一种新型变循环燃气涡轮发动机

文档序号:463862 发布日期:2021-12-31 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 一种新型变循环燃气涡轮发动机 (Novel variable-cycle gas turbine engine ) 是由 黄兴 丁金涛 罗潇 张丽娜 曹俊 李维 于 2021-10-12 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种新型变循环燃气涡轮发动机,属于燃气涡轮发动机技术领域。包括可调角度前风扇、可调角度中压风扇和差动行星减速器,太阳齿轮与燃气涡轮轴同轴固定连接,行星架与可调角度前风扇驱动连接,环形齿轮与可调角度中压风扇驱动连接,采用单转子燃气涡轮驱动高压压气机及差动行星齿轮减速器,差动行星减速器驱动可变角度的风扇及增压机,辅以涵道引射阀控制气流流路走向,形成一种采用单转子模式的变循环燃气涡轮发动机,代替传统的多转子变循环燃气涡轮发动机,简化涡扇发动机支承并减低转子结构系统复杂度,降低发动机结构的设计难度,使得燃气涡轮发动机具备更多的循环模式,更适应于复杂的飞行状态。(The invention discloses a novel variable-cycle gas turbine engine, and belongs to the technical field of gas turbine engines. The variable-cycle gas turbine engine adopts a single-rotor gas turbine to drive a high-pressure compressor and a differential planetary gear reducer, the differential planetary gear reducer drives a variable-angle fan and a supercharger, a duct injection valve is used for controlling the trend of an airflow path, and the variable-cycle gas turbine engine adopts a single-rotor mode to replace the traditional multi-rotor variable-cycle gas turbine engine, simplifies the support of the turbofan engine and reduces the complexity of a rotor structure system, reduces the design difficulty of an engine structure, enables the gas turbine engine to have more cycle modes, and is more suitable for complex flight states.)

一种新型变循环燃气涡轮发动机

技术领域

本发明属于燃气涡轮发动机技术领域,具体是一种新型变循环燃气涡轮发动机。

背景技术

涡轮发动机的工作模式为:将转动的涡轮与压气机/风扇连接在同一根轴上,两者之间装有热源,空气连续不断的被吸入压气机,在其中压缩后进入燃烧室中喷油燃烧成为高温燃气,再进入涡轮中膨胀做功,膨胀功通过传动轴传给压气机从而实现发动机的连续工作。现有变循环燃气涡轮发动机也是按照该形式运行,只是结构形式有了新的变化,多采用Falde风扇具体结构为将传统风扇的叶尖连成一个叶环结构,将Falde风扇安装在叶环上为特征,配合多种涵道调节机构开展设计,其中风扇+叶环+Falde风扇的结构形式将传统的依赖气动匹配进行流量分配的形式转变为按几何分配流量形式,并通过涵道调节机构的打开与关闭来约束气流的走向,从而实现了变涵道比及变循环工作模式。

现有的风扇+叶环+Falde风扇结构形式使得风扇叶根应力大,在设计与制造上存在难度,且由于其空气流量分配受几何结构影响,可形成的涵道比变化种类不多,其次现有的变循环发动机多采用多转子结构,使得其结构复杂及工程可实现的难度增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型变循环燃气涡轮发动机,以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。

根据本发明的一个方面,提供一种新型变循环燃气涡轮发动机,包括可调角度前风扇、可调角度中压风扇、差动行星减速器和燃气涡轮轴,其特征在于,所述差动行星减速器包括太阳齿轮、行星齿轮、行星架和环形齿轮,所述太阳齿轮与燃气涡轮轴同轴固定连接,所述行星架与可调角度前风扇驱动连接,所述环形齿轮与可调角度中压风扇驱动连接。

进一步地,还包括外涵、中涵和内涵三条气流通道,所述外涵与中涵之间靠近可调角度中压风扇的位置设置有前可变面积涵道引射器,用于调节外涵与中涵的进气流量比,所述中涵与内涵之间靠近内涵后端设置有后可变面积涵道引射器,用于调节中涵与内涵的出口气流量比。

进一步地,所述可调角度前风扇的叶尖靠近外涵的外侧。

进一步地,所述可调角度中压风扇的叶尖靠近中涵的外侧。

进一步地,所述差动行星减速器设置于可调角度前风扇与可调角度中压风扇之间。

进一步地,所述太阳齿轮动力输入端与燃气涡轮轴焊接固定,或者太阳齿轮动力输入端与燃气涡轮轴一体成型。

进一步地,多个所述行星齿轮被布置在一个或多个环形齿轮内围绕一个或多个太阳齿轮进行行星旋转,多个行星齿轮共同驱动一个行星架。

进一步地,多个所述行星齿轮直径均相等且轴向长度相等。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

燃气涡轮通过燃气涡轮轴驱动高压压气机及差动行星减速器,通过差动行星减速器输出驱动可调角度前风扇、可调角度中压风扇;通过不同气流走向形成外涵、中涵及内涵三条气流通道。通过调整涵道调节机构——前可变面积涵道引射器、后可变面积涵道引射器的开合并同步调节可调角度前风扇、可调角度中压风扇的角度,可实现大范围的涵道比的调节。

