【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风扇叶片安装结构、安装方法、开式转子发动机。
技术介绍
1、开式转子发动机，是一种介于涡桨和涡扇之间的新型发动机，又称为桨扇发动机或无涵道风扇发动机。开式转子发动机可实现超大涵道比（30～90），在高亚音速巡航条件下具有比涡扇发动机更高的推进效率，耗油率比当前在役发动机低25%~30%，是实现航空碳减排的重要技术途径。
2、开式风扇叶片通过安装结构设置到轮毂孔中，且叶片在变桨距机构驱动下可在轮毂孔中转动。开式风扇叶片半径长、前后缘弯掠角度大，不同桨距角下叶片质心与叶柄旋转轴心不对中引起的弯矩也大，动叶安装结构需要承载巨大的轴向力（对应离心力）和径向力（对应弯矩），以及变桨距机构传来的扭矩。
3、开式转子发动机风扇部件没有外机匣，适航条款要求开式风扇叶片及其安装结构在遭受鸟撞等意外情况时，仍具有足够的结构完整性和安全性。在极限工况下，风扇叶片被外物撞击后部分飞脱可能导致发动机停车，此时需要叶片仍能旋转并保持在适宜的桨矩角，以保证飞行安全。具体而言，发动机运行过程中，难免由于外物吸入、疲劳等不可避免的原因，导致风扇转子产生巨大的冲击和不平衡载荷。风扇转子产生的冲击和不平衡载荷通过动叶安装结构传递到轮毂，进而通过支点传递至承力机匣。过大的冲击载荷可能导致叶柄与轮毂孔间发生卡滞，可能导致风扇叶片位于不利桨矩角，危及飞行安全，因此风扇叶片在冲击和不平衡载荷下应仍能旋转并保持在适宜的桨矩角。
4、因此，本领域需要一种风扇叶片安装结构、安装方法、开式转子发动机，以实现具有重负荷、大冲击承载能力
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是提供一种风扇叶片安装结构。
2、本专利技术的一个目的是提供一种安装方法。
3、本专利技术的一个目的是提供一种开式转子发动机。
4、根据本专利技术第一方面的一种风扇叶片安装结构，用于将风扇叶片安装于轮毂，所述风扇叶片包括叶柄，所述叶柄通过所述风扇叶片安装结构安装于所述轮毂，所述风扇叶片安装结构包括：轴承装置，沿径向从内向外包括：轴承内环、滚动体、轴承外环，所述滚动体在两端分别滚动连接所述轴承内环、轴承外环；所述轴承内环用于与所述叶柄过盈配合，所述轴承外环用于与轮毂的孔内壁连接；其中，所述轴承外环包括沿轴向依次分布的上段、中段以及下段，所述轴承外环的上段与压紧件配合，中段和下段与轮毂的孔内壁配合，所述轴承外环的上段与中段之间具有第一机械薄弱部位，所述下段具有第二机械薄弱部位；所述中段具有第一球铰面，所述轮毂的孔内壁具有第二球铰面，所述第一球铰面、所述第二球铰面相互配合构成球铰副，并且在所述第一球铰面、第二球铰面之间设置有吸能层。
5、在所述风扇叶片安装结构的一个或多个实施例中，所述风扇叶片安装结构与风扇叶片的叶柄同轴，能够同时承受来自风扇叶片的轴向力和径向力。
6、在所述风扇叶片安装结构的一个或多个实施例中，所述滚动体包括斜置圆柱滚动体、圆珠滚动体，所述斜置圆柱滚动体与圆珠滚动体沿轴向排列，共同支撑所述叶柄。
7、在所述风扇叶片安装结构的一个或多个实施例中，所述吸能层为人工软骨泡沫材料。
8、在所述风扇叶片安装结构的一个或多个实施例中，当风扇为正常状态时，所述轴承外环与所述轮毂的孔内壁相对固定，所述叶柄能够通过所述滚动体与所述轮毂相对转动。
9、在所述风扇叶片安装结构的一个或多个实施例中，当从所述风扇叶片传递至所述轴承外环上的冲击载荷超过阈值时，所述轴承外环的第一机械薄弱部位和/或第二机械薄弱部位失效，所述轴承外环此时与轮毂的孔内壁之间通过轮毂的孔内壁与所述中段的构成球铰副连接，使得所述轴承外环与所述轮毂的孔内壁能够相对转动以及倾斜。
10、在所述风扇叶片安装结构的一个或多个实施例中，当从所述风扇叶片传递至所述轴承外环上的冲击载荷超过阈值时，所述轴承外环的第一机械薄弱部位和/或第二机械薄弱部位失效，所述球铰副的相对运动挤压所述吸能层。
11、在所述风扇叶片安装结构的一个或多个实施例中，当所述滚动体与所述轴承内环、轴承外环之间的可滚动配合在冲击载荷作用下失效时，所述轴承外环与轮毂的孔内壁之间的所述球铰副允许所述叶柄在轮毂的孔内转动。
12、根据本专利技术第二方面的一种安装方法，采用以上介绍的所述风扇叶片安装结构将所述风扇叶片安装至轮毂。
13、根据本专利技术第三方面的一种开式转子发动机，包括如以上介绍的风扇叶片安装结构，以及风扇叶片、轮毂，所述风扇叶片包括叶柄，所述叶柄通过所述风扇叶片安装结构安装于所述轮毂，使得所述风扇叶片安装连接于所述轮毂。
14、本案的进步效果在于，实现了大冲击载荷下减少传递到轮毂的冲击能量、防止叶片卡滞，具体地，进步效果包括但不限于：
