CN113123881A - 发动机的支承结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机支承结构。发动机包括沿进风方向依次设置的风扇增压级转子、中介机匣、核心机转子、级间机匣和低涡转子。该支承结构包括沿进风方向依序设置的第一支点、第二支点和第三支点，第一支点用于支承风扇增压级转子，第二支点用于支承核心机转子的前端，第三支点用于支承核心机转子的后端和低涡转子，第一支点、第二支点通过中介机匣支承，第三支点通过级间机匣支承。本发明提出了一种发动机支承结构，采用三个支点支承，减少零件数量，降低发动机总重量，提高发动机推重比。

Description

发动机的支承结构

技术领域

本发明涉及航空发动机结构设计和制造技术领域，尤其涉及一种发动机的支承结构。

背景技术

燃气涡轮发动机主要由进气装置、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。从进气装置进入的空气在压气机中被压缩后，进入燃烧室并在那里与喷入的燃油混合燃烧，生成高温高压燃气。燃气在膨胀过程中驱动涡轮作高速旋转，将部分能量转变为涡轮功。涡轮带动压气机不断吸进空气并进行压缩，使发动机能连续工作。一般由高压压气机、燃烧室、高压涡轮三大部件组成发动机的核心机。其中，各主要部件说明如下：

风扇/压气机：提高空气压力，为燃烧室供气。

燃烧室:燃油与压缩空气混合燃烧，提供高温、高压燃气，一部分燃气推动涡轮做功；一部分燃气用于产生推力。

涡轮：做功带动压气机不断吸进空气并进行压缩，使发动机能连续工作。

高压转子：高压压气机转子与高压涡轮转子通过止口定心短螺栓连接形成高压转子。

低压转子：风扇增压级转子与低压涡轮转子连接形成低压转子。航空发动机结构复杂，零件数量、种类繁多，零件加工制造精度高，各部件、整机装配难度极大。目前，常规构型航空发动机支承方案一般涉及5-8个支点，承力机匣一般需要3-4个。

图1示出了现有发动机5支点支承结构示意图。图2示出了图1中高压转子的支承结构。图3示出了图1中低压转子的支承结构。如图所示的是发动机的支承结构100。该发动机包括沿进风方向依序设置的风扇增压级转子101、中介机匣102、核心机转子103、级间机匣104和低涡转子105，支承结构100包括沿进风方向依序设置的第1～5号支点106～110。其中，发动机的风扇增压级转子101采用1号支点106、2号支点107来支承。在低涡转子105的轴后端设置了一个5号支点110,使低压转子整体形成0-2-1的支承结构。3号支点108和4号支点109用来支承核心机转子103的前后端，则高压转子形成1-0-1的支承结构。1号支点106、2号支点107和3号支点108由中间机匣102支承，4号支点109和5号支点110由级间机匣104支承。该发动机的支承结构100用以增加低压转子的纵向刚性。但是采用5个支点，导致零件数量多，发动机整机重量居高不下、推重比进一步提高受到很大限制，同时由于零件多导致整机可靠性较差、装配难度加大。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种发动机的支承结构，采用三个支点，减少零件数量，降低发动机总重量，提高发动机推重比。

具体地，本发明提出了一种发动机支承结构，所述发动机包括沿进风方向依次设置的风扇增压级转子、中介机匣、核心机转子、级间机匣和低涡转子，所述支承结构包括沿进风方向依序设置的第一支点、第二支点和第三支点，所述第一支点用于支承所述风扇增压级转子，所述第二支点用于支承所述核心机转子的前端，所述第三支点用于支承所述核心机转子的后端和所述低涡转子，所述第一支点、第二支点通过所述中介机匣支承，所述第三支点通过所述级间机匣支承。

根据本发明的一个实施例，所述风扇增压级转子和低涡转子形成所述发动机的低压转子，所述低压转子由所述第一支点和第三支点支承。

根据本发明的一个实施例，所述第一支点和第二支点包括角接触轴承。

根据本发明的一个实施例，所述第三支点包括滚棒轴承。

根据本发明的一个实施例，所述第三支点包括两个嵌套连接的滚棒轴承，其中一个所述滚棒轴承的外环支承在所述级间机匣上，其内环支承在所述核心机转子的后轴颈上；另一个所述滚棒轴承的外环支承在所述核心机转子的后轴颈内表面上，其内环支承在所述低涡转子的轴上。

根据本发明的一个实施例，所述风扇增压级转子和低涡转子的转轴之间通过柱面定心、花键传扭，轴端大螺母连接。

本发明提供的一种发动机支承结构，采用三个支点来支承高、低压转子，与现有技术相比，减少零件数量，降低发动机总重量及装配难度，提高发动机推重比。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。

