CN112081684A - 一种喷气风扇发动机 - Google Patents

Abstract

一种喷气风扇发动机，将发动机体积做“薄”、能量做“密”，作为现有技术未曾考虑过的一种独特构思，巧妙利用风扇中心区域和桨叶内部空间，风扇的中空桨榖直接与核心机旋转对接，燃气推动涡轮旋转后进入风扇的中空桨榖和桨叶内部并充分膨胀，从桨叶喷口排出，在风扇的中空桨榖内还设有自由涡轮，充分吸收燃气动能的同时还起到变速器的作用，燃气进入桨叶时正向推动桨叶，且桨叶采用了先向前再向后弯的特殊结构，充分吸收燃气动能高效旋转，桨叶上设有空气冲压入口，旋转时空气进入桨叶与燃气共同排出，燃烧室设置于压气机匣外围或辐条内部，发动机各个环节之间紧密配合、互相支持，形成紧凑的整体结构，体积小推进效率高，性能优越，可以叠放。

Description

一种喷气风扇发动机

技术领域

本发明涉及航空领域的一种发动机。

背景技术

目前，小型垂直起降飞行器的发动机包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、电动螺旋桨等等，涡喷发动机推进效率低，动能损失大，燃料消耗率大，不适合垂直起降；涡轮螺旋桨推进效率高，但因需要减速装置，存在体积较大、自由涡轮吸收燃气动能能力有限、减速机构不能变速且在非最佳转速时效率低等问题；而涡轮风扇发动机燃气流动是轴向的，因此存在桨叶尺寸与发动机体积之间的矛盾；电动螺旋桨功率大体积小，但电池能量密度低续航能力不足。所以，现有的任何一种发动机，都不能达到效率高、体积小、续航长的兼顾，比如目前飞行背包使用微型涡喷，油耗大、续航短，但如果用涡扇发动机，则体积重量会很大，不是背包了。

而打造一种体积更小、重量更轻、推重比更大的发动机，特别是通过外围燃烧室和高效风扇桨叶喷气，将发动机与桨叶紧凑融合于一体等方式，实现发动机的“薄”，是本申请的一种不同设计构思。原因在于：对于垂直起降，桨叶的尺寸与推进效率密切相关，桨叶直径越大，与空气作用力就越大，推进效率就越高，就越省油，所以为了提高效率，要保证桨叶的尺寸足够大，而为了减小体积只有缩短轴向尺寸，只有“薄”才能化解桨叶尺寸大与发动机体积小之间的矛盾，实现结构紧凑与高效率、高推力的兼顾。从而本发动机可以在需要飞行时从飞行器上伸展开，在不需要飞行时叠放和收回在飞行器上，使飞行器小型化、实用化。

发明内容

本申请提出一种体积小、结构紧凑、效率高、推力大，且可以很“薄”的新型发动机。

一种喷气风扇发动机，其特征在于，包括一核心机，核心机设有燃烧室，还设有压气机转子，所述压气机转子包括压气叶轮和一体连接的转轴，风扇的桨榖和桨叶为中空结构且桨叶上设有喷口（喷口设置在叶梢时推进效率较高，但不是一定要设置在叶梢，可根据不同的设计方案进行设置，包括设置在叶身和叶根），风扇的中空桨榖与核心机固定连接或旋转连接且采取密封措施（一般情况下，风扇的中空桨榖与涡轮机匣或涡轮后的排气管道等旋转连接，但也可以与下述设有燃烧室的环形体的外壁旋转连接），所述压气机转子由涡轮带动或者由齿轮传动机构带动，

在压气机转子由涡轮带动的结构中，设有与压气机转轴一体连接的涡轮，所述涡轮后的排气通道与风扇的中空桨榖内部连通，由燃烧室排出的燃气在推动所述压气机转子涡轮旋转后，进入风扇的中空桨榖和桨叶后从桨叶上的喷口喷出，利用气流反作用力推动风扇旋转；（桨叶喷口，包括设有内置或外置喷管的喷口）

在压气机转子由齿轮传动机构带动的结构中，所述燃烧室出口与风扇内部连通，压气机转子的转轴与风扇通过齿轮传动机构连接（设有与压气机转轴一体连接的齿轮），由燃烧室排出的燃气进入风扇内部从桨叶上的喷口喷出，利用气流反作用力推动风扇旋转，风扇旋转时通过齿轮传动机构带动压气机转子旋转。（燃烧室可延伸至桨叶内部）

注：风扇的中空桨榖就是所述旋转壳体，即桨叶沿其周向设置，与桨叶内部连通且一同旋转的壳体。

在风扇的中空桨榖与核心机旋转连接且压气机转子由涡轮带动的结构中，所述风扇与压气机转轴通过齿轮传动机构连接（为齿轮变速机构，减速器，包括行星齿轮减速器），且燃气推动压气机转子涡轮旋转后（涡轮通过减速齿轮带动风扇旋转），通过风扇的桨叶内部从桨叶上的喷口喷出（剩余燃气也提供一定的推力）；或者，设有自由涡轮，所述自由涡轮设置在所述压气机转子涡轮后的排气通道内（燃气通过的区域都是燃气通道，从涡轮后至桨叶喷口，但最合理的结构是自由涡轮设置在中空桨榖内与桨榖同轴），所述自由涡轮与风扇同轴且与风扇桨榖一体连接或通过齿轮传动机构连接（为齿轮变速机构，减速器，包括行星齿轮减速器），燃气在推动压气机转子涡轮旋转后推动自由涡轮旋转，然后通过风扇的桨叶内部从桨叶上的喷口喷出；

（压气机转子的涡轮位于进气机匣的下方，即离心式涡轮进气机匣挡板的后方）

在风扇的中空桨榖与核心机旋转连接且压气机转子由齿轮传动机构带动的结构中，设有自由涡轮，所述自由涡轮设置在所述压气机转子涡轮后的排气通道上，所述自由涡轮与风扇同轴且与风扇桨榖一体连接，燃气推动自由涡轮旋转后通过风扇的桨榖和桨叶内部从桨叶上的喷口喷出。

在风扇的中空桨榖与核心机旋转连接的结构中，所述压气机转子涡轮排出燃气流本身的旋转方向；或者在自由涡轮与风扇通过齿轮传动机构连接的结构中，所述自由涡轮排出燃气流本身的方向；或者通过在排气通道设有导向静子叶片，使燃气流的方向正向于桨叶旋转方向，在进入桨叶时对桨叶施加旋转推力，且所述桨叶内的燃气通道是相对于桨榖径线为向后弯或先向前再向后弯，使所述燃气在桨叶内流动时对桨叶持续施加旋转推力。（后弯包括弧形、后掠等任何形状，包括桨叶整体的后弯，使燃气通道始终处于后弯形，使燃气逐渐改变方向，使全桨叶在燃气运行过程中吸收燃气动能，这是提高效率，从而降低油耗的有效创新手段）

