本发明涉及航空发动机,特别地,涉及一种新型涡轮级间导向器。此外,本发明还涉及一种包括上述新型涡轮级间导向器的航空发动机。
背景技术:
1、航空发动机核心机支点布置大致有两种:1-1-0和1-0-1布置,当发动机核心机采用了1-0-1支点布局时,在燃气涡轮后面布置有一个轴承,而在燃气涡轮和动力涡轮/低压涡轮之间必须布置传力框架,为轴承提供支承,传力框架上必须布置支管以便传力,而在其后面布置动力/低压涡轮一级导向器,燃气先通过传力框架然后进入动力/低压涡轮一级导向器,如附图1所示。
2、早期的这种设计使发动机的长度变得更长,重量也将提升,而随着发动机的发展,为了满足提高飞行器的有效载荷等需求,减重成了刚需。将承力框架和动力/低压涡轮导向器进行一体化设计形成级间导向器成了减重的一种有效手段,但是将使设计变得更加复杂,如附图2所示:
3、级间导向器通过螺栓/止口等连接结构安装在涡轮机匣上,而涡轮轴承座也通过螺栓/止口等连接结构安装在级间导向器中,涡轮轴承座下面布置了涡轮轴承。在发动机工作时,来自高压涡轮的燃气从级间导向器上流道、下流道和支管/低压涡轮导向叶片组成的通道中流向低压涡轮,因此在工作时,级间导向器一方面承受高温,另一方面承受转子通过轴承传递过来的机械载荷,工作环境严苛。
4、开始的级间导向器采用了整体铸造方案,结构紧凑,有利于实现减重设计,但是随着燃气稳定的提升,受限于现有材料,级间导向器的强度和寿命难以满足要求,因此需要重新设计新结构方案。
技术实现思路
1、本发明提供了一种新型涡轮级间导向器及具有其的航空发动机,以解决现有一体式级间导向器结构受限于现有材料,难以满足强度、寿命及紧凑化要求的技术问题。
2、本发明采用的技术方案如下:
3、一种新型涡轮级间导向器,包括:中空环状的导向器、传力框架、轴承座和涡轮机匣,以及用于导送油或气的多根导管;轴承座同轴装设于导向器的内通道中,传力框架同轴装设于导向器外,涡轮机匣同轴装设于传力框架外,且沿轴向的一端固定连接传力框架,导向器单独设置以不与轴承座和传力框架直接连接,进而主要用于承受燃气温度载荷;传力框架包括套装于导向器外且中空筒状的传力筒,及沿传力筒的周向依次间隔设置且外侧端连接传力筒内筒面的多根支管,多根支管的内侧端分别沿径向穿设导向器后固定连接轴承座;多根导管一一分设于多根支管内,且各导管的外侧端伸出传力筒以连接外部供油或供气的供给管路,各导管的内侧端固定连接轴承座。
4、进一步地,导向器包括同轴且内外间隔设置的导向内筒和导向外筒,及沿周向依次间隔设置且连接于导向内筒和导向外筒之间的多片导向叶片;多根支管一一对应多片导向叶片设置,且各支管沿径向穿设对应位置的导向叶片后连接轴承座。
5、进一步地,导向器由沿各导向叶片处拆断形成的多片叶盆段和叶背段沿周向交替焊接连接形成;各叶盆段包括内外间隔设置的第一下缘板和第一上缘板,及连接于两者之间的导向叶片的叶盆;各叶背段包括内外间隔设置的第二下缘板和第二上缘板,及连接于两者之间的导向叶片的叶背;沿周向交替设置的多片第一下缘板和第二下缘板依次焊接连接形成导向内筒;沿周向交替设置的多片第一上缘板和第二上缘板依次焊接连接形成导向外筒。
6、进一步地,传力筒包括沿轴向依次设置且焊接连接的后涡轮机匣、过渡连接环及涨圈槽环;后涡轮机匣的后侧端用于与涡轮后部的零件拆卸连接,涡轮机匣的后侧端与后涡轮机匣的外环面焊接连接;多根支管位于传力筒的内通道中,且各支管的外侧端焊接连接过渡连接环的内环面,并通过开设于过渡连接环上对应位置的连通口连通传力筒与涡轮机匣之间的通道。
