基于液压驱动的可变直径和安装角的风扇转子制造技术

本公开提供一种基于液压驱动的可变直径和安装角的风扇转子，包括轮盘和动叶，其中，轮盘和动叶通过液压驱动的方式连接，使得动叶能够相对于轮盘沿径向运动；风扇转子还包括动叶安装角调节机构，在动叶相对于轮盘沿径向运动时，动叶安装角调节机构能够适应性调整动叶的安装角。

Fan Rotor with Variable Diameter and Installation Angle Based on Hydraulic Drive

【技术实现步骤摘要】
基于液压驱动的可变直径和安装角的风扇转子
本公开涉及一种航空涡扇发动机风扇，尤其涉及一种基于液压驱动的可变直径和安装角的风扇转子。
技术介绍
风扇是航空涡扇发动机的核心转动部件之一，它是航空发动机的进口端的第一个压缩部件，几乎所有发动机进口的空气流量都必须经过风扇进行压缩。发动机的推力与其总的空气流量和排气速度成正比，所以风扇的流通能力对航空发动机的推力具有非常重大的影响。一般而言，在核心机固定的情况下，风扇的流量越大，发动机的平均排气速度越低，单位推力越小，耗油率越小，越适合低速长航程飞行；风扇的流量越小，发动机的平均排气速度越大，单位推力越大，耗油率也就越大，越适合高速机动飞行。因此，风扇的流量调节能力决定了航空发动机对多任务飞行的适应能力。传统的航空涡扇发动机风扇的动叶是不可调的，对于无静叶或者有静叶但静叶不可调的风扇而言，在非设计流量情况下，风扇动叶进口的气流速度三角形和叶片的相对位置难以适应，因此允许的流量可变范围很小，工作效率较低，在低流量高转速状态下还容易发生喘振；对于有静叶且静叶可调的风扇而言，在非设计流量情况下，风扇动叶进口的气流速度三角形可通过调节静叶的安装角使其与动叶的相对位置在一定的流量变化范围内较为适应，因此，允许的流量可变范围较前者有所拓宽，效率可相对提高，减少喘振的发生。值得注意的是，现有的航空发动机风扇直径是固定不变的，因而其最大流量还受到其最大直径的限制。为了进一步提高航空发动机对多任务的适应能力，需要进一步拓展风扇的流量调节能力。从风扇的工作原理分析可知，风扇的直径大小由不可调变可调，可增大其最大流量的变化范围；风扇动叶的安装角由不可调变可调，可使得风扇进口的气流速度三角形和叶片的相对位置在很大的流量范围内均能适应，因此可进一步拓宽风扇的流量调节范围，并且具有更高的效率，基本消除喘振的发生。
技术实现思路
为了解决至少一个上述技术问题，本公开提供一种基于液压驱动的可变直径和安装角的风扇转子结构方案，相对比现有技术，本公开技术方案不仅可以实现风扇直径大小的调节，同时还可以对风扇动叶安装角进行调节，从而使风扇的流量调节能力更大、多工况风扇叶片气动效率更高。根据本公开的一个方面，基于液压驱动的可变直径和安装角的风扇转子包括轮盘和动叶，其中，轮盘和动叶通过液压驱动的方式连接，使得动叶能够相对于轮盘沿径向运动；风扇转子还包括动叶安装角调节机构，在动叶相对于轮盘沿径向运动时，动叶安装角调节机构能够适应性调整动叶的安装角。根据本公开的至少一个实施方式，动叶上安装有液压柱塞；轮盘上设置有液压腔和液压流路；液压柱塞容纳在液压腔中，通过从液压流路进入液压腔中的液压驱动液在液压柱塞上产生的液压差使液压柱塞在液压腔中移动，从而实现动叶相对于轮盘沿径向运动。根据本公开的至少一个实施方式，液压柱塞上具有凸台，凸台将液压腔分隔成内腔和外腔；液压驱动液能够分别进入内腔和外腔，通过内腔和外腔的液压差使液压柱塞在液压腔中移动。根据本公开的至少一个实施方式，液压流路包括内腔液压流路和外腔液压流路；来自内腔液压总管的液压驱动液通过内腔液压流路进入内腔；来自外腔液压总管的液压驱动液通过外腔液压流路进入外腔。根据本公开的至少一个实施方式，液压柱塞的横截面形状为圆形；液压柱塞能够绕自身中心线旋转。根据本公开的至少一个实施方式，动叶安装角调节机构包括销钉和拨叉；销钉安装在动叶上，拨叉固定在轮盘上并能够绕轮盘的轴线转动，拨叉的转动带动销钉移动从而改变动叶的安装角。根据本公开的至少一个实施方式，风扇转子还包括动叶同步环；销钉插入动叶同步环上的动叶销钉孔中，以实现各动叶安装角调节的一致性。根据本公开的至少一个实施方式，拨叉的两端带有叉，销钉插入叉中，从而使得拨叉的转动带动销钉移动以改变动叶的安装角。根据本公开的至少一个实施方式，动叶安装角调节机构还包括拨叉驱动器，拨叉驱动器用于驱动拨叉绕轮盘的轴线转动。根据本公开的至少一个实施方式，拨叉驱动器包括驱动杆和拨叉销钉；拨叉驱动器通过拨叉销钉与拨叉连接；驱动杆能够沿其中心线往复移动以驱动拨叉绕轮盘的轴线转动。附图说明附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。图1是根据本公开的至少一个实施方式的基于液压驱动的可变直径和安装角的风扇转子结构示意图。图2是根据本公开的至少一个实施方式的风扇轮盘结构示意图。图3是根据本公开的至少一个实施方式的风扇动叶、液压柱塞和销钉的结构示意图。图4是根据本公开的至少一个实施方式的拨叉结构示意图。图5是根据本公开的至少一个实施方式的动叶同步环结构示意图。图6是根据本公开的至少一个实施方式的拨叉驱动器结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。本公开的基于液压驱动的可变直径和安装角的风扇转子，可以实现风扇直径大小的调节，相比固定直径的风扇，其流量调节能力大大增加；同时还可以根据风扇直径大小对风扇动叶安装角进行适应性调节，使得风扇稳定工作的范围增加，且气动效率始终能够保持较高的水平。在本公开的一个实施方式中，如图1所示，基于液压驱动的可变直径和安装角的风扇转子包括风扇轮盘1、动叶2和动叶安装角调节机构，其中，轮盘1和动叶2可以通过液压驱动的方式保持连接，基于液压驱动，动叶2能够相对于轮盘1沿径向移动，从而实现风扇直径大小的调节。在动叶2相对于轮盘1沿径向运动时，动叶安装角调节机构能够适应性调整动叶2的安装角，使得动叶2进口的气流速度三角形和动叶2的相对位置相适应，风扇稳定工作的范围大大增加，且效率始终能够保持较高的水平。在本公开的一个实施方式中，如图1和2所示，动叶2上安装有液压柱塞13，风扇转子上的每一片动叶2均通过液压柱塞13与轮盘1盘体连接。在风扇轮盘1上还设置有液压腔6和液压流路7,9，液压驱动液通过液压流路7,9进入到液压腔6中。液压腔6可以周向均匀布置在轮盘1的盘缘上。液压柱塞13容纳在液压腔6中，液压腔6与液压柱塞13相耦合。液压驱动液通过液压流路7,9进入到液压腔6内并在液压柱塞13上产生液压差，基于该液压差，液压柱塞13可以在液压腔6内移动，从而使动叶2相对于轮盘1沿径向运动。在本公开的一个实施方式中，液压柱塞13上可以设置凸台，例如可以设置在液压柱塞13的端部，液压柱塞13的另一端则与动叶2连接。凸台可以将液压腔6分隔形成两个腔室，即在凸台两侧分别形成内腔和外腔。液压驱动液可以通过外腔液压油路9进入外腔，从内腔液压油路7进入内腔，通过所述外腔和内腔的液压差可以驱动液压柱塞13在液压腔6中移动。在本公开的一个实施方式中，如图2所示，液压流路可以包括内腔液压流路7和外腔液压流路9，还可以包括内腔液压总管8和外腔液压总管10。液压驱动液可以从内腔液压总管8进入轮盘1，通过内腔液压油路7进入内腔，也可以从外腔液压总本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于液压驱动的可变直径和安装角的风扇转子，包括轮盘和动叶，其特征在于，所述轮盘和动叶通过液压驱动的方式连接，使得所述动叶能够相对于轮盘沿径向运动；所述风扇转子还包括动叶安装角调节机构，在所述动叶相对于轮盘沿径向运动时，所述动叶安装角调节机构能够适应性调整所述动叶的安装角。

