RU2728313C1 - Двухтурбовальный реактивный авиационный двигатель - Google Patents

Двухтурбовальный реактивный авиационный двигатель Download PDF

Info

Publication number
RU2728313C1
RU2728313C1 RU2019113893A RU2019113893A RU2728313C1 RU 2728313 C1 RU2728313 C1 RU 2728313C1 RU 2019113893 A RU2019113893 A RU 2019113893A RU 2019113893 A RU2019113893 A RU 2019113893A RU 2728313 C1 RU2728313 C1 RU 2728313C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressor
blades
engine
aircraft
turbine
Prior art date
Application number
RU2019113893A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Юрьевич Соколов
Original Assignee
Александр Юрьевич Соколов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Юрьевич Соколов filed Critical Александр Юрьевич Соколов
Priority to RU2019113893A priority Critical patent/RU2728313C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2728313C1 publication Critical patent/RU2728313C1/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/06Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising only axial stages
    • F02C3/073Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising only axial stages the compressor and turbine stages being concentric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K3/00Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
    • F02K3/02Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
    • F02K3/04Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
    • F02K3/072Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type with counter-rotating, e.g. fan rotors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Изобретение относится к авиационному двигателестроению. Основой изобретения является возможность создания летательного аппарата вертикального взлета за счет повышения общей мощности двигателя и снижения при этом удельного расхода топлива двигателем, способного обеспечить как быстрый и легкий вертикальный взлет, так и переход на высокоскоростной горизонтальный полет летательного аппарата вплоть до сверхзвукового. Обеспечена возможность установки всех регулируемых лопаток в положение вдоль основной осевой линии на режиме максимальной скорости или установки регулируемых лопаток под оптимальным углом атаки для привода подъемных винтов вертикальной подъемной тяги. Основная сущность изобретения заключается в особом конструктивном устройстве компрессора и свободной турбины, позволяющем получить их новые технологические возможности, такие как повышение производительности и давления компрессором, обеспечения свободной работы реактивного потока через русло свободной турбины. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к авиадвигателестроению. Предлагаемый авиационный двигатель предназначен для решения, в частности, особоважной государственной задачи, создания морской авиации без использования гигантских авианесущих судов со взлетно-посадочными полосами, трамплинами, катапультами, мега энергетическими установками и т.д.
Сущность изобретения
При создании предлагаемого двигателя появляется возможность создания летательного аппарата вертикального взлета за счет повышения общей мощности двигателя, и снижения при этом удельного расхода топлива, способного обеспечить как быстрый и легкий вертикальный взлет, так и переход на высокоскоростной горизонтальный полет летательного аппарата, вплоть до сверхзвукового. При этом устраняется основная и трагическая ошибка летательного аппарата ЯК-141, наличия трех центров вертикальной тяги, при невозможности четкого их регулирования и управления ими.
Предлагаемый реактивный двигатель состоит из: - осевого авиационного компрессора, камеры сгорания, двухтурбин компрессора как минимум имеющих по одному круговому ряду подвижных лопаток (по одной ступени), одной свободной турбины приводящей через трансмиссию несущие винты, так же в составе двигателя предусматривается вентилятор подачи воздуха на лопатки компрессора, особо необходимого в период запуска двигателя и старта летательного аппарата.
