高压气体，进一步通过膨胀过程输出功，最后经过排气过程将废气排出。
整个循环过程中，航空发动机通过压缩、燃烧和膨胀等过程将燃料的化学能转化为动力能，推动飞机前进。
二、航空发动机的构造航空发动机由许多关键部件组成，每个部件都承担着特定的功能，共同构成了一个高效、可靠的动力系统。
下面将重点介绍几个常见的航空发动机部件。
1. 压气机（Compressor）压气机是航空发动机中的核心部件之一，其主要功能是将来自进气口的气流压缩，提高气压和密度。
航空发动机一般采用多级压气机，每级都由叶轮和定子组成，并通过不断旋转的叶轮将空气压缩，使其具备足够的压力进入燃烧室。
2. 燃烧室（Combustor）燃烧室是航空发动机中完成燃烧过程的部件。
它是一个密封的空间，将压缩机提供的高压空气与燃料充分混合并点燃，产生高温高压的燃烧气体。
燃烧室内的燃烧需要考虑燃料和空气的适当比例，以及高效的燃烧稳定性。
3. 涡轮（Turbine）涡轮是将燃烧室中产生的高温高压气体释放能量的关键部件。
航空发动机中常见的涡轮有高压涡轮和低压涡轮。
高压涡轮由高压工作介质驱动，通过轴向和径向叶片将气体能量转化为轴功。
低压涡轮则从废气中提取能量，驱动压气机。
4. 推力增加装置（Thrust Reverser）推力增加装置用于改变航空发动机排出气流的方向，将气流向后推进，产生反向推力。
飞机发动机维护—附件传动
二
A
附件传动装置 R
T
一、附件传动装置的组成与工作
将发动机转子的功率、转速传输到附件并驱动附件以一定的转速和转向 工作的齿轮轮系 及传动轴的组合体，称为附件传动装置。
附件传动装置由内部传动装置和外部传动装置（附件齿轮箱和转换齿轮 箱）组成。需要发动机带转的附件都安装在附件齿轮箱上，齿轮箱内有 一 系列相互啮合的齿轮，发动机驱动齿轮箱，这些齿轮再传动装在其上的所 有附件。
附件安装在附件齿轮箱上有 三种方式：
用螺栓连接
通过 V 型夹连接
快Байду номын сангаас环（QAD）
传动关系与安装
内部传动装置 外部传动装置: ✓转换齿 轮箱 ✓附件齿轮箱
8.2 附件传动装置
RB211-535E4 发动机附件传动装置布局
二、齿轮箱结构
1. 内部齿轮箱 在布局内部齿轮箱的两个伞齿轮时，主要采用短轴传动和直接传动两种。
2. 外部齿轮箱
8.2.2 齿轮箱结构
外部齿轮箱包括转换齿轮箱 和附件齿轮箱
航空发动机附件系统课件
• 这些部件传送信号，使得： • ------机组人员及时得到滑油系统的各项指标
及参数。 • ------机组人员及时响应突发状况。 • 位置： • 所有用于指示的部件均位于发动机的左侧。
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第三节 起动系统
• 概述
–起动过程
• 带转--起动机、空中风车转速 • 点火
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PW4000滑油系统主要组成部件
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滑油在滑油系统中走向
学习交流课件
17
滑油系统
学习交流课件
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压力子系统的重要参数
滑油系统指示的压力在以下两个压力值之间是不 同的：
• 燃油/滑油冷却器出口的滑油压力，以及来自第1， 1.5和2号轴承腔的空气压力。
• 压力指示系统的压力值：
• ------不小于70磅/平方英寸
• ------标准温度范围----15~25摄氏度
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通风子系统的主要作用
• 排出轴承腔中的空气 • 将空气从滑油中分离 • 将空气排出飞行器本体
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滑油系统---散热器
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25
滑油系统---油滤
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指示系统
• 作用： • 滑油系统包括一系列用于指示的部件。它们
• 标准值：
•
空转----100磅/平方英寸
•
巡航----200磅/平方英寸
•
爬升----260磅/平方英寸
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回油子系统
• 滑油在轴承腔及齿轮箱中完 成润滑，清洗和冷却的工作 后，由回油系统将其送回油 箱。
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航空发动机附件传动系统研究
1.2.1
国外很重视附件传动的发展，并且做了远景规划。美国政府为保持在航空技术方面的领先优势，委托美国国家研究委员会、工程和技术系统委员会、航空航天局、航空技术委员会编写了“二十一世纪的航空技术”一文。该报告提出了在2000～2020年期间美国的航空科学技术方面必须发展的技术和所应采取的措施。在关于“推进技术”一章中明确指出，二十一世纪先进技术发动机的动力传输系统将采用无接触的电磁轴承代替传统的滚动轴承，在高速转子上安装电起动机、发电机，用全电气化附件取代传统的机械传动附件，使发动机的动力传输系统由传统的机械传动向全部电气化传动发展。实现这种革新的动力传输系统，可使发动机重量减轻10％～15％，发动机性能提高5％。
1.2.2
