CN103867336B - 一种兼顾喷气推进与电力输出的综合系统 - Google Patents

一种兼顾喷气推进与电力输出的综合系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种兼顾喷气推进与电力输出的综合系统，属于航空发动机领域。包括一台喷气驱动发电机，一个电源控制器，一组蓄电池，一个或以上电驱动喷气发动机，若干其它用电设备组成。喷气驱动发电机用于发电；蓄电池用于存储电能；电源控制器用于控制和协调电能分配；电驱动喷气发动机用于推进飞机前进；喷气驱动发电机产生的电能，经电源控制器控制和协调分配，用于驱动电驱动喷气发动机和其它用电设备，蓄电池通过充电和放电，协助电源控制器更好的控制和协调分配电能。优点在于: 电驱动喷气发动机使用电驱动，没有涡轮，降低了生产制作难度，明显减少了重量；使用喷气驱动发电机输出电能大效率高，预警机、激光武器飞机有了做大做强的可能。

Description

一种兼顾喷气推进与电力输出的综合系统
技术领域
本发明涉及一种兼顾喷气推进与电力输出的综合系统，属于航空发动机领域。
背景技术
现有的涡轮喷气发动机中，涡轮构造复杂、成本高，难以生产制造。
另外，一些机载设备（如雷达、激光器等）耗电量很大，需要大而重的供电设备，导致飞机不堪重负，限制了预警机、激光武器飞机等的发展。
发明一种综合系统，兼顾喷气推进与电力输出，降低喷气推进发动机的制造难度，同时减少飞机总重量，是时之所需。
发明内容
发明的目的是针对现有的飞机发展需要，提出一种安全高效的综合系统，兼顾喷气推进与电力输出，降低喷气推进发动机的制造难度，同时减少飞机总重量。
本发明是这样实现的：如图1，所述一种兼顾喷气推进与电力输出的综合系统包括一台喷气驱动发电机，一个电源控制器，一组蓄电池，一个或者一个以上电驱动喷气发动机，若干个其它用电设备。
所述喷气驱动发电机用于发电；所述蓄电池用于存储电能；所述电源控制器用于控制和协调电能分配；所述电驱动喷气发动机用于推进飞机前进；所述其它用电设备可以是雷达、激光器。喷气驱动发电机产生的电能，经电源控制器控制和协调分配，一部分用于驱动电驱动喷气发动机，一部分用于其它用电设备，期间，蓄电池通过充电和放电，协助电源控制器更好的控制和协调分配电能。
所述喷气驱动发电机由进气道一、压气机一、燃烧室一、普通涡轮、自由涡轮、喷管、发电机组成。进气道一是空气通道，用于吸入空气；压气机一用于压缩空气；燃烧室一用于使空气与燃料混合燃烧；普通涡轮用于驱动压气机一；自由涡轮用于驱动发电机；发电机用于发电；喷管用于排出燃烧后的气体。
发电机与自由涡轮同轴同步，即发电机与自由涡轮的中心轴的轴线是相同的，它们的旋转速度也是相同的，以降低构造复杂性，提高工作效率。发电机位于自由涡轮后面，对比传统的涡轮螺旋桨喷气机，这样的设计减少了与普通涡轮构造上的相连，以降低构造复杂性，提高工作效率。
空气从进气道一进入，压气机一压缩空气，高压空气进入燃烧室一与燃料混合燃烧，燃气经喷管膨胀后，向后喷出，期间，燃气驱动普通涡轮高速旋转，带动与普通涡轮连在一起的压气机一高速旋转，燃气驱动自由涡轮高速旋转，带动与自由涡轮连在一起的发电机高速旋转，产生电能。
所述电驱动喷气发动机由进气道二、压气机二、电动机、燃烧室二、推进喷管组成。进气道二是空气通道，用于吸入空气；电动机用于驱动压气机二；压气机二用于压缩空气；燃烧室二用于使空气与燃料混合燃烧；推进喷管用于喷出高温气体，产生反作用力。
电动机安装在压气机二内，电动机与压气机二同轴同步，即电动机与压气机二的中心轴的轴线是相同的，它们的旋转速度也是相同的，以降低构造复杂性，提高工作效率。
空气从进气道二进入，电动机驱动压气机二高速旋转，压气机二压缩空气，高压空气进入燃烧室二与燃料混合燃烧，燃气经推进喷管膨胀后，高速向后喷出，产生反作用力，推动飞机飞行。
本发明的优点在于。
1）电驱动喷气发动机使用电驱动，没有涡轮，明显降低了电驱动喷气发动机的生产制作难度；明显减少了电驱动喷气发动机的重量，从而减少了飞机的重量。
2）使用喷气驱动发电机，输出电能大，效率高，可以满足电驱动喷气发动机、雷达、激光器等按一定分配原则使用电能，预警机、激光武器飞机有了做大做强的可能。
3）采用电动机驱动压气机，保证静止的条件下自行起动，同时因为电动机操纵控制简易性，电驱动喷气发动机防喘，突然加速等操作变得很简单了。
附图说明
图１一种兼顾喷气推进与电力输出的综合系统示意图。
图2使用了本发明的预警机示意图。