注：桨叶喷气的设计，也可以大幅降低尺寸，省略了减速齿轮和减少了涡轮数量，将喷气的动能直接转化为风扇的旋转动能，在这个转化过程中桨叶充分吸收喷气的动能，降低了喷气动能的损失，所以发动机整体上排气速度减慢，但风扇高速旋转，提升了空气流量，使推力大幅增加。在本申请材料的结构中，实际上桨叶就是一个较大的涡轮，不仅如此，在本申请材料的结构中，桨榖和桨叶也是燃烧室、尾喷管，由于燃烧室体积的限制和增大功率的需要，在压气机能够达到的最大功率范围内，不断加大供油量，使燃气在压气机转子的涡轮后的桨榖和桨叶内继续燃烧和膨胀，从喷口喷出，使本发动机达到超出燃烧室体积功率的超功率输出，将燃烧室和尾喷管充分融合到风扇的中空桨榖和桨叶内，充分利用发动机桨榖、桨叶等各个贯通的空间，不但进一步减小了发动机尺寸，而且还提高了效能和功率，（由于桨榖与发动机转子的涡轮的排气出口直接旋转对接，热能和流动损失小，使以上优点得以发挥）。核心机直接与风扇旋转连接且密封连通，且在压气叶轮由涡轮带动的结构中，风扇不负载其他构件，提高了风扇的推进效率。燃气在推动压气机转子的涡轮旋转后，带有自旋，形成发散旋转外扩式气流，正好转向径向，有利于进入风扇的中空桨榖，甚至可以不用导向静子叶片，气流即可沿径向旋转式进入桨叶，在进入桨叶时再顺势给桨叶一个旋转的力。而从桨叶喷出的气流没有被浪费掉，而是被涵道筒导向下方，与排气流融合，继续增加排气量和推力。因此，本发动机气流流畅度好，流动损失小，各部件之间紧密联系、互相配合、互相效力，实现完美的契合。

在风扇的中空桨榖与核心机旋转连接的结构中，风扇轴线与压气机转轴的轴线同轴，且：

所述核心机设置于风扇转轴处（就是风扇主轴，这个主轴有时可以认为是理论主轴，也就是其圆周运动的圆心），风扇的中空桨榖套接在压气机转子上且所述燃烧室设置于风扇的中空桨榖内；（中空桨榖就是旋转壳体），注：燃烧室设置于中空桨榖内不一定是燃烧室的全部都处于中空桨榖内部，有部分燃烧室或燃烧室出口处于中空桨榖内部也可以。

或者压气机转子涡轮或涡轮后的排气出口置于风扇的中空桨榖内；

或者压气机转子涡轮后的排气出口与风扇的中空桨榖直接对接连通（在排气出口的位置就直接采取转动连接的措施，在排气出口到风扇桨榖中间不设置不必要的传输结构，尽量缩短从排气出口到桨榖的距离，核心机是没有喷管的）。

风扇外围包括一涵道筒，核心机与涵道筒之间通过一个或数个辐条连接（包括直接连接或通过其他连接体连接，与涵道筒的连接包括固定连接，也可以通过滑道等其他方式连接，从而使涵道筒可以沿滑道上下滑动改变位置，以利于折叠），核心机设有机匣（壳体），包括套在压气叶轮外的进气机匣，进气机匣上设有气流出口，气流出口与燃烧室连通，燃烧室设置在进气机匣的外围（当然，燃烧室的体积不小，而且燃烧室喷口位于涡轮处，所以它不仅仅处于进气机匣的外围，也会处于其他位置如涡轮机匣的外围）：

在进气机匣外设有一环绕在进气机匣外围的中空结构的环形体（只要是环绕在进气机匣外围，无论任何形状，由于其环绕，因此都是环形体），所述燃烧室设置于所述环形体内；或者，辐条与进气机匣的外周连接，辐条内部是中空结构，燃烧室设置于辐条内；或者，在进气机匣外设有一环绕在进气机匣外围的中空结构的环形体，辐条内部是中空结构，辐条与环形体的外周连接且内部连通，燃烧室设置于环形体和辐条内部，所述燃烧室的出口位于压气机转子涡轮前。

注：燃烧室外置于进气机匣的外周，可以使发动机更“薄”，包括辐条内部，不但能够增加燃烧室的容积，从而增大发动机推力，而且还能缩短发动机的轴向尺寸。燃烧室的外置更利于发动机形成整体结构，由于风扇的轴心处桨叶的线速度低，几乎不产生多少推力，因此充分利用此处空间是外置燃烧室的优越之处。不仅如此，燃烧室设置于进气机匣外围还节省了扩压器的空间，可以设置更大的压气叶轮，因为气流向外围流动，本身就起到了减速扩压的作用。更重要的是，由于燃烧室的外置，使燃烧室的出口沿径向汇入涡轮，这更有利于燃气的涡旋式推动涡轮，提高涡轮效率，特别是对向心涡轮的效果好，本发动机优先使用向心涡轮。

注：本申请材料所述的涡轮前和涡轮后与专业术语的意思相同，所述的涡轮下方，与涡轮后的意思基本相同，这样表述的原因是为了更好的说明结构，本申请假设风扇是水平放置的，轴线是与水平面垂直的，这样一些部件可用上下关系表述相对位置，涡轮前和涡轮后更注重表述气流通过的前后关系，涡轮上和涡轮下更注重表述各部件之间的相对位置关系。本申请材料所述的轴线是轴心的理论延长线，轴线同轴就是轴线重合，轴线是理论上的说法，无论其实际上有没有轴，其都有旋转的轴线。

风扇的中空桨榖设有中心轴或不设有中心轴；所述压气机转子的涡轮为径流涡轮或轴流涡轮；所述自由涡轮为径流涡轮或轴流涡轮；所述压气叶轮为离心压气叶轮或轴流离心组合式压气叶轮，

在风扇的中空桨榖设有中心轴的结构中：压气机转子的转轴在其涡轮后继续延伸，延伸部分作为风扇的中心轴与风扇旋转连接（节省了压气机转子的涡轮后从排气出口到桨榖内的空间，风扇桨榖与涡轮轴旋转连接的轴承可以设置在桨榖下部的非燃气通过区，也可以是套轴，在此结构中也可以将延伸的压气机转子涡轮轴伸出风扇下方与所述辐条中心交汇处旋转连接）；或者，所述风扇设有独立的中心轴，且中心轴固定于压气机转子的涡轮后的排气管道内或风扇下方与涵道筒连接的数个辐条的中心交汇处，

（在不设有中心轴的情况下，所述风扇的中空桨榖与核心机通过轴承连接且采取密封措施，此连接是唯一连接，连接处即负责密封，又承担载荷，好处是节省桨榖内的空间，缺点是连接处结构复杂，密封和动平衡很难掌握，摩擦损失大，对结构强度要求高。）

在压气机转子涡轮为所述径流式涡轮的结构中：包括两种结构，第一种结构是向心涡轮，向心涡轮设置于一蜗壳内（蜗壳可以是涡轮机匣本身），燃烧室在涡轮叶片的外缘环绕有朝向涡轮叶片的喷嘴，蜗壳在位于涡轮叶轮的中心处设有排气出口（这是环形喷嘴，且如果燃烧室是环绕进气机匣外周的环形燃烧室，则喷嘴前可设有导向叶片，如果燃烧室是辐条燃烧室，则辐条可以沿涡轮旋转方向涡旋式汇入）；第二种结构是离心涡轮，燃气从涡轮中心向外缘流动，推动涡轮叶片转动，离心涡轮的壳体延伸到涡轮盘外缘形成环状排气出口，所述环状排气出口或离心涡轮整体设置于风扇的中空桨榖内（涡轮叶片立于涡轮盘的盘面沿周向排列，燃烧室出口设置在所述涡轮叶片围成的圈的内侧向外对准涡轮叶片，也可以是从上部到下方和四周设置的涡轮叶片）；在压气机转子涡轮为轴流式涡轮的结构中，所述燃烧室出口设置于进气机匣下挡板的下方的轴流式涡轮前；

