涡轮风扇发动机的制作方法

1.本实用新型属于航空发动机，具体涉及一种涡轮风扇发动机。


背景技术：

2.目前航空领域的涡轮风扇发动机主要包括三种结构形式：
3.双转子涡轮风扇发动机主要包括燃烧室、风扇增压级和低压涡轮共同组成的低压转子和高压压气机和高压涡轮共同组成的高压转子。
4.三转子涡轮风扇发动机主要包括燃烧室、风扇增压级和低压涡轮共同组成的低压转子、中压压气机和中压涡轮共同组成的中压转子和高压压气机与高压涡轮共同组成的高压转子。
5.齿轮传动涡轮风扇发动机主要包括燃烧室、风扇、减速齿轮箱、低压压气机和低压涡轮共同组成的低压转子、高压压气机和高压涡轮共同组成的高压转子。
6.由于涡轮风扇发动机的风扇尺寸较大，只能在较低转速下运行，在启动过程中也会占用较大的功率，不能直接由高速运行的转子带动。在现有方案中，双转子涡轮风扇发动机通常需要3至7级低压涡轮级数，三转子涡轮风扇发动机需要增加中压转子，齿轮传动涡轮风扇发动机则需要增加额外的减速齿轮箱。这些方案使得发动机产生了结构复杂、重量大、长度长的缺点。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种涡轮风扇发动机，克服现有技术的缺点，以达到简化发动机结构降低其重量和尺寸的目的。
8.一种液力变矩器传动的涡轮风扇发动机，包括风扇增压级、由高压压气机和高压涡轮组成的高压转子，还包括液力变矩器，所述风扇增压级通过所述液力变矩器由所述高压转子驱动。
9.在一些实施方式中，所述风扇增压级上配置有刹车结构，包括刹车盘和刹车钳。所述刹车盘安装在风扇增压级转子上，所述刹车钳安装在风扇增压级的静子上，所述的刹车钳包括卡钳和油压作动筒。
10.在一些实施方式中，所述液力变矩器包括液力泵轮、导轮和液力涡轮，所述液力涡轮与所述风扇增压级转子连接，所述导轮与所述风扇增压级静子连接，所述液力泵轮与所述高压转子连接。
11.在一些实施方式中，所述液力变矩器的额定减速比为所述风扇增压级的转子与所述高压压气机转子第一级外径比值的0.8至1.2之间。
12.在一些实施方式中，所述液力变矩器的所述液力涡轮、所述导轮和所述液力泵轮的流道内设置有导流叶片，所述液力变矩器配置成其额定减速比由所述导流叶片的设计角度决定。
13.在一些实施方式中，所述涡轮风扇发动机的高压涡轮级数为3级或4级。
14.在所述涡轮风扇发动机启动时，所述刹车装置的所述刹车盘与所述刹车钳处于制动状态，使所述风扇增压级处于静止状态；在所述液力变矩器的作用下，此时所述风扇增压级不消耗发动机的功率；在所述高压转子达到设定的慢车转速后，所述刹车装置解除制动，使所述风扇增压级在所述液力变矩器作用下以较低的加速度开始转动，直至所述风扇增压级也达到设定的慢车状态转速。
15.本实用新型的有益效果在于：
16.取消了现有技术中的低压涡轮，也没有设置额外的中压转子或体积庞大的齿轮式减速箱，使得涡轮风扇发动机的结构得到简化，降低了发动机的重量和长度。
附图说明
17.图1为本涡轮风扇发动机结构组成示意图；
18.图2为本涡轮风扇发动机液力变矩器结构及安装位置示意图；
19.图3为本涡轮风扇发动机刹车结构组成及安装位置示意图。
20.图中相同零件或构造所采用相同的附图标记；附图并未按照实际比例绘制；附图仅对本实用新型的原理进行示意性说明，重复的多级高压涡轮结构省略未一一画出。
21.图中标记对应零件名称如下：