本发明采用单转子燃气涡轮驱动高压压气机及差动行星减速器,差动行星减速器驱动可变角度的风扇及增压机,辅以涵道引射阀控制气流流路走向,形成一种采用单转子模式的新型变循环燃气涡轮发动机,以此代替传统的多转子变循环燃气涡轮发动机,简化涡扇发动机支承并减低转子结构系统复杂度,降低发动机结构的设计难度,使得新型燃气涡轮发动机具备更多的循环模式,更适应于复杂的飞行状态,可为现代新型多功能任务飞行器提供动力。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解,下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明整体结构示意图;

图2为差动行星齿轮箱结构示意图。

图中:1、可调角度前风扇;2、可调角度中压风扇;3、高压压气机;4、燃烧室;5、燃气涡轮;6、外涵;7、中涵;8、内涵;9、前可变面积涵道引射器;10、后可变面积涵道引射器;11、差动行星减速器;12、燃气涡轮轴;13、太阳齿轮;14、行星齿轮;15、行星架;16、环形齿轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中,相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释,而不应当理解为对本发明的一种新型变循环燃气涡轮发动机限制。

另外,在下面的详细描述中,为便于解释,阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地,一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下,公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

根据本发明的一个总体技术构思,如图1-2所示,提供一种新型变循环燃气涡轮发动机,该发动机主要可调角度前风扇1、可调角度中压风扇2、高压压气机3、燃烧室4、燃气涡轮5、差动行星减速器11和燃气涡轮轴12组成,其中,差动行星减速器11包括太阳齿轮13、行星齿轮14、行星架15和环形齿轮16,太阳轮为功率输入端,行星架15及环形齿轮16为功率输出端,太阳齿轮13与燃气涡轮轴12同轴固定连接,行星架15与可调角度前风扇1驱动连接,环形齿轮16与可调角度中压风扇2驱动连接,太阳齿轮13动力输入端与燃气涡轮轴12焊接固定,或者太阳齿轮13动力输入端与燃气涡轮轴12一体成型,多个行星齿轮14被布置在一个或多个环形齿轮16内围绕一个或多个太阳齿轮13进行行星旋转,多个行星齿轮14共同驱动一个行星架15,多个行星齿轮14直径均相等且轴向长度相等。

外涵6与中涵7之间靠近可调角度中压风扇2的位置设置有前可变面积涵道引射器9,用于调节外涵6与中涵7的进气流量比,所述中涵7与内涵8之间靠近内涵8后端设置有后可变面积涵道引射器10,用于调节中涵7与内涵8的出口气流量比,可调角度前风扇1的叶尖靠近外涵6的外侧,可调角度中压风扇2的叶尖靠近中涵7的外侧。

其中燃气涡轮5通过燃气涡轮轴12驱动高压压气机3及差动行星减速器11,通过差动行星减速器11输出驱动可调角度前风扇1、可调角度中压风扇2;通过不同气流走向形成外涵6、中涵7及内涵8三条气流通道。

通过调整涵道调节机构——前可变面积涵道引射器9、后可变面积涵道引射器10的开合并同步调节可调角度前风扇1、可调角度中压风扇2的角度,可实现大范围的涵道比的调节,具体的变循环模式有:

模式一:前可变面积涵道引射器9位于位置a、后可变面积涵道引射器10位于位置e,发动机表现为外涵6、中涵7及内涵8的三涵道模式,其大部分气流通过外涵6及中涵7排出;

模式二:前可变面积涵道引射器9位于位置b、后可变面积涵道引射器10位于位置e,通过调节可调角度前风扇1、可调角度中压风扇2的角度,使得大部分功由可调角度前风扇1吸收,此时可调角度中压风扇2可实现压比较低的压气机增压级(极限情况下,可以让该中压风扇近似停止转动)的功能,发动机表现为中涵7流动及内涵8流动两涵道模式;

模式三:前可变面积涵道引射器9位于位置c、后可变面积涵道引射器10位于位置d,通过合理调节可调角度前风扇1、可调角度中压风扇2的角度,使得前风扇与中压风扇出口静压相当,从而保证在外涵6混合时损失较小,发动机表现为外涵6流动及内涵8流动两涵道模式;

模式四:前可变面积涵道引射器9位于位置b、后可变面积涵道引射器10位于位置d,通过调节可调角度前风扇1、可调角度中压风扇2的角度,使得大部分功由中压风扇吸收,此时可调角度前风扇1可实现压比较低的高通流风扇(极限情况下,可以近似停止转动)的功能,此次外涵6、中涵7关闭,发动机表现为内涵8流动单涵道涡喷模式。

本发明采用单转子燃气涡轮5驱动高压压气机3及差动行星减速器11,差动行星减速器11驱动可变角度的风扇及增压机,辅以涵道引射阀控制气流流路走向,形成一种采用单转子模式的新型变循环燃气涡轮发动机。

以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

6页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:串联增压型电涡轮发动机阶梯分段涡轮风扇系统

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!