燃滑油一体化的轴承润滑装置及航空发动机

1.本发明涉及航空发动机技术领域，具体涉及一种燃滑油一体化的轴承润滑装置及航空发动机。


背景技术：

2.在航空发动机中，由于轴承转速高、载荷大，需要采用喷油冷却润滑的方式才能保证其正常工作。为了实现轴承的喷油冷却润滑，发动机需要增加滑油箱、供油泵、供油管路、回油管道、回油泵、油气分离器等零部件，导致发动机结构复杂性提高、总重量增大、成本上升。
3.航空发动机一般采用航空煤油作为燃料，航空煤油具有一定的润滑作用、此外也可以通过在航空煤油中增加一定比例的滑油，混合后的工质既能燃烧、也能更好的润滑，采用此种燃滑油一体化的轴承润滑方法即可取消滑油箱、供油泵等一系列零部件。然而，需要从发动机结构布局上、相关零件结构设计上实现燃料及滑油供给共用一套工质供给系统。此外，航空煤油中掺入滑油过多会降低混合工质的热值，导致发动机耗油率显著升高；掺入滑油过少，混合工质润滑效果差，导致轴承寿命显著降低。如何进一步优化煤油滑油掺混比例、发动机结构布局、相关零件结构设计以更好的实现燃滑油一体化的轴承润滑方案，对减少发动机零件数、简化结构、降低重量具有重要意义。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本说明书实施例提供一种燃滑油一体化的轴承润滑装置及航空发动机，以达到简化发动机结构的目的。
5.本说明书实施例提供以下技术方案：一种燃滑油一体化的轴承润滑装置，包括：燃烧室；内机匣，与燃烧室间隔设置，内机匣的内侧设置有转轴，转轴的两端与内机匣之间通过前轴承和后轴承支撑连接；燃滑油供油管路，包括总管、燃烧室供油管路和轴承供油管路，燃烧室供油管路的入口和轴承供油管路的入口均与总管连接，燃烧室供油管路的出口与燃烧室连接，轴承供油管路的出口与前轴承和后轴承连通。
6.进一步地，轴承供油管路包括前轴承管路和后轴承管路，前轴承管路的入口和后轴承管路的入口均与轴承供油管路的出口连接，前轴承管路的出口与前轴承连通，后轴承管路的出口与后轴承连通。
7.进一步地，前轴承管路的出口设置有第一喷嘴，后轴承管路的出口设置有第二喷嘴。
8.进一步地，第一喷嘴位于前轴承靠近转轴前端的一侧，第二喷嘴位于后轴承远离转轴后端的一侧。
9.进一步地，第一喷嘴为多个，沿前轴承的周向方向间隔设置；第二喷嘴为多个沿后轴承的周向方向间隔设置。
10.进一步地，内机匣与转轴之间形成润滑腔体，内机匣与外机匣之间形成主流腔体，
前轴承和后轴承均位于润滑腔体中，燃烧室位于主流腔体中。
11.进一步地，燃滑油一体化的轴承润滑装置还包括离心压气机，离心压气机的气体出口与主流腔体的入口和润滑腔体的入口均连通。
12.进一步地，转轴的后端设置有轴流涡轮，轴流涡轮的叶盘位于燃烧室出口处的前盘腔内，润滑腔体的出口与前盘腔连通。
13.进一步地，燃滑油供油管路外包覆有隔热材料层。
14.本发明还提供了一种航空发动机，包括上述的燃滑油一体化的轴承润滑装置。
15.与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：
16.通过设置燃滑油供油管路并通入可以用于燃烧和润滑的混合工质，以满足燃烧需求的同时能够对轴承进行润滑，从而达到减化发动机目的。
17.通过合理的结构布局、结构设计实现了采用一套工质供给系统给燃烧室和前后轴承分别供给混合工质。
18.利用冷却气流实现轴承腔内混合工质的流通，包括混合工质的雾化、冷却润滑轴承及汇入主流。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
20.图1是本发明实施例的结构示意图。
21.图中附图标记：1、离心压气机；2、轴流涡轮；3、转轴；4、前轴承；5、后轴承；6、内机匣；7、燃烧室；8、总管；9、燃烧室供油管路；10、轴承供油管路；11、前轴承管路；12、后轴承管路；13、第一喷嘴；14、第二喷嘴；15、主流气流；16、混合工质。
具体实施方式
22.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
