CN213016462U - 冲压空气涡轮发电*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冲压空气涡轮发电***。它包括关断活门、一级涡轮、高速发电机、二级涡轮、控制器、滑油***和调速活门；所述控制器分别与关断活门、高速发电机、电动滑油泵和调速活门连接；所述一级涡轮、高速发电机、二级涡轮三者共轴；所述滑油***的喷嘴位于所述高速发电机和轴承附近；所述一级涡轮的入口端安装关断活门；所述一级涡轮的出口端安装调速活门；所述控制器壳体集成散热冷板。本实用新型具有能带动发电机工作输出电能的优点。

Description

冲压空气涡轮发电***

技术领域

本实用新型涉及一种冲压空气涡轮发电***。

背景技术

超声速飞行器装备的冲压发动机由于具有很高的推进效能。但冲压发动机没有旋转机械，因此不能从冲压发动机提取轴功。

因此，现亟需开发一种能带动发电机工作输出电能的冲压空气涡轮发电***。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种冲压空气涡轮发电***，通过利用飞行器在飞行中获得的冲压空气能量来驱动涡轮，带动发电机工作输出电能；结构简单、重量轻、效能高。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：冲压空气涡轮发电***，其特征在于：包括关断活门、一级涡轮、高速发电机、二级涡轮、控制器、滑油***和调速活门；

所述控制器分别与关断活门、高速发电机、电动滑油泵和调速活门连接；

所述高速发电机的入口端通过轴承连接所述一级涡轮、出口端通过轴承连接所述二级涡轮；一级涡轮、高速发电机、二级涡轮三者共轴；

所述滑油***的喷嘴位于轴承侧方；

所述一级涡轮的入口端安装关断活门；

所述一级涡轮的出口端安装调速活门；

所述控制器壳体集成散热冷板。

在上述技术方案中，所述滑油***包括滑油油箱、一级油滤、电动滑油泵、二级油滤、二级油滤旁通阀和喷嘴；

所述滑油油箱的油路出口端依次与一级油滤、电动滑油泵、二级油滤、喷嘴、滑油油箱的入口端连接；

所述二级油滤旁通阀和与二级油滤并联连接。

在上述技术方案中，所述喷嘴有多个；多个喷嘴分布于高速发电机的壳体中。

在上述技术方案中，有调压阀设置在二级油滤旁通阀与滑油油箱之间。

在上述技术方案中，所述滑油***还包括散热器；

所述散热器的散热器第一入口端与电动滑油泵连接、散热器第一出口端与二级油滤连接。

在上述技术方案中，冲压空气入口与关断活门入口端连接；

冲压空气出口与所述二级涡轮出口端连接。

在上述技术方案中，还包括预冷器；预冷器第一入口端与冲压空气入口连接、预冷器第一出口端与关断活门入口端连接；

所述二级涡轮出口端与散热器第二入口端连接；

预冷器第二入口端与散热器第二出口端连接、预冷器第二出口端与冲压空气出口连接。

本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型通过利用飞行器在飞行中获得的冲压空气能量来驱动涡轮，带动发电机工作输出电能；结构简单、重量轻、效能高，是未来超声速飞行器机载电源的最佳选择；

(2)本实用新型是一种用于超声速飞行器上的电源装置；本实用新型是利用飞机在飞行中获得的冲压空气能量来驱动涡轮带动发电机发电，并经控制器整流输出飞机所需的交流/直流电。

本实用新型细化了滑油***的组成，为滑油***的冷却方式提供了多种选择；本实用新型可以采用预冷器自冷却，也可以采用飞机自带热沉剂冷却；其中，采用预冷器自冷却可大大减少飞机携带热沉剂的重量。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图一。

