航空发动机转子气体轴向力技术研究

王秋阳，陈亮

（中国航发商用航空发动机有限责任公司，上海 201108）

随着先进航空发动机的发展，滚珠轴承的工作条件日益严苛，要求其具有长寿命和高可靠性等特点。滚珠轴承承受的轴向力是滚珠轴承设计的主要输入之一，作用在滚珠轴承上的轴向力不应超过最大轴向力限制而导致轴承寿命减少或强度失效，也不应小于最小轴向力要求而导致滚珠轴承滑蹭和撞击损伤，但目前各设计单位均无较好方法可准确确定此要求。某涡喷发动机早期研制时，由于气腔平衡不当，使滚珠轴承承受的轴向力在地面台架状态过大，导致轴承在短期运转后出现严重剥落。为保证滚珠轴承有足够的寿命，在发动机研制阶段，需准确计算滚珠轴承承受的轴向力，并设置必要的调节机构，保证发动机转子系统输出合适的轴向力，进而保证滚珠轴承在发动机所有工况下承受的轴向力大小都在设定范围内且不改变方向。

本文结合国际上典型机型的轴向力控制技术分析了某型民用航空发动机转子轴向力的控制技术，包括计算方法、调节措施以及测试技术。

1 转子气体轴向力的计算方法

轴向力是由压力平衡系统产生的由滚珠轴承承担的转子轴向载荷，与流量、流速、流道压力、流道面积、盘腔压力、盘腔面积有关。气体轴向力为流道内气体轴向力和环形腔气体轴向力之和。

一般地，在进行转子气体轴向力计算时，需进行一系列假设条件，具体如下：