本發(fā)明涉及渦輪導(dǎo)葉組件及渦輪導(dǎo)葉的傳力結(jié)構(gòu)和傳力方法。

背景技術(shù)：

1、未來民用航空發(fā)動機，渦輪前溫度越來越高，壽命要求也越來越長。如現(xiàn)代研制的商用航空發(fā)動機，熱端部件設(shè)計壽命不小于10000飛行循環(huán)(20000小時)，高溫起飛渦輪前燃?xì)鉁囟纫堰_(dá)1978k。目前，針對高溫渦輪靜子件，在采用傳統(tǒng)冷卻技術(shù)和熱障涂層技術(shù)條件下，傳統(tǒng)高溫合金材料的使用溫度和服役性能已接近極限，難以滿足下一代先進(jìn)航空發(fā)動機的設(shè)計要求。采用陶瓷基復(fù)合材料替代傳統(tǒng)高溫合金材料是提高航空發(fā)動機熱端部件耐溫能力和效率的最佳途徑。

2、陶瓷基復(fù)合材料(cmc)在高溫下具有較高的比強度、比剛度、且輕質(zhì)、耐腐蝕，能適應(yīng)航空發(fā)動機渦輪熱端部件的工作環(huán)境，顯著提高熱端部件的使用溫度上限和發(fā)動機的整體效能并減少污染排放，使其在航空發(fā)動機領(lǐng)域極具應(yīng)用前景。目前國內(nèi)外先進(jìn)航空發(fā)動機制造企業(yè)已經(jīng)先后將cmc材料應(yīng)用于航空發(fā)動機熱端部件，如燃燒室火焰筒、渦輪外環(huán)、渦輪葉片等。

3、傳統(tǒng)的金屬高壓渦輪導(dǎo)葉是通過上下緣板傳遞氣動載荷至前后機匣或其他承力結(jié)構(gòu)，導(dǎo)葉受到氣動力作用會產(chǎn)生彎扭，故在葉身和緣板倒圓部分產(chǎn)生較大應(yīng)力。而目前工藝條件限制，cmc部件的倒圓附近相對基體存在強度下降的可能，故通過葉身制造配合面?zhèn)鬟f應(yīng)力可以有效降低cmc葉身的最大應(yīng)力。

4、如圖1所示，通常的傳遞載荷方法為在cmc導(dǎo)葉100內(nèi)腔設(shè)置金屬支撐套筒200，在金屬支撐套筒200上設(shè)置多個傳力凸臺300與cmc導(dǎo)葉內(nèi)壁面1001接觸，從而傳遞載荷。

5、目前cmc空心葉片的制備方法之一是圍繞芯模鋪層后，外模壓緊保證葉片外形面尺寸，這種制備方法使得cmc葉片的內(nèi)腔面可能成型精度較差，無法確保cmc導(dǎo)葉內(nèi)壁面1001與金屬支撐套筒200的凸臺300貼合，不能實現(xiàn)按照設(shè)計的傳遞載荷路徑將葉身受力傳遞給內(nèi)部金屬支撐套筒200，從而導(dǎo)致cmc導(dǎo)葉100承受應(yīng)力增大，進(jìn)而發(fā)生損壞。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種用于渦輪導(dǎo)葉的傳力結(jié)構(gòu)。

2、本發(fā)明的另一目的是提供一種渦輪導(dǎo)葉組件。

3、本發(fā)明的又一目的是提供一種渦輪導(dǎo)葉的傳力方法。

4、根據(jù)本發(fā)明一方面的一種傳力結(jié)構(gòu)，用于渦輪導(dǎo)葉，所述渦輪導(dǎo)葉包括內(nèi)腔，所述傳力結(jié)構(gòu)包括：支撐筒，包括多個傳力部及筒身，所述筒身位于所述渦輪導(dǎo)葉的所述內(nèi)腔中，所述傳力部連接于所述筒身，所述傳力部包括貼合端及調(diào)節(jié)端，所述貼合端伸出于所述筒身的外壁面的徑向外側(cè)，所述調(diào)節(jié)端位于所述筒身的外壁面的徑向內(nèi)側(cè)；其中，所述調(diào)節(jié)端可被施加一驅(qū)動力，驅(qū)動所述貼合端在所述筒身的徑向上移動，以使所述貼合端與所述渦輪導(dǎo)葉的所述內(nèi)腔的壁面貼合。

