本发明专利技术提供用于应对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。在轴向伸长。在轴向伸长。
【技术实现步骤摘要】
用于应对FBO事件的方法、装置及风扇转子支撑装置
[0001]本专利技术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。
技术介绍
[0002]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
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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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
技术实现思路
[0006]本专利技术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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]在一实施方式中，所述智能材料超弹形状记忆合金。
[0012]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。
[0013]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臂，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。
[0014]一种用于应对FBO事件的方法，在发动机正常工作时，风扇盘与风扇轴的连接部件保持其结构形式为初始型态，其连接刚度满足正常工况的需求；在FBO载荷作用下，风扇盘与风扇轴的连接部件所受载荷超过设定的第一负载界限，使所述连接部件变长、连接刚度降低，以降低风扇盘与风扇轴总的连接刚度，并增加风扇盘到被支撑点的等效悬臂长度，借此降低低压转子的临界转速；当发动机到达风车转动阶段，所述连接部件受到的载荷小于设定的第二负载界限，恢复该连接部件的结构形式到初始形态，以提高风扇盘与风扇轴的连接刚度，增大低压转子的临界转速，使其远高于风车转速，并减小风扇转子的绕轨运动，降低风车转动阶段发动机的振动。
[0015]风扇盘与风扇轴处采用含可变形部件的连接结构设计，可以在不改变原有低压转子跨距和熔断部件设计方案的情况下，进一步降低FBO事件发生后低压转子的临界转速，使其远低于工作转速，更好地发挥转子自定心效应，并且能够在FBO事件发生后，减少传递到关键部件的FBO载荷，降低发动机部件系统的设计难度，有助于发动机减重设计。
附图说明
[0016]本专利技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
[0017]图1是涡扇发动机的局部视图，其中显示了风扇的一部分。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本专利技术的保护范围。
[0019]后述实施例以典型双转子大涵道比涡扇发动机为例，该发动机包含高、低压双转子系统，转子被静子机匣环绕。低压转子主要包括风扇、增压级和低压涡轮，一般由三个支点共同支撑，常见的支撑方案为0
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1，其中1#轴承和5#轴承为滚棒轴承，2#轴承为滚珠轴承。
[0020]图1为涡扇发动机前端的部分结构图，涡扇发动机前端沿轴向中心线1对称。风扇转子是低压转子中包括进气锥2、风扇盘11及其上的叶片3、风扇轴7的部分，其通过前轴承4和后轴承5由支撑结构支撑，而该支撑结构连接到中介机匣6上。前轴承4是业内命名的1#轴承，后轴承5是业内命名的2#轴承。所述支撑结构包括用于安装前轴承4的前支撑锥壁41，以及用于安装后轴承5的后支撑锥壁51。在前支撑锥壁41上设置熔断部件8。当风扇叶片3发生脱落，即FBO事件发生后，熔断部件8在预定载荷下失效。
[0021]继续参照图1，在风扇转子结构中，用于应对FBO事件的装置包括将风扇盘11与风扇轴7连接在一起的连接部件，该连接部件包括沿轴向并联的第一连接部件9和第二连接部件10，其中风扇盘11的前端通过部件9与风扇轴7连接，风扇盘11的后端通过部件10与风扇
轴7连接。第二连接部件10为智能材料，能根据承受的载荷进行形状和刚度上的变化，例如为超弹形状记忆合金结构。
[0022]第一连接部件9为刚度较大的结构，能够完全约束风扇盘11和风扇轴7间的相对自由度，且在FBO事件发生后不会被破坏。
[0023]第二连接部件10由于可根据负载进行刚度的变化，其刚度通常弱于第一部件9。
[0024]第一连接部件9和第二连接部件10在图1中仅显示了360度范围内的一个截面，他们在周向可以为连续分布也可以为非连续分布，例如筒状结构或者笼式结构。第一连接部件9和第二连接部件10的右端通过法兰与风扇轴7的前端的法兰连接。在图1中，第一连接部件9连接风扇盘11的前端，第二连接部件10连接风扇盘11的后端，但具体的连接位置可根据风扇盘11的结构进行调整。
[0025]发动机正常工作时部件10所受载荷本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.用于应对FBO事件的装置，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一连接部件连接所述风扇轴和所述风扇盘的前端。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第二连接部件连接所述风扇轴和所述风扇盘的后端。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二连接部件沿周向连续分布或有间隔地分布。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述智能材料超弹形状记忆合金。6.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；其特征在于，该风扇转子支撑装置还包括如权利要求1至5中任一项所述的风扇轴与风扇盘的连接装置。7.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵芝梅，钱鹏，王少辉，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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