CN110714838A - 一种采用燃气起动的涡轮喷气发动机 - Google Patents

一种采用燃气起动的涡轮喷气发动机 Download PDF

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张立堂
王苗苗
徐志伟
刘泽祥
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Abstract

本发明公开了一种采用燃气起动的涡轮喷气发动机，其包括三级压气机(2)、连接三级压气机(2)的环形燃烧室(4)、连接环形燃烧室(4)的收敛喷管(6)，以及内置于收敛喷管(6)的火药起动器组件。本发明发动机结构简单可靠，火药起动器内置于发动机喷管内，不占用外部空间；火药起动器安装在导流环上，易于更换及检测；发动机适配埋入式进气道，能够满足导弹快速起动要求。

Description

一种采用燃气起动的涡轮喷气发动机
技术领域
本发明属于发动机技术领域，涉及一种采用燃气起动的涡轮喷气发动机。
背景技术
起动是航空发动机的一个重要的起始过程，航空发动机起动成功的基本要求是在压气机不喘振和涡轮前不超温的情况下，在一定的时间内按照给定的起动程序和供油规律点燃燃烧室内油气混合物，将发动机加速到慢车。起动过程有两种：地面起动和空中起动。地面起动即发动机在地面从静止的停车状态加速到慢车状态的过程；空中起动即发动机空中起动加速到慢车状态的过程。
航空发动机起动都需要起动源，也就是说发动机在进入慢车转速以前必须有动力源带动，只有达到一定转速后，燃烧室内的气流才能建立其稳定燃烧所需要的气流压力和温度。
对于200kgf级别的弹用涡喷，其地面起动过程一般采用高压气起动、电机起动等方式，空中起动一般采用风车起动。
对于上述起动方法，高压气起动起动需要高压气罐支持，体积重量大，只适合于地面起动。
电机起动对供电需求较大，需使用较大的电源，与高压气起动一样适用于地面起动。
风车起动对发动机风车转速有一定要求，如果在给定的飞行速度条件下，发动机转速达不到可以起动的风车转速，会造成发动机无法起动导致任务失败。风车起动一般只适配于S形进气道。
随着导弹隐身需求、装填密度提高，S形进气道占用空间大等缺点而不能满足总体设计的需求，进气道设计倾向于适用埋入式进气道。
对于埋入式进气道，由于总压恢复系数低、出口流程畸变大等特点，传统的风车起动遇到很大困难，对于发动机起动提出了新的挑战。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：提供一种采用燃气起动的涡轮喷气发动机，以适用于埋入式进气道的特点，拓宽涡喷发动机使用范围。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种采用燃气起动的涡轮喷气发动机，其包括三级压气机2、连接三级压气机2的环形燃烧室4、连接环形燃烧室4的收敛喷管6，以及内置于收敛喷管6的火药起动器组件。
其中，所述三级压气机2前端连接进气机匣1，后端通过耳片式主接头3连接环形燃烧室4前端。
其中，所述环形燃烧室4后端通过导流环组件5连接收敛喷管6。
其中，所述三级压气机2前部外周面上设置有滑油箱7。
其中，所述火药起动器组件包括涡轮转子8、火药起动器9和连接螺栓10，火药起动器9通过四个连接螺栓10安装在导流环组件5上，实现火药起动器内置安装。
其中，所述涡轮转子8上带有起动涡轮，火药起动器9产生的燃气通过吹动起动涡轮带动涡轮转子8旋转。
其中，所述导流环组件5为高温合金3D打印形成。
其中，所述涡轮喷气发动机的工作过程为：
导弹助推发射后，发动机处于风车状态，空气通过进气道进入发动机；
开启发动机供油，火药起动器9按指定时序点火；
火药起动器9喷出高速燃气流推动涡轮转子8转动，带动整个发动机转子达到指定转速，随着转速上升，进入发动机空气流量逐渐增加，与喷入环形燃烧室4的燃油进行参混；
