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风力发电风扇有多宽(微型风力发电扇叶多长)

风力发电风扇有多宽(微型风力发电扇叶多长)

更新时间:2021-12-07 10:23:07

1996年波音公司和空客公司先后提出研制下一代、将于2000 年后投入运营的超大型、可乘坐800~900人 (全经济舱布局)的大型四发客机,即波音747-500X/600X空客A3XX-100/200的发展计划。

这些飞机所需的发动机,要求推力范围比用于波音747-400的高,比波音777的低,且使用经济性要好许多,以便降低飞机的直接使用成本10%左右,当时尚无能满足这些要求的发动机。

为此,罗罗公司推出了遄达900高涵道比涡扇发动机,它是在用于波音777飞机的遄达800基础上衍生发展的。与此同时,GE公司与普惠公司按1:1投资比例组成的发动机联合公司推出了GP7200发动机是一种全新设计的发动机。

后来波音公司取消了波音747-500X/600X计划,空客公司则于2000年12月19 日宣布将A3XX改称为A380。初期A380有两个型号,即A380-100和A

380-200,它们的起飞总重分别为560吨和583吨。

根据统计,四发客机发动机推力与飞机起飞总重之比约为0.25,则用于A380飞机的发动机推力范围将是330~370kN。为此,罗罗公司定出遄达900基本型的推力为324kN(77000lbf),命名为遄达977。另外还有推力稍大型与推力稍小型,分别为遄达980(推力356kN,即80000lbf)、遄达969(推力307kN,即69000lbf)。

为了降低发动机的耗油率和噪音,遄达900采用了罗罗公司从未用过的大于8.0的涵道比,为此采用了比遄达800风扇直径大的风扇(大152.4毫米)与比遄达800小的核心机(按遄达800核心机0.9比例缩小)而达成的。因此,遄达900发动机是遄达家族发动机中的大风扇小 “心脏”发动机。

遄达900目前有以下二级序列发动机:

遄达970推力为311kN(70000lbf);

遄达977推力为340kN(76500lbf)。

遄达900是最先应用于A380飞机的航空发动机。于2004年10月取证,于2007年投入商业运营。

遄达900的技术特点概述:遄达900是罗罗公司遄达系列发动机的第四个成员 是A380飞机的启动发动机遄达900用于驱动空中客车的A380和A380F 飞机。

遄达900 (如图1所示)是一款环境友好的发动机 其比所有正在营运的航空发动机更安静、 更清洁。

图1、遄达900航空发动机剖视图

发动机的风扇叶片采用的是新型弯曲前缘后掠式钛合金叶片,风扇叶片为扩散连接、超塑性成形的中空带加强桁条和半月形前缘,该设计降低了发动机噪声、 提高了气动性能、增强了抗外物损伤能力。

高压转子与中压转子反向旋转设计提高了核心机的效率,使气流更 “直”地穿过发动机,带来了气动性能上的优势。遄达900的涡轮进口燃气温度比遄达800要低,有利于热端部件的可靠性和使用寿命。

遄达900具有更大的涵道比 (达8.5~8.7)风扇直径达到破纪录的116in(2946.4haomi ) 具有1级风扇、8级中压压气机、6级高压压气机、1级高压涡轮、1级中压涡轮和5级低压涡轮.

遄达900发动机的设计特点:

(1)三转子结构:遄达900和遄达700、遄达800及遄达500相同,也是三转子结构设计。

(2) 风扇系统:遄达900的风扇直径为295米,采用三维气动技术设计,并在遄达8104发动机上证明成功;使用钛合金部件保证了耐久性,而且也减轻了重量;

风扇叶片为扩散连接、超塑性成形的中空带加强桁条、带半月形前缘的宽弦后掠叶片、风扇叶片通过了吸鸟试验,包括在发动机上进行的试验史无前例的2.5千克群鸟的吸入试验。

大尺寸的后掠风扇叶片 (如图2所示)有很多优势,如可设计较低风扇的转速,降低噪声和减轻重量,改进气动特性,以及增强抗外物损伤能力。

图2、遄达900航空发动机的大尺寸的后掠风扇叶片

(3) 压气机

遄达900的压气机由8级中压和6级高压压气机构成,这是直接从遄达,800按0.9的比例缩小而成,以减少核心机的空气流量,同时提高涵道比并满足推力的要求。8级中压压气机的压比为5.81平均级压比为1.25,6级高压压气机压比为4.37,平均级压比为1.28。这样级数虽然较多,但是工作较为平稳。

