CN101050727A - 中冷等压回热燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种中冷等压回热燃气轮机，它包括中间冷却器(26)、回热器(112)、压气机(16)和经主轴(46)相连的涡轮(54)，为进行等压回热而设的配气装置(64)处在中间冷却器(26)与燃烧室(60)之间，中间冷却使压气机所进行的压缩过程接近等温状态，减少了压气机的压缩功消耗，也为回热过程提供了最大的温度差，而隔开进行的等压回热过程因可把排气中的热量基本吸尽，从而大幅度提高了本发明燃气轮机的热效率，为大量降低燃油消耗和减少二氧化碳的排放创造了必要条件。根据中间冷却器、回热器和配气装置不同结构布置，不仅可把本发明的燃气轮机制成陆地用动力装置，也可作为核心装置制成飞机用的高效涡扇发动机。

Description

中冷等压回热燃气轮机

技术领域    本发明涉及一种燃气轮机，特别是涉及一种中冷等压回热燃气轮机。

背景技术    燃气轮机以其体积小和功率大的特点被广泛用于航空领域和地面大型动力装置中，但简单循环的燃气轮机效率较低也是很大的不足。为提高热效率，可让燃气轮机采用回热或间冷回热循环。在只进行回热的燃气轮机中，因压气机的增压比已达到了较高状态，其出口的压缩空气温度与涡轮出口的排气温度之间温差并不是很大，通过回热所提高的效率也不太多。在采用间冷回热循环的燃气轮机中，两级压气机之间的冷却器只使高压压气机的出口温度降低了100K左右，间冷后与涡轮排气温度所形成的温差还是没有达到很大的差别，因此最终所提高的热效率远未达到理想状态。

在申请号为“2006100832431”专利说明书所述的缸体转动、周转斜盘传动中冷回热内燃机中，虽然通过增设中间冷却器、回热器和相应的大小副缸可使这种内燃机达到最高的效率状态，但因其是活塞内燃机，与燃气轮机相比，所设的压气汽缸和作功汽缸的体积显然太大，很不适合作为航空发动机用于大型飞机中。

发明内容    本发明的目的是在简单循环燃气轮机基础上、结合中冷回热内燃机的核心回热结构提供出一种中冷等压回热燃气轮机，这种中冷等压回热燃气轮机不仅循环效率最高，而且仍保留了燃气轮机所具有的体积小功率大的特点，非常适合作为航空领域的动力装置。

本发明的中冷等压回热燃气轮机包括中间冷却器、回热器压气机和经主轴相连的涡轮，所设的燃烧室的燃气出口通向涡轮，回热器置于涡轮后面的排气通道内。它还包括若干个由外壳和其内旋转缸体所构成的配气装置，旋转缸体装在与外壳固定连接的中心轴上，其上分别设有绕中心轴环形排列的带冷通气口的小副缸和另一侧带热通气口的大副缸，大副缸和小副缸内相应的大小配气活塞，通过连杆与中心轴上的周转斜盘传动相连，旋转缸体经其上的齿轮或从其侧面所伸出的传动轴通过传动机构被燃气轮机主轴上的中心齿轮带动；在旋转缸体旋转时，小副缸上的冷通气口可分别与外壳侧面的小阀盘上的所设的充气口和换气出口相沟通，大副缸上的热通气口可分别与外壳另一侧大阀盘上所设的换气进口和出气口相沟通；所述的压气机的出气侧经中间冷却器与配气装置的小阀盘上的充气口相连通，小阀盘的换气出口经管路、回热器和隔热管路与大阀盘上的换气进口相连通，大阀盘的出气口经压力隔热管路通向燃烧室。

为减少大小配气活塞受离心力作用而产生的摩擦阻力，在所述的配气装置中，旋转缸体内的各大配气活塞分别经连接梁与相对应的小配气活塞连为一体，连接梁的内侧具有躲开周转斜盘的凹入部分，在连接梁的外侧面上设有滑轨，在旋转缸体连接壳的内侧面相对应位置上设有座轨，在座轨与滑轨之间装有用保持架和滚柱所构成的滚柱排；在保持架上设有若干个在两侧布置的双排或中间布置的单排安装轴，轴上分别装有相同的中间齿轮，这些齿轮与座轨和滑轨上所设的相应齿条相啮合。

