CN114790943A - 航空发动机短舱的进气道和航空发动机短舱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空发动机短舱的进气道和航空发动机短舱。航空发动机短舱的进气道包括内壁板和对接环，内壁板的内表面形成气体流道面且外表面包括第一配合面，对接环用于连接内壁板和风扇机匣，且对接环包括第二配合面，第二配合面与第一配合面相互贴合并连接，第一配合面和第二配合面均为单曲面。进气道的对接环与内壁板的配合面采用单曲面，方便对接环的机械加工制造。而且，在与内壁板沿发动机轴线水平装配安装时，对接环可从内壁板后端安装至理论位置，最大限度的缩短装配安装路径。

Description

航空发动机短舱的进气道和航空发动机短舱

技术领域

本发明涉及一种航空发动机短舱的进气道和航空发动机短舱。

背景技术

民用涡扇发动机短舱***通常由进排气***及风扇罩和反推力装置构成，具体包括进气道、风扇机匣、反推力装置、喷管及中心锥。在功能上，进气道主要对外部气流进行整流，同时通过进气道位于流道面上的唇口与内壁板结构，将外部气流按既定流道整流导入发动机风扇叶片。在结构上，进气道与风扇机匣通过对接环安装连接，同时，对接环与流道面上的内壁板结构连接。

发明内容

本发明提供一种航空发动机短舱的进气道和航空发动机短舱，以降低对接环的加工难度。

本发明第一方面提供一种航空发动机短舱的进气道，包括：

内壁板，内表面形成气体流道面且外表面包括第一配合面；和

对接环，用于连接内壁板和风扇机匣，且对接环包括第二配合面，第二配合面与第一配合面相互贴合并连接，第一配合面和第二配合面均为单曲面。

在一些实施例中，单曲面以航空发动机的中心线为轴线。

在一些实施例中，单曲面包括圆柱面或锥面。

在一些实施例中，内壁板包括面板、背板和蜂窝，蜂窝夹设于面板和背板之间，背板形成内壁板的外表面，背板包括背板主体段和背板连接段，背板连接段位于背板主体段的轴向后端并形成第一配合面，蜂窝包括与背板主体段对应的蜂窝主体段和与背板连接段对应的蜂窝连接段，短舱进气道还包括连接件，连接件连接对接环和内壁板。

在一些实施例中，连接件依次穿过对接环、背板连接段、蜂窝连接段和面板。

在一些实施例中，蜂窝连接段的蜂窝密度大于蜂窝主体段的蜂窝密度。

在一些实施例中，蜂窝连接段的蜂窝密度与蜂窝主体段的蜂窝密度相同，短舱进气道还包括沉头衬套，沉头衬套从面板一侧穿入内壁板内且包裹在连接件的外侧。

在一些实施例中，第二配合面与第一配合面间隙配合。

本发明第二方面提供一种航空发动机短舱，包括上述进气道。

基于本发明提供的航空发动机短舱的进气道包括内壁板和对接环，内壁板的内表面形成气体流道面且外表面包括第一配合面，对接环用于连接内壁板和风扇机匣，且对接环包括第二配合面，第二配合面与第一配合面相互贴合并连接，第一配合面和第二配合面均为单曲面。进气道的对接环与内壁板的配合面采用单曲面，方便对接环的机械加工制造。而且，在与内壁板沿发动机轴线水平装配安装时，对接环可从内壁板后端安装至理论位置，最大限度的缩短装配安装路径。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为航空发动机短舱的结构示意图；

图2为进气道的剖面结构示意图；

图3为图2中的内壁板和对接环的立体图；

图4为图2中的内壁板和对接环的结构图；

图5为图4中内壁板和对接环的局部放大图；

图6为图2中的对接环与内壁板的安装图；

图7为本发明实施例的对接环与内壁板的结构示意图；

图8为图7中对接环与内壁板的连接部分的局部放大图；

图9为本发明实施例的进气道与风扇机匣的安装结构图；

图10为本发明实施例的进气道与风扇机匣安装剖面及阶差调整补偿设计方法示意图；

图11为本发明实施例的对接环与内壁板连接示意图；

图12为本发明另一实施例的进气道对接环与内壁板连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图1所示，本发明一些实施例的航空发动机短舱包括进气道1、风扇机匣2、反推力装置3、喷管和中心锥4。

如图2所示，在一些实施例中，进气道1包括前隔框11、后隔框12、外壁板13、内壁板14、对接环15和唇口16。其中，唇口16连接在前隔框11的前侧，外壁板13的前后两端分别与前隔框11和后隔框12连接，内壁板14的前后两端分别与前隔框11和后隔框12连接，其中内壁板14设置于径向内侧，外壁板13设置于径向外侧。对接环15用于连接内壁板14和风扇机匣2。

