CN114837806A - 一种扁平喷气发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扁平喷气发动机，包括整流罩、做功室、隔离板、吸气压缩室，整流罩装配连接在做功室外，整流罩为圆环带状、侧面开孔，该通孔为高温高速气体经做功室后整流高速排出的喷口，做功室包括第一动叶片组件、第一静叶片组件，第一动叶片组件与第一静叶片组件配合安装于隔离板顶部，吸气压缩室包括第二动叶片组件、第二静叶片组件，第二动叶片组件与第二静叶片组件配合安装于隔离板底部，所述吸气压缩室动叶片组件和做功室动叶片组件中的动叶片旋向相反。本发明结构简单紧凑，外形扁平、启动容易，加工装配容易，喷口位置可180度改变，整机可180度旋转，能够产生很强三维控制力矩的喷气发动机。

Description

一种扁平喷气发动机

技术领域

本发明涉及喷气发动机技术领域，具体涉及一种扁平喷气发动机。

背景技术

喷气发动机包括空气喷气发动机，空气喷气发动机不自带氧化剂而从大气中吸取空气作为氧化剂。目前的空气喷气发动机种类多，其结构大多都是包括进气道、压气机、燃烧室、燃气涡轮、轴、喷管等组成，发动机呈圆筒形，尺寸长，发动机的喷流与发动机的轴线重合，即使是矢量发动机，尾部喷管改变的角度也有限，且结构极其复杂，总之，现有空气喷气发动机的圆筒外形和长尺寸不太适应飞行器的飞翼布局，且控制力矩有限。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的提出一种扁平喷气发动机，通过从大气中吸入空气，空气经多级压缩后与燃油混合燃烧，高温燃气定向高速排出，产生推力，同时推动压气机工作，结构简单紧凑，外形扁平、启动容易，加工装配容易，推力方向(喷口)可以180度改变，自身可以180度旋转，能够产生很强三维控制力矩的喷气发动机。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种扁平喷气发动机，依次包括整流罩、做功室、隔离板、吸气压缩室，整流罩装配连接在做功室外，整流罩呈圆环带状、侧面开孔，该通孔为高温高速气体经做功室后整流高速排出的喷口，做功室包括第一动叶片组件、第一静叶片组件，第一动叶片组件与第一静叶片组件配合安装于隔离板顶部，吸气压缩室包括第二动叶片组件、第二静叶片组件，第二动叶片组件与第二静叶片组件配合安装于隔离板底部，所述吸气压缩室动叶片组件和做功室动叶片组件中的动叶片旋向相反设置，但朝同一方向旋转。

进一步的，所述第一动叶片组件采用圆轮结构，圆轮结构包括第一动叶片、第一动叶片固定板、第一动叶片防震环，第一动叶片排列成多组同心圆安装在第一动叶片固定板上，另一端固定设置有第一动叶片防震环，每相邻同心圆设置有一定的间隔距离，圆轮结构通过轴承与隔离板连接。

进一步的，所述第一动叶片固定板的中心设置有安装轴承的环状台阶，环状台阶上开有螺栓安装孔，第一动叶片固定板与隔离板通过螺栓与轴承固定连接。

进一步的，所述第一静叶片组件包括第一静叶片、第一静叶片固定板、第一静叶片防震环，第一静叶片排列成多组同心圆安装在第一静叶片固定板上，另一端固定设置有第一静叶片防震环，第一静叶片配置在圆轮结构的上部一侧并沿第一动叶片的圆周方向嵌入成列状，动叶片和静叶片交替排列，每组动静叶片构成一级涡轮机，第一静叶片固定板为空心结构，且设置有安装整流罩的环形台阶。

进一步的，所述第一静叶片固定板中心设置有火焰锥。

进一步的，所述第二动叶片组件同样采用圆轮结构，圆轮结构包括第二动叶片、第二动叶片固定板、第二动叶片防震环，第二动叶片排列成多组同心圆安装在第二动叶片固定板上，另一端固定设置有第二动叶片防震环，每相邻同心圆设置有一定的间隔距离，圆轮结构通过轴承与隔离板连接，且采用与第一动叶片组件与隔离板的同样方式进行固定，第一动叶片与第二动叶片的旋向相反设置。

进一步的，所述第二静叶片组件包括第二静叶片、第二静叶片固定板、第二静叶片防震环，第二静叶片排列成多组同心圆安装在第二静叶片固定板上，另一端固定设置有第二静叶片防震环，第二静叶片配置在圆轮结构的下部一侧并沿第二动叶片的圆周方向嵌入成列状。

