CN202055935U - 并联燃烧室喷气发动机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种并联燃烧室喷气发动机，包括动力透平涵道、喷气推进涵道、进气道、压气机和动力透平，所述压气机设在所述进气道内，所述动力透平涵道与所述进气道连通，在所述动力透平涵道内设动力透平燃烧室，所述动力透平设置在所述动力透平燃烧室后方的所述动力透平涵道内部，所述动力透平对所述压气机输出动力，所述喷气推进涵道与所述进气道连通，在所述喷气推进涵道内设喷气推进燃烧室，所述喷气推进燃烧室与喷气推进喷管连通。本实用新型实现了涡轮喷气发动机的高效、低排放和低造价。

Description

并联燃烧室喷气发动机
技术领域
本实用新型涉及热能、动力与推进领域，尤其是一种并联燃烧室喷气发动机。
背景技术
传统涡轮喷气发动机或涡轮风扇发动机经过动力透平的工质仍然具有很高的温度、压力，再通过喷管喷出获得反推力，换句话说，在这类发动机中，通过动力透平的工质具有两个任务：一是推动动力透平旋转，二是要经过喷管喷出获得反推力。这种结构设置必然导致动力透平的叶轮全部均在高温下工作，所以需要造价昂贵的材料的量较大，最终导致这类发动机的成本升高。因此，急需发明一种动力透平的一部分叶轮在较高温度下工作，另一部分叶轮在相对较低的温度下工作，或者动力透平的所有叶轮均在较低温度下工作的涡轮喷气发动机或涡轮风扇发动机。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型提出的技术方案如下：
一种并联燃烧室喷气发动机，包括动力透平涵道、喷气推进涵道、进气道、压气机和动力透平，所述压气机设在所述进气道内，所述动力透平涵道与所述进气道连通，在所述动力透平涵道内设动力透平燃烧室，所述动力透平设置在所述动力透平燃烧室后方的所述动力透平涵道内部，所述动力透平对所述压气机输出动力，所述喷气推进涵道与所述进气道连通，在所述喷气推进涵道内设喷气推进燃烧室，所述喷气推进燃烧室与喷气推进喷管连通。
一种并联燃烧室喷气发动机，包括动力透平涵道、喷气推进涵道、进气道、压气机和动力透平，所述压气机设在所述进气道内，所述动力透平涵道与所述进气道连通，在所述动力透平涵道内设动力透平外燃加热区，所述动力透平设置在所述动力透平外燃加热区后方的所述动力透平涵道内部，所述动力透平对所述压气机输出动力，所述喷气推进涵道与所述进气道连通，在所述喷气推进涵道内设喷气推进燃烧室，所述喷气推进燃烧室与喷气推进喷管连通。
所述动力透平涵道套装设置在所述喷气推进涵道内。
所述动力透平涵道与所述喷气推进涵道并列设置。
一个所述动力透平涵道与两个或多个所述喷气推进涵道并列设置。
调整所述动力透平燃烧室内的空燃比使所述动力透平燃烧室内的空燃比大于传统涡轮喷气发动机燃烧室内的空燃比和涡扇喷气发动机燃烧室内的空燃比，以实现所述动力透平在温度相对较低的环境中工作。
所述动力透平的转速设为高于传统涡轮喷气发动机的动力透平的转速和涡扇喷气发动机的动力透平的转速。
所述动力透平的直径小于具有同等推进力的传统涡轮喷气发动机的动力透平的直径和具有同等推进力的传统涡扇喷气发动机的动力透平的直径。
所述压气机的输出气体的压力大于传统涡轮喷气发动机的压气机出口的压力和涡扇发动机的压气机出口的压力。
在所述压气机的前方设风扇。
本实用新型中，设有所述动力透平燃烧室和所述喷气推进燃烧室的方案的原理是将由所述压气机和所述进气道产生的高压空气至少分成两部分，其中至少一部分进入所述动力透平涵道，其余进入所述喷气推进涵道，进入所述动力透平涵道的高压空气在所述动力透平燃烧室发生燃烧化学反应后推动所述动力透平旋转，所述动力透平推动所述压气机旋转，对通过所述动力透平的工质没有推进的要求，进入所述喷气推进涵道的高压空气在所述喷气推进燃烧室发生燃烧化学反应后进入所述推进喷管产生推进力。本实用新型中，设有所述动力透平外燃加热区和所述喷气推进燃烧室的方案的原理是将由所述压气机和所述进气道产生的高压空气至少分成两部分，其中至少一部分进入所述动力透平涵道，其余进入所述喷气推进涵道，进入所述动力透平涵道的高压空气在所述动力透平外燃加热区被加热后推动所述动力透平旋转，所述动力透平推动所述压气机旋转，对通过所述动力透平的工质没有推进的要求，所述动力透平外燃加热区的热源是通过所述喷气推进燃烧室的壁传入的热量，进入所述喷气推进涵道的高压空气在所述喷气推进燃烧室发生燃烧化学反应后进入所述推进喷管产生推进力。
