CN214787743U - 对转组合转子喷气发动机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种对转组合转子喷气发动机，包括发动机外壳，发动机外壳一端设置为进气口，另一端设置为喷气口；发动机外壳内部由进气口至喷气口依次设置有压气机、推力室；压气机包括固定在发动机外壳内部机匣、设置在机匣内部的主轴以及设置在主轴上的转子；所述机匣与发动机外壳之间设置有引射涵道，所述转子的周侧设置有涡轮叶片，并且所述涡轮叶片位于引射涵道处；推力室包括燃烧室以及设置在燃烧室朝向喷气口的拉瓦尔喷管，所述拉瓦尔喷管和引射涵道均与喷气口连通。本申请中的对转组合转子喷气发动机具有较高的工作性能和较低的生产制造成本，并且对制造工艺和材料的要求较低。

Description

对转组合转子喷气发动机

技术领域

本申请涉及喷气发动机的领域，尤其是涉及一种对转组合转子喷气发动机。

背景技术

喷气发动机是一种通过喷气产生推力的反作用式发动机。主要作为各种航空器的动力机使用。常见的喷气式飞机等航空器上使用的主要为涡轮喷气式发动机。这种喷气式发动机是完全依赖燃气流产生推力，具有推力大、推进效率高、噪音低、燃油消耗率低、航程远等优点。

在常规喷气发动机中，燃烧室在前，涡轮转子在后，涡轮转子由燃烧室产生的高温气体推动运转，涡轮再通过传动轴带动压气机转子叶片工作，随后压气机的转子叶片高速旋转给空气作功，实现对空气的增压。

在上述喷气式发动机的工作工程中，由于涡轮转子是由燃烧室产生的高温气体推动运转，所以涡轮工作时会始终处于高温环境，因此对涡轮的制造工艺和材料的要求较高，提升发动机的制造难度。同时由于涡轮是影响发动机寿命的关键部件，涡轮始终处于高温状态下会对涡轮的寿命产生影响，因此涡轮的寿命会极大影响发动机的寿命，从而影响喷气式发动机的性能。

实用新型内容

为了提升发动机的性能，本申请提供一种对转组合转子喷气发动机。

本申请提供的对转组合转子喷气发动机采用如下的技术方案：

一种对转组合转子喷气发动机，包括发动机外壳，发动机外壳一端设置为进气口，另一端设置为喷气口；所述发动机外壳内部由进气口至喷气口依次设置有压气机和推力室；

所述压气机包括固定在发动机外壳内部机匣、设置在机匣内部的主轴以及设置在主轴上的转子；所述机匣与发动机外壳之间设置有引射涵道，所述转子的周侧设置有涡轮叶片，并且所述涡轮叶片位于引射涵道处；

所述推力室包括燃烧室以及设置在燃烧室朝向喷气口的拉瓦尔喷管，所述拉瓦尔喷管和引射涵道均与喷气口连通。

通过采用上述技术方案，燃烧室产生的高温气体，经拉瓦尔喷管作用后形成超音速气流，超音速气流经尾喷管喷出后，从而在引射涵道中产生引射气流，引射气流推动涡轮叶片运转，涡轮叶片再带动转子转动，即可使压气机运转。由于涡轮叶片由引射气流推动，因此，涡轮叶片始终处于低温环境，对制造工艺和材料的要求大幅降低，并且有利于提升涡轮叶片的寿命和性能，从而提升喷气式发动机的性能。

同时，由于涡轮叶片安装在转子上，省去了常规涡轮喷气发动机中的涡轮盘和高温轴承，降低了发动机的质量和制造要求，以便于保证喷气式发动机较高的工作性能。

优选的，所述转子周侧设置有连接环，并且所述涡轮叶片通过连接环与转子连接；所述连接环的外侧壁与机匣外的侧壁平齐。

通过采用上述技术方案，连接环能够对经过涡轮叶片的气流和经过转子的气流进行分隔，保证引射涵道中的气流不易与压气机内的气流相互干涉，并且能够保证涡轮和转子之间连接强度。

优选的，所述转子设置有多个并沿主轴长度方向分布；相邻两个所述转子的转动方向相反。

通过采用上述技术方案，常规喷气发动机中会在涡轮的各级转子之间和压气机各级转子之间使用导流静叶，从而减小动能，增加压力势能。而本申请中相邻两个转子的转动方向相反，组成对转组合转子，同样能够达到减小动能和增加压力势能的作用。并且由于没有使用导流静叶，从而在一定程度上降低发动机的质量，发动机的制造成本也大幅下降。

