渦輪盤、發動機及飛機的制作方法

本發明涉及發動機領域，具體地，涉及一種渦輪盤。在此基礎上，本發明還涉及一種具有該渦輪盤的發動機和具有該發動機的飛機。

背景技術：

隨著航空業的競爭不斷加劇，用于航空發動機(或其他燃氣渦輪發動機)中的渦輪盤向輕量化發展。但為了具有較高的安全性和可靠性，渦輪盤的結構設計亦受到較大的局限。

圖1所示為一種傳統技術中的渦輪盤1與葉片2的連接結構示意圖。其中，渦輪盤1為實心結構，具有較高的重量，不適合輕量化發展需求。對此，提出了如圖2所示的具有空腔11并連接有葉片2的渦輪盤1，并可以通過適當設置空腔11的位置而避免應力度較高的區域具有實體材料，由此具有較高的材料利用率，并保證可靠性需要。

然而，在渦輪盤1中設置空腔11需要通過焊接方式連接，例如將焊縫12設置在對稱位置，這容易在焊接過程中導致結構變形較大，影響部件精度，并具有復雜的工藝、成本高且加工周期長。另外，通過焊接連接后，空腔11內封閉容納有空氣，在使用過程中容易由于熱脹冷縮而導致渦輪盤1結構變形。

在所述背景技術部分公開的上述信息僅用于加強對本發明的背景的理解。

技術實現要素：

本發明的一個主要目的在于克服上述現有技術的至少一種缺陷，提供一種不易變形且具有較小重量的渦輪盤。

本發明的另一個主要目的在于克服上述現有技術的至少一種缺陷，提供一種具有該渦輪盤的發動機和飛機。

根據本發明的一個方面，提供一種渦輪盤，該渦輪盤包括彼此相對設置的左盤和右盤，該左盤和右盤彼此相對的一側分別形成有凹槽部以能夠相互扣合形成為空腔，該空腔通過貫穿延伸的通氣孔連通于外部環境。

根據本發明的一實施方式，其中所述左盤和右盤在彼此相對并相互接合的表面上分別形成有沿徑向延伸的通氣部，該通氣部彼此扣合形成為所述通氣孔。

根據本發明的一實施方式，其中所述渦輪盤具有用于連接葉片的榫槽，至少部分所述通氣孔從所述空腔延伸至所述榫槽的槽底。

根據本發明的一實施方式，其中所述左盤和右盤分別具有輪轂部、輪輻部和外連接部，所述空腔位于所述輪輻部和所述輪轂部，且在該輪轂部沿徑向向內方向漸縮。

根據本發明的一實施方式，其中所述左盤和右盤在彼此相對并相互接合的表面上分別形成有定位結構，該定位結構包括從所述左盤和右盤中的一者向另一者延伸的定位銷。

根據本發明的一實施方式，其中所述定位結構包括在所述渦輪盤周向均布的多組所述定位銷。

根據本發明的一實施方式，其中各組所述定位銷分別包括設置于所述空腔的徑向兩側第一定位銷和第二定位銷。

根據本發明的另一方面，還提供一種發動機，該發動機包括同軸設置的多個本發明提供的上述渦輪盤。

根據本發明的一實施方式，其中各個所述渦輪盤的中心分別形成有拉桿孔，拉桿穿過所述拉桿孔延伸并在所述渦輪盤上施加有軸向預緊力。

根據本發明的另一方面，還提供一種具有上述發動機的飛機。

本發明提供的渦輪盤、發動機及飛機的優點和有益效果在于：通過上述技術方案，本發明的渦輪盤內形成有空腔，由此能夠降低重量，適應于輕量化發展需求。并且，由于設置有連通空腔和外部環境的通氣孔，允許空氣自由進入空腔內或從該空腔排出，因而不會因其熱脹冷縮而發生結構變形。

附圖說明

通過結合附圖考慮以下對本發明的優選實施例的詳細說明，本發明的各種目標、特征和優點將變得更加顯而易見。附圖僅為本發明的示范性圖解，并非一定是按比例繪制。在附圖中，同樣的附圖標記始終表示相同或類似的部件。其中：

圖1是根據傳統技術中一種渦輪盤與葉片的連接結構示意圖；

圖2是根據傳統技術中另一種渦輪盤與葉片的連接結構示意圖；

圖3是根據本發明一種優選實施方式的渦輪盤與葉片的連接結構示意圖；

圖4是圖3中的渦輪盤的立體結構示意圖；

圖5是從另一視角觀察的圖3中的渦輪盤的立體結構示意圖；

圖6是從另一視角觀察的圖3中的渦輪盤的立體結構示意圖；

圖7是圖3中渦輪盤安裝至發動機內時的結構示意圖。

附圖標記說明：

1、渦輪盤；11、空腔；

12、焊縫；13、左盤；

14、右盤；15、通氣孔；

16、榫槽；17、定位銷；

171、第一定位銷；172、第二定位銷；

101、輪轂部；102、輪輻部；

103、外連接部；2、葉片；

3、拉桿。

具體實施方式

現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發明將全面和完整，并將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結構，因而將省略它們的詳細描述。