中压压气机前三排静叶可调节,高压则没有可调静叶,整个压气机全部按三维气动技术设计叶片。三排可调静叶后的压气机机匣全部做成了双层,外层机匣作为承力构件传递负荷,内层机匣仅作为气流通道的外壁。

(4) 燃烧室

遄达900的燃烧室继承了罗罗公司低氮氧化物 (NOx)和简单易维护的单环浮壁式燃烧室的特点,采用20个环状燃烧室喷嘴雾化喷油。火焰筒的头部采用C1023镍基合金铸造而成,火焰筒壁上的冷却孔是激光钻成的斜孔,孔深较长,加强了对流冷却效果;

斜孔又使冷却空气进入火焰筒时,沿火焰筒壁面上形成冷却用的空气膜,再用激光钻孔提高了孔位置与孔径的精确度,因而能精确地在火焰筒各个孔中分配冷却空气流量,以提高冷却效果。另外,在火焰筒内壁面上还采用了隔热涂层,以进一步降低火焰筒壁的温度。

(5) 高压、中压涡轮

遄达900的高、 中压涡轮和遄达800的几何尺寸基本相同,但是由于对应的压气机的直径减少,为维持相同的叶尖切线速度,中、高压涡轮的转速比遄达800的要高,减少了气动负荷,因而可提高涡轮的效率。高压涡轮导向叶片、工作叶片、中压涡轮导向叶片均用罗罗公司的第三代单晶材料制造。高、中压涡轮的工作叶片均带冠,可提高效率,也可使性能恶化减缓。

(6) 低压涡轮

遄达900的低压涡轮仍然采用遄达800的5级低压结构,机匣内径也与遄达,800一样,但是由于流量减少了,叶片高度也随之降低,这样叶片的平均高度距中心线的距离加大,减少了叶片的气动负荷,从而也使效率略有提高。另外,所有涡轮叶片也都使用三维气动技术设计。涡轮叶片的加工采用罗罗公司专利发明的端壁靠模技术,该技术进一步使流过发动机的气流变得平滑。这些都有助于提高功率供给效率。

(7) 燃油调节器

遄达900的全权限数字式控制 (FADEC)系统和遄达800的相同,正常情况下,发动机的起动是利用FADEC的自动起动程序来完成的,此外还具有人工控制的功能,可由飞行员控制起动过程。

(8) 涵道比

遄达900的涵道比高达8.5~8.7,这是遄达系列从未使用过的 (遄达800的涵道比为6左右,遄达,700则不到5)。遄达900的总压比为37~39。其几何尺寸:长度为4.55米,风扇直径为2.95米,基本发动机重量为6442千克。

(9) 高、中压转子反向旋转结构

遄达900采用了高、中压转子反向旋转结构 这是遄达系列前几款发动机所没有采用的 但在 “飞马”、RB199和EJ200等发动机上已积累了超过600万小时的经验,这样的系统有利于提高效率减轻重量;高压压气机级数少,减少了起动功率,起动后加速性好;在总增压比和涡轮进口温度一定的情况下,高压涡轮工作转速较高,使进入叶片的空气相对温度较低,一般比双转子结构低27~55℃,此外,还可降低进场着陆的噪声。

遄达900是一款环境友好航空发动机,其噪声水平将符合伦敦QC1(飞机降落噪声要求)和QC2 (飞机起飞噪声要求)而排气污染则满足ICAO(国际民航组织)CAEP/6 (第6阶段标准)规定的裕度;已验证遄达900的耗油率低于公司设定1%的目标。

遄达900发动机是国际合作的结晶:

来自亚洲、欧洲和美国的多家公司作为风险共担、利润共享的合作伙伴 (RSP)参与了遄达900项目的发展,主要包括:

意大利菲亚特公司负责主齿轮箱;

西班牙ITP公司负责低压涡轮部件;

美国古德里奇公司负责后掠风扇和内部传感器美国汉胜公司负责FADEC系统;

美国霍尼韦尔公司负责空气动力附件、防冰加热阀、涡轮冷却系统、空中起动装置;

瑞典沃尔沃公司负责中压压气机部件日本丸红公司也是其成员之一。

还有负责燃烧室的韩国三星航空公司、生产涡轮叶片和发动机轴的日本石川岛播磨重工业公司、生产制造附件和涡轮组件的川崎重工业公司也加入了遄达900的 “项目同盟”。

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