CN106523186B - 喷气发动机及飞机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种喷气发动机及飞机，涉及发动机的技术领域，所述喷气发动机包括：从上到下依次设置在壳体内的风扇、集气缸体、压气机和涡轮；还包括套设在所述压气机外部的燃烧室缸体，所述燃烧室缸体内设有多个燃烧室，多个所述燃烧室沿所述压气机的周向设置；集气漏斗与所述压气机的进气口通过第一气管连接，所述压气机的出气口与所述燃烧室通过第二气管连接；外界空气依次经过所述风扇，所述集气缸体、所述压气机和所述燃烧室，从内涵道喷管喷出。缓解了现有技术中存在的喷气发动机的长度较长、结构复杂的技术问题。

Description

喷气发动机及飞机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其是涉及一种喷气发动机及飞机。

背景技术

发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器(如：汽油发动机、航空发动机)。发动机最早诞生在英国，所以，发动机的概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。

传统的喷气发动机使用的是轴流式压气机或离心式压气机。轴流式压气机的工作原理是通过螺旋桨叶片的旋转进行加压，将空气压入燃烧室。离心式压气机的原理是利用离心力将空气抛进燃烧室。传统的喷气发动机是轴流式压气机和离心式压气机，这两种压气机的气体的进入方式都是是从压气机的螺旋桨叶片处进入。

不管是离心压气机还是轴流式压气机，都会造成喷气发动机的阻力加大。并且传统的轴流式压气机或离心式压气机的长度较长，占用空间大，重量大，结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷气发动机及飞机，以缓解了现有技术中存在的喷气发动机的长度较长、结构复杂的技术问题。

