第十七章 核心机 结构设计(1/2)

在陈东风把这些数据处理完，已经差不多过了一周的时间，还有不到一周就要到七月了。期间黄恒来看了他们好几次，被209四人的疯狂吓到了，连重在参与都说出来了，怕他们四个留校万一出了点啥情况，自己和学校都不好交代。

黄老院长被黄恒告知209四人的疯狂模式时，没有说什么，只是很欣慰的点了点头说：“小伙子，累点苦点睡一觉就过去了，这样我这还有点粮票你分给他们吧。”

四人拿到粮票，都惊呆了，黄老院长什么人啊，竟然在关注他们，还让他们照顾好身体，当时他们就有纳头就拜，士为知己者死的冲动。

陈东风按照进度今天开始对核心机的结构进行设计，一是要对每个构件进行制图，方便工人加工，二是要对整个结构的受力进行分析，如加强筋，支撑点等。

首先核心机要固定在发动机机匣上，轴或转子上承受的各种负荷如气体轴向力、重力、惯性力及惯性力矩等。由支撑机构承受并传至发动机机匣上，最后由机匣通过安装节传至飞机构件中。

陈东风要设计的就是采用几个支撑机构，安排在何处，这就是转子支承方案。一般情况下都是在压气机和涡轮转子前后安排支承点。由于他采用的是一级离心式压气机和二级涡轮转子，跟据离心式压气机和涡轮的特点，他采用了最简单的两点支点方案，即在压气机前端和涡轮前端放置两个支点。

接下来要把风扇，压气机，涡轮，燃烧室的构件一一画出来，并进行受力分析，确保不会因为离心力或者震动产生脱落。很多时候陈东风是没有经验的，比如焊接问题，他采用的这种联管燃烧室，怎么把分燃烧室固定在壳体上，这个问题他只能打上问号然后采用一般的方法。

陈东风只采用了一级离心式压气机级，故只有一组进口、工作叶轮、扩压器、涡壳这四部分。

压气机进口段总是设计成圆柱形或者圆锥收缩段，进口段的作用是引导气流更好地进入工作叶轮，以减少进口处的流动损失和扰流强度。所以陈东风对压气机的进口设计了带有回流装置以扩大流量范围。

工作叶轮是压气机最主要的零件，它的好坏对级的特性起了决定性的影响。对它的要求主要是，效率要高；强度要好，因为只有叶轮强度好，压气机才能达到较高的压缩压力。陈东风选择的材料当然不能是镍基合金或者单晶体金属。如果不出意外的话，他只能选择比较好的钢材。工作叶轮会因为其弯曲、扭转应力加大，在工作中带来振动的问题。这些所带来的麻烦，他不能用好的材料来客服，只能另辟蹊径了。陈东风设计了阻尼凸台的方法来减少风扇叶片所带来的振动。所谓叶片阻尼凸台，是指在叶片高度的适当位置上设置的并互相对接的凸起部分。其作用是使叶片间形成一个环带，以增强叶片的刚性并防止颤振。

在工作叶轮后设置扩压器，是因为空气从工作轮出来后，具有很高的气流速度，也即具有很大的动能。这部分动能约占叶轮加功量的25-50。因此，为有效地利用这一部分的能量，必须把这部分的动能转变为压力能，以达到提高空气压力的目的。

陈东风为了提高把气流的动能转变成压力能，他采用了叶片扩压器。叶片扩压器是在无叶扩压器平行光滑的壁面内，沿圆周均布一定数量的叶片而组成。气体介质在无叶扩压器内流动时，方向角基本保持不变，但在叶片扩压器内，气体必须按照叶片方向流动，所以流动状况较好，流动损失小，效率高。一般情况下叶片扩压器较无叶扩压器效率高3~5。

接下来的燃烧室才是最为复杂的，有人说燃烧室就是螺丝壳里做到场，是不无道理的。陈东风在燃烧室中采用的是湍流两相燃烧形式，也就是在燃料液雾化后和空气参杂后的燃烧方式。

其中的过程复杂还有震动的问题，为了加强稳定性。陈东风把燃烧室内壳体进行加强肋的安装，燃烧室内套很多采用加强肋予以加强。为减轻质量，在加强肋的辐板上可沿周向开许多减轻孔，在孔口处翻边加强。

燃烧室壳体构发动机的主要承力件，不仅内部要加强，外部也要进行结构加强设计，例如采用搭接熔焊形式，它可以获得比滚焊更好的气密性。或者把壳体的形式设计结构比较合理，使焊缝远离安装边，可有效地减少焊接热影响区对安装边造成的挠曲变形。

燃烧室壳体内部的火焰筒是燃烧的主要区域，一般由涡流器、火焰筒筒体、燃气导管等组成。陈东风设计的涡流器是叶片涡流器，这可以用来控制进入火焰筒头部的空气流量并建立强回流区，使高温燃气在火焰筒头部形成低速回流区，保证点火、稳定燃烧和完全燃烧。

燃烧室燃烧的关键是燃料和空气进行混合，然后使燃料液雾化。而这个的关键一个设计师燃料喷嘴是否合理。陈东风采用的是离心式喷嘴，这个形式的喷嘴可以让燃料以一定的压力切向进入内腔，在离心力的作用下，实现雾化。

当然离心喷嘴可分为好几个，例如双路双室双喷口喷嘴、双路双室单喷口喷嘴、双路单室单喷口喷嘴等，考虑到结构和实际问题陈东风还是采用了双路单室单喷口喷嘴。这种单喷口喷嘴可以将燃料快速雾化，加速混合气的形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。

最后就是点火装置的设计了，所谓