一种航空发动机可调导叶的联动调节机构的制作方法

1.本技术涉及航空发动机调节机构的领域，尤其是涉及一种航空发动机可调导叶的联动调节机构。


背景技术：

2.当前在航空发动机的联动调节机构的结构形式及工作原理是，首先由作动筒驱动联动环，然后联动环驱动从动摇臂，最后从动摇臂带动可调导叶旋转实现调节的目的。现有结构所需要的设计空间较大，作动筒的体积、重量及推力需求均较大，主、从动摇臂及转轴等零件繁多。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术提供一种航空发动机可调导叶的联动调节机构，解决了现有技术中的问题，降低调节机构的结构复杂性及所占用的结构设计空间。
4.本技术提供的一种航空发动机可调导叶的联动调节机构采用如下的技术方案：
5.一种航空发动机可调导叶的联动调节机构，包括：
6.机匣，所述可调导叶安装在所述机匣上，所述可调导叶的长度方向沿机匣的径向方向沿伸，所述机匣用于安装可调导叶的部分的侧壁内部设有环形空腔；
7.热膨胀环，安装于所述环形空腔中，所述可调导叶的转动轴沿机匣的径向方向穿过机匣的内壁、热膨胀环和机匣的外壁，所述可调导叶的转动轴侧壁上设有环绕在可调导叶的转动轴上的螺旋凸起，所述热膨胀环上设有供可调导叶的转动轴穿过的通孔，所述通孔内壁设有与螺旋凸起配合的螺旋凹槽；
8.温度调节结构，对热膨胀环进行加热或冷却。
9.可选的，所述机匣上设有与环形空腔连通的进气腔，所述进气腔包括入口腔和混合腔，所述入口腔的一端与混合腔连通，所述入口腔的另一端设有间隔板，所述间隔板将入口腔分为低温气体入口和高温气体入口，所述混合腔远离入口腔的一端与环形空腔的一侧连通，环形空腔的另一侧设有气体出口。
10.可选的，所述间隔板包括沿进气方向依次设置的固定部和调节部，所述调节部的转轴转动的安装在固定部上，所述机匣外侧设有驱动件，所述驱动件驱动调节部向低温气体入口一侧或高温气体入口一侧摆动。
11.可选的，所述机匣的零级至二级的机匣壁上开设有低温引气孔，所述机匣的侧壁中设有连通所述低温引气孔和低温气体入口的通道，所述机匣的四级至六级的机匣壁上开设有高温引气孔，所述机匣侧壁中设有连通所述高温引气孔和高温气体入口的通道。
12.可选的，所述环形空腔内壁设有隔热层。
13.可选的，所述热膨胀环空心设置。
14.可选的，所述螺旋凸起的升角范围30
°‑
80
°
。
15.可选的，所述可调导叶的转动轴上设有沿可调导叶的转动轴周向分布的多段螺旋
凸起。
16.综上所述，本技术包括以下有益技术效果：
17.热膨胀环的径向尺寸因膨胀或收缩而发生变化，螺旋凹槽在机匣的径向方向上远离轴线或靠近轴线，螺旋凹槽相对导叶的转动轴长度方向移动，螺旋凹槽的类似于螺杆上的螺母，螺旋凹槽的移动配合螺旋凸起强制可调导叶的转动轴转动，从而驱动可调导叶转动。通过控制热膨胀环的温度变化驱动导叶转动，相对于作动筒直接驱动导叶，省略了主动摇臂、从动摇臂、销子、球头等众多零件，简化了结构，同时也节省了设计空间。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
19.图1为本技术航空发动机可调导叶的联动调节机构的整体结构示意图；
20.图2为本技术可调导叶和热膨胀环的结构示意图；
21.图3为本技术环形空腔和进口腔的结构示意图。
22.附图标记说明：1、机匣；11、环形空腔；12、可调导叶；13、转动轴；14、螺旋凸起；2、热膨胀环；21、通孔；22、螺旋凹槽；3、进气腔；31、入口腔；32、混合腔；33、间隔板；34、低温气体入口；35、高温气体入口；36、气体出口；37、固定部；38、调节部；4、隔热层。
具体实施方式
23.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
24.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本技术，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目各方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
26.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