本发明提供的喷气发动机，包括：从上到下依次设置在壳体内的风扇、集气缸体、压气机和涡轮；

还包括套设在所述压气机外部的燃烧室缸体，所述燃烧室缸体内设有多个燃烧室，多个所述燃烧室沿所述压气机的周向设置；

集气漏斗与所述压气机的进气口通过第一气管连接，所述压气机的出气口与所述燃烧室通过第二气管连接；

外界空气依次经过所述风扇、所述集气缸体、所述压气机和所述燃烧室，并从内涵道喷管喷出。

进一步地，所述压气机包括第一级压气机、第二级压气机和第三级压气机；

所述涡轮包括第一级涡轮、第二级涡轮和风扇涡轮；

所述第一级涡轮与所述第一级压气机连接；

所述第二级涡轮与所述第二级压气机连接；

所述风扇涡轮与所述第三级压气机连接。

进一步地，所述风扇通过第一轴与所述风扇涡轮连接；

所述第三级压气机通过第一轴与所述风扇涡轮连接；

所述第二级压气机通过第二轴与所述第二级涡轮连接；

所述第一级压气机通过第三轴与所述第一级涡轮连接；

所述第二轴与所述第三轴为中空轴，所述第二轴套设于所述第一轴外部，且所述第二轴与所述第一轴之间设有第一轴承；

所述第三轴套设于所述第二轴外部，且所述第三轴与所述第二轴之间设有第二轴承。

进一步地，所述燃烧室为管型燃烧室。

进一步地，所述壳体上设有支架；

所述第一轴与所述支架之间设有第三轴承。

进一步地，所述压气机包括：至少两段缸体、主传动轴、旋转活塞组件、隔板组件；

所述旋转活塞组件安装在所述主传动轴上，所述主传动轴可旋转的安装在所述缸体的内腔中；

所述隔板组件可转动地安装在两段所述缸体的分段处；

所述隔板组件、所述旋转活塞组件与所述缸体的内壁能组成密闭的气室；

所述缸体上分别设有进气口和出气口。

进一步地，所述缸体为环形，包括上缸体和下缸体，所述上缸体的内壁上设有所述进气口和环形第一凹槽，所述下缸体的内壁上设有所述出气口和环形第二凹槽；

所述旋转活塞组件上设有与所述第一凹槽和所述第二凹槽配合的密封圈；

所述上缸体和所述下缸体通过紧固件连接后形成可容纳所述旋转活塞组件的空间。

进一步地，所述旋转活塞组件包括第一齿轮和盘面；

所述齿轮设置在所述主传动轴上；

所述盘面上设有活塞杆，所述活塞杆上设有活塞；

所述密封圈设置在所述盘面上。

进一步地，所述隔板组件包括转轴、第二齿轮和转动板；

所述转轴可转动地设置在所述缸盖上；

所述转动板上设有能使所述活塞通过的缺口。

本发明还提供了一种飞机，包括所述的喷气发动机。

本发明带来的有益效果为：

本发明提供的喷气发动机，包括：风扇、集气缸体、燃烧室缸体和压气机；集气缸体内设有集气漏斗，燃烧室缸体套设在压气机外，且燃烧室缸体内设有燃烧室；燃烧室沿压气机的周向设置；风扇、集气缸体、燃烧室缸体从上到下依次设置；集气漏斗与压气机的进气口通过第一气管连接，压气机的出气口与燃烧室通过第二气管连接；压气机和风扇分别通过涡轮驱动，外界空气依次经过风扇，集气缸体、压气机燃烧室，一部分空气和高温燃气驱动涡轮和风扇涡轮旋转，涡轮高速旋转产生推力令一部分高温高压气体从内涵道喷管喷出，产生推力。燃烧室缸体套设在压气机外，且燃烧室缸体内设有燃烧室；燃烧室沿压气机的周向设置；通过这种设计来缩短喷气发动机的长度，以便降低喷气发动机的复杂性。还可以节省喷气发动机占用的空间。集气缸体设置在风扇之后，占用的面积比例并不大，这样就会形成更大的涵道比，有利于增大推力。集气缸体上面的集气漏斗起到了收集空气并形成基础的压缩的效果，能提升空气进入第一气管的可能性。集气缸体、燃烧室和压气机的位置形成了最小的阻力可能。本发明提供的喷气发动机长度短，占用空间小，重量轻，结构简单。

本发明还提供了一种飞机，包括本发明提供的喷气发动机，使用本发明提供的喷气发动机的飞机可以节省喷气发动机占用的飞机机内的空间，增大飞机内部的可用空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。

图1为本发明实施例提供的喷气发动机的结构示意图；

图2为图1的局部放大图；

图3为本发明实施例提供的燃烧室缸体的俯视图；

图4为本发明实施例提供的集气缸体的俯视图；

图5为本发明实施例提供的压气机的结构示意图。

图标：1－压气机；2－风扇；5－涡轮；7－集气缸体；8－燃烧室缸体；11－上缸体；12－下缸体；13－主传动轴；32－第一齿轮；33－盘面；41－转轴；42－第二齿轮；43－转动板；431－缺口；61－紧固件；62－安装孔；111－进气口；121－出气口；331－活塞杆；3311－活塞；15－第一级压气机；16－第二级压气机；17－第三级压气机；71－集气漏斗；81－燃烧室；51－第一级涡轮；52－第二级涡轮；53－风扇涡轮；91－第一轴；92－第二轴；93－第三轴；100－壳体；102－支架；103－第三轴承；105－分段处；1041－第一气管；1042－第二气管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的喷气发动机的结构示意图；图2为图1的局部放大图；图3为本发明实施例提供的燃烧室缸体的俯视图；图4为本发明实施例提供的集气缸体的俯视图；图5为本发明实施例提供的压气机的结构示意图。

实施例一

如图1－5所示，本发明提供的喷气发动机，包括：从上到下依次设置在壳体100内的风扇2、集气缸体7、压气机1和涡轮；燃烧室缸体8套设在压气机1外，燃烧室缸体8内设有多个燃烧室81，多个燃烧室81沿压气机1的周向设置；集气漏斗71与压气机1的进气口111通过第一气管1041连接，压气机1的出气口121与燃烧室81通过第二气管1042连接；外界空气依次经过风扇2，集气缸体、压气机1和燃烧室81，从内涵道喷管喷出。

具体而言，外界空气依次经过风扇2，集气缸体、压气机1燃烧室81，一部分空气和高温燃气驱动涡轮和风扇涡轮53旋转，涡轮高速旋转产生推力令一部分高温高压气体从内涵道喷管喷出，产生推力。燃烧室缸体8套设在压气机1外，且燃烧室缸体8内设有燃烧室81；燃烧室81沿压气机1的周向设置，通过这种设计来缩短喷气发动机的长度，以便降低喷气发动机的复杂性。还可以节省喷气发动机占用的空间。集气缸体7设置在风扇2之后，占用的面积比例并不大，这样就会形成更大的涵道比，有利于增大推力。集气缸体7上面的集气漏斗71起到了收集空气并形成基础的压缩的效果，能提升空气进入第一气管1041的可能性。集气缸体7、燃烧室81和压气机1的位置形成了最小的阻力可能。本发明提供的喷气发动机长度短，占用空间小，重量轻，结构简单。