在自由涡轮为径流式涡轮的结构中，所述自由涡轮为离心涡轮，自由涡轮叶片从所述压气机转子涡轮后的排气出口处延伸至中空桨榖内的中空桨叶前，与所述压气机转子的涡轮排气出口连接的排气通道的管壁延伸至风扇的中空桨榖内呈伞状向周围延伸，并在自由涡轮叶片的外围设有导向静子叶片；或者，在所述压气机转子涡轮排气出口后，设有第一级导向静子叶片，自由涡轮的叶片设置在在第一级导向静子叶片后，所述排气通道的管壁延伸至风扇的中空桨榖内呈伞状向周围延伸，并在所述自由涡轮叶片的外围设有第二级导向静子叶片；在自由涡轮为所述轴流式涡轮的结构中，自由涡轮设置在所述压气机转子涡轮后。可设有多级自由涡轮。（伞状结构一是为了设置导向静子叶片，中空桨叶前的导向静子叶片可以改变燃气方向，使燃气在进入桨叶同时给桨叶一个推动桨叶旋转的力；二是为了顺向燃气气流方向，防止燃气反流入转动连接的缝隙，有利于密封）。

（自由涡轮为径流式涡轮的效果较好，且应该是离心式涡轮，包括从压气机转子的涡轮的排气出口一直到风扇的中空桨榖内的径向的由轴向转径向的径流涡轮。在自由涡轮通过行星齿轮减速器与风扇的转轴连接的结构中，所述自由涡轮的转轴伸出风扇中空桨榖的下壳外并与风扇下与涵道筒连接的辐条的交汇处转动连接并固定位置，自由涡轮的转轴上设有齿轮，风扇的中空桨榖的下壳外设有齿圈，齿轮和齿圈通过行星轮连接，行星轮架固定于所述风扇下的辐条上。）

注：风扇的桨榖与核心机之间的所述密封措施包括滑动轴承等等，在风扇的桨榖设有中心轴的情况下，可以是风扇的中空桨榖上端设有立管，立管套在核心机主体外部，管壁之间的面非常靠近，仅仅有细小的缝隙，在核心机主体外套有用弹簧下压的环形盖子，盖住中空桨榖的立管的上端从而密封所述缝隙，可通过润滑油等进行密封，此种情况风扇的中空桨榖与发动机主体的管道之间少承受或不承受载荷，只负责密封，载荷由设置在桨榖内的中心轴来负责。

注：设自由涡轮的好处是，由于涡轮和桨叶喷气都有余速损失和热能损失，所以降低桨叶喷气的速度和温度，可以降低最终的余速损失和热能损失，所以在桨叶前设置一个自由涡轮，可以吸收一部分动能，降低燃气温度，这个自由涡轮的直径尽可能大，可以接近最佳转速和吸收更多的动能。同时，多设置一级自由涡轮可增加燃气动能的总吸收量。而且，好处不止于此，与风扇一体连接的自由涡轮还可以起到变速器的作用，当启动时，速度较慢，燃气推动自由涡轮后余速较大，从桨叶上的喷口喷出，使风扇快速旋转，自由涡轮仅提供一小部分旋转推力，当速度达到一定转速时，自由涡轮达到一定转速，此时可以吸收更多的燃气动能，输出更大的功率，使风扇的转速更快，两者之间是自动调节的。还有另一个好处，由于自由涡轮吸收了一部分燃气的动能，燃气的速度和膨胀率有所降低，这就减轻了桨叶传送燃气的负担，减少了流动损失，特别是解决了桨叶为保证燃气流量通畅必须有足够粗的管道，但桨叶截面积又很有限的问题。同时，由于风扇轴部的桨叶线速度较低，产生的推力较小，而且燃气在此处进行方向的改变需要过渡的结构，所以充分利用这一空间，设置一个自由涡轮，也是降低发动机尺寸和增加发动机整体功率的又一个有效措施。另一方面，在自由涡轮通过减速器与桨叶连接的结构中，燃气在推动自由涡轮旋转从而推动风扇旋转后，继续从桨叶的喷口喷出，相比于传统的直接排出的方式，此种方式能够更加充分的利用燃气的能量，从而在比较小的体积内，提供更大的推力。

在设有与进气机匣或与环形体连接的中空辐条的结构中，从辐条靠近核心机的部分到与涵道筒连接的部分的方向，其厚度和宽度逐渐收窄，且朝向下方风扇桨叶的面逐渐抬高远离风扇桨叶，且辐条的截面在与风扇桨叶相对的下部方向也是逐渐收窄，从而不对风扇桨叶上部形成遮挡面，使空气可顺利流向桨叶，

在所述压气机转子的涡轮为向心涡轮或轴流涡轮的结构中，所述风扇的中空桨榖内部，从压气机转子的涡轮后排气出口的轴部到风扇桨榖的底部，设有漫弧形气流导向坡，将从压气机转子涡轮排出的燃气导向径向的桨叶方向，在设有自由涡轮且自由涡轮与风扇一体连接的结构中，所述自由涡轮的叶片设置在所述导向坡上（风扇的桨榖与中心轴旋转连接的轴承设置在导向坡下方），风扇桨榖外缘逐渐变形为桨叶根部形状，使燃气逐渐改变方向和形态进入桨叶内部。

所述风扇的桨叶上设有空气入口，桨叶内设有空气通道，桨叶在旋转时外界空气因空气通道内空气的离心力或空气入口迎风面的气压，从空气入口进入桨叶，空气通道在桨叶内或桨叶喷口前设有出气口，空气从所述出气口进入燃气的通道，并与燃气共同由桨叶喷口排出。（此种结构包括冲压结构和引射结构）

注：桨叶的外壁可以是双层结构，且外层与空气入口连通，一方面，可以为桨叶内保温，另一方面，可以补充空气，降低桨叶内壁温度的同时，促进充分燃烧和膨胀，增加推力，当然也可以将油管连接到桨叶内部，把桨叶作为加力燃烧室，而因为离心力的原因，燃气不会对压气机转子的涡轮造成反压力；另外，空气还有一个更重要的作用，由于燃气与空气作用才能发挥出更大的作用力，产生更大的推力，因此，空气的最主要作用，是在桨叶的喷口前形成一定的阻挡，一方面促进燃气在喷出前充分燃烧和膨胀，另一方面，为燃气提供一个推力介质或者说“踏板”，让燃气推动更多的空气以形成更大的反作用力，就像有弹头的射击后坐力更大一样，因此，在桨叶喷口前设有空气出气口，用一定量的空气为燃气提供“踏板”。

所述桨叶上的喷口喷气方向朝向风扇桨叶旋转的后下方（桨叶旋转的反方向的斜下方，为了不影响后方桨叶，这将会损失一部分动能，所以，通过自由涡轮和后弯式桨叶等结构吸收大部分总动能，减少桨叶喷口的喷气动能，有利于减少动能损失），在桨叶喷口的下方可设有导向板将气流导向下方；

或者，喷口喷气方向朝向风扇桨叶旋转的后方（桨叶旋转的反方向，与桨叶旋转面的直径线和轴线垂直），喷口设置在叶梢，且喷口包括一喷管，所述喷管为立式小翼形设计，在与所述喷管相对的涵道套筒内壁设有气流导向装置，所述气流导向装置包括桨叶喷口所对位置壁面的弧度面和在壁面上设有的若干导向弧板，导向弧板将气流导向下方；或者，所述气流导向装置是在靠近所述桨叶喷口处，沿涵道管圆周设置有若干导向管道，导向管道的入口是所述喷口喷出的气流方向，出口转到朝向下方。

所述桨叶喷口包括一喷管，所述喷管为固定式喷管或弹性张合喷管，所述弹性张合喷管由弹性材质构成，在无气流喷出时弹性闭合，随着喷出气流量增大而张开程度增大的喷管（在气流作用下），这种结构可以提高喷气效率，在同样的喷出气流量的情况下提高气流喷射速度，从而提高反作用力，这类似于用手捏在水管喷头上以提高水流喷射速度。

