CN117005948A - 燃气涡轮发动机及用于其的连接装置和连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃气涡轮发动机及用于其的连接装置和连接方法。其中，所述连接装置，用于燃气涡轮发动机的风扇轴与低压涡轮轴、第一轴承短轴的连接，包括：熔断部，用于连接风扇轴与第一轴承短轴；降载部，用于连接风扇轴与低压涡轮轴，包括本体、刚性连接件以及柔性连接件，刚性连接件连接本体与风扇轴，柔性连接件连接本体与低压涡轮轴；其中，在熔断部因不平衡载荷而断开时，降载部承受风扇轴传递来的载荷，并在风扇轴与低压涡轮轴之间建立柔性连接。实现发动机的安全运行。

Description

燃气涡轮发动机及用于其的连接装置和连接方法

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，尤其涉及燃气涡轮发动机及用于其的连接装置和连接方法。

背景技术

航空发动机在运行过程中，存在由于外物吸入、疲劳等不可抗拒因素而导致风扇叶片脱落(以下简称FBO)的风险，而且风扇叶片脱落是发动机转子叶片脱落事件中产生不平衡载荷最大、危险程度最高的一种极限工况。根据航空发动机适航标准CCAR33.94条款中“叶片包容和转子不平衡试验”要求，在FBO工况下，安装系统不能在所受到的载荷下失效。在发生FBO事件时，不平衡载荷过大，传递到航空发动机关键零件载荷过高，危害航空发动机安全运行。因此，有必要针对FBO工况下，保证发动机安全运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种连接装置。

本发明的另一目的是提供一种燃气涡轮发动机。

本发明的又一目的是提供一种连接方法。

根据本发明一方面的一种连接装置，用于燃气涡轮发动机的风扇轴与低压涡轮轴、第一轴承短轴的连接，包括：熔断部，用于连接所述风扇轴与所述第一轴承短轴；降载部，用于连接所述风扇轴与所述低压涡轮轴，包括本体、刚性连接件以及柔性连接件，所述刚性连接件连接所述本体与所述风扇轴，所述柔性连接件连接所述本体与所述低压涡轮轴；其中，在所述熔断部因不平衡载荷而断开时，所述降载部承受所述风扇轴传递来的载荷，并在所述风扇轴与所述低压涡轮轴之间建立柔性连接。

本申请的技术方案通过设置熔断部与降载部，在发生FBO事件时，熔断部断开，风扇轴与第一轴承短轴失去刚性连接，同时降载部启用，风扇轴通过本体与低压涡轮轴建立新的柔性连接，风扇轴可绕发动机轴线摆动，降低了不平衡载荷，同时，风扇轴与本体的刚性连接处位于风扇轴与第一轴承短轴的刚性连接处的轴向后侧，增长了风扇轴的悬浮段的长度，降低了转子系统的临界转速，保证发动机的安全运行。

在所述的连接装置的一个或多个实施例中，所述风扇轴包括第一段、第二段、第三段，所述熔断部连接所述风扇轴的第二段与所述第一轴承短轴，所述降载部的本体连接所述风扇轴的第三段与所述低压涡轮轴；所述连接装置具有第一状态、第二状态：在所述第一状态，所述熔断部保持对所述风扇轴的第二段与所述第一轴承短轴的连接，所述降载部未启用，所述风扇轴与所述低压涡轮轴之间为刚性连接，所述风扇轴的第一段为悬浮状态；在所述第二状态，所述熔断部断开对所述风扇轴的第二段与所述第一轴承短轴的连接，所述降载部启用，所述风扇轴与所述低压涡轮轴之间为柔性连接，所述风扇轴的第一段、第二段为悬浮状态。

在所述的连接装置的一个或多个实施例中，所述降载部的所述本体为保护轴。

在所述的连接装置的一个或多个实施例中，所述降载部的所述刚性连接件包括套齿、锁紧螺母，所述套齿位于所述保护轴与所述风扇轴的所述第三段的轴向后侧之间，所述第三段的轴向前侧具有朝向径向内侧的凸起，所述锁紧螺母位于所述凸起的轴向前侧，所述锁紧螺母与所述保护轴的轴向前侧配合。