27.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
28.本技术实施例提供一种航空发动机可调导叶的联动调节机构。
29.如图1-图3所示，一种航空发动机可调导叶的联动调节机构，包括：
30.机匣1，所述可调导叶12安装在所述机匣1上，所述可调导叶12的长度方向沿机匣1的径向方向沿伸，所述机匣1用于安装可调导叶12的部分的侧壁内部设有环形空腔11。
31.热膨胀环2，安装于所述环形空腔11中，所述可调导叶12的转动轴13沿机匣1的径向方向穿过机匣1的内壁、热膨胀环2和机匣1的外壁，所述可调导叶12的转动轴13侧壁上设有环绕在可调导叶12的转动轴13上的螺旋凸起14，所述热膨胀环2上设有供可调导叶12的转动轴13穿过的通孔21，所述通孔21内壁设有与螺旋凸起14配合的螺旋凹槽22，螺旋凸起14和螺旋凹槽22的配合类似于螺杆和螺母的配合。
32.温度调节结构，对热膨胀环2进行加热或冷却。
33.热膨胀环2的径向尺寸因膨胀或收缩而发生变化，螺旋凹槽22在机匣1的径向方向上远离轴线或靠近轴线，螺旋凹槽22相对导叶的转动轴13长度方向移动，螺旋凹槽22的类似于螺杆上的螺母，螺旋凹槽22的移动配合螺旋凸起14强制可调导叶12的转动轴13转动，从而驱动可调导12叶转动。通过控制热膨胀环2的温度变化驱动导叶转动，相对于作动筒直接驱动导叶，省略了主动摇臂、从动摇臂、销子、球头等众多零件，简化了结构，同时也节省了设计空间。
34.所述机匣1上设有与环形空腔11连通的进气腔3，所述进气腔3包括入口腔31和混合腔32，所述入口腔31的一端与混合腔32连通，所述入口腔31的另一端设有间隔板33，所述间隔板33将入口腔31分为低温气体入口34和高温气体入口35，所述混合腔32远离入口腔31的一端与环形空腔11的一侧连通，环形空腔11的另一侧设有气体出口36。
35.所述机匣1的零级至二级的机匣1壁上开设有低温引气孔，所述机匣1的侧壁中设有连通所述低温引气孔和低温气体入口34的通道，所述机匣1的四级至六级的机匣1壁上开设有高温引气孔，所述机匣1侧壁中设有连通所述高温引气孔和高温气体入口35的通道。
36.本技术实施例，利用发动机本身不同位置的不同温度的气流，低温气体通过通过低温引气孔和低温气体入口34进入混合腔32，高温气体通过高温引气孔和高温气体入口35进入混合腔32，混合腔32中的气体进入环形空腔11中对热膨胀环2加热或冷却后从气体出口36排出；调节进入低温气体入口34和高温气体入口35的其气流量可以调节混合腔32中气体的温度，从而调节环形空腔11的温度，环形空腔11的温度变化，实现热膨胀环2温度的调节。其中气流可以为机匣1中不同温度的燃气。
37.在一个实施例中，所述间隔板33包括沿进气方向依次设置的固定部37和调节部38，所述调节部38的转轴转动的安装在固定部37上，所述机匣1外侧设有驱动件，所述驱动件驱动调节部38向低温气体入口34一侧或高温气体入口35一侧摆动。所述间隔板33沿机匣1径向方向沿伸，通过在机匣1外侧安装电机，电机的输出轴沿机匣1径向方向伸进入口腔31，并连接调节部38上和固定部37转动连接的转轴，从而驱动调节部38转动；也可以是，间隔板33沿机匣1长度方向延伸，利用作动筒和连杆驱动调节部38绕固定部37转动，具体为，作动筒安装在侧壁表面上，作动筒的伸缩轴伸入入口腔31内和连杆一端转动连接，连杆另一端和调节部38转动连接，伸缩轴和连杆的转轴、连杆和调节部38的转轴、调节部38绕固定
部37的转轴相互平行。驱动调节部38转动时不需要较大推力的作动筒，相对于作动筒直接驱动导叶，减小了作动筒体积，节约了空间。
38.所述环形空腔11内壁设有隔热层4。热膨胀环2径向尺寸因膨胀或收缩而发生变化，由于环形空腔11内壁面的隔热层4，使机匣1径向尺寸的变化受混合气体的影响不明显。其中，所述热膨胀环2空心设置，有利于热膨胀环2在温度变化时发生较大范围的收缩和膨胀。
39.所述螺旋凸起14的升角范围30-80。优选45-65。螺旋凸起14的升角需要控制让螺旋凹槽22的移动能带动螺旋凸起转动，需要避免升角过小造成自锁导致螺旋凹槽22移动时无法驱动螺旋凸起14转动的情况，还需要避免升角过大，导致螺旋凹槽22位移较大一段距离只能带动螺旋凸起14进行很小的转动。
