一种涡喷发动机带轴涡轮一体化结构的制作方法

本发明涉及发动机，尤其涉及一种涡喷发动机带轴涡轮一体化结构。

背景技术：

1、小型、微型飞行器在未来无人电子空战、军事侦察、对地精确攻击、环境监测、甚至作战等方面的作用日益重要；小型、微型飞行器的关键技术之一就是微小型高性能低成本涡喷、涡扇发动机。

2、相对于大型航空发动机，弹用涡喷、涡扇发动机设计要求可归纳为：尺寸小，重量轻，结构简单，成本低，寿命短，维护使用方便等。随着飞航导弹技术的快速发展，微小型涡轮发动机不断向低成本、高性能、高可靠性方向发展，减少发动机的零件数量以减轻重量从而提高发动机的推重比并减少维修工时也是第四代战斗机的发动机所追求的重要指标之一。因此就要求发动机必须采用尽量少的零件来完成更多的功能，从而形成高推重比、高可靠性以及低资源投入。该目标就需要优化发动机的零部件一体化性能来实现，发动机零部件一体化性能表征了发动机零部件数量，同样表征了发动机的装配工艺难度、复杂度以及成本。

3、目前800kgf涡喷发动机的涡轮采用传统榫头和榫槽以及螺栓锁紧的连接结构，其用于连接的零件接近70个，大大增加了工艺、制造、装配、检验等在实际工作中难点，进而使发动机生产试验阶段的质量监督检查难度居高不下，直接增加了发动机的生产成本。现代发动机为了尽量减少零件数目，采用了零件铸造+局部焊接的结构，大大减少了零件数，能够有效优化发动机工艺、制造、装配、检验等工作流程。当前j402-ca-400、f119、tj-50等成熟型号均通过采用整体精铸加工、压气机结构优化等多种方式保证了发动机零部件数量少，发动机整体性能高的特点。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题是：现有800kgf发动机存在零件数量众多，成本相对较高等缺点，尤其涡轮部件，结构复杂组成零件数众多，导致工艺、制造、检验等过程繁杂，进而使发动机生产试验阶段的质量监督检查难度居高不下，并直接增加了发动机的生产成本。本发明的目的是以一种涡喷发动机带轴涡轮一体化结构，为800kgf发动机减少零件数量，进而简化工艺、制造以及检验复杂度，提高发动机竞争优势。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种涡喷发动机带轴涡轮一体化结构，包括离心叶轮轴、甩油盘组件、鼓筒轴和涡轮；所述鼓筒轴位于涡轮与甩油盘组件之间，所述鼓筒轴一端通过焊接与所述涡轮固定连接，所述鼓筒轴另一端通过焊接与所述甩油盘组件固定连接；所述甩油盘组件位于鼓筒轴和离心叶轮轴部件之间，所述甩油盘组件一端通过焊接与鼓筒轴固定连接，甩油盘组件另一端通过焊接与离心叶轮轴固定连接。

4、进一步方案为，所述涡轮包括涡轮叶片、涡轮盘和涡轮后轴，所述涡轮叶片、涡轮盘和涡轮后轴为同种材料整体铸造成型。

5、进一步方案为，所述涡轮叶片沿所述涡轮盘外围圆周等距分布，所述涡轮后轴位于所述涡轮盘的一侧。

6、进一步方案为，所述甩油盘组件包括甩油盘、后盖板和连接管，所述甩油盘位于所述后盖板和所述连接管之间，所述甩油盘一端通过焊接与所述后盖板固定连接，所述甩油盘另一端通过焊接与所述连接管固定连接。

7、进一步方案为，所述涡轮盘上设有凸台，用于定位焊接后的油盘组件、鼓筒轴以及离心叶轮轴。

8、进一步方案为，所述涡轮盘上设有去料环，用于保证整个部件的动平衡。

9、进一步方案为，所述甩油盘上设有第一凸台、第二凸台、第三凸台、第四凸台，用于装配时的定位。

10、本发明另一方面还提供了所述的一种涡喷发动机带轴涡轮一体化结构的装配方法，包括以下步骤：

11、步骤1、选配零件离心叶轮轴、甩油盘组件、鼓筒轴、涡轮；

12、步骤2、对离心叶轮轴、甩油盘组件、鼓筒轴进行不低于30min的加热后，以甩油盘组件左右两端的凸台为基准装入离心叶轮轴和甩油盘组件，待冷却后，进行焊接；

13、步骤3、对涡轮、焊接后的离心叶轮轴、甩油盘组件、鼓筒轴进行不低于30min的加热后，以涡轮左端的凸台为基准装入、焊接后的离心叶轮轴、甩油盘组件、鼓筒轴，待冷却后，进行焊接；

