基于形状记忆合金丝的航空发动机叶尖间隙主动控制装置.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CN108019242A(43)申请公布日2018.05.11(21)申请号201711348615.3(22)申请日2017.12.15(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人潘强柳文东何田单颖春(74)专利代理机构北京慧泉知识产权代理有限公司11232代理人王顺荣唐爱华(51)Int.Cl.F01D11/24(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称基于形状记忆合金丝的航空发动机叶尖间隙主动控制装置(57)摘要本发明提供一种基于形状记忆合金丝的航空发动机叶尖间隙主动控制装置，由封装、电极板、绝缘层、预拉伸记忆合金丝束、操作杆、限位滚轮、挡板，弹簧、外机匣与内机匣等组成；电极板、预拉伸形状记忆合金束、操作杆、挡板和弹簧构成主要叶尖间隙控制组件；其中封装、电极板、绝缘层、操作杆、挡板和弹簧等保持同轴并通过封装与外机匣连接支撑，操作杆与内机匣连接限位滚轮与上述结构轴线垂直；本发明利用温控形状记忆合金形状记忆效应这一特性，将预拉伸形状记忆合金丝连接在航空发动机叶尖间隙作动装置上，对其采用合适的电流加热使其产生回复力带动作动装置上移，快速调节叶尖间隙，实现航空发动机叶尖间隙的主动控制。CN108019242ACN108019242A权利要求书1/1页1.一种基于形状记忆合金丝的航空发动机叶尖间隙主动控制装置，其特征在于：由封装、电极板、绝缘层、预拉伸记忆合金丝束、操作杆、限位滚轮、挡板和弹簧组成；它们之间的关系是：电极板、预拉伸记忆合金束、操作杆、挡板和弹簧构成叶尖间隙控制组件；其中封装、电极板、绝缘层、操作杆、挡板和弹簧保持同轴并通过封装与外机匣连接支撑，限位滚轮与上述结构轴线垂直；所述封装，其构造是一空心圆柱体，且该空心圆柱体的底部两侧焊接两耳片；它使用高温合金管材加工；该呈空心圆柱体封装的底部两耳片与外机匣用螺栓连接固定，顶部密封；所述电极板有两个，使用高温合金板材加工；该电极板呈圆饼状，两电极板的上下两面通过螺栓和操作杆、封装和与记忆合金丝束两端连接；所述绝缘层布置在两电极板与操作杆和封装连接处；所述预拉伸形状记忆合金丝束具有形状记忆效应并经过预拉伸处理所述操作杆为高温合金材料加工成的实心圆柱结构，挡板与其焊接；操作杆将电极板和内机匣连接起来；所述弹簧是高温合金加工成的圆柱压簧，它固定在挡板和外机匣之间；所述限位滚轮为高温合金材料加工成的空心柱体结构，顶部嵌有一滚轮；它与操作杆通过螺纹连接，在操作杆上每隔120°布置一个限位滚轮，共三个围成一圈；本发明利用温控形状记忆合金形状记忆效应这一特性，将预拉伸形状记忆合金丝连接在航空发动机叶尖间隙作动装置上，对其采用合适的电流加热使其产生回复力带动作动装置上移，快速调节叶尖间隙，实现航空发动机叶尖间隙的主动控制。2.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金丝的航空发动机叶尖间隙主动控制装置，其特征在于：该呈空心圆柱体的封装，其内、外径大小分别为70mm和76mm，高为150mm；空心圆柱底部两侧耳片的长、宽、高分别为10mm、10mm、2mm。3.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金丝的航空发动机叶尖间隙主动控制装置，其特征在于：该呈圆饼状的电极板，其直径40mm，厚3mm；在该电极板上打预定个直径为1-2mm圆形螺纹孔。4.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金丝的航空发动机叶尖间隙主动控制装置，其特征在于：所述弹簧，其线径为1.5mm，高为25mm，内径28mm。5.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金丝的航空发动机叶尖间隙主动控制装置，其特征在于：所述空心柱体结构的限位滚轮，其柱体内外径分别为10mm和12mm，长为30mm；实心滚轮的外径为6mm，厚度为2mm。2CN108019242A说明书1/4页基于形状记忆合金丝的航空发动机叶尖间隙主动控制装置技术领域[0001]本发明提供一种基于形状记忆合金丝的航空发动机叶尖间隙主动控制装置，更确切地说是一种通过形状记忆合金丝的形状记忆效应实现航空发动机叶尖间隙主动控制的新型控制装置，属于航空发动机控制领域。技术背景[0002]转静子系统是航空发动机核心部件，工作时受到机械载荷、气动载荷、热载荷等多场载荷作用，工作环境十分恶劣。如结构的变形与振动过大，将导致转静子相对位移超过两者的安装间隙，转静子会发生碰撞和摩擦，即转静子碰摩故障。由于航空发动机工作时转速极高，一旦发生碰摩故障将导致严重事故，甚至危害飞行安全。为避免此类事故发生，现阶段多数发动机只能在设计中为叶片和机匣留有足够大的间隙裕度，但随之而来的后果是涡轮及整机效率显著降低，燃油消耗率增大，NOx、CO和CO2等有害气体排放增加