CN201818391U - 涵道套装涡轮喷气发动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种涵道套装涡轮喷气发动机，包括内涵道、外涵道、压气机和动力透平，所述内涵道套设置在所述外涵道内，在所述外涵道内位于所述内涵道进气口的前方处设置所述压气机，在所述内涵道内设置所述动力透平，所述动力透平对所述压气机输出动力，所述外涵道与喷管连通；在所述外涵道内位于所述压气机的后部设外涵道燃烧室，在所述压气机和所述动力透平之间的所述内涵道的壁设为传热区，或在所述外涵道内位于所述压气机的后部空间设外涵道燃烧室，在所述内涵道内位于所述压气机和所述动力透平之间的空间内设内涵道燃烧室。本实用新型实现了涡轮喷气发动机的高效、低排放和低造价。
Description
技术领域
本实用新型涉及热能、动力与推进领域，尤其是一种涵道套装涡轮喷气发动机。
背景技术
传统涡轮喷气发动机或涡轮风扇发动机经过动力透平的工质仍然具有很高的温度、压力，再通过喷管喷出获得反推力，换句话说，在这类发动机中，通过动力透平的工质具有两个任务：一是推动动力透平旋转，二是要经过喷管喷出获得反推力。这种结构设置必然导致动力透平的叶轮全部均在高温下工作，所以需要造价昂贵的材料的量较大，最终导致这类发动机的成本升高。因此，急需发明一种动力透平的一部分叶轮在较高温度下工作，另一部分叶轮在相对较低的温度下工作，或者动力透平的所有叶轮均在较低温度下工作的涡轮喷气发动机或涡轮风扇发动机。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型提出的技术方案如下：
一种涵道套装涡轮喷气发动机，包括内涵道、外涵道、压气机和动力透平，所述内涵道套设置在所述外涵道内，在所述外涵道内位于所述内涵道进气口的前方处设置所述压气机，在所述内涵道内设置所述动力透平，所述动力透平对所述压气机输出动力，所述外涵道与喷管连通；
在所述外涵道内位于所述压气机的后部设外涵道燃烧室，在所述压气机和所述动力透平之间的所述内涵道的壁设为传热区，或在所述外涵道内位于所述压气机的后部空间设外涵道燃烧室，在所述内涵道内位于所述压气机和所述动力透平之间的空间内设内涵道燃烧室。
所述压气机的输出气体的压力大于传统涡轮喷气发动机的燃烧室的压力。
所述内涵道延伸至所述喷管的后方。
所述压气机和所述动力透平同轴设置。
在所述压气机的前方设风扇构成燃烧室并联涡轮风扇发动机或构成燃烧室与传热区并联的涡轮风扇发动机。
在所述风扇外设风扇涵道。
所述涵道套装涡轮喷气发动机还包括启动装置，所述启动装置对所述压气机输出动力。
本实用新型中第一个方案的原理是将两个涵道套装设置，在内涵道内设置动力透平，在外涵道内设置压气机，所述动力透平对所述压气机输出动力，所述外涵道的尾端与喷管连通，在两涵道之间的空间内于所述压气机之后设置外涵道燃烧室，经压气机压缩后的压缩空气在外涵道燃烧室内与燃料发生燃烧化学反应增温后经所述喷管喷出，获得反推力，将处于外涵道燃烧室和动力透平之间的内涵道壁设为传热区，利用外涵道燃烧室的热量将处于内涵道内位于压气机和动力透平之间的压缩空气加热，被加热的压缩空气膨胀推动动力透平对压气机作功。本实用新型中第二个方案的原理是将两个涵道套装设置，在内涵道内设置动力透平，在外涵道内设置压气机，所述动力透平对所述压气机输出动力，所述外涵道的尾端与喷管连通，在两涵道之间的空间内于所述压气机之后设置外涵道燃烧室，经压气机压缩后的压缩空气在外涵道燃烧室内与燃料发生燃烧化学反应增温后经所述喷管喷出，获得反推力；在所述内涵道内位于压气机和动力透平之间设内涵道燃烧室，进入内涵道的压缩空气与燃料发生燃烧化学反应增温后膨胀推动动力透平对压气机作功。在本实用新型的这两个方案中，内涵道的工质只有一个任务，就是尽可能利用工质本身的一切能量推动动力透平旋转，对压气机输出动力，不承担或很少成承担透过喷射获得反推力的任务，这样就可以实现动力透平的一部分叶轮在较高温度下工作，另一部分叶轮在相对较低的温度下工作，或者动力透平的所有叶轮均在较低温度下工作的目的，从而降低发动机的成本，推高发动机的效率。
本实用新型中由于通过内涵道，也就是通过动力透平的工质不承担通过喷射获得反推力的任务，所以内涵道的通量可以大幅度降低，动力透平的叶轮直径也可以大幅度降低，由于动力透平叶轮直径的降低，叶轮所需要承担的离心力也会大幅度降低，为此，可以提高动力透平的转速，实现压气机转速的提高，达到更高压缩比，最终推高发动机的效率。
本实用新型所谓“所述动力透平对所述压气机输出动力”是指动力透平推动压气机旋转，包括同轴设置，也包括经过齿轮等的等速或变速结构的推动作用；所谓的内涵道燃烧室是指设置在内涵道内的燃烧室；所谓外涵道燃烧室是指设置在外涵道内或设置在内涵道和外涵道之间的燃烧室；所谓启动装置是指在燃烧室点燃前推动压气机旋转的装置，使进入燃烧室的空气具有一定的压力，特别是在本实用新型中只设有外涵道燃烧室的机构中，启动装置的设置可以大幅度缩短发动机的启动时间。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型实现了涡轮喷气发动机的高效、低排放和低造价。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
