Em um turbofan, o que mantém o eixo giratório?

Resposta curta

O eixo mais longo (N1, carretel de baixa pressão) é apoiado em cada extremidade por uma estrutura com suportes que ligam todos os elementos do motor (montagem, invólucro do núcleo e eixo).

^{Esquerda: quadro do ventilador de um CF6 (fonte) Direita: quadro traseiro de um CFM56-7 (Açafrão).}

O eixo gira no centro dos quadros, por meio de rolamentos, para evitar atritos, calor e desgaste significativos. Os quadros são conhecidos como quadro de ventilador e quadro traseiro da turbina de baixa pressão, devido às suas posições.

^{Localização das duas estruturas que suportam o eixo LP e os rolamentos associados para os eixos LP e HP. Fonte: Manual de familiarização do CFM56-7B (Modificado)}

O ponto importante é que esses dois quadros prendem o eixo LP às montagens do motor. O eixo LP, que geralmente é representado flutuando, como você corretamente apontou, é na verdade suportado quase diretamente pelo pilão, e o restante do motor é, em grande parte, suportado pelo eixo LP.

^{CFM56 com os dois quadros visíveis (fonte)}

Mancais adicionais são usados ​​entre os dois quadros para manter o eixo HP mais curto no lugar ao redor do eixo LP (conforme visível no desenho acima). Veja os detalhes na resposta completa abaixo.

Detalhes

Quando os eixos são finalmente presos às montagens, onde o motor está ligado ao pilão, vamos começar pelas montagens.

1. O pilão suporta o motor

Em um turbofan, a maior parte da pressão fornecida pelo ventilador (bypass air), o acessório principal está na seção dianteira do motor. Um ou mais locais adicionais de anexos concluem a fixação. Por exemplo, para um CFM56:

^{Sistemas de Turbofan Comercial, página 188 (fonte)}

2. Projeto do núcleo do motor

Um dos tipos mais comuns de motores para aviões de passageiros é composto por elementos rotativos que giram em duas velocidades diferentes (N1 e N2). Os discos mais internos, girando na velocidade mais alta (N2), sofrem a maior pressão:

^(fonte)

Isso requer dois eixos coaxiais. O eixo mais curto (HP) torna os discos internos do compressor e da turbina interdependentes e gira no N2, enquanto o eixo LP liga o compressor externo (incluindo o ventilador) e os discos da turbina e gira no N1. Vamos olhar para dentro de um mecanismo real de dois carretéis.

3. Motor CFM56-7B

^{(Fontes: Esquerda | Certo)} Sim ... é difícil relacionar os eixos e o poste :( no entanto:

• As palhetas do estator são inseridas entre as pás do rotor.
• Palhetas e lâminas são montadas em discos.
• A circunferência externa das palhetas forma um envelope contínuo envolvendo o volume do núcleo (um envelope semelhante é formado pelos pés das pás e palhetas; o ar circula entre os dois envelopes)
• O eixo N1 está localizado no centro deste volume.
• O eixo N2 gira livremente em torno do eixo N1 e é mantido concêntrico pelos rolamentos.
• Os discos do rotor são fixados em qualquer um dos eixos, de acordo com sua função.

4. Locais dos rolamentos no CFM56-7B

^(fonte)

Os rolamentos 3 (duplo) e 4 suportam o eixo HP mais curto e mais largo. O rolamento 4 suporta a carga radial do eixo HP on o eixo LP (fonte).

O tipo de elemento do rolamento é indicado. Os rolamentos de rolos receberão e combaterão apenas esforços axiais, enquanto os rolamentos de esferas também podem combater forças longitudinais.

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Struts. Muitos deles, e com uma forma aerodinâmica, para que não causem muito arrasto. Alguns desses suportes dobram como palhetas do estator e reduzem o redemoinho do fluxo interno. Ao fazer isso, eles adicionam um pouco de impulso. Outros alojam os eixos de transmissão pelos quais a energia rotacional é retirada do eixo para girar bombas e geradores.

Talvez ajude a assistir este vídeo do YouTube. Colei uma captura de tela abaixo:

Motor a jato em corte. A laranja brilhante mostra onde a estrutura foi cortada. Nas aberturas cinzas, você vê muitas palhetas e suportes: eles mantêm os rolamentos do eixo no lugar.

Nos motores com várias bobinas, a bobina externa é mantida no lugar pelos suportes e possui rolamentos internos para manter a bobina interna no lugar. Como a bobina externa de alta pressão é mais curta, a bobina interna de baixa pressão emerge da bobina externa em ambas as extremidades.

Este desenho de uma patente mostra palhetas de estator móveis. Eles estão dispostos como raios em uma roda. Cada disco de estatores é colocado entre dois discos de rotor.

As palhetas do estator (26 e 28) mantidas móveis no lugar por parafusos (32 e 44) e intercaladas com as palhetas do rotor (24). Uma alavanca (38) em cada palheta é movida por um anel do atuador (36) e ajusta a incidência das palhetas do estator.

Suponho que você esteja perguntando sobre o suporte do eixo. Nesse caso, o eixo do motor é suportado na carcaça do motor usando rolamentos (cujo tipo pode variar).

Acredito que a imagem do 1st não mostra o quadro da turbina, mas o quadro do ventilador (a propósito, não tenho certeza se o Quadro da Turbina pode usar o sistema VBV), depois de algumas pesquisas, acredito que CF6 e CFM56 têm o exatamente o mesmo modelo do quadro do ventilador, provavelmente eles também compartilham outras partes ... E talvez outros motores da GE compartilhem outras partes