CN209129672U - 一种航空涡扇发动机 - Google Patents

Abstract

一种航空涡扇发动机，包括动力输出轴，在动力输出轴上依次设置有风扇、压气机、燃烧室、燃气涡轮和动力涡轮，压气机内部装有给燃气涡轮降温的循环式气冷机构；循环式气冷机构包括提供高压气体的若干往复式活塞单元和作为气体通道的第一空气轴承，往复式活塞单元设有活塞和缸体，活塞上设有伸向风扇的活塞杆，活塞杆外端设有活动斜盘，活塞杆通过活节与活动斜盘相连接，动力输出轴上装有与活动斜盘转动配合从而推动活塞在缸体内作往复运动的固定斜盘。本实用新型利用风扇的旋转动能，通过固定斜盘与活动斜盘，将风扇的旋转动能转化成活塞的轴向运动，从而产生高压空气，经第一空气轴承，输送至燃气涡轮处，给燃气涡轮降温。

Description

一种航空涡扇发动机

技术领域

本实用新型涉及一种发动机，特别涉及一种航空涡扇发动机。

背景技术

在现有的航空涡扇发动机中，压气机的压比难升高，轴承的耐高温、润滑、转速、精度难提高，受材料限制寿命不长、涡轮前温度不能无限升高，油耗高、不够环保。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理的航空涡扇发动机。

本实用新型所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本实用新型是一种航空涡扇发动机，其特点是，包括动力输出轴，在动力输出轴上沿动力输出轴的轴向依次设置有风扇、压气机、燃烧室、燃气涡轮和动力涡轮，风扇和动力涡轮装在动力输出轴的两端，压气机与燃气涡轮共轴设置，压气机内部装有给燃气涡轮降温的循环式气冷机构；

所述的循环式气冷机构包括提供高压气体的若干往复式活塞单元和作为气体通道的第一空气轴承，第一空气轴承装在压气机与燃气涡轮所在的中心轴上，往复式活塞单元沿压气机的周向设置，所述的往复式活塞单元设有活塞和与第一空气轴承相连通的缸体，活塞上设有伸向风扇的活塞杆，活塞杆外端设有活动斜盘，活塞杆通过活节与活动斜盘相连接，动力输出轴上装有与活动斜盘转动配合从而推动活塞在缸体内作往复运动的固定斜盘。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述的燃气涡轮包括涡轮轮轴和涡轮叶片，涡轮叶片内设有与第一空气轴承相连通的空气夹层，空气夹层上开有排气孔。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述的压气机由低压压气机和高压压气机组成，所述的燃气涡轮由低压压气涡轮和高压压气涡轮组成，低压压气机与低压压气涡轮共轴设置，高压压气机与高压压气涡轮共轴设置，高压压气机和高压压气涡轮通过第二空气轴承装在低压压气机和低压压气涡轮所在的中心轴上，第二空气轴承与第一空气轴承相连通。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述的低压压气机为多级轴流式压气机，所述循环式气冷机构装在压气机的机轴内，所述的高压压气机为一级离心式压气机。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，该发动机上还装有给动力涡轮降温的循环式水冷机构，

所述的循环式水冷机构包括装在发动机尾喷管上的蒸汽盘管、装在外涵道上的冷凝器以及高压泵，动力输出轴上装有用于提供风扇动力的涡轮式气动马达，蒸汽盘管的蒸汽输出端通过装在动力输出轴上的全动压空气轴承与涡轮式气动马达的气体输入端相连通，涡轮式气动马达的气体输出端通过冷凝器及高压泵与蒸汽盘管的冷凝水输入端相连，蒸汽盘管与全动压空气轴承之间、全动压空气轴承与涡轮式气动马达之间通过接触式旋转密封结构实现对接。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，在所述燃烧室内设有若干与动力输出轴的轴线平行设置的爆轰火焰管，爆轰火焰管沿动力输出轴的周向分布，每根爆轰火焰管上均设有进气口和出气口，出气口与燃气涡轮进气端相通，爆轰火焰管的进气口处设有单向阀，每根爆轰火焰管上均设有燃油喷嘴，爆轰火焰管内的燃油喷嘴上装有缠绕高频加热线圈的铁芯管，燃油喷嘴之间通过总燃料管相接；

压气机将压缩空气送入燃烧室后，推开单向阀，进入爆轰火焰管，燃油喷嘴喷入雾化燃油，燃油通过铁芯管时，铁芯管被加热到1000℃，点火喷出爆轰波，单向阀自动关闭，爆轰波、燃汽和高压气体从爆轰火焰管的出气口内喷出，这三种推力共同推动燃气涡轮运转，爆轰波过后，压气机继续进气，同时，下一个爆轰火焰管点火爆轰，继续推动燃气涡轮运转，以此类推，爆轰火焰管依次发生爆轰，使燃气涡轮受到连续推力而持续运转；

所述的点火器为缠绕有高频加热线圈的铁芯管。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述活动斜盘与固定斜盘之间设有耐磨层。

