CN108798904A - 一种新型微小型涡桨喷气发动机 - Google Patents

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李承彬
李东妮
上官凯威
冯茂龙
周仁福
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Shanghai Xiaofeng Aviation Technology Co Ltd
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Shanghai Xiaofeng Aviation Technology Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/36—Power transmission arrangements between the different shafts of the gas turbine plant, or between the gas-turbine plant and the power user
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
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Abstract

本发明涉及一种新型微小型涡桨喷气发动机，它是由涡轮喷气式发动机为核心机取代了涡桨喷气发动机中的燃气发生器组件改制而成；它由燃气发生器组件(1)、动力涡轮与排气组件(2)、减速器组件(3)、螺旋桨(4)组成；减速器组件(3)前端与动力涡轮与排气组件(2)连接，输出轴(33)连接螺旋桨(4)；本发明为涡桨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桨发动机使用范围。

Description

一种新型微小型涡桨喷气发动机
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涡桨喷气发动机。
背景技术
纵观近代航空动力装置的发展史，航空燃气涡桨喷气发动机(以下简称涡桨发动机)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)、燃气涡扇发动机(简称涡扇发动机)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、航空活塞发动机与涡桨发动机的工作原理及特性比较如下：
1)涡轮喷气发动机是一种直接反作用推进装置，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)活塞式航空发动机是一种4冲程、电嘴点火的汽油发动机。工作时通过活塞在汽缸内往复运动4次(即4个冲程)。4个冲程依次为吸气、压缩、膨胀和排气,合起来形成1个定容加热循环。活塞式航空发动机技术成熟，耗油率低，缺点在于功重比小，升限低。
3)涡桨发动机由涡喷发动机衍生而来，在涡喷气发动机的后方再增加N级涡桨，通过涡轮变速器组合带动一定数量的大直径螺旋桨，构成涡轮螺旋桨发动机。当涡桨喷气发动机工作时，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，通过减速器带动螺旋桨转动，驱动空气向后流动从而产生推力。涡桨发动机通过增加的涡轮级，充分利用出口燃气的剩余能量，提高了效率，降低了油耗。
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。与传统的涡喷、涡扇发动机相比，涡桨发动机具有推力大、耗油率低、续航性好等优点，与活塞发动机相比，涡桨发动机有推重比高，可靠性好，高空性好等优点。因此小型涡桨发动机广泛用于轻型飞机、军用无人机等，如美军“MQ-9“收割机”无人机和正在研发的“欧洲中空长航时无人机系统”(MALE)的动力装置选用了涡桨发动机。
但是，由于微小型涡桨喷气发动机的体积小、重量轻，用传统的思路研发微小型涡桨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桨喷气发动机。
发明内容
本发明的目的是:
1.是需寻求一种新型的设计理念和技术手段来研发小型涡桨发动机；
2.利用寻求的新型的设计理念和技术手研发思路。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涡桨发动机。
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桨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核心机取代了涡桨喷气发动机中的燃气发生器组件；它由燃气发生器组件1、动力涡轮与排气组件2、减速器组件3、螺旋桨4组成；减速器组件3通过动力涡轮与排气组件2与燃气发生器组件1)连接，减速器组件3另一端的输出轴安装螺旋桨4。
前述的燃气发生器组件1由改制的微型涡喷发动机11和动力涡轮导向器12组成。
前述的动力涡轮与排气组件2设有动力涡轮21、排气组件22，排气组件22与减速器组件3的前端密封连接，燃气经动力涡轮21后从排气组件22排出。
所述减速器组件3设有齿轮减速器31、输入轴32和输出轴33。
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涡桨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。)为涡桨发动机的微小型化研制及生产创设一条新路径。为涡桨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桨喷气发动机新思路、新方法；
(4)本发明的涡桨发动机油耗低，单位油耗量时推力比核心机成倍增大，可达核心机具有的喷气推力的六倍左右。
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1及图2，本发明新型微小型涡桨喷气发动机包括燃气发生器组件1、动力涡轮与排气组件2、减速器组件3和螺旋桨4，螺旋桨4与减速器组件3输出轴实施固连；减速器组件3另一端通过动力涡轮与排气组件2与燃气发生器组件1连接；所述螺旋桨4的直径为动力涡轮直径的3～10倍。
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 (4)

1.一种新型微小型涡桨喷气发动机，其特征在于：它是由改制的涡轮喷气式发动机作为核心机取代了涡桨喷气发动机中的燃气发生器组件；它由燃气发生器组件(1)、动力涡轮与排气组件(2)、减速器组件(3)、螺旋桨(4)组成；减速器组件(3)通过动力涡轮与排气组件(2)与燃气发生器组件(1)连接，减速器组件(3)另一端的输出轴安装螺旋桨(4)。
2.根据权利要求1所述的一种新型微小型涡桨喷气发动机，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式发动机替代，将微型涡喷发动机(11)尾喷管改制，增加动力涡轮导向器(12)。
3.根据权利要求1所述的一种新型微小型涡桨喷气发动机，其特征在于：所述动力涡轮与排气组件(2)设有动力涡轮(21)、排气组件(22)，排气组件(22)与减速器组件(3)的前端密封连接，燃气发生器组件(1)的燃气经过动力涡轮(21)和排气组件(22)排出。
4.根据权利要求3所述的新型微小型涡桨喷气发动机，其特征在于：所述减速器组件(3)设有齿轮减速器(31)、输入轴(32)和输出轴(33)，输入轴连接动力涡轮(21)，输出轴(33)与螺旋桨(4)固连。
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