国外对超越离合器研究较早。20世纪70年代，美国航空宇航局（NASA）开始对高速超越离合器进行研究。超越离合器的研究是NASAART-I计划的主要研究内容之一。1972～1977年，Lyn wander、Wirth和Kish等人对直升机超越离合器做了深入研究。1977年，Kish对该历时三年的研究做了总结：开发了工作转速达20000r/min的直升机超越离合器，并在结构上做了改进，减少了扭矩、尺寸和重量；K.Liu、EiichiBamba和V.I.Dekhanov研究离合器的摩擦；随后，D.P.Cramton、ChenLi-Wen、Xu.T.和Cheseney对离合器做了更深入的研究。现在，国外已达到生产专业化、产品系列化的程度。滚柱离合器、斜撑离合器在航空发动机上早已采用。黑鹰减速器中用的是滚柱离合器，由德、意、法、荷四国合作研制的NH90直升机、美国与意大利合作研制的AB139采用了斜撑离合器。
在我国的航空发动机研制中，附件传动在航空发动机的地位一直隶属于核心，对机械系统的忽视，影响了机械系统技术的发展。这方面的研究落后于其它部件的发展，基本处于盲目发展状态，导致发动机附件传动系统落后于主机发展。实践表明，只有重视机械系统，才能使发动机动力传输设计得先进、完美，才能有与大部件同步发展的技术需求和发展规划。
航空发动机电气附件导通性测试系统设计
航空发动机电气附件导通性测试系统设计目前民航喷气式发动机运用了大量的电气附件，主要包括供电单元，如整体驱动的主发电机、交流永磁发电机，还包括用电设备，如点火激励装置、火警探测器、活门作动部件、电磁阀，用于测量位移、流量、压力、温度、速度、油量等传感器。
普惠公司某型号发动机的电气附件分类如表1所示。
航空发动机的电气附件种类繁杂，并且电气线路的连接错综复杂。
电气附件安装的环境十分恶劣，既有高强度的振动、骤变的温度，还有燃油、滑油等的腐蚀，都可能引起电气附件可靠性的下降。
如果出现电气短路、线路老化、接触不良等故障，都会引起电气附件导通性的变化。
机载电气附件的性能将会影响航空发动机的运转和实时的状态监控，影响发动机的电源及气源的输送，因此，电气附件的性能对飞机的可靠性来说是至关重要的。
多数民航发动机的电气附件数量都在百个以上，每个电气附件的测试端不止一对，并且某些电气附件需要通过极性互换完成导通测试。
人工测试耗时长，需要测试人员完全值守，实现所有测试线路进行的100%测试。
如此一来，无论对于勤务要求还是电气化日趋强大的发动机，人工测试已经完全不能满足要求。
因此，民航发动机电气附件导通测试的自动测试设备的研制具有良好的市场和经济价值。
虽然国内外已经有很多相关的自动测试系统，国外的产品成熟性能可靠，但售价很高[3⁃4];国内的一些设计受架构制约，偏向于特定任务的专用设备，不太适合民航多机型扩展的要求[5⁃7]。
本文设计一套基于目前较先进的主流测控技术标准的测试设备，方便功能扩展及后续升级，延长设备的使用寿命。
表1 某型民航发动机电气附件的分类统计表<figure class="image"> <figcaption></figcaption> </figure>1 硬件系统设计根据自动测试系统需求，硬件系统设计采用LabVIEW、以太网、LXI、PXI等总线技术。
机械设计及理论航空发动机高速附件传动系统研究和设计
南京航空航天大学硕士学位论文航空发动机高速附件传动系统研究和设计姓名：***申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：***20070301南京航空航天大学硕士学位论文摘要现代航空发动机功率和附件转速日益提高，需要高转速的附件传动系统与之匹配。
高转速的附件传动系统，不仅能够传递更大的功率，而且减轻发动机的重量，提高推重比。
首先，论文阐述了附件传动设计的基本方法，对航空附件传动系统的特点进行分析；结合本人多年从事附件传动系统设计的工作经验，研究了将起动传动系统与高转速附件传动系统联结成一个传动系统的结构设计方法，并阐明了实现这种设计的关键是高速斜撑超越离合器。
随后，论文分析了将起动传动系统与附件传动系统联结成一个传动系统的关键件——超越离合器的工作原理；在总结国内研制经验的基础上，结合国外的新进展，对高速斜撑超越离合器的结构设计、受力计算等关键技术进行了深入的研究,并对通常用于减速器的斜撑超越离合器结构进行改进设计，以满足高速航空附件传动系统的使用要求。
最后，论文简要分析附件传动箱体结构，介绍现代CAE设计方法并选择MSC.Patran 平台，在MSC.Patran环境中建立有限元模型；通过MSC.Nastran静态分析给出了飞机俯冲爬升状态下的附件传动箱体应力分布情况，确保为发动机附件提供稳固的支撑平台。
论文在本人多年从事附件传动实践工作的基础上，运用计算机辅助设计技术，从理论上对航空发动机高速附件传动系统进行了研究，为航空高速附件传动系统的设计提供了新思路。
关键词:航空发动机, 高速附件传动，斜撑超越离合器，CAE，MSC.PatranABSTRACTWith development of higher aero-engine’s power and accessory’s rotate speed, high-speed accessory transmission system should be developed to match the improvement, which can transfer higher power, lighten the aero-engine’s weight and heighten thrust-weight ratio.Firstly, accessory gear’s traditional design methods are set forth here, as well as the characteristic of accessory transmission system. Then with many years of my work experience in this field, a method of structure design is studied, in which high-speed accessory transmission system is designed as the combination of start drive system and high speed