在陆地用燃气轮机中，配气装置设在燃气轮机的外围，燃气轮机的主轴经传动齿轮带动配气装置中的旋转缸体上的齿轮，或经传动齿轮带动从旋转缸体的相应侧面所伸出的传动轴。

在飞机用燃气轮机中，配气装置设在压气机与燃烧室之间，并绕主轴环型布置，主轴通过其上的中心齿轮直接带动配气装置内旋转缸体上的齿轮，或者带动与壳体中的内齿圈相啮合的行星齿轮，再让行星齿轮架外侧的中心驱动齿轮带动旋转缸体上的齿轮。

为防止空气中的尘埃进入配气装置，压气机的出气通道经过弯道分流器后被其内的分流体分成靠压气机侧的主气道和另一侧的副气道，主气道经中间冷却器与配气装置的充气口连通，弯道分流器中的分流体被设置在躲开气流中尘埃离心流动轨迹的位置上，被分流的含有尘埃的气体可顺其流向进入相对应的副气道。所述的副气道经管道(39)通向带有喷油器的加力扩压喷管，该喷管与回热器之后的尾喷管形成组合喷管。也可让所述的副气道经管道通向燃烧室的相应进气口。

在用于飞机的本发明燃气轮机中，也可以采用更有利的两级压缩和二级冷却，这种方案的布置是在所述的燃气轮机的压气机前部设有低压压气机，低压压气机的出气通道经弯道分流器后被其内的分流体分成靠低压压气机侧的主气道和另一侧的副气道，主气道经前中间冷却器通向压气机的进气口，副气道经管路通向所设的扩压喷管，弯道分流器中的分流体被设置在躲开气流中尘埃离心流动轨迹的位置上，被分流的含有尘埃的气体可顺其流向进入相对应的副气道。

为让中间冷却器的布置更适合用于飞机动力装置，所述的中间冷却器由若干数量的围绕压气机外壳径向放射布置的U型散热扁管构成，这些U型散热扁管处在风扇后面的外函通道内，或者处在所设的螺旋浆的后面；U型散热扁管的截面形状为流线型，其两散热板面之间由若干筋条相连，在散热扁管的外面设有顺空气流向布置的散热片。

为让回热器具有更高的回热效率、并能很好的布置在涡轮后面的排气通道内，所设的回热器由若干数量的吸热扁管构成，这些吸热扁管具有适当的长度并顺排气流向设在环形的排气通道内，各吸热扁管以其横截面在环形排气通道内呈放射状进行布置，各相邻的吸热扁管之间由顺气流方向布置的若干条起支撑连接作用的吸热片相连，上述各吸热扁管通过吸热片的相连构成了一个环形的整体回热器结构，各吸热扁管转折处的前端和尾部呈流线形状。

本发明的中冷等压回热燃气轮机由于增设了能实现中冷和等压回热高效循环的中间冷却器、回热器和由大小副缸构成的配气装置，从而让本发明的这种燃气轮机通过结构上的改进，使其能在所进行的中间冷却和等压回热这两个隔开进行并相互促进的循环过程中，实现了最大的效率提高收益。中间冷却让压气机出口后的压缩空气温度和压力大幅度降低，温度的降低给以后的回热过程提供了最大的温度差，压力的降低使压气机所消耗的压缩功大大减少。而通过大小副缸配合进行的等压回热过程，则加大了回热器的吸热潜力，在控制好燃烧过程中的加热量与回热器的吸热平衡关系后，便可以做到把排气中的热量基本吸尽，并让这部分回收的热量转变为推动涡轮的输出动力，从而使燃油的消耗大大减少。

