一种涡扇发动机可外部拆卸的风扇静子整流器结构

1.本发明属于航空发动机领域，涉及一种涡扇发动机可外部拆卸的风扇静子整流器结构，具体涉及一种应用于中等涵道比双轴涡扇发动机中单级风扇部件的结构形式。


背景技术：

2.如图1所示，现有中等涵道比小型涡扇发动机由高低压两根轴系组成，低压轴系由风扇(4)、低压轴(2)和低压涡轮(9)组成，由低压涡轮(9)输出功率，带动风扇(4)；高压轴系由高压压气机(6)，高压轴(3)和高压涡轮(8)组成，由高压涡轮输出功率，带动高压压气机，均围绕同一个旋转中心(1)旋转。空气由风扇(4)和高压压气机(6)增压，在燃烧室(7)内被加热，形成高压高温燃气，从而推动高压涡轮(8)和低压涡轮(9)做功，高能量尾气在喷管(10)内加速喷射获得推力。
3.中等涵道比小型涡扇发动机中低压压缩系统，常设置一单级风扇(4-5)，不带增压级，风扇静子常布置在分流锥(11)前，风扇静子不分为内外涵两排叶片，由风扇静子叶片(13)、风扇静子外环(14)和风扇静子内环(15)组成风扇静子整流器。
4.如图2所示，常规风扇静子整流器一般采用焊接结构，把分别加工好的风扇静子叶片(13)、风扇静子外环(14)和风扇静子内环(15)在相接处，利用氩弧焊或者真空钎焊的方式进行焊接，组成静子整流器。此类整流器刚性好，强度强，总装比较方便。风扇机匣设计过程中为风扇静子整流器留有一安装空间，静子整流器外环被风扇机匣(12)和分流机匣(16)压紧，静子整流器用螺钉固定在分流机匣(16)内环上。
5.但是现有上述风扇静子整流器结构，在发动机运行过程中，若其中一个叶片被外物撞伤，需要更换时，需要把发动机进行分解，并更换整个静子整流器，造成发动机维修的时间和经济成本均高。
6.根据以上分析，可以发现中等涵道比小型涡扇发动机中，如何在满足风扇静子整流器功能性的基础上，进一步降低其重量和改进其维修性，是现在面临的一个重要的设计难题。


