[发明专利]一种变循环发动机的核心机驱动风扇与压气机转子系统

说明书

本申请公开了一种变循环发动机的核心机驱动风扇与压气机转子系统，系统包括核心机驱动风扇、压气机转子和前轴颈，核心机驱动风扇沿气流流向具有逐渐收缩的锥形CDFS后鼓筒、压气机转子沿气流流向具有逐渐升高的锥形压气机前鼓筒，CDFS后鼓筒、压气机前鼓筒及前轴颈通过紧固件连接于一点以构成Y字形结构，其中通过调节CDFS后鼓筒的角度、CDFS后鼓筒与压气机前鼓筒的夹角以及紧固件的装配位置以消除级间盘。本申请的核心机驱动风扇与压气机转子系统在保证现有变循环发动机CDFS与压气机转子系统功能的基础上，在不增加多余结构件的情况下，解决CDFS转子与压气机转子之间应力高、变形大的问题。

技术领域

本申请属于航空发动机设计领域，特别涉及一种变循环发动机的核心机驱动风扇与压气机转子系统。

背景技术

安装变循环发动机的飞机具有灵活机动、长航时低油耗以及超音速巡航等优点，因此变循环发动机将成为未来发动机的主流。如图1和图2所示的常规循环发动机及变循环发动机示意图，两者均具有内涵道41和外涵道42，风扇11通过低压鼓筒轴13与低压涡轮12连接，压气机21通过高压鼓筒轴23与高压涡轮22连接，在压气机21和高压涡轮22之间有燃烧室31。而区分常规循环发动机和变循环发动机则主要看位于风扇11与压气机21之间是否具有核心机驱动风扇51(核心机驱动风扇简称CDFS，Core Driven Fan Stage)。

CDFS转子与压气机转子相连接，以保证CDFS转子与压气机转子具有相同的转速。因CDFS与压气机之间设计有用于控制涵道比(即循环模式)变化的涵道引射器52，故拉长了CDFS转子与压气机转子之间的轴向距离，这样就加大了CDFS转子与压气机转子之间的连接鼓筒的长度。在变循环发动机工作状态下，CDFS与压气机转子的物理转速很高(12000～16000r/min)。大直径的长鼓筒(轴)在高速旋转时，其应力和变形都很大，严重的影响了发动机的安全性。

如图3所示，为了解决CDFS与压气机之间的鼓筒(轴)高应力、大变形的问题，现有技术中，通过在CDFS转子与压气机转子之间增加了用于控制鼓筒应力、变形的级间盘或兼顾有封严CDFS与压气机之间燃气的轴向泄漏的级间盘62(或篦齿盘)。因此，现有的变循环发动机的CDFS与压气机转子系统由CDFS转子511、前轴颈61、级间盘62(或篦齿盘)、压气机转子211以及紧固件63等组成。

然而，现有的变循环发动机CDFS与压气机转子系统具有以下缺点：

1)通过增加级间盘62(篦齿盘)来控制CDFS转子511与压气机转子211之间的鼓筒的应力和变形，并未从根本上解决鼓筒高应力、大变形的问题；

2)有级间盘62(或篦齿盘)的设计给整个发动机带来了额外的重量增加；

3)如图4所示，CDFS转子511、前轴颈61、级间盘62(或篦齿盘)以及压气机转子211的连接位置，通过一组螺栓固定四个零件，存在三处止口Z1～Z3，这种结构形式存在止口的叠加设计，极大的影响了转子系统的稳定性；

4)紧固件63安装位置较深不利于装配操作性，当装配扳手与螺栓(螺母)轴线不垂直时，会产生较大的拧紧力矩误差；

5)级间盘62(或篦齿盘)的增加，增加了材料及加工成本。

发明内容

本申请的目的是提供了一种变循环发动机的核心机驱动风扇与压气机转子系统，以解决上述任一问题。

本申请的技术方案是：一种变循环发动机的核心机驱动风扇与压气机转子系统，所述系统包括核心机驱动风扇、压气机转子和前轴颈，所述核心机驱动风扇沿气流流向具有逐渐收缩的锥形CDFS后鼓筒、所述压气机转子沿气流流向具有逐渐升高的锥形压气机前鼓筒，所述CDFS后鼓筒、压气机前鼓筒及前轴颈通过紧固件连接于一点以构成Y字形结构，其中通过调节所述CDFS后鼓筒的角度、CDFS后鼓筒与压气机前鼓筒的夹角以及紧固件的装配位置以消除级间盘。