CN205592026U - 涡轮发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种涡轮发动机，其包括：机匣、涡轮机、分流环、壳体、油路组件以及点火器。分流环连接于机匣的前端并与机匣一起套设于涡轮机。壳体收容机匣，并与机匣的外壁面形成外涵燃烧室，而分流环及机匣的内部形成内涵气流通道。油路组件受控连通于外涵燃烧室。点火器设置于外涵燃烧室内，用于对燃气进行点火，进而燃气爆震燃烧。在本实用新型的涡轮发动机中，外涵燃烧室的结构简单，重量轻，大大提高了发动机的推重比。基于点火器设置于外涵燃烧室内，可使进入外涵燃烧室内的燃气旋转爆震燃烧，从而解决了传统的涡轮发动机燃烧不稳定的问题，提高了燃烧的热效率，并改善了涡轮发动机的燃油经济性和工作可靠性。

Description

涡轮发动机

技术领域

本实用新型涉及航空动力技术领域，尤其涉及一种涡轮发动机。

背景技术

目前，高推重比仍是航空燃气涡轮发动机追求的重要性能指标，提高推重比的途径主要有两个：一是减轻重量；二是增大推力。对于第一点，在现有的材料和工艺水平条件下，为保证强度和寿命要求，减重空间十分有限。对于第二点，实现途径主要有增大流量和增加发动机温升水平。由于进口截面尺寸受到飞行器的制约，流量也不能任意增大，因此，在短时间内，增大推力只能从增加发动机温升比的角度考虑。对于常规的涡轮风扇发动机，主燃烧室的释热量往往受到涡轮材料的限制，很难进一步提高，而外涵道气流不经过涡轮部件，因而，对其温度可以达到较高水平。目前已有在外涵道设置常规缓燃燃烧室的方案，然而由于外涵道空间狭小，布置常规燃烧室结构存在一定困难，同时，常规燃烧室所存在的热效率低、燃烧不稳定、污染物排放水平高等问题仍然存在。

实用新型内容

鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的一个目的在于提供一种涡轮发动机，其外涵燃烧室的结构简单，重量轻，大大提高了发动机的推重比。

本实用新型的另一个目的在于提供一种涡轮发动机，其解决了传统的涡轮发动机燃烧不稳定的问题，提高了燃烧的热效率，改善了发动机的燃油经济性和工作可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种涡轮发动机，其包括：机匣、涡轮机、分流环、壳体、油路组件以及点火器。涡轮机收容于机匣。分流环连接于机匣的前端并与机匣一起套设于涡轮机。壳体收容机匣并与机匣的外壁面形成外涵燃烧室，而分流环及机匣的内部形成内涵气流通道。油路组件受控连通于外涵燃烧室，以向外涵燃烧室提供燃料。点火器设置于外涵燃烧室内，以用于对进入外涵燃烧室内的燃料和含氧气体形成的燃气进行点火，进而燃气爆震燃烧。

本实用新型的有益效果如下：

在根据本实用新型的涡轮发动机中，壳体与机匣的外壁面形成外涵燃烧室，该外涵燃烧室的结构简单，重量轻，大大提高了发动机的推重比。基于点火器设置于外涵燃烧室内，可使进入外涵燃烧室内的燃气旋转爆震燃烧，从而解决了传统的涡轮发动机燃烧不稳定的问题，提高了燃烧的热效率，并改善了涡轮发动机的燃油经济性和工作可靠性。