因使用场所的不同，在把本发明的燃气轮机作为航空用发动机时，虽然不能象地面装置那样采用很大体积的中间冷却器和回热器，但在本发明的中冷等压回热燃气轮机中，由于中间冷却器采用了流线型截面并合理的布置在了风扇后面的外涵通道内，不仅可达到很高的中冷效率，在结构上也可以很好的与涵道外罩相结合。所设的回热器则制成了更适合布置在涡轮后面排气通道内的结构，不仅可让回热器具有足够的换热面积，所产生的排气阻力也很小。这些结构上的有利措施，保证了在把本发明的燃气轮机作为飞机动力装置时，仍可达到非常高的热效率，从而为大幅度降低航空燃油的消耗创造了必要条件。

附图说明    下面根据附图对本发明各实施方式进行详细的说明。

图1是本发明航空用中冷等压回热燃气轮机第一实施方式的剖视图。

图2为图1中燃气轮机的局部放大剖视图

图3为本发明中冷等压回热燃气轮机的工作过程图和中冷回热循环的温熵图。其中，图3①为压气机的等温压缩过程，图3②为等压回热过程，图3③为燃烧膨胀过程，图3④为本发明燃气轮机中冷回热循环的温熵图。

4是沿图2中A-A线中间冷却器在外涵通道内的布置正视图。

图5是沿图2中B-B线中间冷却器的U型散热扁管剖视图。

图6是沿图2中C-C线的回热器剖视图。

图7是本发明航空用中冷等压回热燃气轮机第二实施方式的剖视图。

图8是本发明陆地用中冷等压回热燃气轮机第三实施方式的剖视图。

具体实施方式    图1和图2示出了本发明燃气轮机的第一实施方式。这种燃气轮机包括压气机16和经主轴46相连的涡轮54，所设的燃烧室60的燃气出口通向涡轮54。为进行中冷等压回热循环，它还包括中间冷却器26、回热器112和所增设的配气装置64，中间冷却器26设在压气机16与配气装置64之间，回热器112布置在涡轮54和动力涡轮55后面的排气通道58内。因图中的燃气轮机被制成了用于飞机的涡扇动力装置，在压气机16的前部设有风扇6，外围的函道外壳9把风扇6和中间冷却器26围在其中，风扇6由涡轮54后面的动力涡轮55经内轴56带动。

压气机、中间冷却器和配气装置等更详细的放大结构如图2所示，由于压气机和涡轮机械的排气量很大，若让以汽缸和活塞构成的配气装置64与之相适应，必须采用若干个较多配气装置，图中的配气装置64为适应航空发动机的小迎风面积要求，设在了压气机16与燃烧室60之间，并绕主轴46环型布置，配气装置的数量为3至5个，配气装置64由外壳65和其内的旋转缸体85构成，旋转缸体85装在与外壳65固定连接的中心轴66上，在旋转缸体上分别设有绕中心轴环形排列的带冷通气口93的小副缸92和另一侧带热通气口96的大副缸95，大副缸95和小副缸92内相应的大配气活塞97和小配气活塞94通过连杆与中心轴66上的周转斜盘68传动相连。在旋转缸体高速转动时，为采用能减少大小配气活塞因离心力作用而生产摩擦力的结构，在配气装置中，彩用了旋转缸体85内的各大配气活塞97分别经过连接梁100与相对应的小配气活塞94连为一体的结构，并让周转斜盘68经连杆98与大配气活塞97相连，连接梁100的内侧是有躲开周转斜盘68的凹入部分101，在连接梁的外侧面上设有滑轨103，在旋转缸体连接壳86的内侧面相对应位置上设有座轨90，在座轨与滑轨之间装有用保持架和滚柱所构成的滚柱排106。滚柱排处在大小配气活塞之间，由于大配气活塞97的尺寸较大，还设有连杆接头，因此要在小配气活塞侧增加相应的平衡配重。为防止随动的滚柱排106在往复运动中发生位置变化而与两端产生碰撞，在滚柱排的保持架上还设有若干个在两侧布置的双排或中间布置的单排安装轴(图中未画)，安装轴上分别装有相同的中间齿轮，这此中间齿轮与座轨和滑轨上所设的相应齿条相啮合。

