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隨著現代航空發(fā)動機推重比的不斷增大，渦輪盤的工作溫度和轉速也不斷提高，從而使其設計向著耐高溫和高強度、低質量的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的渦輪盤結構很難滿足未來先進發(fā)動機的設計要求，因此，需開發(fā)先進的渦輪盤結構設計技術。美國PW公司在IHPTET計劃ATEGG分計劃第III階段的XTC67/1驗證機上，對雙輻板渦輪盤進行了試驗驗證，與傳統(tǒng)的渦輪盤結構相比，雙輻板渦輪盤質量減輕了I7%，轉速提高了9%。
本研究對雙輻板渦輪盤的結構特點、加工工藝和技術難點進行了介紹，并應用ANSYS有限元軟件對傳統(tǒng)渦輪盤和雙輻板渦輪盤的強度分析進行了對比。雙輻板渦輪盤結構分析 雙輻板渦輪盤是由2個對稱半盤零件焊接成的中空雙輻板結構，具有減輕質量和提高AIVz值等優(yōu)勢。
在內孔進氣冷卻葉片方案中，具有滑出的小舌，轉子旋轉從圖中可見，雙輻板渦輪盤與傳統(tǒng)渦輪盤有很大差異，其結構設計中有2大優(yōu)點。
1)在渦輪部件結構設計中，可以利用雙輻板渦輪盤中的空腔形成冷卻氣體通道，一方面利用高壓氣對渦輪工作葉片進行冷卻，另一方面可以讓高壓氣充分冷卻盤體，使渦輪盤在相對較低的溫度下工作，有利于提高盤的強度和壽命或利于減重設計。
2)在傳統(tǒng)渦輪結構中，高壓渦輪盤和盤前封嚴盤之間形成冷氣通道，高壓氣流經此通道來冷卻葉片和渦輪盤，其結構如圖所示。而在雙輻板渦輪結構中，高壓氣可以從盤心流經盤體并冷卻工作葉片，從而可以根據渦輪工作狀態(tài)和葉片氣動力狀態(tài)，采用無螺栓擋板結構設計方法將渦輪盤前、后封嚴盤設計成無螺栓擋板結構形式，不僅可以減輕整體結構的質量，而且能提高發(fā)動機可靠性。
在加工過程中，首先加工出2個對稱的半盤結構，然后通過熱等靜壓或者摩擦焊等方式將2個半盤粘合在一起，利用機械加工等方式完成盤的最后成形。在加工過程中需要解決以下關鍵問題：
1)保證2個半盤之間具有足夠的連接強度，避免雙輻板渦輪盤在工作中分開；
2)保證2個半盤之間的同心度，避免不同心帶來附加應力，影響渦輪正常工作；
3)處理好輪盤焊接后結合部位產生的飛邊，尤其是冷氣通道內部的飛邊。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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