Корпус вентилятора авиационного двигателя

Изобретение относится к области авиационного машиностроения и может быть использовано при проектировании, изготовлении и эксплуатации турбовентиляторных двигателей. Корпус вентилятора авиационного двигателя, содержащий оболочку из композиционного материала, зоны крепления с сопрягаемыми узлами и агрегатами, выполнен цельным по длине и многослойным по толщине из чередующихся спиральных слоев органожгута и пакетов органоткани на эпоксидном связующем, при этом в зоне расположения лопаток спиральные слои и тканевые пакеты многократно чередуются друг с другом, а внутренний и наружный слои выполнены спиральными, торцевые зоны усилены тканевыми пакетами, которые закреплены кольцевыми слоями и в них размещены элементы штифто-болтового соединения. Изобретение позволяет обеспечить выполнение требований международных норм по обеспечению надежности и безопасности полета самолета за счет удержания оторвавшейся лопатки или ее фрагмента корпусом вентилятора. 1 ил.

 

Изобретение относится к области авиационного машиностроения и может быть использовано при проектировании, изготовлении и эксплуатации турбовентиляторных двигателей.

Известны технические решения, направленные на удержание разрушившихся лопаток и их фрагментов корпусом вентилятора. Патент США 5431532 от 11 июля 1995 года предлагает для удержания оторвавшихся фрагментов лопаток использовать материал корпуса вентилятора на основе органоволокна - кевлар. Недостатком предлагаемого решения является весьма сложная реберная конструкция среднего слоя корпуса вентилятора. Не исключается застревание фрагментов лопатки между ребрами корпуса вентилятора, что может привести к разрушению корпуса и всего вентилятора.

Наиболее близкими к заявляемой конструкции корпуса вентилятора из композиционных материалов (КМ) являются решения, использованные на двигателях Д-36, Д436К, Д436Т Запорожского машиностроительного конструкторского бюро (ЗМКБ) "Прогресс", описанные в статье Пейчева Г.И., Николаевского С.В., Виганта Ю.В. "ЗМКБ "Прогресс": композиты в авиадвигателях семейства Д-36" (журнал "Технологические системы" 2/2000 - Юбилейный сборник, посвященный 55-летию ЗМКБ "Прогресс", стр.15-21). Металлическая оболочка, являющаяся прочностным каркасом - средством для крепления корпуса вентилятора со смежными узлами и экраном для окончательного удержания оторвавшихся лопаток или их фрагментов располагается над вставкой из КМ. Недостатками корпусов вентиляторов такой конструкции являются термическая и деформационная несовместимость металлических композиционных материалов. Термическая несовместимость связана с большой разницей коэффициентов линейного расширения металлов и композиционных материалов. Совместная работа металлической и композиционных оболочек в широком интервале температур (от минус 60 до плюс 100°С) приводит к высоким напряжениям по границе "металл-пластик" и, как следствие, к возможности отслоения их по этой границе. Деформативная несовместимость обусловлена существенным отличием (в 2-3 раза) в модулях упругости металлических и композиционных материалов.

Ударное воздействие оторвавшихся фрагментов лопаток на комбинированную оболочку корпуса может существенно ускорить процесс его разрушения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности конструкции при работе вентилятора.

Технический результат достигается тем, что корпус вентилятора авиационного двигателя, содержащий оболочку из композиционного материала, зоны крепления с сопрягаемыми узлами и агрегатами, выполнен цельным по длине и многослойным по толщине из чередующихся спиральных слоев органожгута и пакетов органоткани на эпоксидном связующем, при этом в зоне расположения лопаток спиральные слои и тканевые пакеты многократно чередуются друг с другом, а внутренний и наружный слои выполнены спиральными, торцевые зоны усилены тканевыми пакетами, которые закреплены кольцевыми слоями и в них размещены элементы штифто-болтового соединения.

Внутренняя и наружная оболочки корпуса армируются спиральными слоями Русара, между ними в зоне расположения вентилятора выкладывается органоткань, на краях корпуса спиральные слои дополняются тканевыми пакетами и связываются кольцевой подмоткой, образуя замкнутую прочностную конструкцию.

Выполнение корпуса цельным по длине и многослойным по толщине из чередующихся спиральных слоев органожгута и пакетов органоткани позволяет создать прочную конструкцию, изменяющуюся по физико-механическим характеристикам в радиальном направлении - направлении чередования слоев. Многократное чередование друг с другом слоев спиральных и тканевых пакетов позволяет организовать многочисленные границы разной жесткости, пересекая которые лопатка или ее фрагмент теряют энергию. Выполнение спиральными (едиными) внутреннего и наружных слоев, соединенных по краям, позволяет получить замкнутую жесткую и прочную конструкцию корпуса. Усиление торцевых зон тканевыми пакетами позволяет развить в них утолщения для размещения штифто-болтового соединения.

На чертеже представлен корпус вентилятора, где обозначены:

1 - спиральные слои жгута "Русар";

2 - тканевые пакеты "Русар";

3 - узлы крепления;

4 - панель шумоглушения.