在旋转缸体85旋转时，小副缸92上的冷通气口93可分别与外壳65侧面的小阀盘72上所设的充气口73和换气出口75相沟通，大副缸95上的热通气口96可分别与外壳另一侧大阀盘78上所设的换气进口79和出气口81相沟通。压气机16的出气侧经中间冷却器26与配气装置的小阀盘72上的充气口73相连通，小阀盘的换气出口75经管路77、回热器112和隔热管路115与大阀盘78上的换气进口79相连通，大阀盘的出气口81经压力隔热管路83通向燃烧室60。在大小阀盘上所设的各气口中，充气口73、换气出口75和换气进口79的开口所占角度都很大，每个气口所占角度在加上相应的冷热通气口所占角度后基本等于180度角，以使上行排气或下行吸气的配气活塞能流畅的把压缩空气经开通的气口排出或吸入汽缸。对于大阀盘78上的出气口81所占角度，即可以使其所占角度很大，让大配气活塞97从下止点向上移动时开通，也可以让大配气活塞先上移几十度的转角，在对大副缸95内的热压缩空气进行一定程度的压缩后，再让大副缸与出气口81相沟通，使热压缩空气以更高的压力进入燃烧室60，以加大对涡轮54的推动力。

在配气装置中，其内的旋转缸体85是被主轴46驱动旋转的，两者最简单的驱动方式是让主轴46上的中心齿轮47直接带动旋转缸体上的齿轮87。但在中小型燃气轮机中，因主轴的转速很高，主轴的中心齿轮47与旋转缸体的齿轮87达不到所要求的减速比，因此本实施方案采用了两级减速传动机构，如图2所示，在这种传动方案中，主轴46上的中心齿轮47带动与壳体48中的内齿圈49相啮合的行星齿轮50，再让行星齿轮架51外侧的中心驱动齿轮52带动旋转缸体85上的齿轮87。

在上述燃气轮机中的各部件设置中，由于增设了活塞式的配气装置64，要求进入配气装置内的空气必须保持一定程度的洁净度，为此，如图2中所示，在压气机16之后设置了具有分离空气中尘埃颗粒功能的弯道分流器35，压气机的出气通道经弯道分流器35后被其内的分流体36分成两股，靠压气机侧的通道为主气道37，该主气道经中间冷却器16后与配气装置64的冲气口73连通，另一侧的通道为副气道38。弯道分流器中的分流体36被设置在躲开气流中尘埃离心流动轨迹的位置上，被分流的含有尘埃的气体(如图中的点状物所示)可顺其流向进入相对应的副气道38。在本实施方案中，副气道38是经管道39通向带有喷油器44的加力扩压喷管43(参看图1)，扩压喷管与回热器112之后的尾喷管59形成了处在后部的组合喷管。弯道分流器35的这种结构布置使含有尘埃的气流被引向了副气道38，而干净的空气则经主气道37进入中间冷却器26和配气装置64，以保证燃气轮机的回热核心部件能正常运转。所设的加力扩压喷管43在飞机起飞阶段可通过喷油燃烧而获得一定的起飞助推力，在飞机正常巡航后，让燃气轮机转入完全的高效中冷等压回热循环状态。当然，也可以不设加力扩压喷管，而是让副气道38经管道39后直接通向燃烧室60的相应进气口。

本发明中冷等压回热燃气轮机的工作过程和循环的温熵图如图3所示，它包括等温压缩、等压回热和燃烧作功三个过程。由于在压气机16与燃烧室60之间增设了进行等压回热所需的配气装置64，因此，本发明燃气轮机所进行的压缩及回热是一种被隔开但能相互促进的热力循环过程。

(一)等温压缩过程    如图3①所示，压气机16从外界吸入空气、经多级叶片压缩后，把所产生的压缩空气沿箭头21排进中间冷却器26，由中间冷却器把压缩空气的压缩热导至外界，使压缩终点的压缩空气温度和压力相应降低，让所进行的压缩过程接近等温状态。经中冷后的低温压缩空气沿箭头29经配气装置的充气口73进入旋转缸体85上转过来的小副缸92，在小副缸内小配气活塞94的下移吸气作用下，低温压缩空气开始充入小副缸，小配气活塞94移到下止点后，等温压缩过程结束。

