一种转子内部冷却结构、方法及航空发动机内转子与流程

本发明涉及发动机，具体涉及一种转子内部冷却结构、方法及航空发动机内转子，应用于转子内部有管状中心拉杆结构的航空发动机或试验件。

背景技术：

1、航空发动机尤其是中小型发动机转子在工作中需进行高速旋转，而为了保证各级转子中的叶片盘高可靠工作，需要各级叶片盘之间稳定定心和传扭，常规转子结构示意图如图1所示。目前经常采用圆弧端齿或止口配合定心的方式，来确保转子叶片盘中心线处于同一条轴向上。而转子叶片盘在高速旋转过程中会产生因温度和离心力导致的松弛力，从而出现转子叶片盘脱开的危险。因此通常需要通过中心拉杆在装配过程中施加足够大的预紧力来防止转子轴向脱开。

2、随着发动机技术的不断发展，转子叶片盘工作温度越来越高，旋转过程中产生的松弛力越来越大，有的已超过中心拉杆施加预紧力的强度极限，因此降低中心拉杆装配所需预紧力成为急需解决的问题。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有的航空发动机转子叶片盘在高速旋转过程中因松弛力而脱开的缺陷，从而提供一种转子内部冷却结构、方法及航空发动机内转子。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种转子内部冷却结构，包括定位于中心拉杆内部的轴筒组件；

4、所述轴筒组件外壁与中心拉杆内壁之间形成环形状的气流通道；

5、所述气流通道的前端与冷却介质供给系统相连通，所述气流通道的后端与小拉杆内部相连通；所述冷却介质供给系统向气流通道供给冷却介质，以对中心拉杆进行冷却，降低中心拉杆装配所需预紧力。

6、进一步优化技术方案，所述轴筒组件包括之间依次连接的轴筒前接头、轴筒和轴筒后接头，所述轴筒前接头装配至前轴颈内部，所述轴筒后接头装配至中心拉杆内部。

7、进一步优化技术方案，所述轴筒前接头与前轴颈内壁之间间隙配合；所述轴筒后接头与中心拉杆内壁间隙配合并通过定位组件定位防转。

8、进一步优化技术方案，所述气流通道与冷却介质供给系统之间通过引气孔相连通；所述引气孔设置有至少一个并开设在前轴颈侧壁上。

9、进一步优化技术方案，所述轴筒前接头为锥筒接头；所述轴筒前接头的侧壁为凹形曲面，凹形曲面与前轴颈内壁之间形成进气通道，进气通道与气流通道相连通。

10、进一步优化技术方案，所述轴筒的侧壁上套设有一个或多个轴筒支撑环，以防止轴筒发生振动；

11、所述轴筒支撑环上开设有若干轴向引气槽。

12、进一步优化技术方案，所述轴筒的后段外侧壁上周向开设有若干通气孔。

13、进一步优化技术方案，所述气流通道为2～10mm。

14、一种转子内部冷却方法，所述方法基于所述的转子内部冷却结构进行，包括以下步骤：

15、在中心拉杆内部增加轴筒组件，中心拉杆和轴筒组件之间形成环形状的气流通道；

16、冷却介质从前轴颈处进入至气流通道，以对中心拉杆进行冷却，改变中心拉杆平均温差，降低中心拉杆装配所需预紧力；

17、而后冷却介质从小拉杆一侧流出。

18、进一步优化技术方案，所述方法通过控制中心拉杆和轴筒组件之间的径向间隙，来控制气流通道大小，以达到控制气流速度的效果。

19、一种航空发动机内转子，包括内部呈中空状且由前至后依次连接的前轴颈、中心拉杆和小拉杆；所述前轴颈的前端部设置有堵盖；所述中心拉杆的内部设置有所述的转子内部冷却结构。

20、本发明技术方案，具有如下优点：

21、1.本发明提供的一种转子内部冷却结构，冷却介质供给系统向气流通道供给冷却介质，通过冷却介质对中心拉杆内部进行冷却，降低中心拉杆温度，进而改变内转子平均温差，可有效降低端齿定心或止口定心配合的航空发动机转子叶片盘的安装预紧力，满足强度设计需要，并且有效避免了转子叶片盘在高速旋转过程中产生脱开的现象。