24.如图1所示，本发明实施例提供了一种燃滑油一体化的轴承润滑装置，包括燃烧室7、内机匣6和燃滑油供油管路。内机匣6与燃烧室7间隔设置，内机匣6的内侧设置有转轴3，转轴3的两端与内机匣6之间通过前轴承4和后轴承5支撑连接。燃滑油供油管路包括总管8、燃烧室供油管路9和轴承供油管路10，燃烧室供油管路9的入口和轴承供油管路10的入口均与总管8连接，燃烧室供油管路9的出口与燃烧室7连接，轴承供油管路10的出口与前轴承4和后轴承5连通。
25.通过设置燃滑油供油管路并通入可以用于燃烧和润滑的混合工质16，以满足燃烧需求的同时能够对轴承进行润滑，采用此方案可以取消独立供给滑油方案的中的滑油箱、供油泵、供油管路、回油管道、回油泵、油气分离器等设备，大大减少了发动机零件数、降低整体装置的重量。
26.需要说明的是，本发明实施例中的混合工质16为航空煤油中掺入0～10％的滑油的混合物。通过在航空煤油中掺入滑油，使得混合工质16既能用于燃烧、也能用于轴承润滑，通过优化掺混比例，保证混合工质的热值较原航空煤油相差不大，同时具备较好的润滑效果以保证轴承工作寿命满足要求。其中，掺入滑油的比例可以根据耗油率指标和轴承寿命指标进行折中调整，掺入滑油越多，耗油率越高、轴承寿命越长。
27.轴承供油管路10包括前轴承管路11和后轴承管路12，前轴承管路11的入口和后轴承管路12的入口均与轴承供油管路10的出口连接，前轴承管路11的出口与前轴承4连通，后轴承管路12的出口与后轴承5连通。
28.通过前轴承管路11和后轴承管路12将轴承供油管路10处引出的混合工质16进行分流，可以同时对前轴承4和后轴承5进行润滑，同时根据不同的需求，可以在前轴承管路11和后轴承管路12上设置对应的阀门组件，以实现前轴承管路11和后轴承管路12的单独控制。
29.优选地，前轴承管路11的出口设置有第一喷嘴13，后轴承管路12的出口设置有第二喷嘴14。通过设置第一喷嘴13和第二喷嘴14可以实现前轴承4和后轴承5的均匀润滑，同时通过控制第一喷嘴13和第二喷嘴14的开度大小还可以实现前轴承4和后轴承5的润滑油流量控制。
30.进一步地，第一喷嘴13为多个，沿前轴承4的周向方向间隔设置；第二喷嘴14为多个沿后轴承5的周向方向间隔设置。本发明实施例中第一喷嘴13和第二喷嘴14均是沿对应轴承的周向设置的，其设置位置可以采用间隔均布方式，也可以采用集中布置方式。同时，根据不同的工况需要，第一喷嘴13和第二喷嘴14设置位置，数量和布置方式均可以进行调整。
31.内机匣6与转轴3之间形成润滑腔体，内机匣6与外机匣之间形成主流腔体，前轴承4和后轴承5均位于润滑腔体中，燃烧室7位于主流腔体中。燃滑油一体化的轴承润滑装置还包括离心压气机1，离心压气机1的气体出口与主流腔体的入口和润滑腔体的入口均连通。
32.从离心压气机1的主流气流15会分为两部分，一部分进入到主流腔体中，另一部分冷却气流进入润滑腔体，携带从第一喷嘴13喷入的混合工质16冷却润滑前轴承4后继续向后流动，经过转轴3与内机匣6之间的环缝后，携带从第二喷嘴14喷入的混合工质16冷却润滑后轴承5。
33.需要说明的是，本发明实施例中第一喷嘴13位于前轴承4靠近转轴3前端的一侧，第二喷嘴14位于后轴承5远离转轴3后端的一侧，以保证喷入的混合工质16流经对应的轴承，从而能够对轴承进行充分的润滑。
34.进一步地，转轴3的后端设置有轴流涡轮2，轴流涡轮2的叶盘位于燃烧室7出口处的前盘腔内，润滑腔体的出口与前盘腔连通。另一部分冷却气携带混合工质16冷却润滑后轴承5后会进入到前盘腔内并汇入主流腔体中。
35.本发明实施例中燃滑油供油管路外包覆有隔热材料层。上述隔热材料层可以为玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等，以降低混合工质16的温度，提高对应轴承的冷却效果。
36.本发明实施例还提供了一种航空发动机，包括上述的燃滑油一体化的轴承润滑装置。
37.以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同
组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