进一步的，所述隔离板为空心结构，隔离板的中心设置有轴承安装孔，隔离板一端设置有整流罩驱动马达和整机固定安装轴，两动叶片组件可以围绕隔离板中轴线自由高速旋转。

进一步的，所述第二静叶片固定板为空心结构，第二静叶片固定板的中心设置有火焰稳定器，火焰稳定器的后端设置有高压喷油嘴。

进一步的，所述整流罩侧面安装有齿轮，整流罩上端与做功室静叶片固定板环形台阶滑动固定，下端与隔离板环形台阶滑动固定。

进一步的，且整机固定连接器为空心结构，位于第一静叶片固定板、第二静叶片固定板、隔离板位置处开设通孔，该通孔使整机固定连接器分别与第一静叶片固定板、第二静叶片固定板、隔离板连通形成高压空气通道。

本发明的工作过程是：吸气压缩室动叶片组件高速旋转，吸入空气并压缩，压缩空气经三路通道在燃烧室汇聚，第一道，第一固定板旁通孔进入，经整机固定器，经第二固定板进入火焰锥，由火焰锥上的排气孔排出，第二道走火焰稳定器外围与两动叶片固定板中间的空间与第一道汇合，第三道走火焰稳定器侧壁通孔进入火焰稳定器内部与雾状燃油混和燃烧，出来之后与第一、第二道汇合，未燃烧的燃油继续燃烧。产生的高温高压气体冲击做功室的动叶片组件，带动做功室动叶片组件旋转，做功室动叶片组件又带动吸气压缩室动叶片组件一同旋转，从做功室流出的高温高压燃气集中从高温高压整流罩喷口高速排出，产生持续推力，工作过程进入下一个循环。

本发明的有益效果是：本发明扁平喷气发动机，结构简单，无传动轴，无独立的燃烧室，吸气压缩室动叶片组件和做功室动叶片组件直接机械连接，动叶片，静叶片，火焰稳定器，喷油嘴，全部零配件安装在平板上，加工装配容易，更加廉价；

动、静叶片成环状排列，吸气压缩室内气流方向由外圈向中心点逐渐靠近，流体通道横截面不断缩小，气体压力随之变大，做功室内高温高压气体由中心点不断向外扩张，流体通道横截面不断变大，高温高压气体膨胀做功，发动机工质的整个工作过程顺其自然，无需人为设计不断收敛的或者扩张的复杂的曲面流体通道；

进气通道和排气通道设计非常灵活，可以给飞行器提供很强的控制力矩，提高机动性，稳定性，安全性；

飞行器可以更加扁平化一体化设计，减少空气阻力，提高隐身能力；

由于喷气发动机外形为扁圆盒子形状，飞行器飞翼外形布局将更加容易。

附图说明

图1为本发明扁平喷气发动机的外观结构图；

图2为本发明扁平喷气发动机的拆装结构图；

图3为本发明扁平喷气发动机无高温高压整流罩的结构图；

图4为图3剖面图；

图5为吸气压缩室动叶片组件效果图；

图6为吸气压缩室动叶片剖面效果图；

图7为吸气压缩室静叶片组件效果图；

图8为吸气压缩室静叶片剖面效果图；

图9为吸气压缩室结构效果图；

图10为吸气压缩室剖面效果图；

图11为做功室静叶片组件效果图；

图12为做功室静叶片剖面图；

图13为做功室动叶片组件效果图；

图14为做功室动叶片剖面图；

图15为做功室装配效果图；

图16为做功室剖面图；

图17为隔离板结构效果图；

图18为高温高压整流罩结构效果图；

图19为整机固定连接器结构示意图；

图20为整机固定连接器剖面图；

图21为双转子结构示意图。

图中：整流罩1、做功室2、隔离板3、吸气压缩室4、固定螺栓5、火焰稳定器6、火焰锥7、整机固定安装轴8、高压空气接口9、高压喷油嘴10、喷口11、齿轮12、驱动马达13、固定连接器14；

