风扇组件及其流道板的制作方法

本实用新型涉及一种风扇组件及其流道板。

背景技术：

轴流式航空发动机的风扇部分结构如图1所示，主要包括进气锥前段91、进气锥后段92、风扇盘93、流道板94、密封条95、风扇叶片96、封严环97和鼓筒98。流道板94安装于风扇叶片96之间，与进气锥前段91、进气锥后段92以及封严环97形成发动机进气段流道，同时流道板两侧密封条95能防止气体从风扇叶片96之间的缝隙泄漏。

流道板(platform)是在叶片之间形成气动流路的结构件，用于减小气动损失，提高发动机效率。在流道板上设置有加强结构(stiffener)，其作为流道板结构的一部分，在减轻流道板重量的同时，尽量提高流道板的刚度，控制流道板在工作过程中的变形。

在航空发动机运转过程中，风扇流道板主要受离心载荷作用而产生径向变形。由于在流道板凹面侧与凸面侧设置的加强结构关于流道板中心平面非对称，风扇流道板的质心与回转轴线存在周向偏心距，风扇流道板的流道面径向变形在周向的分布梯度较大，这样会增加由于风扇流道板流道面径向非均匀变形导致的泄露损失，增加风扇根部的流动损失，同时增加了风扇叶片压力面和吸力面的非均匀性磨损，增加了风扇叶片与风扇流道板碰磨的风险。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的在于提供一种流道板，能够减少风扇叶片与风扇流道板的碰磨。

本实用新型的另一个目的在于提供一种风扇组件，其包括前述流道板。

为实现前述一个目的的流道板，具有流道面以及与所述流道面相对的下表面，沿所述流道板轴线方向的两侧分别为所述流道板的凹面侧以及凸面侧，在所述下表面设置有沿所述轴线方向延伸的加强肋板：

所述加强肋板包括第一加强肋板以及第二加强肋板，所述第一加强肋板相对所述第二加强肋板更靠近所述凹面侧，其中，所述第一加强肋板的厚度小于所述第二加强肋板的厚度，所述第一加强肋板的厚度以及所述第二加强肋板的厚度分别匹配所述流道板凸面侧和凹面侧的径向刚度。

在一个或多个实施方式中，所述第一加强肋板的厚度为所述第二加强肋板厚度的三分之二。

在一个或多个实施方式中，所述第一加强肋板与所述第二加强肋板在一侧与所述下表面连接，在另一侧通过连接板连接。

在一个或多个实施方式中，所述第一加强肋板和/或所述第二加强肋板上开设有至少一个孔部。

在一个或多个实施方式中，所述流道板在轴线方向的两端分别具有前止口以及后止口。

在一个或多个实施方式中，所述第一加强肋板和/或所述第二加强肋板自所述前止口沿所述轴线方向延伸至所述后止口。

为实现前述另一目的的风扇组件，具有进气锥、风扇盘、封严环以及风扇叶片，其特征在于，所述风扇叶片之间设置有如前任一项所述的流道板；

所述流道板在所述轴线方向上的两端分别与所述进气锥以及所述封严环连接，所述凹面侧与所述风扇叶片的吸力面型面配合相接触，所述凸面侧与所述风扇叶片的压力面型面配合相接触。

在一个或多个实施方式中，所述流道板在所述轴线方向上的两端通过前止口以及后止口分别与所述进气锥以及所述封严环止口搭接。

在一个或多个实施方式中，所述流道板与所述风扇叶片的相接触处设置有密封条。

本实用新型的进步效果包括以下之一或组合：

1)当航空发动机运转过程中，风扇流道板主要受离心载荷作用而产生径向变形，其中流道板的凸面侧径向变形远大于凹面侧的径向变形。通过采用靠近凹面侧的第一加强肋板具有相对较小的厚度来降低其径向相对刚度，增加其变形量，使得流道面在凸面侧与凹面侧的径向变形量差值减少，从而达到流道面的径向变形的周向分布梯度达到气动的设计要求。通过让风扇流道板流道面具有较小的径向变形周向分布梯度，可以改善风扇根部的流动损失，减少泄露损失，提高效率，可减小风扇叶片压力面和吸力面由于流道板变形造成的非均匀性磨损，降低风扇叶片与风扇流道板之间的碰磨风险；

2)本流道板结构简单，易于加工制造。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1示出了现有轴流式航空发动机的风扇部分结构的示意图；

