CN110196167A - 一种核心机试验用后机匣 - Google Patents

Abstract

本申请属于航空发动机验证试验技术领域，特别涉及一种核心机试验用后机匣，包括：一体成型的承力机匣，其包括机匣内环、机匣外环以及多个支板；多个整流叶片组件，每个整流叶片组件包括整流叶片前段和整流叶片后段，整流叶片前段与整流叶片后段对接后包裹在对应的一个支板外围，且整流叶片前段和整流叶片后段均为一体成型结构。本申请的核心机试验用后机匣中，承力机匣工作时承载能力强，耐温耐压能力高，极端工况下可靠性高工作稳定；并且，整流叶片组件采用的装配式整流叶片技术状态容易控制，使得设计、加工成本低。

Description

一种核心机试验用后机匣

技术领域

本申请属于航空发动机验证试验技术领域，特别涉及一种核心机试验用后机匣。

背景技术

核心机是指在燃气涡轮发动机中，由高压压气机、燃烧室和驱动高压压气机的高压涡轮组成的核心部分，其设计技术水平的高低对发动机的水平有着决定性的影响。核心机部件在燃气涡轮发动机工作中处于最恶劣的工作环境(温度最高、压力最高)，且具有最高的工作转速，因而是发动机强度和使用可靠性方面最为关键的部件。

因此，工程研制时将发动机中最重要、难度最大的核心机三大部件(高压压气机、燃烧室、高压涡轮)单独分离出，配以进排气部件、承力框架形成核心机试验机，并开展专门集成验证。开展一系列的测试和试验验证，提前暴露核心机部件技术问题，为发动机产品研制做支撑或技术储备。

核心机试验机相比发动机整机来说，结构相对简单，但局部温度、载荷等环境条件也很苛刻，而且核心机试验为了验证设计、暴露问题，极限状态下环境条件更为恶劣。

特别是对应核心机后机匣结构来说，其环境条件是高压涡轮出口高温高压条件，在某些极限状态下温度甚至比整机高涡出口更高，载荷条件主要承受受气体轴向力和支点载荷，如此高温条件下后机匣是无法可靠承力的。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种核心机试验用后机匣。

本申请公开了一种核心机试验用后机匣，包括：

承力机匣，所述承力机匣包括机匣内环、机匣外环以及设置在所述机匣内环与机匣外环之间的多个支板，且所述承力机匣为一体成型结构；

多个整流叶片组件，每个所述整流叶片组件包裹在一个对应的所述支板外围，其中

每个所述整流叶片组件包括整流叶片前段和整流叶片后段，所述整流叶片前段与整流叶片后段对接后包裹在所述支板外围，且所述整流叶片前段和整流叶片后段均为一体成型结构。

根据本申请的至少一个实施方式，所述整流叶片前段包括：

第一上环板，所述第一上环板的弧度和外径与所述机匣外环的内环面的弧度和外径相适配；

第一下环板，所述第一下环板的弧度和外径与所述机匣内环的外环面的弧度和外径相适配；

呈U形的第一套接部，所述第一套接部设置在所述第一上环板与第一下环板之间，所述整流叶片前段通过所述第一套接部至少部分地套装在所述支板外围；

所述整流叶片后段包括：

第二上环板，所述第二上环板的弧度和外径与所述机匣外环的内环面的弧度和外径相适配；

第二下环板，所述第二下环板的弧度和外径与所述机匣内环的外环面的弧度和外径相适配；

呈U形的第二套接部，所述第二套接部设置在所述第二上环板与第二下环板之间，所述整流叶片后段通过所述第二套接部沿与所述第一套接部相对的方向至少部分地套装在所述支板外围，且所述第一套接部与第二套接部对接后完全包裹所述支板。

根据本申请的至少一个实施方式，所述整流叶片前段与整流叶片后段在对接处通过螺栓固定连接。

根据本申请的至少一个实施方式，在所述第一套接部的靠近所述第二套接部的一端上开设有通孔，在所述第二套接部的靠近所述第一套接部的一端固定设置有与所述通孔相适配的托板螺母，并通过螺栓进行固定。