在所述的连接装置的一个或多个实施例中，所述降载部的所述刚性连接件包括螺栓，所述螺栓固定连接所述风扇轴的所述第三段与所述保护轴。

在所述的连接装置的一个或多个实施例中，所述降载部的所述柔性连接件包括第一环体，所述第一环体的径向尺寸由所述低压涡轮轴向径向内侧凸起构成，所述保护轴的轴向后端设有向径向外侧延伸的止挡部，所述第一环体的轴向尺寸位于所述风扇轴的所述第三段与所述止挡部之间，所述第一环体在径向内侧与所述保护轴接触，并在轴向两侧与所述第三段、所述止挡部具有接触间隙。

在所述的连接装置的一个或多个实施例中，所述降载部的所述柔性连接件包括环体件、第二环体，所述第二环体的径向尺寸由所述低压涡轮轴向径向内侧凸起构成，所述保护轴的轴向后端设有向径向外侧延伸的止挡部，所述环体件位于所述止挡部的轴向前侧，套设于所述保护轴与所述保护轴过盈配合，所述环体件在径向外侧与所述第二环体通过球面连接。

在所述的连接装置的一个或多个实施例中，所述降载部除了包括锁紧螺母，还包括调整件，所述调整件设置于所述第三段的所述凸起的轴向后侧，与所述锁紧螺母配合，用于调整所述风扇轴与所述低压涡轮轴的轴向间隙。

在所述的连接装置的一个或多个实施例中，所述熔断部包括颈缩螺栓，所述颈缩螺栓固定连接所述风扇轴的所述第二段与所述第一轴承短轴。

在所述的连接装置的一个或多个实施例中，所述熔断部包括紧固件、减薄段，所述紧固件固定连接所述风扇轴的所述第二段与所述第一轴承短轴，所述减薄段设置于所述第一轴承短轴上位于所述紧固件的轴向后侧。

根据本发明另一方面的一种燃气涡轮发动机，包括转子系统，所述转子系统包括风扇转子组件、第一轴承短轴、低压涡轮轴以及如上任意一项所述的连接装置，所述连接装置的熔断部连接所述风扇转子组件的风扇轴与所述第一轴承短轴，所述连接装置的降载部连接所述风扇转子组件的风扇轴与所述低压涡轮轴，所述第一轴承短轴与所述低压涡轮轴刚性连接。

在所述的燃气涡轮发动机的一个或多个实施例中，还包括静子系统及支承系统，所述转子系统通过所述支承系统连接所述静子系统，所述静子系统包括承力框架，所述支承系统包括第一轴承、第二轴承，所述第一轴承通过所述第一轴承的支承锥壁与所述承力框架连接，所述第二轴承通过所述第二轴承的支承锥壁与所述承力框架连接。

根据本发明又一方面的一种连接方法，用于燃气涡轮发动机的风扇轴与低压涡轮轴、第一轴承短轴的连接，包括在所述风扇轴与所述第一轴承短轴之间设置熔断部，在所述风扇轴与所述低压涡轮轴之间设置降载部；在发生风扇转子熔断事件后，所述熔断部即时响应熔断，解除所述第一轴承短轴与所述风扇轴的刚性连接，所述降载部启用，所述风扇轴通过所述降载部与所述低压涡轮轴建立柔性连接。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，需要注意的是，这些附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制，其中：

