CN204610067U - 涵道比可调式涡扇涡轴发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种涵道比可调式涡扇涡轴发动机，从前往后依次连接有进气道、风扇、压气机、燃烧室和喷口，喷口处设置有高压涡轮机和低压涡轮机，在进气道处设置有前涵道比调节器，在风扇与压气机之间设置有中涵道比调节器；前涵道比调节器包括第一内圆筒、第一外圆筒、若干条第一固定杆，第一遮挡片以及若干条第一活动杆，中涵道比调节器包括第二内圆筒、第二外圆筒、若干条第二固定杆，第二遮挡片以及若干条第二活动杆。本实用新型提供的涡扇涡轴发动机具有前涵道比调节器和中涵道比调节器，使得发动机涵道比可调，发动机可涡轴涡扇相互配合输出，工作效率高，具有多功能性。

Description

涵道比可调式涡扇涡轴发动机

技术领域

本实用新型涉及涡扇发动机领域，具体涉及一种涵道比可调式涡扇涡轴发动机。

背景技术

涡轮发动机是一种利用旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机形式，是内燃机的一种，常用作飞机与大型的船舶或车辆的发动机。虽然涡轮发动机可能有许多不同的运作原理，但最简单的涡轮型式可以只包含一个“转子”，例如一个带有中心轴的扇叶，将此扇叶放置在流体中，流体通过时对扇叶施加的力量会带动整个转子开始转动，进而得以从中心轴输出轴向的扭力。

依照不同的分类方式，涡轮发动机也可以分类成很多不同的型式。例如以燃烧室与转子的位置是否在一起来区别，就存在有属于外燃机一类的燃气涡轮发动机，与属于内燃机的涡轮风扇发动机。

涡轮风扇发动机主要用于民用喷气式飞机和轰炸机、预警机等，是应用最为广泛的涡轮发动机。涡轮风扇发动机的妙处在于既提高涡轮前温度，又不增加排气速度。涡扇发动机的结构，实际上就是涡轮喷气发动机的前方再增加了几级涡轮，这些涡轮带动一定数量的风扇。风扇吸入的气流一部分如普通喷气发动机一样，送进压气机（术语称“内涵道”），另一部分则直接从涡喷发动机壳***向外排出（“外涵道”）。因此，涡扇发动机的燃气能量被分派到了风扇和燃烧室分别产生的两种排气气流上。这时，为提高热效率而提高涡轮前温度，可以通过适当的涡轮结构和增大风扇直径，使更多的燃气能量经风扇传递到外涵道，从而避免大幅增加排气速度。热效率和推进效率取得了平衡，发动机的效率得到极大提高。效率高就意味着油耗低，飞机航程变得更远。

目前，此类发动机仅仅是涡扇发动机，并不具有动力由风扇输出和涡轴带动升力风扇输出相互结合的输出方式。涡扇发动机涵道比固定不可调，不能根据发动机的实时工作状态进行调整，限制了发动机的输出效率。若能提供一种涡扇涡轴发动机，结合风扇输出和涡轴带动升力风扇输出的优势，使得飞行器同时具有垂直起降功能以及在飞行时有较高的飞行速度，将会产生巨大的应用价值。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种涵道比可调式涡扇涡轴发动机，根据发动机的实时运行状况调节其涵道比，使得发动机在不同的工作状态有着不同的输出模式，涡轴带动升力风扇输出或者是涡扇输出，更确切的说，在实际的工作状态中，涡轴涡扇共同作用，相互配合，协同输出，提高发动机的工作效率，使得发动机具有多功能性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种涵道比可调式涡扇涡轴发动机，从前往后依次连接有进气道、风扇、压气机、燃烧室和喷口，所述喷口处设置有高压涡轮机和低压涡轮机，所述高压涡轮机与压气机同轴相连，所述低压涡轮机与风扇同轴相连，在所述进气道处设置有前涵道比调节器，在所述风扇与所述压气机之间设置有中涵道比调节器；所述前涵道比调节器结构为：第一内圆筒与第一外圆筒同轴设置并固定，在所述第一内圆筒与第一外圆筒之间固定有整流罩，所述第一内圆筒内设置有第一中空液压杆，所述第一中空液压杆上固定有第一活动盘，还包括若干条第一固定杆，所述第一固定杆一端固定在所述第一外圆筒上，且所有的第一固定杆沿第一外圆筒径向均匀分布，每条第一固定杆的另一端都活动连接到第一遮挡片，所有的第一遮挡片沿第一外圆筒径向分布，形成一个整体的遮挡面，还包括若干条第一活动杆，所述第一活动杆一端活动连接到所述第一活动盘上，且所有的第一活动杆沿所述第一活动盘径向均匀分布，每条第一活动杆的另一端都活动连接到第一遮挡片上；所述中涵道比调节器的结构为：第二内圆筒与第二外圆筒同轴设置并固定，所述第二内圆筒内设置有第二中空液压杆，所述第二中空液压杆上固定有第二活动盘，还包括若干条第二固定杆，所述第二固定杆一端固定在第二外圆筒上，且所有的第二固定杆沿所述第二外圆筒径向均匀分布，每条第二固定杆的另一端都活动连接到第二遮挡片，所有的第二遮挡片沿第二外圆筒径向分布，形成一个整体的遮挡面，还包括若干条第二活动杆，所述第二活动杆一端活动连接到第二活动盘，且所有的第二活动杆沿所述第二活动盘径向均匀分布，每条第二活动杆的另一端都活动连接到第二遮挡片上。