与现有技术相比，本实用新型利用风扇的旋转动能，通过设带倾斜配合面的固定斜盘与活动斜盘，将风扇的旋转动能转化成活塞的往复运动，从而产生高压空气，通过第一空气轴承，输送至位于发动机热端的燃气涡轮处，给燃气涡轮降温；通过设循环水冷机构，采用水冷却的方法，对位于发动机热端的动力涡轮进行降温，设计简单、合理，降温效果好。

附图说明

图1是本实用新型的原理示意图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是循环式水冷机构的结构示意图；

图4是爆轰火焰管的结构示意图。

具体实施方式

以下参照附图，进一步描述本实用新型的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本实用新型，而不构成对其权利的限制。

参照图1和图2，一种航空涡扇发动机，包括动力输出轴1，在动力输出轴1上沿动力输出轴1的轴向依次设置有风扇2、压气机3、燃烧室4、燃气涡轮8和动力涡轮9，燃气涡轮8和动力涡轮9设在发动机的热端，风扇2和动力涡轮9装在动力输出轴1的两端，压气机3与燃气涡轮8共轴设置，压气机3内部装有给燃气涡轮8降温的循环式气冷机构；

所述的循环式气冷机构包括提供高压气体的若干往复式活塞单元和作为气体通道的第一空气轴承10，第一空气轴承10装在压气机3与燃气涡轮8所在的中心轴上，往复式活塞单元沿压气机3的周向设置，所述的往复式活塞单元设有活塞15和与第一空气轴承10相连通的缸体11，活塞15上设有伸向风扇的活塞杆12，活塞杆12外端设有活动斜盘13，活塞杆12通过活节与活动斜盘13相连接，动力输出轴1上装有与活动斜盘13转动配合从而推动活塞15在缸体11内作往复运动的固定斜盘14，活动斜盘13与固定斜盘14之间设有耐磨层16；

当压气机3运转时，带动活动斜盘13运转，因活动斜盘13与固定斜盘14的配合斜面，固定斜盘14推动活动斜盘13，从而带动活塞12在缸体11内作往复运转动，产生高压空气，经第一空气轴承10，从出风孔处排至燃气涡轮8的叶片上，得以降低涡轮的温度，增加涡轮叶片的旋转动力，增加燃烧室的燃气压力，提高压缩比。

所述的燃气涡轮包括涡轮轮轴和涡轮叶片，涡轮叶片内设有与第一空气轴承10相连通的空气夹层，空气夹层上开有排气孔。

所述的压气机由低压压气机3和高压压气机5组成，所述的燃气涡轮由低压压气涡轮8和高压压气涡轮7组成，低压压气机3与低压压气涡轮8共轴设置，高压压气机5与高压压气涡轮7共轴设置，高压压气机5和高压压气涡轮7通过第二空气轴承6装在低压压气机3和低压压气涡轮8所在的中心轴上，第二空气轴承6与第一空气轴承10套接并连通。

所述的低压压气机3为多级轴流式压气机，所述循环式气冷机构装在压气机的机轴内，所述的高压压气机5为一级离心式压气机。

参照图3，该发动机上还装有给动力涡轮9降温的循环式水冷机构；所述的循环式水冷机构包括装在发动机尾喷管上的蒸汽盘管17、装在外涵道上的冷凝器20以及高压泵21，动力输出轴上装有用于提供风扇动力的涡轮式气动马达19，蒸汽盘管17的蒸汽输出端通过装在动力输出轴上的全动压空气轴承18与涡轮式气动马达19的气体输入端相连通，涡轮式气动马达19的气体输出端通过冷凝器20及高压泵21与蒸汽盘管17的冷凝水输入端相连，蒸汽盘管17与全动压空气轴承18之间、全动压空气轴承18与涡轮式气动马达19之间通过接触式旋转密封结构实现对接，所述的接触式旋转密封结构可采用现有技术中公开的任一种旋转密封装置，如滑动密封结构或旋转接头；

蒸汽盘管17内的水吸收尾气余热产生蒸汽进入全动压空气轴承18，依次经全动压空气轴承18、涡轮式气动马达19内的气体通道进入冷凝器20冷却成水，再在高压泵21的作用下循环使用，本结构起到降低该发动机热端动力涡轮的温度，降低材料的使用要求，同时，还对全动压空气轴承起到润滑和增加寿命的作用。

参照图4，在所述燃烧室内设有若干与动力输出轴的轴线平行设置的爆轰火焰管22，爆轰火焰管22沿动力输出轴的周向分布，每根爆轰火焰管22上均设有进气口和出气口，出气口与燃气涡轮进气端相通，爆轰火焰管22的进气口处设有单向阀，每根爆轰火焰管22上均设有燃油喷嘴23，爆轰火焰管22内的燃油喷嘴23上装有缠绕高频加热线圈的铁芯管，燃油喷嘴之间通过总燃料管相接；