本申请材料所提供的一种喷气风扇，也是一种单独的创新结构，其可与任何压力气源搭配，风扇的桨榖和桨叶为中空结构，桨叶上设有喷口，所述风扇的中空桨榖与压力气源连通，且与压力气源传输结构固定连接或旋转连接且采取密封措施，所述压力气流进入风扇的桨榖和桨叶，并从桨叶的喷口喷出，利用气流反作用力推动风扇旋转，

在风扇的中空桨榖与压力气源传输结构旋转连接的结构中：风扇的桨榖内设有或不设有自由涡轮，在设有自由涡轮的结构中，所述自由涡轮与风扇同轴且一体连接或通过齿轮传动机构连接，所述压力气流在推动自由涡轮旋转后通过风扇的桨叶内部从桨叶上设置的喷口喷出，

所述压力气流本身的旋转方向；或者在自由涡轮与风扇通过齿轮传动机构连接的结构中，所述压力气流通过自由涡轮后的方向；或者通过在风扇的桨叶前设有导向静子叶片，使压力气流的方向正向于桨叶旋转方向，在进入桨叶时对桨叶施加旋转推力，且所述桨叶内气流通道相对于桨榖经线为向后弯或先向前再向后弯，使所述燃气在桨叶内流动时对桨叶持续施加旋转推力。

风扇的特殊结构使其能够充分吸收气流动能，与任何压力气源连接，可降低发动机尺寸。

本发动机的燃烧室设置在辐条的结构中，燃烧室内部可以包括串联的两部分空间，第一部分与进气机匣的气流出口连通，为空气通道，第二部分与第一部分空间连通，第二部分空间内设有燃烧室，这是为了使空气从更有利于燃烧和最小动能损失的方向进入燃烧室（比如，点火电嘴处），使气流从点火处往涡轮处流动。

在压气机转子的涡轮为轴流涡轮或径流离心涡轮的结构中，燃烧室的出口可以位于进气机匣的下方，燃烧室也可延伸到进气机匣的下方。

在进气机匣与辐条直接连接的结构中，所述各个辐条燃烧室的出口可以在压气机转子的涡轮前汇入一个共同的气流通道。气流通道是密封连通的管道，气流经过的通道都是气流通道，也可以各自的辐条燃烧室各自有各自的出口，在推动压气机转子涡轮的时候，就进入了一个共同的气流通道；也可以是在压气机转子的涡轮前就汇入到一个燃气汇聚室里。（进入燃气汇聚室的气流速度很高，如果不是直接喷向涡轮，有时候需要整流，一般进入壳体的燃烧室出口最好是沿同一个旋转方向涡旋式汇入，这样气流之间减少碰撞，还能形成有利于推动涡轮的涡旋气流，）

本发动机可以做到在风扇直径为50厘米的情况下，厚度仅为15厘米，推力可达到100公斤，耗油量很低，其外形较薄，类似“碟型”。

本发明申请所提出的喷气风扇发动机，将发动机体积做“薄”、能量做“密”，作为现有技术方案未曾考虑过的一种独特构思，巧妙利用风扇的中心区域和桨叶内部空间，风扇的中空桨榖直接与核心机旋转对接且内部连通，燃气从核心机的燃烧室产生，推动涡轮后进入风扇的桨榖和桨叶内部，利用排气通道、桨榖和桨叶内部的空间充分膨胀，再从桨叶喷口排出，在风扇的中空桨榖内还设有自由涡轮，充分利用空间吸收燃气动能，自由涡轮还起到变速器的作用，燃气进入桨叶时正向旋转，风扇桨叶采用了先向前再向后弯的特殊结构，使桨叶充分吸收燃气动能高效旋转，发动机热效率非常高。桨叶上还设有空气冲压入口，利用桨叶高速旋转时的前方气压，使空气二次进入桨叶与燃气进行混合排出，再次提高热效率和推进效率，燃烧室设置于核心机压气机匣的外围或者辐条内部，提高了空间利用率，使发动机形成紧凑的整体结构，发动机各个环节之间紧密配合、互相支持，不仅体积小，而且能量密度大、推进效率高，由于其可以做“薄”，因此可以叠放收纳，具有良好的实际效果和优越的动力性能。

附图说明

下面结合附图和较佳实施例对本发明做详细说明，其中：

图1为辐条式喷气风扇发动机俯视图；

图2为喷气风扇发动机的涡轮为带蜗壳的径流式涡轮的示意图；

图3为喷气风扇发动机的涡轮为径流式涡轮的示意图；

图4为喷气风扇发动机涡轮为轴流式涡轮的示意图；

图5为喷气风扇发动机一种径流式涡轮的涡轮盘示意图；

图6为辐条式喷气风扇发动机涵道筒内壁设有气流导向装置示意图；

图7为气流导向装置中设在涵道筒壁面上的导向弧板示意图；

图8为喷气风扇发动机风扇桨叶的叶梢喷管为立式小翼形设计示意图；

图9为喷气风扇发动机风扇的中空桨榖与环形体燃烧室旋转连接示意图；

图10为燃气汇聚室与辐条燃烧室为共同燃烧室的示意图；

图11为辐条式喷气风扇发动机的辐条燃烧室涡旋式汇入涡轮的示意图；

图12为喷气风扇桨叶与微型涡喷旋转连接示意图；

图13为风扇桨叶喷口设有弹性张合喷管示意图；

图14为喷气风扇发动机燃气通过向心涡轮和喷气桨叶侧视示意图；

图15为喷气风扇发动机环形体和辐条燃烧室俯视图；

图16为辐条截面收窄侧视示意图；

图17为一种喷气发动机示意图；

图18为桨叶喷口向后下方喷气示意图；

图19为桨叶上设有空气入口且空气在桨叶喷口前进入燃气通道示意图；

图20为桨叶上设有空气入口且空气在桨叶中部进入燃气通道示意图；

图21为自由涡轮通过齿轮减速器与风扇的中空桨榖连接的示意图；

图22为喷气风扇中空桨榖内设有自由涡轮且桨叶先前弯再后弯俯视示意图；

图23为核心机与风扇的中空桨榖固定连接示意图；

图24为核心机与风扇中空桨榖旋转连接，设有固定轴示意图；

图25为核心机与风扇中空桨榖旋转连接，燃烧室部分和径流涡轮设于桨榖内示意图；

图26为压气机叶轮由风扇通过齿轮传动机构带动的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，所述辐条式喷气风扇发动机设有涵道筒1，设有一压气机转子，俯视图能看见压气机转子的压气叶轮9，压气叶轮9外套有进气机匣11，所述进气机匣11与涵道筒1之间通过数个辐条4固定连接，且所述辐条4的内部是中空的，辐条4以进气机匣11为中心向外伸展并与涵道筒1连接，所述进气机匣11外周设有数个气流出口10，每个气流出口与一个辐条内部连通，由压气叶轮压缩后的空气从每个气流出口进入到辐条中，辐条内部设有燃烧室7，燃烧室包括火焰筒，有的情况辐条内部就是燃烧室，燃烧室7的喷口汇聚到压气机进气机匣11下挡板的下方，并推动涡轮转动，再通过风扇的中空桨榖进入中空的风扇叶片6内部，从叶梢的喷管5喷出，推动风扇旋转，每个辐条之间还设有连接每个燃烧室火焰筒的均压联焰管8，与喷管5靠近的是气流导向装置的导向叶片3，气流从喷口5喷出从气流导向叶片3进入叶片后的导向区域2，并被导向至风扇下方，