图1为一实施例的燃气涡轮发动机的结构示意图；

图2为一实施例的连接装置的结构示意图；

图3为一实施例的降载部的刚性连接件的结构示意图；

图4为另一实施例的降载部的刚性连接件的结构示意图；

图5为一实施例的降载部的柔性连接件的结构示意图；

图6为另一实施例的降载部的柔性连接件的结构示意图；

图7A为一实施例的根据图6所示的柔性连接件的左视剖视图；

图7B为一实施例的根据图7A所示的柔性连接件的A-A视角的剖视图；

图7C为一实施例的根据图7A所述的柔性连接件的B-B视角的剖视图；

图8为一实施例的熔断部的结构示意图；

图9为另一实施例的熔断部的结构示意图。

附图标记：

1000-燃气涡轮发动机；

100-连接装置；

200-转子系统，2001-风扇转子组件；

300-静子系统，3001-承力框架；

400-支承系统，4001-第一轴承，4002-第二轴承，4003-第一轴承的支承锥壁，4004-第二轴承的支承锥壁；

1-风扇轴，101-第一段，102-第二段，103-第三段，1031-凸起；

2-低压涡轮轴，21-第一环体，22-第二环体；

3-第一轴承短轴；

4-熔断部；

41-颈缩螺栓，411-连接段，412-颈缩部；

42-紧固件，43-减薄段；

5-降载部；

51-本体，511-保护轴，512-止挡部；

52-刚性连接件，11、521-套齿，10、522-锁紧螺母，523-螺栓；

53-柔性连接件，531-环体件；

54-调整件；

6-风扇转子，7-风扇转盘，8-增压级转子，9-增压级静子。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施方案。

在随后的描述中，“轴向”、“径向”、“前”、“后”、“内”、“外”或者其他方位术语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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部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发明的限制。另外，“前”、“后”的区分以飞机航向为基准，具体的，飞机飞往目的地的方向为“前”，反之为“后”。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”和/或“一实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

目前，随着对航空发动机发生FBO事件危害的重视，需要进一步设计保护结构。

本申请的发明人经过深入研究发现，传统的设计方法是增强FBO载荷传力路径上零件的自身强度，使其能够承受FBO极限工况下的不平衡载荷，满足适航技术要求。但是，这种方法会增加发动机的重量和成本，提高燃油消耗率，降低工作效率。还有一些航空发动机主制造商通过熔断设计，使得部分转子支承失效，进一步改变FBO载荷传力路径，同时改变转子系统的临界转速，实现降载保护作用。例如一些对比方案在第一轴承支承锥壁的安装边处采用颈缩螺栓的熔断结构、在第一轴承支承锥壁上设置减薄段的熔断结构，在发生FBO工况时，熔断结构失效，第一轴承完全失效，改变传力路径，同时释放了第一轴承对转子的约束，降低了不平衡载荷，起到了降载保护的作用。但是此类设计会使得第一轴承及其相关零件失效并失去约束而脱落，对其它零件造成冲击损伤，甚至对滑油系统造成破坏，影响第二轴承的正常运转，对发动机造成二次损伤。而且针对此类熔断降载结构的设计，发动机的第二轴承必须是止推轴承，否则当熔断结构失效时，第一轴承完全失效，转子系统没有轴向限位，整个风扇转子有脱落的风险，并且转子、静子之间也会产生碰磨，严重影响发动机的安全运行。

基于以上考虑，发明人经过深入研究，设计了一种连接装置，通过设置熔断部与降载部，在发生FBO事件时，熔断部断开，风扇轴与第一轴承短轴失去刚性连接，同时降载部启用，风扇轴通过本体与低压涡轮轴建立新的柔性连接，风扇轴可绕发动机轴线摆动，降低了不平衡载荷，同时，风扇轴与本体的刚性连接处位于风扇轴与第一轴承短轴的刚性连接处的轴向后侧，增长了风扇轴的悬浮段的长度，降低了转子系统的临界转速，保证发动机的安全运行。

另外，采用上述连接装置的燃气涡轮发动机，熔断部可以无需设置在第一轴承的支承锥壁与第二轴承的支承锥壁，保证了在正常工况下支承系统的支承强度，并且在熔断部失效之后，第一轴承、第二轴承仍然对转子系统起到支承作用且不影响支承强度，对于第一轴承、第二轴承的类型也没有限制。

虽然本申请实施例公开的连接装置适用于燃气涡轮发动机以达到保证FBO工况下安全运行的效果，但不以此为限，只要是发动机为了改变传力路径降低载荷可以应用本申请实施例公开的连接装置即可。

参考图1所示，在一些实施例中，燃气涡轮发动机的具体结构可以是，包括转子系统200、静子系统300以及支承系统400。转子系统200绕发动机轴线a转动。静子系统300包括承力框架3001，起到承力作用。转子系统200通过支承系统400连接静子系统300。支承系统400包括第一轴承4001、第二轴承4002。