在本实用新型的这两个方案中，所述动力透平涵道的工质只有一个任务，就是尽可能利用工质本身的一切能量推动所述动力透平旋转，对所述压气机输出动力，不承担或很少成承担通过喷射获得反推力的任务，这样就可以实现动力透平的一部分叶轮在较高温度下工作，另一部分叶轮在相对较低的温度下工作，或者动力透平的所有叶轮均在较低温度下工作的目的，从而降低发动机的成本；不仅如此，由于所述动力透平工作温度的降低，可以大幅度提高所述动力透平的转速，从而大幅度提高所述压气机的转速，提高所述压气机的压比，最终达到提高发动机的效率的目的。
本实用新型中由于通过所述动力透平涵道的工质，也就是通过所述动力透平的工质不承担或很少承担通过喷射获得反推力的任务，所以所述动力透平涵道的通量可以大幅度降低，为此，所述动力透平的叶轮直径也可以大幅度降低，由于所述动力透平叶轮直径的降低，叶轮所需要承担的离心力也会大幅度降低，所以，可以提高所述动力透平的转速，实现所述压气机转速的提高，达到更高压比，最终提高发动机的效率。
本实用新型所谓“所述动力透平对所述压气机输出动力”是指所述动力透平推动所述压气机旋转，包括同轴设置，也包括经过齿轮等的等速或变速结构的推动作用；所谓的动力透平燃烧室是指设置在所述动力透平涵道内的燃烧室，其作用是产生推动所述动力透平的工质；所谓喷气推进燃烧室是指设置在所述喷气推进涵道内的的燃烧室，其作用是产生进入所述推进喷管的工质，通过所述推进喷管产生推进力；所谓的动力透平外燃加热区是指所述动力透平涵道壁的一部分，其作用是对所述动力透平涵道内的高压空气进行加热，其热源可以是自所述喷气推进燃烧室壁传来的热量，也可以是其他热源。
本实用新型中，根据公知技术，可在本实用新型所公开的并联燃烧室喷气发动机中，设置一切必要的部件、单元或系统。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型实现了涡轮喷气发动机的高效、低排放和低造价。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
图2为本实用新型实施例2的结构示意图；
图3为本实用新型实施例3的结构示意图；
图4为本实用新型实施例4的结构示意图；
图5为本实用新型实施例5的结构示意图；
图6为本实用新型实施例6的结构示意图；
图7为本实用新型实施例7的结构示意图；
图8为本实用新型实施例8的结构示意图；
图9为本实用新型实施例9的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的并联燃烧室喷气发动机，包括动力透平涵道1、喷气推进涵道2、进气道3、压气机4和动力透平5，所述压气机4设在所述进气道3内，所述动力透平涵道1与所述进气道3连通，在所述动力透平涵道1内设动力透平燃烧室6，所述动力透平5设置在所述动力透平燃烧室6后方的所述动力透平涵道1内部，所述动力透平5对所述压气机4输出动力，所述喷气推进涵道2与所述进气道3连通，在所述喷气推进涵道2内设喷气推进燃烧室7，所述喷气推进燃烧室7与喷气推进喷管8连通，所述动力透平涵道1套装设置在所述喷气推进涵道2内；调整所述动力透平燃烧室6内的空燃比使所述动力透平燃烧室6内的空燃比大于传统涡轮喷气发动机燃烧室内的空燃比和涡扇喷气发动机燃烧室内的空燃比，以实现所述动力透平5在温度相对较低的环境中工作。所述动力透平5的转速设为高于传统涡轮喷气发动机的动力透平的转速和涡扇喷气发动机的动力透平的转速，所述动力透平5的直径小于具有同等推进力的传统涡轮喷气发动机的动力透平的直径和具有同等推进力的传统涡扇喷气发动机的动力透平的直径，所述压气机4的输出气体的压力大于传统涡轮喷气发动机的压气机出口的压力和涡扇发动机的压气机出口的压力。
实施例2
