本發明涉及飛行器渦輪發動機機匣領域,更具體地涉及一種內護罩段。
背景技術:
1、已知地,參考圖1,縱向軸線為x的飛行器渦輪發動機500從上游到下游依次包括風扇200、低壓壓縮機220、高壓壓縮機230、燃燒室240、高壓渦輪250和低壓渦輪260。壓縮機220、230、燃燒室240和渦輪250、260共同限定出用于氣流環流的主流道400,該主流道在外部由中央機匣270界定。飛行器渦輪發動機500還包括用于氣流環流的次流道410,該次流道繞主流道400外部延伸并被短艙300包圍。
2、已知地且如圖1所示,飛行器渦輪發動機500包括中介機匣190,該中介機匣包括內護罩100和外護罩180,該內護罩和外護罩分別界定次流道410的內部和外部。內護罩100和外護罩180通過支臂170連接,該支臂在一排出口導向葉片(ogv)330的下游在次流道410中徑向延伸。外護罩180在風扇機匣210的下游延伸部中延伸并在外風扇管道320的上游延伸部中延伸。內護罩100在內風扇管道310的上游延伸部中延伸。內風扇管道310和中央機匣270共同限定在主流道400與次流道410之間徑向延伸的核心艙280。
3、已知地,內護罩100在上游連接到中介機匣輪轂160。實際上,內護罩100由若干沿周向分布的內護罩段組裝構成,通常呈一體式鈦合金部件的形式。每個內護罩段通過一組緊固螺釘連接到輪轂160上,這些螺釘插入至內護罩段的貫通孔內,這些貫穿孔通過在鈦合金的加厚部上鉆孔形成。鈦合金的高機械強度使得內護罩段能夠高效地將力傳遞到中介機匣中。由于鈦合金具有高抗熱變形性,該內護罩段還形成了防火屏障。然而,這樣的內護罩段的缺點是質量大。這會導致飛行器渦輪發動機500的重量增加,并因此增加其在飛行中的能耗。
4、從申請wo2010007220a2中已知在飛行器渦輪發動機機匣的一個或多個部件中使用復合材料。申請fr3108679a1、fr2992353a1和fr3115832a1也是已知的。
技術實現思路
1、本發明旨在減輕內護罩段的質量,同時保持其防火屏障性能以及將機械力傳遞到中介機匣的能力。
2、本發明涉及一種安裝在飛行器渦輪發動機中的內護罩段,所述內護罩是繞從上游向下游延伸的縱向軸線旋轉的旋轉件,該內護罩段包括主體,該主體具有在內部界定飛行器渦輪發動機的次流道的外表面,該主體包括連接到所述飛行器渦輪發動機的中介機匣的輪轂上的上游端。
3、本發明的顯著之處在于:
4、-主體由復合材料制成,該復合材料包括多根位于基體中的增強纖維,并且
5、-內護罩段包括至少一個安裝在主體上游端的空心柱,每個空心柱徑向延伸并被配置為容納連接元件,該連接元件用于將內護罩段連接到中介機匣的輪轂上。
6、由于采用了復合材料,本發明的內護罩段的質量得以減輕。對于這樣一種必須具有相當良好防火性能、且因其由多個組裝在一起的內護罩段構成而具有眾多連接點的內護罩而言,使用復合材料尚無先例。此外,本發明的空心柱是插入件,這有利地避免了在主體中形成額外增厚部,這也有助于減輕重量。這還使得復合材料在主體制造過程中能夠輕松且均勻地受壓。
7、根據本發明的一個方面,主體的上游端包括至少一個第一通孔,所述空心柱壓接在對應的第一通孔中。有利地,通過這種安裝方式所獲得連接方式能夠抵抗復合材料在熱作用下產生的任何變形。
8、根據本發明的一個方面,主體的上游端包括:徑向間隔設置的第一縱向壁和第二縱向壁,第一縱向壁設有至少一個第一通孔,第二縱向壁設有至少一個第二通孔,所述空心柱連接對應的第一通孔與對應的第二通孔。這種幾何結構不需要任何的局部增厚部,并且有利地適用于由復合材料形成的主體。
