间隙控制装置最早在高压涡轮上采用,如CFM56发动机的高压涡轮就已经采用。随着压气机增压比的不断提高,高压压气机,特别是最后几级叶片的高度显著减小,只有20~30mm,这时叶尖间隙漏气就成为非常突出的间题。为了进一步提高发动机的性能和效率,现代的先进发动机在高压压气机上除了采取必要的密封装置外,还采用了叶尖间隙控制装置。
间隙控制装置最早在高压涡轮上
采用,如CFM56发动机的高压涡轮就已经采用。随着压气机增压比的不断提高,高压压气机,特别是最后几级叶片的高度显著减小,只有20~30mm,这时叶尖间隙漏气就成为非常突出的间题。为了进一步提高发动机的性能和效率,现代的先进发动机在高压压气机上除了采取必要的密封装置外,还采用了叶尖间隙控制装置。
主动间隙控制方法是在高压压气机后段采用双层机匣,外层机匣作为承力件,内层机匣是压气机气流通道的外廓,在双层机匣之间构成环形腔。在发动机不同的工作状态,向腔内通以不同温度和不同压力的空气,同时向转子内腔也通以一定压力的空气,在气体压力和热变形的共同作用下,使机匣与转子的径向变形协调一致,保证在主要工作状态(如民用发动机为巡航状态)始终保持较小的间隙值。
如图1所示为V2500发动机高压压气机的被动间隙控制机匣。4级以后的机匣为双层,其中5~10级内层为悬臂式的机匣,前端与外承力机匣用短螺栓联接,中间和后端还有两个支点,采用由槽和凸边构成的插接方式,这种联接方式只有轴向定位作用,而径向没有固定。另外,插接方式还可以起到减振阻尼器的作用。悬臂式机匣上有6个环形顶板缓冲器(OAS),分别位于5~10级工作叶片位置(因此悬臂式机匣也分为5段)。顶板缓冲器用于吸收转子与机匣碰摩时的能量。在结构中还采用了隔热材料和隔热罩,减少机匣向外传热并控制机匣温度。这种间隙控制方法的优点是不需要消耗控制用气,有利于提高压气机效率;间隙控制效果好,也不需要其他专用器件,从而减轻了结构重量。