5、本申請的技術(shù)方案通過設(shè)置可移動的傳力部，使得支撐筒與渦輪導(dǎo)葉的內(nèi)腔壁面之間的距離可調(diào)，即使渦輪導(dǎo)葉內(nèi)腔壁面成型精度較差，依然能夠保證渦輪導(dǎo)葉內(nèi)腔壁面與支撐筒的傳力部接觸。且傳力部的數(shù)量及布置位置不受限制，可實現(xiàn)接觸點均滿足要求貼合，從而將葉身受到的氣動力傳遞給支撐筒，減小葉身所受應(yīng)力，延長使用壽命。

6、在所述的傳力結(jié)構(gòu)的一個或多個實施例中，所述傳力部與所述筒身為螺紋連接，所述調(diào)節(jié)端包括凹槽。

7、在所述的傳力結(jié)構(gòu)的一個或多個實施例中，所述傳力部包括頭部及桿身，所述頭部的周向尺寸大于所述桿身的周向尺寸；所述頭部的一側(cè)與所述桿身的一端連接，所述頭部的另一側(cè)為所述貼合端，所述桿身的另一端為所述調(diào)節(jié)端；所述桿身設(shè)置螺紋結(jié)構(gòu)，所述筒身開設(shè)螺紋孔，以與所述桿身連接。

8、在所述的傳力結(jié)構(gòu)的一個或多個實施例中，所述筒身包括壓力面及吸力面，位于所述壓力面的所述傳力部為第一傳力部，位于所述吸力面的所述傳力部為第二傳力部，所述第一傳力部的貼合端與所述渦輪導(dǎo)葉的所述內(nèi)腔的壁面貼合，所述第二傳力部的貼合端與所述渦輪導(dǎo)葉的所述內(nèi)腔的壁面具有設(shè)定的間隙。

9、在所述的傳力結(jié)構(gòu)的一個或多個實施例中，所述傳力結(jié)構(gòu)包括裝配冷態(tài)及工作熱態(tài)，在所述裝配冷態(tài)，所述第二傳力部的貼合端與所述渦輪導(dǎo)葉的所述內(nèi)腔的壁面的間隙為所述設(shè)定的間隙；在所述工作熱態(tài)，所述第二傳力部的貼合端與所述渦輪導(dǎo)葉的所述內(nèi)腔的壁面的間隙為0。

10、在所述的傳力結(jié)構(gòu)的一個或多個實施例中，所述多個傳力部包括至少一個傳力部位于所述筒身的軸向內(nèi)側(cè)。

11、根據(jù)本發(fā)明另一方面的一種渦輪導(dǎo)葉組件，包括如上所述的傳力結(jié)構(gòu)及渦輪導(dǎo)葉，所述渦輪導(dǎo)葉包括內(nèi)腔，所述傳力結(jié)構(gòu)的支撐筒的筒身位于所述內(nèi)腔中，所述支撐筒的筒身設(shè)有傳力部，所述傳力部的貼合端用以與所述內(nèi)腔的壁面貼合。

12、在所述的渦輪導(dǎo)葉組件的一個或多個實施例中，所述渦輪導(dǎo)葉采用陶瓷基復(fù)合材料制成，所述支撐筒采用金屬材料制成。

13、在所述的渦輪導(dǎo)葉組件的一個或多個實施例中，所述支撐筒的筒身包括壓力面及吸力面，位于所述壓力面的所述傳力部為第一傳力部，位于所述吸力面的所述傳力部為第二傳力部；所述渦輪導(dǎo)葉組件包括第一狀態(tài)、第二狀態(tài)：在所述第一狀態(tài)，所述第一傳力部的貼合端與所述渦輪導(dǎo)葉的所述內(nèi)腔的壁面貼合，所述第二傳力部的貼合端與所述渦輪導(dǎo)葉的所述內(nèi)腔的壁面具有設(shè)定的間隙；在所述第二狀態(tài)，所述第一傳力部的貼合端、所述第二傳力部的貼合端均與所述渦輪導(dǎo)葉的所述內(nèi)腔的壁面貼合。

