CN206694148U

CN206694148U - 水空两用涡喷发动机

Info

Publication number: CN206694148U
Application number: CN201720405070.4U
Authority: CN
Inventors: 薛志远; 胡晓安
Original assignee: Nanchang Hangkong University
Current assignee: Nanchang Hangkong University
Priority date: 2017-04-18
Filing date: 2017-04-18
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2027-04-18

Abstract

一种水空两用涡轮发动机。它主要由四部分构成。第一部分为发动机壳体，其后部对称分布有下进水阀门，右进水阀门，上进水阀门，左进水阀门，第二部分为转轴，压气机，涡轮，第三部为前活动隔离扇叶，后活动隔离扇叶，第四部分为下化学能发生器，右水下化学能发生器，上水下化学能发生器，左水下化学能发生器。本实用新型既可作为一般涡喷发动机在空中使用提供飞行器可靠的动力，也能够作为水下推进装置，能够由普通涡喷发动机改装而来，结构简单，改装成本低，动力稳定充足，市场潜力巨大，适于军民两用。

Description

水空两用涡喷发动机

技术领域

本实用新型为一种可在空气和水中使用的水空两用涡轮发动机。主要属于航空和航海领域。可广泛用于民航，通航，潜水器，军工等多方面，市场运用前景十分广阔。

背景技术

近年来，随着航空工业的发展，被誉为“工业皇冠上的明珠”的航空发动机技术迅猛发展，各种大推力，低油耗，高增压比，高热效率，长寿命的航空发动机型号层出不穷，广泛运用于军用民用商用通用领域。目前航空发动机主要以涡轮喷气发动机，涡轮风扇发动机，涡轮桨扇发动机，活塞发动机为主。这些发动机各有优势，但却都不具有适用于水下工作的性能，不能适应未来多用途推进动力装置的发展需要。与此同时，随着多用途运输工具的发展，迫切需要研制一套多用途动力系统，以适应多变的使用环境，扩大航空飞行器的使用范围。同时，水空两用飞行器的发展也受制于航空发动机的使用范围的局限性。本水空两用涡喷发动机同时拥有在一般航空发动机空中运转的性能，也可在水下作为推进器来使用，突破了航空发动机不能在水中使用的局限，在空中使用时和普通航空发动机工作原理、推进效率接近，在水下也能提供较大推力，它可由各类型涡喷发动机进行改装。

发明内容

本实用新型的目的是针对目前大部分航空发动机只适用于在空中为飞行器提供推力，适用范围较为单一，无法同时适应水下环境，同时可以为水上运输器和水下潜航器提供动力，从而设计出一种可以同时适用于空中和水下环境，在空中运转具有和普通航空发动机同样推进效率，水下也能提供可观推力，可对各类型涡喷发动机进行改装，结构简单，动力充足稳定。

本实用新型的技术方案:一种水空两用涡喷发动机。它主要由四部分构成。第一部分为发动机壳体1，第二部分为转轴，压气机，涡轮，第三部为前活动隔离扇叶，后活动隔离扇叶，第四部分为下水下化学能发生器，右水下化学能发生器，上水下化学能发生器，左水下化学能发生。

和一般航空涡轮喷气发动机类似，本实用新型外形为变截面长筒圆柱体。壳体的内部从前至后依次分布着扩张型进气道，压气机舱，燃烧室，涡轮舱，收敛性尾喷管，这些构造与常规涡喷发动机内部结构相同，功能亦相同。在尾喷管和涡轮舱之间的壳体上设计有下进水阀门，右进水阀门，上进水阀门，左进水阀门，它们环绕转轴中轴线等角度对称分布在壳体上。转轴安装在发动机壳体的中轴线位置，轴上安装着压气机和涡轮，压气机由若干级压气机叶片环和若干级整流器叶片环间隔组成，放置在压气机舱的位置，涡轮由若干级涡轮叶片环和若干级喷嘴环组成，放置在涡轮舱处。在空中工作时，原理和一般涡喷发动机相同。前活动隔离扇叶安装在压气机舱和进气道之间，后活动隔离扇叶安装在涡轮舱和下进水阀门，右进水阀门，上进水阀门，左进水阀门之间。在水中工作时，前活动隔离扇叶和后活动隔离扇叶关闭，以阻止水进入压气机舱，燃烧室和涡轮舱。下水下化学能发生器，右水下化学能发生器，上水下化学能发生器，左水下化学能发生器安装在壳体的的内壁上，位于尾喷管之前，围绕着转轴的中轴线等角度对称分布，用于喷射化学反应药剂。