图中，1喷气驱动发电机，1.1进气道一,1.2压气机一,1.3燃烧室一,1.4普通涡轮,1.5自由涡轮,1.6喷管,1.7发电机,2电源控制器,3蓄电池,4电驱动喷气发动机，4.1进气道二，4.2压气机二，4.3电动机，4.4燃烧室二，4.5推进喷管，5其它用电设备，5.1雷达系统，5.2激光武器，6不明目标，7预警机。
具体实施方式
下面结合说明书附图1和附图2对本发明作进一步描述。
所述一种兼顾喷气推进与电力输出的综合系统包括一台喷气驱动发电机（1），一个电源控制器（2），一组蓄电池（3），一个或者一个以上电驱动喷气发动机（4），若干个其它用电设备（5）。
所述喷气驱动发电机（1）用于发电；所述蓄电池（3）用于存储电能；所述电源控制器（2）用于控制和协调电能分配；所述电驱动喷气发动机（4）用于推进飞机前进；所述其它用电设备（5）可以是雷达、激光器。
所述喷气驱动发电机由进气道一（1.1）、压气机一（1.2）、燃烧室一（1.3）、普通涡轮（1.4）、自由涡轮（1.5）、喷管（1.6）、发电机（1.7）组成。进气道一（1.1）是空气通道，用于吸入空气，压气机一（1.2）用于压缩空气，燃烧室一（1.3）用于使空气与燃料混合燃烧，普通涡轮（1.4）用于驱动压气机一（1.2），自由涡轮（1.5）用于驱动发电机（1.7），发电机（1.7）用于发电，喷管（1.6）用于排出燃烧后的气体。
发电机（1.7）与自由涡轮（1.5）同轴同步。发电机（1.7）位于自由涡轮（1.5）后面。
所述电驱动喷气发动机（4）由进气道二（4.1）、压气机二（4.2）、电动机（4.3）、燃烧室二（4.4）、推进喷管（4.5）组成。进气道二（4.1）是空气通道，用于吸入空气，电动机（4.3）用于驱动压气机二（4.2），压气机二（4.2）用于压缩空气，燃烧室二（4.4）用于使空气与燃料混合燃烧，推进喷管（4.5）用于喷出高温气体，产生反作用力。
 电动机（4.3）安装在压气机二（4.2）内，电动机（4.3）与压气机二（4.2）同轴同步。
某年某月某日某地某机场，一架使用所述一种兼顾喷气推进与电力输出的综合系统的预警机（7）停在跑道上，所述一种兼顾喷气推进与电力输出的综合系统包含有两个电驱动喷气发动机（4），它的其它用电设备（5）是一个雷达系统（5.1）和一个激光武器（5.2）。
这架预警机（7）正准备起飞，工作人员使用充电器给蓄电池（3）充满电。启动起飞程序，压气机一（1.2）的转子高速旋转，从进气道一（1.1）进入的空气，经过压气机一（1.2）压缩后进入燃烧室一（1.3）与燃料混合燃烧，高温高压气体高速向后面的喷管（1.6）喷去，同时高温高压气体驱动普通涡轮（1.4）和自由涡轮（1.5）高速旋转，普通涡轮（1.4）带动压气机一（1.2）继续高速旋转；自由涡轮（1.5）带动发电机（1.7）高速旋转，发电机（1.7）启动。喷气驱动发电机（1）开始发电，在电源控制器（2）控制下喷气驱动发电机（1）和蓄电池（3）开始给两个电驱动喷气发动机（4）供电，电动机（4.3）启动，带动压气机二（4.2）的转子高速旋转，从进气道二（4.1）进入的空气，经过压气机二（4.2）压缩后进入燃烧室二（4.4）与燃料混合燃烧，燃气经推进喷管（4.5）膨胀后，高速向后喷出，产生反作用力，推动预警机（7）起飞。预警机（7）加速前进，穿越云层，到达平流层，预警机（7）高速平稳飞行，在高速飞行的条件下，气流进入进气道二（4.1）后减速，空气提高了静压，两个电驱动喷气发动机（4）以类似于冲压喷气发动机的方式工作，不需要压气机二（4.2）提供的压力了，也就是两个电驱动喷气发动机（4）不需要大量用电了。电源控制器（2）控制喷气驱动发电机（1）向蓄电池（3）和其它用电设备（5）中的雷达系统（5.1）供电。蓄电池（3）由供电变为充电；雷达系统（5.1）启动并开始工作。一段时间后，雷达系统（5.1）忽然发现有不明目标（6）恶意接近，蓄电池（3）向激光武器（5.2）供电，激光武器（5.2）启动，一束激光指向不明目标（6），不明目标（6）被干掉了，蓄电池（3）耗费了大量电能，继续充电。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，但可以理解的是，本发明并不局限于所公开的实施方式和构件，相反，旨在涵盖包括在所附的权利要求书的主旨和范围之内的各种改型、特征结合、等效的装置以及等效的构件。此外，出现在附图中的各构件的特征的尺寸并不是限制性的，其中各构件的尺寸可以与描绘在附图中的构件的尺寸不同。因此，本发明用于覆盖对本发明的改型和变形，只要它们均在所附的权利要求书和它们的等效方案的范围之内即可。