在上述等温压缩过程中，所设定的环境温度为300K，压缩过程中的压缩空气经最大限度的中间冷却后，排出中间冷却器26的低温压缩空气温度降到333K。如不经过中间冷却，出压气机后的压缩空气温度为623K。等温压缩使压缩终点的压缩空气温度和压力都大幅度降低，温度的降低为将要进行的回热过程提供了最大的温度差，而压力的降低则直接减少了压气机的压缩功消耗，使压缩过程在更有利的状态下进行。

(二)等压回热过程    如图3②所示，充满低温压缩空气的小副缸在转过充气口73后随即与换气出口75接通，此时，小副缸92内正处于下止点位置的小配气活塞94开始向上止点移动进行排气，把小副缸92内的低温压缩空气经换气出口75沿箭头76方向排入回热器112，通过回热器被外面的高温排气加热，与此同时，另一侧大副缸上的热通气口也与换气进口79沟通，大副缸内的大配气活塞97则从上止点向下移动开始吸气，把回热器112中被外面排气加热了的热压缩空气沿箭头80方向吸入大副缸95。由于所设的大小副缸容积不同，进入回热器被外面排气加热了的热压缩空气因可在大副缸95内进行相应的体积膨胀，使回热器内的压缩空气压力并未上升，让回热过程在等压状态下进行。

因等压回热，从小副缸92排出的低温压缩空气仍可以低温状态进入回热器112，以便能从快流过回热器外围的温度已经降低的排气中再吸收相应的热量，从而提高了回热器的吸热潜力，也使排气中的热量被基本吸尽。在等压回热过程中，因大小配气活塞面积的不同，在两侧气体压力作用下，大配气活塞97可产生相应的动力带动旋转缸体85自行转动。

在上述等压回热过程中，温度为330K的低温压缩空气在回热器112内被外围的高温排气以逆流换热方式加热后，形成了温度为723K的热压缩空气，使排气热量被大量的回收。而高温排气在流过回热器的外围后，则从高温823K降低到了373K的较低状态。

(三)燃烧作功过程    如图3③所示，在充满热压缩空气的大副缸95转过换气进口79后，其内的大配气活塞97也开始从下止点向上止点移动，当大副缸与大阀盘上的出气口81沟通时，上行的大配气活塞便把大副缸内的热压缩空气从开启的通道排向燃烧室60，与喷油器61所喷入的燃油混合燃烧，所形成的1373K高温作功燃气沿箭头63方向推动涡轮54膨胀作功，涡轮54则经主轴46也带动旋转缸体85和压气机16共同运转，流过涡轮的作功后排气沿箭头57方向流向回热器112，以便加热回热器内的低温压缩空气，让排气中的热量被充分回收。

根据上述本发明燃气轮机在不同过程中的温度数值，所描绘的中冷回热理想循环的温熵图如图3④所示，图中实线为中冷等压回热燃气轮机的循环状态，其中，1-2为接近等温状态的压缩过程，在环境温度为300K时，工质被压气机16压缩并经中间冷却器26冷却后其温度为333K；2-3是包括了工质被回热器112预热和燃烧室60燃烧加热的定压加热过程，工质在回热器中被加热到723K，再经燃烧室加热到1373K；3-4是包括了工质在涡轮54中膨胀、温度降到823K的绝热膨胀过程，又包括了工质流过回热器外围后温度又降到373K的定压放热过程；4-1是工质以很低的温度向大气中定压放热过程，让工质恢复到压气机的进口状态。图3④中的虚线1-2’-3-4’为简单燃气轮机循环，因未进行中间冷却过程，压气机在绝热状态下进行压缩，工质的温度升到623K；由于没有回热过程，工质在出涡轮后的温度为823K，工质以这样高的温度排向大气，所产生的热量损失是很大的，而本发明的燃气轮机因进行的是更完善的中冷等压回热循环，等温压缩后的压缩空气温度(333K)和流过回热器外围后的排气温度(373K)都非常低。根据燃气轮机理想循环的热效率。