22、2.本发明提供的一种转子内部冷却结构，不改变叶片盘的材料，不影响叶片盘的正常使用。

23、3.本发明提供的一种转子内部冷却结构，轴筒的侧壁上套设有一个或多个轴筒支撑环，通过轴筒支撑环将轴筒有效支撑在中心拉杆内部，轴筒支撑环与中心拉杆内壁相接触，对轴筒进行径向限位，解决了在工作过程中因轴筒跨度过长而造成较大振动的问题。

24、4.本发明提供的一种转子内部冷却方法，通过控制中心拉杆和轴筒组件之间的径向间隙，调节气流通道的横截面积，以达到控制气流速度的效果，满足不同冷却效果的需要。

25、5.本发明提供的一种航空发动机内转子，前轴颈的前端部设置有堵盖，有效防止冷却气流从转子前端泄露。

技术特征：

1.一种转子内部冷却结构，其特征在于，包括定位于中心拉杆(4)内部的轴筒组件；

2.根据权利要求1所述的一种转子内部冷却结构，其特征在于，所述轴筒组件包括之间依次连接的轴筒前接头(10)、轴筒(11)和轴筒后接头(14)，所述轴筒前接头(10)装配至前轴颈(2)内部，所述轴筒后接头(14)装配至中心拉杆(4)内部。

3.根据权利要求2所述的一种转子内部冷却结构，其特征在于，所述轴筒前接头(10)与前轴颈(2)内壁之间间隙配合；所述轴筒后接头(14)与中心拉杆(4)内壁间隙配合并通过定位组件定位防转。

4.根据权利要求2所述的一种转子内部冷却结构，其特征在于，所述气流通道与冷却介质供给系统之间通过引气孔相连通；所述引气孔设置有至少一个并开设在前轴颈(2)侧壁上。

5.根据权利要求4所述的一种转子内部冷却结构，其特征在于，所述轴筒前接头(10)为锥筒接头；所述轴筒前接头(10)的侧壁为凹形曲面，凹形曲面与前轴颈(2)内壁之间形成进气通道，进气通道与气流通道相连通。

6.根据权利要求2所述的一种转子内部冷却结构，其特征在于，所述轴筒(11)的侧壁上套设有一个或多个轴筒支撑环(12)，以防止轴筒(11)发生振动；

7.根据权利要求2所述的一种转子内部冷却结构，其特征在于，所述轴筒(11)的后段外侧壁上周向开设有若干通气孔。

8.根据权利要求1所述的一种转子内部冷却结构，其特征在于，所述气流通道为2～10mm。

9.一种转子内部冷却方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1至8任意一项所述的转子内部冷却结构进行，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种转子内部冷却方法，其特征在于，所述方法通过控制中心拉杆和轴筒组件之间的径向间隙，来控制气流通道大小，以达到控制气流速度的效果。

11.一种航空发动机内转子，其特征在于，包括内部呈中空状且由前至后依次连接的前轴颈(2)、中心拉杆(4)和小拉杆(6)；所述前轴颈(2)的前端部设置有堵盖(9)；所述中心拉杆(4)的内部设置有如权利要求1至8任意一项所述的转子内部冷却结构。

技术总结
本发明公开了一种转子内部冷却结构、方法及航空发动机内转子，所述转子内部冷却结构包括定位于中心拉杆内部的轴筒组件；所述轴筒组件外壁与中心拉杆内壁之间形成环形状的气流通道；所述气流通道的前端与冷却介质供给系统相连通，所述气流通道的后端与小拉杆内部相连通。本发明向气流通道供给冷却介质，通过冷却介质对中心拉杆内部进行冷却，降低中心拉杆温度，进而改变内转子平均温差，可有效降低端齿定心或止口定心配合的航空发动机转子叶片盘的安装预紧力，满足强度设计需要，有效避免了转子叶片盘在高速旋转过程中产生脱开的现象。

技术研发人员：杨雨晨,查小晖,冯凯凯,史善广,李维,姚宏健
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：2024/1/15