渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括：機(jī)匣、渦輪機(jī)、分流環(huán)、殼體、油路組件以及點(diǎn)火器。分流環(huán)連接于機(jī)匣的前端并與機(jī)匣一起套設(shè)于渦輪機(jī)。殼體收容機(jī)匣，并與機(jī)匣的外壁面形成外涵燃燒室，而分流環(huán)及機(jī)匣的內(nèi)部形成內(nèi)涵氣流通道。油路組件受控連通于外涵燃燒室。點(diǎn)火器設(shè)置于外涵燃燒室內(nèi)，用于對(duì)燃?xì)膺M(jìn)行點(diǎn)火，進(jìn)而燃?xì)獗鹑紵?。在本?shí)用新型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，外涵燃燒室的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比?；邳c(diǎn)火器設(shè)置于外涵燃燒室內(nèi)，可使進(jìn)入外涵燃燒室內(nèi)的燃?xì)庑D(zhuǎn)爆震燃燒，從而解決了傳統(tǒng)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定的問(wèn)題，提高了燃燒的熱效率，并改善了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和工作可靠性。
【專利說(shuō)明】
渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及航空動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，高推重比仍是航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)追求的重要性能指標(biāo)，提高推重比的途徑主要有兩個(gè):一是減輕重量;二是增大推力。對(duì)于第一點(diǎn)，在現(xiàn)有的材料和工藝水平條件下，為保證強(qiáng)度和壽命要求，減重空間十分有限。對(duì)于第二點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)途徑主要有增大流量和增加發(fā)動(dòng)機(jī)溫升水平。由于進(jìn)口截面尺寸受到飛行器的制約，流量也不能任意增大，因此，在短時(shí)間內(nèi)，增大推力只能從增加發(fā)動(dòng)機(jī)溫升比的角度考慮。對(duì)于常規(guī)的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，主燃燒室的釋熱量往往受到渦輪材料的限制，很難進(jìn)一步提高，而外涵道氣流不經(jīng)過(guò)渦輪部件，因而，對(duì)其溫度可以達(dá)到較高水平。目前已有在外涵道設(shè)置常規(guī)緩燃燃燒室的方案，然而由于外涵道空間狹小，布置常規(guī)燃燒室結(jié)構(gòu)存在一定困難，同時(shí)，常規(guī)燃燒室所存在的熱效率低、燃燒不穩(wěn)定、污染物排放水平高等問(wèn)題仍然存在。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]鑒于【背景技術(shù)】中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提供一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其外涵燃燒室的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比。
[0004]本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提供一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其解決了傳統(tǒng)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定的問(wèn)題，提高了燃燒的熱效率，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和工作可靠性。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括:機(jī)匣、渦輪機(jī)、分流環(huán)、殼體、油路組件以及點(diǎn)火器。渦輪機(jī)收容于機(jī)匣。分流環(huán)連接于機(jī)匣的前端并與機(jī)匣一起套設(shè)于渦輪機(jī)。殼體收容機(jī)匣并與機(jī)匣的外壁面形成外涵燃燒室，而分流環(huán)及機(jī)匣的內(nèi)部形成內(nèi)涵氣流通道。油路組件受控連通于外涵燃燒室，以向外涵燃燒室提供燃料。點(diǎn)火器設(shè)置于外涵燃燒室內(nèi)，以用于對(duì)進(jìn)入外涵燃燒室內(nèi)的燃料和含氧氣體形成的燃?xì)膺M(jìn)行點(diǎn)火，進(jìn)而燃?xì)獗鹑紵?br>[0006]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0007]在根據(jù)本實(shí)用新型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，殼體與機(jī)匣的外壁面形成外涵燃燒室，該外涵燃燒室的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比?；邳c(diǎn)火器設(shè)置于外涵燃燒室內(nèi)，可使進(jìn)入外涵燃燒室內(nèi)的燃?xì)庑D(zhuǎn)爆震燃燒，從而解決了傳統(tǒng)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定的問(wèn)題，提高了燃燒的熱效率，并改善了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和工作可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是圖1中的預(yù)蒸發(fā)室上的燃料噴口的周向位置示意圖；
