CN215860343U

CN215860343U - 空心出口导叶组件、航空发动机以及航空器

Info

Publication number: CN215860343U
Application number: CN202121374917.XU
Authority: CN
Inventors: 喻思; 童辉; 张晓诗; 陈璐璐; 庞黎刚
Original assignee: AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Current assignee: AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2021-06-21
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2031-06-21

Abstract

本实用新型提供了一种空心出口导叶组件、航空发动机以及航空器。该空心出口导叶组件包括叶身和面板，所述叶身的叶面上间隔布置有多个凹陷区域，多个所述面板分别安装于所述凹陷区域，所述面板与所述凹陷区域间形成一个中空空间。由于面板和叶身间是通过多条闭环焊缝实现焊接固定的。相比现有技术的单条焊缝而言不易产生焊接变形，能够有效降低加工难度，改善叶型，减小气动损失；另外，通过设置多个凹陷区域，能够更自由的对凹陷区域的形状大小以及位置进行调整，有利于增加叶片的局部刚度和强度，降低应力集中，提高叶片的空心率，降低叶片的重量。

Description

空心出口导叶组件、航空发动机以及航空器

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，特别涉及一种空心出口导叶组件、航空发动机以及航空器。

背景技术

轴流式航空发动机的主要结构包括风扇组件、增压级组件和中介机匣组件，气流流道包括外涵和内涵。风扇组件主要包括风扇叶身，风扇盘和风扇机匣，增压级组件主要包括鼓筒，转子叶身和静子叶身，中介机匣组件主要包括内机匣，出口导叶和外机匣。出口导叶位于中介组件外涵流道处，外涵气流经过风扇组件增压后，经过出口导叶流向发动机尾部，提供推力，内涵气流经由增压级增压后穿过中介内机匣后进入核心机。航空发动机工作过程中，出口导叶主要承受气动载荷和部分径向载荷，而产生变形；出口导叶结构如图1所示。

目前，出口导叶主要有以下两种结构：

1.叶身区域为实心结构，无减重特征，如图1和图2所示；

2.单面板空心结构，空心出口导叶组件包含面板和空心叶片零件，面板和叶片采用周向环形焊缝焊接方式成型，如图3所示，空心叶片结构如图4所示，叶片设计空心区域。

结构1实心出口导叶，和空心结构相比，在满足同样强度载荷情况下，重量约重30％，大量增加发动机重量，耗油率增大，效率下降，使用成本增加。

结构2单面板空心出口导叶组件，焊接成型，单侧环形焊缝导致零件变形量较大，难于加工，降低合格率，成本增加；为满足强度要求，空心结构区域小，重量降低不明显；应力集中区域无法调整，存在应力集中，强度寿命降低；焊接变形大，气动损失增加，发动机效率下降。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中叶片易变形，强度低、重量大的缺陷，提供一种空心出口导叶组件。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种空心出口导叶组件，包括叶身和面板，所述叶身的叶面上间隔布置有多个凹陷区域，多个所述面板分别安装于所述凹陷区域，所述面板与所述凹陷区域间形成一个中空空间。

由于面板和叶身间是通过多条闭环焊缝实现焊接固定的。相比现有技术的单条焊缝而言不易产生焊接变形，能够有效降低加工难度，改善叶型，减小气动损失；

另外，通过设置多个凹陷区域，能够更自由的对凹陷区域的形状大小以及位置进行调整，有利于增加叶片的局部刚度和强度，降低应力集中，提高叶片的空心率，降低叶片的重量。

更佳的，所述面板形状与所述凹陷区域的形状相适配，所述面板的外壁面与所述凹陷区域的内壁面间焊接固定。

更佳的，所述面板的表面与所述叶身的叶面平滑过渡。采用这样的结构能够提高叶片的气动性能。

更佳的，所述叶面包括内圆弧表面和外圆弧表面，所述凹陷区域设于所述内圆弧表面上，所述面板表面为与所述叶面相适配的内圆弧面。采用这样的结构能够实现面板和叶面的平滑过渡。

更佳的，所述凹陷区域在应力易集中的转角处具有补强部，所述补强部与所述凹陷区域的内壁面和底面一体化连接。采用这样的结构能够避免叶片薄弱区域的应力集中，并提高叶片的刚度。

更佳的，所述补强部的上表面与所述叶面齐平，所述面板对应设有避让所述补强部的缺口。以避免补强部对面板的安装造成干涉。

更佳的，两个所述凹陷区域沿所述叶身的径向方向间隔布置。

更佳的，所述叶身的一端连接有径向安装凸台，另一端连接有下缘板。

本实用新型还提供了一种航空发动机，包括上述空心出口导叶组件。

本实用新型还提供了一种航空器，包括上述航空发动机。

本实用新型的积极进步效果在于：

1.面板和叶身间是通过多条闭环焊缝实现焊接固定的。相比现有技术的单条焊缝而言不易产生焊接变形，能够有效降低加工难度，改善叶型，减小气动损失；

2.通过设置多个凹陷区域，能够更自由的对凹陷区域的形状大小以及位置进行调整，有利于增加叶片的局部刚度和强度，降低应力集中，提高叶片的空心率，降低叶片的重量；

3.面板与叶面平滑过渡，能够提高叶片的气动性能；

4.在凹陷区域的转角处设有补强部，降低应力集中并提高了叶片的刚度。

附图说明

图1为出口导叶结构的立体图；

图2为图1的G-G面剖视图；

图3为一种现有空心出口导叶的侧视图；

图4为图3的B-B面剖视图；

图5位本空心出口导叶的立体图；

图6为本空心出口导叶的侧视图；

图7为图6的E-E面剖视图；

图8为图6的F-F面剖视图；

图9为补强结构的示意图；

图10为对应带补强结构方案的面板视图；

附图标记说明：

叶身 100

径向安装凸台 110

下缘板 120

凹陷区域 130

补强部 131

面板 200

缺口 210

凸筋 300

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

结合图5和图6所示，一种空心出口导叶组件，包括叶身100、设于叶身100上的面板200、连接于叶身100上端的径向安装凸台110、连接于叶身100下端的下缘板120。