如图2所示，离心式压气机包括压气叶轮29，转轴23和涡轮19（涡轮19是向心涡轮），压气叶轮29旋转，空气从进气机匣的气流出口28进入辐条31内部，辐条内用隔板26分割为上下两层空间，隔板26自辐条与进气机匣气流出口28连接处延伸至靠近辐条内的外端处，（辐条中空的内部空间不一定到达最外端，当然也可以到达最外端，这个根据设置燃烧室大小需要，本图辐条中空的内部空间没有到达最外端，辐条通过一个连接板25连接到涵道筒12上），上层空间27与下层空间14在外端处连通，下层空间14就是燃烧室，其包括火焰筒13，上层空间27为气流通道，进气机匣的气流出口与辐条的上层空间密封连通，从机匣流出的空气进入辐条内的上层空间27，在辐条的端部折返后进入下层空间14的燃烧室。辐条燃烧室的出口30汇聚到进气机匣下挡板的下方的一个径流式涡轮19处，径流涡轮包括一个蜗壳18和涡轮19，涡轮轴23与风扇的轴20的轴线同轴，燃烧室排出的燃气推动压气机转子涡轮19旋转，然后向下流动，风扇设置于涡轮19下方，风扇的桨榖和桨叶为中空式设计，且桨叶叶梢设有喷口15，排气管道24与风扇的桨榖在63处转动连通，且采取密封措施，这里的转动连接，不一定是有接触，因为其不承担载荷，只是气道密封作用时，可以不接触，因为风扇设有桨轴20，桨轴20与固定于排气管道24上的导向叶片支架22转动连接（通过轴承）或固定，导向叶片将下排的气流转变为朝向风扇桨叶旋转的方向的涡旋式气流，在所述固定的情况下，风扇还要通过一个轴承与桨轴20转动连接，轴承可设置于桨叶内部，在桨轴下部通过一个轴承21将风扇定位，桨轴的下部设置于风扇下辐条16的中心处，所述燃烧室排出的燃气在推动压气机转子涡轮旋转后，沿气流通道进入风扇的中空桨毂和中空桨叶17内，从桨叶叶梢的喷口15喷出，利用反作用力推动风扇转动。

如图14所示，发动机包括一核心机117，核心机包括机匣，其中包括一进气叶轮102外的进气机匣118和涡轮103外的涡轮机匣（117所指位置），所述进气机匣118设有气流出口104，气流出口104与燃烧室100内部连通，所述燃烧室设置在进气机匣118的外围，其包括一环绕在进气机匣118外围的中空结构的环形体105，辐条92内部也是中空的，辐条92内部与环形体105内部的燃烧室连通，风扇的桨榖119和桨叶94为中空结构，压气机转子的涡轮103位于进气机匣118的下方，燃烧室100的出口91位于压气机转子的涡轮103前，压气机转子的涡轮103是向心涡轮，其外围的环形喷嘴与燃烧室的环形喷口91连通，在喷嘴91处还可设有导向静子叶片，将气流涡旋式汇入涡轮，风扇的中空桨榖119直接与核心机主体117对接和转动连接，使压气机转子的涡轮103后（下方）的排气出口99与风扇的中空桨榖119内部连通，在桨榖119内从压气机转子的涡轮103后的排气出口99到桨榖119的底部，设有漫弧形气流导向坡85，将从压气机转自涡轮排出的燃气导向径向的桨叶94的方向，同时，结构中设有自由涡轮98，自由涡轮98与中空桨榖119一体连接，其直接固定于导向坡85上随风扇一起旋转，自由涡轮98的叶片从压气机转子的涡轮后的排气出口99处延伸至中空桨榖119内的中空桨叶前，在自由涡轮98和压气机转子的涡轮103之间可以设有或不设有导向静子叶片，因为从压气机转子的涡轮103出来的燃气可自带旋转，所述与压气机转子的涡轮后的排气出口连接的排气管道89一直延伸至风扇的中空桨榖119内呈伞状向周围延伸，并在自由涡轮叶片98的外围设有导向静子叶片96，将自由涡轮98后的气流进行导向，以利于在进入桨叶94时给桨叶94一个推动桨叶旋转的力，风扇设有中心轴，压气机转子的轴87在其涡轮103后继续延伸至风扇下方设有的于涵道筒93连接的数个辐条97的交汇的中心处86转动连接，所述延伸的压气机转子的转轴87为风扇的中心轴，风扇的中空桨榖119的漫弧形导向坡85的下方，风扇桨榖的轴承88与压气机转子的转轴87转动连接，风扇桨榖与核心机主体之间的密封措施是，在风扇的中空桨榖119的上榖设有立管90，立管90套在核心机主体的排气管道89外部，管壁之间非常靠近，仅仅有细小的缝隙，并在立管90的上端，通过通过环形盖子120或润滑油等措施进行密封；所述燃烧室100的辐条燃烧室92，从辐条靠近核心机117的部分到与涵道筒93连接的部分的方向上，其厚度和宽度逐渐收窄，其朝向下方风扇桨叶94的面也逐渐抬高远离飞凤山桨叶94，在涵道筒93位于风扇桨叶的上部，设有进气口或涵道筒93可上下滑动，在使用时涵道筒93向下滑动，使外界空气可从侧向流向风扇桨叶94，同时，这种设计是尽量减少燃烧室对风扇桨叶上方的遮挡。压气机转子旋转，压气叶轮102旋转压缩空气，空气从气流出口104流向燃烧室100内部，沿气流通道101上行后向后流动，并从火焰筒上的空气孔进入火焰筒，在环形体燃烧室与气流出口104相对的位置的火焰筒设有挡板，燃烧室的点火电嘴和喷油嘴在辐条燃烧室靠近涵道筒93的一端，燃气点火后燃烧膨胀，一部分空气参与燃烧，一部分空气负责冷却火焰筒，一部分空气参与膨胀和吸收能量，推动涡轮103旋转后从下方排出进入风扇的中空桨榖119，并推动自由涡轮98转动，再进入桨叶94内部，从桨叶上的喷口95喷出。

如图15所示，核心机包括转子107，与涵道筒109通过4个中空式辐条106连接，中空式辐条106在从核心机到涵道筒的方向上宽度逐渐收窄，以减少辐条106对风扇110的遮挡，在进气机匣外围环绕有中空结构的环形体108，环形体108和辐条106内部设有燃烧室且内部连通。

如图22所示，压气机转子涡轮后的排气通道169与喷气式风扇的中空桨榖217旋转连接且内部连通，排气通道169的管壁166延伸至风扇的中空桨榖内呈伞状向周围延伸，管壁166与压气机转子涡轮后的排气口固定连接，不参与旋转，在燃气入口处的管壁166上固定有第一级导向静子叶片170，叶片呈伞状从排气通道向中空桨榖内辐射，将燃气从上方导向中空桨榖内部，在管壁166的伞状末端固定有第二级导向静子叶片167，自由涡轮168设置于第一级导向静子叶片170后，第二级导向静子叶片167前，自由涡轮168固定于风扇的中空桨榖217内部，与中空桨榖217同轴一体连接且一同旋转，风扇桨叶内的燃气通道相对于中空桨榖217的径线先向前弯218，再向后弯171，在叶梢设有喷口172。所述燃气从压气机转子涡轮排出后，从排气通道169进入风扇的中空桨榖217内部，在第一级静子导向叶片170的作用下正向冲击自由涡轮168，推动其旋转，后在第二级静子导向叶片167作用下改变方向，在入口173处进入中空桨叶时，正向冲击中空桨叶内的燃气通道，且燃气在桨叶内流动时，不断改变方向，为桨叶旋转提供持续推力，然后从叶梢的喷口172排出。

