[发明专利]涡轮后承力机匣和整流叶栅一体化结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮后承力机匣和整流叶栅一体化结构，属于航空推进技术领域。

背景技术

在目前先进的航空燃气涡轮发动机上，通常在涡轮和尾喷管之间安装加力燃烧室，进行复燃加力，在发动机到达推力最大状态后继续增加推力。而低压涡轮出口气流通常不能满足加力燃烧室对于低压涡轮出口气流角的要求，所以在低压涡轮转子和加力燃烧室之间需要加装整流叶片，对气流进行整流。

上述这种设计将导致后承力机匣必须向后移动来安装额外的出口整流叶片，从而使转子轴向长度增加，轴承支承跨度加大。相应的会增加涡轮部件数量，导致发动机重量增加，不利于提高发动机推重比。

后承力机匣和整流叶栅一体化设计是将涡轮后承力机匣和涡轮末级整流导叶一体化的新型结构，这样不仅能满足加力燃烧室对于低压涡轮出口气流角的要求，还可以达到缩短低压转子的轴向长度、减轻重量和减少零件数量的目的，从而提高发动机推重比。

发明内容

1、目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种涡轮后承力机匣和整流叶栅一体化结构形式，该结构在不明显改变涡轮后承力机匣应力、变形和支承刚度的情况下，能够实现涡轮后成立机匣和整流叶栅一体化结构形式。

2、技术方案：本发明采用的技术方案为：在传统涡轮后承力框架基础上加入整流叶栅，将承力支板在流道中的部分设计成叶型形状和整流叶栅一起整流，设计整环流道板来保证流道形状以及气密性。为避免整流叶栅结构对后承力机匣强度和径向刚度产生过大影响的要求，采用叶片上缘固定，下缘轴向周向固定的特殊“悬臂”叶片结构。

本发明是一种涡轮后承力机匣和整流叶栅一体化结构形式，如图3所示，在不改变原有机匣内环和外环的基础上，通过整环流道板将机匣内外环之间的部分分隔成流道和非流道部分。支板和整流叶栅叶片处于流道中的部分设计成叶型形状，处于非流道中的部分都设计成规整的长方体形状便于加工。所以整个结构分为两大组件：1)带着叶片上缘板的整流叶片叶型部分穿过整环流道板焊接到带叶片下缘板的整流叶栅非叶型部分上组成整流叶栅结构组件；2)由机匣外环和支板叶型部、非叶型部分和机匣内环焊接到一起组成的承力机匣框架结构组件。整环流道板通过螺栓径向和周向固定，通过轴向螺钉轴向固定在机匣支板叶片非叶型部分上。整流叶栅组件通过径向螺钉径向固定和特殊的径向螺栓周向和轴向固定在承力机匣组件上。整环流道板、叶片上缘板和整流叶片叶型部分、支板叶片叶型部分之间形成了气流通道。

3、优点及功效：本发明的有益效果为：大幅度减少了涡轮零件数，该结构可同时满足支板承力和叶片整流的要求，较大幅度降低涡轮部件的重量，有利于减小发动机的轴向长度。

附图说明

图1为一体化总体结构示意图；

图2为整流叶栅组件总体示意图；

图3为流道板部件示意图；

图4为整流叶栅连接定位示意图；

图5为一体化部分结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种涡轮后承力机匣和整流叶栅一体化结构形式，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1所示，保留原始涡轮后承力机匣的承力外环和承力内环结构。本发明是一种将涡轮后承力机匣和整流叶栅结构设计成一体的结构形式。整个结构分为两个组件：1)带着叶片上缘板的整流叶片叶型部分穿过整环流道板焊接到带叶片下缘板的整流叶栅非叶型部分上组成整流叶栅结构组件；2)由机匣外环和支板叶型部、非叶型部分和机匣内环焊接到一起组成的承力机匣框架结构组件。

如图2所示，这是整流叶栅结构组件，由整流叶栅叶片叶型部分(1)、整流叶栅非叶型部分(2)、上缘板(3)和下缘板(4)组成。整流叶栅叶片叶型部分也叶片上缘板焊接到一起，整流叶栅叶片非叶型部分和叶片下缘板焊接到一起。

如图3所示，因为流道板比较薄，所以如果整流叶栅叶片焊在流道板上，会使流道板的变形很大，从而破坏流道的形状。所以，在流道板上开孔，使整流叶栅叶片叶型部分穿过流道板和整流叶栅叶片的非叶型部分焊接在一起，这样就能避免流道板的变形。整环流道板带有的前挡板和支板非叶型部分用轴向螺钉轴向固定。

如图4所示，在机匣外环(1)、整流叶栅叶片上缘板(2)和整流叶栅叶片(3)上开螺纹孔，通过径向螺钉(4)径向固定，整流叶栅叶片下缘板(5)和承力机匣内环(6)通过特殊的径向螺栓(7)固定，通过这样的径向螺栓做轴向和周向固定。