图2示出了流道板一个实施方式下的立体示意图；

图3为流道板一个实施方式下的正面示意图；

图4为流道板一个实施方式下剖切后的立体示意图；

图5示意性示出了一个实施方式中流道板与进气锥之间连接处的示意图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本申请的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

需要注意的是，在使用到的情况下，如下描述中的上、下、左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。

需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。

需要说明的是，如后文所述的附图标记与背景技术中的附图标记采用不同的标记系统，二者的附图标记之间无关联。

为解决现有流道板中存在的一个或多个问题，本实用新型的一个方面提供了一种流道板，如图2示出了流道板1一个实施方式下的立体示意图，图3为流道板1一个实施方式下的正面示意图。

流道板1具有流道面10以及与流道面相对的下表面11。其中，流道面10是指流道板1中与气动流路相对的一面。流道板1具有轴线方向a，沿流道板1轴线方向a的两侧分别为流道板1的凹面侧12以及凸面侧13。在流道板1的下表面11设置有沿轴线方向a延伸的加强肋板2。

图4为流道板1一个实施方式下剖切后的立体示意图。其中，加强肋板2包括第一加强肋板21以及第二加强肋板22，第一加强肋板21靠近流道板1的凹面侧12，而第二加强肋板22是靠近流道板1的凸面侧13设置。可以理解的是，文中所指的靠近是第一部件相对第二部件更加接近于某一侧，即第一加强肋板21靠近流道板1的凹面侧12是指，第一加强肋板21相对第二加强肋板22更加靠近凹面侧12，亦即第二加强肋板22相对第一加强肋板21更加靠近流道板1的凸面侧13。

其中，第一加强肋板21具有厚度δ1，第二加强肋板22具有厚度δ2，第一加强肋板21的厚度δ1小于第二加强肋板22的厚度δ2。第一加强肋板21的厚度δ1以及第二加强肋板22的厚度δ2分别匹配流道板1的凸面侧13以及凹面侧12的径向刚度，即根据流道板1凸面侧13以及凹面侧12的径向刚度来适应性调节第一加强肋板21的厚度δ1以及第二加强肋板22的厚度δ2。如在一个实施方式中，通过不断调整试错的方式，来获得匹配流道板1的凸面侧13以及凹面侧12的径向刚度的第一加强肋板21的厚度δ1以及第二加强肋板22的厚度δ2。在另一实施方式中,通过计算机软件拟合第一加强肋板21的厚度δ1、第二加强肋板22的厚度δ2、凸面侧13以及凹面侧12的径向刚度之间的关系式来得到最适合匹配流道板1的凸面侧13以及凹面侧12的径向刚度的第一加强肋板21的厚度δ1以及第二加强肋板22的厚度δ2。

当航空发动机运转过程中，风扇流道板主要受离心载荷作用而产生径向变形，其中流道板1的凸面侧13径向变形远大于凹面侧12的径向变形。通过采用靠近凹面侧12的第一加强肋板21具有相对较小的厚度来降低其径向相对刚度，增加其变形量，使得流道面10在凸面侧13与凹面侧12的径向变形量差值减少，从而达到流道面10的径向变形的周向分布梯度达到气动的设计要求。

风扇流道板轴向加强肋板对风扇流道板的刚度尤其是径向刚度起着决定性作用，通过让风扇流道板流道面10具有较小的径向变形周向分布梯度，可以改善风扇根部的流动损失，减少泄露损失，提高效率，可减小风扇叶片压力面和吸力面由于流道板变形造成的非均匀性磨损，降低风扇叶片与风扇流道板之间的碰磨风险。

虽然本流道板的一个实施例如上所述，但是在本流道板的其他实施例中，流道板相对于上述实施例在许多方面都可以具有更多的细节，并且这些细节的至少一部分可以具有多样的变化。下面以一些实施例对这细节和些变化中的至少一部分进行说明。

在流道板的一个实施方式中，通过改变第一加强肋板21厚度δ1与第二加强肋板22厚度δ2之间的相对关系以使第一加强肋板21的厚度δ1小于第二加强肋板22的厚度δ2。如一个实施方式中，是通过增大第二加强肋板22的厚度δ2来取得。在另一实施方式中，是通过减小第一加强肋板21的厚度δ1来取得。优选地，采用减小第一加强肋板21的厚度δ1来取得，以避免增加流道板的重量。

