CN115783272A - 一种翼尖喷气燃气发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种翼尖喷气燃气发生器，其特征在于，包括燃气发生器壳体、燃气发生器内腔、压缩空气进口、高温尾气进气管、助推剂输送管和燃气出口，所述燃气发生器内腔在燃气发生器壳体内的头部区域，所述高温尾气进气管穿过燃气发生器壳体的侧壁，直达燃气发生器内腔侧壁面，所述燃气发生器内腔的前壁面中心位置设置助推剂输送管。本发明利用动力系统中的重油活塞发动机高温尾气加热过氧化氢助推剂从而使其进行汽化放热反应，放出氧气和水蒸气，与尾气内未燃尽油气进一步燃烧产生更高能燃气，该燃气发生器不需要复杂的催化反应系统或点火系统，可以通过控制助推剂的喷射量来调节控制旋翼翼尖喷气所需引气量，满足翼尖喷气旋翼所需的燃气。

Description

一种翼尖喷气燃气发生器

技术领域

本发明涉及燃气发生器设计技术领域，具体涉及一种使用燃气助推剂与发动机高温尾气作用产生大量气体和热量，用于驱动旋翼翼尖喷气的燃气发生器。

背景技术

目前，翼尖喷气自转旋翼机的关键和瓶颈在于动力系统，该动力系统既要满足高速巡航时释放旋翼自转，又要满足垂直起降时对旋翼的有效驱动。因此，为针对科学解决垂直起降时翼尖喷气驱动旋翼与高速飞行时自转旋翼两种工作模式下对动力不同需求的问题，需要有适合于翼尖喷气驱动旋翼的复合动力系统，而该动力系统要实现的核心关键技术就是燃气的发生及控制利用，即要设计出适用于驱动旋翼旋转的燃气发生器。

通常的燃气发生器由压气机、燃料泵及燃烧室、涡轮等部件及其附属系统组成，能产生具有一定压力及温度的高能气体的工质装置。但是这类燃气发生器结构复杂、质量重、成本高。从某种意义上说，火箭发动机及喷气发动机也是一种燃气发生器，它们产生的高温燃气通过尾喷管，变成高速气流喷射出去,推动火箭或飞机前进。但是火箭发动机如果用于翼尖，只适用于起飞和着落时短暂时间的工作，而在翼尖使用喷气发动机时需要解决一系列严重工程技术问题，比如发动机转子以每分钟几千转的转速与桨叶一起绕旋翼轴转动，会产生一种扭矩，这扭矩力图使整个发动机向上翻倒，以及当巨大的离心力使滑油抛向发动机的一边时，必须保证高转速轴承能正常工作等等。活塞式内燃机的气缸部分也是一种燃气发生器，但燃气量太小。目前这些燃气发生器都无法满足翼尖喷气自转旋翼喷气需求。

在以航空活塞重油发动机为核心的复合动力系统中，如何充分利用重油活塞发动机高温尾气产生大量翼尖喷气所需气体，用于起降悬停时进行翼尖喷气驱动旋翼，是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种翼尖喷气燃气发生器，旨在解决垂直起降时翼尖喷气驱动旋翼与高速飞行时自转旋翼两种工作模式下对驱动旋翼旋转不同气量需求的问题，实现简化结构、降低耗油率，尤其是能为在翼尖喷气旋翼起降悬停阶段提供足够驱动旋翼旋转的气体。

本发明通过如下技术方案实现。

一种翼尖喷气燃气发生器，其特征在于，包括燃气发生器壳体、燃气发生器内腔、压缩空气进口、高温尾气进气管、助推剂输送管和燃气出口，所述燃气发生器内腔在燃气发生器壳体内的头部区域，所述高温尾气进气管穿过燃气发生器壳体的侧壁，直达燃气发生器内腔侧壁面，所述燃气发生器内腔的前壁面中心位置设置助推剂输送管，所述燃气发生器壳体的前壁面由压缩空气进口和燃气发生器内腔的前壁面组成，燃气发生器壳体从压缩空气进口到燃气出口呈渐缩形。

