A primeira coisa a saber ao projetar motores a jato é que tudo vaza. Mas o OD do núcleo do motor é geralmente bastante apertado. Isto é conseguido usando grandes peças estruturais sólidas, por exemplo, todo o revestimento externo LPT é geralmente uma peça. Essas peças grandes são parafusadas juntamente com um número excessivo de parafusos para torná-las muito apertadas. Qualquer penetração terá vários tipos de vedações e juntas, além de altas forças de aperto. Embora a caixa externa seja bem estanque, a cavidade entre a caixa do núcleo e o duto de derivação ainda é ativamente purgada com ar do compressor de baixa pressão (rotulado como resfriamento na parte inferior da imagem na imagem abaixo).
Diagrama de fluxo de ar do motor GE90 (este é realmente um pôster de treinamento amplamente disponível, mas eu o roubei de aqui, você pode encontrar similar para praticamente todos os mecanismos)
Quanto ao lado interno do núcleo, é aqui que literalmente tudo vaza. Como você pode ver na figura acima, o ar de purga do compressor de alta pressão (HPC) do estágio 1 (S1) é usado para limpar ativamente a cavidade sob o compressor de baixa pressão (LPC) e os estágios iniciais do HPC. Em seguida, ela é sondada por um pequeno duto em torno do eixo de baixa pressão até a Turbina de Baixa Pressão (LPT) (amplie a imagem e flua as setas no preenchimento amarelo).
O número da sua localização 1 é a divisão entre os rotores LPC (giratórios) e a carcaça do ventilador (estacionária). O número da sua localização 5 é a divisão entre o LPT (giratório) e o quadro traseiro da turbina (estacionário). Nesses locais (e em todas as lacunas no ID do núcleo), o ar pode fluir de volta para o caminho do fluxo. O ar de purga deve estar a uma pressão mais alta do que o ar do caminho de fluxo, e permitindo que ele retorne ao caminho de fluxo principal purga ativamente essas lacunas e na turbina impede que o ar mais quente do caminho de gás reflua na cavidade do rotor.
Sua localização 4 fica no final do compressor e no início do combustor e é conhecida como ar de pressão de descarga do compressor (CDP). A imagem abaixo (fonte) mostra o que está acontecendo aqui. Uma facção do ar é direcionada diretamente para o combustor através do conjunto do bico de combustível, enquanto o restante ignora e é usado como ar de diluição, bem como o resfriamento do revestimento do combustor. Outra facção é retirada do OD para resfriar o S1 HPT Vane and Shroud, enquanto uma fração maior é retirada do ID para resfriar o S1 HPT Vane, Blade e rotor, além de eliminar ativamente a lacuna entre o S1 blade e o vane. Se algum dia esse ar de resfriamento fosse perdido, o HPT literalmente oxidaria / derreteria / arrastava em questão de segundos. O espaço no local 4 é dimensionado para que o fluxo correto entre no domo do combustor e a quantidade certa contorne os bicos de combustível. Observe que em combustores ultramodernos, os orifícios de dilatação não existem mais e uma fração muito maior de ar entra no local do bico de combustível.
O torque é transferido do HPT para o HPC através dos braços do carretel (basicamente um eixo), que é o que liga cada rotor um ao outro. Eu destaquei isso em vermelho na imagem abaixo. O spool completo é criado de várias maneiras. Alguns dos rotores HPC são forjados em sub-carretéis. Alguns desses sub-carretéis são soldados juntos (tornando-se mais comuns) e, em seguida, algumas juntas são feitas com parafusos. Na segunda imagem abaixo, é o carretel HPC para o CFM56, circulei as conexões parafusadas. Parafusos geralmente são usados quando há uma mudança nos materiais, portanto a soldagem não pode ser feita. O primeiro par de estágios será o Ti, enquanto os estágios posteriores são uma liga super (ish) à base de níquel. O rotor HPT é uma superliga à base de níquel, mas geralmente está sendo levado ao limite demais para ser soldado. Quando tudo estiver montado, você terá um eixo muito rígido.
(PDF de origem)
Os estatores são anexados ao revestimento externo. Geralmente, há um slot circunferencial no caso, os estatores deslizam para esse slot. Geralmente, os estatores são soldados em conjuntos de palhetas múltiplas para reduzir o vazamento de ar. Há também um selo labirinto na identificação de cada estator para reduzir o vazamento de ar.
Os rotores S1 e S2 HPC (sua localização 2) têm um ID maior do que os outros rotores, para que possam se encaixar na pista do rolamento quando são desenroscados da bobina e para permitir o acesso da ferramenta aos parafusos. O rotor S3 é o maior porque suporta o braço que vai ao rolamento, uma lâmina ainda muito larga e a junta aparafusada da bobina. À medida que você avança, os rotores ficam um pouco menores porque suportam pás menores, mas isso é contra-atuado, aumentando as temperaturas que reduzem a capacidade do material.
Conjunto geral do motor (Youtube Vídeo do GEnx-2B sendo montado) Dependendo do motor, ele será montado na parte traseira do ventilador ou LPT para a frente. Então, do LPT em diante (muito simplificado). Primeiro, pegue o módulo LPT montado e conecte o eixo LP (também conhecido como eixo do ventilador / eixo central do ventilador). Em seguida, você criaria a seção HP, incluindo a carcaça externa separadamente, em seguida, deslize-a para o LPT, conecte a carcaça externa do HPT à caixa do LPT com um número excessivo de parafusos, se houver uma estrutura de turbina intermediária que seria instalada entre o duas turbinas com juntas aparafusadas em ambos os lados. Em seguida, instale a estrutura do ventilador na caixa do HPC e, em seguida, o carretel do ventilador no eixo LP e a caixa do ventilador na estrutura do ventilador. Com as ferramentas certas, tudo se encaixa com bastante facilidade. Uma maneira de conectar o eixo LP ao LPT e ao carretel do ventilador por meio de conexões estriadas e uma porca de acoplamento grande é instalada em cada extremidade do eixo para impedir que as estrias se afastem. Às vezes, o eixo é parafusado diretamente ao LPT ou ao carretel do ventilador.
Desculpe por ter ficado muito tempo esgotado, mas espero que responda às suas perguntas.
Aqui está mais um diagrama de fluxo para referência (fonte):
