CN103967650A - 涡轮风扇发动机 - Google Patents

Abstract

涡轮风扇发动机，包括风扇、外涵道、轴流式压气机、蒸发式燃烧室、涡轮、尾喷管等涡扇发动机的所有结构，其特征是还包括旁通管、内部排气活门，并且在旁通管进出气口之间的旁通管中还有或者无外部排气活门；在发动机启动后运行时，内部排气活门开启，通过上述旁通管、内部排气活门以及还有或者无的外部排气活门的开启与关闭，将轴流式压气机或风扇的增压比提高增大并保持不变，提高后的增压比不高于风扇、轴流式压气机、涡轮的机械强度所承受的极限，并保持涡轮前燃气温度不变，即增压比、推重比提高，耗油率降低，但风扇、轴流式压气机、涡轮的级数不增多，涡轮前燃气温度不提高。

Description

涡轮风扇发动机

技术领域

本发明涉及一种涡轮风扇发动机，具体说是一种可提高增压比和推重比的涡扇发动机，属涡扇特别是军用涡扇发动机技术领域。

背景技术

在涡扇发动机中，提高风扇、轴流式压气机的增压比可增大推力，要提高增压比，目前主要是增多风扇、轴流式压气机、涡轮的级数或者是提高涡轮前燃气温度；但前者增大重量和体积，对提高推重比不利，如波音777所用GE90、PW4084和瑞达800涡扇发动机，其压气机、涡轮的级数较多，增压比、总增压比较高，但推重比并不高；后者则必须使用耐高温、性能好的涡轮叶片材料、涂层材料及先进的冷却技术，如M88、EJ200、F119使用单晶材料、定向结晶材料等先进材料和冷却技术，比上一代军用涡扇发动机提高涡轮前燃气温度150℃-200℃以上，但继续提高是非常困难的；并且目前的涡扇发动机的增压比都是固定的，无法改变和提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种在不增多风扇、轴流式压气机、涡轮中任意一个级数，不提高涡轮前燃气温度的情况下，提高风扇和轴流式压气机的增压比，从而提高推重比、降低耗油率的涡扇发动机。

本发明是这样实现的：涡轮风扇发动机，包括风扇、外涵道、轴流式压气机、蒸发式燃烧室、涡轮、尾喷管等涡扇发动机的所有结构，尾喷管中可有或无加力燃油喷嘴，其特征是还包括旁通管，其进气口在轴流式压气机后与蒸发式燃烧室前之间，通过位于它们之间的在发动机启动后及轴流式压气机增压比低于提高后的增压比时开启，提高轴流式压气机增压比后关闭的内部排气活门与内涵道连接，其出气口在风扇后、轴流式压气机前，朝向轴流式压气机进气口；轴流式压气机提高后的增压比不高于风扇，轴流式压气机、涡轮的机械强度所承受的极限。

涡轮风扇发动机，包括风扇、外涵道、轴流式压气机、蒸发式燃烧室、涡轮、尾喷管等涡扇发动机的所有结构，其特征是还包括旁通管，其进气口在风扇后或风扇后、轴流式压气机前，通过位于风扇机匣的在发动机启动后及风扇增压比低于提高后的增压比时开启，提高风扇增压比后关闭的内部排气活门与风扇后连接，其出气口在或朝向发动机进气口；提高后的风扇增压比不高于风扇、轴流式压气机、涡轮的机械强度所承受的极限。

所述风扇是单级风扇。

所述风扇是单级以上或多级风扇。

所述旁通管进出气口之间的旁通管中无调节管内压缩空气压力的外部排气活门。

所述旁通管进出气口之间的旁通管中有调节管内压缩空气压力的外部排气活门。

采用上述结构后，由于有旁通管、内部排气活门以及旁通管进出气口之间的旁通管中还有或者无的外部排气活门，在发动机启动后运行时，内部排气活门开启，将轴流式压气机后或风扇后的一部分压缩空气通过旁通管送回轴流式压气机或发动机进气口，与轴流式压气机从风扇的进气或发动机从空气中的进气一起增大其进气压力，经过轴流式压气机或风扇连续不断的压缩，蒸发式燃烧室燃烧做功，压缩后的压缩空气压力都将逐渐增大，当压缩后的压缩空气压力增大到轴流式压气机或风扇提高后的增压比的需要时，内部排气活门关闭，只用发动机从空气中的进气而不用旁通管的进气，其间可用或不用外部排气活门对旁通管内的压缩空气压力进行调节，然后用内、外部排气活门或内部排气活门的开启与关闭保持提高后的增压比不变继续发动机的运行，并且保持涡轮前燃气温度不变；提高后的增压比不高于风扇、轴流式压气机、涡轮的机械强度所承受的极限；即增压比、推重比提高，耗油率降低，但风扇、轴流式压气机、涡轮的级数不增多，涡轮前燃气温度不提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作详细的描述：

