一种自适应循环发动机高温抗变形涡轮低压导向器调节机构制造技术

技术编号：41741065 阅读：23 留言：0更新日期：2024-06-19 13:01

本发明专利技术涉及一种自适应循环发动机高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，所述低压涡轮导向器调节机构用于自适应变循环发动机，位于加力燃烧室与低压涡轮转子之间，采用液压作动筒驱动，使用可变长度连杆驱使同步环周向旋转，带动摇臂转动，实现低压涡轮导向叶片转角变化，从而实现导叶喉部流通面积的变化，以达到调控发动机热力循环的目的。该调节机构应用于宽域自适应循环发动机，设计可变长度杆件结构避免同步环的轴向移动而简化安装结构解决传统“转动+平动”同步环难以保证可靠安装问题，通过双轴承支点提升转轴弯曲刚度解决超高燃气温度下转轴抗弯能力下降问题，采用迷宫式高温耐磨合金衬套封严结构实现高温高压内涵气流的可靠密封。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航空航天技术中的高性能燃气涡轮发动机，具体涉及一种自适应循环发动机高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，用于调节低压涡轮导向叶片转角度，实现导叶喉部流通面积的变化。

技术介绍

1、自适应循环发动机是指发动机在不同任务需求下，通过模式切换阀、可变涵道引射器、可调导叶等可调机构，实现发动机涵道比、涡轮前温度、增压比等循环参数的连续可控调节，使发动机可在涡喷、涡扇等不同热力循环模式之间无缝切换，从而达到扩展发动机飞行包线，实现跨空域、跨速域飞行的核心目标。

2、涡轮系统导向器调节机构通常位于涡轮转子之前，在调节过程中通过改变涡轮导向器角度从而调节涡轮导向器喉道流通面积，实现不同工作状态下转子进口气动参数的最佳匹配，有效地改善不同工况下发动机性能匹配问题。由于宽域变循环发动机涡轮的多工况适应性及高效率设计要求，导向器叶片角度可调是调节喉道面积、改变膨胀比分配、实现发动机多工况状态匹配的首选方案。然而，现有设计方案中(如ru0002511880c2、ru0002347915c2)同步环结构同时存在周向转动与轴向平动，被迫采用的无支撑方案，在自适应循环发动机宽温域特征导致热变形显著时难以保证调节精度。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种自适应循环发动机可调机构中的高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，该调节机构解决现存方案的同步环安装精度不高、高温下转轴抗弯能力下降、高温内涵燃气泄漏的问题，具有安装可靠、结构稳定、布局紧凑、气密性好等优良性能。

<p>2、所述低压涡轮导向器调节机构用于自适应变循环发动机，位于加力燃烧室与低压涡轮转子之间，采用液压作动筒驱动，使用可变长度连杆驱使同步环周向旋转，带动摇臂转动，实现低压涡轮导向叶片转角变化，从而实现导叶喉部流通面积的变化，以达到调控发动机热力循环的目的。该调节机构应用于宽域自适应循环发动机，设计可变长度杆件结构避免同步环的轴向移动而简化安装结构解决传统“转动+平动”同步环难以保证可靠安装问题，通过双轴承支点提升转轴弯曲刚度解决超高燃气温度下转轴抗弯能力下降问题，采用迷宫式高温耐磨合金衬套封严结构实现高温高压内涵气流的可靠密封。

3、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：

4、一种自适应循环发动机高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，位于加力燃烧室与低压涡轮转子之间，包括作动筒、作动筒连杆、l形连杆、活塞、空心槽式的同步环、摇臂、转轴叶片、外涵道机匣；

5、所述液压作动筒驱动作动筒活塞杆，作动筒活塞杆沿轴向平动，带动l型连杆绕外涵道机匣的连杆安装杆旋转，推动活塞移动，活塞的另一端与同步环连接，同步环在活塞的驱动下发生周向转动，带动同步环上与摇臂相连接的活塞绕同步环上的活塞小连接柱旋转，摇臂随即发生转动，与摇臂的另一端固定连接的转轴叶片绕着转轴发生旋转，实现叶片转角变化。