在流道板的一个优选实施方式中，第一加强肋板21厚度δ1为第二加强肋板22厚度δ2的三分之二。以某型航空发动机流道板为例开展了实例分析，当δ1＝δ2时，流道面10凸面侧13径向变形最大值与流道面10凹面侧12径向变形最大值相差约43.99％；当δ1＝2δ2/3时，流道面10凸面侧13径向变形最大值与流道面10凹面侧12径向变形最大值相差约8.46％，以实现了对风扇流道板流道面径向变形的周向分布梯度的有效改善。

在流道板的一个实施方式中，第一加强肋板21与第二加强肋板22是如图中所示，在一侧与流道板1的下表面11连接，另一侧通过连接板14连接。通过连接板14将第一加强肋板21与第二加强肋板22连接成为一个整体，从而进一步增加了加强肋板整体的强度。

在流道板的一个实施方式中，第一加强肋板21与第二加强肋板22是如图2至图3所示，分别开设有三个孔部15，孔部15用于对第一加强肋板21以及第二加强肋板22进行减重。在其他一些与图示不同的实施方式中，孔部15的设置数量以及设置位置可以有许多合适的变形或变化，但不以此为限。如在一个实施方式中，孔部15可以仅开设于第一加强肋板21或第二加强肋板2上。在另一实施方式中，孔部15的数量可以是一个、两个或其他合适数量的多个。

在流道板的一个实施方式中，流道板1在轴线方向a上的两端分别具有前止口16以及后止口17。流道板1通过前止口16以及后止口17与风扇盘组件连接。在其他一些实施方式中，流道板与风扇盘组件之间的连接方式可以是通过其他合适的连接结构，如通过榫槽连接。

在流道板的一个实施方式中，第一加强肋板21和第二加强肋板22分别自前止口16沿轴线方向a延伸至后止口17，以尽量提高流道板1的刚度，控制流道板1在工作过程中的变形。在其他一些与图示不同的实施方式中，第一加强肋板21和/或第二加强肋板22的结构形式还可以存在许多合适的变形或变化，但不以此为限。如在一个实施方式中，第一加强肋板21和第二加强肋板22可以是一方沿轴线方向a连续自前止口16沿轴线方向a延伸至后止口17，另一方为沿轴线方向a上设置的多段结构。

如前所述的一个或多个实施方式中的流道板可以应用于一种风扇组件中，其中，该风扇组件可以是现有技术中示出的如图1中所示的风扇组件，其具有进气锥、风扇盘、封严环以及风扇叶片，在风扇叶片之间设置有流道板1。其中，流道板1通过在轴线方向上的两端分别与进气锥以及封严环搭接，以连接于风扇组件中。流道板1的凸面侧13与风扇叶片的压力面型面配合相接，凹面侧12与风扇叶片的吸力面型面配合相接，以配合实现流道板的周向限位。

如图5示意性示出了一个实施方式中流道板与进气锥之间连接处的示意图，如图所示，进气锥3与流道板1之间通过前止口16止口配合连接，可以理解的是，在流道板1的另一端，通过后止口17与封严环止口配合连接，从而实现对流道板1的轴向限位。

在风扇组件的一个实施方式中，流道板1与风扇叶片的相接处设置有密封条，即流道板1的凸面侧13与风扇叶片的压力面型面之间，以及流道板1的凹面侧12与风扇叶片的吸力面型面之间分别设置有密封条，便于流道板1与风扇叶片贴合更紧密，尽量减少进气段流道气体泄漏。在一个实施方式中，密封条为橡胶封严条。

本实用新型的进步效果包括以下之一或组合：

1)当航空发动机运转过程中，风扇流道板主要受离心载荷作用而产生径向变形，其中流道板的凸面侧径向变形远大于凹面侧的径向变形。通过采用靠近凹面侧的第一加强肋板具有相对较小的厚度来降低其径向相对刚度，增加其变形量，使得流道面在凸面侧与凹面侧的径向变形量差值减少，从而达到流道面的径向变形的周向分布梯度达到气动的设计要求。通过让风扇流道板流道面具有较小的径向变形周向分布梯度，可以改善风扇根部的流动损失，减少泄露损失，提高效率，可减小风扇叶片压力面和吸力面由于流道板变形造成的非均匀性磨损，降低风扇叶片与风扇流道板之间的碰磨风险；

2)本流道板结构简单，易于加工制造。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。