航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪冷卻系統(tǒng)部件結(jié)構(gòu)，具體涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路的布置結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪冷卻部件設(shè)計(jì)，在確保發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能的前提下，應(yīng)盡量降低零部件的工作溫度，保證所有零件均能在材料的允許溫度范圍內(nèi)工作，從而確保結(jié)構(gòu)的有效性以及功能、壽命滿足設(shè)計(jì)要求。除此之外，還要盡量降低零部件的重量，減少飛機(jī)自身載荷。某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪由一級(jí)渦輪和二級(jí)渦輪構(gòu)成，一級(jí)渦輪和二級(jí)渦輪的導(dǎo)向器葉片均采用空心強(qiáng)制對(duì)流冷卻，其冷卻氣來(lái)源于高壓壓氣機(jī)提供的未參與燃燒的二次氣流。將二次氣流從一級(jí)渦輪導(dǎo)向器前端的集氣腔引導(dǎo)至二級(jí)渦輪導(dǎo)向器的集氣腔，氣體摻混均勻后注入到二級(jí)渦輪導(dǎo)向器的空心葉片中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)二級(jí)渦輪導(dǎo)向器葉片的冷卻。二次氣流常規(guī)的引氣方式，是通過一級(jí)渦輪的雙層機(jī)匣和二級(jí)渦輪雙層機(jī)匣的環(huán)形空間，將二次氣流從一級(jí)渦輪導(dǎo)向器前端的集氣腔引導(dǎo)至二級(jí)渦輪導(dǎo)向器的集氣腔。常規(guī)的這種通過雙層機(jī)匣環(huán)形空間引氣方式，其氣路結(jié)構(gòu)存在明顯的不足雙層結(jié)構(gòu)機(jī)匣，機(jī)匣結(jié)構(gòu)復(fù)雜且重量較大；2、連接結(jié)構(gòu)較多，且外層機(jī)匣多為板金構(gòu)件，加工變形大，裝配復(fù)雜；3、二次氣流雖然能夠通過外層機(jī)匣與外涵道進(jìn)行熱交換，但同時(shí)也從內(nèi)層機(jī)匣表面吸收熱量，因此冷卻氣流降溫效果低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種新的航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，以簡(jiǎn)化零部件的結(jié)構(gòu)和降低自身重量，降低冷卻氣體的自身溫度，提高冷卻效率。
[0004]基于上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成包括于發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道內(nèi)圍繞一級(jí)渦輪機(jī)匣外側(cè)設(shè)置的若干根導(dǎo)流冷卻氣的前引氣管和圍繞二級(jí)渦輪機(jī)匣外側(cè)設(shè)置的若干根導(dǎo)流冷卻氣的后引氣管，所述前引氣管的進(jìn)口端安裝在一級(jí)渦輪機(jī)匣前安裝座安裝孔內(nèi)，出口端安裝在一級(jí)渦輪機(jī)匣后安裝邊安裝孔內(nèi)，前引氣管進(jìn)口與一級(jí)渦輪導(dǎo)向器的集氣腔連通；所述后引氣管的出口端安裝在二級(jí)渦輪機(jī)匣后安裝座安裝孔內(nèi)，進(jìn)口端安裝在二級(jí)渦輪機(jī)匣前安裝邊安裝孔內(nèi)，后引氣管的出口與二級(jí)渦輪導(dǎo)向器的集氣腔連通，后引氣管進(jìn)口與前引氣管出口相對(duì)設(shè)置連通。
[0005]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，所述前引氣管最好是相對(duì)于一級(jí)渦輪機(jī)匣外側(cè)懸空均勻設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道內(nèi)，使得前引氣管完全置于外涵道內(nèi)的低溫氣體中，有利于熱交換。
[0006]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，一級(jí)渦輪機(jī)匣上的前安裝座周向外緣優(yōu)先設(shè)計(jì)為凸凹梅花結(jié)構(gòu)，于凸緣部分設(shè)置安裝孔，凹緣部分有利于減輕裝置重量。
[0007]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，一級(jí)渦輪機(jī)匣上的前安裝座安裝孔設(shè)計(jì)有用于軸向定位前引氣管的止口，避免使用螺釘螺母來(lái)固定，有利于減輕裝置重量。
[0008]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，前引氣管與前安裝座安裝孔相配合的一端為直管壁端，與后安裝邊安裝孔相配合的一端為擴(kuò)口端，擴(kuò)口直徑大于安裝孔內(nèi)徑，有利于與后引氣管口對(duì)接。
[0009]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，優(yōu)先將前引氣管設(shè)計(jì)成其兩安裝端的管壁厚度大于中間主體部分的管壁厚度，既有利于中間主體管部分進(jìn)行熱交換，又可減小前引氣管的重量。