参考图1结合图2所示，在一个实施例中，用于将燃气涡轮发动机1000的风扇轴1与低压涡轮轴2、第一轴承短轴3连接的连接装置100的具体结构可以是，包括熔断部4、降载部5。熔断部4用于连接风扇轴1与第一轴承短轴3。降载部5用于连接风扇轴1与低压涡轮轴2，降载部包括本体51、刚性连接件52以及柔性连接件53，刚性连接件52连接本体51与风扇轴1，柔性连接件53连接本体51与低压涡轮轴2。其中，在熔断部4因不平衡载荷而断开时，降载部5承受风扇轴1传递来的载荷，并在风扇轴1与低压涡轮轴2之间建立柔性连接。

此处的“第一轴承短轴3”的含义是指在发动机在正常运行状态下，将风扇轴1与低压涡轮轴2保持刚性连接并连接于第一轴承4001的轴，如图1所示，第一轴承短轴3的尺寸长度相对于风扇轴1、低压涡轮轴2的长度要短。

此处的“熔断部4”的含义是指在发生FBO工况下，熔断部4会自行断开，使风扇轴1与第一轴承短轴3断开连接，改变传力路径，降低载荷。

此处的“刚性连接件52”的含义是指由刚性连接件连接的两个部件之间构成刚性连接，不会因其中一个部件产生位移或受力时而发生相对位移或相对变形，如图1、图2所示，本体51通过刚性连接件52与风扇轴1连接，风扇轴1与本体51刚性连接为一体，二者之间不发生相对位移、相对转动或相对变形。

此处的“柔性连接件53”的含义是指由柔性连接件连接的两个部件之间构成柔性连接，可以发生相对位移、相对转动或相对变形，如图1、图2所示，本体51通过柔性连接件53与低压涡轮轴2连接，本体51可与低压涡轮轴2之间发生相对位移、相对转动，由于风扇轴1与本体51为刚性连接，进而风扇轴1可与低压涡轮轴2之间发生相对位移、相对转动。

本实施例的有益效果在于，通过设置熔断部与降载部，在发生FBO事件时，熔断部断开，风扇轴与第一轴承短轴失去刚性连接，同时降载部启用，风扇轴通过本体与低压涡轮轴建立新的柔性连接，风扇轴可绕发动机轴线摆动，降低了不平衡载荷，同时，风扇轴与本体的刚性连接处位于风扇轴与第一轴承短轴的刚性连接处的轴向后侧，增长了风扇轴的悬浮段的长度，降低了转子系统的临界转速，保证发动机的安全运行。

继续参考图1结合图2所示，在一些实施例中，连接装置100的具体结构可以是，风扇轴1包括第一段101、第二段102、第三段103，熔断部4连接风扇轴1的第二段102与第一轴承短轴3，降载部5的本体51连接风扇轴1的第三段103与低压涡轮轴2。连接装置100具有第一状态、第二状态：

在第一状态，熔断部4保持对风扇轴1的第二段102与第一轴承短轴3的连接，降载部5未启用，风扇轴1与低压涡轮轴2之间为刚性连接，风扇轴1的第一段101为悬浮状态。

此处的“第一状态”是指，发动机正常工作状态。

此处的“降载部5未启用”的含义是指，风扇轴1通过熔断部与第一轴承短轴3刚性连接，第一轴承短轴3与低压涡轮轴2刚性连接，进而风扇轴1通过第一轴承短轴3与低压涡轮轴2刚性连接，主要传力路径经由第一轴承短轴3而不经过降载部5。

此处的“悬浮状态”的含义是指一端为自由端，另一端与固定件刚性连接。

在第二状态，熔断部4断开对风扇轴1的第二段102与第一轴承短轴3的连接，降载部5启用，风扇轴1与低压涡轮轴2之间为柔性连接，风扇轴1的第一段101、第二段102为悬浮状态。

此处的“第二状态”是指发动机运行过程中发生FBO事件的工作状态。

此处的“降载部5启用”是指熔断部断开，风扇轴1通过降载部5与低压涡轮轴2柔性连接，主要传力路径从经由第一轴承短轴3变更为经由降载部5。

通过设置熔断部与降载部，改变FBO事件发生时的传力路径，降低不平衡载荷，同时风扇轴的悬浮段由第一段变为第一段和第二段，悬浮段长度变长，降低了转子系统的临界转速，保证发动机的安全运行。

