CN109083764A - 微型双转子涡轮风扇发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微型双转子涡轮风扇发动机，包括核心机、风扇机匣和碳纤维材质的风扇；所述核心机包括轴流式压缩机、轴流式涡轮、低压转子轴、高压转子轴以及燃烧室，所述轴流式压缩机包括低压压缩机和高压压缩机，所述轴流式涡轮包括低压涡轮和高压涡轮；所述风扇、低压压缩机和低压涡轮通过螺纹连接固定安装在低压转子轴上；所述高压转子轴套在低压转子轴的外部，且所述高压转子轴位于低压压缩机和低压涡轮之间，所述高压压缩机和高压涡轮通过螺纹连接固定安装在高压转子轴上所述燃烧室安装在高压压缩机和高压涡轮之间。与现有技术中的微型涡喷发动机相比，本发明的发动机具有高的机安全性、可靠性、可操纵性和燃油效率。
Description
技术领域
本发明属于涡轮风扇发动机技术领域，具体涉及一种微型双转子涡轮风扇发动机。
背景技术
传统的遥控模型飞机或轻型无人驾驶飞机通常使用往复式发动机。往复式发动机也叫活塞发动机，是一种利用一个或者多个活塞将压力转换成旋转动能的发动机，也是一种将活塞的动能转化为其他机械能的机械，主要利用燃料燃烧产生的热能通过液体(如水)或气体的膨胀，从而推动活塞，将热能转化为动能的机械。往复式发动机有许多缺点：发动机振动、输出功率较低。已经有一些微型涡轮喷气发动机正试图克服这些缺点，然而，它们也有其不足之处，例如耗油量大、燃油效率和推重比较低。这也限制了它们的适用性。
发明内容
针对现有技术的缺陷和不足，本发明通过提供一种微型双转子涡轮风扇发动机，以解决现有技术中遥控模型飞机或轻型无人驾驶飞机使用的涡轮发动机耗油量大、燃油效率和推重比较低的技术问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种微型双转子涡轮风扇发动机，包括核心机、风扇机匣和碳纤维材质的风扇；所述风扇位于核心机的前端，所述风扇安装于风扇机匣内；所述核心机包括轴流式压缩机、轴流式涡轮、低压转子轴、高压转子轴以及燃烧室，所述轴流式压缩机包括低压压缩机和高压压缩机，所述轴流式涡轮包括低压涡轮和高压涡轮；所述风扇、低压压缩机和低压涡轮通过螺纹连接的方式由前至后依次固定安装在低压转子轴上；所述高压转子轴套在低压转子轴的外部，且所述高压转子轴位于低压压缩机和低压涡轮之间，所述高压压缩机和高压涡轮通过螺纹连接的方式固定安装在高压转子轴上，所述高压压缩机位于高压涡轮的前端，所述燃烧室安装在高压压缩机和高压涡轮之间。
优选的，所述轴流式压缩机为8级轴流式压缩机，其包括3级低压压缩机和5级高压压缩机。
优选的，所述轴流式涡轮为4级轴流式涡轮，其包括3级低压涡轮和1级高压涡轮。
优选的，所述燃烧室为环形燃烧室。
优选的，所述发动机的最大直径为346mm，最大长度为540mm。
与现有技术相比，本发明的优点：
(1)本发明的发动机外函推力完全来自于风扇所产生的推力，有利于减小推重比，提高遥控模型飞机或轻型无人驾驶飞机的业载能力。
(2)本发明采用碳纤维材质的风扇，使风扇强度大、质量轻，在高速旋转的过程中给轴施加的力小。
(3)本发明采用环形燃烧室，其具有燃烧好、温度均匀、结构简单重量轻等优点。
(4)本发明采用低压转子轴以及套设于其轴外部的高压转子轴，这种双转子的设计，有利于提高压气机的工作效率和减少发动机在工作中的喘振。
(5)本发明充分利用燃烧产生的热能将其转化为机械能，同时可以获得适当的排气温度，燃油效率高。
综上所述，与现有技术中的微型涡喷发动机相比，本发明的发动机具有高的机安全性、可靠性、可操纵性和燃油效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的微型双转子涡轮风扇发动机结构模式图；
图2为图1的纵向剖视图；
图3为图1的右视图；
图4为微型双转子涡轮风扇发动机外观示意图；