Работу предлагаемой конструкции по удержанию лопатки вентилятора или ее фрагмента, врезающихся по касательной в корпус вентилятора, можно представить следующим образом.

1. При обрыве небольшого фрагмента лопатки вентилятора он (фрагмент) отдает свою энергию на упругую деформацию корпуса вентилятора, затем вылетает за его пределы.

2. При обрыве большего фрагмента лопатки вентилятора он (фрагмент) частично отдает свою энергию на упругую деформацию корпуса, частично повреждает прочный внутренний и жесткий слой, а затем вылетает за пределы корпуса вентилятора.

3. При обрыве лопатки вентилятора она пробивает многочисленные чередующиеся слои, армирующие корпус вентилятора, начиная с внутреннего прочного и жесткого слоя зонной спиральной намотки органожгута типа "Русар" и пакетов органоткани типа "Русар" продольно поперечной выкладки и намотки на эпоксидном связующем типа УП-2217. Лопатка, разрывая многочисленные слои жгута и ткани, теряет свою энергию и удерживается в пределах корпуса вентилятора охватывающим неразрывным слоем спиральной намотки органожгута типа "Русар".

Таким образом, предлагаемая конструкция корпуса вентилятора из КМ позволяет обеспечить выполнение требований международных норм по обеспечению надежности и безопасности полета самолета за счет удержания оторвавшейся лопатки или ее фрагмента корпусом вентилятора. Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет снизить массу корпуса вентилятора авиадвигателя.

Корпус вентилятора авиационного двигателя, содержащий оболочку из композиционного материала, зоны крепления с сопрягаемыми узлами и агрегатами, отличающийся тем, что корпус выполнен цельным по длине и многослойным по толщине из чередующихся спиральных слоев органожгута и пакетов органоткани на эпоксидном связующем, при этом в зоне расположения лопаток спиральные слои и тканевые пакеты многократно чередуются друг с другом, а внутренний и наружный слои выполнены спиральными, торцевые зоны усилены тканевыми пакетами, которые закреплены кольцевыми слоями и в них размещены элементы штифто-болтового соединения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области конструирования газотурбинных двигателей, преимущественно конструированию узла направляющего аппарата осевого компрессора. .

Изобретение относится к компрессорам двухконтурных турбореактивных двигателей с широкохордными рабочими лопатками. .

Изобретение относится к проектированию и разработке узлов компрессора и позволяет создать жесткую и прочную конструкцию корпуса компрессора при ее минимальном весе.

Изобретение относится к энергетическим турбомашинам. .

Изобретение относится к турбиностроению. .

Изобретение относится к компрессорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения, в том числе для механического привода и для привода электрогенераторов

Изобретение относится к устройству для осевой транспортировки жидкостей тела согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при производстве авиационного газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении турбовентиляторных двигателей

Изобретение относится к компрессорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения

Изобретение относится к вентиляторостроению и позволяет при его использовании обеспечить расширение области устойчивой работы и промышленного использования вентилятора путем уменьшения вращающегося срыва в его лопаточных венцах

Изобретение относится к энергетическому гидромашиностроению

Корпус (5) для ротора турбокомпрессора, в частности для вентилятора турбореактивного двигателя. Корпус содержит периферийный бандаж (6), формирующий кольцевой зажим вокруг корпуса. Указанный бандаж имеет по меньшей мере одну монтажную проушину или фланец для крепежа оборудования. Бандаж (6) может быть выполнен в форме полосы, имеющей возможность замыкания (9, 10) с самой собой (7, 8). Таким образом, предложенный периферийный бандаж, окружающий корпус вентилятора, может быть использован для поддержки крепежных элементов и фланцев для вспомогательных механизмов гондолы или турбореактивных двигателей, предназначенных для крепления к указанному корпусу. Таким образом, указанный корпус может быть сразу выполнен с возможностью приема определенных специально для этого предназначенных средств крепления бандажа и не будет нуждаться в конструктивных изменениях для непосредственной установки проушин и фланцев, относящихся к вспомогательному оборудованию. Кроме того, в случае добавления проушин или фланцев, эти элементы могут быть легко добавлены к бандажу без риска нарушения целостности корпуса добавлением новых средств крепления. В случае повреждения или износа бандажа, проушин или фланцев, замена этих элементов значительно упрощена. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Описан корпус осевого компрессора двигателя летательного аппарата, противостоящий титановому пожару. Выполняют комбинированный корпус, в котором несущую конструкцию для неподвижных лопаток выполняют в виде моноблочной детали из титана или титанового сплава, и в качестве средств тепловой защиты она содержит по меньшей мере один элемент, образующий экран из жаростойкого сплава, невоспламеняемого от горящего титана. Экран неподвижно соединен с моноблочной деталью при помощи средств крепления, которые расположены вместе с экраном таким образом, чтобы вместе образовать внутреннюю стенку, ограничивающую наружный контур канала воздушного потока компрессора. Достигается меньшая масса корпуса при высокой защите от титанового пожара. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх