CN109779783A - 一种具有涵道比自主调节能力的涡扇发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空动力技术领域，具体涉及一种具有涵道比自主调节能力的涡扇发动机。技术方案为：包括第一阀门、风扇、减速器、第二阀门、压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、第三阀门、第四阀门和第五阀门；风扇通过减速器与低压涡轮相连而组成低压转子系统，低压转子系统支撑在第一轴承、第二轴承、第三轴承和第六轴承上；压气机和高压涡轮相连而组成高压转子系统，高压转子系统支撑在第四轴承和第五轴承上；第一阀门安装在第二外涵机匣的前端，第二阀门安装在中介机匣上，第三阀门安装在后机匣上，第四阀门安装在第一外涵机匣的后端，第五阀门安装在第二外涵机匣的后端。本发明适应能力强、单位推力大、推进效率高、耗油率低。

Description

一种具有涵道比自主调节能力的涡扇发动机

技术领域

本发明涉及航空动力技术领域，具体涉及一种具有涵道比自主调节能力的涡扇发动机。

背景技术

航空发动机是飞机的“心脏”，是飞机大系统中的核心部件，随着人类在国防、科研、民用等领域的不断拓展，对飞机尤其是航空发动机在多任务、长航程、高空、高速等方面都提出了新的、更高的要求。传统的常规循环发动机主要包括涡喷发动机和涡扇发动机两种类型，涡喷发动机完全依靠涵道内的高温燃气流产生推力，通常用作高速飞行的动力，但涡喷发动机耗油率较高、推进效率较低；涡扇发动机由外涵风扇气流和内涵高温燃气流共同产生推力，具有推进效率高、耗油率低，热效率和推进效率平衡性好等优点，但大直径的风扇增加了发动机的迎风面积，使得涵道比较大的涡扇发动机不适合做超音速巡航飞行。由此可见，目前两种常规的固定循环发动机都不同程度的存在一定的缺点和不足，难以适应未来飞机的发展要求。

发明内容

本发明提供一种具有涵道比自主调节能力的涡扇发动机，具有适应能力强、单位推力大、推进效率高、耗油率低等优点。

本发明的技术方案如下：

一种具有涵道比自主调节能力的涡扇发动机，包括第一阀门、风扇、减速器、第二阀门、压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、第三阀门、第四阀门和第五阀门；所述风扇通过所述减速器与低压涡轮相连而组成低压转子系统，所述低压转子系统支撑在第一轴承、第二轴承、第三轴承和第六轴承上；所述压气机和高压涡轮相连而组成高压转子系统，所述高压转子系统支撑在第四轴承和第五轴承上；第一阀门安装在第二外涵机匣的前端，第二阀门安装在中介机匣上，第三阀门安装在后机匣上，第四阀门安装在第一外涵机匣的后端，第五阀门安装在第二外涵机匣的后端。

进一步地，所述的具有涵道比自主调节能力的涡扇发动机，其中第一阀门通过铰接的方式安装在第二外涵机匣的前端，第二阀门通过铰接的方式安装在中介机匣上，第三阀门通过铰接的方式安装在后机匣上，第四阀门通过铰接的方式安装在第一外涵机匣的后端，第五阀门通过铰接的方式安装在第二外涵机匣的后端。

进一步地，所述的具有涵道比自主调节能力的涡扇发动机，其中第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承、第五轴承和第六轴承均为磁浮轴承。

进一步地，所述的具有涵道比自主调节能力的涡扇发动机，其中第一轴承安装在前机匣上；第二轴承、第三轴承和第四轴承安装在中介机匣上；第五轴承为中介轴承，安装在高压转子系统和低压转子系统之间；第六轴承安装在后机匣上。

本发明的有益效果为：一、本发明通过设计多个调节阀门，可实现不同涵道比间的连续转换，不仅满足了飞机多任务的使用要求，同时提高了发动机的燃油经济性；二、本发明在风扇和低压涡轮之间设计了减速器，有效的发挥两个部件各自的潜能，提高了发动机的性能；三、本发明的高、低压转子系统都采用了磁浮轴承，该轴承可满足高转速要求，同时不需要润滑，减轻了结构的重量；四、本发明的涡扇发动机其多模式调节的设计思想还可应用于航天、航海、汽车等领域。

附图说明

图1是具有涵道比自主调节能力的涡扇发动机总体结构示意图；

图2是第一涵道单涵道工作模式示意图；

图3是第一涵道和第二涵道双涵道工作模式示意图；

图4是第一涵道和第三涵道双涵道工作模式示意图；

图5是第一涵道、第二涵道和第三涵道三涵道同时工作模式示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种具有涵道比自主调节能力的涡扇发动机，包括第一阀门1、风扇3、减速器4、第二阀门6、压气机7、燃烧室11、高压涡轮12、低压涡轮13、第三阀门16、第四阀门17和第五阀门18；所述风扇3通过减速器4与低压涡轮13相连而组成发动机低压转子系统，所述低压转子系统支撑在第一轴承19、第二轴承20、第三轴承21和第六轴承24上；所述压气机7和高压涡轮12相连而组成发动机高压转子系统，所述高压转子系统支撑在第四轴承22和第五轴承23上；所述第一阀门1通过铰接的方式安装在第二外涵机匣15的前端，所述第二阀门6通过铰接的方式安装在中介机匣5上，所述第三阀门16通过铰接的方式安装在后机匣25上，所述第四阀门17通过铰接的方式安装在第一外涵机匣14的后端，所述第五阀门18通过铰接的方式安装在第二外涵机匣15的后端；第一轴承19、第二轴承20、第三轴承21、第四轴承22、第五轴承23和第六轴承24均为磁浮轴承，其中第一轴承19安装在前机匣2上；第二轴承20、第三轴承21和第四轴承22安装在中介机匣5上；第五轴承23为中介轴承，安装在高压转子系统和低压转子系统之间；第六轴承24安装在后机匣25上。

实施方式一：如图2所示，当飞机处于轻载或低速巡航时，发动机仅需要提供满足基本要求的较小的推力即可，这时第一阀门1和第二阀门6关闭，第二涵道9和第三涵道10不产生推力，发动机的推力仅来自第一涵道8，此时发动机转变成一个没有外涵的涡喷发动机，为了充分发挥部件的优势，在风扇3和低压涡轮13之间设计了一个减速器4，用于在不影响低压涡轮13正常工作的同时，降低风扇3的叶尖切线速度，但由于风扇3在径向上有效的工作高度减小，风扇3只发挥了一部分作用，此外，为了更好的满足使用要求，在第一涵道8单涵道工作模式下还可以通过第三阀门16对推力进行二次调节。

实施方式二：如图3和图4所示，当飞机需要中等推力时，发动机可根据使用的具体要求关闭第一阀门1或第二阀门6，开启第一涵道8和第二涵道9双涵道工作模式或者第一涵道8和第三涵道10双涵道工作模式，此时第一涵道8的工作模式不变，产生发动机的一部分推力，另一部分推力由进入第二涵道9或第三涵道10的空气产生；为了更好的满足使用要求，设计了第四阀门17和第五阀门18分别对第二涵道9和第三涵道10的推力进行进一步的调节。

实施方式三：如图5所示，当飞机需要大推力时，发动机开启三涵道工作模式，此时第一阀门1和第二阀门6同时打开，风扇3处于完全的工作状态，外界空气同时进入第一涵道8、第二涵道9和第三涵道10，三个涵道都产生推力，为了更好的满足要求，在三涵道工作的同时，可使用第三阀门16、第四阀门17和第五阀门18对发动机进行适当的调节。

发动机的转子系统采用第一轴承19、第二轴承20、第三轴承21、第四轴承22、第五轴承23和第六轴承24共六个磁浮轴承来支撑，这种方案的优点是能够减小发动机的振动，同时这种轴承还具有机械磨损小、无需润滑、寿命长等优点，对发动机而言，由于取消了一部分润滑系统，简化了发动机的结构，减轻了整机的重量。

Claims (4)

1.一种具有涵道比自主调节能力的涡扇发动机，其特征在于，包括第一阀门、风扇、减速器、第二阀门、压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、第三阀门、第四阀门和第五阀门；所述风扇通过所述减速器与低压涡轮相连而组成低压转子系统，所述低压转子系统支撑在第一轴承、第二轴承、第三轴承和第六轴承上；所述压气机和高压涡轮相连而组成高压转子系统，所述高压转子系统支撑在第四轴承和第五轴承上；第一阀门安装在第二外涵机匣的前端，第二阀门安装在中介机匣上，第三阀门安装在后机匣上，第四阀门安装在第一外涵机匣的后端，第五阀门安装在第二外涵机匣的后端。

2.根据权利要求1所述的具有涵道比自主调节能力的涡扇发动机，其特征在于，第一阀门通过铰接的方式安装在第二外涵机匣的前端，第二阀门通过铰接的方式安装在中介机匣上，第三阀门通过铰接的方式安装在后机匣上，第四阀门通过铰接的方式安装在第一外涵机匣的后端，第五阀门通过铰接的方式安装在第二外涵机匣的后端。

3.根据权利要求1所述的具有涵道比自主调节能力的涡扇发动机，其特征在于，第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承、第五轴承和第六轴承均为磁浮轴承。

4.根据权利要求1所述的具有涵道比自主调节能力的涡扇发动机，其特征在于，第一轴承19安装在前机匣2上；第二轴承20、第三轴承21和第四轴承22安装在中介机匣5上；第五轴承23为中介轴承，安装在高压转子系统和低压转子系统之间；第六轴承24安装在后机匣25上。