Claims (4)

1.一种兼顾喷气推进与电力输出的综合系统，其特征在于：所述一种兼顾喷气推进与电力输出的综合系统包括一台喷气驱动发电机，一个电源控制器，一组蓄电池，一个或者一个以上电驱动喷气发动机，若干个其它用电设备；
    所述喷气驱动发电机用于发电；所述蓄电池用于存储电能；所述电源控制器用于控制和协调电能分配；所述电驱动喷气发动机用于推进飞机前进；喷气驱动发电机产生的电能，经电源控制器控制和协调分配，一部分用于驱动电驱动喷气发动机，一部分用于其它用电设备，期间，蓄电池通过充电和放电，协助电源控制器更好的控制和协调分配电能；
    所述喷气驱动发电机由进气道一、压气机一、燃烧室一、普通涡轮、自由涡轮、喷管、发电机组成；进气道一是空气通道，用于吸入空气，压气机一用于压缩空气，燃烧室一用于使空气与燃料混合燃烧，普通涡轮用于驱动压气机一，自由涡轮用于驱动发电机，发电机用于发电，喷管用于排出燃烧后的气体；
    空气从进气道一进入，压气机一压缩空气，高压空气进入燃烧室一与燃料混合燃烧，燃气经喷管膨胀后，向后喷出，期间，燃气驱动普通涡轮高速旋转，带动与普通涡轮连在一起的压气机一高速旋转，燃气驱动自由涡轮高速旋转，带动与自由涡轮连在一起的发电机高速旋转，产生电能；
    所述电驱动喷气发动机由进气道二、压气机二、电动机、燃烧室二、推进喷管组成；进气道二是空气通道，用于吸入空气，电动机用于驱动压气机二，压气机二用于压缩空气，燃烧室二用于使空气与燃料混合燃烧，推进喷管用于喷出高温气体，产生反作用力；电动机安装在压气机二内；
    空气从进气道二进入，电动机驱动压气机二高速旋转，压气机二压缩空气，高压空气进入燃烧室二与燃料混合燃烧，燃气经推进喷管膨胀后，高速向后喷出，产生反作用力，推动飞机飞行。
2.根据权利要求1所述的一种兼顾喷气推进与电力输出的综合系统，其特征在于：发电机与自由涡轮同轴同步。
3. 根据权利要求1所述的一种兼顾喷气推进与电力输出的综合系统，其特征在于：发电机位于自由涡轮后面。
4. 根据权利要求1所述的一种兼顾喷气推进与电力输出的综合系统，其特征在于：电动机与压气机二同轴同步。
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