Wie wird das zentrale Naben- / Wellengehäuse eines Zweiwellen-Strahltriebwerks montiert?

Das erste, was man bei der Konstruktion von Strahltriebwerken wissen muss, ist, dass alles undicht ist. Aber der Außendurchmesser des Motorkerns ist im Allgemeinen ziemlich eng. Dies wird unter Verwendung großer massiver Strukturteile erreicht, zum Beispiel ist das gesamte LPT-Außengehäuse im Allgemeinen einteilig. Diese großen Teile werden mit einer übermäßigen Anzahl von Schrauben zusammengeschraubt, um sie sehr fest zu machen. Alle Durchdringungen haben verschiedene Arten von Dichtungen und Dichtungen sowie hohe Klemmkräfte. Obwohl das Außengehäuse ziemlich dicht ist, wird der Hohlraum zwischen dem Kerngehäuse und dem Bypass-Kanal immer noch aktiv mit Luft aus dem Niederdruckkompressor gespült (auf dem Bild unten als Undercowl-Kühlung gekennzeichnet).

GE90 Engine Airflow Diagram (Dies ist eigentlich ein weit verbreitetes Schulungsposter, aber ich habe es von hier gestohlen , Sie können ähnliches für fast jeden Motor finden)

Was die Innenseite des Kerns betrifft, so ist hier buchstäblich alles undicht. Wie Sie im Bild oben sehen können, wird die Zapfluft des Hochdruckkompressors (HPC) der Stufe 1 (S1) verwendet, um den Hohlraum unter dem Niederdruckkompressor (LPC) und den frühen Stufen des HPC aktiv zu spülen. Es wird dann durch einen kleinen Kanal um den Niederdruckschacht herum zur Niederdruckturbine (LPT) geführt (vergrößern Sie das Bild und fließen Sie die Pfeile in der gelben Füllung).

Ihre Standortnummer 1 ist die Aufteilung zwischen den LPC-Rotoren (drehend) und dem Lüfterrahmen (stationär). Ihre Standortnummer 5 ist die Aufteilung zwischen dem LPT (drehend) und dem hinteren Turbinenrahmen (stationär). An diesen Stellen (und in allen Lücken im Innendurchmesser des Kerns) kann die Luft zurück in den Strömungsweg strömen. Die Spülluft muss einen höheren Druck aufweisen als die Strömungswegluft, und ihr Zurückströmen in den Hauptströmungsweg spült aktiv diese Lücken und verhindert in der Turbine, dass heißere Gaswegluft in den Rotorhohlraum zurückströmt.

Ihre Stelle 4 befindet sich am Ende des Kompressors und am Anfang der Brennkammer und ist als Compressor Discharge Pressure (CDP) Luft bekannt. Das Bild unten ( Quelle) zeigt, was hier los ist. Ein Teil der Luft wird durch die Brennstoffdüsenanordnung direkt in die Brennkammer geleitet, während der Rest umgeht und als Verdünnungsluft sowie zur Kühlung der Brennkammerauskleidung verwendet wird. Eine weitere Fraktion wird vom OD abgenommen, um die S1 HPT-Leitschaufel und das Deckband zu kühlen, während eine größere Fraktion vom ID abgenommen wird, um die S1 HPT-Leitschaufel, die Laufschaufel und den Rotor zu kühlen sowie den Spalt zwischen der S1-Laufschaufel und der Leitschaufel aktiv zu spülen. Wenn diese Kühlluft jemals verloren ginge, würde das HPT buchstäblich innerhalb von Sekunden oxidieren/schmelzen/wegkriechen. Der Spalt an Stelle 4 ist so bemessen, dass die richtige Menge an Strömung in den Brennerdom strömt und die richtige Menge die Brennstoffdüsen umgeht. Beachten Sie, dass in hochmodernen Brennkammern die Verdünnungslöcher nicht mehr vorhanden sind und ein viel größerer Luftanteil an der Stelle der Brennstoffdüse eintritt.

