本發(fā)明屬于葉輪機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的磁懸浮外涵風(fēng)扇。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，在大推力（大于70.00kn）高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，風(fēng)扇均由低壓渦輪直接驅(qū)動(dòng)；一般在風(fēng)扇轉(zhuǎn)子后還裝有3～5級(jí)增壓壓氣機(jī)（有時(shí)也稱(chēng)低壓壓氣機(jī)），以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的總壓比及內(nèi)涵的空氣流量。但這種設(shè)計(jì)存在先天的缺點(diǎn)，即風(fēng)扇與低壓渦輪軸相連，同時(shí)內(nèi)涵還有增壓壓氣機(jī)，因此為兼顧內(nèi)涵的增壓比以及轉(zhuǎn)速，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不會(huì)很小，導(dǎo)致外涵風(fēng)扇線(xiàn)速度過(guò)大，當(dāng)外徑太大時(shí)就會(huì)由于葉尖線(xiàn)速度過(guò)大導(dǎo)致激波損失急速增大。相反，當(dāng)高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇直徑很大時(shí)，為了使葉尖速度降低以減小其損失，風(fēng)扇轉(zhuǎn)子只能工作在較低轉(zhuǎn)速。由于風(fēng)扇（加上增壓壓氣機(jī)）是由低壓渦輪直接驅(qū)動(dòng)的，增壓壓氣機(jī)、低壓渦輪的轉(zhuǎn)速大大低于它們的最佳工作轉(zhuǎn)速；為達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)總體設(shè)計(jì)要求，只得增加增壓壓氣機(jī)及低壓渦輪的級(jí)數(shù)。增壓壓氣機(jī)、低壓渦輪均未在它們的最佳轉(zhuǎn)速下工作，使得發(fā)動(dòng)機(jī)級(jí)數(shù)增多，發(fā)動(dòng)機(jī)重量增加。

針對(duì)此問(wèn)題，美國(guó)pw公司曾指出，在3轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)中，風(fēng)扇、中壓壓氣機(jī)和高壓壓氣機(jī)均在最佳轉(zhuǎn)速下工作，因而其級(jí)數(shù)比雙轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)少，但是3轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)十分復(fù)雜，目前只有英國(guó)的rr公司能夠研制。如果在雙轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓渦輪、增壓壓氣機(jī)與風(fēng)扇之間安裝1個(gè)減速器，首先使前二者能在最佳轉(zhuǎn)速下工作，然后通過(guò)減速器將轉(zhuǎn)速降低到風(fēng)扇的最佳轉(zhuǎn)速來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇工作，這樣，3個(gè)部件均工作于最佳轉(zhuǎn)速下，自然可使級(jí)數(shù)減少。pw公司提出的gtf發(fā)動(dòng)機(jī)采用了1套齒輪機(jī)構(gòu)，在保證低壓渦輪高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，能使風(fēng)扇以理想的低速旋轉(zhuǎn)，不但降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲，也降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗。但是，高速、大功率減速器是gtf發(fā)動(dòng)機(jī)研制成敗的關(guān)鍵。由于具有很多高速大負(fù)荷齒輪與軸承，其工作條件惡劣，零件數(shù)多，很難保證高的工作可靠。且齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)十分復(fù)雜，使得發(fā)動(dòng)機(jī)重量大幅提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的磁懸浮外涵風(fēng)扇，該外涵風(fēng)扇與內(nèi)部的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系，以簡(jiǎn)單易制造的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)調(diào)整。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種用于航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的磁懸浮外涵風(fēng)扇，包括外機(jī)匣、分流機(jī)匣和外涵風(fēng)扇葉片，所述外涵風(fēng)扇葉片位于外機(jī)匣和分流機(jī)匣之間；通過(guò)磁力作用，所述外涵風(fēng)扇葉片與外機(jī)匣之間、所述外涵風(fēng)扇葉片與分流機(jī)匣之間均保持間隙。