本实用新型的有益效果：本发动机充分利用流体动力学特性，在空中作为飞行器推力装置使用时，和普通航空发动机工作原理类似，具有大推力，低油耗，高增压比，高热效率，寿命长等特点。在水下环境工作时，通过控制相应的阀门，可以实现水下推进，且推力较大，无需消耗燃油，节能高效，动力输出稳定，工作原理简单，可水空两用工作范围广。可由普通航空涡轮喷气发动机改装，无需过多的改装成本，实用性强，市场前景广阔。可以军民两用。

附图说明

图1为发动机壳体1的等轴测图。

图2为发动机整体的等轴测图。

图3为发动机整体的主视图。

图4为发动机剖切等轴测视图1。

图5为发动机剖切等轴测视图2。

1，发动机壳体；2，转轴；3，压气机；4，涡轮； 5，前活动隔离扇叶； 6，后活动隔离扇叶；7-1，下化学能发生器；7-2，右水下化学能发生器； 7-3，上水下化学能发生器； 7-4左水下化学能发生器； 8，进气道； 9，压气机舱； 10，燃烧室； 11，涡轮舱； 12，尾喷管； 13-1，下进水阀门； 13-2，右进水阀门；13-3，上进水阀门； 13-4，左进水阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

一种水空两用涡轮发动机。它主要由四部分构成。第一部分为发动机壳体1，第二部分为转轴2，压气机3，涡轮4，第三部为前活动隔离扇叶5，后活动隔离扇叶6，第四部分为下化学能发生器7-1，右水下化学能发生器7-2，上水下化学能发生器7-3，左水下化学能发生器7-4。

如图1，图2和图3所示，发动机壳体1和一般航空涡轮喷气发动机相同，为变截面长筒圆柱体。壳体1的内部从前至后依次分布着扩张型进气道8，压气机舱9，燃烧室10，涡轮舱11，收敛性尾喷管12，这些构造与常规涡喷发动机内部结构相同，功能亦相同。在尾喷管12和涡轮舱11之间的壳体1上设计有下进水阀门13-1，右进水阀门13-2，上进水阀门13-3，左进水阀门13-4，它们环绕转轴2中轴线等角度对称分布在壳体1上，如图4所示，水下工作时，下进水阀门13-1，右进水阀门13-2，上进水阀门13-3，左进水阀门13-4同时打开，以使水流进入机壳内。如图3所示，转轴2安装在发动机壳体1的中心位置，轴上安装着压气机3和涡轮4，压气机3由若干级压气机叶片环和若干级整流器叶片环间隔组成，放置在压气机舱3的位置，涡轮5由若干级涡轮叶片环和若干级喷嘴环组成，放置在涡轮舱11处。足够量的空气，通过进气道8以最小的流动损失顺利地引入压气机舱9内，压气机3以高速旋转的叶片对空气做功压缩空气，提高空气的压力。高压空气在燃烧室10内和燃油混合燃烧，将化学能转变为热能，形成高温高压的燃气，高温高压的燃气首先在涡轮4内膨胀，推动涡轮叶片旋转从而去带动压气机3转动，然后燃气在尾喷管12内继续膨胀，加速燃气，提高燃气的速度，使燃气以较高的速度喷出，产生推力。如图2，图3和图5所示，前活动隔离扇叶5安装在压气机舱9和进气道8之间，后活动隔离扇叶6安装在涡轮舱11和进水阀门13之间。在水中工作时，前活动隔离扇叶5和后活动隔离扇叶6关闭，以阻止水进入压气机舱9、燃烧室10和涡轮舱11。如图4所示，下水下化学能发生器7-1，右水下化学能发生器7-2，上水下化学能发生器7-3，左水下化学能发生器7-4安装在壳体的1的内壁上，位于尾喷管12之前，围绕着转轴2的中轴线等角度对称分布，用于喷射化学反应药剂。

