一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构的制作方法

本发明属于航空发动机空气系统，具体涉及一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构。

背景技术：

1、空气系统作为航空发动机的重要系统之一，承担着冷却盘片、封严盘缘、封严轴承和调整轴向力等功能，其中轴承封严是一种比较主要的功能，其功能的实现一般会根据轴承封严结构形式不同和封严设计要求不同而具有一定的差异，但通常还是要求在发动机工作包线内进行实现的；空气系统为了实现轴承封严功能，一般需要为轴承腔周边提供温度、压力适宜的工作环境，从而保证轴承腔冷却隔热效果和密封效果，也能同时防止滑油漏到轴承腔外部，从而导致滑油消耗量增大、座舱引气污染、滑油结焦积聚产生转子不平衡进而诱发振动等一系列问题，所以空气系统的轴承封严冷却结构近年来也根据相关技术的进步而不断的进行优化和修改。

2、目前空气系统的轴承封严冷却结构在使用过程中存在许多问题，首先针对常用的大推力发动机而言，其工作包线一般都比较宽，所以为了满足轴承封严冷却要求，其中一种选择是选择压气机进行低压级引气，其优点就是封严温度相对更低，也更能满足设计要求，但是存在容易导致慢车等状态封严压力不足的情况出现；另一种选择压气机高压级引气，其对应的封严压力也能满足设计要求，但是容易导致最大热负荷等状态封严温度高的情况出现，往往无法满足设计要求；目前存在为了结合两者的优缺点进行优化升级的轴承封严冷却结构，即通过设置转换活门，通过转换活门在小状态时切换为高压级引气，解决低压级引气封严压力低的问题，通过转换活门在大状态时切换为低压级引气，解决高压级引气封严温度高的问题，虽然在一定程度满足高低压级引气封严压力和温度要求，但是仍然存在许多问题，不仅导致了航空发动机内部结构设计复杂，也增加了航空发动机的成本，而且转换活门在使用过程中也容易转换滞后，容易使轴承封严冷却结构出现故障，影响封严冷却工作的可靠性。

3、所以亟须一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，能够在不采用引气活门转换装置的条件下，直接实现压气机低压级引气，而且还能满足轴承封严冷却要求，解决目前轴承封严冷却结构在使用过程中存在的设计结构复杂、生产成本高、容易发生故障和发动机轴承封严冷却效果不好的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，应用于航空发动机空气系统中，解决目前轴承封严冷却结构在使用过程中存在的设计结构复杂、生产成本高、容易发生故障和发动机轴承封严冷却效果不好的技术问题，具有很高的应用及推广价值。

2、为了达到上述技术目的，本发明所采用的具体技术方案为：

3、一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，包括轴承左封严冷却单元和轴承右封严冷却单元，轴承左封严冷却单元包括中介支板、第一引气孔、引气管、轴承座、第二引气孔、轴承左封严腔，第一引气孔设置在中介支板的入口位置，引气管的两端分别与中介支板的出口以及轴承座连通，第二引气孔设置在轴承座的出口位置，轴承左封严腔通过第二引气孔与轴承座内部连通，轴承右封严冷却单元包括第三引气孔、导流板、轴承套板和轴承右封严腔，导流板和轴承套板围绕形成轴承右端封严引气腔，第三引气孔设置在轴承右端封严引气腔的入口位置，轴承右封严腔设置在轴承右端封严引气腔出口位置，且与轴承右端封严引气腔的内部连通。

4、进一步的，还包括鼓筒引气体单元，鼓筒引气单元包括第四引气孔、减涡器、低压轴、压气机前轴颈和轴上蜂窝环，第四引气孔设置在减涡器的上方，将第四引气孔进入的气体输送到减涡器的内部，低压轴和压气机前轴颈围绕形成三级封严腔体，三级封严腔体的入口与减涡器的出口连通，轴上蜂窝环设置在三级封严腔体的出口位置。

5、进一步的，导流板和压气机前轴颈设置有压气机一级盘，导流板和压气机一级盘之间围绕形成一级盘前排气腔，轴承右封严腔的出口与一级盘前排气腔的入口连通。

6、进一步的，轴承左封严腔的出口位置连通有平行延伸的封严气体通道，封严气体通道的出气端设置有左端篦齿蜂窝组件，轴上蜂窝环的下方设置有右端篦齿蜂窝组件，右端篦齿蜂窝组件与三级封严腔体的出口连通，封严气体通道和三级封严腔体的出口设置有混合气体通道，封严气体通道和三级封严腔体均与混合气体通道的入口连通，一级盘前排气腔的入口与混合气体通道的出口连通。

