CFM56系列发动机滑油系统封严结构优化设计

来源 :中国民用航空飞行学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangluojishu0802
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CFM56系列发动机滑油系统采用篦齿结构作为封严组件,对前后两个润滑轴承的收油池进行滑油封严,再由低压压气机出口的高压气体对滑油系统进行进一步封严。但在发动机转速较低时,低压压气机不能产生足够大压力的封严气体,难以与滑油腔内部形成较大压差,使CFM56系列发动机在低转速情况下会发生较大的滑油渗漏,导致发动机尾喷或后排气锥冒烟、发动机尾部产生燃烧以及客舱出现刺激性气味等。因此,本文以CFM56-7系列发动机滑油系统中封严结构为研究对象,提出优化方案。主要内容如下:(1)篦齿封严几何参数的分析及优化。首先以CFM56-7系列发动机滑油系统中篦齿封严为原型,进行流场分析。对齿数N,齿距B,篦齿间隙C,篦齿齿高H,齿顶宽t以及齿形角α等参数进行分析。结果表明:齿数、齿形角跟滑油渗漏量成反比;齿顶间隙、齿高、齿距跟滑油渗漏量成正比,随齿顶宽度增加,滑油渗漏量先增大少后减少。其次对篦齿得各参数进行综合优化,设计出滑油渗漏量最少的篦齿几何形状,并确定其需要的压差。(2)引射泵设计及尺寸确定。首先建立引射泵三维结构模型,然后对引射泵的引射性能进行流场分析。确定引射泵的加入能够使滑油腔内部压力降低,达到篦齿封严所需要的压差。同时结合试验与数值仿真计算对影响引射泵性能的几个参数进行分析,结果表明:随混合段长度的增加,引射性能增强;随主流喷嘴尺寸增大,引射泵性能出现先增大后减小的情况;随主流流体压力增大,引射性能增强。其次对混合段长度、主流流体喷嘴尺寸以及主流流体压力进行确定,作为引射泵最终参数,并确定主流流体压力从高压压气机第5级引气。通过上述研究,首先对篦齿封严的几何结构进行优化,可以降低CFM56系列发动机在低转速工况下一定程度的滑油渗漏,其次增加引射泵装置可弥补CFM56系列发动机在低转速的工况下封严气体压力不足的缺陷,提高封严气体所需要的压差,进一步增强对滑油封严能力。实现对低转速工况下滑油渗漏问题的改善,减少滑油渗漏,从而减少尾喷管喷火和冒烟等故障次数,提高发动机的可靠性。
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