[发明专利]离心压气机引气结构和燃气涡轮发动机

说明书

本发明涉及涡轮发动机技术领域，提出一种离心压气机引气结构和燃气涡轮发动机，该引气结构包括离心叶轮盘、挡板和环形隔板；挡板与离心叶轮盘形成转静间隙和背腔，转静间隙与背腔连通；环形隔板连接于挡板，并位于离心叶轮盘与挡板之间，环形隔板上设置有与转静间隙正对的通孔，以使离心叶轮出口的气流能够通过转静间隙以及通孔流入环形隔板与挡板之间，从而形成环绕环形隔板的气流，并且离心叶轮盘和环形隔板之间的气流流动方向径向向外，哥氏力方向与气流切向速度方向相反，削弱了气流切向运动所产生的离心力的影响，可减少背腔气流的径向压降，增加背腔平均静压，从而增大离心叶轮盘背腔向前的轴向力。

技术领域

本发明涉及涡轮发动机技术领域，尤其涉及一种离心压气机引气结构和安装有该离心压气机引气结构的燃气涡轮发动机。

背景技术

在航空发动机运转时，为使压气机动叶叶尖间隙维持较小水平，保证动叶效率，转子轴向力一般设计为水平向前，并且发动机在不同状态运转时须保证转子轴向力不轻载不反向，以免损坏轴承，产生危害。

在中小型航空燃气涡轮发动机中，采用离心叶轮设计可实现单级叶轮较大的增压比，但离心叶轮自身也存在很大的向后的气动轴向力，离心叶轮背腔的轴向力的大小不仅起着平衡离心叶轮气动力的重要作用，而且当发动机运转在小状态区间时，发动机转子轴向力也小，此时离心叶轮背腔轴向力的大小会对发动机转子的轴向力产生重要影响。如图1所示的现有技术中离心叶轮背腔产生的轴向力图，离心叶轮1背腔5产生轴向力的原因是由离心叶轮1出口根部引出的高压空气直接作用在离心叶轮1背腔旋转侧上，从而在水平方向上产生向前的轴向力。

如图2所示的离心叶轮背腔的引气设计示意图，从离心叶轮1出口根部的转静间隙5引气，气流通过离心叶轮1背腔旋转侧径向向内流动，通过右手法则，可以确定哥氏力方向垂直纸面向外，与气流切向速度方向相同，背腔5内气流受离心力影响更加显著，加剧了气流的径向压降，减小了离心叶轮1背腔5向前的轴向力。在背腔5底部通过一道节流篦齿，气流可以用于后面级零部件的冷却以及轴承腔封严。

由于离心叶轮1背腔5在发动机轴向力计算中是量级最大的一个腔室，其本身不仅起着平衡离心叶轮气动力的作用，当发动机运转在小状态区间时，对轴向力计算结果也会产生重要影响。离心叶轮1背腔5采用径向内流引气设计方法，加剧了背腔5内离心力的影响，增加了背腔5径向压降，背腔5平均压力减小，造成背腔5向前的轴向力减小。发动机运转在小状态区间时甚至不足以平衡离心叶轮1气动力，造成轴承轻载或者载荷反向，产生严重后果。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的离心叶轮背腔向前的轴向力减小的不足，提供一种离心叶轮背腔向前的轴向力增大的离心压气机引气结构和安装有该离心压气机引气结构的燃气涡轮发动机。

本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供一种离心压气机引气结构，包括：

离心叶轮盘；

挡板，与所述离心叶轮盘形成转静间隙和背腔，所述转静间隙与所述背腔连通；

环形隔板，连接于所述挡板，并位于所述离心叶轮盘与所述挡板之间，所述环形隔板上设置有与所述转静间隙正对的通孔，以使离心叶轮出口的气流能够通过所述转静间隙以及所述通孔流入所述环形隔板与所述挡板之间后流入所述环形隔板与所述离心叶轮盘之间。

在本公开的一种示例性实施例中，所述挡板包括：

第一连接筒，与所述离心叶轮盘形成转静间隙；

第一环形连接板，连接于所述第一连接筒，所述第一环形连接板与所述离心叶轮盘形成背腔。