CN112576320A - 一种协调冷热态变形的导流罩结构 - Google Patents

Abstract

本申请属于航空涡扇发动机机匣设计技术领域，特别涉及一种协调冷热态变形的导流罩结构，包括：沿周向分布的多个导流罩，每个导流罩的过渡边中点处设有圆形的第一固定孔，周向两侧分别设有一个条形的第二固定孔；支架组件，设置在每个导流罩的第一固定孔以及第二固定孔处，从而将导流罩与第一安装边通过螺栓和螺母固定连接。本申请的协调冷热态变形的导流罩结构，通过导流罩中间圆孔、两侧为条形孔的设计，使得发动机工作时导流罩能相对于机匣周向滑动，较大地降低了热不协调力，避免出现裂纹或断裂现象。

Description

一种协调冷热态变形的导流罩结构

技术领域

本申请属于航空涡扇发动机机匣设计技术领域，特别涉及一种协调冷热态变形的导流罩结构。

背景技术

现代航空涡扇发动机一般分为内涵道和外涵道，内涵机匣一般由多段机匣组成，机匣上设置有安装边，通过螺栓连接。机匣安装边与机匣壁面间呈直角形，气流流经该处时会产生低速区，损失较大，对发动机性能存在不利影响。同时，内涵机匣外表面置于外涵道中，壁温较低，与之连接的机匣如处于内涵流道内，壁温很高，两机匣间由于热膨胀不协调，会产生较大的热应力，导致机匣变形，严重时会产生较大的剪切力，造成连接螺栓断裂。

现有技术中，一般在内涵机匣安装边处设置导流罩结构，可分为整环形式和分段形式，使外涵气流在安装边直角形突变处平滑过渡，减少流动损失。同时，导流罩还具有一定的保温作用，降低机匣间的热不协调力。

但是，现有技术导流罩结构至少存在如下不足：

1)导流罩一般采用完全固定形式，发动机工作时，导流罩与机匣间也存在热变形不协调，其热不协调力会导致出现裂纹，甚至断裂现象。如采用不完全固定形式，导流罩的振动应力又较大，同样存在断裂风险。如采取增加导流罩壁厚以增加其强度和刚度，又增加了重量，对发动机性能不利。

2)分段结构的导流罩，两导流罩之间会进入外涵冷气，气流在导流罩与机匣之间流动，与机匣间仍存在较强的换热效应，使导流罩丧失保温效果。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种协调冷热态变形的导流罩结构。

本申请公开了一种协调冷热态变形的导流罩结构，设置在内涵前机匣的安装边直角处，所述安装边上设置有螺栓孔；所述协调冷热态变形的导流罩结构包括：

沿着内涵前机匣安装边周向分布的多个导流罩，其中，每个所述导流罩包括过渡边以及位于所述过渡边两侧的第一贴合边和第二贴合边，所述第一贴合边用于与所述安装边贴合，所述第二贴合边用于与所述内涵前机匣外筒壁贴合，所述过渡边沿所述安装边处直角的斜边布置，以及，在所述过渡边的周向中点处设置有圆形的第一固定孔，在所述第一固定孔的周向两侧的所述过渡边上，分别设置有一个呈条形的第二固定孔；

支架组件，所述支架组件包括支架本体以及位于所述支架本体两侧的第一固定边和第二固定边，所述第一固定边的形状与每个所述导流罩的过渡边相适配，所述第二固定边的形状与所述安装边相适配，且所述第一固定边和第二固定边上分别设置有的螺栓孔，所述支架组件还包括托板螺母，其固定设置在所述支架组件的第一固定边螺栓孔位置处，且位于远离所述导流罩的过渡边的一侧；其中

每个所述导流罩中，在其第一固定孔以及两个第二固定孔处，分别通过与托板螺母适配的螺栓连接一个支架组件，所述支架组件的第二固定边同时与对应侧的所述安装边通过螺栓和螺母连接。