如图7所示，该叶身100的叶面上间隔布置有多个凹陷区域130，多个面板200分别安装于凹陷区域130，该面板200和凹陷区域130间形成一个中空空间。

具体的，该面板200的形状和凹陷区域130的形状相适配，该面板200的外壁面和凹陷区域130的内壁面之间通过焊接的方式固定，从而将该中空空间封闭，由此形成空心叶片结构。当然，也可以根据实际情况选用其他结构，例如，在凹陷区域130的内壁面上设置突出于内壁面的安装部或沿着整个凹陷区域130的内壁面延伸的台阶部，将面板200搁置到安装部或台阶部上，再进行焊接。

由于面板200和叶身100间是通过多条闭环焊缝实现焊接固定的。相比现有技术的单条焊缝而言不易产生焊接变形，能够有效降低加工难度，改善叶型，减小气动损失。

通过设置多个凹陷区域130，能够更自由的对凹陷区域130的形状大小以及位置进行调整，有利于增加叶片的局部刚度和强度，降低应力集中，提高叶片的空心率，降低叶片的重量。

结合图7在本实施例中，叶身100的叶面包括一个内圆弧表面和一个外圆弧表面，多个凹陷区域130设于该内圆弧表面上。该面板200的表面为与叶面的面型相适配的内圆弧面。采用这样的结构，在将面板200焊接固定于该凹陷区域130时，该面板200的表面能够与叶面平滑过渡，有利于提高叶片的气动性能。很显然的，该凹陷区域130也不仅限于设置在内圆弧表面上，也可以将其设置在外圆弧表面上，或者该内圆弧表面和外圆弧表面上均设有该凹陷区域130也同样是可行的。

结合图6和图8，在本实施例中，该叶身100的轮廓形状呈平行四边形，凹陷区域130共有两个，沿叶身100的径向方向间隔布置。两处凹陷区域130的轮廓形状和叶片的轮廓形状基本一致，均为平行四边形状，该凹陷区域130的转角处设置为圆角以避免应力集中。在两处凹陷区域130之间的叶身100处形成有沿横向延伸的凸筋300。该凸筋300的两端分别衔接叶片的前后边缘，以对叶身100的强度进行补强。当然的，上述的结构仅做示意之用，并不以此为限。可根据不同的设计需求来对凹陷区域130数量、形状和尺寸进行调整。

结合图9，优选的，还可以在凹陷区域130的转角位置处设置补强部131，该补强部131与凹陷区域130的内壁面和底面一体化连接，进而能够降低叶片薄弱区域的应力大小，并提高叶片的刚度。当然，上述表述仅做示意之用，并不以此为限，该补强部131可以设置在凹陷区域130的一个转角处，也可以设置在凹陷区域130的多个转角处，可以设置在一处凹陷区域130中，也可以设置在多个凹陷区域130中。这些均落在本实用新型的保护范围之内。

结合图9和图10，在本实施例中，补强部131突出于凹陷区域130的底面并与叶面齐平。该面板200上对应设于避让该补强部131的缺口210，以避免补强部131对面板200的安装形成干涉。

本实用新型还提供了一种航空器，包括上述航空发动机。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用于说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims

1.一种空心出口导叶组件，包括叶身和面板，其特征在于，所述叶身的叶面上间隔布置有多个凹陷区域，多个所述面板分别安装于所述凹陷区域，所述面板与所述凹陷区域间形成一个中空空间。

2.如权利要求1所述的空心出口导叶组件，其特征在于，所述面板形状与所述凹陷区域的形状相适配，所述面板的外壁面与所述凹陷区域的内壁面间焊接固定。

3.如权利要求2所述的空心出口导叶组件，其特征在于，所述面板的表面与所述叶身的叶面平滑过渡。

4.如权利要求3所述的空心出口导叶组件，其特征在于，所述叶面包括内圆弧表面和外圆弧表面，所述凹陷区域设于所述内圆弧表面上，所述面板表面为与所述叶面相适配的内圆弧面。

5.如权利要求1所述的空心出口导叶组件，其特征在于，所述凹陷区域在应力易集中的转角处具有补强部，所述补强部与所述凹陷区域的内壁面和底面一体化连接。

6.如权利要求5所述的空心出口导叶组件，其特征在于，所述补强部的上表面与所述叶面齐平，所述面板对应设有避让所述补强部的缺口。

7.如权利要求1所述的空心出口导叶组件，其特征在于，两个所述凹陷区域沿所述叶身的径向方向间隔布置。

8.如权利要求1所述的空心出口导叶组件，其特征在于，所述叶身的一端连接有径向安装凸台，另一端连接有下缘板。

9.一种航空发动机，包括如权利要求1至8中任意一项所述的空心出口导叶组件。

10.一种航空器，包括如权利要求9所述的航空发动机。