15、1.减少冲击载荷：当载荷超过阈值时，轴承外环部分与风扇轮毂解耦，实现二者之间通过吸能结构进行球铰面配合，以及通过吸能层吸收冲击能量，同时减少传递到轮毂的载荷，保证轮毂的安全。
16、2.防卡滞：当载荷超过阈值时，球铰面配合允许叶柄带着风扇叶片安装结构一起与风扇轮毂间发生转动，防止由于滚动体与轴承内、外环可滚动配合失效导致叶柄与轮毂孔卡滞现象的发生。
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1.一种风扇叶片安装结构（10），其特征在于，用于将风扇叶片（20）安装于轮毂（30），所述风扇叶片（20）包括叶柄（40），所述叶柄（40）通过所述风扇叶片安装结构（10）安装于所述轮毂（30），所述风扇叶片安装结构（10）包括：
2.如权利要求1所述的风扇叶片安装结构（10），其特征在于，所述风扇叶片安装结构（10）与风扇叶片的叶柄（40）同轴，能够同时承受来自风扇叶片（20）的轴向力和径向力。
3.如权利要求2所述的风扇叶片安装结构（10），其特征在于，所述滚动体（12）包括斜置圆柱滚动体（121）、圆珠滚动体（122），所述斜置圆柱滚动体（121）与圆珠滚动体（122）沿轴向排列，共同支撑所述叶柄（40）。
4.如权利要求1所述的风扇叶片安装结构（10），其特征在于，所述吸能层（15）为人工软骨泡沫材料。
5.如权利要求1所述的风扇叶片安装结构（10），其特征在于，当风扇为正常状态时，所述轴承外环（13）与所述轮毂的孔内壁（50）相对固定，所述叶柄（40）能够通过所述滚动体（12）与所述轮毂（30）相对转动。
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7.如权利要求6所述风扇叶片安装结构（10），其特征在于，当从所述风扇叶片（20）传递至所述轴承外环（13）上的冲击载荷超过阈值时，所述轴承外环（13）的第一机械薄弱部位（141）和/或第二机械薄弱部位（142）失效，所述球铰副的相对运动挤压所述吸能层（15）。
8.如权利要求1所述的风扇叶片安装结构（10），其特征在于，当所述滚动体（12）与所述轴承内环（11）、轴承外环（13）之间的可滚动配合在冲击载荷作用下失效时，所述轴承外环（13）与轮毂的孔内壁（50）之间的所述球铰副允许所述叶柄（40）在轮毂（30）的孔内转动。
9.一种安装方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任意一项所述的风扇叶片安装结构（10）将所述风扇叶片（20）安装至轮毂（30）。
10.一种开式转子发动机（100），其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的风扇叶片安装结构（10），以及风扇叶片（20）、轮毂（30），所述风扇叶片（20）包括叶柄（40），所述叶柄（40）通过所述风扇叶片安装结构（10）安装于所述轮毂（30），使得所述风扇叶片（20）安装连接于所述轮毂（30）。
...【技术特征摘要】
1.一种风扇叶片安装结构（10），其特征在于，用于将风扇叶片（20）安装于轮毂（30），所述风扇叶片（20）包括叶柄（40），所述叶柄（40）通过所述风扇叶片安装结构（10）安装于所述轮毂（30），所述风扇叶片安装结构（10）包括：
2.如权利要求1所述的风扇叶片安装结构（10），其特征在于，所述风扇叶片安装结构（10）与风扇叶片的叶柄（40）同轴，能够同时承受来自风扇叶片（20）的轴向力和径向力。
3.如权利要求2所述的风扇叶片安装结构（10），其特征在于，所述滚动体（12）包括斜置圆柱滚动体（121）、圆珠滚动体（122），所述斜置圆柱滚动体（121）与圆珠滚动体（122）沿轴向排列，共同支撑所述叶柄（40）。
4.如权利要求1所述的风扇叶片安装结构（10），其特征在于，所述吸能层（15）为人工软骨泡沫材料。
5.如权利要求1所述的风扇叶片安装结构（10），其特征在于，当风扇为正常状态时，所述轴承外环（13）与所述轮毂的孔内壁（50）相对固定，所述叶柄（40）能够通过所述滚动体（12）与所述轮毂（30）相对转动。
6.如权利要求1所述的风扇叶片安装结构（10），其特征在于，当从所述风扇叶片（20）传递至所述轴承外环（13）上的冲击载荷超过阈值时，所述轴承外环（13）的第一机械薄弱部位（141）和/或第二机械薄弱部位（142）失...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜辉，赵芝梅，郑李鹏，侯乃先，潘毅飞，
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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