CN113123876A - 无涡轮后机匣构型航空发动机 - Google Patents

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梁霄
宋健
季寅泽
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/06—Arrangements of bearings; Lubricating

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Abstract

本发明提供了一种无涡轮后机匣构型航空发动机，其包括高压涡轮、级间机匣和低压涡轮主单元体，所述低压涡轮主单元体采用无涡轮后机匣结构的低压涡轮；所述高压涡轮通过高压转子后端轴承支撑在所述级间机匣内，所述低压涡轮和所述高压涡轮之间设置有低压转子后端轴承，所述低压转子后端轴承用于承担低压转子后端径向力，所述低压转子轴端轴承通过所述高压涡轮的后轴和所述高压转子后端轴承支撑在所述级间机匣上。本发明取消了低压涡轮后机匣，降低了发动机结构复杂度，轴向尺寸缩短；零件种类减少、数量降低、发动机重量降低、推重比提高；加工、装配难度进一步下降；提高发动机可靠性；滑油***设计难度有所降低；有效降低燃油耗油率。

Description

无涡轮后机匣构型航空发动机
技术领域
本发明涉及发动机结构设计和制造技术领域，特别涉及一种无涡轮后机匣构型航空发动机。
背景技术
在现有技术中，航空发动机结构复杂，且零件数量、种类繁多，零件加工制造精度高，这就使得部件、整机装配难度极大。
图1为现有技术中发动机后端支撑结构的示意图。
如图1所示，目前，常规构型航空发动机支承方案一般涉及5-8个支点，高压涡轮10安装在级间机匣20内，高压涡轮10的后端和级间机匣20之间安装有高压转子后端轴承21。低压涡轮30安装在涡轮后机匣40内，低压涡轮30的后端和涡轮后机匣40之间设置有低压转子后端轴承41。
上述结构中，承力机匣一般需要3-4个。这种结构中零件比较多，往往容易导致整机重量的居高不下、推重比进一步提高受到很大限制，同时由于零件多导致整机可靠性较差。
针对上述问题，本发明改进了常规航空发动机的支撑结构，以期克服上述技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中航空发动机支撑结构的零件较多，使得整机重量中，可靠性差等缺陷，提供一种无涡轮后机匣构型航空发动机。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种无涡轮后机匣构型航空发动机，其特点在于，所述无涡轮后机匣构型航空发动机包括高压涡轮、级间机匣和低压涡轮主单元体，所述低压涡轮主单元体采用无涡轮后机匣结构的低压涡轮；
所述高压涡轮通过高压转子后端轴承支撑在所述级间机匣内，所述低压涡轮和所述高压涡轮之间设置有低压转子后端轴承，所述低压转子后端轴承用于承担低压转子后端径向力，所述低压转子轴端轴承通过所述高压涡轮的后轴和所述高压转子后端轴承支撑在所述级间机匣上。
根据本发明的一个实施例，所述高压涡轮的后轴通过高压转子后端轴承支撑在所述级间机匣内。
根据本发明的一个实施例，所述低压转子后端轴承设置在所述低压涡轮的轴和所述高压涡轮的后轴内侧之间。
根据本发明的一个实施例，所述级间机匣承受所述高压涡轮的转子和所述低压涡轮的转子的后端径向载荷。
根据本发明的一个实施例，所述低压涡轮的转子支撑轴承和所述高压涡轮的转子后端轴承共用轴承腔进行润滑。
本发明还提供了一种无涡轮后机匣构型航空发动机，其特点在于，所述无涡轮后机匣构型航空发动机包括高压涡轮、级间机匣和低压涡轮主单元体，所述低压涡轮主单元体采用无涡轮后机匣结构的低压涡轮；
所述低压涡轮通过低压转子后端轴承支撑在所述级间机匣内，所述低压涡轮和所述高压涡轮之间设置有高压转子后端轴承，所述高压转子后端轴承用于承担高压转子后端径向力，所述高压转子后端轴承通过所述低压涡轮的轴和所述低压转子后端轴承支撑到级间机匣上。