优选的，所述连接环的一端开设有密封槽，另一端设置有与密封条配合的环形密封条；所述密封槽和密封条均环绕连接环周向设置；所述机匣侧壁上同样开设有密封槽。

通过采用上述技术方案，密封槽和密封条组成梳齿状气密结构，保证相邻两个连接环之间的气密性，从而保证气流通过引射涵道时的稳定性。

优选的，所述机匣与燃烧室之间设置有调压室，并且所述机匣和燃烧室均与调压室连通。

通过采用上述技术方案，压气机向调压室中输入高速气流，气流进入调压室后，气流通道的截面会增大，气流的流速降低，静压增高，容易满足燃烧条件。并且由于调压室有较大的空间，可缓冲气压波动，使燃烧室工作更加稳定。

优选的，调压室和引射涵道之间设置有联合调节阀，联合调节阀由包括阀体，所述阀体上开设有与调压室连通的进气孔和与引射涵道连通的排气孔；所述阀体内部设置有活塞用于封堵进气孔的活塞，所述阀体上还设置有用于控制阀体移动的控制机构。

通过采用上述技术方案，当发动机工况改变或外界气压变化引起调压室气压增高并超过设定值时，调节阀开启。调压室内的气体通过调节阀进入引射涵道中，使得引射涵道气压增高，导致涡轮叶片前后压差减小，因此涡轮叶片的转速降低，压气机的转速也会同步降低，压气机的输出至调压室内的气流减少，使得调压室内的气压回归至设定值，从而保证发动机的正常工作。

优选的，所述控制机构包括设置在阀体上的伺服电机、设置在阀体内部并与伺服电机输出端连接的丝杆以及与丝杆螺纹配合的滑块，所述滑块与阀体滑动配合，所述活塞设置在阀体上。

通过采用上述技术方案，伺服电机能够与发动机的控制系统连接，实现调压阀的精准开启和关闭，从而保证调压阀工作的精准度和稳定性。

优选的，所述滑块和活塞之间设置有弹簧，所述弹簧的两端分别固定在滑块和活塞上。

通过采用上述技术方案，弹簧的设置能够提升活塞与喷气孔之间配合的紧密性，从而保证调压阀处于关闭状态下的气密性。

优选的，所述喷气口处设置有尾喷管，尾喷管包括与发动机外壳连接的收缩部和设置在收缩部上的喷气管，所述收缩部呈锥筒状设置，并且所述收缩部大端与发动机外壳连接，所述拉瓦尔喷管的喷口与收缩部之间留有引流道，所述引射涵道通过引流道与收缩部连通；所述喷气管与收缩部同轴并且与收缩部的小端连接。

通过采用上述技术方案，引流道的设置能够是推力室和尾喷管构成引射器，以便于保证推力室工作时能够有效在引射涵道内产生引射气流，便于保证发动机的工作性能。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.燃烧室产生的高温气体在引射涵道中产生引射气流，引射气流推动涡轮叶片运转，因此，涡轮叶片始终处于低温环境，对制造工艺和材料的要求大幅降低，并且有利于提升涡轮叶片的寿命和性能，从而提升喷气式发动机的性能。

2.对转组合转子喷气发动机中省去了发动机常规涡轮喷气发动机中的涡轮盘、高温轴承和导流静叶，降低了发动机的质量和制造要求，大幅降低发动机的生产制造成本；

3.当发动机工况改变或外界气压变化引起调压室气压增高并超过设定值时，调压阀能够对压气机的输出功率和调压室内的气压进行调节，使得调压室内的气压能够迅速回归至设定值，从而有效保证发动机的正常工作。

附图说明

图1是本申请实施例中对转组合转子喷气发动机的结构示意图；

图2是用于展示压气机与发动机之间连接关系的示意图；

图3是转子和涡轮叶片的结构示意图；

图4是图2中A部分的局部示意图；

图5是联合调节阀的结构示意图。

附图中标记：1、发动机外壳；11、引射涵道；12、引流道；2、压气机；21、机匣；22、转子；23、第一支架；24、第二支架；25、主轴；26、轴承；27、连接环；271、密封槽；272、密封条；3、涡轮叶片；4、调压室；5、推力室；51、喷注器；52、燃烧室；53、拉瓦尔喷管；6、尾喷管；61、收缩部；62、喷气管；7、联合调节阀；71、阀体；711、进气孔；712、排气孔；72、活塞；73、控制机构；731、伺服电机；732、丝杆；733、滑块；734、弹簧。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种对转组合转子喷气发动机。参照图1，对转组合转子22喷气发动机包括发动机外壳1。发动机外壳1为圆筒状，发动机外壳1的一端设置为进气口，另一端设置为喷气口。发动机外壳1内部由进气口至喷气口依次设置有压气机2、调压室4、推力室5和尾喷管6。压气机2包括机匣21以及设置在机匣21与进气口之间的转子22，机匣21与发动机外壳1之间形成引射涵道11，并且进气口通过引射涵道11喷气口连通，转子22的周侧设置有涡轮叶片3，并且涡轮叶片3位于引射涵道11朝向进气口的一端。推力室5工作时产生的高速气流通过尾喷管6喷出后，会使引射涵道11内产生引射气流，引射气流随即推动涡轮叶片3和转子22转动，从而带动压气机2工作。