图1是本发明涡扇发动机的第一个结构示意图。

图2是本发明涡扇发动机的第二个结构示意图。

图3是本发明涡扇发动机的第三个结构示意图。

图4是本发明涡扇发动机的第四个结构示意图。

图5是本发明涡扇发动机的第五个结构示意图。

图6是本发明涡扇发动机的第六个结构示意图。

图7是本发明涡扇发动机的第七个结构示意图。

图8是本发明涡扇发动机的第八个结构示意图。

具体实施方式

参照附图1至8，本发明所述的涡扇发动机包括风扇1、外涵道2、轴流式压气机3、旁通管4、内部排气活门5、蒸发式燃烧室6、涡轮7、尾喷管8等；其中风扇1可为单级，如图1至图4所示；也可为单级以上或多级，如图5至图8所示；风扇1、轴流式压气机3分别与涡轮7通过轴连接；旁通管4的进气口可以在轴流式压气机3后与蒸发式燃烧室6前之间，通过位于它们之间的内部排气活门5与内涵道连接，其出气口在风扇1后、轴流式压气机3前并朝向轴流式压气机3进气口，如图1、2、5、6所示；旁通管4的进气口也可以在风扇1后或风扇1后、轴流式压气机3进气口前，通过位于风扇1机匣的内部排气活门5与风扇1后连接，其出气口在或朝向发动机进气口，如图3、4、7、8所示；在旁通管4进出气口之间的旁通管中可以无调节管内压缩空气压力的外部排气活门9，如图1、3、5、7所示，也可以有如图2、4、6、8所示；尾喷管8中可有或无加力燃油喷咀。

当所述涡扇发动机为本发明图1至图8所示的涡扇发动机时，在启动后运行时，内部排气活门5开启，通过旁通管4、内部排气活门5以及旁通管4进出气口之间还有或者无的外部排气活门9的开启与关闭，将轴流式压气机3或者风扇1的增压比提高增大并保持不变，并且保持涡轮7前燃气温度不变，其过程如前文所述；无论是提高风扇1还是轴流式压气机3的增压比，它们两个增压比都会被提高；在本实施例中，轴流式压气机3或风扇1由于处于运行状态与旁通管4的组合有物理学中回旋加速器的作用，理论上可以将压缩后的空气压力即增压比很容易的提高。

在本实施例中，轴流式压气机3、涡轮7的级数可根据需要选择；旁通管4的数量为1至多个；内部排气活门5、外部排气活门9可以是符合使用条件的目前公知的各种结构的放气活门；其中图2、图6中旁通管4及外部排气活门9可以在外涵道2中，也可在机体外，外部排气活门9的排气压力根据风扇1或轴流式压气机3提高后的增压比等决定；本发明可用于目前的各种涡扇发动机特别是军用涡扇发动机。

Claims (6)

1.涡轮风扇发动机，包括风扇(1)、外涵道(2)、轴流式压气机(3)、蒸发式燃烧室(6)、涡轮(7)、尾喷管(8)等涡扇发动机的所有结构，其特征是还包括旁通管(4)，其进气口在轴流式压气机(3)后与蒸发式燃烧室(6)前之间，通过位于它们之间的在发动机启动后及轴流式压气机(3)增压比低于提高后的增压比时开启，提高轴流式压气机(3)增压比后关闭的内部排气活门(5)与内涵道连接，其出气口在风扇(1)后、轴流式压气机(3)前，朝向轴流式压气机(3)进气口；轴流式压气机(3)提高后的增压比不高于风扇(1)、轴流式压气机(3)、涡轮(7)的机械强度所承受的极限。

2.涡轮风扇发动机，包括风扇(1)、外涵道(2)、轴流式压气机(3)、蒸发式燃烧室(6)、涡轮(7)、尾喷管(8)等涡扇发动机的所有结构，其特征是还包括旁通管(4)，其进气口在风扇(1)后或风扇(1)后、轴流式压气机(3)进气口前，通过位于风扇(1)机匣的在发动机启动后及风扇(1)增压比低于提高后的增压比时开启，提高风扇(1)增压比后关闭的内部排气活门(5)与风扇(1)后连接，其出气口在或朝向发动机进气口；风扇(1)提高后的增压比不高于风扇(1)、轴流式压气机(3)、涡轮(7)的机械强度所承受的极限。

3.根据权利要求1或2所述的涡扇发动机，其特征是所述风扇(1)是单级风扇。

4.根据权利要求1或2所述的涡扇发动机，其特征是所述风扇(1)是单级以上或多级风扇。

5.根据权利要求1或2所述的涡扇发动机，其特征是所述旁通管(4)进出气口之间的旁通管中无调节管内压缩空气压力的外部排气活门(9)。

6.根据权利要求1或2所述的涡扇发动机，其特征是所述旁通管(4)进出气口之间的旁通管中有调节管内压缩空气压力的外部排气活门(9)。