进一步，燃气发生器有三路输入，第一路输入是由涡轮增压器产生的高压压缩空气，通过环形的扩压器沿环形通道直接与燃气发生器外壳的前壁面环形的压缩空气进口对接，该压缩气体可以对燃气发生器壳体进行保护冷却；第二路输入为重油活塞发动机的高温尾气，从燃气发生器壳体的侧壁面经高温尾气进气管送入燃气发生器壳体内的头部的燃气发生器内腔，用于加热催化助推剂；第三路输入是助推剂，经助推剂输送管送至燃气发生器内腔头部中心反应区，在高温尾气的作用下放热汽化，形成高温高压混合气，从燃气出口排出。

进一步，所述助推剂为高浓度的过氧化氢或其混合剂。

进一步，所述的翼尖喷气燃气发生器，助推剂在燃气发生器内腔中心反应区内汽化分解反应基本完成，过程中无需点火催化系统；助推剂输送管可设置控制阀门，通过控制助推剂的喷射量来调节控制旋翼翼尖喷气所需引气量，满足垂直起降悬停阶段的喷气驱动旋翼所需。

进一步，所述的翼尖喷气燃气发生器，在旋翼机起降阶段不需要推进功时，正好把重油发动机的功率借助压缩空气的形式用于翼尖喷气驱动。

进一步，所述的翼尖喷气燃气发生器，燃气发生器内腔中心反应区产生的高温高压燃气，必要时可以考虑向高温尾气中喷油补燃，进一步对其中的氧气进行燃烧产生高温高压燃气；生成的燃气在燃气发生器壳体中后部更加均匀后从燃气出口排出燃气发生器，送至旋翼翼尖喷射。

与现有技术相比，本发明的优点是：本发明利用重油活塞发动机高温尾气加热助推剂(过氧化氢或其合剂)从而使其进行汽化放热反应，放出氧气和水蒸气，与尾气内未燃尽油气进一步燃烧产生更高能燃气，该燃气发生器不需要复杂的催化反应系统或点火系统，同时可以通过控制助推剂的喷射量来调节控制旋翼翼尖喷气所需引气量，满足翼尖喷气旋翼所需的燃气，结构简单，同时能提高燃烧效率，降低污染排放。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图中：1、燃气发生器壳体；2、燃气发生器内腔；3、压缩空气进口；4、助推剂输送管；5、高温尾气进气管；6、燃气出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中存在的相关技术问题，本申请实施例提供了一种翼尖喷气燃气发生器，旨在解决垂直起降时翼尖喷气驱动旋翼与高速飞行时自转旋翼两种工作模式下对驱动旋翼旋转不同气量需求的问题，实现简化结构、降低耗油率，尤其是能为在翼尖喷气旋翼起降悬停阶段提供足够驱动旋翼旋转的气体。

如图1和图2所示，一种翼尖喷气燃气发生器，其特征在于，包括燃气发生器壳体1、燃气发生器内腔2、压缩空气进口3、助推剂输送管4、高温尾气进气管5和燃气出口6，所述燃气发生器内腔2在燃气发生器壳体1内的头部区域，所述高温尾气进气管5穿过燃气发生器壳体1的侧壁，直达燃气发生器内腔2侧壁面，所述燃气发生器内腔2的前壁面中心位置设置助推剂输送管4，所述燃气发生器壳体1的前壁面由压缩空气进口3和燃气发生器内腔2的前壁面组成，燃气发生器壳体1从压缩空气进口3到燃气出口6呈渐缩形。