根据本申请的至少一个实施方式，所述支架组件还包括：

支架垫片，固定设置在所述第二固定边上，且位于所述第二固定边与所述安装边之间；其中

当所述支架组件的第二固定边通过螺栓和螺母与所述安装边固定连接时，在所述支架垫片顶部的第二固定边与安装边之间形成有安装间隙，所述安装间隙用于容纳对应导流罩的第一贴合边。

根据本申请的至少一个实施方式，每个所述导流罩的第一固定孔处，通过螺栓、平垫片与对应支架组件上过渡边的托板螺母连接。

根据本申请的至少一个实施方式，每个所述导流罩的两个第二固定孔处，是通过螺栓、平垫片以及弹性垫片，与对应支架组件上过渡边的托板螺母连接。

根据本申请的至少一个实施方式，所述的协调冷热态变形的导流罩结构还包括：

挡板组件，所述挡板结构包括挡板以及固定板，所述挡板的形状与每个所述导流罩截面形状相适配，所述固定板垂直于所述挡板，并设置有与所述安装边上螺栓孔适配的固定孔；其中

每个所述导流罩通过支架组件固定在所述安装边直角处时，在其周向两端形成的开口位置，在至少在一个开口位置设置一个挡板组件，且所述挡板组件通过螺栓和螺母与所述安装边固定连接。

根据本申请的至少一个实施方式，用于将所述支架组件的第二固定边与所述安装边固定的螺栓和螺母，同时还穿过内涵后机匣的安装边，以将内涵前机匣与内涵后机匣进行固定；以及

用于将所述挡板组件的固定板与所述安装边固定的螺栓和螺母，同时还穿过内涵后机匣的安装边，以将内涵前机匣与内涵后机匣进行固定。

本申请至少存在以下有益技术效果：

本申请的协调冷热态变形的导流罩结构，通过导流罩中间圆孔、两侧为条形孔的设计，使得发动机工作时导流罩能相对于机匣周向滑动，较大地降低了热不协调力，避免出现裂纹或断裂现象。

附图说明

图1是本申请协调冷热态变形的导流罩结构中单个导流罩装配示意图；

图2是本申请协调冷热态变形的导流罩结构中单个导流罩的结构示意图；

图3是本申请协调冷热态变形的导流罩结构中导流罩中间圆孔装配结构；

图4是本申请协调冷热态变形的导流罩结构中支架组件结构示意图；

图5是本申请协调冷热态变形的导流罩结构中导流罩两侧型孔装配结构；

图6是本申请协调冷热态变形的导流罩结构中挡板组件装配图；

图7是本申请协调冷热态变形的导流罩结构中挡板组件结构图。

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7对本申请的协调冷热态变形的导流罩结构做进一步详细说明。

本申请公开了一种协调冷热态变形的导流罩结构，如图1所示，设置在内涵前机匣1的第一安装边101直角处，第一安装边101上设置有螺栓孔；进一步，协调冷热态变形的导流罩结构包括多个导流罩2以及支架组件(3)。

具体的，多个导流罩2沿着内涵前机匣1安装边周向分布；其中，每个导流罩2为薄壁结构，厚度可为0.5～1mm，材料选为刚性较好的材料；如图2所示，每个导流罩2可以包括过渡边21以及位于过渡边21两侧的第一贴合边22和第二贴合边23；第一贴合边22用于与第一安装边101贴合，第二贴合边23用于与内涵前机匣1外筒壁贴合，过渡边21沿第一安装边101处直角的斜边布置，以及，在过渡边21的周向中点处设置有圆形的第一固定孔211，在第一固定孔211的周向两侧的过渡边21上，分别设置有一个呈条形(又叫跑道型)的第二固定孔212。

如图4所示，支架组件3包括支架本体31以及位于支架本体31两侧的第一固定边32和第二固定边33，第一固定边32的形状与每个导流罩2的过渡边21相适配，第二固定边33的形状与第一安装边101相适配，且第一固定边32和第二固定边33上分别设置有的螺栓孔，支架组件3还包括托板螺母11，其固定设置在支架组件3的第一固定边121螺栓孔位置处，且位于远离导流罩2的过渡边21的一侧。

