CN114876644A - 一种周期性多孔承力支板 - Google Patents

Abstract

本发明一种周期性多孔承力支板，包括内环与外环，内环与外环为同心环形结构，内环与外环之间构成发动机外涵流道，内环与外环之间等距连接有若干支板，支板的内部设有冷却通道和周期性多孔金属点阵，基于CCA技术背景提供了一种增强热端部件冷却空气品质，利用发动机外涵温度较低空气与高压压气机后引出的冷却空气换热，使冷却空气在到达热端部件前具有更低的温度，能够增强热端部件的冷却效果，利用常规发动机都具有的中介机匣结构的承力支板构件冷却系统，在提高冷却空气品质的同时，并不增加发动机的非必要重量，反而使得中介机匣的质量得到了减轻。

Description

一种周期性多孔承力支板

技术领域：

本发明属于航空发动机热防护技术领域，特别涉及一种周期性多孔承力支板。

背景技术：

航空发动机性能的提升主要是依靠提高发动机涡轮前温度并在此基础上提高压气机增压比来实现的，但技术提升在带来巨大收益的同时，也会导致热端部件冷却热负荷的增加和压气机出口冷却空气品质的降低，对高性能航空发动机的冷却带来了传统冷却方式无法解决的严峻挑战；

为解决热端部件超温问题，现有航空发动机多从高压压气机后引入一股冷却空气，通入到需要冷却的热端部件中，随着航空发动机性能提升与代际更迭，高压压气机后气流温度随增压比不断提升，已不能满足热端部件对冷却的需求，冷却冷却空气技术随即在此背景下产生，Cooled Cooling Air，CCA技术是一种为提升冷却空气品质，在冷却空气引出后设置各类热交换结构与发动机外涵空气等温度更低流体换热，以此进一步降低冷却空气温度的技术。

目前航空发动机中CCA技术的实现主要依托空-空换热器或空-油换热器，这样的做法增加了发动机的总重，而航空发动机本是一种重量极度敏感的热力机械。

发明内容：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种周期性多孔承力支板，本发明提供的多功能承力支板结构，兼具承力和冷却两方面功能，相较于传统承力机匣单一承力功能更具优势。

为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：

一种周期性多孔承力支板，包括内环与外环，所述内环与外环为同心环形结构，所述内环与外环之间构成发动机外涵流道，所述内环与外环之间等距连接有若干支板，所述支板的内部设有冷却通道和周期性多孔金属点阵。

作为本发明的一种优选技术方案，所述冷却通道在支板之内，并在两端设有冷却空气进口与冷却空气出口。

作为本发明的一种优选技术方案，所述周期性多孔金属点阵按照一定的周期排布位于冷却通道中，所述周期性多孔金属点阵结构形式多样。

作为本发明的一种优选技术方案，所述冷却通道内通有从发动机高压压气机后引出的冷却空气，在流出冷却通道后通过后续空腔结构通入热端需冷却的部件内。

作为本发明的一种优选技术方案，所述支板由增材技术一体成型制造。

本发明的有益效果：

1.本发明提供的多功能承力支板结构，兼具承力和冷却两方面功能，相较于传统承力机匣单一承力功能更具优势。

2.多功能承力支板结构，基于CCA技术背景提供了一种增强热端部件冷却空气品质，利用发动机外涵温度较低空气与高压压气机后引出的冷却空气换热，使冷却空气在到达热端部件前具有更低的温度，能够增强热端部件的冷却效果，利用常规发动机都具有的中介机匣结构的承力支板构件冷却系统，在提高冷却空气品质的同时，并不增加发动机的非必要重量，反而使得中介机匣的质量得到了减轻。

3.承力支板结构，将周期性多孔金属材料与承力支板相结合，不但承力效果优良，不影响发动机承力支板的承力效果，而且会对冷却空气有强烈的扰流效果，在冷却通道内形成周期性的涡结构，进一步增强外涵空气与冷却空气的换热效果，降低冷却空气的温度。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的正视剖切结构示意图。

图中：1、内环；2、外环；3、支板；4、冷却通道；41、冷却空气进口；42、冷却空气出口；5、周期性多孔金属点阵。

具体实施方式：

如图1-2所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种周期性多孔承力支板，包括内环1与外环2，内环1与外环2为同心环形结构，内环1与外环2之间构成发动机外涵流道，内环1与外环2之间等距连接有若干支板3，支板3的内部设有冷却通道4和周期性多孔金属点阵5。

冷却通道4在支板3之内，并在两端设有冷却空气进口41与冷却空气出口42，周期性多孔金属点阵5按照一定的周期排布位于冷却通道4中，周期性多孔金属点阵5结构形式多样，可采用四面体形、金字塔形、Kagome形、X形晶格等，冷却通道4内通有从发动机高压压气机后引出的冷却空气，在流出冷却通道4后通过后续空腔结构通入热端需冷却的部件内，相邻两支板3间有相对低温的发动机外涵空气流过，支板3由增材技术一体成型制造。

具体的：一种周期性多孔承力支板，使用时，首先将本装置安装在航空发动机中介机匣位置，从高压压气机后引出的冷却空气经由支板3位于内环1侧的冷却空气进口41进入冷却通道4内部；内环1与外环2之间流过风扇/低压压气机后的外涵空气，这部分空气温度要比支板3内冷却空气温度更低，冷却空气在流经支板3内冷却通道4时，会与周期性多孔金属点阵5充分接触并形成多个复杂的涡结构，实现冷却空气与支板3之间的热交换，间接地将热量传递给外涵空气，实现了自身冷却品质的提升；冷却空气最后从支板3位于外环2侧的冷却空气出口42流出，通向后续需要冷却的热端部件中。

利用传统中介机匣的基础结构，采用周期性多孔金属与承力支板3相结合，兼具有承力和冷却两方面功能，在不影响机匣支板3的承力能力、不增加发动机多余重量的前提下，基于CCA技术降低了高压压气机后引出冷却空气的温度，实现了热端部件冷却空气品质的提升。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种周期性多孔承力支板，其特征在于，包括内环(1)与外环(2)，所述内环(1)与外环(2)为同心环形结构，所述内环(1)与外环(2)之间构成发动机外涵流道，所述内环(1)与外环(2)之间等距连接有若干支板(3)，所述支板(3)的内部设有冷却通道(4)和周期性多孔金属点阵(5)。

2.根据权利要求1所述的一种周期性多孔承力支板，其特征在于：所述冷却通道(4)在支板(3)之内，并在两端设有冷却空气进口(41)与冷却空气出口(42)。

3.根据权利要求1所述的一种周期性多孔承力支板，其特征在于：所述周期性多孔金属点阵(5)按照一定的周期排布位于冷却通道(4)中，所述周期性多孔金属点阵(5)结构形式多样。

4.根据权利要求1所述的一种周期性多孔承力支板，其特征在于：所述冷却通道(4)内通有从发动机高压压气机后引出的冷却空气，在流出冷却通道(4)后通过后续空腔结构通入热端需冷却的部件内。

5.根据权利要求1所述的一种周期性多孔承力支板，其特征在于：所述支板(3)由增材技术一体成型制造。

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