CN210460763U - 一种新型飞机发动机用转子 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型飞机发动机用转子，包括转盘和连接在转盘上的叶片，所述叶片包括叶冠、叶身及叶根，所述叶冠底部设有T型凸块，叶身内部设有中空的容纳腔以容纳叶冠底部的凸块；所述叶身两侧分别设有凸肩，凸肩上下表面为对称的空间曲面，曲面沿叶身弦向为圆弧段，凸肩的最大厚度在凸肩与叶身侧壁的连接处，凸肩的厚度沿叶身弦向是逐渐降低的；所述转盘上的叶片分为间隔设置的若干圈静叶和动叶，将转盘以一过圆心的水平横面分为上段和下段，每一圈静叶在上下两段中的叶片数量不一致。本实用新型叶冠通过凸块与叶身单独连接的结构，使得叶片在工作时，能够降低集中在叶冠底部的应力，有效避免叶冠的开裂，防止叶冠从叶身上脱落。

Description

一种新型飞机发动机用转子

技术领域

本实用新型涉及发动机转子技术领域，特别是涉及一种新型飞机发动机用转子。

背景技术

飞机发动机的转子结构复杂，转速高，设计要求大高、难度大。其轮盘不仅在高速下承受较大的外负荷，其径向还受有较大的温差和很大的热应力。且轮盘上安装的叶片因为受有较高的离心负荷和气动负荷等，很容易产生故障。为了避免因为轮盘和其叶片振动对发动机带来的损害，叶片常采用一体成型结构，且在叶身上设有一个用于减振和提高叶片支撑刚性的阻尼凸肩。叶片装好后，阻尼凸肩连接成一环状，彼此制约，增强刚性，以降低叶身根部的弯曲和扭转应力。但传统叶片上的凸肩一般为上下表面呈等厚的平行平面，其前后边缘为朝凸肩内部弯曲的弧面，虽然叶片之间通过凸肩仍能相连形成一个整体的转轴，其上下等厚的平行平面不利于高速旋转叶片之间空气的流通，且前后边缘弯曲的弧面会造成气流压力的损失，不利于转子的长期运转。且增加凸肩后，对于叶片来说，其总体质量增加，会使得单个叶片的自振频率降低，对叶身的强度不利。因此，提出一种新型飞机发动机用转子是很有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了克服上述缺陷，提出一种新型飞机发动机用转子以加强叶片的抗振性，提高发动机整机工作的稳定性。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种新型飞机发动机用转子，包括转盘和连接在转盘上的叶片，所述叶片包括叶冠、叶身及叶根，所述叶冠底部设有T型凸块，叶身内部设有中空的容纳腔以容纳叶冠底部的凸块；所述叶身两侧分别设有凸肩，凸肩上下表面为对称的空间曲面，曲面沿叶身弦向为圆弧段，凸肩的最大厚度在凸肩与叶身侧壁的连接处，凸肩的厚度沿叶身弦向是逐渐降低的，即越靠近凸肩侧边越薄；所述转盘上的叶片分为间隔设置的若干圈静叶和动叶，将转盘以一过圆心的水平横面分为上段和下段，每一圈静叶在上下两段中的叶片数量不一致。

进一步地，所述叶身内部的容纳腔其截面呈十字型，即容纳腔横向两侧分别开设有凹槽。

进一步地，所述凹槽的侧壁设有弹簧构件。

进一步地，所述T型凸块与容纳腔固定后，容纳腔底部仍为空腔。

进一步地，所述转盘在相邻两圈的静叶中，前一圈为上段的静叶多，下一圈为下段的静叶多。

进一步地，所述叶片一侧的凸肩向下倾斜，另一侧的凸肩向上倾斜。

由于采用了上述方案，本实用新型的有益效果在于：解决了现有技术的不足，本实用新型提出一种新型飞机发动机用转子，其好处是：

（1）本实用新型叶冠通过凸块与叶身单独连接的结构，使得叶片在工作时，能够降低集中在叶冠底部的应力，有效避免叶冠的开裂，防止叶冠从叶身上脱落，从而避免影响发动机整机的运行。

（2）本实用新型采用不等厚的凸肩，在减轻凸肩自身重量的情况下，还可使得其最大弯曲应力方向与叶片弦向有一定的夹角，则凸肩的最大弯曲应力点远离凸肩与叶身的连接处，避免出现该部位应力集中的现象。

（3）在工作时，相邻叶片之间的凸肩虽然彼此接触，但因为凸肩上下表面均为曲面，且其尾部最薄，且叶身两侧的凸肩不位于同一平面，这样的设计更便于空气沿着凸肩倾斜的方向流通，保证了叶片间的气流度，提高了叶片工作的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型所述凸肩与叶身连接的正视图。

图2是本实用新型所述凸肩与叶身连接的俯视图。

图3是本实用新型所述叶冠与叶身连接的剖视图。

图4是现有技术中凸肩与叶身连接的示意图，其中（a）图是俯视图，（b）图是正视图。

附图标记： 1-叶冠，2-叶身，3-凸块，4-容纳腔，5-凸肩，6-凹槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

一种新型飞机发动机用转子，包括转盘和连接在转盘上的叶片，所述叶片包括叶冠1、叶身2及叶根，叶片通过其叶根与转盘连接。传统转子用的叶片，叶片整体为一体成形结构，但因为其叶身相较于其他部位而言比较薄，在高速转动时，叶身之间容易发生共振，使得单个叶片与其叶冠或叶根的结合处发生开裂，最后造成整个叶片的破损，影响发动机整机的正常工作。所以本实用新型对叶片的结构进行了新的设计，以提高叶片的抗振性，延长叶片的使用寿命，提高发动机运行的稳定性。