[0010]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，所述后引氣管最好是相對(duì)于二級(jí)渦輪機(jī)匣外側(cè)懸空均勻設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道內(nèi)，使得后引氣管完全置于外涵道內(nèi)的低溫氣體中，有利于熱交換。
[0011]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，二級(jí)渦輪機(jī)匣上的后安裝座周向外緣優(yōu)先設(shè)計(jì)為凸凹梅花結(jié)構(gòu)，凸緣用于設(shè)置安裝孔，凹緣有利于減輕裝置重量。
[0012]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，二級(jí)渦輪機(jī)匣上的后安裝座安裝孔設(shè)計(jì)有用于軸向定位后引氣管的止口，避免使用螺釘螺母來(lái)固定，有利于減輕裝置重量。
[0013]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，優(yōu)先將后引氣管設(shè)計(jì)成其兩安裝端的管壁厚度大于中間主體部分的管壁厚度，既有利于中間主體管部分進(jìn)行熱交換，又可減小前引氣管的重量。
[0014]本發(fā)明的上述方法中，前、后引氣管的數(shù)量、管徑和周向分布角度以及其相對(duì)于機(jī)匣的放置高度可根據(jù)需求任意選定。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]1、本發(fā)明所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，采用多根懸空均勻設(shè)置在外涵道內(nèi)的引氣管來(lái)導(dǎo)流冷卻氣體，相比現(xiàn)有技術(shù)的雙層機(jī)匣引氣結(jié)構(gòu)，引氣管道懸空位于外涵道內(nèi)的低溫氣體中，氣流流經(jīng)一定行程的管路，由于引氣管道內(nèi)外存在較大溫差，通過管壁自動(dòng)產(chǎn)生對(duì)流換熱，管內(nèi)氣體熱量由外涵道氣體帶走，溫度降低，換熱效率大大提尚，降溫后的氣體參與后面的冷卻時(shí)，能有效提尚冷卻效率。
[0017]2、本發(fā)明所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，采用管道引氣，引氣管的管壁體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于雙層機(jī)匣外層機(jī)匣的體積，引氣管的中間主體管壁厚度較安裝端厚度小，安裝座周向外緣為凸凹梅花結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)都有利于減輕整個(gè)結(jié)構(gòu)重量；并且整個(gè)安裝不使用任何螺栓和螺母等固定，直接通過止口定位，機(jī)匣端面相互軸向壓緊即可。相比傳統(tǒng)的雙層機(jī)匣夾壁腔式導(dǎo)流結(jié)構(gòu)具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢(shì)。
[0018]3、本發(fā)明所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)可通過設(shè)計(jì)不同的管路直徑有效限制冷卻氣體流量，無(wú)需專用限流孔即可方便控制冷氣流量。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0020]圖2為一級(jí)渦輪機(jī)匣上的前安裝座的示意圖。
[0021]圖3為圖2中A-A向剖視圖。
[0022]圖4為二級(jí)渦輪機(jī)匣上的后安裝座的示意圖。
[0023]圖5為圖4中B-B向示意圖。
[0024]圖6為前引氣管的剖面圖。
[0025]圖7為后引氣管的剖面圖。
[0026]圖中，1 一前安裝座，2—后安裝座，3—前引氣管，4一后引氣管，5—后安裝孔，6—一級(jí)渦輪導(dǎo)向器的集氣腔，7—二級(jí)渦輪導(dǎo)向器的集氣腔，8—前安裝孔，9一一級(jí)渦輪機(jī)匣，10—二級(jí)渦輪機(jī)匣，11 一外涵道，12—一級(jí)機(jī)匣后安裝邊，13—二級(jí)機(jī)匣前安裝邊。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的實(shí)施例，并通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是，實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整進(jìn)行具體實(shí)施，但這樣的具體實(shí)施應(yīng)仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0028]實(shí)施例1
