第3期陈懋章等:大涵道比涡扇发动机风扇/压气机气动设计技术分析　519

在增压级的问题,但是GE和PW公司则面临严峻的挑战,为此提出了创新的发动机结构形式。

(1)齿轮驱动风扇

除了上述提到的增压级问题之外,随着涵道比的增加涡扇发动机的低压转速不断降低,导致当代涡扇发动机低压涡轮级数多、尺寸大,成为决定发动机的成本和重量的关键因素,这些问题在涵道比12以上的涡扇发动机研制上更加突出。解决这些问题的一个有效途径就是采用齿轮驱动风扇,如图12所示,风扇不再由低压涡轮轴直接驱动,而是通过一个3∶1的体内减速器将低压转速降低后再驱动风扇。PW,PWC,FiatAvio和MTU对该技术已进行了15年的攻关,目前正在进行全尺寸的试验验证,其难点主要在于小尺寸、大功率、长寿命和高可靠性体内减速器的研制,以及风扇支承形式等结构设计上[12]。

如图12所示,齿轮驱动风扇有以下几方面的优点:

,能够获得更高的,。

,从而进一。

③低压涡轮能够采用较适合的转速,使级数减少一半左右,从而大幅度降低发动机的成本和重量。

图12　齿轮驱动风扇发动机及其优势[12]

Fig112　Gearedturbofananditsadvantage[12]

　　④增压级的加功增压能力大幅度增加,能够

以更少的级数获得更高的压比。

低叶尖切线速度自然决定了风扇的增压比有

所降低,到2020年高涵道比风扇的叶尖切线速度在260m/s左右,相应的设计压比会在113左右。这样的风扇虽然能够获得更高一点的效率,但是