CN112696240A - 一种分布式包容机匣及包容方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式包容机匣，包括若干机匣模块以及固定机匣模块的固定环，所述机匣模块依次连接形成机匣筒体，凯夫拉纤维束依次缝制机匣筒体的每个机匣模块，所述固定环设置于机匣筒体两端固定机匣模块。依靠分布机匣模块逐步消耗丢失叶片能量，从而增强机匣整体包容能力，并且该分布式机匣通过多个机匣模块拼接，可以可方便快捷升级机匣功能材料，增强了航空发动机机匣的通用性和可维护性。

Description

一种分布式包容机匣及包容方法
技术领域
本发明涉及航空发动机机匣包容设计，具体涉及一种分布式包容机匣及其包容方法。
背景技术
受高周疲劳(HCF)和低周疲劳(LCF)等的影响，现代航空发动机仍不可避免地会出现叶片断裂故障。断叶飞出会对机匣造成巨大的冲击载荷，容易造成非包容事故。高速高能的非包容碎片可能会击伤飞机的机舱、油箱、液压管路和电器控制线路，严重威胁航空飞行安全。因此，航空发动机的包容性研究对于提升发动机的安全性、可靠性和适航性具有重大意义。
现阶段航空发动机机匣多采用整环式或对开式结构，为保证机匣具有足够的包容性，满足航空发动机适航规定的要求，航空发动机机匣多采用铝合金、钛合金等金属材料，精度要求高，加工难度大，机匣重量大，不符合发动机减重的要求。复合材料存在整体加工工艺难等问题，同时，现有的机匣设计概念也无法主动控制叶片-机匣能量交换，可升级性和通用性差。
发明内容
发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种依靠分布设置的机匣模块消耗丢失叶片能量的分布式包容机匣。
本发明还提供一种分布式包容机匣的包容方法。
技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种分布式包容机匣，包括若干机匣模块、使机匣模块相互连接的凯夫拉纤维束以及固定机匣模块的固定环，所述机匣模块依次连接形成机匣筒体，凯夫拉纤维束依次缝制机匣筒体的每个机匣模块，所述固定环设置于机匣筒体两端固定机匣模块。
进一步的，所述固定环包括安装环和卡环，所述安装环设置若干工艺槽，所述机匣模块设置连接卡扣，机匣模块的连接卡扣卡入安装环的工艺槽，所述安装环设置于机匣筒体端面外圈，卡环设置于机匣筒体端面内圈，卡环与安装环配合卡紧固定机匣模块。
进一步的，所述连接卡扣为“T”字型，连接卡扣包括连接部和卡扣部，连接部宽度小于卡扣部，连接部卡入所述安装环的工艺槽。
进一步的，还包括气密层，所述气密层包括缠绕在机匣筒体外侧的凯夫拉纤维和覆盖机匣筒体外侧凯夫拉纤维的树脂。
本发明提供上述分布式包容机匣的包容方法，包括以下内容：
叶片失效丢失撞击机匣，首先机匣模块形变吸收一部分叶片丢失能量，机匣模块形变使连接卡扣熔断，再吸收一部分叶片丢失能量，机匣模块通过凯夫拉纤维束将丢失叶片撞击造成的形变传到整个机匣筒体，分摊叶片丢失能量，气密层包容丢失的叶片和碎片。
有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是依靠分布机匣模块逐步消耗丢失叶片能量，从而增强机匣整体包容能力，通过机匣模块连接的机匣筒体整体形变以及机匣模块连接卡扣的阻尼作用和拉伸断裂作用吸收丢失叶片的能力，增加机匣的包容性，从而降低机匣包容结构的重量。并且该分布式机匣通过多个机匣模块拼接，可以可方便快捷升级机匣功能材料，增强了航空发动机机匣的通用性和可维护性。
附图说明
图1所示为本发明中分布式包容机匣的结构示意图；
图2所示为本发明中分布式包容机匣的端面示意图；
图3所示为本发明中凯夫拉纤维束连接机匣模块的示意图；
图4所示为本发明中分布式包容机匣的部分拆解示意图；
图5所示为本发明中分布式包容机匣的包容过程。
具体实施方式
如图1所示，本实施例中一种分布式包容机匣，包括若干机匣模块1、固定机匣模块1两端的固定环、缝制机匣模块1的凯夫拉纤维束2和气密层5，如图3所示，机匣模块1通过凯夫拉纤维束2缝制依次连接形成机匣筒体8，通过凯夫拉纤维束2，在叶片丢失撞击机匣内壁时，可以将一块机匣模块1的形变传递到整个机匣筒体8，通过机匣筒体8的其他机匣模块1分摊叶片丢失能量，提高整体机匣的包容能力。采用机匣模块1拼接成机匣筒体8，可以方便快捷升级机匣功能材料，增加发动机机匣的通用性和可维护性。
如图2和图4所示，固定环包括安装环3和卡环4，机匣模块1设置T字型的连接卡扣6，连接卡扣6包括连接部和卡扣部，卡扣部通过连接部与机匣模块1连接，连接部宽度小于卡扣部宽度，安装环3截面为圆环与机匣筒体8端面外圈连接，安装环3对应连接卡扣6设置若干工艺槽7，连接卡扣6的连接部卡入工艺槽7，卡环4与安装环3配合固定机匣模块1，卡环4截面为圆环与机匣筒体8端面内圈连接，卡环4对应安装环3的工艺槽7设置凹槽，连接卡扣6的卡扣部卡入卡环4的凹槽中，卡环4与安装环3配合卡紧固定机匣模块1。在叶片丢失撞击机匣内壁时，机匣模块1产生形变，连接卡扣6起阻尼作用，并且通过拉伸断裂吸收叶片丢失能量，提高整体机匣的包容能力。
机匣筒体8外侧面覆盖气密层5，气密层5包括缠绕在机匣筒体8外侧的凯夫拉纤维和覆盖机匣筒体8外侧凯夫拉纤维的树脂，气密层保证机匣的气密性，并且在叶片丢失时，包容丢失的叶片和碎片，保证机匣的包容性。
如图5所示，本实施例中上述包容机匣的包容过程为：叶片9丢失撞击机匣内壁时，叶片9产生弯折变形，机匣模块1首先受到冲击发生形变，机匣模块1的形变吸收一部分叶片丢失能量，同时机匣模块1的连接卡扣6起阻尼作用，并且通过拉伸断裂再吸收一部分叶片丢失能量；然后受到冲击的机匣模块1通过凯夫拉纤维束2将形变传递到整个机匣筒体8，机匣筒体8整体发生形变，机匣筒体8的其他机匣模块1分摊叶片丢失能量，进一步提升机匣的包容能力；机匣筒体8外部的气密层5包容丢失的叶片和碎片，保证机匣的包容性。