[0029]航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道11內(nèi)圍繞一級(jí)渦輪機(jī)匣外側(cè)設(shè)置的12根導(dǎo)流冷卻氣的前引氣管3和圍繞二級(jí)渦輪機(jī)匣外側(cè)設(shè)置的12根導(dǎo)流冷卻氣的后引氣管4組成，所述前引氣管的進(jìn)口端安裝在一級(jí)渦輪機(jī)匣前安裝座1安裝孔8內(nèi)，出口端安裝在一級(jí)機(jī)匣后安裝邊12安裝孔內(nèi)，前引氣管進(jìn)口與一級(jí)渦輪導(dǎo)向器的集氣腔6連通；所述后引氣管的出口端安裝在二級(jí)渦輪機(jī)匣后安裝座2安裝孔5內(nèi)，進(jìn)口端安裝在位于二級(jí)機(jī)匣前安裝邊13安裝孔內(nèi)，后引氣管的出口與二級(jí)渦輪導(dǎo)向器的集氣腔7連通，后引氣管進(jìn)口與前引氣管出口相對(duì)設(shè)置連通。所述前引氣管相對(duì)于一級(jí)渦輪機(jī)匣外側(cè)懸空均勻設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道內(nèi)，前引氣管與前安裝座安裝孔相配合的一端為直管壁端，與后安裝邊安裝孔相配合的一端為擴(kuò)口端，擴(kuò)口直徑大于安裝孔內(nèi)徑，有利于與后引氣管口對(duì)接。后引氣管相對(duì)于二級(jí)渦輪機(jī)匣外側(cè)懸空均勻設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道內(nèi)。前、后引氣管兩安裝端的管壁厚度大于中間主體管壁厚度。前、后安裝座安裝孔均設(shè)計(jì)有用于軸向定位前后引氣管的止口。前、后安裝座周向外緣為凸凹梅花結(jié)構(gòu)，有利于減輕結(jié)構(gòu)重量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括于發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道(11)內(nèi)圍繞一級(jí)渦輪機(jī)匣外側(cè)設(shè)置的若干根導(dǎo)流冷卻氣的前引氣管(3)和圍繞二級(jí)渦輪機(jī)匣外側(cè)設(shè)置的若干根導(dǎo)流冷卻氣的后引氣管(4)，所述前引氣管的進(jìn)口端安裝在一級(jí)渦輪機(jī)匣前安裝座(1)安裝孔(8)內(nèi)，出口端安裝在一級(jí)渦輪機(jī)匣后安裝邊(12)安裝孔內(nèi)，前引氣管進(jìn)口與一級(jí)渦輪導(dǎo)向器的集氣腔(6)連通；所述后引氣管的出口端安裝在二級(jí)渦輪機(jī)匣后安裝座(2)安裝孔(5)內(nèi)，進(jìn)口端安裝在二級(jí)渦輪機(jī)匣前安裝邊(13)安裝孔內(nèi)，后引氣管的出口與二級(jí)渦輪導(dǎo)向器的集氣腔(7)連通，后引氣管進(jìn)口與前引氣管出口相對(duì)設(shè)置連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前引氣管相對(duì)于一級(jí)渦輪機(jī)匣外側(cè)懸空均勻設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，一級(jí)渦輪機(jī)匣上的前安裝座周向外緣為凸凹梅花結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，一級(jí)渦輪機(jī)匣上的前安裝座安裝孔設(shè)計(jì)有用于軸向定位前引氣管的止口。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，前引氣管與前安裝座安裝孔相配合的一端為直管壁端，與后安裝邊安裝孔相配合的一端為擴(kuò)口端，擴(kuò)口直徑大于該安裝孔內(nèi)徑。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，前引氣管兩安裝端的管壁厚度大于中間主體管壁厚度。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述后引氣管相對(duì)于二級(jí)渦輪機(jī)匣外側(cè)懸空均勻設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，二級(jí)渦輪機(jī)匣上的后安裝座周向外緣為凸凹梅花結(jié)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，二級(jí)渦輪機(jī)匣上的后安裝座安裝孔設(shè)計(jì)有用于軸向定位后引氣管的止口。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，后引氣管兩安裝端的管壁厚度大于中間主體管壁厚度。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪冷卻氣流路布置結(jié)構(gòu)，包括于發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道內(nèi)圍繞一級(jí)渦輪機(jī)匣外側(cè)設(shè)置的若干根導(dǎo)流冷卻氣的前引氣管和圍繞二級(jí)渦輪機(jī)匣外側(cè)設(shè)置的若干根導(dǎo)流冷卻氣的后引氣管，所述前引氣管的進(jìn)口端安裝在一級(jí)渦輪機(jī)匣前安裝座安裝孔內(nèi)，出口端安裝在一級(jí)機(jī)匣后安裝邊安裝孔內(nèi)，前引氣管進(jìn)口與一級(jí)渦輪導(dǎo)向器的集氣腔連通；所述后引氣管的出口端安裝在二級(jí)渦輪機(jī)匣后安裝座安裝孔內(nèi)，進(jìn)口端安裝在二級(jí)機(jī)匣前安裝邊安裝孔內(nèi)，后引氣管的出口與二級(jí)渦輪導(dǎo)向器的集氣腔連通，后引氣管進(jìn)口與前引氣管出口相對(duì)設(shè)置連通。本發(fā)明能簡(jiǎn)化引氣方式和結(jié)構(gòu)，并降低冷卻氣體的自身溫度，從而提高換熱和冷卻效率。
【IPC分類】F01D25/12
【公開號(hào)】CN105401986
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510861244
【發(fā)明人】洪兵, 劉建, 喬惠芳, 方志強(qiáng)
【申請(qǐng)人】成都發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年11月30日