技术实现要素：

7.针对现有技术中风扇静子整流器的维护和减重困难，本发明提供了一种涡扇发动机可外部拆卸的风扇静子整流器结构，利用插装和箍带等工艺代替了常规的焊接工艺，静子叶片的材料不再受限于可焊接性，可选用更轻的铝合金材料，减少风扇静子重量；相比于常规静子整流器，新构型整流器减少了风扇静子外环，直接用风扇机匣代替了静子外环，进一步减少了风扇整流器重量；从安装和维护角度看，若风扇静子叶片有外物打伤，可以直接在打开箍带，然后拔出损伤的静子叶片，直接进行单件更换，可大幅降低维修时间和经济成本。
8.一种涡扇发动机可外部拆卸的风扇静子整流器结构，包括多个风扇静子叶片、一静子内环、一风扇机匣和一箍带，其特征在于，
9.每一所述风扇静子叶片均包括一静子叶片顶部盖板、一静子叶片顶部叶冠、一静子叶片叶身、一静子叶片根部叶冠，其中，所述静子叶片根部叶冠是在所述静子叶片叶身的根部叶型的基础上扩展拉伸而成，所述静子叶片顶部叶冠是在所述静子叶片叶身的顶部叶型的基础上扩展拉伸而成，所述静子叶片顶部盖板是在静子叶片顶部叶冠的基础进一步扩展拉伸而成，且所述静子叶片顶部盖板的顶部设置有一沿周向延伸的用以容纳所述箍带的凹槽；
10.所述静子内环固定套设在涡扇发动机的分流机匣的内环上，所述风扇机匣安装在所述分流机匣的外环上；
11.所述静子内环上沿周向均匀设置有多个静子叶片根部安装槽，所述风扇机匣上沿周向均匀设置有多个静子叶片顶部安装孔，每一所述风扇静子叶片的根部叶冠穿过所述风扇机匣上的静子叶片顶部安装孔插装在所述静子内环上的静子叶片根部安装槽中，且插装到位后每一所述风扇静子叶片的顶部叶冠容纳在所述风扇机匣上的静子叶片顶部安装孔中；
12.所有静子叶片插装到位后，用所述箍带穿过各所述静子叶片顶部盖板上的凹槽将所有静子叶片箍紧。
13.优选地，所述风扇静子整流器还包括多个内环胶垫及多个外环胶垫，每一所述静子叶片根部叶冠通过一对应的内环胶垫插装在所述静子内环上的静子叶片根部安装槽中，每一所述静子叶片顶部叶冠通过一对应的外环胶垫容纳在所述风扇机匣上的静子叶片顶部安装孔中，所述内环胶垫、外环胶垫用以实现所述风扇静子叶片与述静子内环、风扇机匣之间的密封和减振。
14.进一步地，所述风扇静子整流器在安装时，首先将各所述内环胶垫安装到所述静子内环的静子叶片根部安装槽中；接着将所述静子内环安装在所述分流机匣的内环上、将所述风扇机匣安装在所述分流机匣的外环上；然后把各所述外环胶垫套在风扇静子叶片的顶部叶冠上，从所述风扇机匣外依次将各所述静子叶片依次插装到对应的所述内环胶垫的内孔中，此时，所述外环胶垫的外沿被所述风扇静子叶片顶部盖板挤压在所述风扇机匣上；当所有静子叶片插装到位后，用所述箍带穿过各所述静子叶片顶部盖板上的凹槽将所有静子叶片箍紧。
15.同现有技术相比，本发明的涡扇发动机可外部拆卸的风扇静子整流器结构，利用插装和箍带等工艺代替了常规的焊接工艺，静子叶片的材料不再受限于可焊接性，可选用更轻的铝合金材料，减少风扇静子重量；相比于常规静子整流器，新构型整流器减少了风扇静子外环，直接用风扇机匣代替了静子外环，进一步减少了风扇整流器重量；从安装和维护角度看，若风扇静子叶片有外物打伤，可以直接在打开箍带，然后拔出损伤的静子叶片，直接进行单件更换，可大幅降低维修时间和经济成本。
附图说明
16.图1为现有中等涵道比涡扇发动机结构示意图；
17.图2为常规涡扇发动机上的静子整流器的结构示意图；
18.图3为本发明的涡扇发动机可外部拆卸风扇静子整流器结构示意图；
19.图4为本发明的风扇静子整流器中静子的结构示意图。
20.附图标记说明：
21.旋转中心1，低压轴2，高压轴3，风扇转子4，风扇静子5，高压压气机6，燃烧室7，高压涡轮8，低压涡轮9，尾喷管10，分流锥11，风扇机匣12，风扇静子叶片13，静子外环14，静子内环15，分流机匣16，外环焊缝17，内环焊缝18，内环胶垫19，外环胶垫20，箍带21，静子叶片顶部盖板22，静子叶片顶部叶冠23，静子叶片根部叶冠24，静子叶片叶身25。
具体实施方式
22.为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。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。
23.如图3所示，本发明的涡扇发动机可外部拆卸的风扇静子整流器结构，包括沿周向均匀布置的多个风扇静子叶片13、一静子内环15、一风扇机匣12、多个内环胶垫19、多个外环胶垫20和一箍带21组成。风扇静子叶片13的结构如图4所示，每一风扇静子叶片13均由静子叶片顶部盖板22、静子叶片顶部叶冠23、静子叶片根部叶冠24和静子叶片叶身25四部分组成。其中，静子叶片根部叶冠24是在静子叶片叶身25的根部叶型的基础上扩展拉伸而成；静子叶片顶部叶冠23是在静子叶片叶身25的顶部叶型的基础上扩展拉伸而成；静子叶片顶部盖板22在静子叶片顶部叶冠23的基础进一步扩展拉伸而成每一。静子叶片顶部盖板22的顶部设置有一沿周向延伸的凹槽，用以容纳箍带21。
24.静子内环15上沿周向均匀形成多个静子叶片根部安装槽，为内环胶垫19预留安装空间，并在每一静子叶片根部安装槽的底部打叶型孔，其大小与内环胶垫19相应位置相配；风扇机匣12上沿周向均匀设置有多个静子叶片顶部安装孔，孔的大小与外环胶垫20外形相配；内环胶垫19的内孔和风扇静子叶片根部叶冠24的外形相配，外形和静子内环15上的静子叶片根部安装槽相配；外环胶垫20的内孔和静子叶片顶部叶冠23相配，外形和风扇机匣12上的静子叶片顶部安装孔相配，且上部与静子叶片顶部盖板22相匹配。每一风扇静子叶片13的根部叶冠24穿过风扇机匣12上的静子叶片顶部安装孔插装在静子内环15上的静子叶片根部安装槽中，且插装到位后每一风扇静子叶片13的顶部叶冠23容纳在风扇机匣12上的静子叶片顶部安装孔中；所有静子叶片13插装到位后，用箍带21穿过各静子叶片顶部盖板22上的凹槽将所有静子叶片13箍紧。
25.本发明的风扇静子整流器在安装过程中，先把内环胶垫19安装到静子内环15的静子叶片根部安装槽中，接着把静子内环15安装至分流机匣16的内环上，风扇机匣12安装至分流机匣16的外环上；然后把外环胶垫20套在风扇静子叶片13的顶部叶冠23上，从风扇机匣12外插装至内环胶垫19内孔内，此时，外环胶垫20外沿被风扇静子叶片顶部盖板22挤压在风扇机匣12上，当所有静子叶片13插装到位后，用箍带21把所有静子叶片13箍紧，并防松。外环胶垫20和内环胶垫19起到了密封和减振的效果。
26.本发明中的涡扇发动机可外部拆卸的风扇静子整流器结构，利用插装和箍带等工艺代替了常规的焊接工艺，静子叶片的材料不再受限于可焊接性，可选用更轻的铝合金材
料，减少风扇静子重量；相比于常规风扇静子整流器，新构型风扇静子整流器减少了风扇静子外环14，直接用风扇机匣12代替了静子外环14，进一步减少了风扇整流器重量；从安装和维护角度看，若风扇静子叶片13有外物打伤，可以直接打开箍带21，然后拔出损伤的静子叶片13，直接进行单件更换，可大幅降低维修时间和经济成本。
27.通过上述实施例，完全有效地实现了本发明的目的。该领域的技术人员可以理解本发明包括但不限于附图和以上具体实施方式中描述的内容。虽然本发明已就目前认为最为实用且优选的实施例进行说明，但应知道，本发明并不限于所公开的实施例，任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。