            η_t＝1-(T₄-T₁)/(T₃-T₂)

中冷等压回热燃气轮机的循环效率η_t＝1-(373-300)/(1373-333)＝92％

简单循环燃气轮机的循环效率    η_t’＝1-(823-300)/(1373-623)＝31％

通过对两种不同燃气轮机的理想循环效率计算可知，采用中冷等压回热循环的本发明燃气轮机可达到非常高的热效率，所减少的燃油消耗也将是非常显著的。虽然上述的计算是理想循环的热效率，但实际中要实现很高的热效率并不难，由于所进行的中间冷却和等压回热过程都是被隔开并在不同的部位进行，两过程之间不存在相互的不良影响，因此只要适当加大一些中间冷却器和回热器的换热面积，便可让这两个工作过程互相促进，从面达到最高的循环热效率。

以上是根据本发明燃气轮机的结构简图对中冷等压回热燃气轮机所作的工作原理说明，而在图1和图2用于飞机的燃气轮机中，为使中间冷却器26和回热器112能发挥出更佳的换热效果并适应不同部位结构上的布置要求，对中间冷却器和回热器的进一步描述参看图4、图5和图6。由于中间冷却器26设在了风扇6的后面，在这种用于飞机的燃气轮机中，中间冷却器是由若干数量的U型散热扁管30构成的，如图4所示，这些散热扁管围绕压气机外壳15径向放射布置，并处在风扇后面的外函通道8内。在采用拉力螺旋浆时，因不设函道外壳，也可把这些U型散热扁管设在螺旋浆的后面。由于U型散热扁管处在风扇(或螺旋浆)后面的高速气流中，为减少所产生的气流阻力，散热扁管30的截面形状被制成了如图5所示的流线型。为了让散热扁管能承受其内部压缩气体的一定压力，散热扁管的两散热板面31之间由若干筋条32相连，在散热扁管的外面还设有顺空气流向布置的散热片33。中间冷却器在采用这样结构的U型散热扁管及布置方式后，可完全达到较好的散热效果，所产生的空气阻力也不是很大。

对涡轮后面排气通道58内回热器112的结构要求，首先回热器自身应该有足够的换热面积和一定的结构强度，其次对排气所产生的阻力要尽可能的小。满足这些要求的回热器剖面结构如图6所示，所设的回热器由若干数量的吸热扁管113构成，这些吸热扁管具有适当的长度，并顺排气流向设在环形的排气通道58内(参看图2)，各吸热扁管以其横截面在环形排气通道内呈放射状进行布置。由于吸热扁管内的热压缩空气压力较高，各相邻的吸热管113之间由顺气流方向布置的若干条起支撑连接作用的吸热片114相连，这样，让吸热扁管之间通过吸热片的相连，不仅得到了足够的换热面积，也使吸热扁管能承受较大的气体压力作用。为进一步增大吸热扁管的承压能力，也可在吸热扁管内设置相应数量的连接片或连接杆，上述各吸热扁管113通过吸热片114的相连构成了一个环形的整体回热器结构。另外，为减少吸热扁管所产生的气流阻力，各吸热扁管113转拆处的前端和尾部也被制成了流线形状，其中部则是两块长形的换热平板，以保证进入回热器的低温压缩空气通过逆流换热能被外面的高温排气加热到足够高的温度。

图7是本发明中冷等压回热燃气轮机第二实施方式的剖视图，在这种实施方式中，在压气机16的前部设有低压压气机12，低压压气机的出气通道经弯道分流器35后被其内的分流体36分成靠低压压气机侧的主气道37和另一侧的副气道38，主气道经前中间冷却器22后通向压气机16的进气口，副气道38经管道39通向所设的扩压喷管40。因本实施方式中的弯道分流器35与图2中所示的弯道分流器相同，从低压压气机12排出的含有尘埃的气流沿副气道38从扩压喷管40向后喷出，而洁净的空气流则经前中间冷却器22冷却后进入压气机16，所排出的气流再经中间冷却器26的二次冷却后，进入配气装置的小副缸92。由于进行的是两级压缩和两级冷却，这对减少压气机的压缩功消耗和改善压气机工作状态是特别有利的。采用两级中间冷却器后，为了使后面的中间冷却器26不降低冷却效果，前后排两中间冷却器的U型散热扁管要错开布置，同时，两排U型散热扁管的外端也应倾斜相互靠近。对于本实施方式中的回热器和配气装置等部件，其结构和布置要求等都与图1、图2中所示的第一实施方式相同。

