一种高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构的制作方法

本申请属于高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构设计，具体涉及一种高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构。

背景技术：

1、低马赫数涡轮发动机，例如马赫数二级航空发动机，低压转子支撑系统如图1所示，风扇前支点轴承1套接在风扇轴2前端，通过风扇前支点轴承安装座3连接在内中介机匣前端，风扇后支点轴承7套接风扇轴2后端，通过风扇前支点轴承安装座8连接在中介机匣后端内上，压气机前支点轴承4套接在压气机转子前轴颈5上，通过压气机前支点轴承安装座6连接在中介机匣后端内，中介机匣后端内风扇后支点轴承7位于压气机前支点轴承4前侧。

2、低马赫数涡轮发动机低压转子支撑系统中，风扇轴2、涡轮轴9之间以连接结构连接，连接结构需要保证风扇转子、涡轮转子之间扭矩、轴向力的可靠传递，以及保证风扇转子、涡轮转子之间的可靠定心，当前，低马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构如图2所示，风扇轴2后端套设在涡轮轴9前端，其间以套齿配合连接，以此保证风扇转子、涡轮转子之间扭矩传递，风扇轴2内具有环形止动凸出，在涡轮轴9前端螺接压紧螺母10，压紧螺母10压紧在环形止动凸出上，使环形止动凸出抵靠在涡轮轴9前端凸出部位上，以此保证风扇转子、涡轮转子之间轴向力的可靠传递，此外，风扇轴2后端、涡轮轴9前端之间通过两处柱面配合，该两处柱面位于套齿结构两侧，以此保证风扇转子、涡轮转子之间的可靠定心，在该种技术方案下，发动机工作时，低压转子前向轴向力、高中压转子后向轴向力，分别通过风扇前支点轴承1、压气机前支点轴承4经相应的轴承安装座向中介机匣传递，整体传力路径较长，传力路径上各结构件承受较大载荷，重量较大，在整体上增大了发动机的质量。

3、高马赫数涡轮发动机的最大飞行高度、最大飞行速度远高于低马赫数涡轮发动机，高马赫数涡轮发动机工作时，风扇进口的温度远高于低马赫数涡轮发动机进口温度，需要使用耐高温性能更好的材料进行制造，使得风扇转子重量和重心相对于低马赫数涡轮发动机大幅度改变，改变了低压转子支撑系统固有的动力学特性，为保证风扇的动力学特性，提高风扇的动力学稳定工作裕度，不宜采用低马赫数涡轮发动机低压转子支撑系统方案，当前，高马赫数涡轮发动机低压转子支撑系统设计如图3所示，压气机前支点轴承4套接在压气机转子前轴颈5上，通过压气机前支点轴承安装座6连接在中介机匣后端内，风扇后支点轴承7套接涡轮轴9前端，安装在压气机转子前轴颈5内侧，风扇后支点轴承7改动到压气机前支点轴承4后侧，风扇轴2后端伸入到涡轮轴9前端进行连接，在该种情形下，低压转子前向轴向力可经风扇后支点轴承7、压气机转子前轴颈5传递到压气机前支点轴承4上，高压转子后向轴向力可经压气机转子前轴颈5传递到压气机前支点轴承4上，低压转子前向轴向力、高压转子后向轴向力在压气机前支点轴承4上相互抵消一部分，剩余部分经压气机前支点轴承安装座6传递到中介机匣上，在一定程度上缩短了传力路径，且使传力路径上各结构件承受载荷较小，重量较小，尤其是可降低中介机匣重量，可在整体上降低发动机的质量，但在该种技术方案在，受结构空间限制，难以采用低马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，为此需要设计新的风扇轴与涡轮轴间连接结构，保证高马赫数涡轮发动机风扇转子、涡轮转子之间扭矩、轴向力的可靠传递，以及保证风扇转子、涡轮转子之间的可靠定心，鉴于此，提出本申请。

4、需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，以保证高马赫数涡轮发动机风扇转子、涡轮转子之间扭矩、轴向力的可靠传递，以及保证风扇转子、涡轮转子之间的可靠定心。

2、本申请的技术方案是：

3、一种高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，包括：

4、涡轮轴，前端内部具有环形定位凸出；

5、风扇轴，后端伸入到涡轮轴前端内，与涡轮轴前端之间通过套齿配合连接，以及通过两处圆柱面配合进行定心，该两处圆柱面位于套齿两侧，且内部具有环形限位凸出、环形限位槽；

6、转接筒，在风扇轴内设置，后端伸入到涡轮轴前端内，与环形定位凸出之间螺纹连接，前端外侧具有环形压紧凸出；环形压紧凸出压紧在环形限位凸出上，使风扇轴前端抵靠在环形定位凸出上；

7、防转筒，在风扇轴内设置，后端套设在转接筒前端，与转接筒前端之间以套齿配合连接，前端与风扇轴后端内侧之间以套齿配合连接；

8、弹簧卡圈，设置在环形限位槽中，抵靠在防转筒前端。

9、根据本申请的至少一个实施例，上述的高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构中，涡轮轴外侧套接有风扇后支点轴承，风扇后支点轴承安装在压气机转子前轴颈内侧，压气机转子前轴颈外侧套接有压气机前支点轴承，压气机前支点轴承通过压气机前支点轴承安装座连接在中介机匣后端内。

10、根据本申请的至少一个实施例，上述的高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构中，风扇轴后端外侧具有外侧压紧凸出；

11、所述高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，还包括：

12、环形转接段，后端套设在涡轮轴前端，与涡轮轴前端之间通过柱面配合进行定心，前端套设在风扇轴后端，与外侧压紧凸出之间通过柱面配合进行定心，内侧具有内侧定位凸出；内侧定位凸出与风扇轴后端之间通过套齿配合连接；外侧压紧凸出压紧在内侧定位凸出上，使内侧定位凸出压紧在涡轮轴前端；

13、风扇后支点轴承套接在环形转接段前端。

14、根据本申请的至少一个实施例，上述的高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构中，外侧压紧凸出与环形转接段内侧之间具有环形密封槽，环形密封槽内设置有密封圈。

技术特征：

1.一种高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，其特征在于，

技术总结
一种高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，包括：涡轮轴，前端内部具有环形定位凸出；风扇轴，后端伸入到涡轮轴前端内，与涡轮轴前端之间通过套齿配合连接，以及通过两处圆柱面配合进行定心，该两处圆柱面位于套齿两侧，且内部具有环形限位凸出、环形限位槽；转接筒，在风扇轴内设置，后端伸入到涡轮轴前端内，与环形定位凸出之间螺纹连接，前端外侧具有环形压紧凸出；环形压紧凸出压紧在环形限位凸出上，使风扇轴前端抵靠在环形定位凸出上；防转筒，在风扇轴内设置，后端套设在转接筒前端，与转接筒前端之间以套齿配合连接，前端与风扇轴后端内侧之间以套齿配合连接；弹簧卡圈，设置在环形限位槽中，抵靠在防转筒前端。

技术研发人员：刘旭阳,牛孝霞,姜海龙
受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15