进一步的，所述燃烧室由内燃烧室和外燃烧室同轴设置而成，所述内燃烧室与所述外燃烧室都是环形结构。

进一步的，还包括外涵道和内涵道，所述内燃烧室与外燃烧室都置于内涵道之中，所述外燃烧室外壁与所述外涵道内壁相接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本涡扇涡轴发动机具有前涵道比调节器和中涵道比调节器，使得发动机涵道比可调，根据发动机的工作状态调整其为涡轴带动升力风扇输出或者涡扇输出，在涡轴带动升力风扇输出时，飞行器具有垂直起降的动力，在涡扇输出时，飞行器又具有较好的飞行速度，或者涡轴涡扇共同作用，相互配合，协同输出，提高了发动机工作效率，使得发动机具有多功能性。由内燃烧室和外燃烧室共同组成燃烧室，提高了燃料的燃烧效率。

附图说明

图1是本实用新型涵道比可调式涡扇涡轴发动机整体结构示意图。

图2是本实用新型涵道比可调式涡扇涡轴发动机的前涵道比调节器结构示意图。

图3是本实用新型涵道比可调式涡扇涡轴发动机的前涵道比调节器展开时之结构示意图（一个观察方向）。

图4是本实用新型涵道比可调式涡扇涡轴发动机的前涵道比调节器展开时之结构示意图（另一个观察方向）。

图5是本实用新型涵道比可调式涡扇涡轴发动机的中涵道比调节器结构示意图。

图6是本实用新型涵道比可调式涡扇涡轴发动机的中涵道比调节器展开时之结构示意图。

图7是本实用新型涵道比可调式涡扇涡轴发动机的燃烧室剖面图。

图8是本实用新型涵道比可调式涡扇涡轴发动机的燃烧室结构示意图。

图中：1-进气道；2-前涵道比调节器；3-风扇；4-中涵道比调节器；5-压气机；6-外涵道；7-内涵道；8-内燃烧室；9-外燃烧室；10-喷口；11-第一活动杆；12-第一外圆筒；13-第一遮挡片；14-第一内圆筒；15-第一固定杆；16-整流罩；17-第一遮挡片前缘；18-第二遮挡片；19-第二固定杆；20-第二活动杆；21-第二内圆筒；22-第二外圆筒；23-第一活动盘；24-第一中空液压杆。

具体实施方式

本实用新型的目的是提供一种涵道比可调式涡扇涡轴发动机，根据发动机的工作状态调整其为涡轴带动升力风扇输出或者涡扇输出，在涡轴带动升力风扇输出时，飞行器具有垂直起降的动力，在涡扇输出时，飞行器又具有较好的飞行速度，以及涡轴涡扇共同作用，相互配合，协同输出，提高了发动机工作效率，使得发动机具有多功能性。