具体而言，风扇2转动，将外界空气吸入本实施例所述的喷气发动机，外界空气经过集气缸体7中的集气漏斗71后，进入压气机1中压缩，形成的高压空气进入燃烧室81，在燃烧室81与燃油混合燃烧，形成高温、高压的气体，高温、高压的气体含有巨大的能量，部分传递给风扇涡轮53和涡轮，用以对应的驱动风扇2和压气机1，另一部分从内涵道喷管喷出，产生推力。

本发明提供的喷气发动机启动时，由电动机带动转子旋转，同时压气机1开始工作，然后在压气机1提供的压缩空气达到了点火之后，就开始打开燃油并进行点火。当燃油点火成功后，涡轮开始在燃烧室81喷出的高温气体下转动，随后带动转子旋转，这时就可以停下电动机并脱开电动机的连接。

本实施例的可选方案中，压气机1包括第一级压气机15、第二级压气机16和第三级压气机17；涡轮包括第一级涡轮51、第二级涡轮52和风扇涡轮53；第一级涡轮51与第一级压气机15连接；第二级涡轮52与第二级压气机16连接；风扇涡轮53与所述第三级压气机17。

第一级涡轮51驱动第一级压气机15；第二级涡轮52驱动第二级压气机16；风扇涡轮53驱动第三级压气机17。

需要说明的是压气机1可以包括多级，涡轮也可以包括多级涡轮。本实施例中，三级只是示例，并不做限制。

本实施例所述的压气机1包括第一级压气机15、第二级压气机16和第三级压气机17；涡轮包括第一级涡轮51和第二级涡轮52为优选方案。

本实施例的可选方案中，风扇2通过第一轴91与风扇涡轮53连接；第三级压气机17通过第一轴91与风扇涡轮53连接；第二级压气机16通过第二轴92与第二级涡轮52连接；第一级压气机15通过第三轴93与第一级涡轮51连接；第二轴92与第三轴93为中空轴，第二轴92套设于第一轴91外部，且第二轴92与第一轴91之间设有第一轴承；第三轴93套设于第二轴92外部，且第三轴93与第二轴92之间设有第二轴承。

需要说明的是，涡轮可以包括多级涡轮，有几个涡轮，就有几个轴与之对应。本实施例中，三级只是示例，并不做限制。

本喷气发动机的轴有两个区域。前端是一个区域，后端是一个区域。前端是风扇2轴，有几个风扇2就对应着几个轴。后端是涡轮轴，有几种涡轮就对应着几个轴。喷气发动机使用的是旋转活塞式压气机1，压气机1布局在燃烧室81的内部，燃烧室81被设计在压气机1外面包围着压气机1，通过这种设计来缩短喷气发动机的长度，以便降低喷气发动机的复杂性。还可以为飞机节省喷气发动机占用的机内空间，增大飞机内部的可用空间。

本实施例的可选方案中，燃烧室81为管型燃烧室81。

管形燃烧室81中的每个管形火焰筒有单独的外套，组成一个单管燃烧室81。一台喷气发动机可以有若干个单管燃烧室81，沿周向装在喷气发动机上，其中几个燃烧室81装有点火装置。各燃烧室81之间通过联焰管来传焰和均压。管形燃烧室81易调试，强度与刚性好、装拆与维护方便。

本实施例的可选方案中，壳体100上设有支架102；所述第一轴91与所述支架102之间设有第三轴承103。支架102可以用于支撑第三轴承103和转子。

如图5所示，本实施例的可选方案中，压气机1包括：至少两段缸体、主传动轴13、旋转活塞3311组件和隔板组件；旋转活塞3311组件安装在主传动轴13上，主传动轴13可旋转的安装在缸体的内腔中；隔板组件可转动的安装在两段缸体的分段处105；隔板组件、旋转活塞3311组件能与缸体的内壁组成密闭的气室；缸体上分别设有进气口111和出气口121。

本发明提供的压气机1包括：至少两段缸体、主传动轴13、旋转活塞3311组件和隔板组件。压气机1在主传动轴13的带动下进行工作，主传动轴13带动旋转活塞组件和隔板旋转，活塞3311组件由该主传动轴13直接驱动，气体从进气口111进入缸体内，推动旋转活塞3311组件在缸体内转动，同时隔板组件也在缸体内有序的转动，通过旋转活塞3311组件将气体压入隔板组件、旋转活塞3311组件与缸体的内壁组成的密闭气室中，随着旋转活塞3311组件的转动，气体被压缩，之后气体从出气口121排出。结构简单，并且压缩空气效率高，可以替代传统的轴流式压气机1应用在喷气发动机之中。

