一种防爆式涡轮转子及航空发动机的制作方法

本发明涉及航空发动机的涡轮转子，具体涉及一种防爆式涡轮转子及航空发动机。

背景技术：

1、航空发动机中的涡轮转子在失去负载后，会在燃气作用下使涡轮转子的转速急剧上升，为了避免涡轮转子因超转导致整个轮盘爆裂，会设置超转保护措施。其中，叶片脱落结构是一种较为常用的机械超转保护措施，其通过在叶片与轮盘连接处设置一个最小安全截面，当涡轮转子超转到一定转速后，叶片会在该最小安全截面处断裂，使轮盘失去转速继续上升的动力，从而避免轮盘超转破裂。

2、然而，现有叶片脱落结构仅适用于叶片和轮盘分开的转子结构，其相对于整体式涡轮转子的强度及稳定性均较差，但整体式涡轮转子又无法实现叶片脱落的超转保护，无法兼具可靠性和安全性。

技术实现思路

1、因此，为了使整体式涡轮转子中的叶片能够在超转时飞脱，避免整个涡轮转子超转爆裂，兼具可靠性和安全性，本发明提供一种防爆式涡轮转子及航空发动机。

2、其中，本发明提供的防爆式涡轮转子，其包括轮盘和多个一体成型在所述轮盘外周面上的叶片；所述轮盘上开设有多个通孔和多个热应力释放槽，所述通孔和所述热应力释放槽均沿所述轮盘的轴线呈圆形均布在所述轮盘的外缘处，所述热应力释放槽与所述通孔一一对应并相互连通；所述轮盘的外缘被多个所述热应力释放槽分割为多个薄弱结构，各个所述叶片连接在各个所述薄弱结构上，且所述薄弱结构位于相邻的两个所述通孔之间的部位截面为安全截面。

3、可选地，所述通孔的轴线与其所相邻的叶片设置方向平行。

4、可选地，所述热应力释放槽沿与其所连通的通孔的周向设置。

5、可选地，所述通孔内设置有阻尼衬套。

6、可选地，所述通孔包括连接孔部和两个对称分布在所述连接孔部两端的端孔部，所述阻尼衬套穿设在所述连接孔部内。

7、可选地，所述端孔部的内径大于所述连接孔部的内径，使所述端孔部与所述连接孔部之间形成限位台阶；所述阻尼衬套的一端设置有端板，所述端板抵靠在所述限位台阶上。

8、可选地，所述阻尼衬套远离端板的一端开设有多个槽体。

9、可选地，所述阻尼衬套的长度大于所述连接孔部的长度，使所述阻尼衬套具有所述槽体的一端延伸至端孔部内。

10、可选地，所述阻尼衬套与所述连接孔部过盈配合。

11、另外，本发明提供的航空发动机，具有上述任意一种实施方式中所提供的防爆式涡轮转子。

12、本发明技术方案，具有如下优点：

13、1.本发明提供的防爆式涡轮转子，通过在轮盘外缘处开设热应力释放槽和通孔，将轮盘的边缘分隔为了多个薄弱结构，并使各个叶片通过薄弱结构一体成型在轮盘上，薄弱结构在两个通孔之间的部位的截面形成安全截面，当涡轮转子发生超转时，薄弱结构会在安全截面处断裂，使叶片脱离轮盘，从而避免轮盘继续超转而爆裂，该涡轮转子可通过整体铸造成型，在具有超转保护措施的前提下，还具有更好的结构强度和更高的可靠性。

14、2.本发明提供的防爆式涡轮转子，热应力释放槽能够加快轮盘转动过程中外缘处的高温热量散发，释放轮盘所受到的热应力，提高整个涡轮转子的使用寿命。

15、3.本发明提供的防爆式涡轮转子，通过在通孔内设置阻尼衬套，能够利用阻尼衬套自身的弹性变化以及阻尼衬套与通孔之间的微动摩擦产生阻尼效果，吸收各个叶片的振动量，从而提高整个涡轮转子的抗振能力，提高涡轮转子转动过程中的稳定性能。

技术特征：

1.一种防爆式涡轮转子，其特征在于，包括轮盘(1)和多个一体成型在所述轮盘(1)外周面上的叶片(2)；

2.根据权利要求1所述的防爆式涡轮转子，其特征在于，所述通孔(3)的轴线与其所相邻的叶片(2)设置方向平行。

3.根据权利要求1所述的防爆式涡轮转子，其特征在于，所述热应力释放槽(4)沿与其所连通的通孔(3)的轴向设置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的防爆式涡轮转子，其特征在于，所述通孔(3)内设置有阻尼衬套(7)。

5.根据权利要求4所述的防爆式涡轮转子，其特征在于，所述通孔(3)包括连接孔部和两个对称分布在所述连接孔部两端的端孔部，所述阻尼衬套(7)穿设在所述连接孔部内。

6.根据权利要求5所述的防爆式涡轮转子，其特征在于，所述端孔部的内径大于所述连接孔部的内径，使所述端孔部与所述连接孔部之间形成限位台阶；所述阻尼衬套(7)的一端设置有端板(8)，所述端板(8)抵靠在所述限位台阶上。

7.根据权利要求6所述的防爆式涡轮转子，其特征在于，所述阻尼衬套(7)远离端板(8)的一端开设有多个槽体(9)。

8.根据权利要求7所述的防爆式涡轮转子，其特征在于，所述阻尼衬套(7)的长度大于所述连接孔部的长度，使所述阻尼衬套(7)具有所述槽体(9)的一端延伸至端孔部内。

9.根据权利要求5-8中任一项所述的防爆式涡轮转子，其特征在于，所述阻尼衬套(7)与所述连接孔部过盈配合。

10.一种航空发动机，其特征在于，具有权利要求1-9中任一项所述的防爆式涡轮转子。

技术总结
本发明提供一种防爆式涡轮转子及航空发动机，涡轮转子包括轮盘和多个一体成型在轮盘外周面上的叶片；轮盘上开设有多个通孔和多个热应力释放槽，通孔和热应力释放槽均沿轮盘的轴线呈圆形均布在轮盘的外缘处，热应力释放槽与通孔一一对应并相互连通；轮盘的外缘被多个热应力释放槽分割为多个薄弱结构，各个叶片连接在各个薄弱结构上，且薄弱结构位于相邻的两个通孔之间的部位截面为安全截面。当涡轮转子发生超转时，薄弱结构会在安全截面处断裂，使叶片脱离轮盘，从而避免轮盘继续超转而爆裂，该涡轮转子可通过整体铸造成型，在具有超转保护措施的前提下，还具有更好的结构强度和更高的可靠性。

技术研发人员：于明,范雨晴,李天雄,伍海辉,王涛
受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12