做功室静叶片组件201、做功室动叶片组件202；

做功室静叶片2011、做功室静叶片固定板2012、做功室静叶片防震环2013、第二环形台阶2014、固定孔2015；

做功室动叶片2021、做功室动叶片固定板2022、做功室动叶片防震环2023、螺栓安装孔2024；

第一环形台阶3011、固定孔3012、轴瓦安装位置3013；

吸气压缩室动叶片组件401、吸气压缩室静叶片组件402；

吸气压缩室动叶片4011、吸气压缩室动叶片固定板4012、吸气压缩室动叶片防震环4013、固定螺栓安装孔4014；

吸气压缩室静叶片4021、吸气压缩室静叶片固定板4022、吸气压缩室静叶片防震环4023、固定孔4024、旁通孔4025；

通孔141；

孔701；

高压转子5011、低压转子5012。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

在一个实施例中，如图1至图13所示，本发明的一种扁平喷气发动机，依次包括整流罩1、做功室2、隔离板3、吸气压缩室4，参见图14至16，做功室包括做功室静叶片组件201、做功室动叶片组件202，吸气压缩室包括吸气压缩室动叶片组件401、吸气压缩室静叶片组件402，整流罩1采用高温高压气体整流罩，整流罩1可转动装配在做功室外，整流罩呈圆环带状、侧面开孔，该孔为高温高速气体经做功室后整流高速排出的喷口11，整流罩表面安装齿轮12，参见图18，隔离板3为空心结构，且边缘设置第一环形台阶3011，其一端设置有整流罩驱动马达13和整机固定安装轴8，整机固定安装轴8上设置高压空气接口9，马达13可以通过齿轮12驱动整流罩转动，做功室动叶片组件与做功室静叶片组件配合安装于隔离板3顶部，吸气压缩室动叶片组件与吸气压缩室静叶片组件配合安装于隔离板底部，所述吸气压缩室动叶片组件和做功室动叶片组件中的动叶片旋向相反设置且朝同一方向旋转，隔离板、做功室静叶片组件、吸气压缩室静叶片组件通过整机固定连接器14固定连接。

在一个实施例中，所述做功室动叶片组件采用圆轮结构，圆轮结构包括做功室动叶片2021、做功室动叶片固定板2022、做功室动叶片防震环2023，做功室动叶片排列成多组同心圆安装在做功室动叶片固定板上，另一端固定设置有做功室动叶片防震环，每相邻同心圆设置有一定的间隔距离，圆轮结构通过轴承与隔离板连接。

在一个实施例中，所述做功室动叶片固定板的中心设置有安装轴承的环状台阶，环状台阶上开有螺栓安装孔2024，做功室动叶片固定板与隔离板通过螺栓与轴承固定连接。

在一个实施例中，所述做功室静叶片组件包括做功室静叶片2011、做功室静叶片固定板2012、做功室静叶片防震环2013，做功室静叶片排列成多组同心圆安装在做功室静叶片固定板上，另一端固定设置有做功室静叶片防震环，做功室静叶片配置在圆轮结构的上部一侧并沿做功室动叶片的圆周方向嵌入成列状，动叶片和静叶片交替排列，每组动静叶片构成一级涡轮机，做功室静叶片固定板为空心结构，且其中心安装有火焰锥7，压缩空气可以自由流通，做功室静叶片固定板的边缘设置有整流罩配合安装的第二环形台阶2014，整流罩滑动装配在做功室静叶片固定板与隔离板的环形台阶处，通过马达的驱动可转动。

在一个实施例中，所述整机固定连接器为空心结构，因此，整机固定安装轴8设置有高压空气接口9，马达可以驱动整流罩旋转改变喷口方向，整机固定安装轴安装在飞行器上后可以绕轴线自由旋转，改变发动机相对飞行器的整体姿态，高压空气接口与隔板空心通道连通，隔离板空心通道和整机固定连接器空心通道连通，整机固定连接器空心通道和做功室静叶片固定板空心通道连通，高压空气接口的压缩空气自由进入火焰锥7。

在一个实施例中，所述吸气压缩室动叶片组件401同样采用圆轮结构，圆轮结构包括吸气压缩室动叶片4011、吸气压缩室动叶片固定板4012、吸气压缩室动叶片防震环4013，吸气压缩室动叶片排列成多组同心圆安装在吸气压缩室动叶片固定板上，另一端固定设置有吸气压缩室动叶片防震环，每相邻同心圆设置有一定的间隔距离，圆轮结构通过轴承与隔离板连接，且采用与做功室动叶片组件与隔离板的同样方式进行固定，做功室动叶片与吸气压缩室动叶片的旋向相反设置，通过固定孔4014与隔离板轴承连接。图16为图15的剖面图，可以清楚看到做功室内动静叶片是如何排列的。高温高压气体从做功室中间位置向四周高速膨胀做功，冲击动叶片产生旋转力矩，如图中箭头方向。