本实施例的可选方案中，缸体为环形，包括上缸体11和下缸体12，上缸体11的内壁上设有进气口111和环形第一凹槽，下缸体12的内壁上设有出气口121和环形第二凹槽；旋转活塞3311组件上设有与第一凹槽和第二凹槽配合的密封圈；上缸体11和下缸体12通过紧固件61连接后形成可容纳旋转活塞3311组件的空间。

圆环缸体被分成若干段，将圆环缸体分成2段是一种优选方案，实际上可以是2段到N段。在圆环缸体上的每一段都有两个小洞，一个是进气口111，一个是出气口121。当旋转活塞3311在飞速旋转的时候，必须有出气口121让压缩的空气出离，也必须有进气口111让活塞3311的后部能吸入空气。

另外，缸体分成上下两部分，组装起来后才形成整个圆环缸体。这是为了能将旋转活塞3311组件安装进入圆环缸体之内而进行的设计。

本实施例的可选方案中，旋转活塞3311组件包括第一转轴31、第一齿轮32和盘面33；第一转轴31与主传动轴13连接；盘面33上设有活塞杆331，活塞杆331上设有活塞3311；密封圈设置在盘面33上。

旋转活塞3311组件活塞杆331的末端有活塞3311，当旋转活塞3311组件旋转的时候，活塞3311就在圆环缸体内进行圆周运动。需要说明的是，压缩是间歇式的，仅当转动板43隔开两段缸体时才是压缩运动。另外，旋转活塞3311组件的盘面33上还有一个圆环密封圈和圆环缸体紧密贴合，形成密封效果，以便活塞3311在转动的时候，圆环缸体不会漏气。优选的，活塞3311为圆形。

本实施例的可选方案中，隔板组件包括转轴41、第二齿轮42和转动板43；转轴41可转动的设置在缸盖上；转动板43上设有能使活塞3311通过的缺口431。

转轴41可以是转动轴、旋转轴，转轴41可以通过轴承安装后设置在缸盖上，只要是能转轴41旋转即可。

在本发明实施例中，每当转动板43旋转到以缺口431处对准主传动轴13时，旋转活塞3311就刚好运动到两个分段之间，然后刚好可以穿过转动板43，接着进入另一个分段的圆环缸体。

隔板组件安装在圆环缸体的分段处105，当转动板43上的缺口431处朝向主传动轴13时，圆环缸体的两个分段之间的空间就会连接在一起，此时，旋转活塞3311能够经过。当隔板组件的其他部位，没有开口的部位堵住圆环缸体截面时，此时两个分段缸体之间的空间被隔断开来。这时，就会形成一段密闭的气室，活塞3311在这个扇圆环形的气室中可以进行压缩气体的动作。

转动板43上面的缺口431的形状：既能够保证旋转活塞3311，又使隔板组件、旋转活塞3311组件与缸体的内壁组成密闭的气室。实际上就是旋转活塞3311组件的活塞3311和盘面33进行旋转时拖曳而成的形状。通常是一个圆和一个杆沿着一个圆弧拖曳而成的形状。具体的形状要拖曳到多大，要按实验结果来确定。

压气机1还包括缸盖；缸盖包括上缸盖和下缸盖；上缸盖和下缸盖上分别设有支撑架和固定架；上缸盖设置在上缸体11的上方，且上缸盖与上缸体11通过紧固件连接；下缸盖设置在所述下缸体12的下方，且下缸盖与所述下缸体12通过紧固件连接。

因为圆环缸体是分段的，分段之间还是完全不连接的，只能通过将不同分段装在压气机1缸盖上面来固定，通过上缸盖和下缸盖可以将分段的缸体组成一个整体。安装时，通过使用紧固件穿过设置在缸盖上的安装孔分别将上缸盖和上缸体11、下缸盖和下缸体12安装在一起。

本实施例的可选方案中，活塞3311呈圆型。

需要说明的是，多个隔板组件：用于在缸体的分段之间形成密封和连通两种效果，和活塞3311通过齿轮体系进行同步，当旋转活塞3311转动一圈的时候，隔板组件也转动了N圈。而每当活塞3311要在圆环缸体内经过两个分段之间的地方的时候，隔板组件必然转动到缺口431处与圆环缸体截面重合的时候，这样旋转活塞3311才能通过分段之间的间隙。隔板组件和旋转活塞组件之间的运动关系可以通过齿轮组来实现，但并不限于齿轮组。