根据本申请的至少一个实施方式，在所述第一套接部上的U形开口处相对的两个面上分别开设有两个所述通孔。

根据本申请的至少一个实施方式，在所述机匣外环的靠近所述整流叶片前段的轴向一端内环面上具有第一环状凸缘，所述第一环状凸缘朝背向所述整流叶片后段的方向弯折，形成第一环形凹槽；

在所述第一上环板的远离所述整流叶片后段的一端，弯折形成有与所述第一环形凹槽相适配的呈弧形的第一卡接部。

根据本申请的至少一个实施方式，在所述机匣外环的靠近所述整流叶片后段的轴向一端内环面上具有第二环状凸缘，所述第二环状凸缘朝背向所述整流叶片后段的方向弯折，形成第二环形凹槽；

在所述第二上环板的远离所述整流叶片前段的一端，弯折形成有与所述第二环形凹槽相适配的呈弧形的第二卡接部。

根据本申请的至少一个实施方式，所述机匣外环的外环面上的轴向两端端部设置有外环挡板；

所述核心机试验用后机匣还包括：

呈环状的第一挡板，所述第一挡板通过螺栓与靠近所述整流叶片前段一端的所述外环挡板进行固定，以对所述第一卡接部与第一环形凹槽配合处的所述第一上环板的进行限位。

根据本申请的至少一个实施方式，所述机匣内环的外环面上的轴向两端端部设置有内环挡板；

所述核心机试验用后机匣还包括：

呈环状的第二挡板，所述第二挡板通过螺栓与靠近所述整流叶片前段一端的所述内环挡板进行固定，并对所述第一下环板进行固定限位；

呈环状的第三挡板，所述第三挡板通过螺栓与靠近所述整流叶片后段一端的所述内环挡板进行固定，并对所述第二下环板进行固定限位。

根据本申请的至少一个实施方式，每个所述整流叶片组件中，所述第一上环板与所述第二上环板的弧长相等，共同构成上弧段，多个所述整流叶片组件的上弧段构成与所述机匣外环的内环面相适配的环面；

每个所述整流叶片组件中，所述第一下环板与所述第二下环板的弧长相等，共同构成下弧段，多个所述整流叶片组件的下弧段构成与所述机匣内环的外环面相适配的环面。

本申请至少存在以下有益技术效果：

本申请的核心机试验用后机匣，承力机匣为一体成型结构，整流叶片组件包裹住承力机匣的支板，使得承力机匣工作时承载能力强，耐温耐压能力高，极端工况下可靠性高工作稳定；并且，整流叶片组件包括装配式的整流叶片前段和整流叶片后段，装配式整流叶片技术状态容易控制，使得设计、加工成本低。

附图说明

图1是本申请核心机试验用后机匣(非整体)的结构示意图；

图2是本申请核心机试验用后机匣(非整体)中整流叶片组件安装过程示意图；

图3是本申请核心机试验用后机匣(非整体)中整流叶片组件的结构示意图；

图4是本申请核心机试验用后机匣(非整体)中环体部分沿径向方向的结构剖视图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

下面结合附图1-图4对本申请的核心机试验用后机匣进一步详细说明。

本申请公开了一种核心机试验用后机匣，可以包括承力机匣1以及多个整流叶片组件2。

其中，承力机匣1的结构可以采用目前已知的承力机匣的结构，具体地，如图1-图2所示(其中，图1、图2为非完整结构，完整承力机匣1是整环结构)，承力机匣1可以包括机匣内环11、机匣外环12以及设置在机匣内环11与机匣外环12之间的多个支板13，并且，承力机匣1为一体成型结构，例如可以由力学性能好的材料整体铸造而成，从而在合适的温度环境下能够长时间可靠承受复杂载荷。

整流叶片组件2的数量与支板13相同，每个整流叶片组件2包裹在一个对应的支板13外围；其中，每个整流叶片组件2包括整流叶片前段21和整流叶片后段22，整流叶片前段21与整流叶片后段22固定对接后包裹在支板13外围，且整流叶片前段21和整流叶片后段22均为一体成型结构，具体地，整流叶片前段21和整流叶片后段22可以使用耐温能力强的材料整体铸造，前后段连接处的配合面采用机加保证。

