本發(fā)明涉及地面燃?xì)廨啓C(jī)，尤其是航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件渦輪領(lǐng)域，更具體地說，是采用新型供油支板機(jī)匣結(jié)構(gòu)，改進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)高低壓渦輪級(jí)間氣動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，降低氣動(dòng)損失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

背景技術(shù)：

在地面燃?xì)廨啓C(jī)，以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了向發(fā)動(dòng)機(jī)高壓以及低壓后軸承提供滑油，需要布置滑油系統(tǒng)。為此，在高壓渦輪以及低壓渦輪之間的過渡段內(nèi)設(shè)計(jì)支板。為滿足包容滑油管的要求，支板厚度往往較大。現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中，為了設(shè)計(jì)、加工方便，同時(shí)受制于檢測方法的限制，這些支板沿徑向方向葉型相同，支板葉片為直葉片，且沿圓周方向?qū)ΨQ均勻分布。但是這種設(shè)計(jì)帶來以下問題：(1)直葉型支板無法適應(yīng)上游來流氣流角度，造成大的氣動(dòng)損失；(2)直葉型支板無法為下游渦輪級(jí)提供合適的氣流角度，對(duì)下游渦輪氣動(dòng)性能不利，且增加了額外的低壓渦輪設(shè)計(jì)難度；(3)直葉型支板對(duì)流場產(chǎn)生非常大的擾動(dòng)，帶來較大的氣動(dòng)激振力，易引發(fā)下游低壓渦輪的低周疲勞，威脅發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行；(4)為了保證過渡段有足夠的強(qiáng)度，一般會(huì)設(shè)計(jì)多個(gè)支板，均布的支板容易帶來發(fā)動(dòng)機(jī)共振問題，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行不利。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的這些問題，迫切需要一種新型的供油支板機(jī)匣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，解決各方面的矛盾，進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種用于改進(jìn)現(xiàn)代地面燃?xì)廨啓C(jī)，以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件渦輪的氣動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，通過采用該新型結(jié)構(gòu)，可以有效地降低高、低壓渦輪級(jí)間及下游低壓渦輪氣動(dòng)損失，提高渦輪性能，進(jìn)而提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種發(fā)動(dòng)機(jī)供油支板機(jī)匣結(jié)構(gòu)，包括位于上游的高壓渦輪轉(zhuǎn)子、位于下游的低壓渦輪導(dǎo)向器以及位于所述高壓渦輪轉(zhuǎn)子與低壓渦輪導(dǎo)向器之間過渡段內(nèi)的供油支板機(jī)匣，其特征在于，

所述供油支板機(jī)匣通過焊接的方式與低壓渦輪導(dǎo)向器固定到一起，其中，所述供油支板機(jī)匣的內(nèi)、外流道尾緣部分與所述低壓渦輪導(dǎo)向器的對(duì)應(yīng)配合部位整環(huán)光順焊接，以防止主流道內(nèi)氣流的泄漏并起到支撐的作用；

所述供油支板機(jī)匣的內(nèi)環(huán)流道與外環(huán)流道之間設(shè)置有多個(gè)支板葉片，所述多個(gè)支板葉片沿周向不均勻地布置在所述供油支板機(jī)匣內(nèi)，以避免發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪部件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下發(fā)生共振；所述多個(gè)支板葉片中至少一個(gè)支板葉片內(nèi)布置有滑油管路，所述布置有滑油管路的支板葉片位于供油支板機(jī)匣內(nèi)的正下方，所述滑油管路為向發(fā)動(dòng)機(jī)軸承系提供滑油的供回油管路。

較優(yōu)地，考慮到供油支板機(jī)匣與低壓渦輪之間沿內(nèi)、外流道的整環(huán)焊接需要，供油支板機(jī)匣的材料應(yīng)當(dāng)選用易于焊接的材料。

較優(yōu)地，所述供油支板機(jī)匣內(nèi)的各支板葉片在空間上呈三維扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，同一支板葉片不同徑向位置處的多個(gè)截面葉型中至少有兩個(gè)截面葉型不相同，使得各支板葉片既能適應(yīng)上游來流氣流角度，又可以為下游渦輪提供合適的流場，從而明顯地降低氣動(dòng)損失。

可選擇地，各支板葉片的截面葉型采用葉根與葉尖兩個(gè)截面葉型進(jìn)行控制，此時(shí)支板葉片為直紋面葉型；支板葉型也可以采用三個(gè)及以上的截面葉型進(jìn)行更精確地控制，以更加適應(yīng)上游來流的氣流角度，以及為下游低壓渦輪提供更合適地氣流角度。