综上所述，本使用新型提供的喷气发动机具有以下优点：

1、阻力比传统的喷气发动机更小，因为集气缸体7占用的面积比传统的轴流式压气机和离心式压气机都要小，从而阻力更小。燃烧室81和旋转活塞式压气机都有集气缸体7在前面挡着，因此不再增加额外的阻力。

2、更大的涵道比，集气缸体7占用的面积很小，因此风扇2可以有更大的面积用于增大涵道比。因此可以更有效的增加推力。

3、更短的长度：因为使用了旋转活塞式压气机，并将旋转活塞式压气机和燃烧室81同一区域放置，所以节省了传统的轴流式压气机1或离心式压气机1的长度占用，因此能够使喷气发动机的整机长度更短。

4、更轻的重量：因为旋转活塞式压气机的效率更高，组件重量更轻，所以使喷气发动机的整机重量可以做到更轻。

实施例二

本发明还提供了一种飞机，包括喷气发动机。

本发明还提供了一种飞机，包括本发明提供的喷气发动机，使用本发明提供的喷气发动机的飞机可以节省喷气发动机占用的飞机机内的空间，增大飞机内部的可用空间。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种喷气发动机，其特征在于，包括：从上到下依次设置在壳体内的风扇、集气漏斗、压气机和涡轮；

还包括套设在所述压气机外部的燃烧室缸体，所述燃烧室缸体内设有多个燃烧室，多个所述燃烧室沿所述压气机的周向设置；

集气漏斗与所述压气机的进气口通过第一气管连接，所述压气机的出气口与所述燃烧室通过第二气管连接；

外界空气依次经过所述风扇、所述集气漏斗、所述压气机和所述燃烧室，并从内涵道喷管喷出；

所述压气机包括：至少两段缸体、主传动轴、旋转活塞组件和隔板组件；

所述旋转活塞组件安装在所述主传动轴上，所述主传动轴可旋转的安装在所述缸体的内腔中；

所述隔板组件可转动地安装在两段所述缸体的分段处；

所述隔板组件、所述旋转活塞组件与所述缸体的内壁能组成密闭的气室；

所述缸体上分别设有进气口和出气口。

2.根据权利要求1所述的喷气发动机，其特征在于，所述压气机包括第一级压气机、第二级压气机和第三级压气机；

所述涡轮包括第一级涡轮、第二级涡轮和风扇涡轮；

所述第一级涡轮与所述第一级压气机连接；

所述第二级涡轮与所述第二级压气机连接；

所述风扇涡轮与所述第三级压气机连接。

3.根据权利要求2所述的喷气发动机，其特征在于，所述风扇通过第一轴与所述风扇涡轮连接；

所述第三级压气机通过第一轴与所述风扇涡轮连接；

所述第二级压气机通过第二轴与所述第二级涡轮连接；

所述第一级压气机通过第三轴与所述第一级涡轮连接；

所述第二轴与所述第三轴为中空轴，所述第二轴套设于所述第一轴外部，且所述第二轴与所述第一轴之间设有第一轴承；

所述第三轴套设于所述第二轴外部，且所述第三轴与所述第二轴之间设有第二轴承。

4.根据权利要求3所述的喷气发动机，其特征在于，所述燃烧室为管型燃烧室。

5.根据权利要求4所述的喷气发动机，其特征在于，所述壳体上设有支架；

所述第一轴与所述支架之间设有第三轴承。

6.根据权利要求1所述的喷气发动机，其特征在于，所述缸体为环形，包括上缸体和下缸体，所述上缸体的内壁上设有所述进气口和环形第一凹槽，所述下缸体的内壁上设有所述出气口和环形第二凹槽；

所述旋转活塞组件上设有与所述第一凹槽和所述第二凹槽配合的密封圈；

所述上缸体和所述下缸体通过紧固件连接后形成可容纳所述旋转活塞组件的空间。

7.根据权利要求6所述的喷气发动机，其特征在于，所述旋转活塞组件包括第一齿轮和盘面；

所述第一齿轮设置在所述主传动轴上；

所述盘面上设有活塞杆，所述活塞杆上设有活塞；

所述密封圈设置在所述盘面上。

8.根据权利要求7所述的喷气发动机，其特征在于，所述隔板组件包括转轴、第二齿轮和转动板；

所述转轴可转动地设置在缸盖上；

所述转动板上设有能使所述活塞通过的缺口。

9.一种飞机，其特征在于，包括权利要求1－8任一项所述的喷气发动机。