航空发动机及隔热管的制作方法

1.本实用新型涉及航空发动机中分隔不同温度气流的空气导管或隔热管。


背景技术：

2.民用航空发动机一般采用多级压气机及多级涡轮，冷气流经压气机盘及涡轮盘时，由于对流换热，会将气流进行加热，导致冷气产生温升。
3.在主流民用航空发动机中，一般会设计空气导管，将用于不同用途的冷气进行隔开。一般情况下，空气导管内层走支点封严气，外层走高温高压气用于其他用途。公开号为“cn207111186u”的专利说明书公开了类似空气导管。
4.支点封严气一般从压气机前端引气，流经压气机盘腔及空气导管内层后，到达中、后支点外围腔。由于空气导管外层气体温度很高，会对导管内层气进行加热。为尽可能降低轴承外围腔气流温度，尽量减少沿程温升是空气系统设计的重要内容。
5.支点封严气流温度在设计中有严格的要求，其不能超过限制值。冷气流经压气机盘、涡轮盘沿程会产生换热温升，若不合理的设计空气流路或未进行有效的结构设计，则会导致沿程温升较大，不满足温度限制要求。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种隔热管，用于减少冷气的沿程温升。
7.本实用新型的另一目的在于提供一种航空发动机，其中的空气导管采用前述隔热管。
8.为实现所述目的，一种隔热管的至少大部分长度的纵向剖面包括外层结构、内层结构、位于所述内层结构和所述外层结构之间的填充物、位于所述内层结构和所述外层结构之间的并且分别连接所述内层结构和所述外层结构的内部支撑件，在该隔热管的长度方向上间隔分布多个所述内部支撑件，所述填充物为隔热材料。
9.在一实施方式中，所述内部支撑件为花键结构，通过花键与所述内层结构和所述外层结构中高温的一方接触，通过圆柱面与另一方接触。
10.在一实施方式中，所述填充物选自石棉类、陶瓷纤维中的至少一种。
11.在一实施方式中，所述内层结构和所述外层结构的两端焊接。
12.为实现所述目的的航空发动机，包括空气导管，所述空气导管用于分隔向高压涡轮及低压涡轮供给的冷却气体，所述空气导管采用所述的隔热管。
13.气流经过空气导管或隔热管内层后，由于双层导管结构及内部添加填充物的隔热效果，可以有效的减少空气导管或隔热管的对流换热量，从而降低气流温升，另一方面还提供多个内部支撑件确保了过空气导管或隔热管的强度。
附图说明
14.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：
15.图1是航空发动机示意图。
16.图2是已有空气导管及其周边流动示意图。
17.图3是根据本实用新型的空气导管及其周边流动示意图。
18.图4是根据本实用新型的空气导管的局部示意图。
具体实施方式
19.下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。
20.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。
21.如图1所示，航空发动机由风扇1、低压压气机2、高压压气机3、燃烧室4、高压涡轮5、低压涡轮6和风扇机匣7组成。
22.空气经过风扇1，之后分成两股，一股经过外涵道直接排出，一股进入内涵道被低压压气机2吸入，再经由高压压气机3，由高压压气机3做功压缩成高压空气，进入燃烧室4与燃油混合燃烧成高温高压燃气，高温高压燃气再分别对高压涡轮5、低压涡轮6做功，经过涡轮后压力和温度都下降，之后经尾喷管排出发动机。高压涡轮5和高压压气机3具有气动联系，组成高压转子，低压涡轮6和低压压气机2、风扇1具有气动联系，组成低压转子。
23.如图2所示，来自高压压气机3的流道的引气进入到减涡器21，该引气为高温高压气流，经高压压气机盘腔25中的一个腔体、空气导管24的外侧进入到涡轮盘腔26。在空气导管24的内侧存在气流22，其温度较低，流经空气导管24的内侧后，至发动机的中支点外围腔(没有示出)。空气导管24的内外侧的气流温度不同，因此存在对流换热，热量按照箭头23所示的方向从空气导管24的外侧传导到空气导管24的内侧，对内侧的冷气进行加热。
24.如图3所示的实施方式，相对于图2，其改进之处在于空气导管34，其余结构可以相同，由于空气导管被改进，内外侧的对流换热被大大减少。
25.图4显示了空气导管34的纵向剖面的局部。如图4所示，空气导管34包括外层结构101、内层结构103、位于外层结构101和内层结构103之间的填充物104、内部支撑件102。内部支撑件102也位于外层结构101和内层结构 103之间并且分别连接外层结构101和内层结构103，保证空气导管34的结构强度。
26.填充物104选自耐高温、低导热率的隔热材料，以提高隔热性能，例如选自石棉类、陶瓷纤维中的一种或两种。
27.内部支撑件的一种实施方式为花键结构，针对图4所示的空气导管34，内部支撑件102为外花键结构，其套在内层结构103上，通过圆柱面与内层结构 103接触，通过花键与外层结构101接触，以减少与外层结构101的接触量，进而减少导热量。
28.空气导管34的内层结构103两端通过焊接的形式与外层结构101相连接，进而形成为一体，起到密封和强度增强的作用。
29.前述空气导管同样可以用作隔热管，该隔热管的至少大部分长度的纵向剖面包括
外层结构、内层结构、位于所述内层结构和所述外层结构之间的填充物、位于所述内层结构和所述外层结构之间的并且分别连接所述内层结构和所述外层结构的内部支撑件，在该隔热管的长度方向上间隔分布多个所述内部支撑件，所述填充物为隔热材料。通过填充物起到隔热作用，通过内部支撑件确保隔热管的结构强度。
30.当该热管的内部支撑件为花键结构时，内部支撑件可以是内花键或者外花键，这取决于内层结构、外层结构中高温的一方的位置，其通过花键与所述内层结构和所述外层结构中高温的一方接触，通过圆柱面与另一方接触。
31.气流流经空气导管或者隔热管的内层时，通过双层结构及其填充的隔热材料尽可能的增大空气导管或者隔热管的热阻，减少导管外层热气对内层冷气的加热量，从而达到控制气流温升的目的。
32.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。


