航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路布置結構制造技術

本發明專利技術提供了一種航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路布置結構，包括于發動機外涵道內圍繞一級渦輪機匣外側設置的若干根導流冷卻氣的前引氣管和圍繞二級渦輪機匣外側設置的若干根導流冷卻氣的后引氣管，所述前引氣管的進口端安裝在一級渦輪機匣前安裝座安裝孔內，出口端安裝在一級機匣后安裝邊安裝孔內，前引氣管進口與一級渦輪導向器的集氣腔連通；所述后引氣管的出口端安裝在二級渦輪機匣后安裝座安裝孔內，進口端安裝在二級機匣前安裝邊安裝孔內，后引氣管的出口與二級渦輪導向器的集氣腔連通，后引氣管進口與前引氣管出口相對設置連通。本發明專利技術能簡化引氣方式和結構，并降低冷卻氣體的自身溫度，從而提高換熱和冷卻效率。

【技術實現步驟摘要】
航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路布置結構
本專利技術涉及航空發動機渦輪冷卻系統部件結構，具體涉及一種航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路的布置結構。
技術介紹
航空發動機渦輪冷卻部件設計，在確保發動機整體性能的前提下，應盡量降低零部件的工作溫度，保證所有零件均能在材料的允許溫度范圍內工作，從而確保結構的有效性以及功能、壽命滿足設計要求。除此之外，還要盡量降低零部件的重量，減少飛機自身載荷。某型號發動機高壓渦輪由一級渦輪和二級渦輪構成，一級渦輪和二級渦輪的導向器葉片均采用空心強制對流冷卻，其冷卻氣來源于高壓壓氣機提供的未參與燃燒的二次氣流。將二次氣流從一級渦輪導向器前端的集氣腔引導至二級渦輪導向器的集氣腔，氣體摻混均勻后注入到二級渦輪導向器的空心葉片中，從而實現對二級渦輪導向器葉片的冷卻。二次氣流常規的引氣方式，是通過一級渦輪的雙層機匣和二級渦輪雙層機匣的環形空間，將二次氣流從一級渦輪導向器前端的集氣腔引導至二級渦輪導向器的集氣腔。常規的這種通過雙層機匣環形空間引氣方式，其氣路結構存在明顯的不足：1雙層結構機匣，機匣結構復雜且重量較大；2、連接結構較多，且外層機匣多為板金構件，加工變形大，裝配復雜；3、二次氣流雖然能夠通過外層機匣與外涵道進行熱交換，但同時也從內層機匣表面吸收熱量，因此冷卻氣流降溫效果低。
技術實現思路
針對現有結構的不足，本專利技術的目的旨在提供一種新的航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路布置結構，以簡化零部件的結構和降低自身重量，降低冷卻氣體的自身溫度，提高冷卻效率。基于上述專利技術目的，本專利技術提供航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路布置結構，其構成包括于發動機外涵道內圍繞一級渦輪機匣外側設置的若干根導流冷卻氣的前引氣管和圍繞二級渦輪機匣外側設置的若干根導流冷卻氣的后引氣管，所述前引氣管的進口端安裝在一級渦輪機匣前安裝座安裝孔內，出口端安裝在一級渦輪機匣后安裝邊安裝孔內，前引氣管進口與一級渦輪導向器的集氣腔連通；所述后引氣管的出口端安裝在二級渦輪機匣后安裝座安裝孔內，進口端安裝在二級渦輪機匣前安裝邊安裝孔內，后引氣管的出口與二級渦輪導向器的集氣腔連通，后引氣管進口與前引氣管出口相對設置連通。在本專利技術的上述技術方案中，所述前引氣管最好是相對于一級渦輪機匣外側懸空均勻設置在發動機外涵道內，使得前引氣管完全置于外涵道內的低溫氣體中，有利于熱交換。在本專利技術的上述技術方案中，一級渦輪機匣上的前安裝座周向外緣優先設計為凸凹梅花結構，于凸緣部分設置安裝孔，凹緣部分有利于減輕裝置重量。