CN104500268A - 具有双面离心压轮的微型涡轮喷气发动机 - Google Patents

Abstract

本发明属于微型涡轮喷气发动机技术领域，具体是一种具有双面离心压轮的微型涡轮喷气发动机。它包括启动电机、双面离心压气机、三维流线型扩压器、中间机匣、涡轮导向器、轴流涡轮、出气尾锥、尾喷管、外罩壳、燃烧室、前置机匣、转子轴、进气整流器、辅助支承、第一主支承及第二主支承，所述的轴流涡轮与转子轴电子束焊接一体，三维流线型扩压器设在双面离心压机出口端。本发明的优点是改善增加了发动机的可靠性和寿命，提高转子支承刚性，减少轴的挠性变形及振动，提高了扩压器的效率。

Description

具有双面离心压轮的微型涡轮喷气发动机

技术领域

本发明属于微型涡轮喷气发动机技术领域，具体是一种具有双面离心压轮的微型涡轮喷气发动机。

背景技术

微型涡轮喷气发动机(简称微涡)是近年来迅速发展的一种航空动力，这种热能机械使用特征在于功率及几何尺度的微化，使它在许多领域有着广泛的应用。其工作原理同于传统涡轮喷气发动机。涡轮带动压气机压缩空气，高压空气流经燃烧室喷油燃烧加热变成高温高压燃气，驱动涡轮作功，再由尾喷管高速喷射产生推力。微涡的压气机通常采用微型离心压气机，它的特点是单级压比高，效率高于同样微小尺寸的轴流压气机，工作稳定性好，结构简单制造成本低，但在相同迎风面积下其空气流量大大低于轴流压气机。

由于尺寸和重量限制，微涡通常采用一级离心压气机加一级涡轮的结构形式，这使得增加空气流量受到较大的限制，发动机推重比的提高也十分有限。本专利项目采用双面离心压轮，它克服了传统微涡的不足，使发动机的空气流量及推重比得到较大的提高。理论上，采用双面离心压轮使空气流量可相应提高一倍，但由于流道的阻力，附面层厚度及两股气流的参混干涉等影响使空气流量实际增长量大概能达到百分之六十左右。这将使发动机性能得以大幅度改善和提高。

此外，采用双面离心压轮使叶轮产生的轴向力相互平衡抵消，减少了转子轴承所受的轴向力。而涡轮导向器的设计使燃气总压大部分转化为动压，涡轮转子叶片主要吸取燃气动能作功(冲动式叶轮)，叶片上静压变化不大(小于百分之二十)。因此，整体上压轮、涡轮施加给转子轴承的轴向力较小，提高了发动机的机械效率，增加了微涡可靠性和寿命。

发明内容

本发明要解决的问题是增加发动机的空气流量以及平衡消除转子上之轴向力，提供了一种具有双面离心压轮的微型涡轮喷气发动机。

本发明采用了如下技术方案：

具有双面离心压轮的微型涡轮喷气发动机，它包括启动电机、双面离心压气机、三维流线型扩压器、中间机匣、涡轮导向器、轴流涡轮、出气尾锥、尾喷管、外罩壳、燃烧室、前置机匣、转子轴、进气整流器、辅助支承、第一主支承及第二主支承，所述的轴流涡轮与转子轴电子束焊接一体，三维流线型扩压器设在双面离心压机出口端。

所述的第一主支承及第二主支承为弹性阻尼支承。

本发明的优点是改善增加了发动机的可靠性和寿命，提高转子支承刚性，减少轴的挠性变形及振动，提高了扩压器的效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，具有双面离心压轮的微型涡轮喷气发动机，它包括启动电机1、双面离心压气机2、三维流线型扩压器3、中间机匣4、涡轮导向器5、轴流涡轮6、出气尾锥7、尾喷管8、外罩壳9、燃烧室10、前置机匣11、转子轴12、进气整流器13、辅助支承14、第一主支承15及第二主支承16，所述的轴流涡轮6与转子轴12电子束焊接一体，三维流线型扩压器3设在双面离心压机2出口端，第一主支承15及第二主支承16为弹性阻尼支承。

该微型涡轮喷气发动机转子具有双面离心压轮和一级轴流冲击式涡轮。其作用在于提高空气流量及消除转子轴向力，它由双面离心压轮1、轴流涡轮6及转子轴12组成。

整个转子由三支承***组成，两个主支承，一个辅助浮动支承。该支承***可提高转子支承刚性，减少挠性变形及振动，它由第一主轴承15和第二主轴承16及辅助浮动轴承14组成，第一主支承15及第二主支承16为弹性阻尼支承，以减小轴系振动及噪音，第一主支承15及第二主支承16之间转轴直经减少0.6mm，成一浅槽。可减少精加工量，便于轴承安装，减少转子振动。

轴流涡轮6和转子轴13采用电子束焊连接，连为一体，减化了加工、装配及结构，增加了可靠性，在微型涡轮喷气发动机领域未见采用。

双面离心压机2出口装有三维流线型扩压器3，可减少流动损失，提高了扩压效率，前置机匣11对扩压器3的出口气流进行整流，并为右侧面离心压轮提供径向进气通道。

压轮、涡轮、导向器均采用精密无余量整体铸造工艺，可节省材料、减少功时，提高工件的抗疲劳性。

外界空气由前置机匣11的进口a、b进入双面离心压气机2，被压缩后变成高压空气流入三维流线型扩压器2，气流扩压后经前置机匣11整流，并流经中间机匣4进入燃烧室10，在燃烧室喷油、燃烧、加热，高温高压燃气在涡轮导向器5中膨胀加速，加速后气流冲动涡轮6作功，带有剩余能量的燃气流在尾喷管8中继续膨胀加速，最后以高速喷出尾喷管，产生推进力。由于离心压气机双面进气，理论上可使空气流量增加一倍。

以高速旋转的发动机转子轴12有三个支点，第一主轴承15和第二主轴承16，一个浮动辅助支承14，该支承方式可提高转子的支承刚性，减少轴的挠性变形及振动，第一主轴承15和第二主轴承16采用弹性阻尼支承，以减小轴系振动；主轴承润滑***采用开式润滑方式，燃油作为润滑介质，润滑轴承后被甩入燃烧室进行燃烧。这种润滑方式结构简单无需传统滑油***，也不会浪费润滑燃料。

Claims (2)

1.具有双面离心压轮的微型涡轮喷气发动机，它包括启动电机、双面离心压气机、三维流线型扩压器、中间机匣、涡轮导向器、轴流涡轮、出气尾锥、尾喷管、外罩壳、燃烧室、前置机匣、转子轴、进气整流器、辅助支承、第一主支承及第二主支承，其特征在于：所述的轴流涡轮与转子轴电子束焊接一体，三维流线型扩压器设在双面离心压机出口端。

2.根据权利要求1所述的具有双面离心压轮的微型涡轮喷气发动机，其特征在于：所述的第一主支承及第二主支承为弹性阻尼支承。