如图16所示，辐条燃烧室111的截面在朝向风扇桨叶的下方逐渐收窄。

如图18所示，风扇桨叶115向左移动，所述桨叶115上的喷口116喷气方向朝向风扇桨叶旋转的后下方。

如图13所示，所述桨叶165的喷口包括一喷管164，所述喷管为弹性张合喷管，由弹性材质构成，随着喷出气流量增大而在气流作用下张开程度增大163，可根据不同的喷出气流量自动调节使气流喷射速度最快，这类似于用手捏在水管喷头上以提高水流喷射速度。

如图9所示，环形体燃烧室154与涡轮后的排气通道156和涡轮机匣相邻且共用一个壳体壁，燃烧室内的流动空气可以为涡轮机匣和排气通道降温，燃烧室内设有火焰筒150，排气通道内设有与风扇的中空桨榖一体连接的径流自由涡轮155，燃气通道156伞形壁的末端设有静子导向叶片151，将燃气导向为正向于风扇桨叶旋转方向后进入桨叶153内，中空桨榖通过中心轴与核心机旋转连接，且其上壳部152与环形体燃烧室154的下壳旋转连接且采取密封措施。

如图3、图5所示，径流式涡轮的涡轮叶片52立于涡轮盘51的盘正面沿圆周排列，在涡轮盘51正面上方设有燃气汇聚室34，在涡轮盘背面下方设有壳体37，燃气汇聚室34设有喷口，且燃气汇聚室的喷口上方设有一靠近涡轮叶片的壳体39，使气流仅可穿过涡轮叶片52向外流动，所述燃气汇聚室喷口上方的壳体39和涡轮盘背面下方的壳体37延伸到涡轮盘边缘外，沿涡轮边缘外形成环形气流出口38，所述辐条燃烧室的出口32涡旋式汇聚于涡轮盘正面上方的燃气汇聚室34，燃气在燃气汇聚室内旋转着向外排出，推动涡轮叶片52转动，后由环形气流出口排出，环形气流出口设置于风扇36的中空桨榖内，风扇中空桨榖的上壳位于所述环形气流出口38的上方，并与所述燃气汇聚室外的机身在33处转动连接。

如图4所示，辐条50内部的中空空间47不分上下部分，从进气机匣的气流出口48进入的空气直接进入火焰筒，辐条燃烧室的出口汇聚到压气机叶轮下方的燃气汇聚室49，涡旋式汇入，就是燃烧室出口方向是沿圆周旋转方向进入燃气汇聚室，使燃气在燃气汇聚室内旋转，然后推动径流式涡轮42旋转，涡旋式汇入能减少流动损失，也能省去了导向静叶片，燃气推动涡轮42后从排气管道46下行进入风扇41的中空式桨榖和桨叶，从叶梢的喷口喷出，推动风扇旋转，排气管道46与风扇桨榖在64处转动连通，且采取密封措施，风扇包括桨轴44，桨轴44的上部与排气管道内的导向叶片支架45转动连接，下部通过轴承43固定于辐条40的中心位置，辐条40是风扇下的辐条，固定与涵道筒上。由于封杀设有桨轴，桨轴是承载件，因此排气管道46与风扇桨榖之间的转动连接可以不用承载载荷，甚至不用接触，其可以是排气管道在内部，风扇桨榖设有一向上延伸的套在排气管道外部的管道，两个管道中间有极细微的间隙，（也可有一定量的滑动摩擦），在风扇桨榖的管道的最上部，设有一个设置在排气管道上的用弹簧下压的环形堵头，盖住两个管道中间的间隙，此位置可以是滑动连接，由于间隙很细，因此即使有气体出来也不会很多。

如图6、图7所示，在与所述喷管相对的涵道套筒内壁设有气流导向装置，靠近喷口处设有若干竖向设置沿圆周排列有导向叶片53，在竖向设置的导向叶片53后，与所述喷口所对位置的壁面上设有若干导向弧板54，每个导向弧板54斜设于壁面55，导向叶片53与导向弧板54之间设有间隔。

如图8、图1所示，风扇桨叶6的叶梢的喷管5为立式小翼形设计，这样的设计可以增加喷管截面积，扁口的喷口，有利于贴近气流导向装置，防止影响后方桨叶，在喷管的前部，可设有冲压进气口，空气从进气口进入后在喷口内汇入，从而大大提高喷气效率。

如图10所示，燃气汇聚室是围绕压气机转轴的环形室59，所有辐条内燃烧室60的出口汇聚于所述进气机匣下挡板的下方的燃气汇聚室59内，燃气汇聚室内设有火焰筒，与所述辐条燃烧室的火焰筒连为一体，壳体外壁与所述辐条燃烧室的外壁连为一体且内部连通，所述燃气在燃气汇聚室内排出，进入气流通道61，推动压气机转子的轴流式涡轮62旋转，沿气流通道进入风扇桨榖内。

如图11所示，所有辐条燃烧室65的出口68汇聚于所述进气机匣下挡板的下方的一个燃气汇聚室66内，所述燃气汇聚室是气流不接触式的结构，燃气汇聚室里66设有与所述辐条内燃烧室出口相对应的腔体，腔体之间用隔板67隔开，以防止燃气互相碰撞，且燃气被隔板导向涡轮方向。

如图12所示，喷气风扇160与一微型涡喷159搭配，微型涡喷的燃气排出管道158与喷气风扇的中空桨榖旋转连接226，中空桨榖设有中心轴，中心轴上端固定在微型涡喷的燃气排除管道158内，在中空桨榖内设有径流式自由涡轮162和静子导向叶片161，风扇桨叶为先前弯再后弯，燃气在进入叶片时和在叶片中流动的整个过程持续给桨叶施加旋转推力，从将叶上的喷口157排出。

如图17所示，一种辐条式喷气发动机，包括一压气机转子，压气机转子包括一体连接的压气叶轮112、转轴和涡轮114，还包括机匣，在压气叶轮外的进气机匣上设有气流出口，气流出口与燃烧室113连通，所述燃烧室设置于进气机匣的外围，是在进气机匣外设有一环绕在进气机匣外围的中空结构的环形体，由燃烧室排出的燃气推动压气机转子涡轮114旋转后，沿排气通道排出，此发动机的功率可以由轴输出，也可以作为喷气发动机，也可以其他输出方式。

如图19所示，桨叶130端部包括一喷管127，在喷管前部桨叶的迎风面设有空气入口124，外界空气128在桨叶旋转时，受到气压的作用从空气入口124进入桨叶内通过空气通道125运行到喷管127的喷口前，从出气口126排出，形成气幕，对桨叶内部的燃气流129形成阻挡，迫使燃气在喷出喷管127之前完全燃烧，提高膨胀能，同时燃气以气幕为推动物排出喷管，提高了排气速度和排气质量，提高了桨叶旋转速度。

如图20所示，桨叶131内为燃气通道137，燃气136从桨毂132通过排气通道137向桨叶端部移动，在桨叶的前部迎风面设有一个空气入口134，桨叶内设有空气通道138，外界空气133在桨叶旋转时受到气压，从空气入口134进入后通过空气通道138，从出气口进入燃气通道137，外界空气133从空气入口134进入桨叶内，与燃气136混合，起到冷却桨叶的作用，同时，外界空气吸收高温膨胀提高了气体压力能，如果有未燃烧尽的燃料在燃气136中，外界空气还可以参与燃烧，最后，混合的气体，从喷管135后方排出，推动桨叶高速旋转，给风扇增加了额外的推力。

