本发明专利技术公开了一种风扇级负载切换结构及双外涵发动机，其中，该切换结构包括高压轴、低压轴、变负载轴、变负载风扇和切换组件；变负载风扇安装在变负载轴上；切换组件与变负载轴传动连接，且切换组件能够与低压轴或高压轴传动连接；切换组件至少具有以下两种工作状态状态：第一工作状态下，切换组件与低压轴传动连接，与高压轴断开连接，以使动力能够由低压轴经切换组件和变负载轴传递至变负载风扇；第二工作状态下，切换组件与高压轴传动连接，与低压轴断开连接，以使动力能够由高压轴经切换组件和变负载轴传递至变负载风扇。本发明专利技术能够实现主动调节高、低压功分配。低压功分配。低压功分配。
【技术实现步骤摘要】
一种风扇级负载切换结构及双外涵发动机
[0001]本专利技术涉及航空发动机
，具体涉及一种风扇级负载切换结构及双外涵发动机。
技术介绍
[0002]目前，飞机的飞行任务呈现出大跨度、多功能、复杂化的趋势，在任务剖面内，往往具有工作状态差别比较大的多个航段，如超声速巡航、亚声速巡航、作战巡逻、起飞(热天、高原等条件，及短距/垂直等形式)。针对不同工况，发动机的高、低压转子功分配存在较大差别，对高、低压旋转部件的工作与匹配造成较大的影响，并影响发动机综合性能水平和极限性能的发挥。
[0003]当前小涵道比涡扇发动机固定的高、低压结构形式及匹配方法，主要通过燃油及导叶角度的调节实现多工况性能匹配，但受限于循环参数、可调机构几何特征、部件性能在角度大范围调节下的快速衰减等限制。
[0004]此外，针对具有升力风扇等具有多工作模态的发动机，高压涡轮、低压涡轮负荷变化极大，存在超温运行的问题，在设计中不得不为高负荷工况预留余度、增加级数；而在低负荷工况下，该设计又显得冗余。
[0005]综上所述，如何面向飞行平台和动力大跨度、多功能、复杂化的发展趋势，实现主动调节高、低压功分配，是本领域亟待解决的重要问题之一。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是提供一种风扇级负载切换结构及双外涵发动机，以解决现有技术中的不足，它能够主动调节高、低压功分配。
[0007]本专利技术提出了一种风扇级负载切换结构，其中，包括高压轴、低压轴、变负载轴、变负载风扇和切换组件；
[0008]所述变负载风扇安装在所述变负载轴上；
[0009]所述切换组件与所述变负载轴传动连接，且所述切换组件能够与所述低压轴或所述高压轴传动连接；
[0010]所述切换组件至少具有以下两种工作状态状态：
[0011]第一工作状态下，所述切换组件与所述低压轴传动连接，与所述高压轴断开连接，以使动力能够由所述低压轴经所述切换组件和所述变负载轴传递至所述变负载风扇；
[0012]第二工作状态下，所述切换组件与所述高压轴传动连接，与所述低压轴断开连接，以使动力能够由所述高压轴经所述切换组件和所述变负载轴传递至所述变负载风扇。
[0013]如上所述的风扇级负载切换结构，其中，可选的是，所述切换组件包括第一太阳轮、第二太阳轮、第一行星齿轮、第二行星齿轮、第三行星齿轮、齿圈、行星齿轮轴和行星架；
[0014]所述高压轴、所述低压轴和所述变负载轴的中心线位于同一直线上；
[0015]所述低压轴和所述变负载轴均部分位于所述行星架内；
[0016]所述行星齿轮轴转动安装在所述行星架上，所述行星齿轮轴能够沿其轴向移动，且能够与所述第三行星齿轮接合；
[0017]所述第一行星齿轮安装在所述行星齿轮轴上；所述第二行星齿轮和所述第三行星齿轮转动安装在所述行星架上；
[0018]所述齿圈固定安装在所述高压轴的上，且所述第三行星齿轮与所述齿圈啮合；