【技术特征摘要】
1.一种基于液压驱动的可变直径和安装角的风扇转子，包括轮盘和动叶，其特征在于，所述轮盘和动叶通过液压驱动的方式连接，使得所述动叶能够相对于轮盘沿径向运动；所述风扇转子还包括动叶安装角调节机构，在所述动叶相对于轮盘沿径向运动时，所述动叶安装角调节机构能够适应性调整所述动叶的安装角。2.根据权利要求1所述的风扇转子，其特征在于，所述动叶上安装有液压柱塞；所述轮盘上设置有液压腔和液压流路；所述液压柱塞容纳在所述液压腔中，通过从所述液压流路进入所述液压腔中的液压驱动液在所述液压柱塞上产生的液压差使所述液压柱塞在液压腔中移动，从而实现所述动叶相对于轮盘沿径向运动。3.根据权利要求2所述的风扇转子，其特征在于，所述液压柱塞上具有凸台，所述凸台将所述液压腔分隔成内腔和外腔；所述液压驱动液能够分别进入所述内腔和外腔，通过所述内腔和外腔的液压差使所述液压柱塞在液压腔中移动。4.根据权利要求3所述的风扇转子，其特征在于，所述液压流路包括内腔液压流路和外腔液压流路；来自内腔液压总管的液压驱动液通过所述内腔液压流路进入所述内腔；来自外腔液压总管的液压驱动液通过所述外腔液压流路进入所述外腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗斌，解俊琪，李翀，贾志刚，
申请(专利权)人：中国航空发动机研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11