如图21所示，所述自由涡轮146为径流式涡轮，其设置在压气机转子涡轮下方，将燃气导向径向，在燃气的推动下旋转，在压气机转子涡轮下方的排气出口下方设有一个固定于管道上的支撑架139，同时支撑架139也是导向静子叶片，其中间固定有一中心轴144，中心轴144的下部固定于风扇下方的与涵道筒连接的辐条上的交汇处，自由涡轮146的轴143套在中心轴144上与中心轴144旋转连接，与风扇的中空桨榖一体连接的轴140套在自由涡轮146的轴143上，与轴143旋转连接，自由涡轮146的轴143延伸至风扇的中空桨榖下方，轴143上设有太阳轮145，与行星齿轮147啮合，行星齿轮147与齿圈141啮合，齿圈141固定在风扇下方的与涵道筒连接的辐条上，行星架142固定在风扇的中空桨榖上。

如图23所示，在涵道风扇的结构中，所述涵道壁174上设有支撑梁178，位于风扇叶片221以上部分的支撑梁与旋转壳体（风扇的中空桨榖）175以上的压气机转轴伸出部分转动连接180，位于风扇叶片221以下部分的支撑梁与旋转壳体（风扇的中空桨榖）175以下的压气机转轴伸出部分转动连接177，旋转壳体（风扇的中空桨榖）175套接在压气机转子179上与压气机转轴的下部176气密转动连接，压气机叶轮219吸入空气进入燃烧室220，燃烧室喷口位于径流式涡轮222的涡轮盘面上的涡轮圈的内侧向外对准涡轮叶片，燃气排出推动涡轮222旋转后进入风扇的中空桨叶221内部，从喷口225喷出推动风扇旋转，此种结构可视为风扇的中空桨榖与核心机固定连接，气流按照箭头方向由涵道上部被吸入，由涵道下部排出。

如图24所示，设有一个套在压气机转子外的主壳体（核心机）181，所述旋转壳体（风扇的中空桨榖）186的上壳189与主壳体（核心机）181气密转动连接，所述压气机转轴185套在一根固定轴190上自由转动，固定轴为非旋转轴，主壳体（核心机）181的上端与固定轴190位于压气机叶轮以上的伸出部分183固定连接，且主壳体（核心机）181在压气机叶轮前设有进风口184，燃烧室设置于主壳体（核心机）内部与主壳体（核心机）固定连接，主壳体（核心机）内部还设有与压气机转轴转动连接的支座，所述旋转壳体（风扇的中空桨榖）186的下壳与主壳体通过轴承192气密转动连接，燃油按照箭头方向由进油口191进入固定轴内部由出油口182出来，通过油管将燃油输入燃烧室，燃烧室喷出的高压燃气带动径流式涡轮223和压气机叶轮旋转后进入桨叶188内，从喷口187喷出带动桨叶旋转。

如图25所示，在涵道风扇的结构中，涵道筒194，所述旋转壳体（风扇的中空桨榖）196的上壳与主壳体（核心机）202的下壳199气密转动连接，旋转壳体（风扇的中空桨榖）的下壳与压气机转轴197位于涡轮以下伸出的部分通过轴承198转动连接，所述涵道194内壁上设有支撑梁201与主壳体（核心机）固定连接，主壳体（核心机）内部通过一固定架200与压气机转轴197转动连接（压气机转轴最好不伸出旋转壳体），且在主壳体（核心机）下壳199也与压气机转轴气密转动连接，主壳体（核心机）下壳是有板的，主壳体（核心机）内部与旋转壳体（风扇的中空桨榖）内部不连通，旋转壳体（风扇的中空桨榖）的上部为开放式，但是其壳体外周面的上部有通过一圈轴承与主壳体（核心机）下端气密转动连接，燃烧室（的一部分）位于旋转壳体内，燃烧室喷口燃气推动径流式涡轮224旋转后从旋转壳体（风扇的中空桨榖）进入风扇叶片195内，由叶片喷口193喷出。

如图26所示，压气机由旋转壳体（风扇的中空桨榖）205通过齿轮传动机构带动，所述压气机转轴215的下端设有一太阳轮214，压气机转轴215套在一根固定轴216上自由转动，固定轴为非旋转轴（可以不设固定轴），所述旋转壳体（风扇的中空桨榖）205上端与固定轴位于压气机叶轮以上的伸出部分通过轴承203转动连接，且旋转壳体在压气机叶轮前设有进风口204，所述旋转壳体（风扇的中空桨榖）的下端与压气机转轴位于叶轮以下太阳轮以上的部分气密转动连接，所述旋转壳体（风扇的中空桨榖）下壳的外部围绕着太阳轮214设有一齿圈211，在太阳轮214和齿圈211之间设有行星齿轮212，行星架210与固定轴216固定连接，所述油路沿箭头方向穿过行星架连接到旋转壳体下部与压气机转轴旋转连接处，该处设有一环绕在压气机转轴上的环形出油口213，其与一密封环形受油套209转动连接，受油套209与旋转壳体（风扇的中空桨榖）205固定连接，受油套上设有油管，将接受到的油连接到燃烧室207，燃烧室207是位于旋转壳体（风扇的中空桨榖）内的燃烧室206在桨叶内的延伸，（燃烧室206环绕在压气叶轮外），燃气从喷口208喷出。

Claims (10)

1.一种喷气风扇发动机，其特征在于：包括一核心机，核心机设有燃烧室，还设有压气机转子，所述压气机转子包括压气叶轮和一体连接的转轴，风扇的桨榖和桨叶为中空结构且桨叶上设有喷口，风扇的中空桨榖与核心机固定连接或旋转连接且采取密封措施，所述压气机转子由涡轮带动或者由齿轮传动机构带动，

在压气机转子由涡轮带动的结构中，设有与压气机转轴一体连接的涡轮，所述涡轮后的排气通道与风扇的中空桨榖内部连通，由燃烧室排出的燃气在推动所述压气机转子涡轮旋转后，进入风扇的中空桨榖和桨叶后从桨叶上的喷口喷出，利用气流反作用力推动风扇旋转；

在压气机转子由齿轮传动机构带动的结构中，所述燃烧室出口与风扇内部连通，压气机转子的转轴与风扇通过齿轮传动机构连接，由燃烧室排出的燃气进入风扇内部从桨叶上的喷口喷出，利用气流反作用力推动风扇旋转，风扇旋转时通过齿轮传动机构带动压气机转子旋转。

2.如权利要求1所述的一种喷气风扇发动机，其特征在于：在风扇的中空桨榖与核心机旋转连接且压气机转子由涡轮带动的结构中，所述风扇与压气机转轴通过齿轮传动机构连接，且燃气推动压气机转子涡轮旋转后通过风扇的桨叶内部从桨叶上的喷口喷出；或者，设有自由涡轮，所述自由涡轮设置在所述压气机转子涡轮后的排气通道内，所述自由涡轮与风扇同轴且与风扇桨榖一体连接或通过齿轮传动机构连接，燃气在推动压气机转子涡轮旋转后推动自由涡轮旋转，然后通过风扇的桨叶内部从桨叶上的喷口喷出；

在风扇的中空桨榖与核心机旋转连接且压气机转子由齿轮传动机构带动的结构中，设有自由涡轮，所述自由涡轮设置在所述压气机转子涡轮后的排气通道上，所述自由涡轮与风扇同轴且与风扇桨榖一体连接，燃气推动自由涡轮旋转后通过风扇的桨榖和桨叶内部从桨叶上的喷口喷出。