[0010]圖3是圖1中的點(diǎn)火器的周向位置示意圖；
[0011]圖4是圖1中的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的放大示意圖。
[0012]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0013]I機(jī)匣81活門
[0014]2渦輪機(jī) 82氣缸
[0015]3分流環(huán) 821缸體
[0016]4殼體 822活塞桿
[0017]5油路組件9氣體混合室
[0018]51燃料管 C外涵燃燒室
[0019]52霧化噴頭Cl氣體入口
[0020]6點(diǎn)火器 C2氣體出口
[0021]7預(yù)蒸發(fā)室S內(nèi)涵氣流通道
[0022]71燃料噴口 F風(fēng)扇
[0023]8調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)A排氣口
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本實(shí)用新型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0025]參照?qǐng)D1至圖4，根據(jù)本實(shí)用新型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括:機(jī)匣1、渦輪機(jī)2、分流環(huán)3、殼體4、油路組件5以及點(diǎn)火器6。
[0026]渦輪機(jī)2收容于機(jī)匣I。分流環(huán)3連接于機(jī)匣I的前端并與機(jī)匣I一起套設(shè)于渦輪機(jī)
2。殼體4收容機(jī)匣I，并與機(jī)匣I的外壁面形成外涵燃燒室C，而分流環(huán)3及機(jī)匣I的內(nèi)部形成內(nèi)涵氣流通道S。油路組件5受控連通于外涵燃燒室C，以向外涵燃燒室C提供燃料(即燃油)。點(diǎn)火器6設(shè)置于外涵燃燒室C內(nèi)，以用于對(duì)進(jìn)入外涵燃燒室C內(nèi)的燃料和含氧氣體形成的燃?xì)膺M(jìn)行點(diǎn)火，進(jìn)而燃?xì)獗鹑紵?。在根?jù)本實(shí)用新型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，殼體4與機(jī)匣I的外壁面形成外涵燃燒室C，該外涵燃燒室C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比?；邳c(diǎn)火器6設(shè)置于外涵燃燒室C內(nèi)，可使進(jìn)入外涵燃燒室C內(nèi)的燃?xì)庑D(zhuǎn)爆震燃燒，從而解決了傳統(tǒng)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定的問(wèn)題，提高了燃燒的熱效率，并改善了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和工作可靠性。
[0027]根據(jù)本實(shí)用新型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D1和圖2，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)還可包括:預(yù)蒸發(fā)室7，形成于機(jī)匣I與渦輪機(jī)2之間，對(duì)經(jīng)由油路組件5供入到預(yù)蒸發(fā)室7內(nèi)的燃料進(jìn)行蒸發(fā)處理。
[0028]在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D1預(yù)蒸發(fā)室7由分流環(huán)3、機(jī)匣I的前部以及渦輪機(jī)2的外壁形成。當(dāng)然不僅限如此，預(yù)蒸發(fā)室7還可形成于機(jī)匣I與渦輪機(jī)2之間的其它適當(dāng)?shù)奈恢谩?br>[0029]在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D1和圖2，預(yù)蒸發(fā)室7可具有:多個(gè)燃料噴口71，沿徑向貫通形成預(yù)蒸發(fā)室7的機(jī)匣I的對(duì)應(yīng)部分，且沿機(jī)匣I的周向分布，各燃料噴口 71連通外涵燃燒室C，以使蒸發(fā)處理后的燃料經(jīng)由各燃料噴口 71進(jìn)入外涵燃燒室C。在這里補(bǔ)充說(shuō)明的是，多個(gè)燃料噴口 71沿機(jī)匣I的周向分布，可使燃料進(jìn)入外涵燃燒室C的方向與進(jìn)入外涵燃燒室C的含氧氣體(作為氧化劑)的流動(dòng)方向呈90°，有助于燃料與含氧氣體充分摻混。
[0030]在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D1和圖2，油路組件5可包括:燃料管51，一端連通于供油油路(未示出)，另一端連通于預(yù)蒸發(fā)室7;以及霧化噴頭52，設(shè)置于且連通于燃料管51的所述另一端并位于預(yù)蒸發(fā)室7內(nèi)，對(duì)經(jīng)由供油油路以及燃料管51供入的燃料進(jìn)行霧化處理。[0031 ]在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D1，外涵燃燒室C可具有:氣體入口 Cl，與外涵燃燒室C受控連通并與外部提供含氧氣體源(未示出)受控連通;以及氣體出口C2，與外涵燃燒室C連通以排出外涵燃燒室C內(nèi)燃燒后的廢氣。其中，外部提供含氧氣體源可以提供純氧氣或空氣。
