航空发动机叶尖间隙被动控制装置和航空发动机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113446069A(43)申请公布日2021.09.28(21)申请号202010223857.5(22)申请日2020.03.26(71)申请人中国航发商用航空发动机有限责任公司地址200241上海市闵行区莲花南路3998号(72)发明人邱冬梅王国润潘毅飞(74)专利代理机构中国贸促会专利商标事务所有限公司11038代理人许柱山(51)Int.Cl.F01D11/18(2006.01)F01D11/12(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称航空发动机叶尖间隙被动控制装置和航空发动机(57)摘要本公开涉及一种航空发动机叶尖间隙被动控制装置和航空发动机。其中，航空发动机叶尖间隙被动控制装置包括：高温合金环；蜂窝结构，设置在高温合金环的外壁上；以及高温形状记忆合金丝，设置高温合金环的外壁上；高温形状记忆合金丝的伸缩方向被配置为沿着高温合金环的径向。通过设置高温形状记忆合金丝和蜂窝结构，可以充分利用形状记忆合金在相变温度下会产生变形的特性和蜂窝结构满足高温形状记忆合金丝的伸缩来实现对叶尖间隙的控制，该被动控制装置可以省去传统的主动间隙控制系统，减少外部管路的敷设复杂度，减轻发动机的重量，提升发动机的性能。CN113446069ACN113446069A权利要求书1/1页1.一种航空发动机叶尖间隙被动控制装置(100)，其特征在于，包括：高温合金环(3)；蜂窝结构(4，4′)，设置在所述高温合金环(3)的外壁上；以及高温形状记忆合金丝(5)，设置所述高温合金环(3)的外壁上；其中，所述高温形状记忆合金丝(5)的伸缩方向被配置为沿着所述高温合金环(3)的径向。2.根据权利要求1所述的航空发动机叶尖间隙被动控制装置(100)，其特征在于，所述蜂窝结构(4，4′)为零泊松比蜂窝结构。3.根据权利要求1所述的航空发动机叶尖间隙被动控制装置(100)，其特征在于，所述蜂窝结构(4，4′)的一边贴合所述高温合金环(3)的外壁。4.根据权利要求1所述的航空发动机叶尖间隙被动控制装置(100)，其特征在于，所述蜂窝结构(4)为内凹型六边形蜂窝结构，所述高温形状记忆合金丝(5)位于所述蜂窝结构(4)之外。5.根据权利要求1所述的航空发动机叶尖间隙被动控制装置(100)，其特征在于，所述蜂窝结构(4′)为正六边形蜂窝结构，所述高温形状记忆合金丝(5)位于所述蜂窝结构(4′)之外。6.根据权利要求4或5所述的航空发动机叶尖间隙被动控制装置(100)，其特征在于，所述蜂窝结构(4，4′)为多个并在所述高温合金环(3)的周向上布置，所述高温形状记忆合金丝(5)为多个且每个所述高温形状记忆合金丝(5)分别设置在两个相邻的所述蜂窝结构(4)之间。7.根据权利要求6所述的航空发动机叶尖间隙被动控制装置(100)，其特征在于，多个所述蜂窝结构(4，4′)在所述高温合金环(3)的周向上呈等间距布置。8.根据权利要求1所述的航空发动机叶尖间隙被动控制装置(100)，其特征在于，所述高温合金环(3)由高温形状记忆合金制成，并被配置为经过热处理以去除形状记忆合金效应。9.根据权利要求1所述的航空发动机叶尖间隙被动控制装置(100)，其特征在于，还包括设置在所述高温合金环(3)的内壁上的易磨层(2)。10.一种航空发动机，其特征在于，包括权利要求1～9任一所述的航空发动机叶尖间隙被动控制装置(100)，其中，所述航空发动机叶尖间隙被动控制装置(100)设置在所述航空发动机的机匣(6)内部，所述航空发动机的转子叶片(8)与所述航空发动机叶尖间隙被动控制装置(100)之间具有间隙。2CN113446069A说明书1/5页航空发动机叶尖间隙被动控制装置和航空发动机技术领域[0001]本公开涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种航空发动机叶尖间隙被动控制装置和航空发动机。背景技术[0002]随着现代航空发动机的迅速发展，先进的气动设计与试验方法使得发动机的压气机效率达到85％以上，涡轮效率达到90％以上，若要进一步提高压气机和涡轮效率，除注重气流参数选择外，还应精心设计低损失叶片和减少流道中的端壁损失。[0003]实践证明，叶尖间隙损失是通道端壁损失和压气机喘振裕度损失的重要组成部分。所以在一台航空发动机的研制过程中，叶尖间隙是一个基本的测量参数，同时也是发动机在运转过程中叶尖间隙控制、健康管理和故障诊断的一个重要组成部分。[0004]民用航空发动机中常采用具有变化冷却效果的冷却系统—主动间隙控制系统(ActiveClearanceControl，简称ACC)，来控制涡轮机匣的热膨胀，从而实现对叶尖间隙的控制。但主动间隙控制系统会增加发动机的重量，以某型发动机为例，其主动间隙控制系