综上所述，本申请的核心机试验用后机匣，承力机匣为一体成型结构，整流叶片组件包裹住承力机匣的支板，将流道内的高温高压燃气与承力机匣隔绝，保证承力机匣始终在较低的温度环境下传递载荷，使得承力机匣工作时承载能力强，耐温耐压能力高，极端工况下可靠性高工作稳定；并且，整流叶片组件包括装配式的整流叶片前段和整流叶片后段，装配式整流叶片技术状态容易控制，使得设计、加工成本低。

进一步地，整流叶片前段21和整流叶片后段22可以根据需要设置成多种适合的形状结构；本实施例中，如图2-图4所示，优选整流叶片前段21可以包括第一上环板211、第一下环板212以及第一套接部213，同样，优选整流叶片后段22可以包括第二上环板221、第二下环板222以及第二套接部223。

具体地，整流叶片前段21的第一上环板211的弧度和外径与机匣外环12的内环面的弧度和外径相适配；第一下环板212的弧度和外径与机匣内环11的外环面的弧度和外径相适配；第一套接部213呈U形，设置在第一上环板211与第一下环板212之间，使得整流叶片前段21通过第一套接部213至少部分地套装在支板13外围。

对应地，第二上环板221的弧度和外径与机匣外环12的内环面的弧度和外径相适配；第二下环板222的弧度和外径与机匣内环11的外环面的弧度和外径相适配；第二套接部223同样呈U形，设置在第二上环板221与第二下环板222之间；其中，整流叶片后段22通过第二套接部213沿与第一套接部213相对的方向至少部分地套装在支板13外围，从而使得第一套接部213与第二套接部223对接后正好可以完全包裹住支板13。

本申请的核心机试验用后机匣中，整流叶片前段21与整流叶片后段22在对接处通过螺栓固定连接。进一步地，优选在第一套接部213的靠近第二套接部223的一端上开设有通孔2131，在第二套接部223的靠近第一套接部213的一端固定设置有与通孔2131相适配的托板螺母2231，并通过螺栓2132适配通孔2131和托板螺母2231，从而将整流叶片前段21与整流叶片后段22进行固定。进一步地，为提高连接稳定性，优选在第一套接部213上的U形开口处相对的两个面上分别开设有两个通孔2131，对应地，在整流叶片后段22的U形开口处相对的两个面上分别固定设置两个托板螺母2231。

进一步地，本申请的核心机试验用后机匣中，在机匣外环12的靠近整流叶片前段21的轴向一端内环面上具有第一环状凸缘121，将第一环状凸缘121朝背向整流叶片后段22的方向弯折，从而形成第一环形凹槽；对应地，在第一上环板211的远离整流叶片后段22的一端，弯折形成有与第一环形凹槽相适配的呈弧形的第一卡接部2111，使得整流叶片前段21通过第一套接部213套装在支板13外围时，第一卡接部2111正好卡接入第一环形凹槽，使得装配后稳定性更强。

同样地，在机匣外环12的靠近整流叶片后段22的轴向一端内环面上具有第二环状凸缘123，将第二环状凸缘123朝背向整流叶片后段22的方向弯折，形成第二环形凹槽；对应地，在第二上环板221的远离整流叶片前段21的一端，弯折形成有与第二环形凹槽相适配的呈弧形的第二卡接部2211，使得整流叶片后段22通过第二套接部223套装在支板13外围时，第二卡接部2211正好卡接入第二环形凹槽，使得装配后稳定性更强。

进一步地，本申请的核心机试验用后机匣中，在机匣外环12的外环面上的轴向两端端部设置外环挡板122，外环挡板122上沿周向均匀设置有多个通孔；对应地，本申请的核心机试验用后机匣还可以包括第一挡板31，第一挡板31呈环状，其环面上沿周向开设有与外环挡板122相适配的多个通孔，使得第一挡板31能够通过螺栓与靠近整流叶片前段21一端的外环挡板122进行固定连接，并且连接后的第一挡板31的内环部分能够对在第一卡接部2111与第一环形凹槽配合处的第一上环板211的进行限位(轴向方向)，从而使得装配后稳定性更强。

