[发明专利]一种用于主动控制涡轮叶尖间隙的电子机械式作动装置

说明书

技术领域

本发明涉及发动机叶尖间隙的快速主动控制技术领域，具体为一种用于主动控制涡轮叶尖间隙的电子机械式作动装置。

背景技术

航空发动机叶尖间隙通常是指轴流式发动机转子叶片叶尖与机匣之间的径向间隙。叶尖间隙的大小对压气机和涡轮，特别是对高压压气机的后几级和高压涡轮的效率有重大影响，进而影响整个航空发动机的耗油率和品质。为了提高现代航空发动机的经济性和可靠性，国内外很多的研究机构都先后开展了叶尖间隙主动控制技术方面的研究。这是因为，先进的涡轮叶顶间隙主动控制技术可以显著地降低燃油消耗率(SFC)和排气温度(EGT)；提高了发动机效率的同时，还增大了飞机的飞行半径和发动机的寿命。因此进一步开展高压涡轮叶顶间隙主动控制技术的研究具有实际的工程意义。

现在常用的涡轮叶尖间隙主动控制方法大都是通过控制气流的流动来实现的，而这种方法只能将叶尖间隙的变化范围控制在0.015-0.020英寸之间，而且在整个工况下的控制范围也较小，相比较而言，机械式的主动控制可以把叶尖间隙的变化范围控制在0.010英寸甚至更小。所以在叶尖间隙主动控制中机械式还是有很大的优势和好处的。

清华大学的岂兴明发明了一种新型涡轮叶尖间隙快速主动控制系统的执行机构(中国专利101063415，2007年10月31日)，这种执行机构是一种采用了凸轮、连杆技术的机械式执行机构，外部由电机和齿轮带动，内部通过改变连杆顶部的滑轮与凸轮内型面接触点的半径大小来控制连杆的作动，从而控制隔板与叶尖之间的叶尖间隙大小，但这种结构要达到高灵敏度、高精度(微米级)的控制要求，势必要求部件要有很高的制造精度和装配精度，这一点是很难实现的；还有这个执行机构的缺点是只能针对轴对称叶尖间隙的变化进行控制，无法实现非轴对称叶尖间隙变化的控制，这使得该执行机构的实用范围大大的较小。目前在国内还没有应用于工程实践的机械主动控制系统，所以在机械控制方面理论和技术还很薄弱，需要进一步深入研究。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种用于主动控制涡轮叶尖间隙的电子机械式作动装置。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种用于主动控制涡轮叶尖间隙的电子机械式作动装置，其特征在于：包括封装外壳、压电晶体、电极板、绝缘层、液压放大器、挡板、弹簧和隔板；液压放大器的压力输入活塞杆端面与绝缘层胶粘固定连接；两个电极板相互平行卡在绝缘层端面卡槽内，并且垂直于绝缘层，两个电极板分别与外部电源连接，在电极板之间形成均匀电场；在两个电极板之间有长方体型的压电晶体，压电晶体与绝缘层胶粘固定连接，并且压电晶体有两个相对的侧面与电极板平面平行，压电晶体的变形面为面向电极板的两个侧面以及面向绝缘层和背对绝缘层的两个侧面；液压放大器的压力输出活塞杆穿过外机匣与隔板固定连接，在外机匣与液压放大器之间的压力输出活塞杆上套有挡板，挡板与压力输出活塞杆过盈配合，在挡板与外机匣之间的压力输出活塞杆上套有弹簧，弹簧处于压缩状态；封装外壳与外机匣固定连接，将压电晶体、电极板和液压放大器包在封装外壳内，且压电晶体背对绝缘层的侧面与封装外壳顶端端面接触；隔板为圆弧型分段结构，相邻两段隔板采用圆弧卡槽配合圆弧连接件方式连接，圆弧卡槽开在隔板端面上，圆弧连接件两端分别插入相邻隔板的圆弧卡槽内，当一段隔板随液压放大器的压力输出活塞杆运动时，该段隔板两端沿圆弧连接件运动，且保持隔板与圆弧连接件连接。

所述的一种用于主动控制涡轮叶尖间隙的电子机械式作动装置，其特征在于：每个电极板与压电晶体邻近一侧侧面的距离为0.1mm～1mm。

所述的一种用于主动控制涡轮叶尖间隙的电子机械式作动装置，其特征在于：封装外壳由三层材料组成，中间层材料采用隔热材料。

所述的一种用于主动控制涡轮叶尖间隙的电子机械式作动装置，其特征在于：隔板由三层材料组成，中间层材料采用隔热材料，朝向叶片方向的外层材料采用强度小于叶尖材料强度的耐磨材料。

所述的一种用于主动控制涡轮叶尖间隙的电子机械式作动装置，其特征在于：圆弧连接件采用隔热材料。

有益效果