如图3所示，在一些实施例中，内壁板14呈环形设置，内壁板14的内表面形成气体流道面。如图4所示，内壁板14的外表面与对接环15连接。

内壁板14具有声衬降噪功能以抑制风扇叶片的噪声。为最大限度增大内壁板14的有效声衬降噪面积，通常采用整体式无缝声衬结构，即内壁板14为环向整体无接缝封闭结构。相应地，由于对接环15一端与风扇机匣2连接，另一端与内壁板14连接。风扇机匣2又称风扇包容机匣，在FBO叶片脱落载荷工况下碎片不允许飞出机匣而损伤***附件，故而设计轴向保持结构连续且无薄弱区，通常采用环向整体式无缝机匣结构形式。与此对应的，对接环15作为与风扇机匣2直接连接的结构，出于FBO载荷工况考虑，采用360°整体环形结构。同理，内壁板14也采用整体式无缝结构形式。而两个大尺寸整体环形结构的套合连接区域，如图4和图5所示，对接环15与内壁板14的配合面与流道面平行。这样，由于流道面为双曲型面，对接环15也需要采用双曲型面，这样会增加对接环的制造加工成本，加大工艺难度，同时降低加工效率。其次，由于双曲型面既定流道面的特性，对接环处该型面通常在该处为扩口式，即对接环15与内壁板14的连接处的流道面前端小后端大，这决定了此处两者的装配关系，如图6所示，即对接环15只能从前缘贯穿整个内壁板直至到达安装位置，装配操作难度大，装配行程长，安装过程中两个大尺寸零件套合过程中，容易引起剐蹭划伤甚至撞击损坏的故障。

如图5所示，在一些实施例中，内壁板14包括面板14a、背板14b和蜂窝14c。在一个实施例中，面板14a和背板14b通常采用碳纤维复合材料。且面板14a带有降噪穿孔几何特征，而夹芯层蜂窝14c为Nomex芳纶纸蜂窝，上述三者通过共胶接或二次胶接的固化形式完成成型胶接。在另一实施例中，面板14a和背板14b采用铝合金薄板结构并与蜂窝14c胶接固化成型。上述列举的内壁板结构和材料仅为两个实例，实际实施中包括但不限于上述材料及工艺，也可是以上两种材料的搭配组合。

在面板14a和背板14b采用碳纤维复合材料的实施例中，内壁板14与对接环15装配处，背板14b的碳纤维铺层局部加厚且在靠近对接环15一侧增加玻璃布牺牲层铺层，该玻璃布铺层可打磨修配，便于内壁板与对接环装配。在与对接环15进行协调装配时，对接环局部或整体修配达到调整整个进气道1与风扇机匣5装配阶差的目的。同理在面板14a和背板14b采用铝合金薄板结构的实施例中，内壁板14与对接环15装配处，背板14b采用化铣或机加实现结构变厚以及预留后续装配时可能需要的机加或修磨的工艺余量。

对接环15为整体式环锻机加的铝合金结构，从防火需求考虑，设计上一般采用防火毯包裹。当对接环所处区域为非火区时，无需防火毯。

鉴于以上提出的对接环的制造加工难度大的问题，为了降低对接环的制造难度，本发明实施例提出一种航空发动机短舱。

参考图7和图8,一些实施例的航空发动机短舱的进气道包括内壁板17和对接环18。其中，内壁板17的内表面形成气体流道面，内壁板17的外表面包括第一配合面。对接环18用于连接内壁板17和风扇机匣2，且对接环18包括第二配合面。第二配合面与第一配合面相互贴合并连接，第一配合面和第二配合面均为单曲面。

一些实施例进气道的对接环18与内壁板17的配合面采用单曲面，方便对接环的机械加工制造。而且，在与内壁板17沿发动机轴线水平装配安装时，对接环18可从内壁板17后端安装至理论位置，最大限度的缩短装配安装路径。而在图6示出的实施例中，对接环从内壁板前端安装，其安装路径长，对接环需多次微调安装角度从而避免安装过程与内壁板背板产生干涉损伤。

在一些实施例中，单曲面以航空发动机的中心线为轴线。这样使得第一配合面和第二配合面为同轴设置，便于装配。

在一些实施例中，单曲面包括圆柱面。采用圆柱体回转结构的对接环结构，制造成本减少、加工工艺难度降低且加工周期缩短。在另一些实施例中，单曲面还可以是锥面。

如图8所示,本实施例的内壁板17的外表面包括第一配合面和设置于第一配合面轴向前侧的主壁面，该主壁面与流道面平行。也就是说本实施例的内壁板17从轴向上分为两段，前面的主壁面采用与流道面平行的方式，后端的第一配合面采用单曲面的方式，主壁面和第一配合面之间非平滑连接。