[0019]所述第一太阳轮安装在所述变负载轴上，所述第一太阳轮与所述第一行星齿轮啮合；所述第二太阳轮安装在所述低压轴上，且与所述第二行星齿轮啮合。
[0020]如上所述的风扇级负载切换结构，其中，可选的是，在第一工作状态下，所述行星齿轮轴与所述第三行星齿轮断开连接，所述行星齿轮轴与所述第二行星齿轮接合；动力由所述低压轴经过所述第二行星齿轮、所述行星齿轮轴、所述第一行星齿轮、所述变负载轴传递至所述变负载风扇；
[0021]在第二工作状态下，所述行星齿轮轴与所述第三行星齿轮接合，所述行星齿轮轴与所述第二行星齿轮断开连接；动力由所述高压轴经过所述齿圈、所述第三行星齿轮、所述行星齿轮轴、所述第一行星齿轮、所述第一太阳轮及所述变负载轴传递至所述变负载风扇。
[0022]如上所述的风扇级负载切换结构，其中，可选的是，所述行星齿轮轴、所述第一行星齿轮、所述第二行星齿轮和所述第三行星齿轮的数量相等，且为至少三个。
[0023]如上所述的风扇级负载切换结构，其中，可选的是，所述行星齿轮轴的一端设有离合器片；
[0024]所述离合器片位于所述第二行星齿轮与所述第三行星齿轮之间，所述离合器片与所述第二行星齿轮或所述第三行星齿轮接合；以实现所述行星齿轮轴与所述第二行星齿轮之间的接合，或所述行星齿轮轴与所述第三行星齿轮之间的接合。
[0025]如上所述的风扇级负载切换结构，其中，可选的是，在所述第一工作状态下，所述离合器片与所述第二行星齿轮接合，与所述所述第三行星齿轮断开连接；
[0026]在所述第二工作状态下，所述离合器片与所述第三行星齿轮接合，与所述第二行星齿轮断开连接。
[0027]如上所述的风扇级负载切换结构，其中，可选的是，所述低压轴穿过所述变负载轴和所述高压轴；所述低压轴与所述变负载轴之间能够相对转动，所述低压轴与所述高压轴之间能够相对转动。
[0028]本专利技术还提出了一种双外涵发动机，其中，包括如上述任一项所述的风扇级负载切换结构、外涵喷管、内涵喷管、内壳体、环形燃烧室和进气风扇；
[0029]所述内壳体、所述环形燃烧室、所述内涵喷管和所述外涵喷管沿从内到外的方向依次设置，并沿从内到外依次形成内涵流道、第一外涵流道和第二外涵流道；
[0030]所述高压轴、所述低压轴、所述变负载轴和所述切换组件均位于所述内壳体内；
[0031]所述进气风扇与所述低压轴连接，且所述进气风扇位于所述第二外涵流道的端部，用于驱动气流进入所述第二外涵流道和所述变负载风扇；
[0032]所述变负载风扇位于所述第一外涵流道的进气端，用于将进入所述内涵喷管的气流驱动进入所述第一外涵流道和所述内涵流道。
[0033]如上所述的双外涵发动机，其中，可选的是，还包括压气机，所述压气机安装在所述内涵流道的进口处，所述压气机用于对进入所述内涵流道的空气进行压缩。
[0034]如上所述的双外涵发动机，其中，可选的是，所述内涵流道的出口处设有高压涡轮和低压涡轮；
[0035]所述高压涡轮与所述高压轴传动连接；
[0036]所述低压涡轮与所述低压轴传动连接。
[0037]与现有技术相比，本专利技术能够主动调节高、低压功分配。使得在第一工作状态下，低压涡轮负荷增加、高压涡轮负荷下降，高低压转差呈上升趋势，涵道比匹配呈下降趋势，同时发动机流通能力得到提升，风扇部件工作裕度得到改善。在第二工作状态下，高压涡轮负荷增加、低压涡轮负荷下降，高低压转差呈下降趋势，涵道比匹配呈升高趋势，同时为通过低压涡轮的大功率提取提供能量储备。