進(jìn)一步的，所述外機(jī)匣上纏繞有第一線(xiàn)圈，所述外機(jī)匣內(nèi)側(cè)安裝有葉尖磁環(huán)，所述外涵風(fēng)扇還包括周向陣列在所述葉尖磁環(huán)上的第一永磁體和第二永磁體；所述外涵風(fēng)扇葉片安裝在輪轂上，所述輪轂周向環(huán)繞第三永磁體；所述分流機(jī)匣上環(huán)繞有第三線(xiàn)圈。環(huán)繞在分流機(jī)匣上的第三線(xiàn)圈通電成為電磁體，第三永磁體和第三線(xiàn)圈的相互排斥力可實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇懸浮。外機(jī)匣和葉尖磁環(huán)主要驅(qū)動(dòng)外涵風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)。向外機(jī)匣上的線(xiàn)圈輸電時(shí)，通過(guò)與葉尖磁環(huán)的電磁感應(yīng)作用，陣列在葉尖磁環(huán)上的永磁體與外機(jī)匣上的線(xiàn)圈作用產(chǎn)生相互作用力以驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)，通過(guò)控制線(xiàn)圈中的電流大小實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)整。通過(guò)軸向傳感器及控制器實(shí)現(xiàn)外涵風(fēng)扇軸向定位。

進(jìn)一步的，所述外涵風(fēng)扇還包括第二控制器和徑向位移傳感器，所述第二控制器和徑向位移傳感器安裝在所述分流機(jī)匣內(nèi)側(cè)。第二控制器和徑向位移傳感器實(shí)現(xiàn)外涵風(fēng)扇徑向定位。

進(jìn)一步的，所述外涵風(fēng)扇還包括第二線(xiàn)圈、第一控制器和軸向位移傳感器，所述第二線(xiàn)圈纏繞在外機(jī)匣上，所述第一控制器和軸向位移傳感器安裝在所述外機(jī)匣內(nèi)側(cè)。通過(guò)第二線(xiàn)圈、第一控制器和軸向位移傳感器實(shí)現(xiàn)外涵風(fēng)扇軸向定位控制。

本發(fā)明的用于航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的磁懸浮外涵風(fēng)扇，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）外涵風(fēng)扇與內(nèi)部的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系，因此其轉(zhuǎn)速可以實(shí)時(shí)調(diào)整。2）可以使外涵風(fēng)扇，內(nèi)涵風(fēng)扇、壓氣機(jī)、渦輪轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)均工作在最佳轉(zhuǎn)速狀態(tài)，大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，減小低壓壓氣機(jī)及渦輪級(jí)數(shù)，減小發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)性能。3）內(nèi)涵風(fēng)扇和外涵風(fēng)扇單獨(dú)設(shè)計(jì)、加工，降低了大尺寸風(fēng)扇葉片加工難度。4）由于外涵風(fēng)扇的主要作用是增大氣流的流通能力，盡可能增加外涵氣流流量，因此葉片的設(shè)計(jì)思路與現(xiàn)有的高涵道比渦扇有所區(qū)別，并不需要?dú)鈩?dòng)外形復(fù)雜的彎掠葉片，降低了設(shè)計(jì)難度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的用于航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的磁懸浮外涵風(fēng)扇和內(nèi)涵風(fēng)扇的整體視圖；

圖2是本發(fā)明的用于航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的磁懸浮外涵風(fēng)扇懸浮驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的局部剖面圖；

圖3是本發(fā)明的用于航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的磁懸浮外涵風(fēng)扇和內(nèi)涵風(fēng)扇軸向結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明提出的一種用于航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的磁懸浮外涵風(fēng)扇進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“左側(cè)”、“右側(cè)”、“上部”、“下部”、“底部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。本實(shí)施例中采用的具體尺寸只是為了舉例說(shuō)明技術(shù)方案，并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1和2所示，一種用于航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的磁懸浮外涵風(fēng)扇，包括外機(jī)匣1、外涵風(fēng)扇葉片2和分流機(jī)匣4。通過(guò)磁力作用，外涵風(fēng)扇葉片2與外機(jī)匣1之間、外涵風(fēng)扇葉片2與分流機(jī)匣4之間均保持間隙。外機(jī)匣上1不同環(huán)繞方向纏繞有第一線(xiàn)圈8和第二線(xiàn)圈9。外機(jī)匣1內(nèi)側(cè)還安裝有控制器13和葉尖磁環(huán)7，葉尖磁環(huán)7包括周向陣列的若干第一永磁體10和第二永磁體11，以及軸向位移傳感器12。外涵風(fēng)扇葉片2安裝在外涵風(fēng)扇葉片輪轂3上，輪轂3周向環(huán)繞著第三永磁體14。分流機(jī)匣4包括環(huán)繞機(jī)匣的線(xiàn)圈15，徑向位移傳感器16及控制器17。