較優(yōu)地，為了確保三維扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的支板葉片可以順利地布置滑油管路，不管采用幾個(gè)截面葉型進(jìn)行支板葉片葉型的控制，多個(gè)截面之間的最大葉型厚度位置應(yīng)當(dāng)在同一個(gè)軸向截面內(nèi)，且處于同一徑向角度線上。

較優(yōu)地，為防止支板葉片溫度過高，導(dǎo)致滑油管路內(nèi)部發(fā)生滑油結(jié)焦，需要保證支板葉片內(nèi)腔的最大厚度大于滑油管外徑，通常而言，該尺寸比滑油管的外徑大1.5-3mm。

較優(yōu)地，為了保證支板葉片具有一定的強(qiáng)度，支板的壁厚不應(yīng)小于0.5mm。

較優(yōu)地，支板葉片沿周向不均勻布置，經(jīng)過轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)優(yōu)化后，可以有效避免發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪部件的共振。

較優(yōu)地，考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)回油管路布置的需要，不均布的支板葉片中，用于布置回油管路的支板葉片應(yīng)當(dāng)位于正下方，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的順利回油。

較優(yōu)地，由于支板葉片不均勻布置，為了確定角向原點(diǎn)，在所述供油支板機(jī)匣的外機(jī)匣上設(shè)置有角向原點(diǎn)參照基準(zhǔn)，該基準(zhǔn)可以為局部矩形凸臺(tái)，圓柱形凸臺(tái)，球狀凸臺(tái)等對(duì)稱結(jié)構(gòu)，作為機(jī)械加工與發(fā)動(dòng)機(jī)組件裝配的重要參考標(biāo)志。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種包括上述發(fā)動(dòng)機(jī)供油支板機(jī)匣結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)為地面燃?xì)廨啓C(jī)或航空發(fā)動(dòng)機(jī)。

同現(xiàn)有的過渡段支板機(jī)匣結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明的新型發(fā)動(dòng)機(jī)供油支板機(jī)匣結(jié)構(gòu)，具有以下顯著的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：(1)供油支板機(jī)匣中的多個(gè)支板葉片沿圓周方向不均勻分布，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)起到調(diào)頻作用，避免高階共振；(2)各支板葉片的葉根與葉尖截面葉型不同，支板葉片整體呈三維扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，可以適應(yīng)上游高壓渦輪來流氣流角，并為下游低壓渦輪提供合適的氣流角度，降低氣動(dòng)損失；(3)支板葉片的葉型采用適應(yīng)流場的扭轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，可以盡可能減小對(duì)上游高壓渦輪出口流場的擾動(dòng)，并可減少對(duì)下游渦輪帶來的氣動(dòng)激振力，避免引發(fā)長時(shí)間工作下的低周疲勞，提高發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行安全性；(4)支板葉片由于采用三維扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，降低了氣動(dòng)損失以及對(duì)流場的擾動(dòng)，因此可以應(yīng)用在不同功率等級(jí)的燃?xì)廨啓C(jī)中，適應(yīng)各種尺寸的滑油管路，應(yīng)用范圍更廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的新型發(fā)動(dòng)機(jī)供油支板機(jī)匣結(jié)構(gòu)的裝配示意圖；

圖2為本發(fā)明的新型發(fā)動(dòng)機(jī)供油支板機(jī)匣結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的新型發(fā)動(dòng)機(jī)供油支板機(jī)匣結(jié)構(gòu)中支板葉片示意圖；

圖4為本發(fā)明的新型發(fā)動(dòng)機(jī)供油支板機(jī)匣結(jié)構(gòu)的b-b剖視圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)供油支板機(jī)匣結(jié)構(gòu)在發(fā)動(dòng)機(jī)中的裝配示意圖。1為供油支板機(jī)匣，2為高壓渦輪轉(zhuǎn)子，3為低壓渦輪導(dǎo)向器，4為滑油管路。其中，高壓渦輪轉(zhuǎn)子1位于上游，低壓渦輪導(dǎo)向器3位于下游，供油支板機(jī)匣1位于高壓渦輪轉(zhuǎn)子2與低壓渦輪導(dǎo)向器3之間的過渡段內(nèi)，并通過焊接等方式與低壓渦輪導(dǎo)向器3固定連接到一起。為了保證焊接效果、達(dá)到良好的支撐作用并防止主流道內(nèi)氣流的泄漏，供油支板機(jī)匣1上的焊接部位，外機(jī)匣尾緣105、內(nèi)機(jī)匣尾緣106(圖4中所示)與低壓渦輪導(dǎo)向器3的對(duì)應(yīng)配合部位整環(huán)焊接，并保證流道光順?？紤]到供油支板機(jī)匣1與低壓渦輪導(dǎo)向器3之間沿內(nèi)、外流道的整環(huán)焊接需要，供油支板機(jī)匣1的材料應(yīng)當(dāng)選用易于焊接的材料。