7、进一步的，轴承右封严腔上设置有两个出口，轴承右封严腔的左端出口与中介支板、引气管、轴承座、封严气体通道和轴承套板围绕形成的轴承腔右端连通，轴承右封严腔的右端出口设置有定位环，轴承右封严腔的右端出口通过定位环与一级盘前排气腔的入口连通，定位环设置在混合气体通道的出口上方。

8、进一步的，减涡器的左右两侧分别设置有压气机二级盘和压气机三级盘，减涡器的左端搭接在压气机二级盘上，减涡器的右端固定在压气机三级盘，减涡器与压气机二级盘的上部以及压气机三级盘的上部围绕形成三级密封腔体，第四引气孔设置在三级密封腔体的顶部。

9、进一步的，压气机前轴颈与压气机二级盘的顶部进行固定连接，混合气体通道设置在压气机前轴颈的底部，混合气体通道通过压气机前轴颈的底部与轴承腔的底部外侧壁围绕而成，压气机一级盘的底部和压气机前轴颈围绕形成一级密封腔体，一级密封腔体的顶部密封，一级密封腔体的底部和一级盘前排气腔的底部连通。

10、进一步的，中介支板的内部采用空心结构，第一引气孔正对中介支板的来流方向，第一引气孔的形状为腰形孔，引气管环绕轴承腔的左端向下延伸，引气管在向下延伸的过程中采用光滑弧形过渡。

11、进一步的，导流板的上端固定在中介支板上，导流板的下端与定位环组成环缝组件，环缝组件的间隙为δmm，满足δ1<δ<δ2，其中δ1＝1.5mm，其中δ2＝2.5mm。

12、进一步的，第二引气孔设置在轴承左封严腔的上方，封严气体通道的左端设置在轴承左封严腔的下方，封严气体通道与轴承左封严腔的内部连通。

13、采用上述技术方案，本发明还能够带来以下有益效果：

14、1.本发明提供的一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，通过正对来流开第一孔引气可实现提高引气压力的效果，并且腰形的第一引气孔及圆弧过渡的引气管设计来有效降低引气损失，提升引气品质，通过压气机低压级引气满足全包线轴承封严温度要求，同时将封严引气压力与压气机二级引气来流掺混后，可有效提高封严腔背压，以保证小状态时满足封严要求。

15、2.本发明提供的一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，未采用引气转换装置而实现压气机低压级引气封严轴承的功能，不但简化发动机结构，同时降低引气损失，提升空气系统工作可靠性，具有设计结构简单、生产成本低、不容易发生故障和发动机轴承封严冷却效果好的优点。

技术特征：

1.一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，其特征在于：包括轴承左封严冷却单元和轴承右封严冷却单元，所述轴承左封严冷却单元包括中介支板(1)、第一引气孔(16)、引气管(2)、轴承座(4)、第二引气孔(5)、轴承左封严腔(17)，所述第一引气孔(16)设置在中介支板(1)的入口位置，所述引气管(2)的两端分别与中介支板(1)的出口以及轴承座(4)连通，所述第二引气孔(5)设置在轴承座(4)的出口位置，所述轴承左封严腔(17)通过第二引气孔(5)与轴承座(4)内部连通，所述轴承右封严冷却单元包括第三引气孔(19)、导流板(6)、轴承套板(7)和轴承右封严腔(18)，所述导流板(6)和轴承套板(7)围绕形成轴承右端封严引气腔(21)，所述第三引气孔(19)设置在轴承右端封严引气腔(21)的入口位置，所述轴承右封严腔(18)设置在轴承右端封严引气腔(21)出口位置，且与轴承右端封严引气腔(21)的内部连通。

2.根据权利要求1所述的一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，其特征在于：还包括鼓筒引气单元，所述鼓筒引气单元包括第四引气孔(20)、减涡器(14)、低压轴(12)、压气机前轴颈(10)和轴上蜂窝环(23)，所述第四引气孔(20)设置在减涡器(14)的上方，将第四引气孔(20)进入的气体输送到减涡器(14)的内部，所述低压轴(12)和压气机前轴颈(10)围绕形成三级封严腔体(31)，三级封严腔体(31)的入口与减涡器(14)的出口连通，所述轴上蜂窝环(23)设置在三级封严腔体(31)的出口位置。

