一种用于航空发动机的风扇布局结构制造技术

本发明专利技术提供一种用于航空发动机的风扇布局结构，所述风扇布局结构包括：轮毂、风扇外机匣、进口导叶外机匣，所述轮毂和所述风扇外机匣之间的距离大于所述轮毂和所述进口导叶外机匣之间距离；分别位于上、中、下游与所述轮毂同轴，且各自沿轮毂周向分布的主风扇转子、副风扇转子和进口导叶，其中所述主风扇转子和所述副风扇转子可同轴同向转动；所述主风扇转子位于所述轮毂和所述风扇外机匣之间，所述主风扇转子的叶尾型线与所述轮毂固定连接；所述进口导叶位于所述轮毂和所述进口导叶外机匣之间，所述进口导叶的叶尾型线与所述轮毂固定连接；所述副风扇转子的叶尾型线与所述轮毂固定连接，叶尖型线与所述进口导叶外机匣平齐。

A fan layout structure for aero-engine

The invention provides a fan layout structure for an aeroengine. The fan layout structure comprises a hub, an outer casing of a fan and an outer casing of an inlet guide vane. The distance between the hub and the outer casing of the fan is greater than that between the hub and the outer casing of the inlet guide vane. The hub is coaxial, and the hub is circumferentially distributed along the hub, the main fan rotor, the auxiliary fan rotor and the inlet guide vane, wherein the main fan rotor and the auxiliary fan rotor can be coaxially rotated; the main fan rotor is located between the hub and the fan outer casing, and the tail profile of the main fan rotor and the inlet guide vane are described. The inlet guide vane is located between the hub and the outer casing of the inlet guide vane, and the tail profile of the inlet guide vane is fixed and connected with the hub; the tail profile of the rotor of the auxiliary fan is fixed and connected with the hub, and the tip profile is even with the outer casing of the inlet guide vane.