参考图2结合图3所示，在一些实施例中，降载部5的具体结构可以是，本体51为保护轴511。如此设置的有益效果在于，结构简单，便于结构连接。

继续参考图2结合图3所示，在一些实施例中，降载部5的刚性连接件52的具体结构可以是，包括套齿521、锁紧螺母522。套齿521位于保护轴511与风扇轴1的第三段103的轴向后侧之间，第三段103的轴向前侧具有朝向径向内侧的凸起1031，锁紧螺母522位于凸起1031的轴向前侧，锁紧螺母522与保护轴511的轴向前侧配合。

此处的“套齿521位于保护轴511与风扇轴1的第三段103的轴向后侧之间”的含义是指保护轴511在其径向外侧具有外齿(图上未示出)，第三段103的轴向后侧在其径向内侧具有内齿(图上未示出)，外齿与内齿配合构成套齿521。

此处的“锁紧螺母522与保护轴511的轴向前侧配合”的含义是指保护轴511的轴向前侧具有与锁紧螺母522相配合的螺纹结构，使得锁紧螺母522可沿保护轴511在轴向上前后旋动。

如此设置的有益效果在于，套齿的设置使整体结构紧凑，且承载能力高、定心性能好，锁紧螺母为保护轴与风扇轴的连接提供轴向压紧力，限制风扇轴与保护轴的相对位移，提高连接刚性。

参考图4所示，在另一些实施例中，降载部5的刚性连接件52的具体结构可以是，包括螺栓523，螺栓523固定连接风扇轴1的第三段103与保护轴511。如此设置的有益效果在于，结构简单，制造成本低。

参考图2结合图5所示，在一些实施例中，降载部5的柔性连接件53的具体结构可以是，包括第一环体21，第一环体21的径向尺寸由低压涡轮轴2向径向内侧凸起构成，第一环体21在径向内侧与保护轴511接触，保护轴511的轴向后端设有向径向外侧延伸的止挡部512，第一环体21的轴向尺寸位于风扇轴1的第三段103与止挡部512之间，并在轴向两侧与第三段103、止挡部512具有接触间隙b、c。

此处的“第一环体21的径向尺寸由低压涡轮轴2向径向内侧凸起构成，第一环体21在径向内侧与保护轴511接触”的含义是指第一环体21的径向内侧圆柱面与保护轴511的径向外侧表面接触贴合构成径向接触面d。

此处的“第一环体21的轴向尺寸位于风扇轴1的第三段103与止挡部512之间”的含义是指第三段103与止挡部512对第一环体21进行轴向限位，防止低压涡轮轴与风扇轴发生脱落。

本实施例的有益效果在于，径向接触面d保证了风扇轴与和低压涡轮轴连接的同时又可以使风扇轴绕发动机轴线a做径向摆动，降低了不平衡载荷，接触间隙b、c使得在不限制风扇轴自由度的情况下还可以提供局部刚度，轴向的前、后限位可以避免风扇轴与低压涡轮轴之间发生脱落。

参考图2结合图6至图7C所示，在另一些实施例中，降载部5的柔性连接件53的具体结构可以是，包括环体件531、第二环体22，第二环体22的径向尺寸由低压涡轮轴2向径向内侧凸起构成，保护轴511的轴向后端设有向径向外侧延伸的止挡部512，环体件531位于止挡部512的轴向前侧，套设于保护轴511与保护轴511过盈配合，环体件531在径向外侧与第二环体22通过球面e连接。如此设置的有益效果在于，球面接触保证风扇轴与低压涡轮轴连接的同时允许风扇轴绕发动机轴线a做径向摆动，降低不平衡载荷。

在一些实施例中，如图6所示，第二环体22的轴向尺寸位于第三段103与止挡部512之间，第三段103、止挡部512对第二环体22进行轴向限位，第二环体22在轴向与第三段103、止挡部512具有接触间隙f、g，使得在不限制风扇轴自由度的情况下还可以提供局部刚度，轴向的前、后限位可以避免风扇轴与低压涡轮轴之间发生脱落。