Основная сущность изобретения заключается в особом конструктивном устройстве компрессора и свободной турбины, позволяющем получить их новые технологические возможности, такие как повышение производительности и давления компрессором, обеспечения свободной работы реактивного потока через русло свободной турбины.
Известны заявки и изобретения с рядом схожих, на первый взгляд, аналоговых признаков предлагаемого двигателя, такие как: -
- заявка на изобретение компрессора №2015145197 для осевого турбинного двигателя с двумя роторами противоположного вращения, с трансмиссией между роторами;
- заявка на изобретение компрессора №2015140939 с роторами противоположного вращения, с минимально двумя кольцевыми рядами лопаток ротора с понижающей планетарной передачей, с сотелитовым водило …;
- изобретение двигателя №2302545 встречного вращения с компрессором высокой общей степенью повышения давления;
- изобретение авиационного двигателя №2331783 имеющего турбины низкого давления со встречным вращением и регулируемым делением крутящего момента.
Безусловным прототипом заявленного могут быть широко известные, изобретенные в России, вертолетные турбовальные двигатели ТВ3-117ВМ и ВК-2500 наиболее совершенные для использования на современных вертолетах при достигнутых ими, на сегодня, скоростях полета, маневренности и т.д.
Заявленный же двухтурбовальный двигатель призван для создания морской, скоростной, палубной авиации вертикального взлета, без использования авианосцев (типа американских), без которых можно прекрасно обойтись, если иметь вертолетоносцы типа «Мистраль», которые для России посильны
Технической задачей на решение которой направлена идея предлагаемого изобретения заключается в кардинальном совершенствовании имеющихся двигателей, но не за счет простого наращивания общей их мощности, а за счет качественных конструктивно-технологических изменений основных узлов авиационных двигателей, таких как осевой компрессор, свободная турбина, использования с новыми функциональными задачами вентилятора для подачи напорного потока воздуха не только на лопатки внутренней части осевого компрессора но и для подачи напорного потока воздуха на внешние подвижные лопатки статора для усиления работы компрессора не только за счет внешнего напорного потока но и за счет встречного вращения его внутренних подвижных лопаток как ротора так и статора, особенно в период крейсерского режима полета.
Достижение намеченных технических результатов становится возможным за счет: -
- нового конструктивного исполнения осевого авиационного компрессора и новой технологии его работы, основными узлами которого становятся, вращающийся ротор с его подвижными лопатками приводимый от второй, как минимум, одноступенчатой турбины компрессора правого вращения, вращающийся статор, с внутренними подвижными лопатками, с наружными подвижными лопатками, приводимый от первой, как минимум, одноступенчатой турбины компрессора встречного ротору, левого вращения;
- нового конструктивного исполнения свободной турбины и новой технологии ее работы:-
- по принципу «ее нет» - в варианте горизонтального полета летательного аппарата при использовании реактивного потока и при положении всех ее регулируемых лопаток в нулевой позиции вдоль реактивного потока;
- по принципу «она есть» - в варианте вертикального полета летательного аппарата при использовании свободной турбины для привода подъемных винтов вертикальной подъемной тяги и при положении всех регулируемых лопаток свободной турбины под оптимальным углом атаки;
- расширения функциональных возможностей вентилятора для усиления работы осевого компрессора.
Сущность изобретения поясняется изображением
Фиг - 1 с указанием основных частей, из которых состоитдвухтурбовальный авиационный реактивный двигатель.
Фиг. -1 Принципиальная схема компановки двухтурбовального реактивного двигателя.
1 - корпус двигателя, 2 - центральное тело, 3 - первая опора, 4 - вентилятор, 5 - лопасти вентилятора, 6 - осевой компрессор, 7 - ротор компрессора (правого вращения), 8 - подвижные лопатки ротора компрессора, 9 - вращающийся статор компрессора(встречного, левого, вращения), 10 - внутренние, подвижные лопатки статора, 11 - наружные, подвижные лопатки статора, 12 - внутренний контур рабочего потока компрессора, 13 -наружный контур рабочего потока компрессора, 14 - камера сгорания, 15 - внутренний вал второй турбины компрессора, 16 - наружный вал первой турбины компрессора, 17 - первая турбина компрессора, левого вращения, 18 - вторая турбина компрессора, правого вращения, 19 - свободная турбина, 20 - ротор свободной турбины, 21 - сопловые регулируемые лопатки, 22 - регулируемые лопатки ротора свободной турбины.