在一个实施例中，所述吸气压缩室静叶片组件402包括吸气压缩室静叶片4021、吸气压缩室静叶片固定板4022、吸气压缩室静叶片防震环4023，吸气压缩室静叶片排列成多组同心圆安装在吸气压缩室静叶片固定板上，另一端固定设置有吸气压缩室静叶片防震环，吸气压缩室静叶片配置在圆轮结构的下部一侧并沿第二动叶片的圆周方向嵌入成列状，吸气压缩室静叶片固定板4022上设置固定孔4024安装整机固定连接器。因此，做功室静叶片固定板、隔离板、吸气压缩室静叶片固定板的边缘处分别设置固定孔(2015、3012、4024)装配设置固定连接器14，用于发动机整机的固定连接结构，固定连接器位于第一静叶片固定板、第二静叶片固定板、隔离板位置处开设通孔141，该通孔使固定连接器分别与第一静叶片固定板、第二静叶片固定板、隔离板连通形成高压空气通道。

在一个实施例中，固定螺栓5将吸气压缩室动叶片组件和做功室动叶片组件固定，两动叶片组件之间安装有隔离板3，所述隔离板的中心设置有轴承安装孔，两动叶片组件可以围绕隔离板中轴线自由高速旋转。隔离板，隔离做功室和吸气压缩室内部的气体。隔离板中间位置有轴瓦安装位置3013，吸气压缩室动叶片组件和做功室动叶片组件由隔离板支撑，并能自由转动。

在一个实施例中，所述吸气压缩室静叶片固定板的中心设置有火焰稳定器6，火焰稳定器的后端设置有高压喷油嘴10。隔离板上设置整机固定安装轴8，整机固定安装轴有高压空气接口9，扁平喷气发动机启动时由此接口输入压缩空气，压缩空气进入隔离板空心通道，分两路进入做功室，第一路，经过整机固定器空心通道进入做功室静叶片空心通道，再进入火焰锥，经火焰锥7上的孔701高速进入做功室，第二路经整机固定器空心通道进入吸气压缩室静叶片固定板空心通道进入，再从吸气压缩室静叶片固定板上的旁通孔4025出来，高速流出与第一路汇合，推动做功室动叶片，产生旋转力矩，做功室动叶片组件随之旋转，做功室动叶片旋转带动吸气压缩室动叶片组件旋转，吸气压缩室开始吸气压缩工作，压缩后的空气流过火焰稳定器时喷油嘴开始喷射雾状燃油与之混合，随即点火开始燃烧，产生高温高压燃气，经过火焰锥整流后高速冲击做功室动叶片，产生旋转力矩，工作过程进入下一个循环。

参见图18，整流罩安装有齿轮12，可以转动改变喷口11方向，产生第一方向控制力矩，做功室排出的高温高压气体经过整流罩整流后集中在喷口方向高速排出，产生推力，隔离板设置有整机固定安装轴8，可以绕轴中心线旋转，可以改变喷口方向，产生第二方向控制力矩，两个方向控制力矩组合形成立体控制力矩。

吸气压缩室静叶片组件402嵌入吸气压缩室动叶片组件401之中，做功室静叶片组件201嵌入做功室动叶片组件202之中，整流罩安装在做功室和隔离板之间，两组静叶片组件和隔离板，整流罩，通过整机固定连接器固定，组装结构效果如图1，两动叶片组件可以自由旋转，两静叶片组件和隔板固定不动。静叶片固定板均为空心结构，安装固定后空心结构密封且贯通，参见图19、图20。

吸气压缩室中心位置、做功室中心位置、火焰稳定器与火焰锥全部组装完成后形成的空腔为发动机的燃烧室，压缩空气经三路通道汇聚在燃烧室，第一道，第一固定板旁通孔进入，经整机固定器，经第二固定板进入火焰锥，由火焰锥上的排气孔排出，第二道走火焰稳定器外围与两动叶片固定板中间的空间与第一道汇合，第三道走火焰稳定器侧壁通孔进入火焰稳定器内部与燃油混和燃烧，出来之后与第一，第二道汇合。

