CFM56 3發動機低壓渦輪為4級,其中第1級導向器作為核心機大單元體的一部分, 4級轉子,2~4級導向器及渦輪後軸承機匣組成低壓渦輪大單元體。
1級導向器有28組導向葉片組,每組3個葉片,葉片做成空心的,引入高壓壓氣機第5級空氣流過進行冷卻,冷卻後的空氣再冷卻高壓渦輪輪盤後端面與低壓渦輪盤前端面。 導向葉片用掛鉤式連接方式,其前後端均用掛鉤卡在支承機匣(見圖42)中,葉片內緣連接有封嚴用的支承環,其上固定有兩圈蜂窩結構的封嚴環。 導向葉片用 Rene’77合金鑄成。
2~4級導向器葉片也用 Rene’77合金鑄成,均用掛鉤式連接方式裝入低壓渦輪機匣(見圖44),三排導向器葉片固定與隔熱方式以及轉子葉片外罩環的結構基本相同,只是分的扇形段數目不同。
低壓渦輪機匣用Incol718做成整體的錐形結構,內壁上開有若干道槽溝以固定導向葉片。
圖44、CFM56-3低壓渦輪
圖45示出2級導向葉片與 1、2 級轉子葉片外罩環在機匣中的連接方式。 外罩環用蜂窩材料釺焊在 Hasteloy板料做成的支持環上,組成外靜子空氣封嚴環,此空氣封嚴環在1,2,3,4級中分別做成20,21,21,22段。
第1級空氣封嚴環固定於低壓渦輪外罩環中,兩者間夾有隔熱氈墊(做成4段),氈墊由Incol600的板料做的護套包住。
每塊氈墊也由Incol600的護套包住。 2~4級導向葉片與機匣間均裝有兩層隔熱氈墊。 外層與內層氈墊均由鋼片作的護套包住,分成若干扇形段(2級外層為7段,內層為9段)兩層之間夾有一環形的、用 HasteloyX薄片作的隔熱罩。
圖45、CFM56 3低壓渦輪2級導向葉片連接結構
第2級導向葉片共有126片,由21個扇形段組成,每個扇形段包括6個葉片,葉片內緣處固定有級間氣封,氣封是用蜂窩材料釺焊在由 C263材料做的扇形的支承環上。
在21個葉片扇形段中,1個為標準形式的,9個是安裝熱電偶的(位置大約是1∶00、2∶00、3∶30、5∶00、6∶30、7∶30、9∶00、10∶30、11∶30處),每段中1個葉片做成空心的,在葉片的凹面上開有4個小孔引入燃氣,一根Cr/A1熱電偶感頭伸入葉片的空腔,感受燃氣的溫度;另一個葉片扇形段,是為裝孔探儀孔座的,還有一個葉片扇形段是安裝壓力測量感頭的。
第3級導向葉片由21段扇形段,每段6片組成的,共126片葉片。 第4級導向葉片由22段扇形段,每段6片組成的,共132片葉片。
由於低壓渦輪機匣是整體的,所以低壓渦輪轉子做成可拆卸的,即每級的輪盤均帶前後錐形鼓環與安裝邊,在兩級安裝邊夾有一轉動的空氣封嚴環,三者間用螺栓連接(見圖44)在2、3級安裝邊間夾有錐形短軸,以與低壓渦軸相連,錐形短軸用Incol718合金做成。
各級輪盤均用Incol718鎳基合金做,工作葉片均由 Rene’77鑄出帶冠的,各級葉片數為1級174片,2級162片,3級157片,4級160片。
低壓渦輪軸用 Marage250合金鋼做成,通過用Incol718合金做的短軸與夾在2~3級間的錐形小軸相連,軸內裝有用 Ti6V及T40做的中心通氣管,軸的後端裝有由 A286合金鋼做的油氣分離裝置。