技术特征：
1.一种燃滑油一体化的轴承润滑装置，其特征在于，包括：燃烧室(7)；内机匣(6)，与燃烧室(7)间隔设置，内机匣(6)的内侧设置有转轴(3)，转轴(3)的两端与内机匣(6)之间通过前轴承(4)和后轴承(5)支撑连接；燃滑油供油管路，包括总管(8)、燃烧室供油管路(9)和轴承供油管路(10)，燃烧室供油管路(9)的入口和轴承供油管路(10)的入口均与总管(8)连接，燃烧室供油管路(9)的出口与燃烧室(7)连接，轴承供油管路(10)的出口与前轴承(4)和后轴承(5)连通。2.根据权利要求1所述的燃滑油一体化的轴承润滑装置，其特征在于，轴承供油管路(10)包括前轴承管路(11)和后轴承管路(12)，前轴承管路(11)的入口和后轴承管路(12)的入口均与轴承供油管路(10)的出口连接，前轴承管路(11)的出口与前轴承(4)连通，后轴承管路(12)的出口与后轴承(5)连通。3.根据权利要求2所述的燃滑油一体化的轴承润滑装置，其特征在于，前轴承管路(11)的出口设置有第一喷嘴(13)，后轴承管路(12)的出口设置有第二喷嘴(14)。4.根据权利要求3所述的燃滑油一体化的轴承润滑装置，其特征在于，第一喷嘴(13)位于前轴承(4)靠近转轴(3)前端的一侧，第二喷嘴(14)位于后轴承(5)远离转轴(3)后端的一侧。5.根据权利要求4所述的燃滑油一体化的轴承润滑装置，其特征在于，第一喷嘴(13)为多个，沿前轴承(4)的周向方向间隔设置；第二喷嘴(14)为多个沿后轴承(5)的周向方向间隔设置。6.根据权利要求1所述的燃滑油一体化的轴承润滑装置，其特征在于，内机匣(6)与转轴(3)之间形成润滑腔体，内机匣(6)与外机匣之间形成主流腔体，前轴承(4)和后轴承(5)均位于所述润滑腔体中，燃烧室(7)位于所述主流腔体中。7.根据权利要求6所述的燃滑油一体化的轴承润滑装置，其特征在于，所述燃滑油一体化的轴承润滑装置还包括离心压气机(1)，离心压气机(1)的气体出口与所述主流腔体的入口和所述润滑腔体的入口均连通。8.根据权利要求6所述的燃滑油一体化的轴承润滑装置，其特征在于，转轴(3)的后端设置有轴流涡轮(2)，轴流涡轮(2)的叶盘位于燃烧室(7)出口处的前盘腔内，所述润滑腔体的出口与所述前盘腔连通。9.根据权利要求1所述的燃滑油一体化的轴承润滑装置，其特征在于，所述燃滑油供油管路外包覆有隔热材料层。10.一种航空发动机，包括燃滑油一体化的轴承润滑装置，其特征在于，所述燃滑油一体化的轴承润滑装置为权利要求1至9中任一项所述的燃滑油一体化的轴承润滑装置。

技术总结
本发明公开了一种燃滑油一体化的轴承润滑装置及航空发动机，燃滑油一体化的轴承润滑装置包括：燃烧室；内机匣，与燃烧室间隔设置，内机匣的内侧设置有转轴，转轴的两端与内机匣之间通过前轴承和后轴承支撑连接；燃滑油供油管路，包括总管、燃烧室供油管路和轴承供油管路，燃烧室供油管路的入口和轴承供油管路的入口均与总管连接，燃烧室供油管路的出口与燃烧室连接，轴承供油管路的出口与前轴承和后轴承连通。本发明的有益效果为通过设置燃滑油供油管路并通入可以用于燃烧和润滑的混合工质，以满足燃烧需求的同时能够对轴承进行润滑，从而达到减化发动机目的。达到减化发动机目的。达到减化发动机目的。


技术研发人员：柳光 廉曾妍 王沛 杜强 刘军 徐庆宗 罗一夫 谢垒 任然 谢亚广
受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/6/28