图2为本实用新型结构示意图二。

图1中，A表示直流电输出，B表示散热冷板中的冷却介质；C表示散热器中的冷却介质。

图2中，A表示电能输出，B表示散热冷板中的冷却介质。

图中1-关断活门,2-一级涡轮,3-预冷器，3.1-预冷器第一入口端，3.2-预冷器第一出口端，3.3-预冷器第二入口端，3.4-预冷器第二出口端，4-滑油油箱，5-一级油滤,6-电动滑油泵，7-散热器，7.1-散热器第一入口端，7.2-散热器第一出口端，7.3-散热器第二入口端，7.4-散热器第二出口端，8-二级油滤，9-调压阀，10-二级油滤旁通阀，11-高速发电机，12-二级涡轮，13-控制器，14-散热冷板，15-滑油***，16-调速活门，17-喷嘴，18-轴承，19-冲压空气入口，20-冲压空气出口。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：冲压空气涡轮发电***，包括关断活门1、一级涡轮2、高速发电机11、二级涡轮12、控制器13、滑油***15和调速活门16；

所述控制器13分别与关断活门1、高速发电机11、电动滑油泵6和调速活门16连接；控制器根据发电机的转速与负载变化对调节调速活门的开度，控制进入涡轮的空气流量，采用转速闭环反馈控制从而达到稳定涡轮转速的目的；一级涡轮2、高速发电机11、二级涡轮12三者共轴；冲压空气进入一级涡轮，膨胀做功后进入二级涡轮进一步膨胀做功；输出功传递给同轴的发电机将轴功转化为电能；控制器将发电机发出的电能转换为飞机所需品质的电能；

所述滑油***15的喷嘴17位于所述高速发电机11和轴承18附近；喷嘴17向高速发电机11绕组端部和轴承18喷射滑油，润滑轴承17、且给高速发电机11散热；

所述一级涡轮2的入口端安装关断活门1；一级涡轮2的出口端安装调速活门16；关断活门1用于启闭冲压空气流通通道；调速活门16的开度通过控制器调节，控制进入涡轮的空气流量；

所述控制器13壳体集成散热冷板14，控制器内含电子元器件，耐温等级低，可单独采用单独液冷冷却，散热冷板14用于冷却控制器13。

进一步地，所述滑油***15包括滑油油箱4、一级油滤5、电动滑油泵6、二级油滤8、二级油滤旁通阀10和喷嘴17；

所述滑油油箱4的油路出口端依次与一级油滤5、电动滑油泵6、二级油滤8、喷嘴17、滑油油箱4的入口端连接；

所述二级油滤旁通阀10和与二级油滤8并联连接；滑油***15用于润滑轴承17、且给高速发电机11散热。

进一步地，所述喷嘴17有多个；多个喷嘴17分布于高速发电机11的壳体中；喷嘴17用于喷油润滑冷却。

进一步地，有调压阀9设置在二级油滤旁通阀10与滑油油箱4的入口端之间，调压阀9用于根据实际情况调节滑油油箱4输出滑油的压力。

进一步地，所述滑油***15还包括散热器7；散热器7包括散热器第一入口端7.1、散热器第一出口端7.2、散热器第二入口端7.3和散热器第二出口端7.4；其中，散热器第一入口端7.1和散热器第二出口端7.4位于散热器7一侧，散热器第一入口端7.1与散热器第二出口端7.4呈间隔设置；散热器第一出口端7.2和散热器第二入口端7.3位于散热器7另一侧，散热器第一出口端7.2与散热器第二入口端7.3呈间隔设置；

散热器第一入口端7.1与电动滑油泵6连接、散热器第一出口端7.2与二级油滤8连接。

更进一步地，冲压空气入口19与关断活门1入口端连接；

一级涡轮2的入口端与所述关断活门1入口端连接；

冲压空气出口20与所述二级涡轮12出口端连接；散热器7用于冷却滑油***15中的滑油和/或冷却二级涡轮12出口空气、冷却预冷器3。

更进一步地，还包括预冷器3；预冷器3包括预冷器第一入口端3.1、预冷器第一出口端3.2、冷器第二入口端3.3和预冷器第二出口端3.4；其中，预冷器第一入口端3.1和预冷器第二出口端3.4位于预冷器3一侧、预冷器第一入口端3.1与预冷器第二出口端3.4呈间隔设置；预冷器第一出口端3.2和冷器第二入口端3.3位于预冷器3另一侧、预冷器第一出口端3.2与冷器第二入口端3.3位于预冷器3呈间隔设置；

