CN108590862A - 一种微小型后径式涡轮喷气动力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微小型后径式涡轮喷气动力装置，包括壳体、托转电机、进气机匣、压气机叶轮、轴径向扩压器机匣、延伸轴、燃烧室和涡轮，工作时由托转直流电机带动压气机叶轮，一同带动带有延伸轴的径向透平涡轮转子，产生高压气流通过轴径向扩压器机匣迅速增压，动力装置瞬间点火，燃油经过后端伞式装置在高温高压下雾化，在高压端的后部燃烧室主燃区和补燃区混合燃烧，高温高压下的气体能量在涡轮中热膨胀做功，以反作用力提供动力，高温高速残留气体经尾喷管喷出。与现有技术相比，有效保证发动机推力的增大，保证高温高速轴承的润滑，燃油的雾化作用，促使轴承润滑和燃油进入蒸发管雾化充分，燃烧稳定，反向推力作用更大。
Description
技术领域
本发明涉及航空技术领域，具体来说是一种微小型后径式涡轮喷气动力装置。
背景技术
随着我国在航空发动机技术上的提高和迅速发展，国内定义于涡轮喷气发动机工作原理基本一致，按照推力的级别分为大型、中型、小型、微小型、微型等型号涡喷发动机，大型的推力属于吨级以上，如涡喷7等系列，其内部结构复杂，多轴，高低压多级，中型推力在1000公斤以上，小型推力在100公斤至900公斤之间，其内部结构稍低于大型和中型，微小型推力在20公斤至100公斤之间，结构相对简单，推力又低于小型和高于微型的级别，由于成本价格相对低廉，也是我国国防事业导弹发电、助推和军事演习靶机的首选，而微型推力在3公斤至18公斤之间，属于现有国内用于航模和爱好者一款轴流式涡喷发动机，体积小，推力小，并且还存在轴承烧蚀散架和燃烧不稳定等弊端现象，局限于军用和民用高精度热力机械行业领域的应用范围，基于此，本方案研发一种微小型后径式涡轮喷气动力装置，一种用于军民融合精密的热力机械动力装置，应用于航空靶机、巡航导弹助推和游艇动力等方面。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的缺陷，提供一种微小型后径式涡轮喷气动力装置来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种微小型后径式涡轮喷气动力装置，包括壳体、托转电机、进气机匣、压气机叶轮、轴径向扩压器机匣、延伸轴、燃烧室、导向器、涡轮和尾喷管，其特征在于：所述的壳体的一端设置进气机匣，所述的壳体中心轴线位置能够转动的设置延伸轴，所述的延伸轴通过固定在壳体内部的轴承室里面的两端止推轴承支撑固定，所述的延伸轴靠近进气机匣的一端设置压气机叶轮，所述的压气机叶轮套设于延伸轴一端的延伸套筒轴上，所述的延伸轴的另一端设置涡轮，在所述壳体内部位于压气机叶轮和涡轮之间，靠近涡轮上口设置燃烧室，在所述壳体内部位于进气机匣的下端设置轴径向扩压器机匣，所述的轴径向扩压器机匣的下端设置燃烧室，所述的进气机匣中心轴线位置设置托转电机，所述的托转电机由支撑架支撑安装在进气机匣内壁，所述的托转电机与压气机叶轮之间设有摩擦式离合器，所述的摩擦式离合器与压气机叶轮的轴头螺母之间的间隙为2-3mm。
作为优选，所述的托转电机的电机轴上安装有螺旋橡胶套，所述的延伸套筒轴上设有螺母，所述的螺母的轴向中心线与螺旋橡胶套的轴向中心线相重合。
作为优选，所述的轴承室的一端与轴径向扩压器的背面螺钉相连，所述的轴承室的另一端与燃油分配组件相连，所述的轴承室的侧面焊接有与轴承室上端做油槽连接的铜管，所述的轴承室的另一端与燃油分配组件上的油孔连接。
作为优选，所述的轴承室的两端均安装有止推陶瓷轴承。
作为优选，所述的燃烧室与带有子口的导向器的一端连接，所述的导向器的另一端燃油分配组件相连，所述的燃烧室腔体内焊接有蒸发管。
作为优选，所述的壳体靠近涡轮端还设有尾喷管，所述的尾喷管通过螺钉与壳体连接。
作为优选，所述的涡轮套设于涡轮轴上，所述的涡轮轴上开设有多个散热槽。
本发明的微小型后径式涡轮喷气动力装置不同于国内航模的微型或微小型轴流式涡喷发动机，使用领域不同，尺寸不同，内部部件设计结构不同，基于其他发动机的弊端，如推力小，轴承难以承受高速载荷，本发明逆向设计一套径向透平涡轮，一套前后轴承润滑油槽，一套燃油回置式喷射装置，燃油进行回路反向供油喷射，促使轴承润滑和燃油进入蒸发管雾化充分，燃烧稳定，有效保证发动机推力的增大，保证高温高速轴承的润滑，燃油的雾化作用，设计径向透平涡轮有效增加高压气流切线性回流，运行旋转惯性向力大，促使发动机推力增大的作用。