同样地，可以在机匣内环11的外环面上的轴向两端端部设置内环挡板111，内环挡板111上沿周向均匀设置有多个通孔；对应地，本申请的核心机试验用后机匣还可以包括呈环状第二挡板32和第三挡板33，且第二挡板32和第三挡板33的环面上沿周向开设有与内环挡板111相适配的多个通孔。

第二挡板32能够通过螺栓与靠近整流叶片前段21一端的内环挡板111进行固定，连接后的第二挡板32的内环部分(即图4中T形部分)能够并对第一下环板212进行固定限位(轴向方向)；对应地，第三挡板33能够通过螺栓与靠近整流叶片后段22一端的内环挡板111进行固定，连接后的第三挡板33的内环部分(即图4中T形部分)能够对第二下环板222进行固定限位(轴向方向)。

综上，本申请的核心机试验用后机匣中，核心机试验用后机匣位于高压涡轮与排气装置之间，整流叶片前后缘搭接于承力框架上，使用挡板(实际使用时挡板可以是核心机其他部件机匣)卡住，整流叶片组件2只有一端完全约束，其他端放开，允许一定自由度，防止整流叶片组件2(温度高)与承力机匣1(温度低)的热变形不协调问题。

进一步地，本申请的核心机试验用后机匣中，在每个整流叶片组件2中，第一上环板211与第二上环板221的弧长相等，共同构成上弧段，多个整流叶片组件2的上弧段构成与机匣外环12的内环面相适配的环面；对应地，每个整流叶片组件2中，第一下环板212与第二下环板222的弧长相等，共同构成下弧段，多个整流叶片组件2的下弧段构成与机匣内环11的外环面相适配的环面；即每个整流叶片组件2除了那个包裹支板13，还能够覆盖机匣内环11外环面以及机匣外环12内环面，最终多个整流叶片组件2形成对机匣内环11外环面和机匣外环12内环面之间部分的全包裹，使得承力机匣工作时承载能力强，耐温耐压能力高，极端工况下可靠性高工作稳定。

进一步地，本申请的核心机试验用后机匣，通过上述双层机匣结构，实现后机匣承力和耐温功能分开，内层整体铸造机匣设计难度低、承力性能好，外层装配式整流叶片采用整体铸造结构，耐温耐压能力高；进一步地，装配式整流叶片采用整体铸造，装配界面机加保证精度，在机加、装配过程中更容易控制技术状态，更能保证实际状态与设计状态的一致性；并且，整体铸造机匣设计难度低，结构强度好且传力可靠，技术成熟；装配式整流叶片承载能力强，在各种工况下工作更稳定。整体铸造机匣和装配式整流叶片结合的后机匣，结构较为简单，技术较为成熟，且可靠性高。另外，本申请的核心机试验用后机匣中，根据实际情况，如果流道温度过高，还可选择在整流叶片组件2与承力机匣1之间引气进行冷却，保证承力机匣1的较低温度环境。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种核心机试验用后机匣，其特征在于，包括：

承力机匣(1)，所述承力机匣(1)包括机匣内环(11)、机匣外环(12)以及设置在所述机匣内环(11)与机匣外环(12)之间的多个支板(13)，且所述承力机匣(1)为一体成型结构；

多个整流叶片组件(2)，每个所述整流叶片组件(2)包裹在一个对应的所述支板(13)外围，其中

每个所述整流叶片组件(2)包括整流叶片前段(21)和整流叶片后段(22)，所述整流叶片前段(21)与整流叶片后段(22)对接后包裹在所述支板(13)外围，且所述整流叶片前段(21)和整流叶片后段(22)均为一体成型结构。

2.根据权利要求1所述的核心机试验用后机匣，其特征在于，所述整流叶片前段(21)包括：

第一上环板(211)，所述第一上环板(211)的弧度和外径与所述机匣外环(12)的内环面的弧度和外径相适配；

第一下环板(212)，所述第一下环板(212)的弧度和外径与所述机匣内环(11)的外环面的弧度和外径相适配；

呈U形的第一套接部(213)，所述第一套接部(213)设置在所述第一上环板(211)与第一下环板(212)之间，所述整流叶片前段(21)通过所述第一套接部(213)至少部分地套装在所述支板(13)外围；