其中，每个导流罩2中通过3个支架组件3固定在第一安装边101处；具体的，在导流罩2的第一固定孔211(参见图3)以及两个第二固定孔212(参见图5)处，分别通过与托板螺母11适配的螺栓4连接一个支架组件3，该支架组件3的第二固定边33同时与对应侧的第一安装边101通过螺栓41和螺母5连接，从而实现导流罩2与第一安装边101的固定。

需要说明的是，在导流罩2的第一固定孔211与对应支架组件3装配时，规定固定螺栓4的拧紧力矩，保证导流罩2完全固定；而导流罩2的第二固定孔212与对应支架组件3装配时，由于型孔的设计，导流罩2可相对于内涵前机匣1周向滑动，较大地降低了热不协调力。

进一步，如图4所示，优选支架组件3还包括支架垫片34；支架垫片34焊接固定设置在第二固定边33上，且位于第二固定边33与安装边101之间；其中，当支架组件3的第二固定边33通过螺栓4和螺母5与第一安装边101固定连接时，在支架垫片34顶部的第二固定边33与第一安装边101之间形成有安装间隙，安装间隙用于容纳对应导流罩2的第一贴合边22。

进一步，如图4所示，优选每个导流罩2的第一固定孔211处，是通过螺栓4、平垫片6与对应支架组件3上过渡边21的托板螺母11连接。而在每个导流罩2的两个第二固定孔212处，如图5所示，是通过螺栓4、平垫片6以及弹性垫片7，与对应支架组件3上过渡边21的托板螺母11连接，使得装配时可以通过规定弹性垫片7的变形量，既可满足导流罩2固定的需要，又可满足导流罩2向滑动的目的。

需要说明的是，在未设置弹性垫片7时，仍然是可以通过调节螺栓4拧紧力度来实现既满足导流罩2固定的需要，又可满足导流罩2向滑动的目的，而设置弹性垫片7，是为了调节控制更方便。

发动机工作时，导流罩2温度低，热膨胀量小，内涵前机匣1温度高，热膨胀量较大，由于弹性固定装配加上导流罩2上两侧型孔的设计，更有利于导流罩2相对内涵前机匣1周向滑动，较大地降低了热不协调力。

进一步，如图6、图7所示，本申请的协调冷热态变形的导流罩结构还可以包括挡板组件8。

挡板组件8包括挡板81以及固定板82，挡板81的形状与每个导流罩2截面形状相适配，固定板82垂直于挡板81，并设置有与第一安装边101上螺栓孔适配的固定孔；其中，当每个导流罩2通过支架组件3固定在第一安装边101直角处时，在其周向两端形成的开口位置，可以在其中任一个开口位置处设置一个挡板组件8，或者在两个开口位置处分别设置一个挡板组件8，且挡板组件8通过螺栓4和螺母5与安装边101固定连接，从而达到阻隔冷气流在导流罩2和内涵前机匣1之间流动，降低冷气流与热机匣之间的换热，增强导流罩2保温效果的目的。

进一步，上述用于将支架组件3的第二固定边33与第一安装边101固定的螺栓4和螺母5，同时还穿过内涵后机匣9的第二安装边91，以将内涵前机匣1与内涵后机匣9进行固定；以及，用于将挡板组件8的固定板82与第一安装边101固定的螺栓4和螺母5，同时还穿过内涵后机匣9的第二安装边91，以将内涵前机匣1与内涵后机匣9进行固定。

综上所述，本申请的协调冷热态变形的导流罩结构，通过中间完全固定、两端弹性固定的装配方式以及导流罩两侧为型孔的设计，发动机工作时导流罩能相对于机匣周向滑动，较大地降低了热不协调力；另外，在导流罩和机匣之间设置挡板组件，达到增强导流罩保温效果的目的。

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 (6)

1.一种协调冷热态变形的导流罩结构，设置在内涵前机匣(1)的第一安装边(101)直角处，所述第一安装边(101)上设置有螺栓孔，其特征在于，所述协调冷热态变形的导流罩结构包括：