附图说明
图1为本发明一种微小型后径式涡轮喷气动力装置的结构示意图；
图2为一种微小型后径式涡轮喷气动力装置的高压径向透平涡轮焊接组装图。
其中，1-壳体、2-托转电机、3-进气机匣、4-压气机叶轮、5-轴径向扩压器机匣、6-延伸轴、7-燃烧室、8-涡轮、9-轴承室、10-延伸套筒轴、11-托转电机、12-支撑架、13-摩擦式离合器、14-燃油分配组件、15-导向器、16-尾喷管、17-涡轮轴、18-散热槽、19-燃气组件、20-点火组件。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
参照附图1和图2所示，一种微小型后径式涡轮喷气动力装置，包括壳体1、托转电机2、进气机匣3、压气机叶轮4、轴径向扩压器机匣5、延伸轴6、燃烧室7和涡轮8，所述的壳体1的一端设置进气机匣3，所述的壳体1中心轴线位置能够转动的设置延伸轴6，所述的延伸轴6通过固定在壳体1上的轴承室9固定，所述的延伸轴6靠近进气机匣3的一端设置压气机叶轮4，所述的压气机叶轮4套设于延伸轴6一端的延伸套筒轴10上，所述的延伸轴的另一端设置涡轮8，在所述壳体1内部位于压气机叶轮4和涡轮8之间，靠近涡轮8设置燃烧室7，在所述壳体1内部位于进气机匣3和燃烧室7之间设置轴径向扩压器机匣5，所述的进气机匣3中心轴线位置设置托转电机2，所述的托转电机2由支撑架11支撑安装在进气机匣3内壁，所述的托转电机2与压气机叶轮4之间设有摩擦式离合器13。
需要说明的是，所述的托转电机2为直流9v电机，所述的进气机匣3的上端安装在支撑架11上，下端通过螺钉连接安装在轴径向扩压器5上，所述的进气机匣3呈弧形圆滑过渡，便于进气；所述的压气机叶轮4套在延伸套筒轴10上，并用左旋向螺母力矩18Nn扭矩力拧紧，下端套筒与高压涡轮8相连；所述的轴径向扩压器机匣5上端安装在进气机匣3上，下端和带有螺钉孔的燃烧室7拧紧连接，气流首先进入机匣轴向旋向斜槽内，增压的气体再进入旋向径向槽内，并流向燃烧室7内主燃区和燃油分配组件内进行燃油分配后进入高温的蒸发管内雾化燃烧；所述的延伸轴6的上端与压气机叶轮4左旋向螺母力矩20Nn拧紧，下端的套筒和后端的涡轮8组件轴头螺母左旋向螺母力矩20Nn拧紧，并两端安装有止推式轴承，方向作用于中间方向；所述的轴承室9上端连接在轴径向扩压器机匣5背面，首先轴承室9的下端套入燃烧室7内，轴承室7的下端再与燃油分配组件14连接，轴承室9主体上焊接有直径4毫米铜管，侧面焊接有3毫米铜管和轴承室9上端座油槽连接，主要目的是供给上轴承滑油作用，下端主体管进入底座和燃油分配件座上的油孔连接，轴承室9的上端和下端均安装止推式陶瓷轴承并装有弹簧、隔热套、隔热环和调整垫片；将安装好轴承室组件与带有母口插槽的燃烧室7一起安装于带有子口的导向器15上，燃烧室7腔体钻有进气通孔，主燃区和补燃区通孔大小不一，排列错落有致，腔体内加工焊接有蒸发管，燃油分配组件14的管路的燃油进入高温的蒸发管内，带有压力的燃油遇到高温的蒸发管，迅速增加压力雾化喷出，燃烧室7内的高温雾化气体和点火组件19的通电短路点火装置出现的强击电流相遇，达到点火状态并进行燃烧。
作为优选，所述的托转电机2的电机轴上安装有螺旋橡胶套，所述的延伸套筒轴10上设有螺母，所述的螺母的轴向中心线与螺旋橡胶套的轴向中心线相重合，带有销轴的螺旋橡胶安装在电机上，当电机旋转后，螺旋橡胶套向前甩出，撞在螺母上，带有螺母的延伸轴旋转；当电机旋转速度高，甩出后撞在螺母上，带动延伸轴旋转，然后呢，带有压气机的延伸轴靠增速后，螺母又给螺旋套顶了出来，然后电机就停止了运转。
作为优选，所述的轴承室9的一端与轴径向扩压器5的背面相连，所述的轴承室9的另一端与燃油分配组件14相连，所述的轴承室9的侧面焊接有与轴承室9上端做油槽连接的铜管，所述的轴承室9的另一端与燃油分配组件14上的油孔连接。
