航空发动机制造技术

本公开涉及一种航空发动机，其包括：转子件；静子件；制动轴，与转子件固定连接并与转子件的转子轴同步转动；以及制动套筒，与静子件固定连接；其中，制动轴的轴向截面呈非圆形，制动套筒的轴向截面呈非圆形，制动轴被配置为：在转子轴失效状态下，制动轴进入制动套筒并形成周向限位配合，以阻止转子轴的旋转。通过设置轴向截面呈非圆形的制动轴和轴向截面呈非圆形的制动套筒，在转子轴失效状态下，制动轴向后移动进入制动套筒并形成周向限位配合，制动轴继续旋转会与制动套筒发生周向摩擦耗能和轴向摩擦耗能，直至制动轴卡滞在制动套筒中，从而阻止转子轴的旋转，同时能够对转子件起到一定的轴向反弹限制，提高机械式降转效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机


[0001]本公开涉及一种航空发动机。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。
[0003]涡轮驱动的发动机在实际运行中，可能由于超扭、共振、疲劳、腐蚀、材料缺陷和制造误差或者其他间接事件导致轴失效的发生，虽然轴失效的发生概率很小，但是轴失效一旦发生，就有可能导致危害性的后果。对于双转子发动机而言，常见的是低压轴失效，低压轴失效后，涡轮转子与前端负荷(压气机)解耦，同时在燃烧室排出的高能气体的驱动下，转速瞬间上升，或进入超转状态，当转速上升到一定程度，轮盘应力达到临界发生破裂，破裂的高能碎片具备穿透发动机的风险，因此限制轴失效后的涡轮超转是涡轮发动机设计中必须遵循的一个约束条件。
[0004]已知的双转子发动机中一般通过安装转速传感器来直接监测转子转速或者换算得到转子转速，转速传感器一般安装在发动机前端，监测不到轴失效导致的后端涡轮转速的上升。即使在涡轮端增加传感器，对于大型民用涡扇发动机来说，控制系统从监测判别出轴失效事件发生到切油响应，整个过程持续时间长，较涡轮转速上升至临界转速的所需的时间约慢一个数量级，所以单独通过控制系统进行低压轴失效后的转速限制对控制系统的响应时间具有苛刻的要求。
[0005]已知的在低压涡轮静子结构(主要指导向叶片和低压涡轮后承力机匣)上增加蜂窝或者耐摩擦装置，或者轴向弯掠低压涡轮导向叶片设计，在轴失效事件发生后，可以通过转子后移与静子碰撞摩擦或卡滞来限制转子转速。但是增加蜂窝、耐摩擦环、轴向弯掠叶片都需要增加发动机轴向尺寸，并且低压涡轮转子后移与静子结构碰撞后，产生与轴向力相反的碰撞力，转子或反弹，碰摩刹车不能持续进行，进一步影响低压轴失效后的低压涡轮转子转速限制效果。
[0006]相对于控制系统的响应时间，轴失效事件持续时间非常短暂，因此民用航空发动机一般采用机械式和控制系统相组合的方式进行轴失效后低压涡轮转速限制，在控制系统响应之前，机械式降转效果一定要能够得到保证，否则控制系统未完全响应低压涡轮轮盘就已发生破裂。

