[发明专利]燃气涡轮发动机及其风扇转子的支承系统以及熔断方法

说明书

本发明涉及燃气涡轮发动机及其风扇转子的支承系统以及熔断方法，其中，上述支承系统包括轴承组件，包括用于支承风扇转子的第一轴承部以及第二轴承部；支承壁，所述支承壁的一端包括第一支承位置，支承所述第一轴承部，所述支承壁的另一端包括第二支承位置，支承所述第二轴承部；其中，所述第一轴承部包括主动磁悬浮轴承，构成熔断结构。上述支承系统以及熔断方法具有熔断灵敏的优点，上述燃气涡轮发动机具有安全性能好等优点。

技术领域

本发明属于燃气涡轮发动机技术领域，尤其涉及一种燃气涡轮发动机及其风扇转子的支承系统以及支承方法以及熔断方法。

背景技术

航空发动机运行过程中，风扇叶片由于外物吸入或疲劳等因素导致风扇叶片断裂或脱落，即FBO(Fan Blade Off)事件。发生FBO事件后，应立即对受损的发动机进行停车操作，使发动机从较高的工作转速缓慢下降至风车转动，并在风车转动阶段持续一段时间(有时多达180分钟)，直到具备降落条件时减速安全着陆。FBO事件会产生极大的冲击碰撞载荷及不平衡载荷，可能导致发动机安装节、轴承等关键部件破坏，严重影响其安全性，航空发动机适航规定(FAR33.74、FAR33.94)对此进行了相应规定以保证安全性。

为了满足适航要求，降低FBO事件时关键部件承受的极限载荷，保证航空发动机的安全性，减载设计被引入航空发动机设计。常用的减载设计也称为熔断设计，在支承锥壁设置可失效部件(例如减薄段、颈缩螺栓等)。被动可失效部件是指机械性能薄弱的结构，能够在预定载荷(熔断阈值)作用下失效，将风扇转子与中介机匣等静子支承结构解耦，一方面改变FBO载荷的传递路径，另一方面降低转子的临界转速，使其远低于发动机当前工作转速而高于风车转速，使转子在停车减速阶段处于超临界状态、在风车转动阶段处于亚临界状态，以降低不平衡载荷；保护发动机的安全。

发明人发现，对于传统的机械性能薄弱的熔断结构而言，当发动机发生了部分叶片脱落，其产生的瞬态冲击载荷刚好低于熔断失效阈值时，熔断结构无法在发生部分叶片脱落事件后即时响应熔断，从而发动机继续运转，在此情况下产生的载荷可能会超过风扇叶片脱落产生的瞬态冲击载荷，从而导致更大极限载荷，给各个部件系统提出了更高的设计要求，增加了发动机设计的难度和成本。另外，发生脱落事件后发动机继续运转，叶片与机匣发生可能碰撞摩擦，甚至引发火灾。因此，本领域需要一种即时相应熔断的燃气涡轮发动机风扇转子支承系统以及熔断方法，以提高燃气涡轮发动机的安全性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种燃气涡轮发动机风扇转子的支承系统。

本发明的另一个目的是提供一种燃气涡轮发动机。

本发明的又一个目的是提供一种燃气涡轮发动机风扇转子的熔断方法。

根据本发明一个方面的一种燃气涡轮发动机风扇转子的支承系统，包括轴承组件，包括用于支承风扇转子的第一轴承部以及第二轴承部；支承壁，所述支承壁的一端包括第一支承位置，支承所述第一轴承部，所述支承壁的另一端包括第二支承位置，支承所述第二轴承部；其中，所述第一轴承部包括主动磁悬浮轴承，构成熔断结构。

在所述支承系统的实施例中，所述支承壁包括第一支承锥壁以及第二支承锥壁，所述第一支承锥壁的小端包括第一支承位置，所述第二支承锥壁的小端包括第二支承位置，所述第一支承锥壁的大端与所述第二支承锥壁的大端连接。

在所述支承系统的实施例中，所述第一轴承部包括第一轴承主部以及第一轴承分部，所述第一轴承主部包括所述主动磁悬浮轴承，所述第一轴承分部包括滚动轴承以及与其串联的弹性支承件。

在所述支承系统的实施例中，所述弹性支承件与所述第一支承位置之间通过第三支承锥壁相连，所述第三支承壁的大端与所述第一支承壁连接，小端与所述弹性支承件连接。

在所述支承系统的实施例中，所述第一轴承分部包括的滚动轴承为滚棒轴承，与所述主动磁悬浮轴承共同用于对转轴的径向约束；所述第二轴承部包括滚珠轴承，用于对转轴提供径向约束与轴向约束。