[发明专利]用于应对FBO事件的方法、装置及风扇转子支撑装置

说明书

本发明提供用于应对FBO事件的方法、装置及风扇转子支撑装置，旨在在FBO事件发生后降低低压转子临界转速。其中的用于应对FBO事件的装置包括并列连接在风扇盘和风扇轴之间的第一连接部件和第二连接部件，其中，第二连接部件至少部分采用智能材料，所述第二连接部件在超过设定的第一负载界限时连接刚度降低且在轴向伸长。

技术领域

本发明涉及涡扇发动机中用于应对FBO事件的方法、装置及风扇转子支撑装置。

背景技术

航空发动机运行过程中，可能会由于外物吸入、疲劳等不可避免的原因，导致一片或更多的风扇叶片脱落，即产生风扇叶片脱落事件（FBO: Fan blade-off）。FBO事件会导致风扇转子产生巨大的冲击和不平衡载荷。根据适航条例（FAR33.74、FAR33.94）的要求，这样的风扇叶片脱落事件需要经过适航认证，以保证飞行安全。

传统做法是增大发动机传力路径上关键部件的结构强度，如转子支撑结构、承力机匣、安装系统等，使其具有较高的应力储备裕度，以应对FBO载荷。然而，这会导致发动机重量增大，不利于提高发动机的工作效率。

另一种应对措施是采用熔断设计，常见的设计方案为在1#轴承支撑锥壁和2#轴承附近设计可失效部件。所谓可失效部件是指机械性能薄弱的结构,能够在预定载荷（熔断阀值）作用下失效。FBO事件发生后，1#轴承和2#轴承附近熔断部件失效，一方面改变了FBO载荷向静子机匣传递的路径，使FBO载荷重新分布；另一方面低压转子失去1#轴承处的支撑，临界转速降低，远小于工作转速，使低压转子处于超临界状态，绕轨运动半径减小，从而减小FBO载荷。

为保证熔断降载设计能够顺利发挥功能，需要确保熔断部件失效后低压转子的临界转速远小于工作转速，且高于风车转速。这要求风扇盘到2#轴承、5#轴承间的距离之比在适当范围内。然而，对于某些新机型，其核心机太长，导致风扇盘到2#轴承的距离太短，熔断部件失效后低压转子的临界转速仍然太高，无法满足远小于工作转速的要求。因此，需要一种可以在FBO事件发生后更进一步降低低压转子临界转速的风扇盘与风扇轴连接方式。

发明内容

本发明的目的在于提供用于应对FBO事件的方法、装置及风扇转子支撑装置，在FBO事件发生后降低低压转子临界转速。

一种用于应对FBO事件的装置包括并列连接在风扇盘和风扇轴之间的第一连接部件和第二连接部件，其中，第二连接部件至少部分采用智能材料，所述第二连接部件在超过设定的第一负载界限时连接刚度降低且在轴向伸长。

在一实施方式中，所述第一连接部件连接所述风扇轴和所述风扇盘的前端。

在一实施方式中，所述第二连接部件连接所述风扇轴和所述风扇盘的后端。

在一实施方式中，所述第二连接部件沿周向连续分布或有间隔地分布。

在一实施方式中，所述智能材料超弹形状记忆合金。

一种风扇转子支撑装置，包括连接到机匣的支撑结构，将风扇轴支撑在该支撑结构上的前轴承和后轴承，所述支撑结构设置有应对FBO事件的可失效部件；该风扇转子支撑装置还包括任一所述的风扇轴与风扇盘的连接装置。

在一实施方式中，所述支撑结构包括前支撑锥壁和后支撑锥壁，所述前轴承将风扇轴支撑在前支撑锥壁，所述后轴承将风扇轴支撑在后支撑锥壁，所述前支撑锥壁设置有所述可失效部件。