7、进一步地,后涡轮机匣包括中空环状的机匣本体、连接于机匣本体后侧端的法兰盘、连接于机匣本体外环面上的接口环;机匣本体沿轴向的内侧端焊接连接过渡连接环;法兰盘用于连接涡轮后部的零件;接口环焊接连接涡轮机匣的后侧端。
8、进一步地,过渡连接环由沿周向交替设置的多段中间段和多段支板段依次焊接连接形成,支板段包括两端分别焊接连接后涡轮机匣和涨圈槽环的支板;支管沿径向的外侧端圆滑过渡连接支板的内侧面,支管底端具有用于与轴承座焊接固定的焊接面;后涡轮机匣和涨圈槽环分别整体成型。
9、进一步地,导向外筒上加工有沿周向依次间隔设置且贯穿筒面的多个第一销钉孔;过渡连接环上加工有与多个第一销钉孔一一对应设置的多个第二销钉孔;新型涡轮级间导向器还包括多根定位销钉,各定位销钉插紧于对应设置的第一销钉孔和第二销钉孔中,以定位导向器。
10、进一步地,导管一体成型,包括沿轴向依次设置的接连口、转接段、中段及底部插口;接连口用于与外部的供给管路可拆卸式连接;支管的截面与导向叶片上对应高度处的截面形状相适应,且中段和底部插口的截面分别与支管上对应高度处的截面形状相适应;底部插口用于插入轴承座并与轴承座焊接固定。
11、进一步地,轴承座一体成型,包括沿轴向依次设置且焊接连接的右止口、轴承座本体和左止口,及依次间隔固定于轴承座本体外环面上的多个安装止口、依次间隔连接于轴承座本体外环面上的多条滑油通道,以及依次间隔设置于左止口止口面上的空气系统通道;各安装止口包括一体设置的支管焊接口和导管焊接口,以用于与对应的支管和导管连接并焊接固定。
12、根据本发明的另一方面,还提供了一种航空发动机,具有如上述中任一项的新型涡轮级间导向器。
13、本发明具有以下有益效果:
14、本发明的新型涡轮级间导向器中,如图3-4所示,导向器单独设置而不与轴承座和传力框架直接连接,从而导向器可以选择耐高温性能优异而力学性能要求不高的材料,使其主要用于承受燃气温度载荷,从而降低制备成本,保证优异耐高温性能,同时导向器单独设置,还可有效降低制备、装配难度,保证零件质量;另一方面,涡轮机匣、传力框架、导管及轴承座相互固定形成整体结构,用于将轴承座承受的机械载荷最终传递至与涡轮机匣相连的发动机外机匣上,从而该整体结构主要用于机械载荷的承载及传递,此时该整体结构可以选用力学性能优异而耐高温性能要求不高的材料,保证其优异的力学性能,同时还有效降低耐高温材料所需的高成本,另外,涡轮机匣、传力框架、导管及轴承座相互穿插、连接形成整体结构,同时该整体结构还穿设导向器布设,从而使形成的新型涡轮级间导向器整体结构紧凑,满足航空发动机高功重比/推重比的要求。
15、除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
1.一种新型涡轮级间导向器,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的新型涡轮级间导向器,其特征在于,
3.根据权利要求2所述的新型涡轮级间导向器,其特征在于,
4.根据权利要求2所述的新型涡轮级间导向器,其特征在于,
5.根据权利要求4所述的新型涡轮级间导向器,其特征在于,
6.根据权利要求4所述的新型涡轮级间导向器,其特征在于,
7.根据权利要求4所述的新型涡轮级间导向器,其特征在于,
8.根据权利要求2所述的新型涡轮级间导向器,其特征在于,
9.根据权利要求2所述的新型涡轮级间导向器,其特征在于,
10.一种航空发动机,其特征在于,具有如权利要求1-9中任一项的新型涡轮级间导向器。