9、根據本發明的一個方面,主體的上游端包括連接第一縱向壁與第二縱向壁的第三壁,該第三壁與每個空心柱之間由自由體積隔開??招闹c第三壁之間沒有填充材料,從而減輕了重量。
10、根據本發明的一個方面,主體包括與外表面相對的內表面,每個第一通孔通向該內表面。壓接有利地在最可能承受機械和熱變形影響的內表面的一側進行。
11、根據本發明的一個方面,該主體的上游端包括徑向間隔設置的第一內縱向壁和第二外縱向壁,第一縱向壁設有至少一個第一通孔,第二縱向壁設有至少一個第二通孔,空心柱連接對應的第一通孔與對應的第二通孔,該主體的上游端包括第三壁,該第三壁在所述至少一個空心柱的下游連接第一縱向壁與第二縱向壁。這種幾何結構不需要任何的局部增厚部,并有利地適用于由復合材料形成的主體。這種幾何結構特別適合于夾持一個具有較大厚度的部件,同時確保良好的機械力傳遞。所謂較大厚度,是指上游端主體的平均厚度大于1cm,優選地大于1.5cm。
12、根據本發明的一個方面,所述空心柱壓接在對應的第一通孔中。有利地,通過這種安裝方式所獲得的連接方式能夠抵抗復合材料在熱作用下產生的任何變形。壓接有利地在最可能受到機械和熱變形影響的內表面的一側進行。壓接還有助于在發生火災時通過阻止熱量擴散來保護渦輪發動機。與在外側采用間隙配合安裝,或將空心柱壓接或膠合到第二壁上的第二通孔的安裝方式相比,該壓接方式可防止火焰通過第一通孔蔓延。
13、根據本發明的一個方面,所述空心柱與對應的第二通孔之間存在間隙。間隙的存在可防止空心柱在主體上出現超靜定安裝。
14、根據本發明的一個方面,第一縱向壁與第二縱向壁在徑向上的間距大于第一縱向壁厚度的四倍,優選地大于第一縱向壁厚度的八倍。所討論的間距與空心柱的高度相對應,并優選地大于1cm,更優選地大于1.5cm。內護罩段具有較大厚度,本發明的空心柱能夠實現對該較大厚度部分的夾持,使得機械力能夠高效傳遞,同時減輕渦輪發動機的質量。在沒有空心柱的情況下,為了確保對該較大厚度部分的夾持,則需要非常多的復合材料層,而這是不可行的。
15、根據本發明的一個方面,第三壁與所述至少一個空心柱之間由自由體積隔開??招闹c第三壁之間沒有填充材料,減輕了重量。
16、根據本發明的一個方面,第一縱向壁、第二縱向壁和第三壁包括多層固定在一起的復合的材料層,其中至少一層被稱為耐火層,該耐火層在第一縱向壁和第三壁中連續延伸。在優選方面,耐火層限定主體的整個內表面。因此,復合材料層的連續性在最容易受到機械和熱變形的內表面的一側形成了一道防火屏障。
17、根據本發明的一個方面,至少一個空心柱為金屬材質,優選為不銹鋼。不銹鋼定義為含碳量低于1.2%且含鉻量高于10.5%的鋼。有利地,不銹鋼具有足夠的可變形性,使得能夠進行壓接。
18、本發明還涉及一種用于飛行器渦輪發動機的中介機匣,該中介機匣包括輪轂和至少一個如上所述的內護罩段,該中介機匣沿縱向軸線x延伸并包括至少一個將內護罩段的上游端連接到輪轂的連接元件,每個連接元件延伸到內護罩段的空心柱中。
19、本發明還涉及一種飛行器渦輪發動機,該飛行器渦輪發動機包括次級流道和中介機匣,該中介機匣包括輪轂和至少一個如上所述的內護罩段,該飛行器渦輪發動機沿內護罩段的縱向軸線x延伸,內護罩段的外表面在內部界定出次流道,該飛行器渦輪發動機包括至少一個將內護罩段的上游端連接到中介機匣的輪轂的連接元件,每個連接元件延伸到內護罩段的空心柱中。