波音747|慢车转速推力为最大推力的2.6%, “准全电”客机的GEnx发动机
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以往的大型客机上 , 座舱空调系统用的高压空气 , 是由发动机高压压气机后引气提供的 , 液压系统的高压液压泵是由发动机附件传动机匣上的传动轴驱动的 。
波音787是第一种不采用上述方法的旅客机 , 它是用交流电的电动机驱动空气压缩机与液压泵 , 为“准全电” 飞机 , 为此 , 需由发动机驱动大功率的的交流发电机 。 在以往许多较先进的发动机中 , 都由驱动直流发电机改为驱动交流发电机 , 由于发动机工作时 , 转速变化范围大 。
为了保持交流发电机输出的电流频率不变 , 均需在发动机附件传动输出轴与发电机间安装一套非常复杂的恒速传动装置 ( Constant Speed Driver , CSD) 。 CSD一般由发电机生产厂生产 , 并将它与发电机组成成套的带传动装置的交流发电机 (Integrated Drive Generator , IDG) 提供飞机生产厂装机使用 。
图1、GEnx发动机高、低压涡轮反向旋转设计
波音787采用了四台每台250KW的变频交流发电机 (每台发动机驱动两台), 是第一次在飞机上不采用恒速传动装置的交流发电机 , 通过机载 ( 飞机) 的恒频转换器 , 将需用恒频电源的部分电流转换成恒频电流 。
在 “准全电” 飞机上 , 需将发动机的慢车转速定得较低 , 以便在低的发动机转速下也能向飞机供电 。 GEnx慢车转速下的推力约为最大推力的2.6% , 即慢车转速较低 。 为达到较低的慢车转速 , 采取了以下几项措施:
(1) 高压压气机出口处在低转速时瞬间放气 , 保证有足够的喘振裕度;
【波音747|慢车转速推力为最大推力的2.6%, “准全电”客机的GEnx发动机】(2) 修订可调静叶的调节规律 , 在慢车时关小;
(3) FADEC调节逻辑进行调定 , 以保持低转速工作时的裕度等 。
用于波音747-8的GEnx-2B发动机 , 仍然采用由高压压气机后向机舱空调系统提供高压压气流 , 液压泵也由发动机附件传动系统驱动 , 因此它采用了波音747的发电机 。
两台交流变频起动—发电机 , 每台250KW , 起动时作为起动机带转高压转子 慢车及慢车转速以上向飞机供电 , 发动机不向飞机环境系统供高压空气 。 图2是GEnx发动机的附件传动机匣 。
慢车转速下推力2000lbf , 为最大推力的2.6% 。 慢车状态下能驱动发电机向飞机供应电力 。 采取的措施为:高压压气机出口处瞬间放气——保证有足够的喘振裕度;
修订可调静叶的调节规律——在慢车时关小;
FADEC调节逻辑进行调定——保持工作时的裕度 。
图2、GEnx发动机的附件传动机匣
GEnx发动机为防止发动机性能衰退采取了众多的措施 (如图3所示) 。
(1) 在结构上:采用短的、刚性好的转子;
(2) 转子支承简单 无中介轴承 无悬臂支承的涡轮;
(3) 叶尖间隙控制包括高压压气机 , 高、 低压涡轮;
(4) 采用好的材料、 冷却与涂层 , 使耐久性更高;