14、根據(jù)本發(fā)明又一方面的一種渦輪導(dǎo)葉的傳力方法，包括：在渦輪導(dǎo)葉內(nèi)腔放置支撐筒，所述支撐筒的筒身設(shè)置有多個傳力部；向多個所述傳力部的一端施加驅(qū)動力，驅(qū)動多個所述傳力部的另一端向所述筒身的徑向外側(cè)伸出不同的距離，以使所述另一端與所述渦輪導(dǎo)葉內(nèi)腔的壁面貼合或具有設(shè)定的間隙。

技術(shù)特征：

1.一種傳力結(jié)構(gòu)，用于渦輪導(dǎo)葉，所述渦輪導(dǎo)葉包括內(nèi)腔，其特征在于，所述傳力結(jié)構(gòu)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳力結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述傳力部與所述筒身為螺紋連接，所述調(diào)節(jié)端包括凹槽。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳力結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述傳力部包括頭部及桿身，所述頭部的周向尺寸大于所述桿身的周向尺寸；所述頭部的一側(cè)與所述桿身的一端連接，所述頭部的另一側(cè)為所述貼合端，所述桿身的另一端為所述調(diào)節(jié)端；所述桿身設(shè)置螺紋結(jié)構(gòu)，所述筒身開設(shè)螺紋孔，以與所述桿身連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳力結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述筒身包括壓力面及吸力面，位于所述壓力面的所述傳力部為第一傳力部，位于所述吸力面的所述傳力部為第二傳力部，所述第一傳力部的貼合端與所述渦輪導(dǎo)葉的所述內(nèi)腔的壁面貼合，所述第二傳力部的貼合端與所述渦輪導(dǎo)葉的所述內(nèi)腔的壁面具有設(shè)定的間隙。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳力結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述傳力結(jié)構(gòu)包括裝配冷態(tài)及工作熱態(tài)，在所述裝配冷態(tài)，所述第二傳力部的貼合端與所述渦輪導(dǎo)葉的所述內(nèi)腔的壁面的間隙為所述設(shè)定的間隙；在所述工作熱態(tài)，所述第二傳力部的貼合端與所述渦輪導(dǎo)葉的所述內(nèi)腔的壁面的間隙為0。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳力結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多個傳力部包括至少一個傳力部位于所述筒身的軸向內(nèi)側(cè)。

7.一種渦輪導(dǎo)葉組件，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-6任意一項所述的傳力結(jié)構(gòu)及渦輪導(dǎo)葉，所述渦輪導(dǎo)葉包括內(nèi)腔，所述傳力結(jié)構(gòu)的支撐筒的筒身位于所述內(nèi)腔中，所述支撐筒的筒身設(shè)有傳力部，所述傳力部的貼合端用以與所述內(nèi)腔的壁面貼合。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪導(dǎo)葉組件，其特征在于，所述渦輪導(dǎo)葉采用陶瓷基復(fù)合材料制成，所述支撐筒采用金屬材料制成。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪導(dǎo)葉組件，其特征在于，所述支撐筒的筒身包括壓力面及吸力面，位于所述壓力面的所述傳力部為第一傳力部，位于所述吸力面的所述傳力部為第二傳力部；所述渦輪導(dǎo)葉包括第一狀態(tài)、第二狀態(tài)：

10.一種渦輪導(dǎo)葉的傳力方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種渦輪導(dǎo)葉組件及渦輪導(dǎo)葉的傳力結(jié)構(gòu)和傳力方法。其中，傳力結(jié)構(gòu)包括：支撐筒，包括多個傳力部及筒身，筒身位于渦輪導(dǎo)葉的內(nèi)腔中，傳力部連接于筒身，傳力部包括貼合端及調(diào)節(jié)端，貼合端伸出于筒身的外壁面的徑向外側(cè)，調(diào)節(jié)端位于筒身的外壁面的徑向內(nèi)側(cè)；其中，調(diào)節(jié)端可被施加一驅(qū)動力，驅(qū)動貼合端在筒身的徑向上移動，以使貼合端與渦輪導(dǎo)葉的內(nèi)腔的壁面貼合。實現(xiàn)渦輪導(dǎo)葉應(yīng)力有效傳遞。

技術(shù)研發(fā)人員：胡壽豐,張詩堯,鮑騏力
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19