Общие и отличительные особенности конструкции двигателей семейства CFM56. Назначение и эксплуатационно-технические характеристикиАвиационные турбовентиляторные двигатели семейства CFM56, в общей схожести, имеют модульную конструкцию и выполнены по двухвальной прямоточной схеме [2]. Каждый двигатель включает в себя каскады высокого и низкого давления, которые в свою очередь имеют барабанно-дисковый ротор. Вращаются роторы в направлении часовой стрелки по полёту. Все двигатели семейства включают в себя следующие главные модули: ü главный модуль вентилятора; ü главный модуль газогенератора; ü главный модуль турбины низкого давления; ü главный модуль вспомогательного привода; В свою очередь, каждый из главных модулей включает в себя подмодули. Главный модуль вентилятора включает в себя: Ø вентилятор и подпорные ступени; Ø первую и вторую подшипниковые опоры; Ø центральный привод и третью подшипниковую опору; Ø корпус вентилятора. Главный модуль газогенератора включает в себя: Ø ротор компрессора высокого давления; Ø статор компрессора высокого давления; Ø задний статор компрессора высокого давления; Ø корпус камеры сгорания; Ø жаровую трубу; Ø сопловой аппарат турбины высокого давления; Ø ротор турбины высокого давления; Ø сопловой аппарат первой ступени турбины низкого давления. Главный модуль турбины низкого давления включает в себя: Ø статор и ротор турбины низкого давления; Ø вал турбины низкого давления; Ø задний корпус турбины низкого давления. Главный модуль вспомогательного привода включает в себя: Ø коробку приводов и промежуточный привод. Системы двигателя, без которых работа двигателя невозможна, составляют первую группу систем. В неё входят: Ø система воздушного охлаждения; Ø система воздушного уплотнения; Ø система смазки; Ø система подачи и распределения топлива; Ø система контроля; Ø система управления двигателем; Ø система индикации; Ø система зажигания; Ø система отвода выхлопных газов и реверса тяги; Ø система запуска; Ø входное и выходное устройства, капоты. Системы, которые не относятся к двигателю, но связаны с ним функционально относятся к планеру и являются неактивными при нормальной работе двигателя. Эти системы составляют вторую группу систем, в которую входят: Ø противопожарная система; Ø противообледенительная система. Системы двигателя, связанные с энергообеспечением самолёта, составляют третью группу систем – системы питания. К ним относятся: Ø система электроснабжения; Ø пневматическая система; Ø гидравлическая система. Все двигатели семейства CFM56 имеют идентичный газогенератор высокого давления, который состоит из девятиступенчатого компрессора, кольцевой камеры сгорания и одноступенчатой турбины. Некоторые компоненты систем и конструкции также являются идентичными. Под воздействием факторов научно-технического прогресса: морального и физического устаревания АД; потребности в более экономичных, бесшумных и надёжных двигателях с малым уровнем выбросов вредных веществ, конструкция двигателя в процессе эволюции претерпевала некоторые изменения. В первую очередь эти изменения обуславливались потребностями рынка и заключались в том, что двигатели рассчитывались на разные классы тяги, в результате чего двигатели семейства имеют различия в массе, габаритах, степени двухконтурности, в количестве рабочих ступеней компрессора низкого давления и турбины. Требования регулирующих ведомств и органов также привнесли свой вклад в изменение конструкции двигателей. Например, постоянно ужесточающиеся требования по охране и защите окружающей среды вынудили разработчиков поработать над снижением уровня выбросов вредных веществ, поэтому на последних типах двигателей применяются двузонные жаровые трубы и жаровые трубы новой технологии TAPS (Twin Annular Premixing Swirler). Требования по шуму побудили внедрить в конструкцию акустические панели. Предъявляемые требования по безопасности и надёжности повлекли за собой изменения в системе автоматического регулирования двигателем, она перешла от гидромеханической к электронной первого и второго поколения. Использование новых технологий проектирования тоже сыграли значительную роль, возможность трёхмерного аэродинамического проектирования рабочих лопаток позволила повысить КПД ступеней, снизить количество лопаток каждой ступени, а вместе с этим общую массу двигателя. Опыт эксплуатации ранних двигателей также сыграли для последних серий немаловажную роль. В процессе эксплуатации выявлялись несовершенные технические решения элементов конструкции и заменялись более совершенными. К примеру, на двигателях ранних серий использовались конические и эллиптические кок – обтекатели (рис.1), конические обтекатели обеспечивали отличные противообледенительные характеристики, а эллиптические – характеристики по градоустойчивости [18]. На последних же сериях (CFM56-5 и CFM56-7) применены коникоэллиптические обтекатели, как хороший компромисс между противообледенительными и градоустойчивыми характеристиками. В настоящее время, в рамках программы TECH56, многие другие новые технологические решения, полученные с опытом эксплуатации двигателей семейства, внедряются в существующие двигатели (в основном CFM56-5 и CFM56-7) и используются в разработке новых двигателей.
