CN107869410A - 可快速更换外涵流道的复合材料工艺外涵 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种可快速更换外涵流道的复合材料工艺外涵。其中外涵流道沿航向区分为可变动流道和固定流道，该复合材料工艺外涵包含外涵本体，外涵本体整体由复合材料构成，并且沿垂直于航向的航向分离面分离成前罩和后罩，前罩用于提供固定流道，后罩用于提供可变动流道；前罩和后罩沿平行于航向的剖面分别分离成左瓣和右瓣，各左瓣和各右瓣分别包括径向内层、径向外层以及分别连接径向内层和径向外层的周向两端的分墙；前罩的左瓣和后罩的左瓣对应航向分离面的轴向端密封对接并通过可脱扣的锁扣机构锁紧，前罩的右瓣和后罩的右瓣对应航向分离面的轴向端密封对接并通过可脱扣的锁扣机构锁紧。

Description

可快速更换外涵流道的复合材料工艺外涵

技术领域

本发明涉及大涵道涡扇发动机的试车件，其能为发动机持续试车、性能测试提供外涵流道，同时为发动机的专项测试提供专项硬件及传感器的安装位置。

背景技术

工艺外涵是涡扇发动机必备的试车设备，工艺外涵内层包裹涡扇发动机的核心机形成核心机舱，舱内温度较高，工艺外涵常会选择耐高温的合金作为结构材料。随着涵道比的提高，涡扇发动机的外涵流道的直径一般会增加，并且远远超过合金原材料规格尺寸。考虑成本和加工难度的因素，工艺外涵常常选用金属锻件机加工的工艺，并在发动机航向上增加工艺分离面。这些是导致金属结构工艺外涵重量大，连接件多，装配复杂性高的直接原因。

随着复合材料在航空领域的运用，工艺外涵也逐渐在结构中采用整体复合材料层压板和复合材料夹芯壁板。与金属结构相比，复合材料结构的整体优势非常明显。采用复合材料夹芯壁板的工艺外涵几乎没有航向的分离面，零件数显著减少，减重效果也非常明显。

涡扇航空发动机研制期间，整机的构型更改会带来气动流道的变化，多为外涵流道尾部靠近喷管的部位。传统的金属工艺外涵会在工艺外涵外流道面的尾部布置一个法兰面，将不断更换的外涵流道面设计成法兰对接结构，通过螺栓连接到这个法兰面上，并采用快速夹紧结构夹紧。这种方案只能更换外涵流道的外壁面，且连接方式繁琐，更换效率低。复材结构的工艺外涵内壁面整体成型壁板和外壁面整体成型壁板在分墙处连接起来，制造完成后无法更换外涵流道，不满足研发阶段涡扇发动机的外涵流道优化要求，比较适合于成熟发动机产品大修的试车设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可快速更换外涵流道的复合材料工艺外涵。

根据本发明的可快速更换外涵流道的复合材料工艺外涵，其中所述外涵流道沿航向区分为可变动流道和固定流道，该复合材料工艺外涵包含外涵本体，所述外涵本体整体由复合材料构成，并且沿垂直于航向的航向分离面分离成前罩和后罩，所述前罩用于提供所述固定流道，所述后罩用于提供所述可变动流道；所述前罩和所述后罩沿平行于航向的剖面分别分离成左瓣和右瓣，各左瓣和各右瓣分别包括径向内层、径向外层以及分别连接径向内层和径向外层的周向两端的分墙；所述前罩的所述左瓣和所述后罩的所述左瓣对应所述航向分离面的轴向端密封对接并通过可脱扣的锁扣机构锁紧，所述前罩的所述右瓣和所述后罩的所述右瓣对应所述航向分离面的轴向端密封对接并通过可脱扣的锁扣机构锁紧。

所述复合材料工艺外涵还包括多根弧形的筋条，所述筋条包括对应左瓣的左部分以及对应右瓣的右部分，所述左部分紧固在对应的左瓣上，所述右部分紧固在对应的右瓣上，并且所述左部分和所述右部分的一端通过可脱扣的锁扣机构连接，所述左部分和所述右部分的另一端用于连接到试车台架。

所述前罩或所述后罩的所述左瓣和所述右瓣彼此对称。

所述外涵本体整体由复合材料层压结构制成。

所述前罩或所述后罩的所述左瓣和所述右瓣以竖向的中分面分开。

所述前罩的所述左瓣或右瓣，以及所述后罩的所述左瓣和所述右瓣在对应所述航向分离面的轴向端在径向内层、径向外层以及各分墙初布置所述锁扣机构。

本发明的有益效果如下：

各瓣做成一个独立的部件，并且前、后罩通过可脱扣的锁扣机构锁紧，后罩对应设计要求变动较大的外涵流道部分，因此可快速更换，整体复合材料构造的前、后罩在降低结构制造难度的同时，有效降低了结构的重量，大大提高了结构装卸的便捷性，前、后罩通过锁扣机构连接的设计在便于装配的同时还为更换不同外涵流道提供了一种有效的途径。

附图说明

本发明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：

图1为本发明一实施例中工艺外涵的分解图。

图2为图1中前罩的右瓣的轴测视图。

图3为图1中工艺外涵的轴测视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明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发明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发明的保护范围。

需要注意的是，附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。

工艺外涵为发动机持续试车、性能测试提供外涵流道，同时为发动机的专项测试提供专项硬件及传感器的安装位置，工艺外涵提供的外涵流道在出口处的设计变动较大，因此沿航向可区分为可变动流道和固定流道。