3.根据权利要求2所述的一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，其特征在于：所述导流板(6)和压气机前轴颈(10)设置有压气机一级盘(9)，所述导流板(6)和压气机一级盘(9)之间围绕形成一级盘前排气腔(22)，所述轴承右封严腔(18)的出口与一级盘前排气腔(22)的入口连通。

4.根据权利要求3所述的一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，其特征在于：所述轴承左封严腔(17)的出口位置连通有平行延伸的封严气体通道(26)，封严气体通道(26)的出气端设置有左端篦齿蜂窝组件(24)，所述轴上蜂窝环(23)的下方设置有右端篦齿蜂窝组件(25)，右端篦齿蜂窝组件(25)与三级封严腔体(31)的出口连通，所述封严气体通道(26)和三级封严腔体(31)的出口设置有混合气体通道(11)，封严气体通道(26)和三级封严腔体(31)均与混合气体通道(11)的入口连通，一级盘前排气腔(22)的入口与混合气体通道(11)的出口连通。

5.根据权利要求4所述的一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，其特征在于：所述轴承右封严腔(18)上设置有两个出口，轴承右封严腔(18)的左端出口与中介支板(1)、引气管(2)、轴承座(4)、封严气体通道(26)和轴承套板(7)围绕形成的轴承腔(30)右端连通，轴承右封严腔(18)的右端出口设置有定位环(8)，轴承右封严腔(18)的右端出口通过定位环(8)与一级盘前排气腔(22)的入口连通，定位环(8)设置在混合气体通道(11)的出口上方。

6.根据权利要求5所述的一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，其特征在于：所述减涡器(14)的左右两侧分别设置有压气机二级盘(15)和压气机三级盘(13)，所述减涡器(14)的左端搭接在压气机二级盘(15)上，减涡器(14)的右侧端固定在压气机三级盘(13)，所述减涡器(14)与压气机二级盘(15)的上部以及压气机三级盘(13)的上部围绕形成三级密封腔体(28)，所述第四引气孔(20)设置在三级密封腔体(28)的顶部。

7.根据权利要求6所述的一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，其特征在于：所述压气机前轴颈(10)与压气机二级盘(15)的顶部进行固定连接，所述混合气体通道(11)设置在压气机前轴颈(10)的底部，混合气体通道(11)通过压气机前轴颈(10)的底部与轴承腔(30)的底部外侧壁围绕而成，所述压气机一级盘(9)的底部和压气机前轴颈(10)围绕形成一级密封腔体(27)，一级密封腔体(27)的顶部密封，一级密封腔体(27)的底部和一级盘前排气腔(22)的底部连通。

8.根据权利要求7所述的一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，其特征在于：所述中介支板(1)的内部采用空心结构，所述第一引气孔(16)正对中介支板(1)的来流方向，所述第一引气孔(16)的形状为腰形孔，所述引气管(2)环绕轴承腔(30)的左端向下延伸，引气管(2)在向下延伸的过程中采用光滑弧形过渡。

9.根据权利要求8所述的一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，其特征在于：所述导流板(6)的上端固定在中介支板(1)上，导流板(6)的下端与定位环(8)组成环缝组件，环缝组件的间隙为δmm，满足δ1<δ<δ2，其中δ1＝1.5mm，其中δ2＝2.5mm。

10.根据权利要求9所述的一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，其特征在于：所述第二引气孔(5)设置在轴承左封严腔(17)的上方，所述封严气体通道(26)的左端设置在轴承左封严腔(17)的下方，封严气体通道(26)与轴承左封严腔(17)的内部连通。

技术总结本发明具体涉及一种航空发动机空气系统轴承封严冷却结构，包括轴承左封严冷却单元和轴承右封严冷却单元，轴承左封严冷却单元包括中介支板、第一引气孔、引气管、轴承座、第二引气孔、轴承左封严腔，第一引气孔设置在中介支板的入口位置，引气管的两端分别与中介支板的出口以及轴承座连通，第二引气孔设置在轴承座的出口位置，轴承右封严冷却单元包括第三引气孔、导流板、轴承套板和轴承右封严腔，导流板和轴承套板围绕形成轴承右端封严引气腔，第三引气孔设置在轴承右端封严引气腔的入口位置，轴承右封严腔设置在轴承右端封严引气腔出口位置，总之本发明具有设计结构简单、生产成本低、不容易发生故障和发动机轴承封严冷却效果好的优点。技术研发人员：邹咪,苏长明,张少平,郭文,呼艳丽,徐连强,马建栋,熊珂睿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：技术公布日：2024/6/11