Рис. 1. Схемы кок – обтекателей [18] Таблица 7 Данные по количеству ступеней и рабочих лопаток двигателей CFM56-ALL [4]
1.3.1. Двигатель CFM56-2
ТРДД CFM56-2 (рис. 2) предназначался для ремоторизации гражданских и военных самолётов ближне - и среднемагистральных авиалиний: KC-135R, C-135FR, E-3, KE-3 и E-6 Mercury. Этот двигатель имеет гидромеханическую систему автоматического управления и, по сравнению с ранними ТРДД, высокую степень двухконтурности, а также сниженное на 60% количество компонентов.
Рис. 2. ТРДД CFM56-2 [1] Таблица 8 Эксплуатационно-технические характеристики
1.3.2. Двигатель CFM56-3
ТРДД CFM56-3 (рис. 3) предназначен для оснащения самолётов Boing 737 второго поколения: 300/400/500. Этот двигатель отвечает более жёстким требованиям по эксплуатации в неблагоприятных условиях окружающей среды, имеет 40%-ый запас по уровню выбросов NOx по сравнению с нормами ИКАО и является учредителем новых стандартов по надёжности. В настоящее время для этого двигателя предлагаются услуги по обновлению [1], которые обеспечат для него продление жизненного цикла и уменьшение расходов на содержание. В опции по обновлению входят: ü трёхмерное аэродинамическое проектирование КВД; ü 25%-ый запас по температуре выхлопных газов; ü снижение удельного расхода топлива на 1,6%.
Рис. 3. ТРДД CFM56-3 [1] Таблица 9 Эксплуатационно-технические характеристики
1.3.3. Двигатель CFM56-5A
ТРДД CFM56-5A (рис. 4) предназначен для оснащения силовой установкой самолётов семейства Airbus. Он является первым двигателем семейства, к которому предъявлялись требования ETOPS, имеет очень высокую надёжность, низкую эксплуатационную температуру. Впервые на этом двигателе использовалась электронная система автоматического регулирования FADEC, а в изготовлении компонентов использовались современные материалы.
Рис. 4. ТРДД CFM56-3 [1]
Таблица 10 Эксплуатационно-технические характеристики
1.3.4. Двигатель CFM56-5B
ТРДД CFM56-5B (рис. 5) предназначен для оснащения силовой установкой самолётов семейства Airbus: A318/A319/A320/A321. Он является единственным двигателем семейства, который имеет самую высокую степень повышения давления вентиляторной ступени. По сравнению с двигателем ранней серии имеет усовершенствованные электронный блок управления двигателем (ECU) и блок центрального процессора (CPU). Впервые на этом двигателе используется жаровая труба, обеспечивающая ультранизкие выбросы вредных веществ при сгорании топлива.
Рис. 5. ТРДД CFM56-5B [1]
Таблица 11 Эксплуатационно-технические характеристики
1.3.5. Двигатель CFM56-5C
ТРДД CFM56-5C (рис. 6) предназначен для оснащения силовой установкой самолётов семейства Airbus: A340-200/A340-300. Данный двигатель семейства является самым мощным и тихим в своём классе, имеет самый низкий удельный расход топлива и высокую удельную тягу, которая позволяет использовать его на жарких и высотных аэродромах. Системой автоматического регулирования этого двигателя является FADEC второго поколения. Длинный канал выходного устройства со смешением потоков обеспечивает двигателю значительное снижение шума, расхода топлива и увеличение взлётной тяги.
Рис. 6. ТРДД CFM56-5C [1] Таблица 12 Эксплуатационно-технические характеристики
1.3.6. Двигатель CFM56-7B
ТРДД CFM56-7B (рис. 7) предназначен для оснащения силовой установкой самолётов Boing 737 нового поколения: 600/700/800/900/900ER/BBJ. В отличие от своих предшественников этот двигатель имеет большее время эксплуатации до съёма с крыла, которое достигнуто за счёт увеличения запаса по температуре выхлопных газов и сниженный за счёт улучшения параметров термодинамического цикла расход топлива.
Рис. 7. ТРДД CFM56-7B [1]
Таблица 13 Эксплуатационно-технические характеристики
|