14、步骤4、使用动平衡仪测量；

15、步骤5、检验入库。

16、本发明的有益效果在于：

17、1.取消了用于连接离心叶轮轴、甩油盘组件、鼓筒轴和涡轮的接近70个连接件，简化工艺、制造、装配、检验等的工作流程，减轻了发动机整体重量和减少了零件数量。

18、2.涡轮整体使用单一材料代替三种，提高了零件热变形协调能力，提高了零件可靠性。

19、3.整体铸造涡轮，省去了传统榫槽和榫齿连接结构，简化了涡轮结构，使得涡轮盘轮缘和涡轮叶片叶根部位的厚度尺寸大大减小，减轻了涡轮的重量。

20、4.整体铸造涡轮消除分体结构连接处的溢流损失，从而提高了发动机的气动效率，有利于提高发动机推质比。

技术特征：

1.一种涡喷发动机带轴涡轮一体化的结构，其特征在于：包括离心叶轮轴(1)、甩油盘组件(2)、鼓筒轴(3)和涡轮(4)；

2.根据权利要求1所述的涡喷发动机带轴涡轮一体化的结构，其特征在于：所述涡轮(4)包括涡轮叶片(41)、涡轮盘(42)和涡轮后轴(43)，所述涡轮叶片(41)、涡轮盘(42)和涡轮后轴(43)为同种材料整体铸造成型。

3.根据权利要求2所述的涡喷发动机带轴涡轮一体化的结构，其特征在于：所述涡轮叶片(41)沿所述涡轮盘(42)外围圆周等距分布，所述涡轮后轴(43)位于所述涡轮盘(42)的一侧。

4.根据权利要求1所述的涡喷发动机带轴涡轮一体化的结构，其特征在于：所述甩油盘组件(2)包括甩油盘(21)、后盖板(22)和连接管(23)，所述甩油盘(21)位于所述后盖板(22)和所述连接管(23)之间，所述甩油盘(21)一端通过焊接与所述后盖板(22)固定连接，所述甩油盘(21)另一端通过焊接与所述连接管(23)固定连接。

5.根据权利要求2所述的涡喷发动机带轴涡轮一体化的结构，其特征在于：所述涡轮盘(42)上设有凸台(421)，用于定位焊接后的油盘组件(2)、鼓筒轴(3)以及离心叶轮轴(1)。

6.根据权利要求2所述的涡喷发动机带轴涡轮一体化的结构，其特征在于：所述涡轮盘(42)上设有去料环(422)，用于保证整个部件的动平衡。

7.根据权利要求2所述的涡喷发动机带轴涡轮一体化的结构，其特征在于：所述甩油盘(21)上设有第一凸台(214)、第二凸台(213)、第三凸台(211)、第四凸台(212)，用于装配时的定位。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种涡喷发动机带轴涡轮一体化结构的装配方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种涡喷发动机带轴涡轮一体化结构，包括离心叶轮轴、甩油盘组件、鼓筒轴和涡轮；所述鼓筒轴位于涡轮与甩油盘组件之间，所述鼓筒轴一端通过焊接与所述涡轮固定连接，所述鼓筒轴另一端通过焊接与所述甩油盘组件固定连接；所述甩油盘组件位于鼓筒轴和离心叶轮轴部件之间，所述甩油盘组件一端通过焊接与鼓筒轴固定连接，甩油盘组件另一端通过焊接与离心叶轮轴固定连接。本发明利用整体铸造和焊接的方式进行成型，改变原本的连接方式，不再需要连接件连接，不需要过多的结构用于安装，可以更好地缩减零件尺寸，减轻发动机重量从而提高发动机的推重；同时大大简化了零件数量，优化工艺流程、提高制造及装配效率。

技术研发人员：钟季佳,王雷,李子华,刘焱敖,丁红华,李彬,刘颖
受保护的技术使用者：四川航天中天动力装备有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15