压气机将压缩空气送入燃烧室后，推开单向阀，进入爆轰火焰管，燃油喷嘴喷入雾化燃油，燃油通过铁芯管时，铁芯管被高频加热线圈加热到1000℃，高温燃油从铁芯管中喷出遇空气爆轰，产生爆轰波，解决了高速气流下难以点火的问题，点火其中的一个爆轰火焰管，产生爆轰波，单向阀自动关闭，爆轰波、燃汽和高压气体从爆轰火焰管的出气口内喷出，这三种推力共同推动燃气涡轮运转，爆轰波过后，压气机继续进气，同时，下一个爆轰火焰管点火爆轰，继续推动燃气涡轮运转，以此类推，爆轰火焰管依次发生爆轰，使燃气涡轮受到连续推力而持续运转。

Claims (9)

1.一种航空涡扇发动机，其特征在于：包括动力输出轴，在动力输出轴上沿动力输出轴的轴向依次设置有风扇、压气机、燃烧室、燃气涡轮和动力涡轮，风扇和动力涡轮装在动力输出轴的两端，压气机与燃气涡轮共轴设置，压气机内部装有给燃气涡轮降温的循环式气冷机构；

所述的循环式气冷机构包括提供高压气体的若干往复式活塞单元和作为气体通道的第一空气轴承，第一空气轴承装在压气机与燃气涡轮所在的中心轴上，往复式活塞单元沿压气机的周向设置；所述的往复式活塞单元设有活塞和与第一空气轴承相连通的缸体，活塞上设有伸向风扇的活塞杆，活塞杆外端设有活动斜盘，活塞杆通过活节与活动斜盘相连接，动力输出轴上装有与活动斜盘转动配合从而推动活塞在缸体内作往复运动的固定斜盘。

2.根据权利要求1所述的航空涡扇发动机，其特征在于：所述的燃气涡轮包括涡轮轮轴和涡轮叶片，涡轮叶片内设有与第一空气轴承相连通的空气夹层，空气夹层上开有排气孔。

3.根据权利要求1或2所述的航空涡扇发动机，其特征在于：所述的压气机由低压压气机和高压压气机组成，所述的燃气涡轮由低压压气涡轮和高压压气涡轮组成，低压压气机与低压压气涡轮共轴设置，高压压气机与高压压气涡轮共轴设置，高压压气机和高压压气涡轮通过第二空气轴承装在低压压气机和低压压气涡轮所在的中心轴上，第二空气轴承与第一空气轴承相连通。

4.根据权利要求3所述的航空涡扇发动机，其特征在于：所述的低压压气机为多级轴流式压气机，所述循环式气冷机构装在压气机的机轴内。

5.根据权利要求3所述的航空涡扇发动机，其特征在于：所述的高压压气机为一级离心式压气机。

6.根据权利要求1所述的航空涡扇发动机，其特征在于：该发动机上还装有给动力涡轮降温的循环式水冷机构。

7.根据权利要求6所述的航空涡扇发动机，其特征在于：所述的循环式水冷机构包括装在发动机尾喷管上的蒸汽盘管、装在外涵道上的冷凝器以及高压泵，动力输出轴上装有用于提供风扇动力的涡轮式气动马达，蒸汽盘管的蒸汽输出端通过装在动力输出轴上的全动压空气轴承与涡轮式气动马达的气体输入端相连通，涡轮式气动马达的气体输出端通过冷凝器及高压泵与蒸汽盘管的冷凝水输入端相连，蒸汽盘管与全动压空气轴承之间、全动压空气轴承与涡轮式气动马达之间通过接触式旋转密封结构实现对接。

8.根据权利要求1所述的航空涡扇发动机，其特征在于：在所述燃烧室内设有若干与动力输出轴的轴线平行设置的爆轰火焰管，爆轰火焰管沿动力输出轴的周向分布，每根爆轰火焰管上均设有进气口和出气口，出气口与燃气涡轮进气端相通，爆轰火焰管的进气口处设有单向阀，每根爆轰火焰管上均设有燃油喷嘴，爆轰火焰管内的燃油喷嘴上装有缠绕高频加热线圈的铁芯管，燃油喷嘴之间通过总燃料管相接；

压气机将压缩空气送入燃烧室后，推开单向阀，进入爆轰火焰管，燃油喷嘴喷入雾化燃油，燃油通过铁芯管时，铁芯管被加热到1000℃，点火喷出爆轰波，单向阀自动关闭，爆轰波、燃汽和高压气体从爆轰火焰管的出气口内喷出，这三种推力共同推动燃气涡轮运转，爆轰波过后，压气机继续进气，同时，下一个爆轰火焰管点火爆轰，继续推动燃气涡轮运转，以此类推，爆轰火焰管依次发生爆轰，使燃气涡轮受到连续推力而持续运转。

9.根据权利要求1所述的航空涡扇发动机，其特征在于：所述活动斜盘与固定斜盘之间设有耐磨层。