accessories drive system, the key to realize this design is high-speed sprag overrunning clutch.Subsequently, the paper accounts the operating principle of sprag overrunning clutch which is the key part combining start drive system with high speed accessories drive system. On the basis of summary of domestic research experience and new progress aboard, key technologies such as structure design and strength analysis are thoroughly studied in this thesis. Further, structure of sprag overrunning clutch has been ameliorated to meet the demands of high speed accessory transmission system.Finally, body structure of high speed accessory gearbox is briefly analyzed in this paper. Modern CAE design methods are introduced. MSC.Patran platform is chosen and finite element models are established in this environment. The strain distributing condition of gearbox’s body is proposed according to the MSC.Nastran static analysis, which provides firm propping platform for accessories of engine.With many years of my work experience, application of CAD technology and the research of the aero-engine's high-speed transmission system, this paper supplies a new thoughtway in the field。
航空发动机的构形
航空发动机的构形是指其内部结构和外部组件的组合方式。
它涉及到多个关键部件，如压气机、燃烧室、涡轮、风扇等，以及它们的连接方式、位置和尺寸。
下面是对航空发动机构形的简要描述：
1. 核心部分：航空发动机的核心部分包括压气机（负责将空气压缩）、燃烧室（将燃料与空气混合并点燃）和涡轮（利用废气能量推动涡轮旋转，从而驱动发动机的其他部分）。
2. 外部组件：除了核心部分外，航空发动机还包括风扇（用于吸入空气）、排气装置（用于排出废气）和其他附件，如反推力装置（用于控制发动机的推力方向）。
3. 连接方式：航空发动机的各个部件通过各种连接方式组合在一起，如螺栓、铆钉、焊接等。
这些连接方式需要确保各部件之间的紧密配合，以保证发动机的正常运转。
4. 位置和尺寸：航空发动机的各个部件在发动机中的位置和尺寸也会影响其性能。
例如，压气机和涡轮的位置和尺寸会影响空气流动和能量的转换效率，而风扇的尺寸则会影响发动机的推力。
总的来说，航空发动机的构形是一个复杂而精密的系统，它需要各个部件之间的紧密配合，以确保发动机的高效运转。
同时，随着航空技术的不断发展，航空发动机的构形也在不断演变，以适应更高的推力和更小的重量需求。
以上是对航空发动机构形的基本描述，具体的构形可能会因不同的发动机类型和设计而有所不同。
此外，航空发动机的构形还会受到许多其他因素的影响，如材料选择、制造工艺、维护要求等。
因此，对航空发动机构形的深入了解需要参考更多的专业资料和文献。
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第一节 传动装置
• 3）对附件传动装置的要求：
–要满足各附件的转向要求；
–应能安装，不能相互干扰；
–便于接近进行维护、更换；
–集中安装，满足可达性求；
–应使横截面积小；
–远离高温区。
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第一节 传动装置
• 5）传动小轴(弹性小轴）
–细而长，具有弹性，扭角可很大。 –采用弹性小轴。 –有大齿隙与上、下锥齿吻合。
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第一节 传动装置
• 4）中心传动装置
–锥齿工作中要保证锥角共顶。
–锥齿放在靠近滚珠轴承处可保 证工作时共顶。
–如主动齿轮在主轴上不靠近滚
珠轴承，则工作中主动齿轮会移
动，破坏共顶，应采取措施。
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第一节 传动装置
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第一节 传动装置
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• 压力指示系统的压力值：
• ------不小于70磅/平方英寸
• 标准值：
•
空转----100磅/平方英寸
•
巡航----200磅/平方英寸
•
爬升----260磅/平方英寸
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回油子系统
