[發明專利]風扇包容機匣和航空發動機

有效

• 申請號: 202010548198.2
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN113803162B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 鄭李鵬;王少輝
• 申請（專利權）人: 中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: F02C3/04
• 分類號: F02C3/04;F02C3/06;F02C7/00;F04D29/00;F04D29/52;F04D29/38;F04D29/54
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 張靖靖

本發明涉及一種風扇包容機匣和航空發動機，其中風扇包容機匣(10)包括加固層(12)，加固層(12)包括拱形組件，拱形組件朝著靠近風扇葉片(20)的方向凸起。航空發動機包括上述的風扇包容機匣。本發明中拱形組件呈拱形形狀，這種形狀具有較強的抗沖擊能力，在拱形組件受力發生變形之前可以抵抗較大的沖擊力，增強對飛脫葉片的包容能力。

技術領域

本發明涉及航空發動機技術領域，尤其涉及一種風扇包容機匣和航空發動機。

背景技術

在航空發動機運行過程中，由于外物吸入、疲勞、材料缺陷等原因，可能會導致風扇葉片被破壞。風扇包容機匣包圍在發動機的風扇外面，是一道防止碎片穿出、防止損壞飛機本體的屏障。如果風扇機匣不能包容高速飛出的風扇葉片碎片，則會造成機艙失壓、油箱泄漏起火以及飛機操縱失靈等二次損傷，嚴重危及飛行安全。為防止脫落的風扇葉片造成嚴重危害，民用和軍用航空發動機規范中都有專門條文要求風扇機匣對飛脫的碎片有包容作用。適航條例FAR33.94要求：在最高工作轉速下，葉片從葉根(對于整體葉盤則至少是葉片的80％處)斷裂，發動機必需具有包容斷葉的能力，并要求發動機在不起火、安裝架不脫落的情況能繼續工作15s，除非發動機損傷誘導自動停機。

傳統的硬壁金屬包容機匣通常采用韌性極高的高強鋼材料制成，利用其在撞擊載荷作用下發生較大塑性變形來吸收斷葉的動能，并有效控制裂紋擴展。為了包容住風扇葉片及其碎片，這種合金硬壁包容機匣都比較厚，重量也比較大。

相關技術中還有一種軟壁包容機匣，這種機匣在金屬機匣外纏繞復合纖維條帶，高速飛出的風扇葉片碎片擊穿內層金屬機匣，外層復合纖維只有被撞擊的局部區域發生破損，碎片被機匣外部的復合纖維條帶捕獲，整個機匣仍然保持結構完整性。這種由金屬和復合纖維條帶構成的軟壁包容機匣比傳統的硬壁金屬包容機匣重量降低很多，最大減重在50％左右。盡管如此，由于內層采用了實體金屬機匣，這種風扇包容機匣還是比較重。

隨著現代商用飛機飛得更高、更快和更安靜的需求，發動機的涵道比和推重比不斷增加。為了增加發動機的涵道比，采用更大的風扇葉片已經成了發動機的發展趨勢，相應的風扇包容機匣尺寸也越來越大，導致風扇段在整個發動機中的重量越來越大。由于降低風扇段的重量對降低發動機重量和提高發動機效率非常關鍵，需要一種抗沖擊能力更強、重量更輕的風扇包容機匣來解決這些問題。

需要說明的是，公開于本發明背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明實施例提供一種風扇包容機匣和航空發動機，提高機匣的抗沖擊能力。

根據本發明的一個方面，提供一種風扇包容機匣，包括加固層，加固層包括拱形組件，拱形組件朝著靠近風扇葉片的方向凸起。

在一些實施例中，加固層包括多個拱形組件，多個拱形組件沿風扇包容機匣的軸向方向布置。

在一些實施例中，兩個相鄰布置的拱形組件相互交叉。

在一些實施例中，拱形組件沿軸向方向的截面的遠離風扇葉片的一側的曲率為零或無限接近于零。

在一些實施例中，拱形組件包括至少兩層支撐板和設置于相鄰兩層支撐板之間的支撐物。

在一些實施例中，支撐物包括設置于兩層支撐板之間的多個支柱，多個支柱彼此連接或與支撐板連接以形成桁架結構。

在一些實施例中，支柱采用脆性材料制成。

在一些實施例中，支撐物還包括填充于桁架結構的空隙中的填充物。

在一些實施例中，填充物包括固態樹脂或固態環氧樹脂。

在一些實施例中，支撐板采用金屬材料制成。