Принцип работы двухтурбовального двигателя.
Главная основа работы двухтурбовального газотурбинного реактивного двигателя заключается в особом конструктивном устройстве осевого авиационного компрессора 6, свободной турбины 19, позволяющем получить их новые технологические возможности, такие как повышение производительности и давления компрессором, обеспечения свободной работы реактивного потока через русло свободной турбины 19.
Стартовая раскрутка осевого компрессора 6 производится за счет потока рабочего тела через вторую (по ходу потока) как минимум одноступенчатую турбину 18 правого вращения, компрессора 6, осуществляющую правое вращение ротора 7 компрессора 6 через внутренний вал 15 второй турбины 18, а так же за счет потока рабочего тела через первую (по ходу потока) так же как минимум одноступенчатую турбину 17 компрессора 6 левого вращения, осуществляющую левое вращение статора 9 через наружный вал 16 первой турбины 17 компрессора 6, при этом основным принципом работы компрессора 6, увеличивающим производительность компрессора по объему (в м.куб./сек.) и по давлению (в кг./см.кв.) становится встречное вращение подвижных лопаток 8 ротора 7 и подвижных внутренних лопаток 10 статора 9 компрессора 6.
Кроме внутренних подвижных лопаток 10 статор 9 компрессора 6 имеет наружные подвижные лопатки 11 способствующие значительному снижению удельного расхода топлива в период горизонтального полета летательного аппарата за счет встречного напорного потока наружного воздуха поступающего по внутреннему 12 и наружному 13 контурам рабочего потока, кроме того в начальный стартовый период наружные подвижные лопатки 11 статора 9 компрессора 6 передают усилие рабочего потока наружного воздуха от лопастей 5 вентилятора 4 на внутренние лопатки 10 статора 9.
Рабочий поток рабочего тела, пройдя через первую 17 и вторую 18 турбины компрессора, достигает регулируемых сопловых лопаток 21 свободной турбины 19 и в дальнейшем воздействует на подвижные регулируемые лопатки 22 ротора свободной турбины 19.
Особенностью конструктивного исполнения свободной турбины и новой технологии ее работы являются принципы: -
- « ее нет» - в варианте горизонтального полета летательного аппарата при использовании реактивного потока и при положении всех ее регулируемых лопаток в нулевом положении вдоль основной осевой линии - «0 град.»
- «она есть» - в варианте вертикального полета летательного аппарата при использовании свободной турбины для привода подъемных винтов вертикальной подъемной тяги и при положении всех регулируемых лопаток свободной турбины под оптимальным углом атаки.
Предлагаемый компрессор конструктивно состоит из расчетного количества спаренных рядов (ступеней) подвижных лопаток ротора 8 и внутренних подвижных лопаток 10 статора, каждый из которых имеет свою собственную энергию вращения от валов турбин компрессора, которая и передается рабочему потоку воздуха от одного ряда к другому, от любого предыдущего к очередному последующему.
Данная передача энергии от предыдущего ряда подвижных лопаток к последующему осуществляется путем прямой передачи энергии к каждой внешней поверхности подвижной лопатки, от рабочего потока и от каждой внутренней поверхности подвижной лопатки рабочему потоку, что способствует (при сопоставимых объемах энергии валов турбин компрессора) более значительному росту объема и давления подаваемого воздуха в камеру сгорания нежели при работе, на сегодня известного осевого компрессора с неподвижными направляющими лопатками статора о которые в значительной степени гасится потенциальная энергия потока и практически уже не способная догнать последующую лопатку движущуюся в попутном направлении, да еще при источнике энергии от одного и того же вала компрессора.