技术实现思路

[0007]本公开所要解决的一个技术问题是：提供一种航空发动机，用以提高降转效率和降转可靠性。
[0008]根据本公开的一些实施例提供的一种航空发动机，包括：转子件；静子件；制动轴，与转子件固定连接并与转子件的转子轴同步转动；以及制动套筒，与静子件固定连接；其中，制动轴的轴向截面呈非圆形，制动套筒的轴向截面呈非圆形，制动轴被配置为：在转子轴失效状态下，制动轴进入制动套筒并形成周向限位配合，以阻止转子轴的旋转。
[0009]在一些实施例中，制动轴在进入制动套筒内能够与制动套筒形成径向局部过盈配合。
[0010]在一些实施例中，制动轴的轴向截面被配置为第一椭圆截面，制动套筒的轴向截面被配置为第二椭圆截面，第一椭圆截面的外径短轴长小于第二椭圆截面的内径短轴长，第一椭圆截面的外径长轴长介于第二椭圆截面的内径短轴长和内径长轴长。
[0011]在一些实施例中，制动轴的轴向截面被配置为跑道形、哑铃形、三边环形或多边环形。
[0012]在一些实施例中，制动套筒的轴向截面被配置为跑道形、哑铃形、三边环形或多边环形。
[0013]在一些实施例中，转子轴包括高压轴和低压轴，静子件包括后承力机匣，制动轴与低压轴的轴向后端固定连接，制动套筒与后承力机匣固定连接。
[0014]在一些实施例中，转子件包括封严环，静子件包括封严座，制动轴与封严环固定连接，制动套筒与封严座固定连接。
[0015]在一些实施例中，转子件包括转子叶片，静子件包括静子叶片，制动轴与转子叶片的内环固定连接，制动套筒与静子叶片的内环固定连接。
[0016]在一些实施例中，转子件包括转子叶片，静子件包括静子叶片，制动轴与转子叶片的外环固定连接，制动套筒与括静子叶片的外环固定连接。
[0017]在本公开的技术方案中，通过设置轴向截面呈非圆形的制动轴和轴向截面呈非圆形的制动套筒，在转子轴失效状态下，制动轴向后移动进入制动套筒并形成周向限位配合，制动轴继续旋转会与制动套筒发生周向摩擦耗能和轴向摩擦耗能，直至制动轴卡滞在制动套筒中，从而阻止转子轴的旋转，同时能够对转子件起到一定的轴向反弹限制，提高机械式降转效率。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是根据本公开航空发动机的一些实施例的结构示意图；
[0020]图2是图1中A区域部分的局部结构放大示意图；
[0021]图3是图1中B区域和C区域的局部结构放大示意图；
[0022]图4是图1中D区域的局部结构放大示意图；
[0023]图5是本公开航空发动机的一些实施例中制动轴的截面示意图；
[0024]图6是本公开航空发动机的一些实施例中制动套筒的截面示意图；
[0025]图7是本公开航空发动机的一些实施例中制动轴的截面过盈段示意图；
[0026]图8是本公开航空发动机的一些实施例中制动套筒的截面过盈段示意图；
[0027]图9是本公开航空发动机的一些实施例中制动轴进入制动套筒的结构示意图；
[0028]图10是本公开航空发动机的一些实施例中制动轴进入制动套筒的结构截面图；
[0029]图11是本公开航空发动机的一些实施例中制动轴在制动套筒中转动的结构示意
图；
[0030]图12是本公开航空发动机的一些实施例中制动轴在制动套筒中转动的结构截面图；
[0031]图13～图16分别是本公开航空发动机的其他一些实施例中制动轴或制动套筒的轴向截面呈跑道形、哑铃形、三边环形和多边环形的截面示意图。
[0032]附图标记说明
[0033]1、滚棒轴承；2、滚珠轴承；3、滚珠轴承；4、滚棒轴承；5、滚棒轴承；11、低压轴；12、高压轴；13、支撑锥壁；21、风扇；22、低压压气机；22a、增压级转子；22b、增压级静子；23、高压压气机；23a、高压压气机转子；23b、高压压气机静子；24、高压涡轮；24a、高压涡轮转子；24b、高压涡轮静子；25、低压涡轮；25a、低压涡轮转子；25b、低压涡轮静子；26、燃烧室；31、前承力机匣；32、涡轮级间承力机匣；33、后承力机匣；41、风扇机匣；51、支板；61、断裂位置；71、卡轴封严环；A、封严区域；B、转静子叶片外环区域；C、转静子叶片内环区域；D、轴承区域；80、封严座；81、封严环；82、转子叶片；83、静子叶片；84、制动轴；85、制动套筒；91、第二椭圆截面；92、第一椭圆截面。
具体实施方式
[0034]现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机，其特征在于，包括：转子件；静子件；制动轴(84)，与所述转子件固定连接并与所述转子件的转子轴同步转动；以及制动套筒(85)，与所述静子件固定连接；其中，所述制动轴(84)的轴向截面呈非圆形，所述制动套筒(85)的轴向截面呈非圆形，所述制动轴(84)被配置为：在所述转子轴失效状态下，所述制动轴(84)进入所述制动套筒(85)并形成周向限位配合，以阻止所述转子轴的旋转。2.根据权利要求1所述的航空发动机，其特征在于，所述制动轴(84)在进入所述制动套筒(85)内能够与所述制动套筒(85)形成径向局部过盈配合。3.根据权利要求2所述的航空发动机，其特征在于，所述制动轴(84)的轴向截面被配置为第一椭圆截面(92)，所述制动套筒(85)的轴向截面被配置为第二椭圆截面(91)，所述第一椭圆截面(92)的外径短轴长小于所述第二椭圆截面(91)的内径短轴长，所述第一椭圆截面(92)的外径长轴长介于所述第二椭圆截面(91)的内径短轴长和内径长轴长。4.根据权利要求2所述的航空发动机，其特征在于，所述制动轴(84)的轴向截面被配置为跑道形、哑铃形、三边环形或多边环形。5.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚煦，翁依柳，柴象海，
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：