在本專利技術的上述技術方案中，一級渦輪機匣上的前安裝座安裝孔設計有用于軸向定位前引氣管的止口，避免使用螺釘螺母來固定，有利于減輕裝置重量。在本專利技術的上述技術方案中，前引氣管與前安裝座安裝孔相配合的一端為直管壁端，與后安裝邊安裝孔相配合的一端為擴口端，擴口直徑大于安裝孔內徑，有利于與后引氣管口對接。在本專利技術的上述技術方案中，優先將前引氣管設計成其兩安裝端的管壁厚度大于中間主體部分的管壁厚度，既有利于中間主體管部分進行熱交換，又可減小前引氣管的重量。在本專利技術的上述技術方案中，所述后引氣管最好是相對于二級渦輪機匣外側懸空均勻設置在發動機外涵道內，使得后引氣管完全置于外涵道內的低溫氣體中，有利于熱交換。在本專利技術的上述技術方案中，二級渦輪機匣上的后安裝座周向外緣優先設計為凸凹梅花結構，凸緣用于設置安裝孔，凹緣有利于減輕裝置重量。在本專利技術的上述技術方案中，二級渦輪機匣上的后安裝座安裝孔設計有用于軸向定位后引氣管的止口，避免使用螺釘螺母來固定，有利于減輕裝置重量。在本專利技術的上述技術方案中，優先將后引氣管設計成其兩安裝端的管壁厚度大于中間主體部分的管壁厚度，既有利于中間主體管部分進行熱交換，又可減小前引氣管的重量。本專利技術的上述方法中，前、后引氣管的數量、管徑和周向分布角度以及其相對于機匣的放置高度可根據需求任意選定。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：1、本專利技術所述航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路布置結構，采用多根懸空均勻設置在外涵道內的引氣管來導流冷卻氣體，相比現有技術的雙層機匣引氣結構，引氣管道懸空位于外涵道內的低溫氣體中，氣流流經一定行程的管路，由于引氣管道內外存在較大溫差，通過管壁自動產生對流換熱，管內氣體熱量由外涵道氣體帶走，溫度降低，換熱效率大大提高，降溫后的氣體參與后面的冷卻時，能有效提高冷卻效率。2、本專利技術所述航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路布置結構，采用管道引氣，引氣管的管壁體積遠遠小于雙層機匣外層機匣的體積，引氣管的中間主體管壁厚度較安裝端厚度小，安裝座周向外緣為凸凹梅花結構，這些結構都有利于減輕整個結構重量；并且整個安裝不使用任何螺栓和螺母等固定，直接通過止口定位，機匣端面相互軸向壓緊即可。相比傳統的雙層機匣夾壁腔式導流結構具有重量輕、結構簡單、穩定可靠的優勢。3、本專利技術所述航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路布置結構可通過設計不同的管路直徑有效限制冷卻氣體流量，無需專用限流孔即可方便控制冷氣流量。附圖說明圖1為本專利技術所述航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路布置結構的示意圖。圖2為一級渦輪機匣上的前安裝座的示意圖。圖3為圖2中A-A向剖視圖。圖4為二級渦輪機匣上的后安裝座的示意圖。圖5為圖4中B-B向示意圖。圖6為前引氣管的剖面圖。圖7為后引氣管的剖面圖。圖中，1—前安裝座，2—后安裝座，3—前引氣管，4—后引氣管，5—后安裝孔，6—一級渦輪導向器的集氣腔，7—二級渦輪導向器的集氣腔，8—前安裝孔，9—一級渦輪機匣，10—二級渦輪機匣，11—外涵道，12—一級機匣后安裝邊，13—二級機匣前安裝邊。具體實施方式下面結合附圖給出本專利技術的實施例，并通過實施例對本專利技術進行具體描述，有必要在此指出的是，實施例只用于對本專利技術作進一步的說明，不能理解為對本專利技術保護范圍的限制，該領域的技術人員可以根據本專利技術的內容作出一些非本質的改進和調整進行具體實施，但這樣的具體實施應仍屬于本專利技術的保護范圍。