圖3中顯示了包括整流罩在內(nèi)的內(nèi)涵風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)軸5，內(nèi)涵風(fēng)扇6與外涵風(fēng)扇同軸安裝，內(nèi)涵風(fēng)扇6在外涵風(fēng)扇內(nèi)圈。

環(huán)繞在分流機(jī)匣上的第三線(xiàn)圈15通電成為電磁體，外涵風(fēng)扇輪轂3上周向環(huán)繞的第三永磁體14和第三線(xiàn)圈15的相互排斥力可實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇懸浮，通過(guò)徑向傳感器16檢測(cè)外涵風(fēng)扇葉片2的徑向位移信號(hào)，將得到信號(hào)輸入第二控制器17進(jìn)行調(diào)理、運(yùn)算和放大，得到控制電流，再將該控制電流輸入第三永磁體14，以實(shí)現(xiàn)外涵風(fēng)扇徑向定位，讓外涵風(fēng)扇葉片2能徑向穩(wěn)定在某一個(gè)值。向外機(jī)匣1上的第一線(xiàn)圈8通入不斷變化的交流電，產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，通過(guò)與葉尖磁環(huán)7的電磁感應(yīng)作用，陣列在葉尖磁環(huán)7上的第一永磁體10和第二永磁體11與外機(jī)匣1上的第一線(xiàn)圈8作用產(chǎn)生相互作用力以驅(qū)動(dòng)外涵風(fēng)扇葉片2旋轉(zhuǎn)，通過(guò)控制第一線(xiàn)圈8中的電流大小實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)整。通過(guò)軸向傳感器12檢測(cè)外涵風(fēng)扇葉片2的軸向位移信號(hào)，將得到的信號(hào)輸入第一控制器13進(jìn)行調(diào)理、運(yùn)算和放大，得到控制電流，再將該控制電流輸入第二線(xiàn)圈9，以實(shí)現(xiàn)外涵風(fēng)扇軸向定位，讓外涵風(fēng)扇葉片2能軸向穩(wěn)定在某一個(gè)值，實(shí)現(xiàn)外涵風(fēng)扇的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。

內(nèi)涵風(fēng)扇6與外涵風(fēng)扇之間沒(méi)有直接的機(jī)械連接?？諝馔ㄟ^(guò)分流機(jī)匣在進(jìn)口處被分開(kāi)，分別經(jīng)過(guò)外涵風(fēng)扇和內(nèi)涵風(fēng)扇6進(jìn)入外涵和壓氣機(jī)渦輪系統(tǒng)?？諝鈴耐夂L(fēng)扇進(jìn)氣口進(jìn)入，在風(fēng)扇的導(dǎo)向與增壓作用下便成為具有一定流速與壓力的氣體，流入發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道。外涵風(fēng)扇與內(nèi)部的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系，因此其轉(zhuǎn)速可以調(diào)整，當(dāng)外涵風(fēng)扇直徑很大時(shí)，能夠以較低的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)保證葉尖線(xiàn)速度在合理的范圍，防止激波強(qiáng)度過(guò)大；而內(nèi)涵風(fēng)扇可以適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速，提升內(nèi)涵風(fēng)扇的增壓能力。

基于對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的描述，應(yīng)該清楚，由所附的權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明并不僅僅局限于上面說(shuō)明書(shū)中所闡述的特定細(xì)節(jié)，未脫離本發(fā)明宗旨或范圍的對(duì)本發(fā)明的許多顯而易見(jiàn)的改變同樣可能達(dá)到本發(fā)明的目的。