[發(fā)明專利]航空發(fā)動機(jī)及其風(fēng)扇葉片飛脫載荷下熔斷方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610183546.4
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN107237655A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柴象海;韋勇;王少輝;宋會英;侯亮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)商用航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司
• 主分類號: F01D21/00
• 分類號: F01D21/00;F01D21/14;F01D25/16;F02C7/06
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司31100
• 代理人: 喻學(xué)兵

本發(fā)明提供一種航空發(fā)動機(jī)風(fēng)扇葉片飛脫載荷下熔斷結(jié)構(gòu)和方法，其中航空發(fā)動機(jī)包括風(fēng)扇轉(zhuǎn)子、靜子件中介機(jī)匣、支撐風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的第一軸承和第二軸承、將第一軸承支撐在靜子件中介機(jī)匣上的第一支撐錐臂以及將第二軸承支撐在靜子件中介機(jī)匣上的第二支撐壁，第一支撐錐臂為薄壁環(huán)形結(jié)構(gòu)，包括上錐臂和下錐臂，上錐臂具有上結(jié)合面，下錐臂具有下結(jié)合面，上結(jié)合面和下結(jié)合面中的一方為凹球面，另一方為凸球面，上結(jié)合面和下結(jié)合面彼此互補(bǔ)并焊接成強(qiáng)度小于母體材料強(qiáng)度的熔斷結(jié)構(gòu)，熔斷結(jié)構(gòu)的球面中心位于風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的軸心。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動機(jī)，尤其涉及航空發(fā)動機(jī)的軸承支承結(jié)構(gòu)的熔斷結(jié)構(gòu)和熔斷方法。

背景技術(shù)

航空發(fā)動機(jī)可能會受到飛鳥等外物撞擊，導(dǎo)致一片或更多的風(fēng)扇葉片斷裂或脫落，即FBO(Fan Blade Off)。FBO事件發(fā)生后，風(fēng)扇的重心會偏離低壓轉(zhuǎn)子的中心線。然而，由于軸承的限制，風(fēng)扇仍繞低壓轉(zhuǎn)子的中心線轉(zhuǎn)動。風(fēng)扇繞偏離其重心的軸轉(zhuǎn)動會激勵低壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)產(chǎn)生一個或多個振蕩模態(tài)，從而產(chǎn)生不平衡載荷。對于當(dāng)前商用飛機(jī)上常用的大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)，其風(fēng)扇葉片半徑長、質(zhì)量大，F(xiàn)BO事件會導(dǎo)致風(fēng)扇的重心線與發(fā)動機(jī)的中心線不對中，引起巨大的不平衡載荷。由于軸承沿徑向約束風(fēng)扇轉(zhuǎn)子，故FBO不平衡載荷主要通過軸承及其支撐結(jié)構(gòu)傳遞到中介機(jī)匣上，并進(jìn)一步傳遞到安裝節(jié)甚至飛機(jī)上^[1]。

參考資料：

[1]陳光、洪杰、馬艷紅.航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社.2010:414-416.

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種航空發(fā)動機(jī)及其風(fēng)扇葉片飛脫載荷下熔斷方法，以保證在FBO載荷下發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的安全性。

一種航空發(fā)動機(jī)，包括風(fēng)扇轉(zhuǎn)子、靜子件中介機(jī)匣、支撐所述風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的第一軸承和第二軸承、將所述第一軸承支撐在所述靜子件中介機(jī)匣上的第一支撐錐臂以及將所述第二軸承支撐在所述靜子件中介機(jī)匣上的第二支撐壁，所述第一支撐錐臂為薄壁環(huán)形結(jié)構(gòu)，包括上錐臂和下錐臂，所述上錐臂具有上結(jié)合面，所述下錐臂具有下結(jié)合面，所述上結(jié)合面和所述下結(jié)合面中的一方為凹球面，另一方為凸球面，所述上結(jié)合面和所述下結(jié)合面彼此互補(bǔ)并焊接成強(qiáng)度小于母體材料強(qiáng)度的熔斷結(jié)構(gòu)，所述熔斷結(jié)構(gòu)的球面中心位于所述風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的軸心。

在一實(shí)施例中，所述上錐臂在上結(jié)合面的徑向外側(cè)設(shè)置有限位凸臺，所述限位凸臺用于所述熔斷結(jié)構(gòu)失效時限制所述下錐臂的位移。

在一實(shí)施例中，所述凹球面和所述凸球面通過擴(kuò)散連接工藝焊接。

一種航空發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇葉片飛脫載荷下熔斷方法，所述航空發(fā)動機(jī)包括風(fēng)扇轉(zhuǎn)子、靜子件中介機(jī)匣、支撐所述風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的第一軸承和第二軸承、將所述第一軸承支撐在所述靜子件中介機(jī)匣上的第一支撐錐臂以及將所述第二軸承支撐在所述靜子件中介機(jī)匣上的第二支撐壁，所述方法將呈薄壁環(huán)形結(jié)構(gòu)的所述第一支撐錐臂在預(yù)定的熔斷處將所述第一支撐錐臂分離為上錐臂和下錐臂，并且將所述上錐臂和所述下錐臂設(shè)置在同一個圓錐面上，然后將所述上錐臂的上結(jié)合面和所述下錐臂的下結(jié)合面焊接，所述上結(jié)合面和所述下結(jié)合面中的一方為凹球面，另一方為凸球面，所述上結(jié)合面和所述下結(jié)合面彼此互補(bǔ)并焊接成強(qiáng)度小于母體材料強(qiáng)度的熔斷結(jié)構(gòu)，所述熔斷結(jié)構(gòu)的球面中心位于所述風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的軸心。

在一實(shí)施例中，所述方法還在所述上結(jié)合面的徑向外側(cè)設(shè)置限位凸臺，利用所述限位凸臺在所述熔斷結(jié)構(gòu)失效時限制所述下錐臂的位移。

在一實(shí)施例中，利用擴(kuò)散連接工藝焊接所述凹球面和所述凸球面。

在一實(shí)施例中，根據(jù)風(fēng)扇葉片飛脫載荷在所述第一支撐錐臂處產(chǎn)生的載荷，通過調(diào)整所述熔斷結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)來控制風(fēng)扇葉片飛脫載荷發(fā)生后所述熔斷配合面之間的滑移量。

在一實(shí)施例中，所述結(jié)構(gòu)參數(shù)包括熔斷配合面的面積、球面半徑、球面圓弧角度和/或限位凸臺的位置。

本發(fā)明的有益效果包括：