参照图1和图2，机匣21同样呈圆筒状并且固定在发动机外壳1内壁上。机匣21朝向进气口的一侧开口设置。机匣21朝向进气口处一侧设置有第一支架23，第一支架23固定在发动机外壳1上，第一支架23朝向进气口的一侧设置有第二支架24，第二支架24固定在机匣21内部。第一支架23和第二支架24之间设置有主轴25，并且主轴25的两端分别安装在第一支架23和第二支架24上，转子22设置有多个，多个转子22均通过轴承26安装在主轴25上沿主轴25长度方向分布，相邻两个转子22叶片的偏转方向相反，相邻两个转子22叶片上的涡轮叶片3的偏转方向同样相反，因此压气机2在工作时，相邻两个转子22的转向相反。

参照图3，转子22周侧设置有连接环27，连接环27的外侧壁与机匣21外的侧壁平齐。若干个涡轮叶片3环绕设置在连接环27的周侧，并且转子22、连接环27和涡轮叶片3一体成型。连接环27在保证涡轮和转子22之间连接强度的同时，还能够对经过涡轮叶片3的气流和经过转子22的气流进行分隔。

参照图4，连接环27的一端开设有环形密封槽271，另一端设置有环形密封条272，密封槽271和密封条272均环绕连接环27周向设置，一个连接环27上的密封条272和与其相邻的连接环27上的密封槽271配合，从而形成梳齿状气密结构。机匣21侧壁上同样开设有密封槽271，连接环27上的密封条272同样能够与机匣21上的密封槽271连接，保证连接环27和机匣21之间的气密性。

参照图1，推力室5由喷注器51、燃烧室52和拉瓦尔喷管53组成，喷注器51能够向燃烧室52内喷入燃油。燃烧室52与机匣21连通，保证燃烧室52内的正常进气。尾喷管6包括收缩部61，收缩部61呈锥筒状设置，并且收缩部61大端与发动机外壳1连接，收缩部61的小端连接有喷气管62。拉瓦尔喷管53的喷口与收缩部61之间留有引流道12，并且引射涵道11通过引流道12与尾喷管6连通，因此推力室5和尾喷管6构成引射器。

燃烧室52产生的高温气体，经拉瓦尔喷管53作用后形成超音速气流，超音速气流经尾喷管6喷出后，从而在引射涵道11中产生引射气流，引射气流推动涡轮叶片3运转，涡轮叶片3再带动转子22转动，即可使压气机2运转。

参照图1，调压室4同样呈圆筒状设置，调压室4的一端与机匣21连接，另一端与燃烧室52侧壁连接，并且机匣21通过调压室4与燃烧室52内部连通，因此压气机2的输出气流能够通过调压室4进入燃烧室52内。

参照图1和图5，调压室4侧壁上设置有联合调节阀7，联合调节阀7设置在引射涵道11中的阀体71，阀体71固定在调压室4的外侧壁上。阀体71上开设有进气孔711和排气孔712，进气孔711与调压室4连通，排气孔712与引射涵道11连通。阀体71内部设置有活塞72，并且活塞72能够在阀体71内部滑动，并能够与进气孔711配合，从而对进气孔711进行封堵。当活塞72移动至进气孔711一侧时，即可使进气孔711打开并与排气孔712连通。

参照图5，阀体71上还设置有控制机构73，控制机构73包括固定在阀体71上的伺服电机731，阀体71内部转动安装有丝杆732，丝杆732的端部固定在伺服电机731的输出端上。丝杆732上设置有滑块733，并且丝杆732螺纹穿设在滑块733上，滑块733同样能够在阀体71内滑动，并且滑块733位于活塞72背向进气孔711的一侧。

参照图5，滑块733和活塞72之间设置有弹簧734，弹簧734的两端分别固定在滑块733和活塞72上，并且弹簧734的设置能够保证活塞72与喷气孔之间配合的紧密性，便于活塞72对排气孔712进行封堵。

当伺服电机731带动滑块733移动，滑块733通过弹簧734带动活塞72移动，实现联合调节阀7的自动开闭。

联合调节阀7的数量优选为三至六个，数量过多会影响气流的流动，数量太少则容易导致发动机的反应迟缓。在本实施例中，联合调节阀7设置有四个，四个联合调节阀7环绕发动机的周测均匀分布。