[0032]在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D1，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)還可包括:調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8，設(shè)置在外涵燃燒室C的氣體入口 Cl處，以調(diào)節(jié)氣體入口 Cl的大小或關(guān)閉氣體入口 Cl。其中，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8的具體操作如下:當(dāng)需要增大進(jìn)入外涵燃燒室C的空氣流量時(shí)，通過(guò)控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8來(lái)調(diào)大氣體入口Cl的開(kāi)度;相應(yīng)地，當(dāng)需要減小進(jìn)入外涵燃燒室C的空氣流量時(shí)，通過(guò)控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8來(lái)減小氣體入口 Cl的開(kāi)度。
[0033]在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D4，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8可包括:活門81以及氣缸82?；铋T81，樞轉(zhuǎn)安裝于殼體4的靠近氣體入口 Cl處的位置。氣缸82可包括:缸體821，一端樞轉(zhuǎn)連接于殼體4 ；以及活塞桿822，一端伸入缸體821，另一端伸出缸體821并與活門81樞轉(zhuǎn)連接，氣缸82通過(guò)驅(qū)動(dòng)活塞桿822相對(duì)缸體821伸縮運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)活門81樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以打開(kāi)或關(guān)閉氣體入口 Cl。當(dāng)活門81轉(zhuǎn)動(dòng)并逐漸遠(yuǎn)離分流環(huán)3時(shí)，氣體入口Cl的開(kāi)度逐漸變大；當(dāng)活門81轉(zhuǎn)動(dòng)并逐漸靠近分流環(huán)3時(shí)，氣體入口Cl的開(kāi)度逐漸變小；當(dāng)活門81轉(zhuǎn)動(dòng)至搭在分流環(huán)3上，氣體入口Cl關(guān)閉。
[0034]在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D1，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)還可包括:氣體混合室9，形成于外涵燃燒室C的氣體出口C2對(duì)應(yīng)的殼體4的部分與機(jī)匣I的尾部之間，且連通于氣體出口C2和內(nèi)涵氣流通道S。在這里補(bǔ)充說(shuō)明的是，氣體混合室9可選擇性的進(jìn)行設(shè)置于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中。在一些實(shí)施例中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中可無(wú)需設(shè)置氣體混合室9，內(nèi)涵氣流通道S中的氣體與外涵燃燒室C中的燃燒后的廢氣分別各自排出即可。
[0035]在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D1，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)還可包括:風(fēng)扇F，設(shè)置于殼體4的軸向前端，使外部氣體經(jīng)由風(fēng)扇F抽吸到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體4內(nèi)。其中，經(jīng)由風(fēng)扇F抽吸到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體4內(nèi)的氣體在分流環(huán)3的作用下，一部分進(jìn)入外涵燃燒室C，而另一部分進(jìn)入內(nèi)涵氣流通道S。
[0036]在一實(shí)施例中，參照?qǐng)D1，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)還可具有:排氣口A，設(shè)置于殼體4的軸向后端。排氣口A排出的氣體最終可轉(zhuǎn)換為渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，進(jìn)而推動(dòng)飛行器運(yùn)動(dòng)。
[0037]在一實(shí)施例中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)還可包括:控制系統(tǒng)(未示出)，通信連接于調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8的氣缸82，以控制氣缸82的活塞桿822的運(yùn)動(dòng)。