所述整流叶片后段(22)包括：

第二上环板(221)，所述第二上环板(221)的弧度和外径与所述机匣外环(12)的内环面的弧度和外径相适配；

第二下环板(222)，所述第二下环板(222)的弧度和外径与所述机匣内环(11)的外环面的弧度和外径相适配；

呈U形的第二套接部(223)，所述第二套接部(223)设置在所述第二上环板(221)与第二下环板(222)之间，所述整流叶片后段(22)通过所述第二套接部(213)沿与所述第一套接部(213)相对的方向至少部分地套装在所述支板(13)外围，且所述第一套接部(213)与第二套接部(223)对接后完全包裹所述支板(13)。

3.根据权利要求2所述的核心机试验用后机匣，其特征在于，所述整流叶片前段(21)与整流叶片后段(22)在对接处通过螺栓固定连接。

4.根据权利要求3所述的核心机试验用后机匣，其特征在于，在所述第一套接部(213)的靠近所述第二套接部(223)的一端上开设有通孔(2131)，在所述第二套接部(223)的靠近所述第一套接部(213)的一端固定设置有与所述通孔(2131)相适配的托板螺母(2231)，并通过螺栓(2132)进行固定。

5.根据权利要求4所述的核心机试验用后机匣，其特征在于，在所述第一套接部(213)上的U形开口处相对的两个面上分别开设有两个所述通孔(2131)。

6.根据权利要求2所述的核心机试验用后机匣，其特征在于，在所述机匣外环(12)的靠近所述整流叶片前段(21)的轴向一端内环面上具有第一环状凸缘(121)，所述第一环状凸缘(121)朝背向所述整流叶片后段(22)的方向弯折，形成第一环形凹槽；

在所述第一上环板(211)的远离所述整流叶片后段(22)的一端，弯折形成有与所述第一环形凹槽相适配的呈弧形的第一卡接部(2111)。

7.根据权利要求6所述的核心机试验用后机匣，其特征在于，在所述机匣外环(12)的靠近所述整流叶片后段(22)的轴向一端内环面上具有第二环状凸缘(123)，所述第二环状凸缘(123)朝背向所述整流叶片后段(22)的方向弯折，形成第二环形凹槽；

在所述第二上环板(221)的远离所述整流叶片前段(21)的一端，弯折形成有与所述第二环形凹槽相适配的呈弧形的第二卡接部(2211)。

8.根据权利要求7所述的核心机试验用后机匣，其特征在于，所述机匣外环(12)的外环面上的轴向两端端部设置有外环挡板(122)；

所述核心机试验用后机匣还包括：

呈环状的第一挡板(31)，所述第一挡板(31)通过螺栓与靠近所述整流叶片前段(21)一端的所述外环挡板(122)进行固定，以对所述第一卡接部(2111)与第一环形凹槽配合处的所述第一上环板(211)的进行限位。

9.根据权利要求8所述的核心机试验用后机匣，其特征在于，所述机匣内环(11)的外环面上的轴向两端端部设置有内环挡板(111)；

所述核心机试验用后机匣还包括：

呈环状的第二挡板(32)，所述第二挡板(32)通过螺栓与靠近所述整流叶片前段(21)一端的所述内环挡板(111)进行固定，并对所述第一下环板(212)进行固定限位；

呈环状的第三挡板(33)，所述第三挡板(33)通过螺栓与靠近所述整流叶片后段(22)一端的所述内环挡板(111)进行固定，并对所述第二下环板(222)进行固定限位。

10.根据权利要求2所述的核心机试验用后机匣，其特征在于，每个所述整流叶片组件(2)中，所述第一上环板(211)与所述第二上环板(221)的弧长相等，共同构成上弧段，多个所述整流叶片组件(2)的上弧段构成与所述机匣外环(12)的内环面相适配的环面；

每个所述整流叶片组件(2)中，所述第一下环板(212)与所述第二下环板(222)的弧长相等，共同构成下弧段，多个所述整流叶片组件(2)的下弧段构成与所述机匣内环(11)的外环面相适配的环面。