CN107178426B - 一种蓄功调速齿轮传动涡轮发动机 - Google Patents

一种蓄功调速齿轮传动涡轮发动机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蓄功调速齿轮传动涡轮发动机，包括风扇、大太阳轮、行星轮、行星架、小太阳轮、电动发电两用电机、主轴轴承、发动机、蓄电池、刹车装置；其特征在于：发动机与小太阳轮相连，小太阳轮与行星轮啮合，行星轮与大太阳轮啮合，行星架与电动发电两用电机相连，电动发电两用电机与蓄电池相连，电动发电两用电机套装在发动机主轴轴承上；行星轮通过轴承安装在行星架上，行星架位于大太阳轮右侧，大太阳轮上安置有刹车装置,风扇安装于大太阳轮轮缘上。本发明的优点是：该减速器能通过调速和蓄能机构调节风扇的转速和输出功率，使其适应飞行条件和飞行状态的变化，可以最大限度的保证发动机的工作稳定性和高效性。

Description

一种蓄功调速齿轮传动涡轮发动机
技术领域
本发明涉及航空发动机领域，特别是涉及一种蓄功调速齿轮传动涡轮发动机。
技术背景
随着航空发动机转子转速要求越来越高，而风扇或螺旋桨转速要求越来越低，矛盾日益尖锐化。现有齿轮传动风扇发动机存在发动机转子高转速要求和风扇低转速要求的矛盾，由于只能实现固定传动比的减速，功率硬连接仍然存在，飞行条件或飞行状态的变化仍然会通过功率传导使得发动机的工作状态发生变化，导致发动机工作点沿共同工作线移动偏离设计工作点，发动机工作效率和工作状态不能始终保证处于最佳；基于对原有齿轮传动风扇发动机的改进，本发明提出的一种蓄功调速齿轮传动涡轮发动机，能较好的解决这一问题，该发动机不光能减速，还能通过调速和蓄能机构调节风扇的转速和输出功率，使其适应飞行条件和飞行状态的变化而维持发动机始终在设计工作点下稳定工作，可以最大限度的保证发动机的工作稳定性和高效性。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种蓄功调速齿轮传动涡轮发动机，该发动机不光能减速，还能通过调速和蓄能机构调节风扇的转速和输出功率，使其适应飞行条件和飞行状态的变化而维持发动机始终在设计工作点下稳定工作，可以最大限度的保证发动机的工作稳定性和高效性。
为解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是：一种蓄功调速齿轮传动涡轮发动机，包括风扇、大太阳轮、行星轮、行星架、小太阳轮、电动发电两用电机、主轴轴承、发动机、蓄电池、刹车装置；其特征在于：发动机与小太阳轮相连，小太阳轮与行星轮啮合，行星轮与大太阳轮啮合，行星架与电动发电两用电机相连，电动发电两用电机与蓄电池相连，电动发电两用电机套装在发动机主轴轴承上；行星轮通过轴承安装在行星架上，行星架位于大太阳轮右侧，大太阳轮上安置有刹车装置,风扇安装于大太阳轮轮缘上。
进一步的，所述电动发电两用电机包括电机定子、电机转子，其特征在于：电机定子外套于电机转子。
本发明的有益效果是：一、比现有齿轮传动风扇发动机(GIF)的固定减速系统更进一步，发动机主轴转速与风扇转速可以完全独立，能分别在各自的最佳状态下高效工作；二、由于发动机主轴跟风扇主轴完全解耦，理论上发动机可以始终稳定在设计工作点工作，高效稳定且易于控制；三、发动机起动时，只要刹住风扇轴，电机和行星齿轮减速器就可以兼做发动机的起动电机和增速器，一物二用；四、理论上，行星齿轮增加了齿轮啮合的浮动性，更有利于均载和提高寿命。
附图说明
图1为本发明较佳实施例一的原理示意图。
图2是本发明较佳实施例一的运动示意图。
图3是本发明较佳实施例二的原理示意图。
图4是本发明较佳实施例二的运动示意图。
图5是本发明较佳实施例一(风扇装于太阳轮上)的原理示意图
图6是本发明较佳实施例二(风扇装于行星架上)的原理示意图。
附：图中各部件的标记如下：(1)风扇、(2)大太阳轮、(3)行星轮、(4)行星架、(5)小太阳轮、(6)电机定子、(7)电机转子、(8)主轴轴承、(9)发动机、(10)蓄电池、(11)刹车装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一：
请参阅图1、2、5，本发明实施例一包括：一种蓄功调速齿轮传动涡轮发动机，包括风扇1、大太阳轮2、行星轮3、行星架4、小太阳轮5、电动发电两用电机、主轴轴承8、发动机9、蓄电池10、刹车装置11；其特征在于：发动机9与小太阳轮5相连，小太阳轮5与行星轮3啮合，行星轮3与大太阳轮2啮合，行星架4与电动发电两用电机相连，电动发电两用电机与蓄电池10相连，电动发电两用电机套装在发动机9主轴轴承上；行星轮3通过轴承安装在行星架4上，行星架4位于大太阳轮2右侧，大太阳轮2上安置有刹车装置11,风扇10安装于大太阳轮2轮缘上。
所述电动发电两用电机包括电机定子6、电机转子7，其特征在于：电机定子6外套于电机转子7。电动发电两用电机对发动机输出功率进行调蓄，发动机9功率大于风扇1需求功率时，电动发电两用电机处于发电状态，通过电机定子6向蓄电池10充电；发动机9功率小于风扇1需求功率时，电动发电两用电机处于电动状态，把蓄电池10电能通过电机转子7给风扇1补充所需功率,发动机9起动时，该电动发电两用电机作为起动电机用。
实施例二
请参阅图3、4、6，本发明实施例二包括：一种蓄功调速齿轮传动涡轮发动机，包括风扇1、大太阳轮2、行星轮3、行星架4、小太阳轮5、电动发电两用电机、主轴轴承8、发动机9、蓄电池10、刹车装置11；其特征在于：发动机9与小太阳轮5相连，小太阳轮5与行星轮3啮合，行星轮3与大太阳轮2啮合，大太阳轮2与电动发电两用电机相连，电动发电两用电机与蓄电池10相连，电动发电两用电机套装在发动机9主轴轴承上；行星轮3通过轴承安装在行星架4上，风扇1安装于行星架4上，行星架4上安置有刹车装置11,大太阳轮2安装于行星架4右侧。
所述电动发电两用电机包括电机定子6、电机转子7，其特征在于：电机定子6外套于电机转子7。电动发电两用电机对发动机9输出功率进行调蓄，发动机9功率大于风扇1需求功率时，电动发电两用电机处于发电状态，通过电机定子6向蓄电池10充电；发动机9功率小于风扇1需求功率时，电动发电两用电机处于电动状态，把蓄电池10电能通过电机转子7给风扇1补充所需功率,发动机9起动时，该电动发电两用电机作为起动电机用。
本发明的工作原理是：对实施例一，发动机9起动时，刹车装置11刹住大太阳轮2和风扇1，电动发电两用电机通过行星架4经行星轮3增速驱动小太阳轮5和发动机9主轴。起动完后工作时，根据行星轮系运动合成原理，风扇1输出转速和功率由发动机9主轴和行星架4的输入共同决定:在发动机9主轴转速和功率稳定不变的前提下，通过控制行星架4的输入转速和功率就能控制大太阳轮2也即风扇1输出转速和功率，以适应风扇1工作需要。行星架4与电机转子7联为一体，能通过电动发电两用电机输入或输出功率调节控制风扇1的输出功率和转速。
对实施例二，发动机9起动时，刹车装置11刹住行星架4和风扇1，电动发电两用电机通过大太阳轮2经行星轮3增速驱动小太阳轮5和发动机9主轴。起动完后工作时，根据行星轮系运动合成原理，风扇1输出转速和功率由发动机9主轴和大太阳轮2的输入共同决定:在发动机9主轴转速和功率稳定不变的前提下，通过控制大太阳轮2的输入转速和功率就能控制行星架4也即风扇1输出转速和功率，以适应风扇1工作需要。大太阳轮2与电机转子7联为一体，能通过电动发电两用电机输入或输出功率调节控制风扇1的输出功率和转速。