图8是本发明中冷等压回热燃气轮机第三实施方式的剖视图，由于这种方案的燃气轮机是用于陆地的动力装置，对中间冷却器26回热器112和配气装置64等的布置限制也较小。由图可见，为缩短压气机16与涡轮54之间的主轴46的长度，配气装置64设在了燃气轮机的外围，燃气轮机的主轴46经中心齿轮47、齿轮117、中间轴118和传动齿轮119、120带动从旋转缸体85的相应侧面所伸出的传动轴88。当然，也可通过传动齿轮119如图2所示那样带动旋转缸体85上所设的齿轮87。

以上对本发明燃气轮机的第一、第二和第三实施方案进行了充分的说明，与简单循环燃气轮相比，由于本发明的燃气轮机增设了中间冷却器、回热器和相应的配气装置，使燃气轮机体积和重量都相应增加，但由于本发明的燃气轮机具有最高的循环热效率，可大大减少燃油的消耗，所增加的这些部件是非常合算的。在把本发明的燃气轮机作为飞机动力装置时，因对所增设的中间冷却器、回热器和配气装置等部件都已作出了非常合理的结构安排，完全适应飞机的高速飞行状态。而对于本发明燃气轮机所增加的结构重量，由于被节省的燃油更多，可让飞机只装载较少的燃油，还是会让飞机的总起飞重量大幅度降低。

另外，因本发明燃气轮机中所增设的配气装置属于活塞式结构，虽然为加大进气量设置了几个配气装置，但与同尺寸的普通涡扇发动机相比，本发明燃气轮机的排气量仍会相应减少，使其输出功率有所降低，为达到相同的功率输出，可适当放大燃气轮机的整体尺寸，或者让原来的双发动机飞机变成三发动机飞机，让三发动机飞机变成四发动机飞机，以达到飞机飞行所需的功率。

Claims (10)

1、一种中冷等压回热燃气轮机，它包括中间冷却器(26)、回热器(112)、压气机(16)和经主轴(46)相连的涡轮(54)，所设的燃烧室(60)的燃气出口通向涡轮(54)，回热器(112)置于涡轮后面的排气通道(58)内，其特征在于：它还包括若干个由外壳(65)和其内旋转缸体(85)所构成的配气装置(64)，旋转缸体(85)装在与外壳(65)固定连接的中心轴(66)上，其上分别设有绕中心轴环形排列的带冷通气口(93)的小副缸(92)和另一侧带热通气口(96)的大副缸(95)，大副缸(95)和小副缸(92)内相应的大小配气活塞(97、94)，通过连杆与中心轴(66)上的周转斜盘(68)传动相连，旋转缸体(85)经其上的齿轮(87)或从其侧面所伸出的传动轴(88)通过传动机构被燃气轮机主轴(46)上的中心齿轮(47)带动；在旋转缸体(85)旋转时，小副缸(92)上的冷通气口(93)可分别与外壳(65)侧面的小阀盘(72)上的所设的充气口(73)和换气出口(75)相沟通，大副缸(95)上的热通气口(96)可分别与外壳(65)另一侧大阀盘(78)上所设的换气进口(79)和出气口(81)相沟通；所述的压气机(16)的出气侧经中间冷却器(26)与配气装置的小阀盘(72)上的充气口(73)相连通，小阀盘的换气出口(75)经管路(77)、回热器(112)和隔热管路(115)与大阀盘(78)上的换气进口(79)相连通，大阀盘的出气口(81)经压力隔热管路(83)通向燃烧室/(60)。

