航空发动机各段风扇的承受温度。难道非要耐高温合金才能做涡轮吗？改善冷却结构不可以吗？ 轴承润滑的结构

Question

第一级涡轮冷却非要单晶合金吗? 能用结构上的冷却解决吗？
轴承润滑的结构是不是可以装在尾部，冷却是不是可以用水冷？
三轴结构比二轴有很多优点，为什么美国的GE发动机都用两轴呢？

三轴嵌套在一起的轴，为甚么不做成一条直轴，要分段做。

三轴轴承为什么不安装在风扇轴上。结构不就简单了吗？

Answer 1

我去，一楼回答好扯淡。楼主别被误导。涡轮叶片工作过程一直都是被高温燃气包裹冲击，这高温燃气有多高呢?目前的发展趋势是直破2000k，也就是1700度，在服役的机器也就是涡轮前1600度左右的水平。楼主自己去查查看金属的熔点，这个已经算非常高了，有的金属或合金可能耐的住，但是涡轮的工作是高速旋转的，转速在每分钟22000转这个量级(现役军用)。耐的住温度的通常都是经不住这种转速的离心力，耐的住高温又扛的住离心力的材料已经不多，还要要求尽量轻，所以在多种要求下才筛选出的单晶叶片。至于冷却，你能想到的设计人员都想到了，你没想到的他们也都想到了。气膜冷却，隔热涂层，能用的都用了。叶片在保证强度的前提下里面已经掏的像迷宫一样的冷却气路。涡轮要能保证把燃气内能高效转换成轴功，外轮廓是不能随便动的。
轴承的润滑必须是跟轴承走的，而轴承是发动机转子与静子的唯一传力中介，不是轴承想按哪就能按哪的，要考虑转子振动，刚性，支撑的传力路径，工作环境(是否靠近高温区)等。航发轴承都是油冷，不用水冷。因为油轻，既能润滑又能冷却。轴承也不是自润滑，你想想，两万多转的轴承，油都甩出去了，拿什么自润?轴承都是配了喷油嘴的，直接对着滚子喷滑油。滑油的回油系统的油泵有装在转子尾部的。
三轴结构是英国罗罗公司的专利，全名罗尔斯罗伊斯，在他在汽车领域大名鼎鼎，就是劳斯莱斯。三轴优点多缺点也不少。结构太复杂难于拆装维修，轴承及润滑的设置很麻烦，三转子振动耦合问题，转子的传力问题等，这些都很麻烦，而且他成品也没比双转子强多少。一条轴太长，刚性差，所以分段。最后一个问题看不懂你说的什么意思。

Answer 2

涡轮前温度（俗称T3）直接决定燃气轮机的热力循环效率，即要想提高发动机的推力，涡轮前温度越高越好。为了获得高推重比的发动机，涡轮必须选用能够承受高温的材料，而且都配有冷却，如气膜冷却、冲击对流冷却等。

Answer 3

结构上的办法用了的，叶片是带孔的，气膜冷却也用了，要提高涡轮前温度不用牛逼材料是不行的。轴承是滑动自润滑轴承，看起来很简单，就是俩铁圈，高温合金做的，以前一直做不了，美国限制出口的，冷却就是靠空气，哪有用水的。3轴可以做出对转风扇，效率高些，问题是结构复杂，可靠性差，通过优化叶片设计，两轴的完全胜任，只有法国人在用三轴。那么长的轴，刚性不够，会变形的，必须分段做。那样轴承的承力点太远了，还是会变形。

Answer 4

冷却加耐高温材料当然比只采用一种手段好.
转速不同,当然也有人用齿轮减速.

Answer 5

因为三轴承的结构复杂，比较难实现，目前使用二轴承的就可以达到所需性能要求。冷却用水冷的话会大大增加发动机的重量，减小推重比，没人用水冷！润滑油是由滑油箱进入过滤器再进入各个轴承进行润滑的，我没有理解“装在尾部”是啥意思。
轴之所以要分段是为了在飞机检修时方便拆装。
现在冷却和材料是提高涡轮前温度的两大瓶颈。在用好材料的同时改善冷却结构可以最大幅度的提高涡轮前温度，进而提高发动机性能。现在的发动机，性能的好坏是重点，而不是省钱。