在一些实施例中，如图7A至图7C所示，低压涡轮轴2在球面e连接处对称的去除部分球面，去除部分长度大于环体件531的轴向长度，保证环体件531与第二环体22的可装配性。

参考图1结合图3、图5所示，在一些实施例中，降载部5的具体结构可以是，还包括调整件54，调整件54设置于第三段103的凸起1031的轴向后侧，与锁紧螺母522配合，用于调整风扇轴1与低压涡轮轴2的轴向间隙，通过改变调整件54的长度，改变第三段103与第一环体21的接触间隙b的大小，以在不限制风扇轴自由度、保证柔性连接的情况下获得不同的局部刚度，使降载部更具设计性增强适用性。在一些实施例中，如图3所示，调整件54为调整垫，调整垫采用刚性材料制成，以便于对风扇轴与低压涡轮轴的轴向间隙值进行控制。。

参考图2结合图8所示，在一些实施例中，熔断部4的具体结构可以是，包括颈缩螺栓41，颈缩螺栓41固定连接风扇轴1的第二段102与第一轴承短轴3。此处的“颈缩螺栓41”的含义是指螺栓在连接段411具有缩颈部412，缩颈部412的直径尺寸小于颈缩螺栓41其他的直径尺寸，以使缩颈部的机械性能弱于其他部位。颈缩螺栓可在预定载荷下，在缩颈部断开，使风扇轴与第一轴承短轴连接失效，改变传力路径。

参考图2结合图9所示，在另一些实施例中，熔断部4的具体结构可以是，包括紧固件42、减薄段43，紧固件42固定连接风扇轴1的第二段102与第一轴承短轴3，减薄段43设置于第一轴承短轴3上位于紧固件42的轴向后侧。此处的“紧固件42”可采用螺栓等对第二段与第一轴承短轴进行连接。此处的“减薄段43”的含义是指，减薄段的外周尺寸小于第一轴承短轴上的其他位置的外周尺寸，以使减薄段的承力能力等机械性能弱于其他位置，在发生FBO事件时，在减薄段处断裂，是熔断部失效，改变传力路径。

参考图1所示，在一个实施例中，燃气涡轮发动机1000的具体结构可以是，包括转子系统200，转子系统200包括风扇转子组件2001、第一轴承短轴3、低压涡轮轴2以及如上所述的连接装置100，连接装置100的熔断部4连接风扇转子组件200的风扇轴1与第一轴承短轴3，连接装置100的降载部5连接风扇转子组件200的风扇轴1与低压涡轮轴2，第一轴承短轴3与低压涡轮轴2刚性连接。

此处的“第一轴承短轴3与低压涡轮轴2刚性连接”，例如图1所示，可采用锁紧螺母10与套齿11实现第一轴承短轴3与低压涡轮轴2的刚性连接。但不限于此，还可采用螺栓连接等结构。

采用了如上所述的连接装置的燃气涡轮发动机，在发生FBO事件时，可通过熔断部断开启用降载部，改变传力路径，风扇轴与低压涡轮轴建立新的柔性连接，风扇转子组件可绕发动机轴线摆动，降低不平衡载荷，同时增长风扇转子组件的悬浮段长度，降低转子系统临界转速，保证发动机的安全运行。

在一些实施例中，如图1所示，风扇转子组件2001还包括风扇转子转子系统200还包括风扇转子6、风扇盘7，风扇转子6通过风扇盘7与风扇轴1连接，转子系统200还包括增压级转子8。

继续参考图1所示，在一些实施例中，燃气涡轮发动机1000的具体结构可以是，还包括静子系统300及支承系统400，转子系统200通过支承系统400连接静子系统300，静子系统300包括承力框架3001，支承系统400包括第一轴承4001、第二轴承4002，第一轴承4001通过第一轴承的支承锥壁4003与承力框架3001连接，第二轴承4002通过第二轴承的支承锥壁4004与承力框架3001连接。

此处的“第一轴承4001、第二轴承4002”不限于图1至图4所示的结构，第一轴承4001、第二轴承4002均可设置为止推轴承，或其他结构形式。

本实施例的有益效果在于，熔断部无需设置在第一轴承的支承锥壁与第二轴承的承锥壁，保证了在正常工况下的支承强度，并且在熔断部失效之后，第一轴承、第二轴承仍然对转子系统起到支承作用且不影响支承强度，同时对第一轴承、第二轴承的类型选择也没有限制。