根据本发明的一个实施例，所述低压涡轮的轴通过所述低压转子后端轴承支撑在所述级间机匣内。
根据本发明的一个实施例，所述高压转子后端轴承设置在所述低压涡轮的轴和所述高压涡轮的后轴外侧之间。
根据本发明的一个实施例，所述级间机匣承受所述高压涡轮的转子和所述低压涡轮的转子的后端径向载荷。
根据本发明的一个实施例，所述低压涡轮的转子支撑轴承和所述高压涡轮的转子后端轴承共用轴承腔进行润滑。
本发明的积极进步效果在于：
本发明无涡轮后机匣构型航空发动机具有如下诸多优势：
一、取消了低压涡轮后机匣，降低了发动机结构复杂度，轴向尺寸缩短；
二、零件种类减少、数量降低、发动机重量降低、推重比提高；
三、加工、装配难度进一步下降；
四、提高发动机可靠性；
五、滑油***设计难度有所降低；
六、有效降低燃油耗油率。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1为现有技术中发动机后端支撑结构的示意图。
图2为本发明无涡轮后机匣构型航空发动机的实施例一的结构示意图。
图3为本发明无我论后机匣构型航空发动机的实施例二的结构示意图。
【附图标记】
高压涡轮 10、100
级间机匣 20、200
高压转子后端轴承 21、500
低压涡轮 30、300
涡轮后机匣 40
低压转子后端轴承 41、400
风扇增压级主单元体 600
高压压气机 700
燃烧室 800
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。
此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。
此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。
图2为本发明无涡轮后机匣构型航空发动机的实施例一的结构示意图。
如图2所示，本发明公开了一种无涡轮后机匣构型航空发动机，其包括高压涡轮100、级间机匣200和低压涡轮主单元体，所述低压涡轮主单元体采用无涡轮后机匣结构的低压涡轮300。高压涡轮100通过高压转子后端轴承400支撑在级间机匣200内，低压涡轮300和高压涡轮100之间设置有低压转子后端轴承500。此处低压转子后端轴承500用于承担低压转子后端径向力，低压转子轴端轴承500通过高压涡轮100的后轴和高压转子后端轴承400支撑在级间机匣200上。
所述无涡轮后机匣构型航空发动机还包括风扇增压级主单元体600、高压压气机700和燃烧室800，这些部件与高压涡轮100、级间机匣200一起组成了核心机主单元体。所述核心机主单元体和所述低压涡轮主单元体配合形成一个整体。
优选地，高压涡轮100的后轴通过高压转子后端轴承400支撑在级间机匣200内。低压转子后端轴承500设置在低压涡轮300的轴和高压涡轮100的后轴内侧之间。级间机匣200承受高压涡轮100的转子和低压涡轮300的转子的后端径向载荷。
进一步地，低压涡轮300的转子支撑轴承和高压涡轮100的转子后端轴承共用轴承腔进行润滑。低压涡轮转子的后部通过中介轴承支撑于高压涡轮转子后轴内侧。
实施例二：
图3为本发明无我论后机匣构型航空发动机的实施例二的结构示意图。
如图3所示，本发明还公开了另一种无涡轮后机匣构型航空发动机，其包括高压涡轮100、级间机匣200和低压涡轮主单元体，所述低压涡轮主单元体采用无涡轮后机匣结构的低压涡轮300。低压涡轮300通过低压转子后端轴承400支撑在级间机匣200内，低压涡轮300和高压涡轮100之间设置有高压转子后端轴承500，高压转子后端轴承500用于承担高压转子的后端径向力，高压转子后端轴承500通过低压涡轮300的轴和低压转子后端轴承400支撑到级间机匣200上。
所述无涡轮后机匣构型航空发动机还包括风扇增压级主单元体600、高压压气机700和燃烧室800，这些部件与高压涡轮100、级间机匣200一起组成了核心机主单元体。所述核心机主单元体和所述低压涡轮主单元体配合形成一个整体。