发动机点火，点着环形燃烧室4经参混后的油气，发动机正常工作加速到工作状态。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的采用燃气起动的涡轮喷气发动机，发动机结构简单可靠，火药起动器内置于发动机喷管内，不占用外部空间；火药起动器安装在导流环上，易于更换及检测；发动机适配埋入式进气道，能够满足导弹快速起动要求。
附图说明
图1为涡轮喷气发动机结构；
图2为火药起动器组件安装结构。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，本发明采用燃气起动的涡轮喷气发动机包括三级压气机2、连接三级压气机2的环形燃烧室4、连接环形燃烧室4的收敛喷管6，以及内置于收敛喷管6的火药起动器组件。
三级压气机2前端连接进气机匣1，后端通过耳片式主接头3连接环形燃烧室4前端。环形燃烧室4后端通过导流环组件5连接收敛喷管6。
三级压气机2前部外周面上设置有滑油箱7。
火药起动器组件安装结构见图2，主要包含：涡轮转子8、火药起动器9和连接螺栓10，火药起动器9通过四个连接螺栓10安装在导流环组件5上，实现了火药起动器内置安装。
涡轮转子8上带有起动涡轮，火药起动器9产生的燃气通过吹动起动涡轮带动涡轮转子8旋转，起动涡轮可以经受多次火药起动而不更换。
其中，导流环组件5为高温合金3D打印而成，强度可靠性高。。
本发动机为弹用小型涡喷发动机，经地面试验与飞行试验验证，可以与埋入式进气道匹配工作。
本发明发动机使用时的主要工作过程是：
导弹助推发射后，发动机处于风车状态，空气通过进气道进入发动机；
开启发动机供油，火药起动器9按指定时序点火；
火药起动器9喷出高速燃气流推动涡轮转子8转动，带动整个发动机转子达到指定转速，随着转速上升，进入发动机空气流量逐渐增加，与喷入环形燃烧室4的燃油进行参混；
发动机点火，点着环形燃烧室4经参混后的油气，发动机正常工作加速到工作状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种采用燃气起动的涡轮喷气发动机，其特征在于，包括三级压气机(2)、连接三级压气机(2)的环形燃烧室(4)、连接环形燃烧室(4)的收敛喷管(6)，以及内置于收敛喷管(6)的火药起动器组件。
2.如权利要求1所述的采用燃气起动的涡轮喷气发动机，其特征在于，所述三级压气机(2)前端连接进气机匣(1)，后端通过耳片式主接头(3)连接环形燃烧室(4)前端。
3.如权利要求2所述的采用燃气起动的涡轮喷气发动机，其特征在于，所述环形燃烧室(4)后端通过导流环组件(5)连接收敛喷管(6)。
4.如权利要求3所述的采用燃气起动的涡轮喷气发动机，其特征在于，所述三级压气机(2)前部外周面上设置有滑油箱(7)。
5.如权利要求4所述的采用燃气起动的涡轮喷气发动机，其特征在于，所述火药起动器组件包括涡轮转子(8)、火药起动器(9)和连接螺栓(10)，火药起动器(9)通过四个连接螺栓(10)安装在导流环组件(5)上，实现火药起动器内置安装。
6.如权利要求5所述的采用燃气起动的涡轮喷气发动机，其特征在于，所述涡轮转子(8)上带有起动涡轮，火药起动器(9)产生的燃气通过吹动起动涡轮带动涡轮转子(8)旋转。
7.如权利要求6所述的采用燃气起动的涡轮喷气发动机，其特征在于，所述导流环组件(5)为高温合金3D打印形成。
8.如权利要求7所述的采用燃气起动的涡轮喷气发动机，其特征在于，所述涡轮喷气发动机的工作过程为：
导弹助推发射后，发动机处于风车状态，空气通过进气道进入发动机；
开启发动机供油，火药起动器(9)按指定时序点火；
火药起动器(9)喷出高速燃气流推动涡轮转子(8)转动，带动整个发动机转子达到指定转速，随着转速上升，进入发动机空气流量逐渐增加，与喷入环形燃烧室(4)的燃油进行参混；
发动机点火，点着环形燃烧室(4)经参混后的油气，发动机正常工作加速到工作状态。
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