Das Drehmoment wird vom HPT zum HPC durch die Spulenarme (im Grunde eine Welle) übertragen, die jeden Rotor miteinander verbinden. Ich habe dies im Bild unten rot hervorgehoben. Die volle Spule wird auf mehrere Arten erstellt. Einige der HPC-Rotoren werden zu Unterspulen zusammengeschmiedet. Einige dieser Teilspulen werden zusammengeschweißt (was immer häufiger vorkommt) und dann werden einige Verbindungen mit Schrauben hergestellt. Im zweiten Bild unten ist die HPC-Spule für den CFM56, ich habe die Schraubverbindungen eingekreist. Schrauben werden im Allgemeinen verwendet, wenn es zu einem Materialwechsel kommt, sodass ein Schweißen nicht möglich ist. Die ersten paar Stufen werden Ti sein, während die späteren Stufen eine super(ish) Legierung auf Nickelbasis sind. Der HPT-Rotor ist eine Superlegierung auf Nickelbasis, wird aber im Allgemeinen zu sehr an seine Grenzen gebracht, um geschweißt zu werden. Alles zusammen ergibt einen sehr steifen Schaft.

( Quelle PDF )

Die Statoren sind am Außengehäuse befestigt. In der Regel befindet sich im Gehäuse eine umlaufende Nut, in die die Statoren gleiten. Im Allgemeinen werden die Statoren in Anordnungen mit mehreren Leitschaufeln zusammengelötet, um Luftleckagen zu reduzieren. Es gibt auch eine Labyrinthdichtung am Innendurchmesser jedes Stators, um Luftleckagen zu reduzieren.

Die S1- und S2-HPC-Rotoren (Ihre Position 2) haben einen größeren Innendurchmesser als die anderen Rotoren, damit sie über die Lagerlaufbahn passen, wenn sie von der Spule abgeschraubt werden, und um den Werkzeugzugang zu den Schrauben zu ermöglichen. Der S3-Rotor ist der größte, weil er den Arm trägt, der zum Lager geht, ein noch größeres Blatt und die Schraubverbindung der Spule verbinden. Wenn Sie nach achtern gehen, werden die Rotoren etwas kleiner, weil sie kleinere Blätter tragen, aber dem wird durch steigende Temperaturen entgegengewirkt, die die Materialfähigkeiten verringern.

Gesamtmotormontage ( Youtube-Video von GEnx-2B beim Zusammenbau). Je nach Motor wird es von Fan hinten oder LPT nach vorne montiert. Also von LPT nach vorne (sehr vereinfacht). Nehmen Sie zuerst das aufgebaute LPT-Modul und befestigen Sie die LP-Welle (auch bekannt als Lüfterwelle / Lüftermittelwelle). Als nächstes würden Sie den HD-Abschnitt einschließlich des Außengehäuses separat aufbauen, dann dieses auf den LPT schieben, das HPT-Außengehäuse mit einer übermäßigen Anzahl von Schrauben am LPT-Gehäuse befestigen, wenn es einen mittleren Turbinenrahmen gibt, würde es dazwischen installiert werden zwei Turbinen mit beidseitiger Verschraubung. Dann installieren Sie den Lüfterrahmen am HPC-Gehäuse und dann die Lüfterspule in der LP-Welle und das Lüftergehäuse am Lüfterrahmen. Mit den richtigen Werkzeugen gleitet alles ziemlich einfach zusammen. Auf eine Weise wird die LP-Welle über Keilverbindungen mit dem LPT und der Lüfterspule verbunden, und an jedem Ende der Welle wird eine große Kupplungsmutter installiert, um zu verhindern, dass sich die Keile lösen. Manchmal wird die Welle direkt mit der LPT- oder Lüfterspule verschraubt.

Tut mir leid, dass ich so langatmig bin, aber ich hoffe, das beantwortet Ihre Fragen.

Hier ist ein weiteres Flussdiagramm als Referenz ( Quelle ):