CN108533418A - 一种新型微小型双涵道混合排气涡扇发动机 - Google Patents

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李承彬
李东妮
上官凯威
李永明
周仁福
郁雷
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    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
    • F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
    • F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
    • F02K3/06—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type with front fan

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Abstract

本发明涉及一种新型微小型双涵道混合排气涡扇发动机，它是由涡轮喷气式发动机作为核心机增加动力涡轮和风扇改制而成；它由燃气发生器组件(1)、内外涵道机匣壳体组件(2)、推力风扇组件(3)、动力涡轮与排气组件(4)、减速器组件(5)组成；本发明，是为涡扇喷气发动机的微小型化创设一条新路径；本发明拓宽了的微小型涡将喷气发动机使用范围。

Description

一种新型微小型双涵道混合排气涡扇发动机
技术领域
本发明涉及一种微小型航空发动机，特别涉及一种新思路创设的一种新型微小型双涵道混合排气涡扇发动机。
背景技术
纵观近代航空动力装置的发展史，航空燃气涡扇喷气发动机 (以下简称涡扇喷气发动机)的出现最终导致了飞行器性能的翻天覆地的变化，具有划时代的重要意义，不久在涡喷发动机技术的基础上又诞生出了燃气涡轮螺旋桨发动机(简称涡桨发动机)、燃气涡轮风扇发动机(简称涡扇喷气发动机)和燃气涡轴发动机(简称涡轴发动机)等，随着技术的日益成熟，逐步应用于航空领域的各部门中，如大推力的大型航空发动机，现今广泛使用在民航机和军用运输机上。
涡轮喷气发动机与涡扇喷气发动机的工作原理比较如下：
1)涡轮喷气发动机是采用一种直接反作用涡将喷气发动机推进的涡轮喷气发动机装置，当低速空气经进气道后被增压，燃油进入燃烧室燃烧膨胀后以速高高温气流喷出而直接产生反作用推力，一部分气流向外散失，致使工作效率较低。
2)涡扇喷气发动机是一种涵道式高效反作用推进装置；在涡轮喷气发动机的后方再增加N级涡扇，通过外涵道壳体组件带动一定数量的大直径涡扇，构成后置涡扇喷气发动机。当涡扇喷气发动机工作时，吸入空气进入燃烧室，使燃油在燃烧室中燃烧，形成高速、高温气体驱动动力涡轮，通过外涵道壳体组合带动后置风扇转动，并喷出高速、高温燃气产生推力，并与外部气流掺混；后置风扇转动，外部气流进入风扇涵道共同产生推力，提高了效率，降低了油耗。
3)由于涡轮喷气发动机油耗较大、经济性差，直接影响到了飞行器的续航能力和使用成本，采用相同耗油量的涡扇喷气发动机的推力比涡轮喷气发动机的推力成倍增加。
微小型航空发动机产品应用领域广泛、需求量大、竞争激烈。微小型航空发动机是集现代微电子技术、控制技术、材料技术、制造技术为一体的高科技动力系统，与传统的涡扇喷气发动机相比，具有尺寸小、重量轻、结构简单等优点。在技术发展上是属我国的技术瓶颈，解决难度较大。国外一些军事强国，己将微小型双涵道涡扇喷气发动机作为制导武器的新型动力源，广泛应用于海、陆、空的舰载、机载、地面发射制导武器，例如：空射反坦克武器、机载空对舰武器、机载空对地武器、巡飞武器、弹药布撒器、无人驾驶飞机等武器装备，极大提高了制导武器的机动性和远程性，如美国“战斧”巡航武器的动力装置选装了小型涡扇喷气发动机。
但是，由于微小型双涵道涡扇喷气发动机的体积小、重量轻，用传统的思路研发微小型双涵道涡扇喷气发动机所需要的技术难度极大，成本也将随之大幅增加，综上所述需寻求一种新型的设计理念和技术手段来研发小型涡扇喷气发动机。
发明内容
本发明的目的是:
1)需寻求一种新型的设计理念和技术手段来研发小型涡扇喷气发动机；
2)利用寻求的新型的设计理念和技术手段研发思路。创设一种结构简单，低油耗，成本低，维护易的一种新型微小型双涵道混合排气涡扇发动机。