6、进一步地，所述l形连杆整体为l形，一端为1对叉形的安装凸耳，用于连接作动筒连杆，另一端为同心圆柱形空腔，用于连接活塞，拐点为同心圆弧平板；

7、进一步地，所述活塞一端为中间开球形孔的平板，用于连接同步环，另一端为不同半径的空心柱状体，用于配合同心圆柱形空腔。

8、进一步地，所述同步环，其形状为圆环形，横截面呈现工字形，中部开槽以减轻重量，侧面条形滑轨用来配合同步环滑块，周向设有36个的活塞小连接柱和2个活塞大连接柱，用来连接活塞。

9、进一步地，所述摇臂一端为同心圆柱形空腔，用来连接活塞，摇臂靠近内腔开口处设计为门拱形凸耳，用来安装销钉进行限位，另一端为六棱柱孔的平板，用来连接转轴叶片。

10、进一步地，所述转轴叶片的转轴与叶片为一体式结构，转轴为圆柱体结构，上端为六边形棱柱，用以连接摇臂，转轴叶片中部圆柱侧面为锯齿状结构，用以配合迷宫状的密封衬套；转轴叶片的上端设有圆柱台，用以配合内涵道内机匣，减少叶尖与内涵道机匣气流泄漏造成涡轮效率下降，同时防止转轴叶片沿转轴安装孔发生轴向滑移，转轴叶片的下端为第二圆柱台，用以配合内支撑环。

11、进一步地，所述外涵道机匣的形状为中部加厚的环形腔，周向均匀分布36个t台孔与4个连杆安装杆，36个t台孔分别与36个叶片转轴相配合，孔径较大的t台孔用于放置深沟球轴承，作为转轴的上支撑点，连杆安装杆用于连接l形连杆，作为连杆旋转轴。

12、进一步地，所述内涵道外机匣，其形状为前后大中部小的环形腔体，周向均匀分布36个t台孔，孔径大的t台用于放置滚子轴承，作为转轴的下支撑点。

13、进一步地，所述内涵道内机匣的整体形状为收缩状环形腔体，中部加厚开t形孔用于放置密封衬套。

14、进一步地，所述内支撑环的整体形状为环形薄壁壳，轴向均匀分布36个孔，用于配合第二圆柱台。

15、进一步地，所述外涵道前圈的整体形状为环形薄壁壳，外圆周面用于支撑同步环。

16、进一步地，所述密封衬套的整体为t形圆台，底部大圆台上侧与内涵道内机匣内侧面孔相配合，下侧面与转轴叶片的上端面的第一圆柱台相配合，内侧孔壁呈篦齿状，与转轴叶片中部锯齿面相配合。

17、进一步地，深沟球轴承和滚子轴承均为工程所用轴承；

18、进一步地，所述作动筒连杆为航空用液压作动筒配套连杆，与液压的作动筒配合使用；

19、进一步地，所述作动筒为航空用液压作动筒。

20、本专利技术与现有技术相比的有益效果在于：

21、本专利技术一种自适应循环发动机高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，该机构采用双轴承支点支撑转轴，提升了转轴在高温高压环境下抗弯能力；采用可变长度连杆，通过长度变化量补偿同步环的轴向移动量，保证同步环仅存在周向转动时的可靠安装，从而提升导叶调节精度；采用体积小、结构简单且易更换的迷宫式衬套作为密封结构，利用衬套密封梳齿间隙对气体产生节流效应达到封严效果，解决高温内涵燃气泄漏问题；在摇臂和导叶转轴之间采用了六棱柱紧配合来传递力和力矩，结构简单可靠。

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【技术保护点】

1.一种自适应循环发动机高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，其特征在于：位于加力燃烧室与低压涡轮转子之间，包括作动筒(1)、作动筒连杆(2)、L形连杆(3)、活塞(4)、空心槽式的同步环(5)、摇臂(6)、转轴叶片(7)、外涵道机匣(12)；

2.根据权利要求1所述的一种自适应循环发动机高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，其特征在于：所述L形连杆(3)的一端为一对叉形的安装凸耳(3-4)，用于连接作动筒连杆(2)，另一端为第一同心圆柱形空腔(3-3)，用于连接活塞(4)，转折处为同心圆弧平板(3-1)，用于连接外涵道机匣的连杆安装杆(12-1)。