Claims (3)

1. Двухтурбовальный, двухконтурный реактивный авиационный двигатель, содержащий вентилятор, обеспечивающий подачу наружного воздуха в наружный и внутренний контур двигателя, компрессор, свободную турбину для привода подъемных винтов вертикальной подъемной тяги, отличающийся тем, что свободная турбина выполнена с регулируемыми лопатками ротора и сопловыми лопатками, с возможностью установки всех регулируемых лопаток в положение вдоль основной осевой линии на режиме максимальной скорости, или установки регулируемых лопаток под оптимальным углом атаки для привода подъемных винтов вертикальной подъемной тяги.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что компрессор выполнен с встречно вращающимися роторными лопатками и внутренними подвижными лопатками статора.
3. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что содержит две, минимум одноступенчатые, турбины встречного вращения для привода ротора компрессора и статора.
RU2019113893A 2019-05-06 2019-05-06 Двухтурбовальный реактивный авиационный двигатель RU2728313C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019113893A RU2728313C1 (ru) 2019-05-06 2019-05-06 Двухтурбовальный реактивный авиационный двигатель

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019113893A RU2728313C1 (ru) 2019-05-06 2019-05-06 Двухтурбовальный реактивный авиационный двигатель

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2728313C1 true RU2728313C1 (ru) 2020-07-29

Family

ID=72085281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019113893A RU2728313C1 (ru) 2019-05-06 2019-05-06 Двухтурбовальный реактивный авиационный двигатель

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2728313C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1171966A (en) * 1967-01-11 1969-11-26 Snecma Improvements in or relating to Multiple Flow Gas Turbine Jet Engines
US3893638A (en) * 1974-02-14 1975-07-08 Boeing Co Dual cycle fan jet engine for stol aircraft with augmentor wings
SU1763695A1 (ru) * 1990-07-27 1992-09-23 П. Р. Хлопенков Газотурбинный двигатель летательного аппарата
RU2141051C1 (ru) * 1998-07-01 1999-11-10 Клименко Алексей Геннадьевич Турбореактивный двигатель
EP2009269A2 (en) * 2007-06-28 2008-12-31 United Technologies Corporation Gas turbine with multiple gas flow paths

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1171966A (en) * 1967-01-11 1969-11-26 Snecma Improvements in or relating to Multiple Flow Gas Turbine Jet Engines
US3893638A (en) * 1974-02-14 1975-07-08 Boeing Co Dual cycle fan jet engine for stol aircraft with augmentor wings
SU1763695A1 (ru) * 1990-07-27 1992-09-23 П. Р. Хлопенков Газотурбинный двигатель летательного аппарата
RU2141051C1 (ru) * 1998-07-01 1999-11-10 Клименко Алексей Геннадьевич Турбореактивный двигатель
EP2009269A2 (en) * 2007-06-28 2008-12-31 United Technologies Corporation Gas turbine with multiple gas flow paths

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11988099B2 (en) Unducted thrust producing system architecture
CN106988926B (zh) 涡轴涡扇组合循环发动机
EP2540989B1 (en) Variable cycle turbine engine
US2360130A (en) High-speed propulsion plant
US8689538B2 (en) Ultra-efficient propulsor with an augmentor fan circumscribing a turbofan
US8667773B2 (en) Counter-rotating turbomachinery
US2940689A (en) Turbine-driven fans
US20100329844A1 (en) Propulsive fan system
US10830129B2 (en) Transverse-mounted power turbine drive system
US20130000273A1 (en) Gas-driven propulsor with tip turbine fan
RU2361783C1 (ru) Силовая установка самолета вертикального взлета и посадки
CN112664322A (zh) 具有离合器组件的燃气涡轮发动机
CN206694149U (zh) 涡轴涡扇组合循环发动机
RU2728313C1 (ru) Двухтурбовальный реактивный авиационный двигатель
US9849975B2 (en) Deflection cone in a reaction drive helicopter
RU2284280C1 (ru) Самолет вертикального взлета и посадки
EP3839227B1 (en) Gas turbine engine with variable speed output
US3186491A (en) Helicopter drive system utilizing tip mounted fans
RU2529737C1 (ru) Турбовинтовая силовая установка разнесенной винтовой схемы с переключающими реактивными и винтовыми типами тяг воздушного летательного аппарата
RU2645863C2 (ru) Турбовинтовой двигатель
RU160459U1 (ru) Силовая установка высокоскоростного самолета
RU2551548C1 (ru) Самолет
CN115352641A (zh) 一种用于超高速直升机的混合电推进涡轮风扇发动机构型
GB588088A (en) Improvements in or relating to compressors and turbines
UA123483U (uk) Швидкісний маневрений літальний апарат вертикального зльоту та посадки з роторними гвинтами