附图说明

图1是根据本实用新型的涡轮发动机的整体结构示意图；

图2是图1中的预蒸发室上的燃料喷口的周向位置示意图；

图3是图1中的点火器的周向位置示意图；

图4是图1中的调节机构的放大示意图。

其中，附图标记说明如下：

1机匣 81活门

2涡轮机 82气缸

3分流环 821缸体

4壳体 822活塞杆

5油路组件 9气体混合室

51燃料管 C外涵燃烧室

52雾化喷头 C1气体入口

6点火器 C2气体出口

7预蒸发室 S内涵气流通道

71燃料喷口 F风扇

8调节机构 A排气口

具体实施方式

下面参照附图来详细说明根据本实用新型的涡轮发动机。

参照图1至图4，根据本实用新型的涡轮发动机包括：机匣1、涡轮机2、分流环3、壳体4、油路组件5以及点火器6。

涡轮机2收容于机匣1。分流环3连接于机匣1的前端并与机匣1一起套设于涡轮机2。壳体4收容机匣1，并与机匣1的外壁面形成外涵燃烧室C，而分流环3及机匣1的内部形成内涵气流通道S。油路组件5受控连通于外涵燃烧室C，以向外涵燃烧室C提供燃料(即燃油)。点火器6设置于外涵燃烧室C内，以用于对进入外涵燃烧室C内的燃料和含氧气体形成的燃气进行点火，进而燃气爆震燃烧。在根据本实用新型的涡轮发动机中，壳体4与机匣1的外壁面形成外涵燃烧室C，该外涵燃烧室C的结构简单，重量轻，大大提高了发动机的推重比。基于点火器6设置于外涵燃烧室C内，可使进入外涵燃烧室C内的燃气旋转爆震燃烧，从而解决了传统的涡轮发动机燃烧不稳定的问题，提高了燃烧的热效率，并改善了涡轮发动机的燃油经济性和工作可靠性。

根据本实用新型的涡轮发动机，在一实施例中，参照图1和图2，涡轮发动机还可包括：预蒸发室7，形成于机匣1与涡轮机2之间，对经由油路组件5供入到预蒸发室7内的燃料进行蒸发处理。

在一实施例中，参照图1预蒸发室7由分流环3、机匣1的前部以及涡轮机2的外壁形成。当然不仅限如此，预蒸发室7还可形成于机匣1与涡轮机2之间的其它适当的位置。

在一实施例中，参照图1和图2，预蒸发室7可具有：多个燃料喷口71，沿径向贯通形成预蒸发室7的机匣1的对应部分，且沿机匣1的周向分布，各燃料喷口71连通外涵燃烧室C，以使蒸发处理后的燃料经由各燃料喷口71进入外涵燃烧室C。在这里补充说明的是，多个燃料喷口71沿机匣1的周向分布，可使燃料进入外涵燃烧室C的方向与进入外涵燃烧室C的含氧气体(作为氧化剂)的流动方向呈90°，有助于燃料与含氧气体充分掺混。

在一实施例中，参照图1和图2，油路组件5可包括：燃料管51，一端连通于供油油路(未示出)，另一端连通于预蒸发室7；以及雾化喷头52，设置于且连通于燃料管51的所述另一端并位于预蒸发室7内，对经由供油油路以及燃料管51供入的燃料进行雾化处理。

在一实施例中，参照图1，外涵燃烧室C可具有：气体入口C1，与外涵燃烧室C受控连通并与外部提供含氧气体源(未示出)受控连通；以及气体出口C2，与外涵燃烧室C连通以排出外涵燃烧室C内燃烧后的废气。其中，外部提供含氧气体源可以提供纯氧气或空气。

在一实施例中，参照图1，涡轮发动机还可包括：调节机构8，设置在外涵燃烧室C的气体入口C1处，以调节气体入口C1的大小或关闭气体入口C1。其中，调节机构8的具体操作如下：当需要增大进入外涵燃烧室C的空气流量时，通过控制调节机构8来调大气体入口C1的开度；相应地，当需要减小进入外涵燃烧室C的空气流量时，通过控制调节机构8来减小气体入口C1的开度。

在一实施例中，参照图4，调节机构8可包括：活门81以及气缸82。活门81，枢转安装于壳体4的靠近气体入口C1处的位置。气缸82可包括：缸体821，一端枢转连接于壳体4；以及活塞杆822，一端伸入缸体821，另一端伸出缸体821并与活门81枢转连接，气缸82通过驱动活塞杆822相对缸体821伸缩运动而带动活门81枢转运动以打开或关闭气体入口C1。当活门81转动并逐渐远离分流环3时，气体入口C1的开度逐渐变大；当活门81转动并逐渐靠近分流环3时，气体入口C1的开度逐渐变小；当活门81转动至搭在分流环3上，气体入口C1关闭。

在一实施例中，参照图1，涡轮发动机还可包括：气体混合室9，形成于外涵燃烧室C的气体出口C2对应的壳体4的部分与机匣1的尾部之间，且连通于气体出口C2和内涵气流通道S。在这里补充说明的是，气体混合室9可选择性的进行设置于涡轮发动机中。在一些实施例中，涡轮发动机中可无需设置气体混合室9，内涵气流通道S中的气体与外涵燃烧室C中的燃烧后的废气分别各自排出即可。

在一实施例中，参照图1，涡轮发动机还可包括：风扇F，设置于壳体4的轴向前端，使外部气体经由风扇F抽吸到涡轮发动机的壳体4内。其中，经由风扇F抽吸到涡轮发动机的壳体4内的气体在分流环3的作用下，一部分进入外涵燃烧室C，而另一部分进入内涵气流通道S。

