燃气涡轮主要部件及组装流程

燃气涡轮主要由第1级涡轮喷口隔板、燃气涡轮支架、第1级涡轮导向器（第1级涡轮喷口）、第1级燃气涡轮盘、第2级涡轮导向器（第2级涡轮喷口）、第2级燃气涡轮盘、吸能环等组成，如图5.2和图5.3所示。

第1级喷口（进口导向器喷口）由3种镍合金制成的部件。喷口部分基本构型是导向叶片和内外支撑带的熔模铸造。其中5个导向叶片有延伸的、带开口的边缘，可以在燃气涡轮支撑支柱周围组装。这些开口称为鞍座。凸缘部分有螺纹孔，便于安装5个螺栓，这些螺栓将1级导向器喷口固定在燃气涡轮支架上。凸缘和基本喷口铸件是连接到柔性金属膜片上，这个膜片允许第1级喷口相对于支架进行轴向和径向热膨胀。隔板上有一些机械加工的孔，这些孔将冷却空气输送到第1级涡轮盘后部的空腔。

第1级涡轮喷口隔板是一种镍合金组件，通过一级喷口和两个定位止挡塞固定在燃气涡轮支架中。这些止挡塞拧入燃气涡轮支架上的凸台里，并在一个进入喷口隔板的定位销末端终止。喷口隔板的外环带是通过5个支柱空气护罩连接到弧顶部分。空气护罩被称为鞍座。它们安装在燃气涡轮支撑支柱周围。空气护罩有配对凸缘，可在1级喷口鞍座内滑动。因此，燃气涡轮支撑支柱与燃排气隔开，冷却空气可绕着支柱和鞍座内部流动，进入1级涡轮喷口隔板弧顶前侧的空腔。在1、3和9点钟位置的支柱是经过机械加工的，以允许额外的冷却空气进入型腔并冷却这些支柱。燃烧室火焰筒的前端滑过并压在1级涡轮喷口隔板的环状带，从而使燃气进入1级喷口。1级涡轮喷口隔板的弧顶有一个由定中的钎焊导流板形成的双层壁，该导流板用于保护燃气涡轮支架的滑油集油底壳。

图5.2　燃气涡轮总成

图5.3　燃气涡轮部件组装布局

第2级喷口由两个主部件组成。喷口部分是一种镍基熔模铸造实心和空心导流叶片，以及内、外环状带。外环带上的前后延伸部分在1级和2级叶片上形成环形防护罩。8个空心导流叶片为将冷却空气输送至1级涡轮转子前侧提供燃气流通道。在喷口导向叶片外环的内径内侧有钎焊金属膜片。级间流量泄漏由迷宫式级间封严装置控制。该封严装置由隔膜镗孔（静态）和第1级以及第2级涡轮盘的旋转刀片组成。在平衡燃气涡轮转子之前，必须在第1级和第2级涡轮盘之间安装第2级涡轮喷口。因此，第2级涡轮喷口成为燃气涡轮转子组件的一部分。

锻造的内置吸能环位于涡轮支架内部的第1级涡盘轮周向附近。吸能环由其前边缘的8个凸舌进行定位，其目的是在涡轮转子发生不正常事件时减少能量的释放。

燃气涡轮支架壳体上有两个凸缘。后凸缘用于连接燃烧室外机匣。前凸缘用于将燃气涡轮支架连接到动力涡轮支架上。前凸缘有16个等距槽口，用于在支架内沿圆周和径向定位第2级喷口和吸能环。第2级喷口和吸能环上有匹配的凸舌镶入这些槽口里面，用于对平衡活塞封严件加压以及对滑油控制的燃烧室旁通空气，从GP（燃气涡轮）支架外环中空通道传输到PT（动力涡轮）支架上后凸缘内侧的PT（动力涡轮）支撑槽中。这些空气流通过支柱输送至动力涡轮支撑轮毂，其支柱不用于压力滑油或滑油回油。

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图5.4　燃气涡轮支架中心毂示意

6号轴承外环、轴承隔圈和7号轴承外环，位于动力涡轮支架的腔体内。7号轴承是燃气涡轮转子的前支承，内部一个卡环将轴承和隔圈固定在动力涡轮支架中，如图5.4所示。支架有两个内部凹槽，用于容纳减振器节段。每个凹槽中都有8个减振器节段（质量隔离块）。这些减振器节段与6号轴承和7号轴承的外环接触。这些减振节段是弹簧，通过允许涡轮转子组件绕其质量中心而不是几何中心旋转，来防止振动传递到支架上。

燃气涡轮转子由第1级涡轮盘和第2级涡轮盘、花键适配器、贯穿螺杆和固定螺帽组成。两个涡轮盘都是镍合金的熔模铸件。转子叶片与涡轮盘是一体铸造的。涡轮盘包括具有加工特征的封严刀片、轴承转轴、花键、螺纹和平衡块。

第1级涡轮盘有一根向前延伸的轴承转轴。8号轴承及其迷宫式封严件的旋转部分通过固定螺帽固定在该转轴上。第1级涡轮盘的前部有曲面线形耦合花键，该耦合花键与第2级涡轮盘背面的类似花键啮合。

密封刀是在涡轮盘的两侧的弯曲面连接处进行机械加工形成的。第2级涡轮喷口的隔板护罩部分覆盖着这些密封刀片，由此，迷宫式封严装置控制着冷却空气流流经第1级涡轮盘前表面，并流经第2级涡轮盘的背面。

第2级涡轮盘有一个向前延伸的轴承轴。7号轴承的内环、挡油环和7号轴承气-油封严件的旋转部分，通过固定螺帽被安装固定在该轴承转轴上。第2级涡轮盘的前侧，有一组密封刀片，作为涡轮盘机械工件的一部分。动力涡轮支架隔离并防护着这些密封刀片和7号轴承的气-油封严件的旋转部分，形成了3道封严层。这些迷宫式封严件的作用之一，就是作为7号轴承的封严件以及使其他两个迷宫式封严件将第2级涡轮盘前侧的止推平衡室的泄漏降至最低。第2级涡轮盘的轴承转轴的前端有外花键齿，花键适配器套齿固定在第2级涡轮盘上，并且由一根贯穿螺杆和固定螺帽，将第1级涡轮盘和第2级涡轮盘装配固定在一起。平衡块从第1级涡轮盘和第2级涡轮盘发生位移，以实现燃气涡轮转子的动态平衡。

图5.5　燃气涡轮转子组件

燃气涡轮转子，如图5.5所示，必须得到径向支撑和轴向定位。位于燃气涡轮支架内的8号轴承用作转子的止推轴承，并径向支撑燃气涡轮转子的后端。位于动力涡轮支架内的7号滚柱轴承为燃气涡轮转子的前端提供径向支撑。在发动机工作期间，燃气涡轮转子受到来自气路的正向推力负载。为了将8号轴承上的轴向负荷降至最低，高压空气流从燃气涡轮支架中导出，并输送到第2级涡轮盘前侧的推力平衡室。

燃气涡轮转子的扭矩输出，是通过燃气涡轮输送至压气机联轴器来实现的。这个内置式花键联轴节与花键适配器，在连接点的后部与前部正适配器齿轮轴的后端配合。正适配器齿轮轴有一个整体齿轮，用于驱动附件齿轮箱中的燃气涡轮（N1）齿轮系。