CN109854377B - 一种新型航空涡轮风扇发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航空动力装置，具体涉及一种新型航空涡轮风扇发动机。技术方案如下：包括第一级风扇、第二级风扇、压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、第一减速器和第二减速器，第一级风扇、第一减速器和低压涡轮组成低压转子系统，第一级风扇一端安装在第一轴承上且另一端与第一减速器相连，第一减速器的另一端通过低压涡轮轴与低压涡轮相连；第二级风扇、第二减速器、压气机和高压涡轮组成高压转子系统，第二级风扇与第二减速器的一端相连，第二减速器的另一端与压气机的前轴颈相连。本发明具有陀螺力矩小、结构紧凑、重量轻、效率高等优点。

Description

一种新型航空涡轮风扇发动机

技术领域

本发明涉及一种航空动力装置，具体涉及一种新型航空涡轮风扇发动机。

背景技术

涡轮风扇发动机是航空发动机中一种重要的结构类型，因其推进效率高、推力大而得到广泛应用。传统涡轮风扇发动机主要由风扇、压气机、燃烧室、髙压涡轮、低压涡轮、外涵机匣、喷管等单元体组成。其基本工作原理是发动机高、低压系统转动，将进口的空气吸入发动机内部，一部分空气经外涵道排出产生一部分推力，另一部分空气经压气机压缩、燃烧室燃烧、高压涡轮做功后高速排出产生另一部分推力。传统涡轮风扇发动机通常采用高压涡轮驱动压气机，低压涡轮驱动风扇，高、低压转子系统同向旋转的设计思想，这种工作模式的优点是工作原理清晰、气动及结构设计简单，但由此带来的缺点是发动机转子系统的陀螺力矩较大，各级转子间均需要静子过渡，发动机轴向长度长、整机重量大。

发明内容

本发明提供一种新型航空涡轮风扇发动机，具有陀螺力矩小、结构紧凑、重量轻、效率高等优点。

本发明的技术方案如下：

一种新型航空涡轮风扇发动机，包括第一级风扇、第二级风扇、压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、第一减速器和第二减速器，第一级风扇、第一减速器和低压涡轮组成低压转子系统，所述低压转子系统支撑在第一轴承、第三轴承、第四轴承和第七轴承上，第一级风扇一端安装在第一轴承上且另一端与第一减速器相连，第一轴承安装在前机匣上，第一减速器的另一端通过低压涡轮轴与低压涡轮相连，低压涡轮支撑在第七轴承上，第七轴承安装在后机匣上；第三轴承和第四轴承为中介轴承，第三轴承安装在第一减速器和第二级风扇之间，第四轴承安装在压气机的前轴颈和低压涡轮轴之间；第二级风扇、第二减速器、压气机和高压涡轮组成高压转子系统，高压转子系统支撑在第二轴承、第五轴承和第六轴承上，第二级风扇与第二减速器的一端相连，第二减速器的另一端与压气机的前轴颈相连，高压涡轮支撑在第六轴承上，第二轴承和第五轴承安装在中介机匣上；第六轴承为中介轴承，安装在高压涡轮的后轴颈和低压涡轮轴上。

进一步地，所述的新型航空涡轮风扇发动机，其中前机匣、中介机匣、压气机机匣、燃烧室、外涵机匣、低压涡轮机匣、后机匣和喷管组成发动机的静子系统，其中前机匣、中介机匣和后机匣为主承力机匣。

本发明的有益效果为：一、本发明的新型航空涡轮风扇发动机采用高、低压转子系统对转的设计思想，减小了发动机工作中因飞机姿态变化带来的陀螺力矩增大的问题，同时在高、低压转子系统中取消了部分级数的静子叶片，缩短了发动机的长度、减轻了整机的重量；二、本发明的新型航空涡轮风扇发动机通过在高、低压转子系统中设计减速器，充分发挥了压气机、低压涡轮和两级风扇的工作能力，不仅解决了压气机、低压涡轮高转速与风扇低转速匹配困难的问题，同时提高了发动机的效率和推力；三、本发明的航空发动机其对转及减速设计的思想还可应用于航天、航海、汽车等具有相似使用要求的技术领域。