如图1所示的可快速更换外涵流道的复合材料工艺外涵包含外涵本体，其整体由复合材料构成，可选地，采用复合材料层压结构来制造。该外涵本体沿垂直于航向的航向分离面分离成前罩1和后罩2。前罩1用于提供固定流道，后罩2用于提供可变动流道，即替换不同设计要求的后罩提供不同的流道，前罩1对应的固定流道的设计要求一般无需变化。前罩1和后罩2沿平行于航向的剖面分别分离成左瓣11、21和右瓣12、22，各左瓣11、21和各右瓣12、22分别包括径向内层、径向外层以及分别连接径向内层和径向外层的周向两端的分墙。以图1中的右瓣12为例，其包括径向内层120、径向外层121以及分别连接径向内层120和径向外层121的周向两端的分墙122、123。

前罩1的左瓣11和后罩2的左瓣21对应航向分离面的轴向端密封对接并通过可脱扣的锁扣机构100锁紧，该轴向端即图1所示的位于中间的那一端。前罩1的右瓣12和后罩2的右瓣22对应航向分离面的轴向端密封对接并通过可脱扣的锁扣机构100锁紧。锁紧机构100可以构造成分别安装在被连接的两部件上的活动部分和固定部分，通过活动部分与固定部分的结合与分离达到两部件的连接与分离，例如行业内常用的快卸锁扣就可以用作锁紧机构100。

参照图1至图3，复合材料工艺外涵还包括多根弧形的筋条5、6、7，筋条5、6、7包括对应左瓣的左部分以及对应右瓣的右部分，以筋条5为例，其包括对应左瓣11的左部分51和对应右瓣12的右部分52，左部分51紧固在左瓣11上，右部分52也紧固在右瓣12上，左部分51和右部分52通过锁扣机构连接，锁扣机构包括第一部分130A和第二部分130B，其也可以采用快卸锁扣，左部分51和右部分52的下端通过锁扣机构连接后，就将左瓣11、右瓣12连接在一起了。左部分51和右部分52的上端用于连接到试车台架上。相似地，筋条6、7实质上也起到相似的作用。

前罩1或后罩2的左瓣和右瓣彼此对称，该对称包括完全对称或者大部分对称的情况。从图1来看，前罩1或后罩2的左瓣和右瓣以竖向的中分面分开。

继续参照图1，前罩1的左瓣11或右瓣12，以及后罩2的左瓣21和右瓣22在对应航向分离面的轴向端在径向内层、径向外层以及各分墙处都布置有锁扣机构100。

前、后罩1、2采用整体复合材料层压结构制造可以大大减少零件数量，复合材料和其他材料相比有非常大的重量优势，可以达到减重的效果。整体式的环向结构在复合材料结构中非常普遍，制造技术十分成熟。前、后罩1、2之间通过布置锁扣机构100来锁紧，这样的设计能够保证整个结构的拆卸速度。一般来说，外涵流道在出口处的设计变动较大，制造工艺外涵时合理选择航向分离面，依据多种流道方案制造不同的后罩2。试车时，根据试验安排可快速换装不同的后罩2。

前述实施例的装配过程为，首先将筋条5、6、7通过沉头螺栓安装至前后罩1、2上，然后在前罩1的航向分离面的对接面上涂敷液体密封剂并慢慢划入后罩2的对接面，最后逐一扣合快卸锁100即完成单半工艺外涵的装配。试车时通过筋条5、6、7上的连接结构和图中未示出的试车台架上的耳片结构连接，将整体结构吊装至试车台架处，并扣合左瓣、右瓣上对接用的锁扣机构的两部分130A、130B完成工艺外涵的安装。

前罩1为整体复合材料层压结构制造，流道面的精度可以通过模具来保证，采用热压固化成型；后罩2也可采用相同的工艺制造。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (6)

1.可快速更换外涵流道的复合材料工艺外涵，所述外涵流道沿航向区分为可变动流道和固定流道，其特征在于，该复合材料工艺外涵包含外涵本体，所述外涵本体整体由复合材料构成，并且沿垂直于航向的航向分离面分离成前罩和后罩，所述前罩用于提供所述固定流道，所述后罩用于提供所述可变动流道；所述前罩和所述后罩沿平行于航向的剖面分别分离成左瓣和右瓣，各左瓣和各右瓣分别包括径向内层、径向外层以及分别连接径向内层和径向外层的周向两端的分墙；所述前罩的所述左瓣和所述后罩的所述左瓣对应所述航向分离面的轴向端密封对接并通过可脱扣的锁扣机构锁紧，所述前罩的所述右瓣和所述后罩的所述右瓣对应所述航向分离面的轴向端密封对接并通过可脱扣的锁扣机构锁紧。

2.如权利要求1所述的复合材料工艺外涵，其特征在于，所述复合材料工艺外涵还包括多根弧形的筋条，所述筋条包括对应左瓣的左部分以及对应右瓣的右部分，所述左部分紧固在对应的左瓣上，所述右部分紧固在对应的右瓣上，并且所述左部分和所述右部分的一端通过可脱扣的锁扣机构连接，所述左部分和所述右部分的另一端用于连接到试车台架。

3.如权利要求1所述的复合材料工艺外涵，其特征在于，所述前罩或所述后罩的所述左瓣和所述右瓣彼此对称。

4.如权利要求1所述的复合材料工艺外涵，其特征在于，所述外涵本体整体由复合材料层压结构制成。

5.如权利要求1所述的复合材料工艺外涵，其特征在于，所述前罩或所述后罩的所述左瓣和所述右瓣以竖向的中分面分开。

6.如权利要求1所述的复合材料工艺外涵，其特征在于，所述前罩的所述左瓣或右瓣，以及所述后罩的所述左瓣和所述右瓣在对应所述航向分离面的轴向端在径向内层、径向外层以及各分墙初布置所述锁扣机构。