实现本发明目的的技术方案是：以现有的成熟技术，选择一种结构简单、性能良好、环境适应性强、维修性好的微小型涡轮喷气发动机作为微小型化涡扇喷气发动机的核心机与功能组件，进行局部结构改进、接口改进装配而成。其特征在于：它是由改制的涡轮喷气式发动机作为燃气发生器制成；它由燃气发生器组件1、内外涵道机匣壳体组件2、推力风扇组件3、动力涡轮与排气组件4、减速器组件5组成；前述的燃气发生器组件1的燃气喷射口与动力涡轮与排气组件4的进气口密封连接。
前所述的涡轮喷气发动机1由改制的微小型混合排气涡扇发动机替代，将燃气发生器组件1尾喷管改制出适用于动力涡轮41的动力涡轮导向器12与排气组件42所要求的接口，实施密封连接。
所述内外涵道机匣壳体组件2设有外涵机匣21、内机匣22；外涵机匣 21和内机匣22通过支板和风扇出口导叶32连接，外涵机匣长度与发动机总长度相当。
所述推力风扇组件3设有风扇叶盘31、风扇出口导叶32。
所述动力涡轮与排气组件4设有动力涡轮41、排气壳体42。
所述减速器5设有齿轮减速器51、输入轴52和输出轴53。
本发明具有积极的效果：
(1)本发明是寻求到一种新型的设计理念和技术手段(以现有的成熟技术，选择一种结构简单、性能良好、环境适应性强、维修性好的微小型涡轮喷气发动机作为微小型化涡扇喷气发动机的核心机与功能组件，进行局部结构改进、接口改进装配而成。)为涡扇喷气发动机的微小型化研制及生产创设一条新路径。为涡扇发动机的小型化提供了帮助；
(2)本发明扩大了微小型涡轮喷气发动机使用范围；
(3)本发明创设一种研制涡扇喷气发动机新思路、新方法；
(4)本发明的涡扇喷气发动机耗油率低。
(5)本发明的涡扇喷气发动机红外特征小，高温壳体与外界隔离，高温燃气与外涵气流充分混合后排出。
(6)本发明的涡扇喷气发动机通过轴向反置核心机，解决了传统双转子涡扇发动机转子支撑结构复杂的问题。
(7)本发明利用风扇的增压，提高了原型涡喷发动机压缩比，提升了热效率。
(8)本发明通过减速器降低风扇转子转速，使风扇处于理想工作转速，提升了风扇效率。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明的推力系统的原理示意图；
图2为本发明实施例1的结构示意图。
具体实施方式
(实施例1)
见图2，本发明具有燃气发生器组件1、内外涵道机匣壳体组件2、推力风扇组件3、动力涡轮与排气组件4和减速器组件5；所述推力风扇组件3的风扇叶盘31与减速器5输出轴固连；动力涡轮与排气组件4 与减速器5的输入轴连接。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而己，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型微小型双涵道混合排气涡扇发动机，其特征在于：它是由改制的涡轮喷气式发动机作为燃气发生器制成；它由燃气发生器组件(1)、内外涵道机匣壳体组件(2)、推力风扇组件(3)、动力涡轮与排气组件(4)、减速器组件(5)组成；所述的燃气发生器组件(1)置入内外涵道机匣壳体组件(2)的内壳体内部、燃气发生器组件(1)后端与动力涡轮与排气组件(4)连接，动力涡轮与排气组件(4)与减速器组件(5)的输入轴连接，推力风扇组件(3)安装于减速器组件(5)的输出轴；燃气发生器组件(1)的燃气通过动力涡轮与排气组件(4)的排气管转向后喷射入外涵道内并与外涵道气流掺混，射流方向与外涵道空气流方向一致；构成一种新型微小型双涵道混合排气涡扇发动机。
2.根据权利要求1所述的一种新型微小型双涵道混合排气涡扇发动机，其特征在于：所述燃气发生器组件(1)由改制的微型涡轮喷气发动机替代，它由微型涡喷发动机(11)、尾喷管改制的动力涡轮导向器(12)组成。
3.根据权利要求1所述的一种新型微小型双涵道混合排气涡扇发动机，其特征在于：所述内外涵道机匣壳体组件(2)设有外涵机匣(21)、内机匣(22)；气流经过风扇后分为两股，一股进入外涵道，另一股通过内机匣内侧间隙进入燃气发生器组件(1)的空气进口，同时冷却燃气发生器组件(1)外壳。
4.根据权利要求1所述的新型微小型双涵道混合排气涡扇发动机，其特征在于：所述推力风扇组件(3)设有风扇叶盘(31)、风扇导向叶片(32)。
5.根据权利要求1所述的新型微小型双涵道混合排气涡扇发动机，其特征在于：所述动力涡轮与排气组件(4)设有动力涡轮(41)、排气壳体(42)，动力涡轮(41)与减速器(5)的输入轴连接。
6.根据权利要求4所述的新型微小型双涵道混合排气涡扇发动机，其特征在于：所述减速器(5)设有齿轮减速器(51)、输入轴(52)和输出轴(53)，输出轴(53)风扇叶盘(31)连接。
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