优选地，低压涡轮300的轴通过低压转子后端轴承400支撑在级间机匣200内。高压转子后端轴承500设置在低压涡轮300的轴和高压涡轮100的后轴外侧之间。级间机匣200承受高压涡轮100的转子和低压涡轮300的转子的后端径向载荷。
进一步地，低压涡轮300的转子支撑轴承和高压涡轮100的转子后端轴承共用轴承腔进行润滑。
本发明无涡轮后机匣构型航空发动机提出了一种全新构型发动机设计制造理念，其取消了常规航空发动机的低压涡轮后机匣，将低压涡轮转子的后部通过级间机匣实现支承传力，同时通过级间机匣对整机进行后部辅助支承。
本发明从发动机自身结构设计与制造技术出发，提出了全新的取消低压涡轮后机匣的设计与制造理念，以达到在一定程度上解决传统航空发动机结构复杂、零件数量多、种类多，且轴向尺寸大，加工、装配困难，可靠性差等问题的目的。同时，本发明无涡轮后机匣构型航空发动机由于结构简化、重量降低，对滑油***设计难度有所降低，对燃油耗油率下降也有贡献。
综上所述，本发明无涡轮后机匣构型航空发动机突破了突破传统意义上的发动机结构形式，为发动机结构设计开辟了新思路，其具有如下诸多优势：
一、取消了低压涡轮后机匣，降低了发动机结构复杂度，轴向尺寸缩短；
二、零件种类减少、数量降低、发动机重量降低、推重比提高；
三、加工、装配难度进一步下降；
四、提高发动机可靠性；
五、滑油***设计难度有所降低；
六、有效降低燃油耗油率。
本发明无涡轮后机匣构型航空发动机具有广泛的推广应用价值，应用于军、民用航空发动机、地面燃机或燃气发生器结构设计与制造方面。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无涡轮后机匣构型航空发动机，其特征在于，所述无涡轮后机匣构型航空发动机包括高压涡轮、级间机匣和低压涡轮主单元体，所述低压涡轮主单元体采用无涡轮后机匣结构的低压涡轮；
所述高压涡轮通过高压转子后端轴承支撑在所述级间机匣内，所述低压涡轮和所述高压涡轮之间设置有低压转子后端轴承，所述低压转子后端轴承用于承担低压转子后端径向力，所述低压转子轴端轴承通过所述高压涡轮的后轴和所述高压转子后端轴承支撑在所述级间机匣上。
2.如权利要求1所述的无涡轮后机匣构型航空发动机，其特征在于，所述高压涡轮的后轴通过高压转子后端轴承支撑在所述级间机匣内。
3.如权利要求2所述的无涡轮后机匣构型航空发动机，其特征在于，所述低压转子后端轴承设置在所述低压涡轮的轴和所述高压涡轮的后轴内侧之间。
4.如权利要求3所述的无涡轮后机匣构型航空发动机，其特征在于，所述级间机匣承受所述高压涡轮的转子和所述低压涡轮的转子的后端径向载荷。
5.如权利要求4所述的无涡轮后机匣构型航空发动机，其特征在于，所述低压涡轮的转子支撑轴承和所述高压涡轮的转子后端轴承共用轴承腔进行润滑。
6.一种无涡轮后机匣构型航空发动机，其特征在于，所述无涡轮后机匣构型航空发动机包括高压涡轮、级间机匣和低压涡轮主单元体，所述低压涡轮主单元体采用无涡轮后机匣结构的低压涡轮；
所述低压涡轮通过低压转子后端轴承支撑在所述级间机匣内，所述低压涡轮和所述高压涡轮之间设置有高压转子后端轴承，所述高压转子后端轴承用于承担高压转子后端径向力，所述高压转子后端轴承通过所述低压涡轮的轴和所述低压转子后端轴承支撑到级间机匣上。
7.如权利要求6所述的无涡轮后机匣构型航空发动机，其特征在于，所述低压涡轮的轴通过所述低压转子后端轴承支撑在所述级间机匣内。
8.如权利要求7所述的无涡轮后机匣构型航空发动机，其特征在于，所述高压转子后端轴承设置在所述低压涡轮的轴和所述高压涡轮的后轴外侧之间。
9.如权利要求8所述的无涡轮后机匣构型航空发动机，其特征在于，所述级间机匣承受所述高压涡轮的转子和所述低压涡轮的转子的后端径向载荷。
10.如权利要求9所述的无涡轮后机匣构型航空发动机，其特征在于，所述低压涡轮的转子支撑轴承和所述高压涡轮的转子后端轴承共用轴承腔进行润滑。
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