• 滑油在轴承腔及齿轮箱中完 成润滑，清洗和冷却的工作 后，由回油系统将其送回油 箱。
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度之间，是不同的：
•
------由3号轴承回收的滑油温度，以及从MGB回
收的滑油温度
•
不同部位回收的滑油温度：
•
------最高不超过----44摄氏度
•
------标准温度范围----15~25摄氏度
2020
• 排出轴承腔中的空气 • 将空气从滑油中分离 • 将空气排出飞行器本体
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滑油系统及回油泵拥有5个回油装 置。它们从以下部分回收滑油
• 第1，1.5和2号轴承腔。 • 第3号轴承腔 • 第4号轴承腔 • 斜齿轮箱 • 主齿轮箱
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• 以上5部分回油区的回油泵有5级回油装 置，将回收的滑油送回油箱的油气分离 器中。
• 油气分离器的作用是：
•
将回油中的空气分离。
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PW4000滑油系统主要组成部件
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滑油在滑油系统中走向
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滑油系统
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压力子系统的重要参数
滑油系统指示的压力在以下两个压力值之间是不
同的：
• 燃油/滑油冷却器出口的滑油压力，以及来自第 1，1.5和2号轴承腔的空气压力。
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第三节 起动系统
• 概述
–起动过程
•带转--起动机、空中风车转速 •点火
–加速起动过程的措施：
•压气机后放气
•尾喷管开大
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第三节 起动系统--起动机
• 电动机 • 起动--发电机 • 燃气涡轮起动机 • 火药起动机 • 空气涡轮起动机
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–增压泵，回油泵
–安全活门，调压活门，单向活 门，单向压差活门，
–油气分离器，燃油～滑油散热 器等。
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滑油系统
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PW4000滑油系统主要组成部件
• 滑油箱 • 润滑系统及回油泵 • 主油滤 • 滑油系统减压活门 • 燃油/滑油冷却及排气阀 • 滑油压力均衡喷管 • 最终油滤 • 油水分离器 • 发动机空气/滑油热交换器及活门
发动机附属系统
• 第一节 传动装置 • 第二节 滑油系统 • 第三节 起动系统 • 第四节 燃油系统
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第一节 传动装置
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第一节 传动装置
• 1）组成：
–中央传动装置 –外传动装置 –弹性小轴。
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第一节 传动装置
• 2）特点：
–传动的飞机和发动机附件较多； –主要附件应由HP转子传动； –转子-->中心传动装置-->外传动装
•
将分离出的空气送入滑油箱空
腔并
通过滑油控制活门排向MGB
•
使除去空气并经加热的回油流入
油箱
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回油子系统的重要参数
•
主齿轮箱中的回油最高温度值：
•
连续工作状态----163摄氏度
•
最大状态-----177摄氏度（最长不超过20分
钟）
•
标准巡航状态----120~125摄氏度
•
不同部位的滑油温度在在以下两个部位的滑油温
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滑油系统---散热器
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滑油系统---油滤
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指示系统
• 作用： • 滑油系统包括一系列用于指示的部件。它
们可以监视滑油温度，压力及流量。
• 这些部件传送信号，使得： • ------机组人员及时得到滑油系统的各项
指标及参数。 • ------机组人员及时响应突发状况。 • 位置： • 所有用于指示的部件均位于发动机的左侧。
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第一节 传动装置
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第二节 滑油系统
• 滑油作用：
–冷却，润滑，故障诊断
• 滑油的类型：
–涡喷涡扇发动机用粘度低的滑 油
–涡桨用粘度高的
–早期采用矿物油 2020/4/19
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第二节 滑油系统
•进油系统 •回油系统 •通风系统 •指示系统
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滑油系统
• 部件组成：