浅谈民用大涵道比发动机风扇转子叶尖间隙控制

白志刚，印雪梅

（中国航发沈阳航空发动机研究所，辽宁 沈阳 110015）

航空发动机间隙控制是指对转静子轴向间隙和径向间隙的控制，合理的设计间隙对降低发动机排气温度与提高使用可靠性有着十分重要的影响。资料显示，转子径向间隙增大，导致压气机流量、压比、效率和喘振裕度下降，每增大1%转子叶尖相对间隙，级效率下降1．5%；叶尖间隙过小会引起发动机抱轴、转静子碰磨等故障。因此，合理控制叶尖间隙对发动机效率和可靠性有着十分重要的影响。

1 径向间隙的设计

叶尖间隙设计研究工作是一项系统而又专业的综合设计工作，它涉及发动机的多个部件和多个专业，同时又受到多种使用因素的影响，如果考虑不全，设计的间隙可能和实际相差很大。

式中：pS—工作间隙；mS—安装间隙，即冷态设计间隙；

cδ—机匣径向变形；dδ—盘径向变形；bδ—叶片径向变形；yδ—盘、叶片轴向变形对径向间隙的影响。

以图1所示大涵道比发动机风扇叶尖间隙设计为例，风扇转子叶片的设计间隙为1．4～2．0mm，按照1式计算所得工作间隙最小为0．05mm。

表1为该大涵道比发动机装配的间隙，从表中可以看出，间隙的平均值为1．82mm，符合设计要求1．4～2．0mm，但从测量的正上、水平右、正下、水平左四个位置上的间隙值可以看出，局部间隙大于2．0，间隙周向差异大，局部存在超差，另外，试车后风扇机匣涂层出现局部磨损。

表1 装配间隙值

图1 风扇部分的转静子连接结构简图

2 问题分析

发动机的叶尖工作间隙由安装间隙、稳态载荷、振动载荷等因素共同决定，针对发动机叶尖间隙周向不均和机匣涂层磨损，结合大涵道比发动机结构特点，对重点影响叶尖间隙因素进行分析，具体如下。……