具体地说，所述叶冠1底部设有T型凸块3，叶身2内部设有中空的竖向容纳腔4以容纳叶冠1底部的凸块3。叶身2内部的容纳腔4其截面呈十字型，即容纳腔4横向两侧分别开设有凹槽6，如图3所示。所述两凹槽6的侧壁均设有弹簧构件，叶冠1与叶身2通过容纳腔4与凸块3的连接实现固定。所述弹簧构件为航空发动机中常使用的弹簧构件，因此在这里对其详细结构不做过多描述。采用叶冠1通过凸块3与叶身2单独连接的结构，使得叶片在工作时，能够降低集中在叶冠1底部的应力，即可有效避免叶冠1的开裂，防止叶冠1从叶身2上脱落，从而避免影响发动机整机的运行。进一步地，因为容纳腔4截面呈十字型，设计为这样的结构，在容纳凸块3之后，容纳腔4底部还留有部分空间，此部分腔体进一步地降低了叶身2的重量，且其还可作为叶身2内部的冷却腔降低叶身2的温度，从而降低转子在高速运转时，叶身2与叶冠1之间的热应力，以提高叶片的工作稳定性。

进一步地，在叶片的两侧还分别设有凸肩5，以降低叶片的振动及提高抗外物打击的能力。传统叶片上的凸肩一般为上下表面呈等厚的平行平面，其正视图如图4（b）所示，凸肩的前后边缘为朝凸肩内部弯曲的弧面，其俯视图如图4（a）所示。虽然叶片之间通过凸肩仍能相连形成一个整体的转轴，但是上下等厚的平行平面不利于高速旋转叶片之间空气的流通，且前后边缘弯曲的弧面会造成气流压力的损失，不利于转子的长期运转。增加凸肩后，对于叶片来说，其总体质量增加，会使得单个叶片的自振频率降低，对叶身的强度不利。而本实用新型凸肩5的设计，其上下表面均为弯曲的空间曲面，曲面沿叶身2弦向（即叶身2横向的宽度方向）为圆弧段，曲面组成的最大厚度在凸肩5与叶身2侧壁的连接处，并且使得凸肩5的厚度沿叶身2弦向是逐渐降低的，即越靠近凸肩5的侧边越薄。相对于叶片弦向而言，其一侧的凸肩5向下倾斜，另一侧的凸肩5向上倾斜，如图1-2所示。

本实用新型采用不等厚的凸肩5，在减轻凸肩5自身重量的情况下，还可使得其最大弯曲应力方向与叶片弦向有一定的夹角，则凸肩5的最大弯曲应力点远离凸肩5与叶身2的连接处，避免出现该部位应力集中的现象。在工作时，相邻叶片之间的凸肩5虽然彼此接触，但因为凸肩5上下表面均为曲面，且其尾部最薄，且叶身2两侧的凸肩5不位于同一平面，这样的设计更便于空气沿着凸肩5倾斜的方向流通，保证了叶片间的气流度，提高了叶片工作的稳定性。

为了便于描述，将转盘以一过圆心的水平横面分为上段和下段。现有技术中，转盘上的叶片分为间隔设置的若干圈静叶和动叶，本实施例中，即每一圈静叶和动叶都有一部分位于上段，另一部分位于下段。每一圈静叶在上下两段中的叶片数量不一致。在相邻两圈的静叶中，前一圈为上段的静叶多（相对将靠近飞机发动机前部定义为前一圈），下一圈为下段的静叶多。因为静叶的功能是把气流在动叶中获得的动能转变为压力能，同时使得气流转弯以适应下级动叶的进口方向，在工作时静叶承受着较大的气流作用力。所以采用这样的设计，可有效防止传在统轮盘中因为相邻两圈静叶数量相等而易产生的共振问题，进一步的降低轮盘的叶片振动应力，从而提高整体发动机的工作稳定性。

进一步地，所述转盘和叶片均采用碳纤维增强碳化硅复合材料制作。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型飞机发动机用转子，包括转盘和连接在转盘上的叶片，所述叶片包括叶冠(1)、叶身(2)及叶根，其特征在于：所述叶冠(1)底部设有T型凸块(3)，叶身(2)内部设有中空的容纳腔(4)以容纳叶冠(1)底部的凸块(3)；所述叶身(2)两侧分别设有凸肩(5)，凸肩(5)上下表面为对称的空间曲面，曲面沿叶身(2)弦向为圆弧段，凸肩(5)的最大厚度在凸肩(5)与叶身(2)侧壁的连接处，凸肩(5)的厚度沿叶身(2)弦向是逐渐降低的，即越靠近凸肩(5)的侧边越薄；所述转盘上的叶片分为间隔设置的若干圈静叶和动叶，将转盘以一过圆心的水平横面分为上段和下段，每一圈静叶在上下两段中的叶片数量不一致。

2.根据权利要求1所述的一种新型飞机发动机用转子，其特征在于：所述叶身(2)内部的容纳腔(4)其截面呈十字型，即容纳腔(4)横向两侧分别开设有凹槽(6)。

3.根据权利要求2所述的一种新型飞机发动机用转子，其特征在于：所述凹槽(6)的侧壁设有弹簧构件。

4.根据权利要求2所述的一种新型飞机发动机用转子，其特征在于：所述T型凸块(3)与容纳腔(4)固定后，容纳腔(4)底部仍为空腔。

5.根据权利要求1所述的一种新型飞机发动机用转子，其特征在于：所述转盘在相邻两圈的静叶中，前一圈为上段的静叶多，下一圈为下段的静叶多。

6.根据权利要求1所述的一种新型飞机发动机用转子，其特征在于：所述叶片一侧的凸肩(5)向下倾斜，另一侧的凸肩(5)向上倾斜。

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