在一些实施例中，如图1所示，静子系统300还包括增压级静子9。

参考图1至图9所示，在一个实施例中，用于燃气涡轮发动机1000的风扇轴1与低压涡轮轴2、第一轴承短轴3连接的连接方法的具体步骤可以是，包括在风扇轴1与第一轴承短轴3之间设置熔断部4，在风扇轴1与低压涡轮轴2之间设置降载部5；在发生风扇转子熔断事件后，熔断部4即时响应熔断，解除第一轴承短轴3与风扇轴1的刚性连接，降载部5启用，风扇轴1通过降载部5与低压涡轮轴2建立柔性连接。采用所述的连接方法可保证发动机正常工作状态时，发动机的支承系统的支承强度，在发生FBO事件时，熔断部失效降载部启用，改变传力路径，使风扇轴可带动风扇转子绕发动机轴线a摆动，降低不平衡载荷，增长风扇轴的悬浮段长度，降低转子系统临界转速，同时，支承系统依然对转子系统保持支承且不影响支承强度，保证发动机的安全运行。

综上所述，以上实施例介绍的燃气涡轮发动机及用于其的连接装置和连接方法的有益效果包括但不限于以下之一或组合：

1.通过设置熔断部与降载部，在发生FBO事件时，熔断部断开，风扇轴与第一轴承短轴失去刚性连接，同时降载部启用，风扇轴通过本体与低压涡轮轴建立新的柔性连接，风扇轴可绕发动机轴线摆动，降低了不平衡载荷，同时，风扇轴与本体的刚性连接处位于风扇轴与第一轴承短轴的刚性连接处的轴向后侧，增长了风扇轴的悬浮段的长度，降低了转子系统的临界转速，保证发动机的安全运行。

2.采用了如上所述的连接装置的燃气涡轮发动机，在发生FBO事件时，可通过熔断部断开启用降载部，改变传力路径，风扇轴与低压涡轮轴建立新的柔性连接，风扇转子组件可绕发动机轴线摆动，降低不平衡载荷，同时增长风扇转子组件的悬浮段长度，降低转子系统临界转速，保证发动机的安全运行。

3.采用了如上所述的连接装置的燃气涡轮发动机，熔断部无需设置在第一轴承的支承锥壁与第二轴承的承锥壁，保证了在正常工况下的支承强度，并且在熔断部失效之后，第一轴承、第二轴承仍然对转子系统起到支承作用且不影响支承强度，同时对第一轴承、第二轴承的类型选择也没有限制

4.用所述的连接方法可保证发动机正常工作状态时，发动机的支承系统的支承强度，在发生FBO事件时，熔断部失效降载部启用，改变传力路径，使风扇轴可带动风扇转子绕发动机轴线a摆动，降低不平衡载荷，增长风扇轴的悬浮段长度，降低转子系统临界转速，同时，支承系统依然对转子系统保持支承且不影响支承强度，保证发动机的安全运行。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种连接装置，用于燃气涡轮发动机的风扇轴与低压涡轮轴、第一轴承短轴的连接，其特征在于，包括：

熔断部，用于连接所述风扇轴与所述第一轴承短轴；

降载部，用于连接所述风扇轴与所述低压涡轮轴，包括本体、刚性连接件以及柔性连接件，所述刚性连接件连接所述本体与所述风扇轴，所述柔性连接件连接所述本体与所述低压涡轮轴；

其中，在所述熔断部因不平衡载荷而断开时，所述降载部承受所述风扇轴传递来的载荷，并在所述风扇轴与所述低压涡轮轴之间建立柔性连接。

2.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述风扇轴包括第一段、第二段、第三段，所述熔断部连接所述风扇轴的第二段与所述第一轴承短轴，所述降载部的本体连接所述风扇轴的第三段与所述低压涡轮轴；所述连接装置具有第一状态、第二状态：

在所述第一状态，所述熔断部保持对所述风扇轴的第二段与所述第一轴承短轴的连接，所述降载部未启用，所述风扇轴与所述低压涡轮轴之间为刚性连接，所述风扇轴的第一段为悬浮状态；