Claims (5)

1.一种分布式包容机匣，其特征在于，包括若干机匣模块、使机匣模块相互连接的凯夫拉纤维束以及固定机匣模块的固定环，所述机匣模块依次连接形成机匣筒体，凯夫拉纤维束依次缝制机匣筒体的每个机匣模块，所述固定环设置于机匣筒体两端固定机匣模块。
2.根据权利要求1所述的分布式包容机匣，其特征在于，所述固定环包括安装环和卡环，所述安装环设置若干工艺槽，所述机匣模块设置连接卡扣，机匣模块的连接卡扣卡入安装环的工艺槽，所述安装环设置于机匣筒体端面外圈，卡环设置于机匣筒体端面内圈，卡环与安装环配合卡紧固定机匣模块。
3.根据权利要求2所述的分布式包容机匣，其特征在于，所述连接卡扣为“T”字型，连接卡扣包括连接部和卡扣部，连接部宽度小于卡扣部，连接部卡入所述安装环的工艺槽。
4.根据权利要求1或2所述的分布式包容机匣，其特征在于，还包括气密层，所述气密层包括缠绕在机匣筒体外侧的凯夫拉纤维和覆盖机匣筒体外侧凯夫拉纤维的树脂。
5.一种根据权利要求1-5任意一项所述的分布式包容机匣的包容方法，其特征在于，包括以下内容：
叶片失效丢失撞击机匣，首先机匣模块形变吸收一部分叶片丢失能量，机匣模块形变使连接卡扣拉伸断裂，再吸收一部分叶片丢失能量，机匣模块通过凯夫拉纤维束将丢失叶片撞击造成的形变传到整个机匣筒体，分摊叶片丢失能量，气密层包容丢失的叶片和碎片。
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