一种涵道比可调式涡扇涡轴发动机，从前往后依次连接有进气道1、风扇3、压气机5、燃烧室和喷口10，所述喷口10处设置有高压涡轮机和低压涡轮机，所述高压涡轮机与压气机5同轴相连，所述低压涡轮机与风扇3同轴相连，在所述进气道1处设置有前涵道比调节器2，在所述风扇3与所述压气机5之间设置有中涵道比调节器4；所述前涵道比调节器2结构为：第一内圆筒14与第一外圆筒12同轴设置并固定，在所述第一内圆筒14与第一外圆筒12之间固定有整流罩16，所述第一内圆筒14内设置有第一中空液压杆24，所述第一中空液压杆24上固定有第一活动盘23，还包括若干条第一固定杆15，所述第一固定杆15一端固定在所述第一外圆筒12上，且所有的第一固定杆15沿第一外圆筒12径向均匀分布，每条第一固定杆15的另一端都活动连接到第一遮挡片13，所有的第一遮挡片13沿第一外圆筒12径向分布，形成一个整体的遮挡面，还包括若干条第一活动杆11，所述第一活动杆11一端活动连接到所述第一活动盘23上，且所有的第一活动杆11沿所述第一活动盘23径向均匀分布，每条第一活动杆11的另一端都活动连接到第一遮挡片13上；所述中涵道比调节器4的结构为：第二内圆筒21与第二外圆筒22同轴设置并固定，所述第二内圆筒21内设置有第二中空液压杆，所述第二中空液压杆上固定有第二活动盘，还包括若干条第二固定杆19，所述第二固定杆19一端固定在第二外圆筒22上，且所有的第二固定杆19沿所述第二外圆筒22径向均匀分布，每条第二固定杆19的另一端都活动连接到第二遮挡片18，所有的第二遮挡片18沿第二外圆筒22径向分布，形成一个整体的遮挡面，还包括若干条第二活动杆20，所述第二活动杆20一端活动连接到第二活动盘，且所有的第二活动杆20沿所述第二活动盘径向均匀分布，每条第二活动杆20的另一端都活动连接到第二遮挡片18上。

第一外圆筒12是整个前涵道比调节器2的主心骨，支撑着整个前涵道比调节器2，所述前涵道比调节器2是这样工作的：由于第一外圆筒12与第一内圆筒14同轴设置并固定，当第一中空液压杆24的活塞运动时，带动第一活动盘23运动，从而带动第一活动杆11移动，另外，第一活动杆11的另一端连接在第一遮挡片13上，在第一活动杆11的带动下，所述第一遮挡片13向轴内收缩，从而使得整个前涵道比调节器2闭合，减小了空气流动量，空气全部流入到内涵道进气道。或者是第一遮挡片13向外展开，此时，空气流量增大，空气不但可以进入到内涵道进气道，还可以流入到内涵道进气道之外的空间。

中涵道比调节器4的工作原理及过程与前涵道比调节器2相同。

涵道比的调节，即是说发动机的工作状态调节过程为：当前涵道比调节器2关闭，中涵道比调节器4打开时，进入进气道1的空气量将减小，且此时中涵道比调节器4是打开的，流入的空气几乎都进入到内涵道7，外涵道6空气流量很少，发动机处于涡轴带动升力风扇输出状态，飞行器的垂直起降功能明显。当前涵道比调节器2打开，中涵道比调节器4关闭时，进入进气道1的空气量较大，且此时中涵道比调节器4是关闭的，流入的空气一部分流入到内涵道7，另外一部分流入到外涵道6，发动机处于涡扇输出状态，飞行器具有很好的速度功能。这里说明了两种前涵道比调节器2和中涵道比调节器4相互配合来控制涵道比的极端状态，使发动机能涡轴带动升力风扇输出或者涡扇输出，在实际工作中，可根据需要，选择合适的前涵道比调节器2和中涵道比调节器4的闭合程度，得到合适的涵道比。