圖2為本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)供油支板機(jī)匣結(jié)構(gòu)的a向視圖。101為供油支板機(jī)匣內(nèi)沿周向布置的多個(gè)支板葉片，可以用于布置發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的供-回油管路。多個(gè)支板葉片101沿周向不均勻地布置在供油支板機(jī)匣1內(nèi)，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)起到調(diào)頻作用，以避免發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪部件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下發(fā)生共振。在本實(shí)施例中，沿周向布置有五個(gè)支板葉片101，各支板葉片101與角向原點(diǎn)(結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正上方)的夾角103(本實(shí)施例中分別為α、β、γ、δ、ε)，經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)優(yōu)化后設(shè)計(jì)的各支板葉片沿周向不均布，因此可以避免發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪部件的共振問題。此外，由于支板葉片的一個(gè)重要作用是為發(fā)動(dòng)機(jī)軸承系提供滑油系統(tǒng)的供-回油管路，因此用于布置回油管路的支板葉片101應(yīng)當(dāng)位于支板機(jī)匣結(jié)構(gòu)1的正下方。

圖3為支板葉片的三維結(jié)構(gòu)示意圖。與傳統(tǒng)的直葉片(葉根與葉尖截面葉型相同)形式的支板結(jié)構(gòu)不同，在本發(fā)明中，支板葉片101為三維扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中，通過采用葉根與葉尖兩個(gè)控制截面控制支板葉型，因此不同的葉根與葉尖控制截面葉型構(gòu)造的扭轉(zhuǎn)支板為直紋面。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，一方面可以適應(yīng)上游高壓渦輪出口的帶有預(yù)旋角度的來流，另一方面可以為下游低壓渦輪提供所需的氣流角度，同時(shí)，由于設(shè)計(jì)時(shí)考慮上游來流氣流角度以及下游渦輪級(jí)所需流場，支板葉片對(duì)流場帶來的影響相對(duì)較小，從而可以盡可能減小對(duì)上游高壓渦輪出口流場的擾動(dòng)，并可減少對(duì)下游渦輪帶來的氣動(dòng)激振力，避免引發(fā)長時(shí)間工作下的低周疲勞，提高發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行安全性。綜合之下，采用這種設(shè)計(jì)可以大幅度減小氣動(dòng)損失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

支板葉型也可以采用三個(gè)及以上的截面葉型進(jìn)行更精確地控制，以更加適應(yīng)上游來流的氣流角度，以及為下游低壓渦輪提供更合適地氣流角度。為了確保三維扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的支板葉片可以順利地布置滑油管路，不管采用幾個(gè)截面葉型進(jìn)行支板葉片葉型的控制，多個(gè)截面之間的最大葉型厚度位置應(yīng)當(dāng)在同一個(gè)軸向截面內(nèi)，且處于同一徑向角度線上。為防止支板葉片溫度過高，導(dǎo)致滑油管路內(nèi)部發(fā)生滑油結(jié)焦，需要保證支板葉片內(nèi)腔的最大厚度大于滑油管外徑，通常而言，該尺寸比滑油管的外徑大1.5-3mm。為了保證支板葉片具有一定的強(qiáng)度，支板葉片的壁厚不應(yīng)小于0.5mm。

由于支板葉片101沿周向不均勻布置，因此為了確定供油支板機(jī)匣1的角向零點(diǎn)，在供油支板機(jī)匣1的正上方設(shè)計(jì)有角向定位凸臺(tái)102，如圖2所示。該角向定位凸臺(tái)102在整個(gè)零件的使用壽命周期中始終存在，對(duì)于加工及發(fā)動(dòng)機(jī)裝配均可以起到非常重要的定位作用，可以提高生產(chǎn)效率，為了保證凸臺(tái)作為基準(zhǔn)的準(zhǔn)確性，該凸臺(tái)為無余量設(shè)計(jì)部位，在鑄造過程中即存在于零件毛坯上，與其他部位特征之間的相對(duì)位置關(guān)系通過模具進(jìn)行保證。此外，該定位凸臺(tái)也作為軸向的參考基準(zhǔn)之一。如圖4所示，尺寸104代表該基準(zhǔn)前端面與支板最大厚度位置的軸向尺寸，用于控制支板的最大厚度位置。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。