3.根据权利要求1所述的一种自适应循环发动机高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，其特征在于：所述活塞(4)一端为中间开球形孔的平板(4-1)，用于连接同步环(5)，另一端为同轴线不同半径的空心圆柱(4-3)，用于配合同心圆柱形空腔(3-3)。

4.根据权利要求1所述的一种自适应循环发动机高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，其特征在于：所述同步环(5)的周向设有36个小活塞安装柱(5-3)和2个大活塞安装柱(5

5.根据权利要求1所述的一种自适应循环发动机高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，其特征在于：所述摇臂(6)一端为第二同心圆柱形空腔(6-3)，用于连接活塞(4)，靠近内腔开口处为门拱形凸耳(6-2)，用于安装销钉限制活塞(4)的位置，另一端平面中心是六棱柱孔(6-1)，用于连接转轴叶片(7)。

6.根据权利要求1所述的一种自适应循环发动机高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，其特征在于：所述转轴叶片(7)的转轴为圆柱体结构，上端为六边形棱柱(7-1)，用于连接摇臂(6)；所述外涵道机匣(12)的形状为中部加厚的环形腔，周向均匀分布36个T台孔与4个连杆安装杆，T台孔分别与转轴相配合，用于放置深沟球轴承(8),连杆安装杆用于连接L形连杆(3)。

7.根据权利要求1所述的一种自适应循环发动机高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，其特征在于：还包括内涵道外机匣(13)、内涵道内机匣(14)、内支撑环(15)、外涵道前圈(16)、同步环滑块(17)；所述同步环滑块(17)的形状为三角形平板，中间有圆形凸台(17-1)与同步环的侧面条形滑轨(5-2)相配合；

8.根据权利要求1所述的一种自适应循环发动机可调机构中的低压涡轮导向器调节机构，其特征在于：采用可变长度杆件的结构，所述结构包括：L形连杆(3)、活塞(4)；所述L形连杆(3)转动带动活塞(4)沿两者轴线伸缩，从而带动同步环(5)发生周向转动，即通过活塞(4)的移动量补偿同步环(5)的轴向移动量，实现同步环(5)的可靠安装,提升叶片调节精度。

9.根据权利要求7所述的一种自适应循环发动机可调机构中的低压涡轮导向器调节机构，其特征在于：所述转轴叶片(7)采用双轴承支点结构；转轴的上支点采用深沟球轴承(8)支撑，轴承安装在外涵道机匣(12)中，可承受径向力；转轴的下支点采用滚子轴承(9)支撑，轴承安装在内涵道外机匣(13)中，可承受轴向力。

10.根据权利要求1所述的一种自适应循环发动机可调机构中的低压涡轮导向器调节机构，其特征在于：所述转轴叶片(7)的中部圆柱侧面为锯齿状结构(7-2)，转轴叶片(7)的叶顶设有第一圆柱台(7-3)，抑制端壁间隙泄露；转轴叶片(7)的下端为第二圆柱台(7-4)，与内支撑环(15)为小间隙配合。

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【技术特征摘要】

1.一种自适应循环发动机高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，其特征在于：位于加力燃烧室与低压涡轮转子之间，包括作动筒(1)、作动筒连杆(2)、l形连杆(3)、活塞(4)、空心槽式的同步环(5)、摇臂(6)、转轴叶片(7)、外涵道机匣(12)；

2.根据权利要求1所述的一种自适应循环发动机高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，其特征在于：所述l形连杆(3)的一端为一对叉形的安装凸耳(3-4)，用于连接作动筒连杆(2)，另一端为第一同心圆柱形空腔(3-3)，用于连接活塞(4)，转折处为同心圆弧平板(3-1)，用于连接外涵道机匣的连杆安装杆(12-1)。

4.根据权利要求1所述的一种自适应循环发动机高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，其特征在于：所述同步环(5)的周向设有36个小活塞安装柱(5-3)和2个大活塞安装柱(5-4)，用于连接活塞(4)；所述同步环(5)的形状为圆环形，横截面呈现工字形(5-1)，中部开槽减轻整体结构重量。

6.根据权利要求1所述的一种自适应循环发动机高温抗变形低压涡轮导向器调节机构，其特征在于：所述转轴叶片(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛建兴，陈高翔，乔格，胡殿印，王荣桥，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：

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