还包括外涵道6和内涵道7，内燃烧室8与外燃烧室9都置于内涵道7之中，外燃烧室9外壁与所述外涵道6内壁相接，提高了外燃烧室9的壁冷却效果。

所述燃烧室由内燃烧室8和外燃烧室9同轴设置而成，所述内燃烧室8与所述外燃烧室9都是环形结构。采用这样的结构，一方面提高了燃料的燃烧效率；另一方面，在内燃烧室8与外燃烧室9之间有未燃烧的空气，此空气可以对燃烧室外壳进行冷却，延长了燃烧室的使用寿命。在喷口10处有高压涡轮机和低压涡轮机，高压涡轮机与压气机5相连，低压涡轮机与涡轴、风扇3相连。空气经过压气机5压缩后进入燃烧室与煤油等燃料混合燃烧，膨胀做功，紧接着流过高压涡轮机，推动高压涡轮机高速转动。因为高压涡轮机与压气机5转子连在一根轴上，所以压气机5与高压涡轮机的转速是一样的。最后高温高速燃气经过喷口10处的喷管喷出，以反作用力提供动力。此外，高温高速燃气喷出时，也带动低压涡轮机转动，由于低压涡轮机与涡轴、风扇3连在一根轴上，它们的转速是相同的。涡轴前端，即是邻近风扇3的一端与升力风扇相连，涡轴为动力源，带动升力风扇运动，为飞行器提供垂直起降的升力。

Claims (3)

1.一种涵道比可调式涡扇涡轴发动机，其特征在于，从前往后依次连接有进气道（1）、风扇（3）、压气机（5）、燃烧室和喷口（10），所述喷口（10）处设置有高压涡轮机和低压涡轮机，所述高压涡轮机与压气机（5）同轴相连，所述低压涡轮机与风扇（3）同轴相连，在所述进气道（1）处设置有前涵道比调节器（2），在所述风扇（3）与所述压气机（5）之间设置有中涵道比调节器（4）；所述前涵道比调节器（2）结构为：第一内圆筒（14）与第一外圆筒（12）同轴设置并固定，在所述第一内圆筒（14）与第一外圆筒（12）之间固定有整流罩（16），所述第一内圆筒（14）内设置有第一中空液压杆（24），所述第一中空液压杆（24）上固定有第一活动盘（23），还包括若干条第一固定杆（15），所述第一固定杆（15）一端固定在所述第一外圆筒（12）上，且所有的第一固定杆（15）沿第一外圆筒（12）径向均匀分布，每条第一固定杆（15）的另一端都活动连接到第一遮挡片（13），所有的第一遮挡片（13）沿第一外圆筒（12）径向分布，形成一个整体的遮挡面，还包括若干条第一活动杆（11），所述第一活动杆（11）一端活动连接到所述第一活动盘（23）上，且所有的第一活动杆（11）沿所述第一活动盘（23）径向均匀分布，每条第一活动杆（11）的另一端都活动连接到第一遮挡片（13）上；所述中涵道比调节器（4）的结构为：第二内圆筒（21）与第二外圆筒（22）同轴设置并固定，所述第二内圆筒（21）内设置有第二中空液压杆，所述第二中空液压杆上固定有第二活动盘，还包括若干条第二固定杆（19），所述第二固定杆（19）一端固定在第二外圆筒（22）上，且所有的第二固定杆（19）沿所述第二外圆筒（22）径向均匀分布，每条第二固定杆（19）的另一端都活动连接到第二遮挡片（18），所有的第二遮挡片（18）沿第二外圆筒（22）径向分布，形成一个整体的遮挡面，还包括若干条第二活动杆（20），所述第二活动杆（20）一端活动连接到第二活动盘，且所有的第二活动杆（20）沿所述第二活动盘径向均匀分布，每条第二活动杆（20）的另一端都活动连接到第二遮挡片（18）上。

2.如权利要求1所述的涵道比可调式涡扇涡轴发动机，其特征在于，所述燃烧室由内燃烧室（8）和外燃烧室（9）同轴设置而成，所述内燃烧室（8）与所述外燃烧室（9）都是环形结构。

3.如权利要求2所述的涵道比可调式涡扇涡轴发动机，其特征在于，还包括外涵道（6）和内涵道（7），所述内燃烧室（8）与外燃烧室（9）都置于内涵道（7）之中，所述外燃烧室（9）外壁与所述外涵道（6）内壁相接。