結合圖3至圖7所示，根據本發明一種優選實施方式的渦輪盤1，通常整體形成為一種盤狀結構，以便繞其中心軸線轉動。本發明的渦輪盤1包括彼此相對設置的左盤13和右盤14，二者彼此相對的一側分別形成有凹槽部，以能夠相互扣合形成為如環形的空腔11。該空腔11通過貫穿延伸的通氣孔15連通于外部環境。此處所述“貫穿延伸”是指通氣孔15延伸通過渦輪盤1的包覆空腔11的整個壁厚部分，所述外部環境是指相對較為開放的區域，如隨后所述的榫槽16的槽底等。通過上述設置，渦輪盤1內形成的空腔11能夠降低重量，適應于輕量化發展需求。并且，由于設置有連通空腔11和外部環境的通氣孔15，允許空氣自由進入空腔11內或從該空腔11排出，因而不會因其熱脹冷縮而發生結構變形。

上述通氣孔15和空腔11可以形成于任意適當位置或結構。其中，為了便于成型，可以在左盤13和右盤14彼此相對且相互接合的表面上分別形成有沿徑向延伸的通氣部，該通氣部彼此扣合形成通氣孔15。例如，可以在左盤13和右盤14的從其構成空腔11的凹槽部至徑向外端和/或內端的表面上形成弧形槽(通氣部)，由此可以形成圓形通氣孔15。由此，構成通氣孔15的通氣部可以通過鑄造、機加工等方式容易地形成，加工工藝簡單。

如圖3、圖5和圖6所示地，渦輪盤1通常具有用于連接葉片2的榫槽16及榫齒(未標記)等，其中，從空腔11至榫槽16的槽底設置有一部分通氣孔15。另一部分通氣孔15從空腔11延伸至中心位置處的拉桿孔，如圖3至圖5所示。

繼續參照圖3、圖5和圖6，在渦輪盤1內設置空腔11可能導致結構強度變差，因此需要適當設置空腔11在其中的位置和形狀等。如圖4所示，為了便于說明，將左盤13和右盤14分為自中心向外緣依次布置的輪轂部101、輪輻部102和外連接部103。該外連接部103可以形成榫槽，用于連接葉片2；輪轂部101環繞形成拉桿孔。當沿通過其中心軸線的平面剖切后，渦輪盤1的部分橫斷面即為圖3所示的結構。其中，由于輪輻部102的厚度中心位置基本不會產生應力，且通常輪轂部101的厚度沿朝向中心方向增加，為此，本發明將空腔11設置在該兩個部分，且在輪轂部101沿徑向向內方向漸縮。

參照圖3至圖5，在根據本發明一種較為優選的實施方式中，左盤13和右盤14在彼此相對且相互接合的表面上還分別形成有定位結構，該定位結構包括從左盤13和右盤14中的一者向另一者延伸的定位銷17。該定位銷17可以與左盤13或右盤14一體形成或預先連接至其中一者上，并在另一者上形成用于與該定位銷17配合的定位孔。由此，可以在連接時快速準確地確定組裝位置，便于提高裝配效率。定位銷17還可以起到傳遞部分扭矩的作用。

渦輪盤1上可以具有沿周向均布的多組定位銷17，如2組、3組、4組等。其組數可以設置為能夠整除所要連接的葉片數。

繼續參照圖3至圖5，各組定位銷17可以設置在不同徑向位置上，以便更好地起到定位作用。例如，在圖示優選實施方式中，定位銷17包括設置在空腔11徑向兩側的第一定位銷171和第二定位銷172。其中，第一定位銷171可以位于構成榫槽16的凸塊上，第二定位銷172可以設置在上述輪轂部101上。

以上對本發明提供的渦輪盤1進行了詳細說明，在此基礎上，本發明還提供具有多個上述渦輪盤1的發動機，該多個渦輪盤1彼此同軸設置，如圖7所示。

然而，若渦輪盤1的左盤13和右盤14仍通過焊接等方式連接，則容易因局部受熱過高導致精度變差。對此，在一種優選實施方式的發動機中，各個渦輪盤1的中心分別形成有拉桿孔，拉桿3穿過該拉桿孔延伸，以使得左盤13和右盤14彼此貼合壓緊，并具有軸向預緊力f。通過這種設置，可以有效提高部件精度，并顯著縮短加工周期、提高經濟性。實驗證明，設置有空腔11并通過拉桿3連接的渦輪盤1，可以減輕約8％的重量，并使應力降低約10％，取得了顯著的綜合效果。

此外，本發明還提供一種具有上述發動機的飛機。

本發明所描述的特征、結構或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施方式中。在上面的描述中，提供許多具體細節從而給出對本發明的實施方式的充分理解。然而，本領域技術人員將意識到，可以實踐本發明的技術方案而沒有所述特定細節中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、組件、材料等。在其它情況下，不詳細示出或描述公知結構、材料或者操作以避免模糊本發明的各方面。