實施例1航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路布置結構，由于發動機外涵道11內圍繞一級渦輪機匣外側設置的12根導流冷卻氣的前引氣管3和圍繞二級渦輪機匣外側設置的12根導流冷卻氣的后引氣管4組成，所述前引氣管的進口端安裝在一級渦輪機匣前安裝座1安裝孔8內，出口端安裝在一級機匣后安裝邊12安裝孔內，前引氣管進口與一級渦輪導向器的集氣腔6連通；所述后引氣管的出口端安裝在二級渦輪機匣后安裝座2安裝孔5內，進口端安裝在位于二級機匣前安裝邊13安裝孔內，后引氣管的出口與二級渦輪導向器的集氣腔7連通，后引氣管進口與前引氣管出口相對設置連通。所述前引氣管相對于一級渦輪機匣外側懸空均勻設置在發動機外涵道內，前引氣管與前安裝座安裝孔相配合的一端為直管壁端，與后安裝邊安裝孔相配合的一端為擴口端，擴口直徑大于安裝孔內徑，有利于與后引氣管口對接。后引氣管相對于二級渦輪機匣外側懸空均勻設置在發動機外涵道內。前、后引氣管兩安裝端的管壁厚度大于中間主體管壁厚度。前、后安裝座安裝孔均設計有用于軸向定位前后引氣管的止口。前、后安裝座周向外緣為凸凹梅花結構，有利于減輕結構重量。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路布置結構，其特征在于，包括于發動機外涵道(11)內圍繞一級渦輪機匣外側設置的若干根導流冷卻氣的前引氣管(3)和圍繞二級渦輪機匣外側設置的若干根導流冷卻氣的后引氣管(4)，所述前引氣管的進口端安裝在一級渦輪機匣前安裝座(1)安裝孔(8)內，出口端安裝在一級渦輪機匣后安裝邊(12)安裝孔內，前引氣管進口與一級渦輪導向器的集氣腔(6)連通；所述后引氣管的出口端安裝在二級渦輪機匣后安裝座(2)安裝孔(5)內，進口端安裝在二級渦輪機匣前安裝邊(13)安裝孔內，后引氣管的出口與二級渦輪導向器的集氣腔(7)連通，后引氣管進口與前引氣管出口相對設置連通。

【技術特征摘要】
1.一種航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路布置結構，其特征在于，包括于發動機外涵道(11)內圍繞一級渦輪機匣外側設置的若干根導流冷卻氣的前引氣管(3)和圍繞二級渦輪機匣外側設置的若干根導流冷卻氣的后引氣管(4)，所述前引氣管的進口端安裝在一級渦輪機匣前安裝座(1)的安裝孔(8)內，出口端安裝在一級渦輪機匣后安裝邊(12)的安裝孔內，前引氣管進口與一級渦輪導向器的集氣腔(6)連通；所述后引氣管的出口端安裝在二級渦輪機匣后安裝座(2)安裝孔(5)內，進口端安裝在二級渦輪機匣前安裝邊(13)的安裝孔內，后引氣管的出口與二級渦輪導向器的集氣腔(7)連通，后引氣管進口與前引氣管出口相對設置連通。2.根據權利要求1所述的航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路布置結構，其特征在于，所述前引氣管相對于一級渦輪機匣外側懸空均勻設置在發動機外涵道內。3.根據權利要求2所述的航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路布置結構，其特征在于，一級渦輪機匣上的前安裝座周向外緣為凸凹梅花結構。4.根據權利要求3所述的航空發動機高壓渦輪冷卻氣流路布置結構，其特征在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：洪兵，劉建，喬惠芳，方志強，
申請(專利權)人：成都發動機集團有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51