运行原理

该涡轮发动机拥有两种工作方式，一种为通常的在空中运转，另一种为在水下运转。当在空中运转时，使用者打开控制器，使得前活动隔离扇叶5和后活动隔离扇叶6处于完全打开状态，下进水阀门13-1，右进水阀门13-2，上进水阀门13-3，左进水阀门13-4均处于密闭状态。此时工作原理和通常的涡轮喷气发动机一样，足够量的空气通过进气道8以最小的流动损失顺利地引入压气机3，压气机3以高速旋转的叶片对空气做功压缩空气，提高空气的压力。高压空气在燃烧室14内和燃油混合燃烧，将化学能转变为热能，形成高温高压的燃气，高温高压的燃气首先在涡轮4内膨胀，推动涡轮叶片旋转，去带动压气机3转动，然后燃气在尾喷管12内继续膨胀，加速燃气，提高燃气的速度，使燃气以较高的速度喷出，产生推力。当飞行器需要进入水下环境时，切换发动机工作模式，此时前活动隔离扇叶5和后活动隔离扇叶6处于密闭状态，使得压气机舱9至涡轮舱11这一部分空间处于密封状态，水流不会进入，起到保护发动机核心组件的作用。同时，下进水阀门13-1，右进水阀门13-2，上进水阀门13-3，左进水阀门13-4同时瞬间打开，使得大量水流涌入后活动隔离扇叶6后部的发动机腔体中，当水注满腔体后下进水阀门13-1，右进水阀门13-2，上进水阀门13-3，左进水阀门13-4同时关闭，此时下水下化学能发生器7-1，右水下化学能发生器7-2，上水下化学能发生器7-3，左水下化学能发生器7-4开始喷射化学试剂，该化学试剂（如金属钠、钾、氢化钙、碳化钙（电石）等粉末）能够与水发生剧烈反应，瞬间产生大量热能，使腔体内水温度快速升高，体积迅速膨胀，从尾喷管快速喷出，产生大量推力，完成从化学能到动能的转换。一轮反应结束后，下进水阀门13-1，右进水阀门13-2，上进水阀门13-3，左进水阀门13-4再次打开，水流瞬间又注满腔体，下进水阀门13-1，右进水阀门13-2，上进水阀门13-3，左进水阀门13-4再次关闭，下水下化学能发生器7-1，右水下化学能发生器7-2，上水下化学能发生器7-3，左水下化学能发生器7-4再次工作，腔体内水流又受热膨胀快速喷出，产生推力。如此周而复始在水中产生推力。

Claims

1.一种水空两用涡喷发动机：本实用新型外形为变截面长筒圆柱体；壳体 (1)的内部从前至后依次分布着扩张型进气道（8），压气机舱（9），燃烧室（10），涡轮舱（11），收敛性尾喷管（12），在尾喷管（12）和涡轮舱（11）之间的壳体（1）上设计有下进水阀门（13-1），左进水阀门（13-2），右进水阀门（13-3）和上进水阀门（13-4）；转轴（2）安装在发动机壳体（1）的中轴线位置，轴上安装着压气机（3）和涡轮（4）；前活动隔离扇叶（5）安装在进气道（8）和压气机舱（9）之间，后活动隔离扇叶（6）安装在涡轮舱（11）后面；下水下化学能发生器（7-1），右水下化学能发生器（7-2），上水下化学能发生器（7-3），左下化学能发生器（7-4）安装在壳体的（1）的内壁上安装在壳体的（1）的内壁上。

2.根据权利要求1所述的水空两用涡喷发动机，其特征是所述的壳体 (1)上从前至后依次分布着扩张型进气道（8），压气机舱（9），燃烧室（10），涡轮舱（11），收敛性尾喷管（12），压气机（3）由压气机叶片环和整流器叶片环交替组成，放置在压气机舱（9）的位置，涡轮（4）由涡轮叶片环和喷嘴环交替组成，放置在涡轮舱（11）处。

3.根据权利要求1所述的水空两用涡喷发动机，其特征是所述的下进水阀门（13-1），右进水阀门（13-2），上进水阀门（13-3），左进水阀门（13-4）环绕转轴（2）中轴线等角度对称分布在壳体（1）上，位于尾喷管（12）和涡轮舱（11）之间。

4.根据权利要求1所述的水空两用涡喷发动机，其特征是所述的前活动隔离扇叶（5）安装在进气道（8）和压气机舱（9）之间，后活动隔离扇叶（6）安装在涡轮舱（11）与水下水下化学能发生器之间。

5.根据权利要求1所述的水空两用涡喷发动机，其特征是所述的下水下化学能发生器（7-1），右水下化学能发生器（7-2），上水下化学能发生器（7-3），左水下化学能发生器（7-4）围绕着转轴（2）的中轴线等角度对称分布在发动机壳体（1）的内壁，位于尾喷管（12）与下进水阀门（13-1），右进水阀门（13-2），上进水阀门（13-3）和左进水阀门（13-4）之间。