如图2所示的并联燃烧室喷气发动机，包括动力透平涵道1、喷气推进涵道2、进气道3、压气机4和动力透平5，所述压气机4设在所述进气道3内，所述动力透平涵道1与所述进气道3连通，在所述动力透平涵道1内设动力透平外燃加热区60，所述动力透平5设置在所述动力透平外燃加热区60后方的所述动力透平涵道1内部，所述动力透平5对所述压气机4输出动力，所述喷气推进涵道2与所述进气道3连通，在所述喷气推进涵道2内设喷气推进燃烧室7，所述喷气推进燃烧室7与喷气推进喷管8连通，所述动力透平涵道1套装设置在所述喷气推进涵道2内。所述动力透平5的转速设为高于传统涡轮喷气发动机的动力透平的转速和涡扇喷气发动机的动力透平的转速，所述动力透平5的直径小于具有同等推进力的传统涡轮喷气发动机的动力透平的直径和具有同等推进力的传统涡扇喷气发动机的动力透平的直径，所述压气机4的输出气体的压力大于传统涡轮喷气发动机的压气机出口的压力和涡扇发动机的压气机出口的压力。
实施例3
如图3所示的并联燃烧室喷气发动机，其与实施例2的区别在于：所述动力透平涵道1延伸至所述喷气推进喷管8的后方，所述压气机4和所述动力透平5同轴设置。
实施例4
如图4所示的并联燃烧室喷气发动机，其与实施例1的区别在于：在所述压气机4的前方设风扇330。
实施例5
如图5所示的并联燃烧室喷气发动机，其与实施例4的区别在于：在所述风扇330外设风扇涵道333。
实施例6
如图6所示的并联燃烧室喷气发动机，其与实施例1的区别在于：所述并联燃烧室喷气发动机还包括启动装置10，所述启动装置10对所述压气机4输出动力。
实施例7
如图7所示的并联燃烧室喷气发动机，其与实施例2的区别在于：在所述压气机4的前方设风扇330构成所述喷气推进燃烧室7与所述动力透平外燃加热区60并联的涡轮风扇发动机。
实施例8
如图8所示的并联燃烧室喷气发动机，其与实施例1的区别在于：所述动力透平涵道1与所述喷气推进涵道2并列设置。
实施例9
如图9所示的并联燃烧室喷气发动机，其与实施例1的区别在于：一个所述动力透平涵道1与两个所述喷气推进涵道2并列设置。
显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员，能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种并联燃烧室喷气发动机，包括动力透平涵道(1)、喷气推进涵道(2)、进气道(3)、压气机(4)和动力透平(5)，其特征在于：所述压气机(4)设在所述进气道(3)内，所述动力透平涵道(1)与所述进气道(3)连通，在所述动力透平涵道(1)内设动力透平燃烧室(6)，所述动力透平(5)设置在所述动力透平燃烧室(6)后方的所述动力透平涵道(1)内部，所述动力透平(5)对所述压气机(4)输出动力，所述喷气推进涵道(2)与所述进气道(3)连通，在所述喷气推进涵道(2)内设喷气推进燃烧室(7)，所述喷气推进燃烧室(7)与喷气推进喷管(8)连通。
2.一种并联燃烧室喷气发动机，包括动力透平涵道(1)、喷气推进涵道(2)、进气道(3)、压气机(4)和动力透平(5)，其特征在于：所述压气机(4)设在所述进气道(3)内，所述动力透平涵道(1)与所述进气道(3)连通，在所述动力透平涵道(1)内设动力透平外燃加热区(60)，所述动力透平(5)设置在所述动力透平外燃加热区(60)后方的所述动力透平涵道(1)内部，所述动力透平(5)对所述压气机(4)输出动力，所述喷气推进涵道(2)与所述进气道(3)连通，在所述喷气推进涵道(2)内设喷气推进燃烧室(7)，所述喷气推进燃烧室(7)与喷气推进喷管(8)连通。
3.如权利要求1或2所述并联燃烧室喷气发动机，其特征在于：所述动力透平涵道(1)套装设置在所述喷气推进涵道(2)内。
4.如权利要求1或2所述并联燃烧室喷气发动机，其特征在于：所述动力透平涵道(1)与所述喷气推进涵道(2)并列设置。
5.如权利要求1或2所述并联燃烧室喷气发动机，其特征在于：一个所述动力透平涵道(1)与两个或多个所述喷气推进涵道(2)并列设置。
6.如权利要求1或2所述并联燃烧室喷气发动机，其特征在于：所述动力透平(5)的转速设为高于传统涡轮喷气发动机的动力透平的转速和涡扇喷气发动机的动力透平的转速。
7.如权利要求1或2所述并联燃烧室喷气发动机，其特征在于：所述动力透平(5)的直径小于具有同等推进力的传统涡轮喷气发动机的动力透平的 直径和具有同等推进力的传统涡扇喷气发动机的动力透平的直径。
8.如权利要求1或2所述并联燃烧室喷气发动机，其特征在于：在所述压气机(4)的前方设风扇(330)。 
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