在一实施例中，参照图1，涡轮发动机还可具有：排气口A，设置于壳体4的轴向后端。排气口A排出的气体最终可转换为涡轮发动机的推力，进而推动飞行器运动。

在一实施例中，涡轮发动机还可包括：控制系统(未示出)，通信连接于调节机构8的气缸82，以控制气缸82的活塞杆822的运动。

最后补充说明的是，本实用新型的涡轮发动机采用外涵燃烧室C取代传统的加力燃烧室，减小了涡轮发动机的总长度。此外，由于外涵燃烧室C采用连续旋转爆震技术，使外涵燃烧室C由常规的等压燃烧转变为近似等容燃烧，从而显著提高了热效率，由此降低了涡轮发动机的耗油率，进而可延长外涵燃烧室C的工作时间。

Claims (10)

1.一种涡轮发动机，包括：

机匣(1)；

涡轮机(2)，收容于机匣(1)；以及

分流环(3)，连接于机匣(1)的前端并与机匣(1)一起套设于涡轮机(2)；

其特征在于，涡轮发动机还包括：

壳体(4)，收容机匣(1)，并与机匣(1)的外壁面形成外涵燃烧室(C)，而分流环(3)及机匣(1)的内部形成内涵气流通道(S)；

油路组件(5)，受控连通于外涵燃烧室(C)，以向外涵燃烧室(C)提供燃料；以及

点火器(6)，设置于外涵燃烧室(C)内，以用于对进入外涵燃烧室(C)内的燃料和含氧气体形成的燃气进行点火，进而燃气爆震燃烧。

2.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，涡轮发动机还包括：

预蒸发室(7)，形成于机匣(1)与涡轮机(2)之间，对经由油路组件(5)供入到预蒸发室(7)内的燃料进行蒸发处理。

3.根据权利要求2所述的涡轮发动机，其特征在于，预蒸发室(7)由分流环(3)、机匣(1)的前部以及涡轮机(2)的外壁形成。

4.根据权利要求2所述的涡轮发动机，其特征在于，预蒸发室(7)具有：

多个燃料喷口(71)，沿径向贯通形成预蒸发室(7)的机匣(1)的对应部分，且沿机匣(1)的周向分布，各燃料喷口(71)连通外涵燃烧室(C)，以使蒸发处理后的燃料经由各燃料喷口(71)进入外涵燃烧室(C)。

5.根据权利要求2所述的涡轮发动机，其特征在于，油路组件(5)包括：

燃料管(51)，一端连通于供油油路，另一端连通于预蒸发室(7)；以及

雾化喷头(52)，设置于且连通于燃料管(51)的所述另一端并位于预蒸发室(7)内，对经由供油油路以及燃料管(51)供入的燃料进行雾化处理。

6.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，外涵燃烧室(C)具有：

气体入口(C1)，与外涵燃烧室(C)受控连通并与外部提供含氧气体源受控连通；以及

气体出口(C2)，与外涵燃烧室(C)连通以排出外涵燃烧室(C)内燃烧后的废气。

7.根据权利要求6所述的涡轮发动机，其特征在于，涡轮发动机还包括：

调节机构(8)，设置在外涵燃烧室(C)的气体入口(C1)处，以调节气体入口(C1)的大小或关闭气体入口(C1)。

8.根据权利要求7所述的涡轮发动机，其特征在于，调节机构(8)包括：

活门(81)，枢转安装于壳体(4)的靠近气体入口(C1)处的位置；以及

气缸(82)，包括：

缸体(821)，一端枢转连接于壳体(4)；以及

活塞杆(822)，一端伸入缸体(821)，另一端伸出缸体(821)并与活门(81)枢转连接，气缸(82)通过驱动活塞杆(822)相对缸体(821)伸缩运动而带动活门(81)枢转运动以打开或关闭气体入口(C1)。

9.根据权利要求6所述的涡轮发动机，其特征在于，涡轮发动机还包括：

气体混合室(9)，形成于外涵燃烧室(C)的气体出口(C2)对应的壳体(4)的部分与机匣(1)的尾部之间，且连通于气体出口(C2)和内涵气流通道(S)。

10.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，涡轮发动机还包括：

风扇(F)，设置于壳体(4)的轴向前端，使外部气体经由风扇(F)抽吸到涡轮发动机的壳体(4)内；

涡轮发动机还具有：

排气口(A)，设置于壳体(4)的轴向后端。