本申请实施例对转组合转子喷气发动机的实施原理为：喷注器51将燃油喷入燃烧室52内，燃烧室52随后进行点火，燃烧室52内的燃油燃烧产生的高温气体经拉瓦尔喷管53和尾喷管6喷出，在尾喷管6喷出的气流的作用下，引射涵道11内产生引射气流，引射气流带动涡轮及转子22运转，从而使压气机2运转，压气机2运转产生压缩空气，压缩空气经由调压室4通入燃烧室52内，从而保证燃烧室52的稳定工作。

当外界大气参数变化导致压气机2的输出气压超过设定值时，调压室4的气压会随之升高。调压室4内的气体会推动活塞72，打开进气孔711和排气孔712之间的通道，随后调压室4内的气体进入引射涵道11，此时调压室4的气压会下降。

调压室4内的气体进入引射涵道11后，引射涵道11的气压增高，较高的气压作用在涡轮叶片3上，会使涡轮叶片3的转速降低，转子22的转速也同步下降，从而降低压气机2的输出气压，使得调压室4的气压迅速回归正常值，从而保证了燃烧室52的稳定工作。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种对转组合转子喷气发动机，其特征在于：包括发动机外壳(1)，所述发动机外壳(1)一端设置为进气口，另一端设置为喷气口；所述发动机外壳(1)内部由进气口至喷气口依次设置有压气机(2)、推力室(5)；

所述压气机(2)包括固定在发动机外壳(1)内部机匣(21)、设置在机匣(21)内部的主轴(25)以及设置在主轴(25)上的转子(22)；所述机匣(21)与发动机外壳(1)之间设置有引射涵道(11)，所述转子(22)的周侧设置有涡轮叶片(3)，并且所述涡轮叶片(3)位于引射涵道(11)处；

所述推力室(5)包括燃烧室(52)以及设置在燃烧室(52)朝向喷气口的拉瓦尔喷管(53)，所述拉瓦尔喷管(53)和引射涵道(11)均与喷气口连通。

2.根据权利要求1所述的对转组合转子喷气发动机，其特征在于：所述转子(22)周侧设置有连接环(27)，并且所述涡轮叶片(3)通过连接环(27)与转子(22)连接；所述连接环(27)的外侧壁与机匣(21)外的侧壁平齐。

3.根据权利要求1所述的对转组合转子喷气发动机，其特征在于：所述转子(22)设置有多个并沿主轴(25)长度方向分布；相邻两个所述转子(22)的转动方向相反。

4.根据权利要求2所述的对转组合转子喷气发动机，其特征在于：所述连接环(27)的一端开设有密封槽(271)，另一端设置有与密封条(272)配合的环形密封条(272)；所述密封槽(271)和密封条(272)均环绕连接环(27)周向设置；所述机匣(21)侧壁上同样开设有密封槽(271)。

5.根据权利要求1所述的对转组合转子喷气发动机，其特征在于：所述机匣(21)与燃烧室(52)之间设置有调压室(4)，并且所述机匣(21)和燃烧室(52)均与调压室(4)连通。

6.根据权利要求1所述的对转组合转子喷气发动机，其特征在于：调压室(4)和引射涵道(11)之间设置有联合调节阀(7)，联合调节阀(7)包括阀体(71)，所述阀体(71)上开设有与调压室(4)连通的进气孔(711)和与引射涵道(11)连通的排气孔(712)；所述阀体(71)内部设置有用于封堵进气孔(711)的活塞(72)，所述阀体(71)上还设置有用于控制阀体(71)移动的控制机构(73)。

7.根据权利要求6所述的对转组合转子喷气发动机，其特征在于：所述控制机构(73)包括设置在阀体(71)上的伺服电机(731)、设置在阀体(71)内部并与伺服电机(731)输出端连接的丝杆(732)以及与丝杠螺纹配合的滑块(733)，所述滑块(733)与阀体(71)滑动配合，所述活塞(72)设置在阀体(71)上。

8.根据权利要求7所述的对转组合转子喷气发动机，其特征在于：所述滑块(733)和活塞(72)之间设置有弹簧(734)，所述弹簧(734)的两端分别固定在滑块(733)和活塞(72)上。

9.根据权利要求1所述的对转组合转子喷气发动机，其特征在于：所述喷气口处设置有尾喷管(6)，尾喷管(6)包括与发动机外壳(1)连接的收缩部(61)和设置在收缩部(61)上的喷气管(62)，所述收缩部(61)呈锥筒状设置，并且所述收缩部(61)大端与发动机外壳(1)连接，所述拉瓦尔喷管(53)的喷口与收缩部(61)之间留有引流道(12)，所述引射涵道(11)通过引流道(12)与收缩部(61)连通；所述喷气管(62)与收缩部(61)同轴并且与收缩部(61)的小端连接。

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