[实用新型]轴承支承结构及航空发动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及安全设计领域，尤其涉及一种轴承支承结构及航空发动机。

背景技术

航空发动机在运行过程中，可能会因为外物吸入、疲劳等不可避免的原因导致一片或多片风扇叶片脱落(Fan Blade Out，简称FBO)。FBO事件会导致风扇转子产生巨大的不平衡载荷，需要经过适航认证来保证飞机的安全。

为了克服FBO所带来的巨大的不平衡载荷，传统方式是增加发动机传力路径上的各个部件(例如转子支承结构、承力机匣、安装系统等)的结构强度，使其具备较高的应力裕度储备。然而，这势必会造成发动机重量增大，不利于提高发动机的工作效率。

另一种解决方式是采用熔断设计，即在距离风扇最近的1#轴承附近设置熔断部件。所谓熔断部件是指机械性能薄弱的结构，能够在预定载荷(熔断阀值)作用下失效。当FBO事件发生后，1#轴承附近的熔断部件失效，低压转子的临界转速降低，远小于工作转速，使低压转子处于超临界状态，绕轨运动半径减小，从而降低了输入的不平衡载荷；另一方面，熔断部件失效改变了FBO载荷向静子机匣传递的路径，使FBO载荷重新分布，有效保护发动机的安全。

然而，现有熔断设计要求1#轴承支承结构在FBO事件发生后完全断裂，导致低压转子完全丧失了在1#轴承处的支承和约束，这又会进一步增大风扇的摆动半径，使低压轴在2#轴承处容易产生应力集中。对于钛合金风扇叶片来说，叶片过度与机匣碰磨则可能引起火灾。

另一方面，对于1#轴承采用止推轴承的三支点转子结构或双支点转子结构，如果完全失去1#轴承处的支承，则会使转轴失去轴向约束，可能引起低压转子飞脱，从而引发灾难性后果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种轴承支承结构及航空发动机，能够在熔断部件失效后仍然提供轴承支承和约束作用。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种轴承支承结构，包括可局部失效的连接件、用于支承在发动机转子上轴承的第一支承壁和第二支承壁，所述第一支承壁与所述第二支承壁的连接位置分别设有第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰通过所述连接件进行固定连接；所述连接件能够在受到超过预设阈值的作用力时局部失效，以使得所述第一法兰和所述第二法兰在所述连接件的连接下能够相对运动。

进一步的，所述连接件包括螺栓和限位结构，所述螺栓穿设在所述第一法兰和所述第二法兰上设置的安装孔中，所述限位结构用于限制所述第一法兰与所述第二法兰的位置关系，并在受到超过预设阈值的作用力时失效，解除对所述第一法兰和所述第二法兰之间的位置限制，以使所述第一法兰和所述第二法兰在所述螺栓的连接下能够相对运动。

进一步的，所述限位结构的屈服强度小于所述螺栓、所述第一法兰和所述第二法兰的屈服强度，能够在受到超过预设阈值的作用力时屈服变形。

进一步的，所述限位结构的断裂强度小于所述螺栓、所述第一法兰和所述第二法兰的断裂强度，能够在受到超过预设阈值的作用力时断裂脱落。

进一步的，所述限位结构为套设在所述螺栓的螺杆部分的弹性限位外圈，该弹性限位外圈安装在所述螺栓的限位端与所述第一法兰和/或所述第二法兰之间。

进一步的，所述第一法兰和所述第二法兰分别与所述第一支承壁和所述第二支承壁垂直，所述螺栓垂直穿设于所述第一法兰和所述第二法兰之间。

进一步的，在所述弹性限位外圈与所述螺栓的限位端或所述第一法兰或所述第二法兰之间还设有垫片。

进一步的，在所述第一法兰和所述第二法兰之间还设有支承导向结构，能够在所述连接件局部失效时引导所述第一法兰和所述第二法兰之间的相对运动方向。

进一步的，所述支承导向结构包括在所述第一法兰的端部朝向所述第二法兰的方向上设置的凸缘，在所述第一法兰和所述第二法兰通过所述连接件进行固定连接时，所述第二法兰的部分外轮廓搭靠在所述凸缘上。

进一步的，所述连接件沿所述第一支承壁或所述第二支承壁的周向布置有多个。

进一步的，多个所述连接件在所述第一支承壁或所述第二支承壁的周向上均匀布置。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种航空发动机，包括前述的轴承支承结构。