[发明专利]自动调节刚度的航空发动机轴承支承结构

说明书

本发明提供一种自动调节刚度的航空发动机轴承支承结构，其包括支承结构本体、传感器、信号处理装置以及执行装置；信号处理装置用于将传感器的监测信号处理后并将其传递给执行装置；传感器用于监测发动机的不平衡载荷，监测量与发动机的不平衡载荷相关联，当监测量低于预设门槛值时，执行装置保持支承结构本体的预定部位的刚度处于初始状态；传感器的监测量等于或高于预设门槛值时，执行装置立即减小支承结构本体的预定部位的刚度，以减小支承结构本体的刚度，并且在随后传感器的监测量低于预设门槛值时，执行装置增加支承结构本体的预定部位的刚度，以提高支承结构本体的刚度。

技术领域

本发明涉及航空发动机轴承支承结构。

背景技术

双转子涡扇发动机是商用飞机上普遍使用的一种航空发动机，包含高压转子和低压转子。发动机运行过程中，可能会由于外物吸入、疲劳等不可避免的原因，使转子系统出现较大的不平衡载荷，导致发动机的振动响应超过限制值，需要停车返航和检修。调节转子系统的支承刚度是改变转子的动力学特性，降低转子振动响应的重要措施。

以FBO事件为例，为保证发动机在FBO事件发生后能安全着陆，一般在离低压转子最近的轴承支承锥壁上设置一个机械性能薄弱的部件(例如减薄段、熔断销钉等),使其在预定载荷(门槛值)作用下失效。发生FBO事件后，受损的发动机会立即停车，在发动机从较高的工作转速缓慢下降至风车转动的过程中，轴承支承锥壁上机械性能薄弱的部位会失效。这样可以减小轴承的支承刚度，使低压转子系统的临界转速降低，不平衡载荷减小，以避免发生灾难性事故。

然而，上述带有熔断设计的轴承支承锥壁都采用纯机械的熔断方式，在不平衡载荷作用下断裂失效，只能单向降低轴承支承刚度，不能再次恢复或增大轴承的支承刚度，无法在后续飞行过程中再次提供支承刚度。例如，在风车转动阶段，需要轴承提供支承刚度以保证转子的临界转速高于风车转速。此时，若支承刚度太小，导致转子的临界转速接近风车转速，会导致发动机在风车转动阶段持续承受较大的振动响应，非常危险。

综上所述，现有的轴承支承锥壁或不能调节刚度，或只能通过机械方式熔断后，无法在后续飞行过程中再次提供刚度，因此需要一种能够双向调节支承刚度，且可重复利用的轴承支承结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动调节刚度的航空发动机轴承支承结构。

一种自动调节刚度的航空发动机轴承支承结构包括支承结构本体、传感器、信号处理装置以及执行装置；所述信号处理装置用于将所述传感器的监测信号处理后并将其传递给所述执行装置；所述传感器用于监测发动机的不平衡载荷，所述监测量与发动机的不平衡载荷相关联，其监测量低于预设门槛值时，所述执行装置保持所述支承结构本体的预定部位的刚度处于初始状态；所述传感器的监测量等于或高于预设门槛值时，所述执行装置立即减小所述支承结构本体的预定部位的刚度，以减小所述支承结构本体的刚度，并且在随后所述传感器的监测量低于所述预设门槛值时，所述执行装置增加所述支承结构本体的预定部位的刚度，以提高所述支承结构本体的刚度。

在一实施例中，在FBO事件发生后的停车阶段，所述执行装置减小所述支承结构本体的预定部位的刚度，以使低压转子的临界转速降低至远低于工作转速，以减小发动机在停车过程中的不平衡载荷，当发动机到达风车转动阶段，所述执行装置提高所述支承结构本体的刚度，以增大低压转子的临界转速，使其远高于风车转速，以减小低压转子的绕轨运动，降低发动机的振动。

在一实施例中，所述传感器的监测量达到所述不平衡载荷消失后的量时，所述执行装置使所述支承结构本体的预定部位的刚度恢复到所述初始状态。

在一实施例中，所述传感器是应变片、振动传感器或加速度传感器。

在一实施例中，所述执行装置是设置在所述支承结构本体的所述预定部位的、可由电流大小来改变刚度的机械结构或者是可控智能材料。

在一实施例中，所述执行装置包括磁流变弹性体及其励磁线圈。