[0038]基于可变齿轮组的设计，实现变负载风扇在高压和低压轴间的切换，进而实现高、低压功分配的主动变化，解决现有航空发动机难以大范围调节高、低压转子功分配的问题。
[0039]通过变负载风扇的主动切换，拓展高、低压功分配主动、高自由度调节方式，能够突破传统导叶几何限制、部件效率衰减等限制因素。
[0040]以三行星齿轮组为媒介，实现本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种风扇级负载切换结构，其特征在于，包括高压轴(1)、低压轴(2)、变负载轴(3)、变负载风扇(4)和切换组件(5)；所述变负载风扇(4)安装在所述变负载轴(3)上；所述切换组件(5)与所述变负载轴(3)传动连接，且所述切换组件(5)能够与所述低压轴(2)或所述高压轴(1)传动连接；所述切换组件(5)至少具有以下两种工作状态状态：第一工作状态下，所述切换组件(5)与所述低压轴(2)传动连接，与所述高压轴(1)断开连接，以使动力能够由所述低压轴(2)经所述切换组件(5)和所述变负载轴(3)传递至所述变负载风扇(4)；第二工作状态下，所述切换组件(5)与所述高压轴(1)传动连接，与所述低压轴(2)断开连接，以使动力能够由所述高压轴(1)经所述切换组件(5)和所述变负载轴(3)传递至所述变负载风扇(4)。2.根据权利要求1所述的风扇级负载切换结构，其特征在于，所述切换组件(5)包括第一太阳轮(51)、第二太阳轮(52)、第一行星齿轮(53)、第二行星齿轮(54)、第三行星齿轮(55)、齿圈(56)、行星齿轮轴(57)和行星架(58)；所述高压轴(1)、所述低压轴(2)和所述变负载轴(3)的中心线位于同一直线上；所述低压轴(2)和所述变负载轴(3)均部分位于所述行星架(58)内；所述行星齿轮轴(57)转动安装在所述行星架(58)上，所述行星齿轮轴(57)能够沿其轴向移动，且能够与所述第三行星齿轮(55)接合；所述第一行星齿轮(53)安装在所述行星齿轮轴(57)上；所述第二行星齿轮(54)和所述第三行星齿轮(55)转动安装在所述行星架(58)上；所述齿圈(56)固定安装在所述高压轴(2)的上，且所述第三行星齿轮(55)与所述齿圈(56)啮合；所述第一太阳轮(51)安装在所述变负载轴(3)上，所述第一太阳轮(51)与所述第一行星齿轮(53)啮合；所述第二太阳轮(52)安装在所述低压轴(58)上，且与所述第二行星齿轮(54)啮合。3.根据权利要求2所述的风扇级负载切换结构，其特征在于，在第一工作状态下，所述行星齿轮轴(57)与所述第三行星齿轮(55)断开连接，所述行星齿轮轴(57)与所述第二行星齿轮(54)接合；动力由所述低压轴(2)经过所述第二行星齿轮(54)、所述行星齿轮轴(57)、所述第一行星齿轮(53)、所述变负载轴(3)传递至所述变负载风扇(4)；在第二工作状态下，所述行星齿轮轴(57)与所述第三行星齿轮(55)接合，所述行星齿轮轴(57)与所述第二行星齿轮(54)断开连接；动力由所述高压轴(1)经过所述齿圈(56)、所述第三行星齿轮(55)、所述行星齿轮轴(57)、所述第一行星齿轮(53)、所述第一太阳轮(51)及所述变负载轴(3)传递至所述变负载风扇(4)。4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：董芃呈，王子尧，刘鑫，李建榕，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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。