CFM56航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制情況
1969年法國(guó)政府針對(duì)國(guó)際民用航空市場(chǎng)形勢(shì)提出了研究10t推力級(jí)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的課題,法國(guó)SNECMA公司經(jīng)過(guò)分析和調(diào)查,1971年底選擇了美國(guó)GE公司作為合作伙伴,以美國(guó)F101渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展?jié)M足80年代飛機(jī)低油耗、低噪聲、低污染要求的發(fā)動(dòng)機(jī)。1971年11月兩家公司決定聯(lián)合研制10000daN級(jí)的大涵道比的發(fā)動(dòng)機(jī)。1972年2月完成設(shè)計(jì)并開展試制,1974年9月正式組成CFM國(guó)際公司,發(fā)動(dòng)機(jī)定名為CFM56,試制的頭兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)相繼在兩家公司試車臺(tái)試車。研制試驗(yàn)共用11臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),其中5臺(tái)用于飛行試驗(yàn)。1979年11月在美國(guó)改裝的波音707-320上首飛,后來(lái)累計(jì)飛行130h,同時(shí)在法國(guó)的“快帆”飛行臺(tái)上完成了必要的試驗(yàn)。1979年11月9日CFM56-2型發(fā)動(dòng)機(jī)獲得美、法兩國(guó)的適航證。CFM56從1971年兩家公司簽訂合作協(xié)議開始到取證時(shí)為止,扣除中間停頓1年半時(shí)間,共耗時(shí)7年,發(fā)展費(fèi)用花了10億美元。該發(fā)動(dòng)機(jī)自1979年3月被選定改裝麥克唐納·道格拉斯公司的DC-8飛機(jī),至1986年共改裝了110架飛機(jī)(每架4臺(tái))。
CFM56-2-B1 編號(hào)F108-CF-100用于換裝美國(guó)空軍的波音KC-135R加油機(jī)和法國(guó)空軍的C-135ER。
CFM56-2A2 編號(hào)F108-CF-402,用于裝備美國(guó)的波音E-6A和E-8A。
CFM56-3 是在CFM56-2基礎(chǔ)上發(fā)展的,核心機(jī)與低壓渦輪與-2型相同,而風(fēng)扇為CF6-80A的縮型。
CFM56-5A 為空中客車A320發(fā)展的發(fā)動(dòng)機(jī)。為同IAE的V2500競(jìng)爭(zhēng),設(shè)計(jì)了新的36個(gè)葉片的風(fēng)扇和新的4.5級(jí)低壓渦輪。同CFM56-2相比,耗油率降低了13~15%,可靠性提高了30~40%。
CFM56-5A1 于1987年8月獲得美、法兩國(guó)適航證,1988年2月開始用于漢莎航空公司的A320。CFM56-5A4為-5A1的降推力改型,用于加拿大航空公司訂購(gòu)的A319。
CFM56-5B 有5種推力型別。采用了*的雙環(huán)腔燃燒室,發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx排放物較一般發(fā)動(dòng)機(jī)降低約35%。
CFM56-5C 是為空中客車A340四發(fā)遠(yuǎn)程客機(jī)設(shè)計(jì)的。發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)與CFM56-5B相同,低壓部分同CFM56-5A1相比,風(fēng)扇直徑加大101.6mm,增壓級(jí)增加1級(jí),低壓渦輪為5級(jí),采用了長(zhǎng)管道混排噴管和第二代FADEC。發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率比CFM56-5A1降低約5%,噪聲比聯(lián)邦Ⅲ級(jí)要求低20db。屬于-5C型的有以下一些型別:CFM56-5C2,1991年12月取得適航證;CFM56-5C3,1991年12月取得適航證;CFM56-5C3/F,低壓渦輪采用新材料,使排氣紅線溫度由CFM56-5C3的950℃提高到965℃;CFM56-5C3/G,排氣紅線溫度達(dá)到975℃,與CFM56-5C4水平相同;CFM56-5C4,風(fēng)扇直徑為183.4cm,將裝于A340-300X,1994年11月取得適航證。研究中的CFM56-5CX將裝備A340-400X,其核心機(jī)為CFM56-5C4的,采用寬弦風(fēng)扇和一些新材料與新技術(shù),使之能夠替代較大的涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)(CFMIM109/M110)和GE90的縮型(CFMI GE45)。