2、根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于：在所述的配气装置中，旋转缸体(85)内的各大配气活塞(97)分别经连接梁(100)与相对应的小配气活塞(94)连为一体，连接梁的内侧具有躲开周转斜盘的凹入部分，在连接梁的外侧面上设有滑轨(103)，在旋转缸体连接壳(86)的内侧面相对应位置上设有座轨(90)，在座轨与滑轨之间装有用保持架和滚柱所构成的滚柱排(106)；在保持架上设有若干个在两侧布置的双排或中间布置的单排安装轴，轴上分别装有相同的中间齿轮，这些齿轮与座轨和滑轨上所设的相应齿条相啮合。

3、根据权利要求2所述的燃气轮机，其特征在于：所述的配气装置(64)设在燃气轮机的外围，燃气轮机的主轴(46)经传动齿轮带动配气装置中的旋转缸体(85)上的齿轮(87)，或经传动齿轮带动从旋转缸体(85)的相应侧面所伸出的传动轴(88)。

4、根据权利要求2所述的燃气轮机，其特征在于：所述的配气装置(64)设在压气机(16)与燃烧室(60)之间，并绕主轴(46)环型布置，主轴(46)通过其上的中心齿轮(47)直接带动配气装置内旋转缸体(85)上的齿轮(87)，或者带动与壳体(48)中的内齿圈(49)相啮合的行星齿轮(50)，再让行星齿轮架(51)外侧的中心驱动齿轮(52)带动旋转缸体(85)上的齿轮(87)。

5、根据权利要求4所述的燃气轮机，其特征在于：压气机(16)的出气通道经过弯道分流器(35)后被其内的分流体(36)分成靠压气机侧的主气道(37)和另一侧的副气道(38)，主气道经中间冷却器(16)与配气装置(64)的充气口(73)连通，弯道分流器中的分流体(36)被设置在躲开气流中尘埃离心流动轨迹的位置上，被分流的含有尘埃的气体可顺其流向进入相对应的副气道(38)。

6、根据权利要求5所述的燃气轮机，其特征在于：所述的副气道(38)经管道(39)通向带有喷油器(44)的加力扩压喷管(43)，该喷管与回热器(112)之后的尾喷管(59)形成组合喷管。

7、根据权利要求5所述的燃气轮机，其特征在于：所述的副气道(38)经管道(39)通向燃烧室(60)的相应进气口。

8、根据权利要求4所述的燃气轮机，其特征在于：在所述的燃气轮机的压气机(16)前部设有低压压气机(12)，低压压气机(12)的出气通道经弯道分流器(35)后被其内的分流体(36)分成靠低压压气机侧的主气道(37)和另一侧的副气道(38)，主气道经前中间冷却器(22)通向压气机(16)的进气口，副气道(38)经管路(39)通向所设的扩压喷管(40)，弯道分流器中的分流体(36)被设置在躲开气流中尘埃离心流动轨迹的位置上，被分流的含有尘埃的气体可顺其流向进入相对应的副气道(38)。

9、根据权利要求6、7或8所述的燃气轮机，其特征在于：所述的中间冷却器由若干数量的围绕压气机外壳(15)径向放射布置的U型散热扁管(30)构成，这些U型散热扁管处在风扇后面的外函通道(8)内，或者处在所设的螺旋浆的后面；U型散热扁管(30)的截面形状为流线型，其两散热板面(31)之间由若干筋条(32)相连，在散热扁管的外面设有顺空气流向布置的散热片(33)。

10、根据权利要求6、7或8所述的燃气轮机，其特征在于：所设的回热器由若干数量的吸热扁管(113)构成，这些吸热扁管具有适当的长度并顺排气流向设在环形的排气通道(58)内，各吸热扁管以其横截面在环形排气通道内呈放射状进行布置，各相邻的吸热扁管(113)之间由顺气流方向布置的若干条起支撑连接作用的吸热片(114)相连，上述各吸热扁管(113)通过吸热片(114)的相连构成了一个环形的整体回热器结构，各吸热扁管(113)转折处的前端和尾部呈流线形状。

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