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GEnx发动机是围绕客户的需求而设计,其代表了推进技术上的巨大飞越性进步。发动机应用了最新一代的材料和设计工艺以减轻重量、改进性能并降低维护费用。

GEnx发动机能提供比其所要取代的发动机高15%的燃油效率,帮助航空公司不论何时飞行都能节约成本。发动机的设计使其在翼的飞行时间增长30%, 由于发动机零件减少了30%,大大降低了维护费用。

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GEnx发动机的排放将比现有调整后的限制标准低达95%,从而使其在未来多年内都能保证满足环保清洁要求,其将是所有已生产过的商用发动机中最安静、与乘客最为友好的发动机。

所有这些进步的取得得益于来自其他发动机家族和正在进行的发展与研究项目的先进和经过验证的技术的结合,如重量更轻的耐用复合材料和专门的涂层 ,革命性的完全燃烧的双环预混旋流器 (TAPS) 燃烧室,反向旋转结构和维修时可自由拆卸的风扇模块等。

图1示出了用于波音787的GEnx-1B与用于波音747-8的GEnx-2B动机的总图 由于-2B的风扇直径比-1B型的小0.178米,且增压级级数少1级,因此-2B的低压涡轮少1级。

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图1、用于波音787的GEnx-1B与用于波音747-8的GEnx-2B总体结构图

在GEnx的研制中,为满足取得适航证的需要,用了8台发动机进行了为期2年的试验工作。且于2006年在由波音747改装的飞行试台上完成了飞行试验。在整个研发/取证的测试过程中,GEnx共完成4800次任务循环,运转时间超过,3600小时。

GEnx发动机的转子支承方案

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图2、GEnx与GE90转子支承方案比较

(1) 风扇转子支承方案

图2示出了GEnx与GE90转子支承方案的比较。两型发动机支承方案基本相似 ,即低压转子支承方案为0-2-1三支点方案,高压转子支承方案为,1-0-1两支点方案,共五个支点,但高压压气机前支点 (3号支点) 采用了GE公司独特的滚珠轴承与滚棒轴承并列的设计,即滚棒轴承3R承受径向力,滚珠轴承3B仅承受轴向力。

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但是支承风扇转子的两个支点的轴承型式却作了较大改动。在大多数高涵道比涡扇发动机中,除罗罗公司的RB211及遄达系列发动机外,紧靠风扇盘后的,1号支点均采用滚珠轴承 GE90也采用了这一设计,但是在GEnx中 ,1号支点采用了大直径的滚棒轴承,承受轴向力的滚珠轴承只能置于2号支点处,由图2可看出,支承1、2号轴承的风扇锥形轴是前大后小,在2号支点处,轴的直径较小,滚珠轴承直接装到轴上,轴承的内径很小,承受不了轴向负荷,为此 ,在此处安装了一个带球头的外伸轴套,如图3所示.

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图3:1、2号支点结构

(2) 高压转子后端支点

高压转子后端通过中介轴承支承于低压转子的设计 ( 如图4所示) ,是GE公司的传统设计,但是GEnx(包括GE90) 中却没有采用这种支承方案,这是因为GE90及GEnx的涵道比大 (分别为8及10) ,在保持风扇叶尖切线速度一定的条件下,低压转子转速较低,为使低压涡轮获得较高性能,只能将低压涡轮直径加大,于是高、低压涡轮直径相差较大,为了使气流能由高压涡轮平缓流入低压涡轮,只得在高、低压涡轮间设置一个较长的锥形过渡机匣。

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此时如将高压涡轮后轴通过中介轴承支承于低压转子上,则中介轴承与低压涡轮后轴承间的距离较长,会带来严重的转子动力学问题,对高压转子与低压转子的工作均带来不利的影响。

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图4、GE90高压涡轮后支座与低压涡轮

另一方面,由于过渡机匣较长,也有条件在此处设置高压涡轮后轴承的轴承座,以及与之有关的油槽及封严装置等。因此GEnx转子支承方案 (如图2所示) 未采用中介轴承支承方案。图4为GE90的高压涡轮后支承处结构图,GEnx的结构基本与其相同。