[发明专利]一种燃气涡轮发动机后机匣

说明书

本申请属于燃气轮机设计技术领域，涉及一种燃气涡轮发动机后机匣。包括外机匣、内机匣以及设置在两者之间的多个承力框架，其中，外机匣的内壁周向设置有隔热屏，所述隔热屏在与承力框架连接处设置有凹向外机匣的槽口，所述槽口内设置有与所述隔热屏固定连接的支板限位套，支板限位套包括有延伸到承力框架两侧的侧板；承力框架的外侧包覆有整流支板，整流支板一端与承力框架连接，另一端搭接在所述支板限位套的侧板外侧上，所述承力框架与所整流支板之间形成第一冷气通道，所述承力框架内形成第二冷气通道，本申请的整流支板在热应力作用下伸长，在支板限位套的导向作用下，向外伸长，释放了热应力，从而使后机匣保持良好的刚性、可靠性及耐久性。

技术领域

本申请属于燃气轮机设计技术领域，特别涉及一种燃气涡轮发动机后机匣。

背景技术

燃气涡轮发动机的涡轮后机匣是发动机整机重要的连接、支承、传载和承力构件，主要由外机匣1、内机匣6、承力框架5、轴承座9等组成，承力框架5内布置有进回油管10、冷却空气通道等，典型的涡轮后机匣结构如图1所示。

涡轮后机匣承受着非常大的静力载荷、气动载荷和热应力。整个低压转子的后支点轴承安装在涡轮后机匣的轴承座上，其径向力传递到涡轮后机匣，再由涡轮后机匣上的后吊点传递到飞机上。由于转子支承在后机匣上，后机匣的变形会引起转子叶片与静子外环相磨，影响转子的稳定性，引发大的振动，影响涡轮效率。承力框架位于燃气流道内，直接承受燃气流冲刷，气动力和热应力都很大。因此，涡轮后机匣承受了固体载荷、热载荷和气动载荷，在设计上要求质量坚固可靠、机械刚性好，其可靠性与耐久性直接影响到发动机的安全。

承力框架决定了涡轮后机匣的工作稳定性。设计上，一方面它连接了内、外机匣，是涡轮后机匣的重要承力部件，需要有较好的刚性、具备抗热变形能力；另一方面它处于燃气流道中，需要设计成翼形结构，以减少流道气动损失。

目前主要有三种方案：一是常规方案；二是采用斜支板承力框架一体设计，可以部分抵消由于承力框架直接与高温燃气接触而产生的热应力及热变形；三是整流支板包裹承力框架设计，整流支板主要作用是将承力框架与高温燃气隔开，同时起到对涡轮后的燃气进行整流的作用，减少气动力损失。

整流支板包裹承力框架设计，见图2，可将承力框架承担的大部分热应力、气动力分担给整流支板，缓解了承力框架的载荷水平。整流支板4包裹在承力框架5外部，对承力框架起到辐射防护屏作用，整流支板与承力框架之间引入冷却空气，对承力框架和整流支板冷却。这种方案的优点是将承力框架与高温燃气隔开，以防止承力框架直接与高温燃气接触而产生大的热变形和热应力而影响发动机正常使用。另外整流支板还起到对涡轮后的燃气进行整流的作用，减少气动力损失，支板一般设计成翼形结构。

整流支板与内外机匣固定连接，整流支板受到热应力、振动应力和气动力的叠加作用，由于是钣金薄壁件，且尺寸较大，在使用过程中受到机匣传力及高温燃气影响，变形量大。承力框架温度水平低，变形量小。整流支板和承力框架热变形不协调，易出现焊点脱落、变形、裂纹等故障，影响涡轮后机匣的使用。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种燃气涡轮发动机后机匣，包括外机匣、内机匣以及设置在两者之间的多个承力框架，其中，所述外机匣的内壁周向设置有隔热屏，所述隔热屏在与承力框架连接处设置有凹向外机匣的槽口，所述槽口内设置有与所述隔热屏固定连接的支板限位套，支板限位套包括有延伸到承力框架两侧的侧板；

承力框架的外侧包覆有整流支板，整流支板一端与承力框架连接，另一端搭接在所述支板限位套的侧板外侧上，所述承力框架与所整流支板之间形成第一冷气通道，所述承力框架内形成第二冷气通道。

优选的是，整流支板的外半径小于所述隔热屏的槽口内径。

优选的是，所述内机匣包括多段扇形结构，各扇形结构之间具有空隙。

优选的是，隔热屏、支板限位套和承力框架通过螺栓定位，并固定连接到外机匣上。