3.如权利要求1或2所述的一种喷气风扇发动机，其特征在于：在风扇的中空桨榖与核心机旋转连接的结构中，所述压气机转子涡轮排出燃气流本身的旋转方向；或者在自由涡轮与风扇通过齿轮传动机构连接的结构中，所述自由涡轮排出燃气流本身的方向；或者通过在排气通道设有导向静子叶片，使燃气流的方向正向于桨叶旋转方向，在进入桨叶时对桨叶施加旋转推力，且所述桨叶内的燃气通道是相对于桨榖径线为向后弯或先向前再向后弯，使所述燃气在桨叶内流动时对桨叶持续施加旋转推力。

4.如权利要求1所述的一种喷气风扇发动机，其特征在于：在风扇的中空桨榖与核心机旋转连接的结构中，风扇轴线与压气机转轴的轴线同轴，且：

所述核心机设置于风扇转轴处，风扇的中空桨榖套接在压气机转子上且所述燃烧室设置于风扇的中空桨榖内；

或者压气机转子涡轮或涡轮后的排气出口置于风扇的中空桨榖内；

或者压气机转子涡轮后的排气出口与风扇的中空桨榖直接对接连通。

5.如权利要求1所述的一种喷气风扇发动机，其特征在于：风扇外围包括一涵道筒，核心机与涵道筒之间通过一个或数个辐条连接，核心机设有机匣，包括套在压气叶轮外的进气机匣，进气机匣上设有气流出口，气流出口与燃烧室连通，燃烧室设置在进气机匣的外围：

在进气机匣外设有一环绕在进气机匣外围的中空结构的环形体，所述燃烧室设置于所述环形体内；或者，辐条与进气机匣的外周连接，辐条内部是中空结构，燃烧室设置于辐条内；或者，在进气机匣外设有一环绕在进气机匣外围的中空结构的环形体，辐条内部是中空结构，辐条与环形体的外周连接且内部连通，燃烧室设置于环形体和辐条内部，所述燃烧室的出口位于压气机转子涡轮前。

6.如权利要求1、2或5所述的一种喷气风扇发动机，其特征在于：风扇的中空桨榖设有中心轴或不设有中心轴；所述压气机转子的涡轮为径流涡轮或轴流涡轮；所述自由涡轮为径流涡轮或轴流涡轮；所述压气叶轮为离心压气叶轮或轴流离心组合式压气叶轮，

在风扇的中空桨榖设有中心轴的结构中：压气机转子的转轴在其涡轮后继续延伸，延伸部分作为风扇的中心轴与风扇旋转连接；或者，所述风扇设有独立的中心轴，且中心轴固定于压气机转子的涡轮后的排气管道内或风扇下方与涵道筒连接的数个辐条的中心交汇处，

在压气机转子涡轮为所述径流式涡轮的结构中：包括两种结构，第一种结构是向心涡轮，向心涡轮设置于一蜗壳内，燃烧室在涡轮叶片的外缘环绕有朝向涡轮叶片的喷嘴，蜗壳在位于涡轮叶轮的中心处设有排气出口；第二种结构是离心涡轮，燃气从涡轮中心向外缘流动，推动涡轮叶片转动，离心涡轮的壳体延伸到涡轮盘外缘形成环状排气出口，所述环状排气出口或离心涡轮整体设置于风扇的中空桨榖内；在压气机转子涡轮为轴流式涡轮的结构中，所述燃烧室出口设置于进气机匣下挡板的下方的轴流式涡轮前；

在自由涡轮为径流式涡轮的结构中，所述自由涡轮为离心涡轮，自由涡轮叶片从所述压气机转子涡轮后的排气出口处延伸至中空桨榖内的中空桨叶前，与所述压气机转子的涡轮排气出口连接的排气通道的管壁延伸至风扇的中空桨榖内呈伞状向周围延伸，并在自由涡轮叶片的外围设有导向静子叶片；或者，在所述压气机转子涡轮排气出口后，设有第一级导向静子叶片，自由涡轮的叶片设置在在第一级导向静子叶片后，所述排气通道的管壁延伸至风扇的中空桨榖内呈伞状向周围延伸，并在所述自由涡轮叶片的外围设有第二级导向静子叶片；在自由涡轮为所述轴流式涡轮的结构中，自由涡轮设置在所述压气机转子涡轮后。

7.如权利要求1或5所述的一种喷气风扇发动机，其特征在于：在设有与进气机匣或与环形体连接的中空辐条的结构中，从辐条靠近核心机的部分到与涵道筒连接的部分的方向，其厚度和宽度逐渐收窄，且朝向下方风扇桨叶的面逐渐抬高远离风扇桨叶，且辐条的截面在与风扇桨叶相对的下部方向也是逐渐收窄，

在所述压气机转子的涡轮为向心涡轮或轴流涡轮的结构中，所述风扇的中空桨榖内部，从压气机转子的涡轮后排气出口的轴部到风扇桨榖的底部，设有漫弧形气流导向坡，将从压气机转子涡轮排出的燃气导向径向的桨叶方向，在设有自由涡轮且自由涡轮与风扇一体连接的结构中，所述自由涡轮的叶片设置在所述导向坡上。

8.如权利要求1所述的一种喷气风扇发动机，其特征在于：所述风扇的桨叶上设有空气入口，桨叶内设有空气通道，桨叶在旋转时外界空气因空气通道内空气的离心力或空气入口迎风面的气压，从空气入口进入桨叶，空气通道在桨叶内或桨叶喷口前设有出气口，空气从所述出气口进入桨叶内的燃气通道，并与燃气共同由桨叶喷口排出。

9.如权利要求1所述的一种喷气风扇发动机，其特征在于：所述桨叶上的喷口喷气方向朝向风扇桨叶旋转的后下方；

或者，喷口喷气方向朝向风扇桨叶旋转的后方，喷口设置在叶梢，且喷口包括一喷管，所述喷管为立式小翼形设计，在与所述喷管相对的涵道套筒内壁设有气流导向装置，所述气流导向装置包括桨叶喷口所对位置壁面的弧度面和在壁面上设有的若干导向弧板，导向弧板将气流导向下方；或者，所述气流导向装置是在靠近所述桨叶喷口处，沿涵道管圆周设置有若干导向管道，导向管道的入口是所述喷口喷出的气流方向，出口转到朝向下方；

所述桨叶喷口包括一喷管，所述喷管为固定式喷管或弹性张合喷管，所述弹性张合喷管由弹性材质构成，在无气流喷出时弹性闭合，随着喷出气流量增大而张开程度增大的喷管。

10.一种喷气风扇，其特征在于：风扇的桨榖和桨叶为中空结构，桨叶上设有喷口，所述风扇的中空桨榖与压力气源连通，且与压力气源传输结构固定连接或旋转连接且采取密封措施，所述压力气流进入风扇的桨榖和桨叶，并从桨叶的喷口喷出，利用气流反作用力推动风扇旋转，

在风扇的中空桨榖与压力气源传输结构旋转连接的结构中：风扇的桨榖内设有或不设有自由涡轮，在设有自由涡轮的结构中，所述自由涡轮与风扇同轴且一体连接或通过齿轮传动机构连接，所述压力气流在推动自由涡轮旋转后通过风扇的桨叶内部从桨叶上设置的喷口喷出，

所述压力气流本身的旋转方向；或者在自由涡轮与风扇通过齿轮传动机构连接的结构中，所述压力气流通过自由涡轮后的方向；或者通过在风扇的桨叶前设有导向静子叶片，使压力气流的方向正向于桨叶旋转方向，在进入桨叶时对桨叶施加旋转推力，且所述桨叶内气流通道相对于桨榖经线为向后弯或先向前再向后弯，使所述燃气在桨叶内流动时对桨叶持续施加旋转推力。

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