【技术实现步骤摘要】
一种用于航空发动机的风扇布局结构
本专利技术涉及航空发动机领域，尤其涉及一种用于航空发动机的风扇布局结构。
技术介绍
涡轮发动机是一种利用旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机形式，是内燃机的一种，在航空领域有着广泛的应用。涡轮发动机由风扇、低压压气机(高涵比涡扇特有)、高压压气机、燃烧室、驱动压气机的高压涡轮、驱动风扇的低压涡轮和排气系统组成。其中高压压气机、燃烧室和高压涡轮三部分统称为核心机，由核心机排出的燃气中的可用能量，一部分传给低压涡轮用以驱动风扇，余下的部分在喷管中用于加速排出的燃气。风扇转子的作用与压气机的作用类似，空气流过风扇后，分成两路：一路是内涵气流，空气继续经压气机压缩，在燃烧室和燃油混合燃烧，燃气经涡轮和喷管膨胀，燃气以高速状态从尾喷口排出，产生推力，流经路程为经低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮，燃气从喷管排出。另一路是外涵气流，风扇后空气经外涵道直接排入大气或同内涵燃气一起在喷管排出。涡轮风扇发动机组合了涡轮喷气和涡轮螺桨发动机的优点。涡扇发动机转换大部分的燃气能量驱动风扇和压气机的扭矩，其余的转换成推力。涡扇发动机的总推力是核心发动机和风扇产生的推力之和。虽然现有的涡轮发动机有着众多优点，但是为了满足当代飞机在非常规机动、超声速巡航等方面的指标，需要进一步增加发动机的推重比并且降低其燃油率，这就要求压气机朝着更高的压比和更高的级负荷方向发展。风扇作为压气机中重要的压缩部件，其性能的好坏直接影响着压气机的效率、压比、稳定性以及可靠性等气动参数。为了提高风扇根部的增压能力，风扇根部的落后角设计值通常都会比较大，气流转折角较大，风扇出口气流相对速度甚至转过轴向，这样的话，一方面会导致风扇根部负荷增加，二次流增强甚至会引起风扇根部出口出现流动分离，气动损失急剧增加，从而限制了风扇内涵的效率和稳定裕度的提升。另一方面，这也会导致风扇根部尾缘线与轮毂形成的夹角较小，不利于风扇转子的加工，因此，急需寻求一种能够提高风扇根部总压且风扇内涵流动良好的风扇气动布局。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于航空发动机的风扇布局结构，在现有风扇布局的基础进行了改进，改进后的风扇布局结构能够提高风扇根部总压，且使得风扇内涵流动更加良好。根据上述目的，本专利技术提供一种用于航空发动机的风扇布局结构，所述风扇布局结构包括：轮毂、风扇外机匣、进口导叶外机匣，所述轮毂和所述风扇外机匣之间的距离大于所述轮毂和所述进口导叶外机匣之间距离；分别位于上、中、下游与所述轮毂同轴，且各自沿轮毂周向分布的主风扇转子、副风扇转子和进口导叶，其中所述主风扇转子和所述副风扇转子可同轴同向转动；所述主风扇转子位于所述轮毂和所述风扇外机匣之间，所述主风扇转子的叶尾型线与所述轮毂固定连接；所述进口导叶位于所述轮毂和所述进口导叶外机匣之间，所述进口导叶的叶尾型线与所述轮毂固定连接；所述副风扇转子的叶尾型线与所述轮毂固定连接，叶尖型线与所述进口导叶外机匣平齐。在一实施例中，所述副风扇转子的前缘线与所述主风扇转子的尾缘线平行。在一实施例中，所述副风扇转子的尾缘线与所述进口导叶的前缘线平行。在一实施例中，所述副风扇转子的法线方向与所述主风扇转子的法线方向的夹角为0-90度。在一实施例中，所述副风扇转子的法线方向与所述进口导叶的法线方向的夹角为90-180度。在一实施例中，所述副风扇转子的长度为所述主风扇转子长度的10-30％。在一实施例中，所述副风扇转子的个数为其弦长与其周向间距比值的1-1.5倍。在一实施例中，所述副风扇转子与所述主风扇之间的轴向距离为所述副风扇转子的轴向弦长的15％-25％。在一实施例中，所述副风扇转子与所述进口导叶的轴向距离为所述副风扇转子轴向弦长的15％～25％。在一实施例中，所述副风扇转子与所述主风扇转子的转速相同。如上所述，本专利技术通过副风扇转子的加入，使得主风扇转子根部的气流强度明显增强，在保证风扇增压级压缩系统不变的前提下，提高风扇内涵的总压比以及流通能力；或者保证风扇内涵总的压比不变的情况下，减轻风扇根部负荷，提高其工作稳定性；或者在保证整个风扇内涵增压级压比不变的情况下，可以减少增压级的级数，减小增压级的轴向长度，达到实现发动机减重的目的。附图说明图1示出了传统的航空发动机的风扇布局结构的示意图；图2示出了本专利技术一种用于航空发动机的风扇布局结构一个方面的示意图；图3示出了本专利技术风扇布局机构中的横截面示意图；图4示出了本专利技术风扇布局结构的实验结果示意图。