在一些实施例中，参考图10，第二配合面与第一配合面间隙配合。也就是说对接环18与内壁板17的装配配合面之间设计预留一定的装配间隙D，用于补偿两个大尺寸环状结构的加工制造偏差和装配误差，同时参考图9和图10，该装配间隙D也用于调整整个进气道1的对接环18与风扇机匣2的轴向位置，进而实现进气道1与风扇机匣2安装后流道面阶差的控制，以满足流道面气动光滑度的设计要求。

在一些实施例中，处于流道面的内壁板17在与对接环18装配时，若对接环18与内壁板17发生干涉时，圆柱体配合面便于修配甚至还可以将对接环补加工以完成装配。而且当该处配合面存在一定间隙时，可采用等厚且形状同样为圆柱体的固体垫片补偿装配间隙，且与液体垫片配合使用，直至装配后与风扇机匣2形成的流道面气流阶差完全满足气动要求。

在一些实施例中，参考图8，内壁板17包括面板17a、背板17b和蜂窝17c，蜂窝17c夹设于面板17a和背板17b之间，背板17b形成内壁板17的外表面，背板17b包括背板主体段和背板连接段，背板连接段位于背板主体段的轴向后端并形成第一配合面，蜂窝17c包括与背板主体段对应的蜂窝主体段和与背板连接段对应的蜂窝连接段，短舱进气道还包括连接件6，连接件6连接对接环18和内壁板17。

具体地，连接件6为高锁螺栓。在一些实施例中，连接件6贯穿整个内壁板17到达气动流道面，具体地，连接件6依次穿过对接环18、背板连接段、蜂窝连接段和面板17a。

为了加强蜂窝连接段的强度，在一些实施例中，参考图11，蜂窝连接段17d的蜂窝密度大于蜂窝主体段17e的蜂窝密度。具体地，蜂窝连接段17d采用高密度铝蜂窝。在另一些实施例中，参考图12，蜂窝连接段的蜂窝密度与蜂窝主体段的蜂窝密度相同，短舱进气道还包括沉头衬套7，沉头衬套7从面板17a一侧穿入内壁板17内且包裹在连接件6的外侧。在该实施例中，蜂窝连接段与蜂窝主体段均采用普通蜂窝材料，即整个内壁板的蜂窝为同种材料，仅在与对接环18连接的高锁螺栓安装开孔处，在内壁板埋入沉头衬套7，用于高锁螺栓的贯穿机械连接。

在一些附图未示出的实施例中，还可以采用抽芯铆钉将对接环18与内壁板17连接，该种连接方式不贯穿整个内壁板。当然，也可采用贯穿对接环18和内壁板17的高锁螺栓以及抽芯铆钉组合的方式进行混合连接。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种航空发动机短舱的进气道，其特征在于，包括：

内壁板，内表面形成气体流道面且外表面包括第一配合面；和

对接环，用于连接所述内壁板和风扇机匣，且所述对接环包括第二配合面，所述第二配合面与所述第一配合面相互贴合并连接，所述第一配合面和所述第二配合面均为单曲面。

2.根据权利要求1所述的航空发动机短舱的进气道,其特征在于，所述单曲面以航空发动机的中心线为轴线。

3.根据权利要求1所述的航空发动机短舱的进气道，其特征在于，所述单曲面包括圆柱面或锥面。

4.根据权利要求1所述的航空发动机短舱的进气道，其特征在于，所述内壁板包括面板、背板和蜂窝，所述蜂窝夹设于所述面板和所述背板之间，所述背板形成所述内壁板的外表面，所述背板包括背板主体段和背板连接段，所述背板连接段位于所述背板主体段的轴向后端并形成所述第一配合面，所述蜂窝包括与所述背板主体段对应的蜂窝主体段和与所述背板连接段对应的蜂窝连接段，所述短舱进气道还包括连接件，所述连接件连接所述对接环和所述内壁板。

5.根据权利要求4所述的航空发动机短舱的进气道，其特征在于，所述连接件依次穿过所述对接环、所述背板连接段、所述蜂窝连接段和所述面板。

6.根据权利要求5所述的航空发动机短舱的进气道，其特征在于，所述蜂窝连接段的蜂窝密度大于所述蜂窝主体段的蜂窝密度。

7.根据权利要求5所述的航空发动机短舱的进气道，其特征在于，所述蜂窝连接段的蜂窝密度与所述蜂窝主体段的蜂窝密度相同，所述短舱进气道还包括沉头衬套，所述沉头衬套从所述面板一侧穿入所述内壁板内且包裹在所述连接件的外侧。

8.根据权利要求1所述的航空发动机短舱的进气道,其特征在于，所述第二配合面与所述第一配合面间隙配合。

9.一种航空发动机短舱，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项的进气道。

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