沿着内涵前机匣(1)安装边周向分布的多个导流罩(2)，其中，每个所述导流罩(2)包括过渡边(21)以及位于所述过渡边(21)两侧的第一贴合边(22)和第二贴合边(23)，所述第一贴合边(22)用于与所述第一安装边(101)贴合，所述第二贴合边(23)用于与所述内涵前机匣(1)外筒壁贴合，所述过渡边(21)沿所述第一安装边(101)处直角的斜边布置，以及，在所述过渡边(21)的周向中点处设置有圆形的第一固定孔(211)，在所述第一固定孔(211)的周向两侧的所述过渡边(21)上，分别设置有一个呈条形的第二固定孔(212)；

支架组件(3)，所述支架组件(3)包括支架本体(31)以及位于所述支架本体(31)两侧的第一固定边(32)和第二固定边(33)，所述第一固定边(32)的形状与每个所述导流罩(2)的过渡边(21)相适配，所述第二固定边(33)的形状与所述第一安装边(101)相适配，且所述第一固定边(32)和第二固定边(33)上分别设置有的螺栓孔，所述支架组件(3)还包括托板螺母(11)，其固定设置在所述支架组件(3)的第一固定边(121)螺栓孔位置处，且位于远离所述导流罩(2)的过渡边(21)的一侧；其中

每个所述导流罩(2)中，在其第一固定孔(211)以及两个第二固定孔(212)处，分别通过与托板螺母(11)适配的螺栓(4)连接一个支架组件(3)，所述支架组件(3)的第二固定边(33)同时与对应侧的所述第一安装边(101)通过螺栓(41)和螺母(5)连接。

2.根据权利要求1所述的协调冷热态变形的导流罩结构，其特征在于，所述支架组件(3)还包括：

支架垫片(34)，固定设置在所述第二固定边(33)上，且位于所述第二固定边(33)与所述安装边(101)之间；其中

当所述支架组件(3)的第二固定边(33)通过螺栓(4)和螺母(5)与所述第一安装边(101)固定连接时，在所述支架垫片(34)顶部的第二固定边(33)与第一安装边(101)之间形成有安装间隙，所述安装间隙用于容纳对应导流罩(2)的第一贴合边(22)。

3.根据权利要求2所述的协调冷热态变形的导流罩结构，其特征在于，每个所述导流罩(2)的第一固定孔(211)处，通过螺栓(4)、平垫片(6)与对应支架组件(3)上过渡边(21)的托板螺母(11)连接。

4.根据权利要求3所述的协调冷热态变形的导流罩结构，其特征在于，每个所述导流罩(2)的两个第二固定孔(212)处，是通过螺栓(4)、平垫片(6)以及弹性垫片(7)，与对应支架组件(3)上过渡边(21)的托板螺母(11)连接。

5.根据权利要求1所述的协调冷热态变形的导流罩结构，其特征在于，还包括：

挡板组件(8)，所述挡板组件(8)包括挡板(81)以及固定板(82)，所述挡板(81)的形状与每个所述导流罩(2)截面形状相适配，所述固定板(82)垂直于所述挡板(81)，并设置有与所述第一安装边(101)上螺栓孔适配的固定孔；其中

每个所述导流罩(2)通过支架组件(3)固定在所述第一安装边(101)直角处时，在其周向两端形成的开口位置，在至少在一个开口位置设置一个所述挡板组件(8)，且所述挡板组件(8)通过螺栓(4)和螺母(5)与所述安装边(101)固定连接。

6.根据权利要求5所述的协调冷热态变形的导流罩结构，其特征在于，用于将所述支架组件(3)的第二固定边(33)与所述第一安装边(101)固定的螺栓(4)和螺母(5)，同时还穿过内涵后机匣(9)的第二安装边(91)，以将内涵前机匣(1)与内涵后机匣(9)进行固定；以及

用于将所述挡板组件(8)的固定板(82)与所述第一安装边(101)固定的螺栓(4)和螺母(5)，同时还穿过内涵后机匣(9)的第二安装边(91)，以将内涵前机匣(1)与内涵后机匣(9)进行固定。

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