[0038]最后補(bǔ)充說(shuō)明的是，本實(shí)用新型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)采用外涵燃燒室C取代傳統(tǒng)的加力燃燒室，減小了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的總長(zhǎng)度。此外，由于外涵燃燒室C采用連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震技術(shù)，使外涵燃燒室C由常規(guī)的等壓燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)榻频热萑紵?，從而顯著提高了熱效率，由此降低了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油率，進(jìn)而可延長(zhǎng)外涵燃燒室C的工作時(shí)間。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括: 機(jī)匣(I); 渦輪機(jī)(2)，收容于機(jī)匣(I);以及 分流環(huán)(3)，連接于機(jī)匣(I)的前端并與機(jī)匣(I) 一起套設(shè)于渦輪機(jī)(2); 其特征在于，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)還包括: 殼體(4)，收容機(jī)匣(I)，并與機(jī)匣(I)的外壁面形成外涵燃燒室(C)，而分流環(huán)(3)及機(jī)匣(I)的內(nèi)部形成內(nèi)涵氣流通道(S); 油路組件(5)，受控連通于外涵燃燒室(C)，以向外涵燃燒室(C)提供燃料；以及 點(diǎn)火器(6)，設(shè)置于外涵燃燒室(C)內(nèi)，以用于對(duì)進(jìn)入外涵燃燒室(C)內(nèi)的燃料和含氧氣體形成的燃?xì)膺M(jìn)行點(diǎn)火，進(jìn)而燃?xì)獗鹑紵?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)還包括: 預(yù)蒸發(fā)室(7)，形成于機(jī)匣(I)與渦輪機(jī)(2)之間，對(duì)經(jīng)由油路組件(5)供入到預(yù)蒸發(fā)室(7)內(nèi)的燃料進(jìn)行蒸發(fā)處理。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，預(yù)蒸發(fā)室(7)由分流環(huán)(3)、機(jī)匣(I)的前部以及渦輪機(jī)(2)的外壁形成。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，預(yù)蒸發(fā)室(7)具有: 多個(gè)燃料噴口(71)，沿徑向貫通形成預(yù)蒸發(fā)室(7)的機(jī)匣(I)的對(duì)應(yīng)部分，且沿機(jī)匣(I)的周向分布，各燃料噴口(71)連通外涵燃燒室(C)，以使蒸發(fā)處理后的燃料經(jīng)由各燃料噴口(71)進(jìn)入外涵燃燒室(C)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，油路組件(5)包括: 燃料管(51)，一端連通于供油油路，另一端連通于預(yù)蒸發(fā)室(7);以及 霧化噴頭(52)，設(shè)置于且連通于燃料管(51)的所述另一端并位于預(yù)蒸發(fā)室(7)內(nèi)，對(duì)經(jīng)由供油油路以及燃料管(51)供入的燃料進(jìn)行霧化處理。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，外涵燃燒室(C)具有: 氣體入口(Cl)，與外涵燃燒室(C)受控連通并與外部提供含氧氣體源受控連通；以及 氣體出口( C2)，與外涵燃燒室(C)連通以排出外涵燃燒室(C)內(nèi)燃燒后的廢氣。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)還包括: 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(8)，設(shè)置在外涵燃燒室(C)的氣體入口(CI)處，以調(diào)節(jié)氣體入口(CI)的大小或關(guān)閉氣體入口(Cl)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(8)包括: 活門(81)，樞轉(zhuǎn)安裝于殼體(4)的靠近氣體入口(Cl)處的位置；以及 氣缸(82)，包括: 缸體(821)，一端樞轉(zhuǎn)連接于殼體(4);以及 活塞桿(822)，一端伸入缸體(821)，另一端伸出缸體(821)并與活門(81)樞轉(zhuǎn)連接，氣缸(82)通過(guò)驅(qū)動(dòng)活塞桿(822)相對(duì)缸體(821)伸縮運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)活門(81)樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以打開(kāi)或關(guān)閉氣體入口(Cl)。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)還包括: 氣體混合室(9)，形成于外涵燃燒室(C)的氣體出口(C2)對(duì)應(yīng)的殼體(4)的部分與機(jī)匣(I)的尾部之間，且連通于氣體出口(C2)和內(nèi)涵氣流通道(S)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)還包括: 風(fēng)扇(F)，設(shè)置于殼體(4)的軸向前端，使外部氣體經(jīng)由風(fēng)扇(F)抽吸到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體(4)內(nèi)； 渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)還具有: 排氣口(A )，設(shè)置于殼體(4)的軸向后端。
【文檔編號(hào)】F02C7/264GK205592026SQ201620297812
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日
【發(fā)明人】計(jì)自飛, 王兵, 謝嶠峰, 張會(huì)強(qiáng)
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)