为清楚起见，以下给出附图标记的简要说明：10：风扇布局结构101、202、301：主风扇转子102、203、303：进口导叶103、204：轮毂104：风扇外机匣105：进口导叶外机匣121：主风扇转子的叶尾型线122：进口导叶的叶尾型线131：外涵道132：内涵道201、302：副风扇转子211：轴线212：主风扇转子的叶尾型线213：进口导叶的叶尾型线214：副风扇转子的叶尾型线215：副风扇转子的叶尖型线216：副风扇转子的前缘线217：主风扇转子的尾缘线218：副风扇转子的尾缘线219：进口导叶的前缘线具体实施方式本专利技术技术方案区别于现有技术，在现有的风扇气动布局机构基础上，在主风扇的根部区域内，增加了一级风扇结构，从而提高了风扇内涵的压比以及流量。现有的风扇布局结构请参看图1，图1示出了传统的航空发动机的风扇布局结构的示意图。传统的风扇布局结构10包括位于上游的主风扇转子101和位于主风扇转子101下游根部区域内的进口导叶102。传统的风扇布局结构10还包括轮毂103、风扇外机匣104和进口导叶外机匣105。主风扇转子101位于轮毂103和风扇外机匣104之间，主风扇转子101的叶尾型线121与轮毂103固定连接，进口导叶102位于轮毂103和进口导叶外机匣105之间，进口导叶102的叶尾型线122与轮毂103固定连接。其中进口导叶外机匣105至风扇外机匣104之间的通道为外涵道131，进口导叶外机匣105至轮毂103之间的通道为内涵道132。气流依次进入主风扇转子101和进口导叶102，从而实现对气球的增压。传统的风扇布局结构使得风扇吸入的空气气流分成外涵道和内涵道两股，所以包括这种风扇布局结构的发动机又称作内外涵发动机。当发动机启动后，风扇转动，风扇吸入大量的空气，并将空气进行压缩。压缩的气流分成两股，一股气流经过外通道向后流去，经喷管加速排出，这股气流所经过的通道称为外涵道。另一股气流与普通涡轮喷气发动机相同，经过压气机，进入燃烧室和涡轮后由尾喷管排出，这股气流通过的通道称为内涵道。其中外股气流与内股气流流量之比称为涵道比。两股气流可以分别从各自喷管排出，也可以在涡轮后混合，然后再一起排出。前者推力是内外涵推力的总和，推力随着发动机参数和工作状态的不同变化很大；后者带有共同的喷管，经过涡轮膨胀后的内涵燃气流在混合室与外涵空气流进行混合，混合气在喷管内膨胀加速，然后产生推力，由于喷管出口处的温度场均匀，所以这种发动机与前者相比，推力可有所增加，经济性也有所改善。应用条件在亚声速飞行时有较好的经济性。在燃油一定的情况下，推力却有所增加，因此发动机的效率有所提高。本专利技术在现有风扇布局机构的基础上，在主风扇转子根部以及进口导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于航空发动机的风扇布局结构，其特征在于，所述风扇布局结构包括：轮毂、风扇外机匣、进口导叶外机匣，所述轮毂和所述风扇外机匣之间的距离大于所述轮毂和所述进口导叶外机匣之间距离；分别位于上、中、下游与所述轮毂同轴，且各自沿轮毂周向分布的主风扇转子、副风扇转子和进口导叶，其中所述主风扇转子和所述副风扇转子可同轴同向转动；所述主风扇转子位于所述轮毂和所述风扇外机匣之间，所述主风扇转子的叶尾型线与所述轮毂固定连接；所述进口导叶位于所述轮毂和所述进口导叶外机匣之间，所述进口导叶的叶尾型线与所述轮毂固定连接；所述副风扇转子的叶尾型线与所述轮毂固定连接，叶尖型线与所述进口导叶外机匣平齐。

【技术特征摘要】
1.一种用于航空发动机的风扇布局结构，其特征在于，所述风扇布局结构包括：轮毂、风扇外机匣、进口导叶外机匣，所述轮毂和所述风扇外机匣之间的距离大于所述轮毂和所述进口导叶外机匣之间距离；分别位于上、中、下游与所述轮毂同轴，且各自沿轮毂周向分布的主风扇转子、副风扇转子和进口导叶，其中所述主风扇转子和所述副风扇转子可同轴同向转动；所述主风扇转子位于所述轮毂和所述风扇外机匣之间，所述主风扇转子的叶尾型线与所述轮毂固定连接；所述进口导叶位于所述轮毂和所述进口导叶外机匣之间，所述进口导叶的叶尾型线与所述轮毂固定连接；所述副风扇转子的叶尾型线与所述轮毂固定连接，叶尖型线与所述进口导叶外机匣平齐。2.如权利要求1所述的风扇布局结构，其特征在于，所述副风扇转子的前缘线与所述主风扇转子的尾缘线平行。3.如权利要求1所述的风扇布局结构，其特征在于，所述副风扇转子的尾缘线与所述进口导叶的前缘线平行。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，解亚东，丁建国，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海,31