CFM56-7 1993年11月開始發(fā)展的一個(gè)型別,原編號(hào)為CFM56-3XS。即在CFM56-3型基礎(chǔ)上采用直徑為1.55m的24個(gè)葉片寬弦風(fēng)扇,設(shè)計(jì)新增壓級(jí),采用雙環(huán)腔燃燒室,因此與CFM56-3相比,噪聲和污染顯著降低,維護(hù)成本降低約15%,而發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性保持不變。研制的5個(gè)型別,即CFM56-7B18、-7B20、-7B22、-7B24、-7B26,推力為8684~11730daN。
CFM56航空發(fā)動(dòng)機(jī)基本構(gòu)造
CFM56航空發(fā)動(dòng)機(jī)
結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)
(CFM56-2/3)
進(jìn) 氣 口 環(huán)形、無(wú)進(jìn)口導(dǎo)流葉片,流道外壁設(shè)置消聲襯板,無(wú)防冰裝置。
風(fēng) 扇 單級(jí)軸流式。CFM56-2風(fēng)扇葉尖帶冠。CFM56-3和CFM56-5帶葉中阻尼凸臺(tái)。CFM56-2有46片葉片,CFM56-3有38片,CFM56-5有36片,盤與葉片材料為Ti/TA6V鈦合金,盤后與增壓級(jí)鼓筒相聯(lián),風(fēng)扇軸由2個(gè)軸承支承。風(fēng)扇機(jī)匣由17-4PH不銹鋼制的3個(gè)圓環(huán)和12根支柱焊成,風(fēng)扇出口導(dǎo)流葉片為實(shí)心鋁合金鍛件制成,風(fēng)扇流道設(shè)置有復(fù)合材料的消聲襯板。
低壓壓氣機(jī) 3級(jí)軸流式(CFM56-5C為4級(jí))。3級(jí)轉(zhuǎn)子為整體鈦合金鍛件制成,出口處沿圓周均布12個(gè)可調(diào)放氣活門,可于低功率狀態(tài)將部分空氣放放風(fēng)扇通道。允許低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速CFM56-2/-2A/-2B/-3-B1/-3B-2為5280r/min,CFM56-3C-1為5490r/min,CFM56-5A為5100r/min,CFM56-5B為5200r/min,CFM56-5C3/-5C2為4800r/min,-5C4為4960r/min,CFM56-7系列為5380r/min。
高壓壓氣機(jī) 9級(jí)軸流式。進(jìn)口導(dǎo)流葉片和前3級(jí)靜子葉片可調(diào),靜子機(jī)匣為對(duì)開式,6~9級(jí)機(jī)匣為雙層結(jié)構(gòu),外層機(jī)匣上設(shè)有5級(jí)空氣引出口,內(nèi)層機(jī)匣為低膨脹合金制成并在5級(jí)引出空氣包圍中,起到了控制壓氣機(jī)后面級(jí)間隙的作用。轉(zhuǎn)子鼓筒1~2級(jí)為鈦合金鍛件慣性摩擦焊成,3級(jí)盤為鈦合金鍛件制成,4~9級(jí)為Rene95慣性摩擦焊成。轉(zhuǎn)子葉片1~3級(jí)為鈦合金制,4~9級(jí)為IN718制成,第1級(jí)轉(zhuǎn)子葉片葉尖切線速度為400m/s,展弦比為1.49。1~3級(jí)葉片固定于輪盤的軸向燕尾槽中,4~9級(jí)固定于環(huán)形燕尾槽中。所有轉(zhuǎn)子葉片可單獨(dú)更換,各級(jí)均設(shè)孔探儀檢查口。
燃 燒 室 短環(huán)形。火焰筒由Hastelloy X鍛環(huán)機(jī)械加工成,內(nèi)外壁均有分段氣膜冷卻。火焰筒頭部有20個(gè)高壓空氣霧化噴嘴,燃燒室機(jī)匣材料為IN718。CFM56-5B2采用降低污染的雙環(huán)腔設(shè)計(jì)。