渦輪後軸承機匣作為發動機的後承力框架,其外環做成12邊的多邊形,12個支板分別與內承力環大致相切(如圖46所示)形成斜的支板,以減少工作時的熱應力,外環、支板、內承力環均由Incol718合金做成,最後焊接成一體,發動機的5號軸承通過軸承座固定於內承力環上,其外環上裝有輔助安裝節。
圖46、CFM56 3後軸承機匣
3.8 滑油系統
CFM56 3滑油系統有下述幾個特點: (1)回油總管上裝細濾。回油總管上裝有細油濾,過濾能力為32μm,增壓油路上的細油濾過能力為44μm。
(2)採用軸內通風管。由低壓渦輪軸內的通風管作為滑油系統的通風分系統的排氣管。滑油箱、附件傳動機匣與前油腔連通,通過裝於低壓軸前端的油氣分離器將空氣由軸內通風管向後引,後油腔中的氣體也是經過裝在低壓軸後端的油氣分離器引到軸內通風管中的。
所有分離出來氣體由軸後端頭流出,流到尾噴管的內錐中,在主燃氣流的引射作用下,隨主燃氣流到大氣。這種通過發動機主軸作為滑油通風管的設計,是 GE公司採用較多的一種設計,J85、CF6等發動機上均採用了這種設計。
(3)方便的油箱油量指示。滑油箱儲油量指示採用了對維修人員非常方便的一種指示器,即在發動機短艙罩打開後能方便觀察到的位置處(滑油箱)裝有一目視儲油量指示器,當指示器顯示亮色時,表明需加滑油,當它呈黑色時,表明不需加油。座艙儀錶板上還有一儲油量指示儀錶,為飛行員提供儲油量的訊息。
(4)油濾堵塞指示器。進油路與回油路上的油濾,均設有目視的油濾堵塞指示器,它是裝在油濾旁,用半球狀的小玻璃蓋罩住的,當紅色指示棒縮在座內時,表示油濾未堵;當紅色指示棒露出來時,表示油濾有堵塞,伸出越多,表示堵塞越嚴重。
(5)不設調壓活門。增壓泵後不設調壓活門,因此滑油壓力是隨核心機轉速的增加而升高的。(6)滑油光譜與屑末分析。採用定期或不定期地對採樣的滑油進行光譜分析,以及對從濾網、磁堵收到的屑末進行屑末分析,作為發動機傳動部件(主軸承、附件傳動的齒輪、軸承、花鍵等)健康情況的診斷手段。
(7)油箱設有反虹吸裝置。從油箱抽油引至增壓泵進口的管路上,設有反虹吸作用的裝置,當發動機停車後,該裝置使抽油管上充滿空氣,滑油不會在虹吸作用下向外逸流。
所有這些,與稍老式的一些發動機(例如渦噴7、J79等)相比,有明顯的改進。
3.9 控制系統
CFM56 3的控制系統由液壓機械式主發動機控制(HydromechanicalMainEngine Control,MEC)及電子式功率管理控制(PowerManagementControl,PMC)兩部分組成,系統簡圖示於圖47中。MEC與核心機轉速形成閉環控制,而PMC與風扇轉速形成閉環控制,這兩套獨立的控制系統利用力矩馬達電流(TMC)連接起來,即將PMC中的TMC信號傳給 MEC。
MEC的主要功能是:按飛行高度、大氣溫度、油門杆角來調定核心機轉速,並調定放氣活門位置與可調靜葉角度,調節渦輪間隙控制器(TCC)的位置以及向燃燒室提供定量的燃油。
它感受下列參數:燃油流量FF、核心機轉速 N2、風扇進口靜壓 PS12、風扇進口溫度 T2、壓氣機進口溫度T25、油門杆角度PLA、力矩馬達電流TMC、壓氣機出口壓力CDP/PS3、壓氣機放氣壓力CBP、放氣活門回饋、可調靜葉回饋。
圖47、CFM56 3控制系統簡圖
PMC的主要功能為按飛行高度,大氣溫度,油門杆角度來調定風扇轉速,向 MEC提供一個“精調”信號以便獲得所期望的風扇轉速。它感受的參數為:油門杆角度、風扇進口靜壓PS12、風扇進口溫度 T12及實際風扇轉速。
