[实用新型]主动控制叶尖间隙的执行机构和系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其是一种主动控制叶尖间隙的执行机构和系统。

背景技术

由于发动机涡轮转子叶片叶尖与静子机匣之间存在一定的间隙(简称叶尖间隙)，在叶片前后压力面与吸力面之间的压差作用下，燃气会发生泄漏，从而影响发动机效率。研究表明，叶尖间隙每增加叶片长度的1％，发动机效率约降低1.5％，耗油率约增加2％。而耗油率的增加不仅影响发动机性能，同时也影响其全寿命费用。据分析，叶尖间隙对耗油率的影响约占叶型与间隙密封总损失的67％，为了降低发动机耗油率，需要尽可能减小叶尖间隙。但是叶尖间隙也不能过小，因为过小的叶尖间隙可能会影响发动机安全。因此，需要将叶尖间隙保持在合理的范围内。

主动间隙控制技术是一项通过控制涡轮叶尖间隙的变化来降低发动机耗油率、提高可靠性和延长使用寿命、减少污染物的排放的重要技术。现有的主动间隙控制手段主要分为以下几种：1、热力式间隙控制，主要是从风扇出口或压气机某级引出的空气冷却涡轮机匣，通过控制引气量或引气温度等参数调整涡轮机匣温度分布，以控制涡轮机匣涡轮外环组件的径向热膨胀位移，从而控制叶尖间隙的大小。2、机械式间隙控制，通过连接装置和驱动机构来实现对叶尖间隙的控制。3、压力式间隙控制，主要利用发动机内部或外部供应的压力及其对控制活门的调节，引起载荷偏移，使涡轮外环沿径向产生位移，实现对叶尖间隙的控制。

未来，为了提高燃油利用率，增加飞机可靠性、维修性等性能，多/全电飞机将以电气系统逐步取代液压、气动和机械系统来满足飞机的次级功率。因此，亟须一种新的主动间隙控制手段来控制发动机涡轮转子叶片叶尖和静子机匣之间的间隙，以适应多/全电飞机的发展趋势。

实用新型内容

本实用新型实施例的一个目的是：提供一种主动控制叶尖间隙的执行机构和系统，以适应多/全电飞机的发展趋势。

根据本实用新型的一方面，提供一种主动控制叶尖间隙的执行机构，包括：步进电机、丝杠和隔板；其中，所述丝杠的一端与所述步进电机固定连接，所述丝杠的另一端与所述隔板固定连接；所述步进电机能够做旋转运动，以带动所述丝杠移动，所述丝杠移动带动所述隔板朝向或远离叶片叶尖的方向移动。

在一个实施例中，所述隔板至少包括两层，所述两层中靠近叶片叶尖一侧的一层为易磨材料，靠近所述丝杠一侧的一层为隔热材料。

在一个实施例中，所述执行机构固定在静子机匣的外壳体上，所述丝杠的另一端穿过所述静子机匣的内壳体和外壳体与所述隔板固定连接。

在一个实施例中，所述执行机构还包括实时检测所述丝杠位置的位移传感器。

在一个实施例中，所述丝杠上设置有孔，所述位移传感器通过该孔与所述丝杠固定连接。

在一个实施例中，所述执行机构还包括：与所述位移传感器连接的比较器、以及分别与所述比较器和所述步进电机连接的脉冲信号发生器；所述位移传感器将所述丝杠当前的位置信息实时发送给所述比较器；所述比较器比较所述丝杠当前的位置信息与预设位置信息的大小，并根据比较结果向所述脉冲信号发生器发出不同的触发信号；所述脉冲信号发生器接收到所述比较器发送的第一触发信号时，向所述步进电机发送第一脉冲信号，以控制所述步进电机正向旋转，从而带动所述丝杠和所述隔板朝向叶片叶尖移动；所述脉冲信号发生器接收到所述比较器发送的第二触发信号时，向所述步进电机发送第二脉冲信号，以控制所述步进电机逆向旋转，从而带动所述丝杠和所述隔板远离叶片叶尖移动。

在一个实施例中，所述执行机构还包括壳体，所述壳体通过螺钉固定在静子机匣的外壳体上。

在一个实施例中，所述丝杠的一端通过丝杠螺母与所述步进电机固定连接。

根据本实用新型的另一方面，提供一种主动控制叶尖间隙的系统，包括：多个如上述任意实施例提供的执行机构以及静子机匣；多个所述执行机构分别固定在所述静子机匣的外壳体上，每个所述执行机构中的丝杠的另一端穿过所述静子机匣的内壳体和外壳体与该执行机构中的隔板固定连接。