22.1-风扇增压级；2-高压压气机；3-燃烧室；4-高压涡轮；5-附件传动系统；6-液力变矩器；7-风扇增压级转子；8-高压压气机转子；9-高压涡轮转子；10-高压转子；11-刹车结构；12-液力泵轮；13-导轮；14-液力涡轮；15
‑ꢀ
风扇增压级静子；16-刹车盘；17-刹车钳；18-卡钳；19-液力作动筒；20
‑ꢀ
排气导流叶片；71-滚棒轴承；72-滚珠轴承；101-滚棒轴承。
具体实施方式
23.下面通过实例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。
24.一种涡轮风扇发动机，如图1所示，包括风扇增压级1、燃烧室3、附件传动系统5和液力变矩器6、高压转子10。风扇增压级1包括风扇增压级转子7、风扇增压级静子15。高压转子10包括高压压气机2和高压涡轮 4。刹车结构11位于风扇增压级1内部。风扇增压级1通过滚棒轴承71和滚珠轴承72安装在机匣上，高压转子10通过滚珠轴承101和滚棒轴承102 安装在机匣上。支撑滚棒轴承101的机匣包括固定的排气导流叶片20。在本实施例中，高压涡轮有3级。
25.如图2所示，液力变矩器6包括液力泵轮12、导轮13和液力涡轮14。液力泵轮12与高压转子10连接，液力涡轮14与风扇增压级转子7连接，导轮13固定在风扇增压级静子15上。液力泵轮12与导轮13之间、导轮 13与液力涡轮14之间均设置有密封结构。液力泵轮12、导轮13、液力涡轮14的流道内均设置导流叶片。通过设计合适的导流叶片角度，实现设定的液力变矩器6额定减速比。液力变矩器6的流道内充满液压油，液压油流道方向如图2中箭头所示。液力变矩器6的额定减速比设定值取值风扇增压级转子7外径与高压压气机转子8第一级外径比值的0.8倍。
26.刹车结构11用于阻止风扇增压级转子旋转，而且高压压气机转子和高压涡轮转子能够正常旋转。在本实施例中，刹车结构11配置为风扇增压级转子7在该涡轮风扇发动机启动时的制动器，例如涡轮风扇发动机启动时，液压作动筒19带动卡钳18压紧刹车盘16，通过
摩擦力阻止风扇增压级转子7旋转，此时液力涡轮14也无法旋转，而液力泵轮12随高压转子10正常旋转，在液力变矩器6的作用下，此时风扇增压级转子7不消耗功率。在另一实施例中，刹车结构11设置为其他工况下的制动器。
27.刹车结构11的一种实施方式如图3所示，包括刹车盘16、刹车钳17。刹车盘16为环形，安装在风扇增压级转子7上，刹车钳17安装在风扇增压级静子15上，刹车钳17包括卡钳18和液压作动筒19。
28.在高压转子10到达设定的慢车转速后，液压作动筒19带动卡钳18与刹车盘16分离，高压转子10通过液力变矩器6带动风扇增压级转子7开始旋转，由于液力变矩器6的作用，风扇增压级转子7的加速度较小，不会承受过大的冲击载荷。在风扇增压级转子7也加速至设定的慢车状态的过程中，随着发动机负载增加，逐步增大发动机的燃油喷射，使高压转子 10维持在设定的慢车状态转速附近。在发动机达到慢车状态后，根据飞机推理需求继续增大燃油喷射量，以产生更大的推力。
29.在另一实施例中，涡轮风扇发动机的高压涡轮有4级。
30.在又一实施例中，涡轮风扇发动机的液力变矩器额定减速比为风扇增压级的转子与高压压气机转子第一级外径比值的0.8至1.2之间的任一值。在这一取值范围内，涡轮风扇发动机能够取得最佳的工作效果。
31.以上实施例用于说明本实用新型的原理和效果，但本实用新型的保护范围不限制于此。在不脱离本实用新型的保护范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效结构替换其中的部件。