一种航空发动机风扇的制作方法

本实用新型涉及一种发动机风扇，尤其是航空涡轮发动机风扇。

背景技术：

航空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，经风扇加速加压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，风扇作为重要的压缩部件，其性能的好坏直接影响着发动机的效率、压比、稳定性以及可靠性等气动参数。

为了提高风扇扇叶根部的搞压增压能力，风扇扇叶根部的落后角设计值通常都会比较大，气流转折角较大，加工精度难以保证；风扇出口气流相对速度高，一方面会导致风扇扇叶根部负荷增加，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。

技术实现要素：

本实用新型目的是，提供一种航空发动机(尤其是指涡轮或涡扇发动机)风扇，为了满足当代飞机在非常规机动、超声等方面的指标，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。用于吸气机压气机风扇可以增加发动机的空气总流量，既提高发动机的总推力，又降低发动机的耗油率。提高风扇叶片根部的耐压和调节能力，风扇根部负荷能力的增加，使风扇内涵的效率和稳定裕度的提升。

本实用新型的技术方案是，一种航空发动机(涡轮或涡扇发动机)的风扇，包括风扇轮盘和风扇叶片，其中是风扇轮盘的设有安装转轴的中孔，风扇轮盘为筒状，风扇轮盘的外周均匀设有榫槽，榫槽的横截面为圆型，榫槽的开口处叶片伸出，每个圆榫槽均安装一片风扇叶片，风扇叶片的叶根的横截面为圆型榫，榫槽在长度方向是弧形的，所述横截面为圆型榫与圆型榫槽为紧配合。

有益效果，本实用新型航空发动机(涡轮或涡扇发动机)的风扇，利用风扇轮盘安装发动机风扇叶片。风扇轮盘上设有安装风扇转子叶片用的圆弧型榫槽，利用槽榫的配合安装；在高温、高转速条件下工作可靠。尤其是风扇的转速高达10000～20000r/min；当高速旋转时，装在轮盘上的风扇转子叶片会将其巨大的离心力通过叶片榫头作用于轮盘榫槽上，风扇的叶根坚固，风扇轮盘上圆型榫槽加工和安装质量易保证，从而不会影响发动机的运行安全，采用圆型榫与圆型榫槽的紧配合安装，装配精度高，且叶根处不易产生应力点，榫槽在长度方向是弧形的结构也有利于叶片工作时叶片固定的可靠。采用本实用新型结构，因为是圆型榫槽，风扇根部尾缘线与轮毂形成的夹角较小时也很方便加工和装配，并且保证安装的坚固可靠，利于风扇叶片的各种形状的设计。在气流转折角较大、风扇出口气流相对速度高仍能保证风扇扇叶根部负荷能力。

附图说明

图1是本实用新型发动机风扇中的最重要的风扇轮盘结构图，风扇叶片可以是各种形状结构。

图2是本实用新型与图1的风扇轮盘榫槽配合的一支叶片结构示意图。

具体实施方式

如图所示，航空发动机(涡轮或涡扇发动机)的风扇，包括风扇轮盘1和风扇叶片6，风扇轮盘是特种材料的圆筒状，风扇轮盘材料为tc4，切削加工性不好，但耐温性能好；其中是风扇轮盘的设有安装转轴的中孔，中孔处还可以设有一个法兰安装结构2，风扇轮盘的圆筒外周均匀设有榫槽3，榫槽的横截面为圆型，榫槽槽开口(在圆筒的侧壁上开口)处叶片伸出，每个圆型榫槽均安装一片风扇叶片，风扇叶片的叶根3-1的横截面为圆型榫，叶根连接叶片的基片7后再连接至叶片的片尖；榫槽在长度方向是弧形4的，所述横截面为圆型榫与圆型榫槽为紧配合。圆筒外周上榫槽与榫槽之间还设有凸出块5，圆型榫与圆型榫槽配合时用于止档固定住风扇叶片。图2是安装的图1的一个榫槽中紧配合。

风扇要在高温、高转速条件下工作，本实用新型在制备时，采用风扇轮盘圆弧型榫槽铣刀，铣刀的形状是圆台状，圆台的最大直径处不大于榫槽的横截面的圆弧直径，铣刀旋转时将风扇轮盘上铣孔，由于采用五轴数控铣，榫槽在长度方向由五轴铣的程序控制榫槽的弧形线形。安装风扇转子叶片用的圆弧型榫槽制备完成后，装上图2的叶片，叶片的外形可以设计成各种需求的形状，但叶片的叶根横截面为圆弧型榫，通过热胀法将叶根塞入榫槽。必要时将当高速旋转时，装在轮盘上的风扇转子叶片会将其巨大的离心力通过叶片榫头作用于轮盘榫槽上，风扇轮盘上圆弧型榫槽配合紧密，横截面的圆弧型榫槽应力分散，且加工质量的好坏严重影响发动机的运行安全。

技术特征：

1.一种航空发动机风扇，其特征是，包括风扇轮盘和风扇叶片，其中是风扇轮盘的设有安装转轴的中孔，风扇轮盘为筒状，风扇轮盘的外周均匀设有榫槽，榫槽的横截面为圆型，榫槽的开口处叶片伸出，每个圆榫槽均安装一片风扇叶片，风扇叶片的叶根的横截面为圆型榫，榫槽在长度方向是弧形的，所述横截面为圆型榫与圆型榫槽为紧配合。

2.根据权利要求1所述的航空发动机风扇，其特征是，风扇轮盘圆筒外周上榫槽与榫槽之间设有凸出块。

技术总结
一种航空发动机风扇，包括风扇轮盘和风扇叶片，其中是风扇轮盘的设有安装转轴的中孔，风扇轮盘为筒状，风扇轮盘的外周均匀设有榫槽，榫槽的横截面为圆型，榫槽的开口处叶片伸出，每个圆榫槽均安装一片风扇叶片，风扇叶片的叶根的横截面为圆型榫，榫槽在长度方向是弧形的，所述横截面为圆型榫与圆型榫槽为紧配合。利用槽榫的配合安装；在高温、高转速条件下工作可靠，风扇的叶根坚固，风扇轮盘上圆型榫槽加工和安装质量容易保证，从而不会影响发动机的运行安全。

技术研发人员：邵文博;窦爱国;王永清;唐建国;宋学东;刘文程
受保护的技术使用者：无锡市润和机械有限公司
技术研发日：2019.09.11
技术公布日：2020.06.02