Claims (2)

1.一种蓄功调速齿轮传动涡轮发动机，包括风扇、大太阳轮、行星轮、行星架、小太阳轮、电动发电两用电机、主轴轴承、发动机、蓄电池、刹车装置：发动机与小太阳 轮相连，小太阳轮与行星轮啮合，行星轮与大太阳轮啮合，大太阳轮或行星架与电动发电两用电机转子相 连，电动发电两用电机与蓄电池相连，电动发电两用电机转子套装在发动机主轴轴承上；行星轮 通过轴承安装在行星架上；当行星架位于大太阳轮右侧时，大太阳轮上安置有刹车装置,风扇安装于大太阳轮轴或轮缘上；当行星架位于大太阳轮左侧时，行星架上安置有刹车装置,风扇安装于行星架轴或行星架轮缘上；其特征在于通过电动发电两用电机对发动机输出功率进行调蓄，当发动机功率大于风扇需求功率时，电动发电两用电机处于发电状态，通过电机定子向蓄电池充电；当发动机功率小于风扇需求功率时，电动发电两用电机处于电动状态，把蓄电池电能通过电机转子给风扇补充所需功率。
2.根据权利要求1所述的一种蓄功调速齿轮传动涡轮发动机，其特征在于:所述电动发电两用电机包括电机定子、电机转子；电机定子外套于电机转子。
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