[发明专利]燃气涡轮转子及后输出式涡桨发动机的涡轮结构

说明书

本发明公开了一种燃气涡轮转子及后输出式涡桨发动机的涡轮结构，燃气涡轮转子的前端与压气机转子连接，且燃气涡轮转子与压气机转子通过拉杆沿轴向拉紧，燃气涡轮转子包括沿高温气流方向安装于拉杆上的多个燃气涡轮以及安装于燃气涡轮的轴部的多个导流盘，燃气涡轮包括轮盘和叶片，导流盘与燃气涡轮之间的间隙形成冷却通道，且多个冷却通道通过燃气涡轮的叶片彼此相连通，通过使冷却气流经冷却通道依次流入多个燃气涡轮的叶片通道中，并沿燃气涡轮的轮盘的轮缘流动，从而通过冷却气流对多个燃气涡轮进行冷却保护。本发明的燃气涡轮转子，通过冷却气流对多个燃气涡轮进行冷却保护，将燃气涡轮的温度控制在合理范围，提高燃气涡轮的使用寿命。

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，特别地，涉及一种燃气涡轮转子及后输出式涡桨发动机的涡轮结构。

背景技术

传统的涡轴/涡桨发动机通常采用减速器布置在压气机端的前置输出方案，因动力涡轮与减速器之间距离远，采用这种方式的动力涡轮与减速器之间需要通过一根细长轴连接，会带来一系列强度、转子动力学方面的问题。如动力轴设计太细，在高转速下细长轴挠度大容易引起转子动力学方面的问题，如果动力输出轴设计过粗则燃气涡轮盘的盘心孔就要增大，那么轮盘的盘心应力会升高、寿命会降低。传统的燃气涡轮的叶片由于温度较高一般属于空心冷却叶片，叶片的轴向固定方式一般在轮盘两侧设计有挡板通过螺栓压紧固定叶片，冷气从挡板和轮盘之间的间隙进入叶片内腔，这种结构导致轮盘上增加了偏心孔，在工作条件下偏心孔的应力很高易发生疲劳失效，使轮盘的使用寿命降低。此外，由于当燃气温度超过1000摄氏度后高温材料的力学性能会急剧下降，无法采用普通的燃气叶片，需要采用空心气冷叶片来降低叶片的工作温度，而空心气冷叶片结构复杂加工难度大，一般难以加工成带叶冠结构，叶尖泄漏损失大。

发明内容

本发明提供了一种燃气涡轮转子及后输出式涡桨发动机的涡轮结构，以解决现有的涡轮结构中涡轮盘的盘心应力大以及使用无叶冠结构的空心气冷叶片而造成叶片损失大的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种燃气涡轮转子，燃气涡轮转子的前端与压气机转子连接，且燃气涡轮转子与压气机转子通过拉杆沿轴向拉紧，燃气涡轮转子包括沿高温气流方向安装于拉杆上的多个燃气涡轮以及安装于燃气涡轮的轴部的多个导流盘，燃气涡轮包括轮盘和叶片，导流盘与燃气涡轮之间的间隙形成冷却通道，且多个冷却通道通过燃气涡轮的叶片彼此相连通，通过使冷却气流经冷却通道依次流入多个燃气涡轮的叶片通道中，并沿燃气涡轮的轮盘的轮缘流动，从而通过冷却气流对多个燃气涡轮进行冷却保护。

进一步地，导流盘包括套设于燃气涡轮的轴部的导流轴部、与导流轴部连接并挡于燃气涡轮的轮盘一侧的导流盘部以及与导流盘部连接并低靠于燃气涡轮的叶片根部的导流端部，导流盘与燃气涡轮之间的间隙包括导流轴部与燃气涡轮的轴部之间的间隙、导流盘部与燃气涡轮的轮盘之间的间隙以及导流端部与燃气涡轮的叶片根部之间的间隙，从而使燃气涡轮的轴部、轮盘以及叶片均受到冷却保护。

进一步地，燃气涡轮转子还包括安装于第一级的燃气涡轮的前轴上的前端压紧结构以及安装于拉杆上的后端压紧结构，通过前端压紧结构和后端压紧结构配合沿轴向相对压紧，从而将多个燃气涡轮和多个导流盘夹紧固定。

进一步地，通过前端压紧结构和后端压紧结构配合压紧，燃气涡轮的叶片夹紧固定于两个导流盘之间；或者燃气涡轮的叶片的一侧安装有限位结构，通过前端压紧结构和后端压紧结构配合压紧，使燃气涡轮的叶片夹紧固定于导流盘与限位结构之间。

进一步地，燃气涡轮转子还包括安装于最后一级的燃气涡轮的轴部上的后轴承，后轴承位于发动机机匣内的燃气轴承腔内，且燃气涡轮转子还包括安装于最后一级的燃气涡轮的轴部上的用于对燃气轴承腔进行封严的轴承腔封严环。

进一步地，燃气涡轮转子包括沿气流方向排布的一级燃气涡轮和二级燃气涡轮，以及安装于一级燃气涡轮的前轴上的一级前导流盘、安装于一级燃气涡轮的后轴上的一级后导流盘、安装于二级燃气涡轮的前轴上的二级前导流盘。