高壓渦輪 單級(jí)軸流式。導(dǎo)向器葉片和轉(zhuǎn)子葉片均用壓氣機(jī)出口空氣冷卻,高壓渦輪與高壓壓氣機(jī)組成的高壓轉(zhuǎn)子由前后二個(gè)軸承支承,在所有系列中,其工作轉(zhuǎn)速允許到15183r/min,由高壓壓氣機(jī)第5級(jí)和第9級(jí)引來(lái)的空氣對(duì)高壓渦輪進(jìn)行主動(dòng)間隙控制。
低壓渦輪 4級(jí)軸流式(CFM56-5A為4.5級(jí),CFM56-5C為5級(jí)),渦輪機(jī)匣引風(fēng)扇后空氣進(jìn)行間隙控制,渦輪后機(jī)匣為12個(gè)支板結(jié)構(gòu),中心支承低壓轉(zhuǎn)子后支點(diǎn),低壓渦輪軸上4號(hào)中介軸承支承高壓轉(zhuǎn)子。
尾 噴 管 固定面積收斂噴管。風(fēng)扇流道內(nèi)設(shè)置反推力裝置。
控制系統(tǒng) 采用帶補(bǔ)充模擬電子輸入的伍德沃德機(jī)械液壓式燃油控制器,CFM56-5采用全權(quán)數(shù)字式電子控制器。
起動(dòng)系統(tǒng) 空氣起動(dòng)機(jī)裝在傳動(dòng)齒輪機(jī)匣上(CFM56-5在附件齒輪機(jī)匣上)。
CFM56航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)
起飛推力(daN)
CFM56-2 10670(30℃)
-2A 10670(35℃)
-2-B1 9798(32.2℃)
-3C-1 8239~10460(30℃)
-3B-2 9798(30℃)
-3-B1 8239~8900(30℃)
-5-A1 11134(30℃)
-5A3 11802(30℃)
-5B1 13360(30℃)
-5B2 13806(30℃)
-5B4 12025(45℃)
-5C2 13895(30℃)
-5C3 14474(30℃)
-5C4 15142(30℃)
-7B18 8684
-7B20 9174
-7B22 10109
-7B24 10778
-7B26 11713
巡航推力(H=10668m, M=0.8, daN)
CFM56-2-C1 2217
-2A-2 2565
-2-B1 2213
-3-B1 2070
-3B-2 2244
-3C-1 2391
-5-A1 2227
-5A3 2227
-5B1 2600
-5B2 2600
-5B4 2227
-5C2/-5C3 3079
-5C4 3225
巡航耗油率[kg/(daN·h)]
CFM56-2-C1/2-C2 0.683
-2-B1 0.668
-2A-2 0.677
-3-B1 0.678
-3B-2 0.666
-3C-1 0.666
-5A1 0.607
-5C2 0.577
推重比
CFM56-2 5.10
-2A 4.90
-3B1 4.70
-3B2 5.10
-3C 5.50
-5/-5A2 5.00
-5A3 5.30
-5C2 5.50
空氣流量(kg/s)
CFM56-2-C1 357.7
-3-B1 297.4
-5-A1 386.5
-5B1 428.1
-5C2 511.6 -5C4 483.5
-7B18 307.35
-7B26 353.7
涵道比
CFM56-2(各型) 6.00
-3-B1/-3C-1 5.00
-3B-2 4.90
-5-A1/-5A3 6.00
-5B4 5.70
-5C2 6.60 -5C3 6.50 -5C4 6.40
-7B18/-7B20 5.50
-7B22/-7B24 5.30
-7B26 5.10
總增壓比
CFM56-2-C1 24.7
-2-C2 26.5
-3-B1 22.6
-3B-2 23.9
-5 26.5
-5C 31.5
-5C2 37.4
渦輪進(jìn)口溫度(℃)
CFM56-2 1347
-2A2 1347
-2B1 1296
-3B1 1266
-3B2 1318
-3C 1373
-5A1 1263
-5B 1324
-5C2 1362
風(fēng)扇直徑(mm)
CFM56-2 1735
-3 1524
-5 1735
-5C2 1836 -5C4 1836
長(zhǎng)度(風(fēng)扇前安裝邊至渦輪后機(jī)匣出口,mm)
CFM56-2 2430
-3 2362
-5-A1/-5A3 2423
-5B1/-5B2/-5B4 2600
質(zhì)量(kg)
CFM56-2-C1/-2-C2 2104
-3-B1 1941
-3B2 1951
-5-A1/-5A3 2267
-5C2 2561