作为优选，所述的燃烧室7下端的母口与带有子口的导向器15的一端连接，所述的导向器15的另一端燃油分配组件14相连，所述的燃烧室7腔体内焊接有蒸发管，所述的燃油分配组件14的上端螺钉连接轴承室组件，下端安装在导向器15上部，后端装有止推式陶瓷轴承，所述的燃油分配组件14组成部分包括伞式倒置喷油管，并设置有滑油槽和调整垫片；所述的涡轮8采用的是径向透平式涡轮，工作时随上端压气机叶轮4一同在高速运转时并带有惯性向里，主要是增加上端高温压力，产生推力的主要核心部件，径向透平涡轮8的上端和延伸轴6的下端连接，二者之间安装陶瓷轴承支撑，涡轮8和涡轮轴17高温摩擦焊组成。
作为优选，所述的壳体1靠近涡轮8端还设有尾喷管16，所述的尾喷管16通过螺钉与壳体1连接，所述的尾喷管主要排出残余高温气体。
作为优选，所述的涡轮8套设于涡轮轴17上，所述的涡轮轴17上开设有多个散热槽18。
本领域的技术人员可理解的是，所述的涡轮8核心部件采用耐高韧性、淬透性强的合金钢材料，经过高温热处理调质后加工而成，也可铸造可得，所述的涡轮轴17采用调质热处理后加工而成，最终经涡轮8核心部件和涡轮轴17采用高温摩擦焊精加工而成；所述的散热槽18是为了减少高温旋转的涡轮热应力，而涡轮8的后端采用梅花轴头，便于主机在高温后的散热及分解拆卸；工作时，主燃油含5％润滑油通过主供油管路行至上轴承润滑油槽，剩余大部分油量经至打有六个直径3.8毫米孔到呈伞式喷射管径内到燃烧室7蒸发管进行雾化喷出燃烧，供油的流量大小决定于推动器的启动、低速、怠速到高速状态，滑油槽的设计决定于轴承润滑程度，量大影响本发明动力装置的效率，量小影响轴承的寿命，可能造成轴承散架损坏，最终导致动力装置的报废。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种微小型后径式涡轮喷气动力装置，包括壳体(1)、托转电机(2)、进气机匣(3)、压气机叶轮(4)、轴径向扩压器机匣(5)、延伸轴(6)、燃烧室(7)、涡轮(8)、轴承室(9)和导向器(15)，其特征在于：所述的壳体(1)的一端设置进气机匣(3)，所述的壳体(1)内部中心轴线位置能够转动的设置延伸轴(6)，所述的延伸轴(6)通过固定在壳体(1)内部的轴承室(9)固定，所述的延伸轴(6)靠近进气机匣(3)的一端设置压气机叶轮(4)，所述的压气机叶轮(4)套设于延伸轴(6)一端延伸套筒轴(10)上，所述的延伸轴的另一端设置涡轮(8)，在所述壳体(1)内部位于压气机叶轮(4)和涡轮(8)之间，靠近涡轮(8)上口设置燃烧室(7)，在所述壳体(1)内部位于进气机匣(3)的下端设置轴径向扩压器机匣(5)，所述的轴径向扩压器机匣(5)的下端设置燃烧室(7)，所述的进气机匣(3)中心轴线位置设置托转电机(2)，所述的托转电机(2)由支撑架(11)支撑安装在进气机匣(3)内壁，所述的托转电机(2)与压气机叶轮(4)之间设有摩擦式离合器(13)。
2.根据权利要求1所述的一种微小型后径式涡轮喷气动力装置，其特征在于：所述的托转电机(2)的电机轴上安装有螺旋橡胶套，所述的延伸套筒轴(10)上设有螺母，所述的螺母的轴向中心线与螺旋橡胶套的轴向中心线相重合。
3.根据权利要求1所述的一种微小型后径式涡轮喷气动力装置，其特征在于：所述的轴承室(9)的一端与轴径向扩压器(5)的背面相连，所述的轴承室(9)的另一端与燃油分配组件(14)相连，所述的轴承室(9)的侧面焊接有与轴承室(9)上端做油槽连接的铜管，所述的轴承室(9)的另一端与燃油分配组件(14)上的油孔连接。
4.根据权利要求3所述的一种微小型后径式涡轮喷气动力装置，其特征在于：所述的轴承室(9)的两端均安装有止推陶瓷轴承。
5.根据权利要求1所述的一种微小型后径式涡轮喷气动力装置，其特征在于：所述的燃烧室(7)与带有子口的导向器(15)的一端连接，所述的导向器(15)的内孔与另一端燃油分配组件(14)相连，所述的燃烧室(7)墙体内焊接有蒸发管。
6.根据权利要求1所述的一种微小型后径式涡轮喷气动力装置，其特征在于：所述的壳体(1)靠近涡轮(8)端还设有尾喷管(16)，所述的尾喷管(16)通过螺钉与壳体(1)连接。
7.根据权利要求1所述的一种微小型后径式涡轮喷气动力装置，其特征在于：所述的涡轮(8)套设于涡轮轴(17)上，所述的涡轮轴(17)上开设有多个散热槽(18)。
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