预冷器第一入口端3.1与冲压空气入口19连接、预冷器第一出口端3.2与关断活门1入口端连接；预冷器第一入口端3.1用于冷却经过冲压空气入口19的冷却冲压空气；

所述二级涡轮12出口端与散热器第二入口端7.3连接；散热器用于冷却滑油油路的中循环的滑油；

预冷器第二入口端3.3与散热器第二出口端7.4连接、预冷器第二出口端3.4与冲压空气出口20连接；预冷器3用于冷却关断活门1入口端的高温高压冲压空气，并将利用后的低压冲压空气通过冲压空气出口20排出。

现通过实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

如图1所示，冲压空气涡轮发电***，包括控制器13、调速活门16，还包括关断活门1、一级涡轮2、二级涡轮12、高速发电机11和滑油***15；

所述控制器13分别与关断活门1、高速发电机11、调速活门16、电动滑油泵6连接；

一级涡轮2、高速发电机11、二级涡轮12三者共轴；

所述滑油***15的喷嘴17位于所述高速发电机11和轴承18附近；

所述一级涡轮2的入口端安装关断活门1；

所述一级涡轮2的出口端安装调速活门16

所述控制器13壳体集成散热冷板14。

所述滑油***15包括滑油油箱4、一级油滤5、电动滑油泵6、二级油滤8、二级油滤旁通阀10和喷嘴17；

所述滑油油箱4的油路出口端依次与一级油滤5、电动滑油泵6、二级油滤8、喷嘴17、滑油油箱4的入口端连接；

所述二级油滤旁通阀10和与二级油滤8并联连接。

所述喷嘴17有多个；多个喷嘴17分布于高速发电机11的壳体中。

有调压阀9设置在二级油滤旁通阀10与滑油油箱4的入口端。

所述滑油***15还包括散热器7；

散热器第一入口端7.1与电动滑油泵6连接、散热器第一出口端7.2与二级油滤8连接。

冲压空气入口19与关断活门1入口端连接；

一级涡轮2的入口端与所述关断活门1入口端连接；

冲压空气出口20与所述二级涡轮12出口端连接。

本实施例***中的冷却采用飞机自带热沉剂为***冷却；其中，冷却介质可采用燃油、乙醇、水等一次性冷却介质。控制器采用飞行器上的集成液冷。

本实施例采用两级涡轮，分别安装于发电机的两端；发电机与涡轮同轴直驱；控制器用于控制调速活门。

本实施例的原理为：冲压空气进入一级涡轮，膨胀做功后进入二级涡轮进一步膨胀做功；输出功传递给同轴的发电机将轴功转化为电能。控制器根据发电机的转速与负载变化对调节调速活门的开度，控制进入涡轮的空气流量，采用转速闭环反馈控制从而达到稳定涡轮转速的目的；同时，控制器将发电机发出的电能转换为飞机所需品质的电能。

结论：本实施例是通过利用飞行器在飞行中获得的冲压空气能量来驱动涡轮，带动发电机工作输出电能；本实施例由于结构简单、重量轻、效能高等优点，是未来超声速飞行器机载电源的最佳选择。

实施例2

如图2所示，冲压空气涡轮发电***，同实施例1；不同之处在于：还包括预冷器3；预冷器第一入口端3.1与冲压空气入口19连接、预冷器第一出口端3.2与关断活门1入口端连接；