在所述第二状态，所述熔断部断开对所述风扇轴的第二段与所述第一轴承短轴的连接，所述降载部启用，所述风扇轴与所述低压涡轮轴之间为柔性连接，所述风扇轴的第一段、第二段为悬浮状态。

3.根据权利要求2所述的连接装置，其特征在于，所述降载部的所述本体为保护轴。

4.根据权利要求3所述的连接装置，其特征在于，所述降载部的所述刚性连接件包括套齿、锁紧螺母，所述套齿位于所述保护轴与所述风扇轴的所述第三段的轴向后侧之间，所述第三段的轴向前侧具有朝向径向内侧的凸起，所述锁紧螺母位于所述凸起的轴向前侧，所述锁紧螺母与所述保护轴的轴向前侧配合。

5.根据权利要求3所述的连接装置，其特征在于，所述降载部的所述刚性连接件包括螺栓，所述螺栓固定连接所述风扇轴的所述第三段与所述保护轴。

6.根据权利要求4所述的连接装置，其特征在于，所述降载部的所述柔性连接件包括第一环体，所述第一环体的径向尺寸由所述低压涡轮轴向径向内侧凸起构成，所述保护轴的轴向后端设有向径向外侧延伸的止挡部，所述第一环体的轴向尺寸位于所述风扇轴的所述第三段与所述止挡部之间，所述第一环体在径向内侧与所述保护轴接触，并在轴向两侧与所述第三段、所述止挡部具有接触间隙。

7.根据权利要求4所述的连接装置，其特征在于，所述降载部的所述柔性连接件包括环体件、第二环体，所述第二环体的径向尺寸由所述低压涡轮轴向径向内侧凸起构成，所述保护轴的轴向后端设有向径向外侧延伸的止挡部，所述环体件位于所述止挡部的轴向前侧，套设于所述保护轴与所述保护轴过盈配合，所述环体件在径向外侧与所述第二环体通过球面连接。

8.根据权利要求6-7任意一项所述的连接装置，其特征在于，所述降载部还包括调整件，所述调整件设置于所述第三段的所述凸起的轴向后侧，与所述锁紧螺母配合，用于调整所述风扇轴与所述低压涡轮轴的轴向间隙。

9.根据权利要求2所述的连接装置，其特征在于，所述熔断部包括颈缩螺栓，所述颈缩螺栓固定连接所述风扇轴的所述第二段与所述第一轴承短轴。

10.根据权利要求2所述的连接装置，其特征在于，所述熔断部包括紧固件、减薄段，所述紧固件固定连接所述风扇轴的所述第二段与所述第一轴承短轴，所述减薄段设置于所述第一轴承短轴上位于所述紧固件的轴向后侧。

11.一种燃气涡轮发动机，其特征在于，包括转子系统，所述转子系统包括风扇转子组件、第一轴承短轴、低压涡轮轴以及如权利要求1-10任意一项所述的连接装置，所述连接装置的熔断部连接所述风扇转子组件的风扇轴与所述第一轴承短轴，所述连接装置的降载部连接所述风扇转子组件的风扇轴与所述低压涡轮轴，所述第一轴承短轴与所述低压涡轮轴刚性连接。

12.根据权利要求11所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，还包括静子系统及支承系统，所述转子系统通过所述支承系统连接所述静子系统，所述静子系统包括承力框架，所述支承系统包括第一轴承、第二轴承，所述第一轴承通过所述第一轴承的支承锥壁与所述承力框架连接，所述第二轴承通过所述第二轴承的支承锥壁与所述承力框架连接。

13.一种连接方法，用于燃气涡轮发动机的风扇轴与低压涡轮轴、第一轴承短轴的连接，其特征在于，包括在所述风扇轴与所述第一轴承短轴之间设置熔断部，在所述风扇轴与所述低压涡轮轴之间设置降载部；在发生风扇转子熔断事件后，所述熔断部即时响应熔断，解除所述第一轴承短轴与所述风扇轴的刚性连接，所述降载部启用，所述风扇轴通过所述降载部与所述低压涡轮轴建立柔性连接。