40.所述可调导叶12的转动轴13上设有沿可调导叶12的转动轴13周向分布的多段螺旋凸起14，螺旋为右手螺旋，当热膨胀环2发生膨胀后，导叶产生指向发动机轴线的转动，即从导叶顶部看向导叶底部时，产生顺时针转动。其中，多段所述螺旋凸起14在可调导叶12的转动轴13上的轴向高度一致，即，多个螺旋凸起14沿导叶转轴周向均匀分布，每个螺旋凸起14的长度、宽度、厚度和升角一致。
41.为了实现较大的叶片可调转角，可采取以下方式：增大混合燃气温度的调节范围；热膨胀环2采用线膨胀系数较大的材料；调节螺旋凸起14及螺旋凹槽22的螺旋升角。
42.本技术航空发动机可调导叶的联动调节机构的实施步骤包括：步骤1、基于一个稳定状态，即由已知的冷、热燃气的温度及调节部38的位置，所得到的混合燃气温度；
43.步骤2、设定导叶的预期旋转角度与旋转方向；
44.步骤3、根据螺旋升角，计算所需要的热膨胀环2径向变形量；
45.步骤4、根据热膨胀环2径向尺寸、材料热膨胀系数及预期径向变形量，确定所需要的燃气温度变化量，以及预期的混合燃气温度；
46.步骤5、转动调节部38，并监测混合燃气温度，实现预期调节。
47.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种航空发动机可调导叶的联动调节机构，其特征在于，包括：机匣，所述可调导叶安装在所述机匣上，所述可调导叶的长度方向沿机匣的径向方向沿伸，所述机匣用于安装可调导叶的部分的侧壁内部设有环形空腔；热膨胀环，安装于所述环形空腔中，所述可调导叶的转动轴沿机匣的径向方向穿过机匣的内壁、热膨胀环和机匣的外壁，所述可调导叶的转动轴侧壁上设有环绕在可调导叶的转动轴上的螺旋凸起，所述热膨胀环上设有供可调导叶的转动轴穿过的通孔，所述通孔内壁设有与螺旋凸起配合的螺旋凹槽；温度调节结构，对热膨胀环进行加热或冷却。2.根据权利要求1所述的航空发动机可调导叶的联动调节机构，其特征在于，所述机匣上设有与环形空腔连通的进气腔，所述进气腔包括入口腔和混合腔，所述入口腔的一端与混合腔连通，所述入口腔的另一端设有间隔板，所述间隔板将入口腔分为低温气体入口和高温气体入口，所述混合腔远离入口腔的一端与环形空腔的一侧连通，环形空腔的另一侧设有气体出口。3.根据权利要求2所述的航空发动机可调导叶的联动调节机构，其特征在于，所述间隔板包括沿进气方向依次设置的固定部和调节部，所述调节部的转轴转动的安装在固定部上，所述机匣外侧设有驱动件，所述驱动件驱动调节部向低温气体入口一侧或高温气体入口一侧摆动。4.根据权利要求2所述的航空发动机可调导叶的联动调节机构，其特征在于，所述机匣的零级至二级的机匣壁上开设有低温引气孔，所述机匣的侧壁中设有连通所述低温引气孔和低温气体入口的通道，所述机匣的四级至六级的机匣壁上开设有高温引气孔，所述机匣侧壁中设有连通所述高温引气孔和高温气体入口的通道。5.根据权利要求2所述的航空发动机可调导叶的联动调节机构，其特征在于，所述环形空腔内壁设有隔热层。6.根据权利要求1所述的航空发动机可调导叶的联动调节机构，其特征在于，所述热膨胀环空心设置。7.根据权利要求1所述的航空发动机可调导叶的联动调节机构，其特征在于，所述螺旋凸起的升角范围30
°‑
80
°
。8.根据权利要求1所述的航空发动机可调导叶的联动调节机构，其特征在于，所述可调导叶的转动轴上设有沿可调导叶的转动轴周向分布的多段螺旋凸起。

技术总结
本申请提供了一种航空发动机可调导叶的联动调节机构，属于航空发动机调节机构的技术领域，具体包括：机匣，可调导叶安装在机匣上，可调导叶的长度方向沿机匣的径向方向沿伸，机匣用于安装可调导叶的部分的侧壁内部设有环形空腔；热膨胀环，安装于环形空腔中，可调导叶的转动轴沿机匣的径向方向穿过机匣的内壁、热膨胀环和机匣的外壁，可调导叶的转动轴侧壁上设有环绕在可调导叶的转动轴上的螺旋凸起，热膨胀环上设有供可调导叶的转动轴穿过的通孔，通孔内壁设有与螺旋凸起螺旋配合的螺旋凹槽；温度调节结构，对热膨胀环进行加热或冷却。通过本申请的处理方案，降低调节机构的结构复杂性及所占用的结构设计空间。性及所占用的结构设计空间。性及所占用的结构设计空间。


技术研发人员：唐晓峰 王学卫 田洪宇 罗辅欢 潘容 王春健 殷玲
受保护的技术使用者：中国航发四川燃气涡轮研究院
技术研发日：2023.02.22
技术公布日：2023/6/26