技术特征：
1.隔热管，其特征在于，该隔热管的至少大部分长度的纵向剖面包括外层结构、内层结构、位于所述内层结构和所述外层结构之间的填充物、位于所述内层结构和所述外层结构之间的并且分别连接所述内层结构和所述外层结构的内部支撑件，在该隔热管的长度方向上间隔分布多个所述内部支撑件，所述填充物为隔热材料。2.如权利要求1所述的隔热管，其特征在于，所述内部支撑件为花键结构，通过花键与所述内层结构和所述外层结构中高温的一方接触，通过圆柱面与另一方接触。3.如权利要求1所述的隔热管，其特征在于，所述填充物选自石棉类、陶瓷纤维中的至少一种。4.如权利要求1至3中任一项所述的隔热管，其特征在于，所述内层结构和所述外层结构的两端焊接。5.航空发动机，包括空气导管，所述空气导管用于分隔向高压涡轮及低压涡轮供给的冷却气体，其特征在于，所述空气导管采用如权利要求1至4中任一项所述的隔热管。

技术总结
本实用新型提供航空发动机及隔热管，用于减少冷气的沿程温升，该隔热管的至少大部分长度的纵向剖面包括外层结构、内层结构、位于所述内层结构和所述外层结构之间的填充物、位于所述内层结构和所述外层结构之间的并且分别连接所述内层结构和所述外层结构的内部支撑件，在该隔热管的长度方向上间隔分布多个所述内部支撑件，所述填充物为隔热材料。该航空发动机的空气导管采用前述隔热管。动机的空气导管采用前述隔热管。动机的空气导管采用前述隔热管。


技术研发人员：吴丽军 邓双国 郭晓杰
受保护的技术使用者：中国航发商用航空发动机有限责任公司
技术研发日：2021.01.13
技术公布日：2021/9/24