附图标记：1、风扇；2、风扇机匣；3、低压压缩机；4、高压压缩机；5、燃烧室；6、高压涡轮；7、低压涡轮；9、高压转子轴；10、低压转子轴。
具体实施方式
本发明涉及一种微型双转子涡轮风扇发动机，其用于为遥控模型飞机或轻型无人驾驶飞机提供动力。该发动机给遥控模型飞机或轻型无人驾驶飞机提供动力的小型液体燃料，包括双转子轴流设计和较大直径的风扇；该发动机通过风扇作为发动机的主要动力源，可以获得更大的推重比；该设计相较于现有的微型涡喷发动机，可以获得较高的燃油效率，充分利用热能，并获得适当的排气温度。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-4所示，一种微型双转子涡轮风扇发动机，包括核心机、风扇机匣和碳纤维材质的风扇。所述核心机包括轴流式压缩机、轴流式涡轮、低压转子轴、高压转子轴以及燃烧室。所述发动机的最大直径(不包含风扇机匣的整流罩部分)为346mm，最大长度(不包含整流罩)为540mm。相较于现有技术中使用铝合金或钛合金等金属材料制造风扇，需要提高轴的强度，并且由于技术原因需要一定量的减少风扇直径，本发明选用碳纤维材质的风扇，使风扇强度大、质量轻，在高速旋转的过程中给轴施加的力小。
所述轴流式压缩机为8级轴流式压缩机，其包括3级低压压缩机和5级高压压缩机，所述轴流式涡轮为4级轴流式涡轮，其包括3级低压涡轮和1级高压涡轮。所述风扇位于核心机的前端，且安装于风扇机匣内。所述风扇、低压压缩机和低压涡轮通过螺纹连接的方式由前至后依次固定安装在低压转子轴上，所述低压涡轮的后端还安装有排气尾管(图中未示出)。
所述高压转子轴套在低压转子轴的外部，且所述高压转子轴位于低压压缩机和低压涡轮之间，所述高压压缩机和高压涡轮通过螺纹连接的方式固定安装在高压转子轴上，所述高压压缩机位于高压涡轮的前端，所述燃烧室安装在高压压缩机和高压涡轮之间，所述燃烧室为环形燃烧室。
本发明的微型双转子涡轮风扇发动机主要安装在遥控模型飞机或轻型无人驾驶飞机制造以及遥控模型飞机或轻型无人驾驶飞机上，其安装位置取决于飞机的实际性能和用途。
本发明的运行原理如下：本发明在发动机核心机前增加一个与涡轮相连接的风扇，作为发动机的主要推力源；通过燃烧产生的高温气体，推动高压涡轮，使其带动高压压缩机转；剩余部分高压气体推动低压涡轮，使其带动风扇和低压涡轮旋转；风扇提供发动机的主要动力，高压压缩机和低压压缩机则将进入发动机的部分空气进行压缩，吹入燃烧室，与燃料混合，点燃，产生高温气体；并进行循环工作。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种微型双转子涡轮风扇发动机，其特征在于：包括核心机、风扇机匣和碳纤维材质的风扇；所述风扇位于核心机的前端，所述风扇安装于风扇机匣内；所述核心机包括轴流式压缩机、轴流式涡轮、低压转子轴、高压转子轴以及燃烧室，所述轴流式压缩机包括低压压缩机和高压压缩机，所述轴流式涡轮包括低压涡轮和高压涡轮；所述风扇、低压压缩机和低压涡轮通过螺纹连接的方式由前至后依次固定安装在低压转子轴上；所述高压转子轴套在低压转子轴的外部，且所述高压转子轴位于低压压缩机和低压涡轮之间，所述高压压缩机和高压涡轮通过螺纹连接的方式固定安装在高压转子轴上，所述高压压缩机位于高压涡轮的前端，所述燃烧室安装在高压压缩机和高压涡轮之间。
2.根据权利要求1所述的微型双转子涡轮风扇发动机，其特征在于：所述轴流式压缩机为8级轴流式压缩机，其包括3级低压压缩机和5级高压压缩机。
3.根据权利要求1所述的微型双转子涡轮风扇发动机，其特征在于：所述轴流式涡轮为4级轴流式涡轮，其包括3级低压涡轮和1级高压涡轮。
4.根据权利要求2或3所述的微型双转子涡轮风扇发动机，其特征在于：所述燃烧室为环形燃烧室。
5.根据权利要求4所述的微型双转子涡轮风扇发动机，其特征在于：所述发动机的最大直径为346mm，最大长度为540mm。
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