附图说明

图1为新型航空涡轮风扇发动机总体结构示意图；

图2是高压转子系统示意图；

图3是低压转子系统示意图；

图4是发动机静子系统示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种新型航空涡轮风扇发动机，包括第一级风扇2、第二级风扇3、压气机6、燃烧室7、高压涡轮9、低压涡轮10、第一减速器13和第二减速器16；所述第二级风扇3、第二减速器16、压气机6和高压涡轮9等组成高压转子系统，所述高压转子系统支撑在第二轴承14、第五轴承18和第六轴承20上，所述第二级风扇3与第二减速器16的一端相连，所述第二减速器16的另一端与压气机6的前轴颈5相连，所述高压涡轮9支撑在第六轴承20上，所述第二轴承14和第五轴承18安装在中介机匣4上，所述第六轴承20为中介轴承，安装在高压涡轮9的后轴颈8和低压涡轮轴19上；所述第五轴承18为滚珠轴承，承受高压转子系统的轴向力和少部分径向力，所述第二轴承14和第六轴承20为滚棒轴承，主要承受系统产生的径向载荷；

所述第一级风扇2、第一减速器13和低压涡轮10等组成低压转子系统，所述低压转子系统支撑在第一轴承12、第三轴承15、第四轴承17和第七轴承21上，所述第一级风扇2一端安装在第一轴承12上，另一端与第一减速器13相连，所述第一轴承12的另一端安装在前机匣1上，所述第一减速器13的另一端通过低压涡轮轴19与低压涡轮10相连，所述低压涡轮10支撑在第七轴承21上，所述第七轴承21安装在后机匣11上，所述第三轴承15为中介轴承，安装在第一减速器13和第二级风扇3之间，所述第四轴承17为中介轴承，安装在压气机6的前轴颈5和低压涡轮轴19之间；所述第一轴承12为滚珠轴承，承受低压转子系统的轴向力和少部分径向力，所述第三轴承15、第四轴承17和第七轴承21为滚棒轴承，主要承受系统产生的径向载荷；

如图4所示，由前机匣1、中介机匣4、压气机机匣22、燃烧室7、外涵机匣23、低压涡轮机匣24、后机匣11和喷管25等组成发动机的静子系统，其中前机匣1、中介机匣4和后机匣11三个为主承力机匣，静子系统承受由各轴承及发动机内部气体产生的载荷，维持整个发动机系统的稳定工作。

实施方式一：结合附图1和图2，当发动机工作时，高压转子系统按照顺航向顺时针的方向旋转，由于压气机6的转速较高，第二级风扇3受尺寸的限制，其切线速度不宜过大；在压气机6和第二级风扇3之间设计了第二减速器16，用于将压气机6的输出转速降低到第二级风扇3适宜的程度，这样可以充分发挥压气机6和第二级风扇3各自的部件优势，从而提高发动机的性能。

实施方式二：结合附图1和图3，当发动机工作时，低压转子系统按照顺航向逆时针的方向旋转，由于低压涡轮10的转速较高，第一级风扇2受尺寸的限制，其切线速度不宜过大；在低压涡轮10和第一级风扇2之间设计了第一减速器13，用于将低压涡轮10的输出转速降低到第一级风扇2适宜的程度，这样可以充分发挥低压涡轮10和第一级风扇2各自的部件优势，从而提高发动机的性能。

本发明的一种新型航空涡轮风扇发动机由于采用了高、低压转子系统对转的设计思想，在第一级风扇2和第二级风扇3之间、高压涡轮9和低压涡轮10之间均取消了静子导向叶片，这种设计不仅减小了发动机的陀螺力矩，提升了飞机的稳定性，同时缩短了发动机的轴向长度，减轻了结构的重量，降低了研制成本，提高了推重比。

Claims (2)

1.一种新型航空涡轮风扇发动机，其特征在于，包括第一级风扇、第二级风扇、压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、第一减速器和第二减速器，第一级风扇、第一减速器和低压涡轮组成低压转子系统，所述低压转子系统支撑在第一轴承、第三轴承、第四轴承和第七轴承上，第一级风扇一端安装在第一轴承上且另一端与第一减速器相连，第一轴承安装在前机匣上，第一减速器的另一端通过低压涡轮轴与低压涡轮相连，低压涡轮支撑在第七轴承上，第七轴承安装在后机匣上；第三轴承和第四轴承为中介轴承，第三轴承安装在第一减速器和第二级风扇之间，第四轴承安装在压气机的前轴颈和低压涡轮轴之间；第二级风扇、第二减速器、压气机和高压涡轮组成高压转子系统，高压转子系统支撑在第二轴承、第五轴承和第六轴承上，第二级风扇与第二减速器的一端相连，第二减速器的另一端与压气机的前轴颈相连，高压涡轮支撑在第六轴承上，第二轴承和第五轴承安装在中介机匣上；第六轴承为中介轴承，安装在高压涡轮的后轴颈和低压涡轮轴上。

2.根据权利要求1所述的新型航空涡轮风扇发动机，其特征在于，前机匣、中介机匣、压气机机匣、燃烧室、外涵机匣、低压涡轮机匣、后机匣和喷管组成发动机的静子系统，其中前机匣、中介机匣和后机匣为主承力机匣。