图2为本实用新型实施例2的结构示意图；
图3为本实用新型实施例3的结构示意图；
图4为本实用新型实施例4的结构示意图；
图5为本实用新型实施例5的结构示意图；
图6为本实用新型实施例6的结构示意图；
图7为本实用新型实施例7的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的涵道套装涡轮喷气发动机，包括内涵道1、外涵道2、压气机3和动力透平4，内涵道1套设置在外涵道2内，在外涵道2内位于内涵道1进气口的前方处设置压气机3，在内涵道1内设置动力透平4，动力透平4对压气机3输出动力，外涵道2与喷管5连通，在外涵道2内位于压气机3的后部设外涵道燃烧室200，在压气机3和动力透平4之间的内涵道1的壁设为传热区134。压气机3的输出气体的压力大于传统涡轮喷气发动机的燃烧室的压力。
实施例2
如图2所示的涵道套装涡轮喷气发动机，其与实施例1的区别在于：在外涵道2内位于压气机3的后部空间设外涵道燃烧室200，在内涵道1内位于压气机3和动力透平4之间的空间内设内涵道燃烧室100。
实施例3
如图3所示的涵道套装涡轮喷气发动机，其与实施例1的区别在于：内涵道1延伸至喷管5的后方，压气机3和动力透平4同轴设置。
实施例4
如图4所示的涵道套装涡轮喷气发动机，其与实施例2的区别在于：在压气机3的前方设风扇330构成燃烧室并联涡轮风扇发动机。
实施例5
如图5所示的涵道套装涡轮喷气发动机，其与实施例4的区别在于：在风扇330外设风扇涵道6。
实施例6
如图6所示的涵道套装涡轮喷气发动机，其与实施例2的区别在于：涵道套装涡轮喷气发动机还包括启动装置10，启动装置10对压气机3输出动力。
实施例7
如图7所示的涵道套装涡轮喷气发动机，其与实施例1的区别在于：在所述压气机的前方设风扇构成燃烧室与传热区并联的涡轮风扇发动机。
Claims (7)
1.一种涵道套装涡轮喷气发动机，包括内涵道(1)、外涵道(2)、压气机(3)和动力透平(4)，其特征在于：所述内涵道(1)套设置在所述外涵道(2)内，在所述外涵道(2)内位于所述内涵道(1)进气口的前方处设置所述压气机(3)，在所述内涵道(1)内设置所述动力透平(4)，所述动力透平(4)对所述压气机(3)输出动力，所述外涵道(2)与喷管(5)连通；
在所述外涵道(2)内位于所述压气机(3)的后部设外涵道燃烧室(200)，在所述压气机(3)和所述动力透平(4)之间的所述内涵道(1)的壁设为传热区(134)，或在所述外涵道(2)内位于所述压气机(3)的后部空间设外涵道燃烧室(200)，在所述内涵道(1)内位于所述压气机(3)和所述动力透平(4)之间的空间内设内涵道燃烧室(100)。
2.如权利要求1所述涵道套装涡轮喷气发动机，其特征在于：所述压气机(3)的输出气体的压力大于传统涡轮喷气发动机的燃烧室的压力。
3.如权利要求1所述涵道套装涡轮喷气发动机，其特征在于：所述内涵道(1)延伸至所述喷管(5)的后方。
4.如权利要求1所述涵道套装涡轮喷气发动机，其特征在于：所述压气机(3)和所述动力透平(4)同轴设置。
5.如权利要求1所述涵道套装涡轮喷气发动机，其特征在于：在所述压气机(3)的前方设风扇(330)构成燃烧室并联涡轮风扇发动机或构成燃烧室与传热区并联的涡轮风扇发动机。
6.如权利要求5所述涵道套装涡轮喷气发动机，其特征在于：在所述风扇(330)外设风扇涵道(6)。
7.如权利要求1所述涵道套装涡轮喷气发动机，其特征在于：所述涵道套装涡轮喷气发动机还包括启动装置(10)，所述启动装置(10)对所述压气机(3)输出动力。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012051783A1 (zh) * | 2010-10-19 | 2012-04-26 | Jin Beibiao | 燃烧室并联的喷气发动机 |
| CN111636975A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-09-08 | 清华大学 | 一种具有轴承降温功能的两涵道涡轮喷气式发动机 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111636975A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-09-08 | 清华大学 | 一种具有轴承降温功能的两涵道涡轮喷气式发动机 |
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