圖46、CFM56 3後軸承機匣
3.8 滑油系統
CFM56 3滑油系統有下述幾個特點: (1)回油總管上裝細濾。回油總管上裝有細油濾,過濾能力為32μm,增壓油路上的細油濾過能力為44μm。
(2)採用軸內通風管。由低壓渦輪軸內的通風管作為滑油系統的通風分系統的排氣管。滑油箱、附件傳動機匣與前油腔連通,通過裝於低壓軸前端的油氣分離器將空氣由軸內通風管向後引,後油腔中的氣體也是經過裝在低壓軸後端的油氣分離器引到軸內通風管中的。
所有分離出來氣體由軸後端頭流出,流到尾噴管的內錐中,在主燃氣流的引射作用下,隨主燃氣流到大氣。這種通過發動機主軸作為滑油通風管的設計,是 GE公司採用較多的一種設計,J85、CF6等發動機上均採用了這種設計。
(3)方便的油箱油量指示。滑油箱儲油量指示採用了對維修人員非常方便的一種指示器,即在發動機短艙罩打開後能方便觀察到的位置處(滑油箱)裝有一目視儲油量指示器,當指示器顯示亮色時,表明需加滑油,當它呈黑色時,表明不需加油。座艙儀錶板上還有一儲油量指示儀錶,為飛行員提供儲油量的訊息。
(4)油濾堵塞指示器。進油路與回油路上的油濾,均設有目視的油濾堵塞指示器,它是裝在油濾旁,用半球狀的小玻璃蓋罩住的,當紅色指示棒縮在座內時,表示油濾未堵;當紅色指示棒露出來時,表示油濾有堵塞,伸出越多,表示堵塞越嚴重。
(5)不設調壓活門。增壓泵後不設調壓活門,因此滑油壓力是隨核心機轉速的增加而升高的。(6)滑油光譜與屑末分析。採用定期或不定期地對採樣的滑油進行光譜分析,以及對從濾網、磁堵收到的屑末進行屑末分析,作為發動機傳動部件(主軸承、附件傳動的齒輪、軸承、花鍵等)健康情況的診斷手段。
(7)油箱設有反虹吸裝置。從油箱抽油引至增壓泵進口的管路上,設有反虹吸作用的裝置,當發動機停車後,該裝置使抽油管上充滿空氣,滑油不會在虹吸作用下向外逸流。
所有這些,與稍老式的一些發動機(例如渦噴7、J79等)相比,有明顯的改進。
3.9 控制系統
CFM56 3的控制系統由液壓機械式主發動機控制(HydromechanicalMainEngine Control,MEC)及電子式功率管理控制(PowerManagementControl,PMC)兩部分組成,系統簡圖示於圖47中。MEC與核心機轉速形成閉環控制,而PMC與風扇轉速形成閉環控制,這兩套獨立的控制系統利用力矩馬達電流(TMC)連接起來,即將PMC中的TMC信號傳給 MEC。
MEC的主要功能是:按飛行高度、大氣溫度、油門杆角來調定核心機轉速,並調定放氣活門位置與可調靜葉角度,調節渦輪間隙控制器(TCC)的位置以及向燃燒室提供定量的燃油。
它感受下列參數:燃油流量FF、核心機轉速 N2、風扇進口靜壓 PS12、風扇進口溫度 T2、壓氣機進口溫度T25、油門杆角度PLA、力矩馬達電流TMC、壓氣機出口壓力CDP/PS3、壓氣機放氣壓力CBP、放氣活門回饋、可調靜葉回饋。
圖47、CFM56 3控制系統簡圖
PMC的主要功能為按飛行高度,大氣溫度,油門杆角度來調定風扇轉速,向 MEC提供一個“精調”信號以便獲得所期望的風扇轉速。它感受的參數為:油門杆角度、風扇進口靜壓PS12、風扇進口溫度 T12及實際風扇轉速。