[实用新型]轴承支承结构及航空发动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种轴承支承结构及航空发动机。

背景技术

典型涡扇发动机的低压转子一般包括风扇、增压级、低压涡轮和转轴等，其中低压转子由多个轴承支承，将涡轮产生的力和力矩传递到增压级和风扇。正常情况下，风扇、增压级和低压涡轮等各部件的重心所在直线与转轴重合。为保证临界转速的裕度，低压转子系统一般由三个轴承支承，其中1#轴承和2#轴承位于风扇转子附近，称为风扇轴承。风扇轴承通过支承结构将风扇转子连接到静子件中介机匣上，因此正常工作时，风扇轴承及其支承结构是风扇与中介机匣等固定结构间的传力部件。

航空发动机运行过程中，风扇叶片由于外物吸入或疲劳等因素导致风扇叶片断裂或脱落，即FBO(Fan Blade Off)。FBO事件发生后，风扇的重心会偏离低压转子的中心线。然而，由于轴承的限制，风扇仍绕低压转子的中心线转动。风扇绕偏离其重心的轴转动会激励低压转子系统产生一个或多个振荡模态，从而产生不平衡载荷。对于当前商用飞机上常用的大涵道比涡扇发动机，其风扇叶片半径长、质量大，FBO事件会导致风扇的重心与发动机的中心线不重合，引起巨大的不平衡载荷。由于轴承沿径向约束风扇轴，故FBO不平衡载荷主要通过轴承及其支承结构传递到中介机匣上，并进一步传递到安装节甚至飞机上。

针对以上问题，通常有两种做法，一种是传统做法，通过增大发动机传力路径上各部件的结构强度，如转子支承结构、承力机匣、安装系统等，使其具有较高的应力裕度储备，以应对FBO载荷。然而，这会导致发动机重量增加，降低经济性，不利于提高发动机的工作效率。

另一种是采用熔断设计，即通过有目的地将发动机中某些部件设计为牺牲单元，使其在FBO载荷下失效，一方面减少FBO事件产生的不平衡能量，另一方面改变传力路径，使FBO载荷重新分布，减少传递到关键部件的不平衡载荷，保护发动机的安全。比如，在距离风扇最近的1#轴承上设置可失效部件，所谓可失效部件是指机械性能薄弱的结构,能够在预定载荷(门槛值)作用下失效。FBO事件发生后，1#轴承支承锥壁上熔断部件失效，低压转子的临界转速下降，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，从而减小输入不平衡载荷；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，常用的熔断设计中，一种是在1#轴承支承锥壁上采用局部打薄的锥壁结构，会使锥壁的加工非常困难；另一种是采用颈缩螺栓，但是颈缩螺栓需要设计安装边，进而对发动机造成外物损伤。以上熔断设计都是使1#轴承支承结构在FBO事件发生后完全断裂，完全失去承载能力，导致低压转子完全丧失了在1#轴承处的支承和约束。风扇转子完全失去在1#轴承支承处的约束，会增大风扇转子的摆动半径，容易使风扇轴在2#轴承处发生应力集中，为了缓解应力集中，需要在此处设计其它的机构，增大了设计难度。

需要说明的是，公开于本实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

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，以解决现有技术中的轴承支承结构无法实现既能降低1#轴承的支承刚度，又能提供一定约束，减小2#轴承处的应力集中现象的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种轴承支承结构，包括连接件、用于支承设置在发动机转子上的第一轴承的第一支承壁和第二支承壁，所述第一支承壁上设有第一安装孔，所述连接件穿过所述第一安装孔来实现所述第一支承壁与所述第二支承壁的连接，所述第一安装孔内设有限位结构，所述限位结构能够在所述连接件受到比预设作用力大的作用力时失效，所述限位结构失效后能够在使得所述连接件仍然穿设在所述第一安装孔内的前提下，增大对所述连接件在所述第一安装孔内连接位置的约束范围。

进一步地，在所述连接件的作用下，所述限位结构能够发生形变或者断裂。

进一步地，所述第一支承壁和所述第二支承壁相互搭接，所述连接件的安装方向与所述第一支承壁和所述第二支承壁的壁面大致垂直。

进一步地，所述连接件设置在所述第二支承壁上或者所述连接件与所述第二支承壁一体成型；或者，所述第二支承壁上设有第二安装孔，所述连接件穿过所述第一安装孔和所述第二安装孔，且所述第二安装孔的孔壁的强度大于所述限位结构的强度。