进一步，燃气发生器有三路输入，第一路输入是由涡轮增压器产生的高压压缩空气，通过环形的扩压器沿环形通道直接与燃气发生器外壳1的前壁面环形的压缩空气进口3对接，该压缩气体可以对燃气发生器壳体1进行保护冷却；第二路输入为重油活塞发动机的高温尾气，从燃气发生器壳体1的侧壁面经高温尾气进气管5送入燃气发生器壳体1内的头部的燃气发生器内腔2，用于加热催化助推剂；第三路输入是助推剂，经助推剂输送管4送至燃气发生器内腔2头部中心反应区，在高温尾气的作用下放热汽化放热释放氧气和水蒸气，视需要还可喷油点火补燃，最终形成高温高压混合气，从燃气出口6排出，此出口气体能够通过气路系统进入旋翼并从翼尖喷出驱动旋翼高速转，旋翼产生足够升力。当飞行速度足够使旋翼产生足够升力时，关闭助推剂输送管，压气机脱开工作，停止旋翼喷气，此时旋翼处于自转状态，从而实现翼尖喷气旋翼机的两种工作模式。

进一步，所述助推剂为高浓度的过氧化氢或其混合剂。

进一步，所述的翼尖喷气燃气发生器，助推剂在燃气发生器内腔中心反应区内汽化分解反应基本完成，过程中无需点火催化系统；助推剂输送管可设置控制阀门，通过控制助推剂的喷射量来调节控制旋翼翼尖喷气所需引气量，满足垂直起降悬停阶段的喷气驱动旋翼所需。

进一步，所述的翼尖喷气燃气发生器，在旋翼机起降阶段不需要推进功时，正好把重油发动机的功率借助压缩空气的形式用于翼尖喷气驱动。

进一步，所述的翼尖喷气燃气发生器，燃气发生器内腔中心反应区产生的高温高压燃气，必要时可以考虑向高温尾气中喷油补燃，进一步对其中的氧气进行燃烧产生高温高压燃气；生成的燃气在燃气发生器壳体中后部更加均匀后从燃气出口排出燃气发生器，送至旋翼翼尖喷射。

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)

1.一种翼尖喷气燃气发生器，其特征在于，包括燃气发生器壳体(1)、燃气发生器内腔(2)、压缩空气进口(3)、助推剂输送管(4)、高温尾气进气管(5)和燃气出口(6)，所述燃气发生器内腔(2)在燃气发生器壳体(1)内的头部区域，所述高温尾气进气管(5)穿过燃气发生器壳体(1)的侧壁，直达燃气发生器内腔(2)侧壁面，所述燃气发生器内腔(2)的前壁面中心位置设置助推剂输送管(4)，所述燃气发生器壳体(1)的前壁面由压缩空气进口(3)和燃气发生器内腔(2)的前壁面组成，燃气发生器壳体(1)从压缩空气进口(3)到燃气出口(6)呈渐缩形。

2.如权利要求1所述的翼尖喷气燃气发生器，其特征在于，燃气发生器有三路输入，第一路输入是由涡轮增压器产生的高压压缩空气，通过环形的扩压器沿环形通道直接与燃气发生器外壳(1)的前壁面环形的压缩空气进口(3)对接，该压缩气体可以对燃气发生器壳体(1)进行保护冷却；第二路输入为来自重油活塞发动机的高温尾气，从燃气发生器壳体(1)的侧壁面经高温尾气进气管(5)送入燃气发生器壳体(1)内的头部的燃气发生器内腔(2)，用于加热催化助推剂；第三路输入是助推剂，经助推剂输送管(4)送至燃气发生器内腔(2)头部中心反应区，在高温尾气的作用下放热汽化，形成高温高压混合气，从燃气出口(6)排出。

3.如权利要求2所述的翼尖喷气燃气发生器，其特征在于，高温尾气进气管可以以单管方式进入燃气发生器内腔，也可以沿燃气发生器周向分多管方式进入燃气发生器内腔。

4.如权利要求2所述的翼尖喷气燃气发生器，其特征在于，所述助推剂为高浓度的过氧化氢或其混合剂。

5.如权利要求1或2所述的翼尖喷气燃气发生器，其特征在于，所述助推剂输送管(4)设有控制流量阀门。

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