所述二级涡轮12出口端与散热器第二入口端7.3连接；

预冷器第二入口端3.3与散热器第二出口端7.4连接、预冷器第二出口端3.4与冲压空气出口20连接。

本实施例为一种自冷却冲压空气涡轮发电***。

本实施例的原理为：高超声速飞行器的飞行速度较快，在速度达到6Ma时，由于粘性以及气动作用，进气道内滞止的冲压空气温度将超过1800K，高速旋转的涡轮叶轮将难以承受，须进行冷却；本实施例通过冲压空气入口处设置预冷器将进气温度降低，又经一二级涡轮膨胀降温后，可将空气温度降低至70℃以下，可用于冷却滑油散热器。滑油散热器出口的空气温度仍较低，可继续用于冷却进口预冷器，实现***自冷却。涡轮输出轴功传递给直联发电机转化为电能。控制器根据发电机的转速与负载变化对调节调速活门的开度，控制进入涡轮的空气流量，采用转速闭环反馈控制从而达到稳定涡轮转速的目的；同时，控制器将发电机发出的电能转换为飞机所需品质的电能。

本实施例***采用预冷器自冷却，其中，本实施例采用预冷器自冷却可大大减少飞机携带热沉剂的重量。

结论：本实施例是通过利用飞行器在飞行中获得的冲压空气能量来驱动涡轮，带动发电机工作输出电能；本实施例由于结构简单、重量轻、效能高等优点，是未来超声速飞行器机载电源的最佳选择；本实施例设置预冷器，其进气预冷的自冷却冲压空气发电涡轮***可通过自冷却来达到主动冷却的目的，减少了飞行器自带冷源的重量，提高飞行器的能效比。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (7)

1.冲压空气涡轮发电***，其特征在于：包括关断活门(1)、一级涡轮(2)、高速发电机(11)、二级涡轮(12)、控制器(13)、滑油***(15)和调速活门(16)；

所述控制器(13)分别与关断活门(1)、高速发电机(11)、电动滑油泵(6)和调速活门(16)连接；

所述一级涡轮(2)、高速发电机(11)、二级涡轮(12)三者共轴；

所述滑油***(15)的喷嘴(17)位于轴承(18)侧方；

所述一级涡轮(2)的入口端安装关断活门(1)；

所述一级涡轮(2)的出口端安装调速活门(16)；

所述控制器(13)壳体集成散热冷板(14)。

2.根据权利要求1所述的冲压空气涡轮发电***，其特征在于：所述滑油***(15)包括滑油油箱(4)、一级油滤(5)、电动滑油泵(6)、二级油滤(8)、二级油滤旁通阀(10)和喷嘴(17)；

所述滑油油箱(4)的油路出口端依次与一级油滤(5)、电动滑油泵(6)、二级油滤(8)、喷嘴(17)、滑油油箱(4)的入口端连接；

所述二级油滤旁通阀(10)和与二级油滤(8)并联连接。

3.根据权利要求2所述的冲压空气涡轮发电***，其特征在于：所述喷嘴(17)有多个；多个喷嘴(17)分布于高速发电机(11)的壳体中。

4.根据权利要求3所述的冲压空气涡轮发电***，其特征在于：有调压阀(9)设置在二级油滤旁通阀(10)与滑油油箱(4)之间。

5.根据权利要求4所述的冲压空气涡轮发电***，其特征在于：所述滑油***(15)还包括散热器(7)；

散热器第一入口端(7.1)与电动滑油泵(6)连接、散热器第一出口端(7.2)与二级油滤(8)连接。

6.根据权利要求5所述的冲压空气涡轮发电***，其特征在于：冲压空气入口(19)与关断活门(1)入口端连接；

冲压空气出口(20)与所述二级涡轮(12)出口端连接。

7.根据权利要求5所述的冲压空气涡轮发电***，其特征在于：还包括预冷器(3)；预冷器第一入口端(3.1)与冲压空气入口(19)连接、预冷器第一出口端(3.2)与关断活门(1)入口端连接；

所述二级涡轮(12)出口端与散热器第二入口端(7.3)连接；

预冷器第二入口端(3.3)与散热器第二出口端(7.4)连接、预冷器第二出口端(3.4)与冲压空气出口(20)连接。

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