附图中：

图1示出了现有发动机5支点支承结构示意图。

图2示出了图1中高压转子的支承结构。

图3示出了图1中低压转子的支承结构。

图4示出了本发明一个实施例的发动机的支承结构的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

发动机支承结构 100、200 风扇增压级转子 101、201

中介机匣 102、202 核心机转子 103、203

级间机匣 104、204 低涡转子 105、205

1号支点 106 2号支点 107

3号支点 108 4号支点 109

5号支点 110 第一支点 206

第二支点 207 第三支点 208

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者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；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图2示出了本发明一个实施例的发动机的支承结构的示意图。如图所示，一种发动机支承结构200中的发动机包括沿进风方向依序设置的风扇增压级转子201、中介机匣202、核心机转子203、级间机匣204和低涡转子205。支承结构200包括沿进风方向依序设置的第一支点206、第二支点207和第三支点208。第一支点206用于支承风扇增压级转子201。第二支点207用于支承核心机转子203的前端，第三支点208用于支承低涡转子205。其中，第一支点206和第二支点207通过中介机匣202支承，第三支点208通过级间机匣204支承。

本发明提供的发动机的支承结构200突破了传统意义上的发动机结构形式，将常规的5支点结构改为3支点结构，有效降低了发动机的结构复杂度，能够缩短轴向尺寸。其中，低压转子包括风扇增压级转子201和低涡转子205，高压转子包括核心机转子203。具体来说，低压转子采用第一支点206和第三支点208形成0-1-1-0的支承方案，中介机匣202通过第一支点206来支承风扇增压级转子201，级间机匣204通过第三支点208来支承低涡转子205。中介机匣202和级间机匣204分别通过第二支点207和第三支点208来支承核心机转子203的前后端，使高压转子形成1-0-1的支承方案。与现有技术相比，相当于将图1现有技术中的4号支点109和5号支点110合并，形成新的第三支点208；并将图1现有技术中的1号支点106和2号支点107合并，形成新的第一支点206。容易理解的，支点数量的减少，可以降低发动机结构的复杂度，有效缩短轴向尺寸。进一步的，使得发动机的零件种类和数量减少，发动机的重量降低、推重比提高。同时，发动机的加工、装配难度进一步下降，有效提升提高发动机的运行可靠性。此外，支点数量的减少，使得相应的滑油系统设计难度降低，提升燃油耗油率。

较佳地，风扇增压级转子201和低涡转子205形成发动机的低压转子。该低压转子由第一支点206和第三支点208支承。风扇增压级转子201和低涡转子205共轴。

较佳地，第一支点206和第二支点207包括角接触轴承。

较佳地，第三支点208包括滚棒轴承。更佳地，第三支点208包括两个嵌套连接的滚棒轴承。其中一个滚棒轴承的外环支承在级间机匣204上，其内环支承在核心机转子203的后轴颈上；另一个滚棒轴承的外环支承在核心机转子203的后轴颈内表面上，其内环支承在低涡转子205的轴上。

较佳地，风扇增压级转子201和低涡转子203之间通过柱面定心、花键传扭，轴端大螺母连接。

本发明提供的发动机支承结构200具有以下优点：

1.支点数减少为3个。

2.低压转子结构由原来的0-2-1变为0-1-1-0结构，能够降低发动机的结构复杂度，轴向尺寸缩短，与现有技术相比，低压转子的双支点轴向跨距减小近700mm。

3.零件种类、数量减少、发动机重量降低、推重比提高。

4.加工、装配难度进一步下降。

5.提升发动机的可靠性。

6.降低滑油系统的设计难度。

7.有效降低燃油耗油率。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (6)

1.一种发动机支承结构，所述发动机包括沿进风方向依次设置的风扇增压级转子、中介机匣、核心机转子、级间机匣和低涡转子，所述支承结构包括沿进风方向依序设置的第一支点、第二支点和第三支点，所述第一支点用于支承所述风扇增压级转子，所述第二支点用于支承所述核心机转子的前端，所述第三支点用于支承所述核心机转子的后端和所述低涡转子，所述第一支点、第二支点通过所述中介机匣支承，所述第三支点通过所述级间机匣支承。

2.如权利要求1所述的发动机支承结构，其特征在于，所述风扇增压级转子和低涡转子形成所述发动机的低压转子，所述低压转子由所述第一支点和第三支点支承。

3.如权利要求1所述的发动机支承结构，其特征在于，所述第一支点和第二支点包括角接触轴承。

4.如权利要求1所述的发动机支承结构，其特征在于，所述第三支点包括滚棒轴承。

5.如权利要求4所述的发动机支承结构，其特征在于，所述第三支点包括两个嵌套连接的滚棒轴承，其中一个所述滚棒轴承的外环支承在所述级间机匣上，其内环支承在所述核心机转子的后轴颈上；另一个所述滚棒轴承的外环支承在所述核心机转子的后轴颈内表面上，其内环支承在所述低涡转子的轴上。

6.如权利要求2所述的发动机支承结构，其特征在于，所述风扇增压级转子和低涡转子的转轴之间通过柱面定心、花键传扭，轴端大螺母连接。

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