在一个实施例中，动叶片组件、静叶片组件可采用双转子设计，将动叶片、静叶片采用高压转子5011、低压转子5012设计，参见图21，且转动方向相反。

本发明扁平喷气发动机，结构简单，无传动轴，无独立燃烧室，吸气压缩室动叶片组件和做功室动叶片组件直接机械连接，各零配件安装在平板上，加工、装配容易，更加廉价；动、静叶片成环状排列，吸气压缩室内气流方向由外圈向中心点逐渐靠近，流体通道横截面不断缩小，气体压力随之变大，做功室内高温高压气体由中心点不断向外扩张，流体通道横截面不断变大，高温高压气体膨胀做功，发动机工质的整个工作过程顺其自然，无需人为设计不断收敛的或者扩张的复杂的曲面流体通道；进气通道和排气通道设计非常灵活，可以给飞行器提供很强的控制力矩，提高飞行器的机动性、稳定性和安全性；发动机扁平状设计可以和飞行器更好的融合，能减少空气阻力、提高隐身能力，飞行器飞翼外形布局将更加容易。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种扁平喷气发动机，其特征在于,依次包括整流罩、做功室、隔离板、吸气压缩室，整流罩可转动装配连接在做功室外，整流罩呈圆环带状、侧面开孔，该孔为高温高速气体经做功室后整流高速排出的喷口，做功室包括第一动叶片组件、第一静叶片组件，第一动叶片组件与第一静叶片组件配合安装于隔离板顶部，吸气压缩室包括第二动叶片组件、第二静叶片组件，第二动叶片组件与第二静叶片组件配合安装于隔离板底部，所述吸气压缩室动叶片组件和做功室动叶片组件中的动叶片旋向相反，所述做功室中心位置有固定火焰锥，所述吸气压缩室中心位置固定有火焰稳定器，做功室和吸气压缩室连通的空腔形成燃烧室。

2.根据权利要求1所述的扁平喷气发动机，其特征在于,所述第一动叶片组件采用圆轮结构，圆轮结构包括第一动叶片、第一动叶片固定板、第一动叶片防震环，第一动叶片排列成多组同心圆，第一动叶片的一端安装在第一动叶片固定板上，另一端固定设置有第一动叶片防震环，每相邻同心圆设置有一定的间隔距离，所述圆轮结构通过轴承与隔离板连接。

3.根据权利要求2所述的扁平喷气发动机，其特征在于,所述第一动叶片固定板的中心设置有安装轴承的环状台阶，环状台阶上开有螺栓安装孔，所述螺栓安装孔内设置螺栓用于第一动叶片固定板与轴承连接。

4.根据权利要求3所述的扁平喷气发动机，其特征在于,所述第一静叶片组件包括第一静叶片、第一静叶片固定板、第一静叶片防震环，第一静叶片排列成多组同心圆固定安装在第一静叶片固定板上，第一静叶片的另一端固定设置有第一静叶片防震环，第一静叶片配置在圆轮结构的上部，并沿第一动叶片的圆周方向嵌入成列状，动叶片和静叶片交替排列，所述第一静叶片固定板为空心结构，且第一静叶片固定板边缘部设置有安装整流罩的环形台阶,所述第一静叶片固定板中心设置火焰锥。

5.根据权利要求4所述的扁平喷气发动机，其特征在于，所述第二动叶片组件采用圆轮结构，圆轮结构包括第二动叶片、第二动叶片固定板、第二动叶片防震环，第二动叶片排列成多组同心圆安装在第二动叶片固定板上，第二动叶片的另一端固定设置有第二动叶片防震环，每相邻同心圆设置有一定的间隔距离，圆轮结构通过轴承与隔离板连接，所述第一动叶片与所述第二动叶片的旋向相反设置。

6.根据权利要求5所述的扁平喷气发动机，其特征在于,所述第二静叶片组件包括第二静叶片、第二静叶片固定板、第二静叶片防震环，第二静叶片排列成多组同心圆安装在第二静叶片固定板上，另一端固定设置有第二静叶片防震环，第二静叶片配置在圆轮结构的下部一侧并沿第二动叶片的圆周方向嵌入成列状，第二静叶片固定板为空心结构。

7.根据权利要求6所述的扁平喷气发动机，其特征在于,所述隔离板为空心结构隔离板与第一静叶片固定板、第二静叶片固定板均为空心结构，空心结构相连通形成空腔，所述隔离板的中心设置有轴承安装孔，隔离板的一侧安装有整机固定安装轴和整流罩驱动马达，整机固定安装轴上设置高压空气接口。

8.根据权利要求7所述的扁平喷气发动机，其特征在于,所述第二静叶片固定板的中心设置有火焰稳定器，火焰稳定器的后端设置有高压喷油嘴。

9.根据权利要求8所述的扁平喷气发动机，其特征在于,所述整流罩上安装有与驱动马达相应的传动齿轮。

10.根据权利要求9所述的扁平喷气发动机，其特征在于,第一静叶片固定板、第二静叶片固定板、隔离板通过整机固定连接器固定连接，且整机固定连接器为空心结构，整机固定连接器分别与第一静叶片固定板、第二静叶片固定板、隔离板连通形成高压空气通道。

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