一种机匣对转涡扇航空发动机制造技术

一种机匣对转涡扇航空发动机，提高发动机推力的同时无需增加转速，其高压轴同轴套装在低压轴外侧，进气锥、风扇及盘式电机由外至内安装在低压轴的发动机吸气端轴体上；低压涡轮及尾锥由外至内安装在低压轴的发动机排气端轴体上；压气机安装在高压轴的发动机吸气端轴体上；高压涡轮安装在高压轴的发动机排气端轴体上；内涵机匣同轴套装在高压轴外侧，压气机、高压涡轮、低压涡轮及尾锥位于内涵机匣内侧；外涵机匣同轴套装在内涵机匣前部外侧，进气锥后部、风扇及盘式电机位于外涵机匣内侧；盘式电机正对的外涵机匣上设有环向开缝，可转机匣同轴套装在盘式电机外侧且位于环向开缝内；对转导向叶片根部与盘式电机外转子固连，尖部与可转机匣固连。可转机匣固连。可转机匣固连。

【技术实现步骤摘要】
一种机匣对转涡扇航空发动机


[0001]本技术属于航空发动机设计及制造
，特别是涉及一种机匣对转涡扇航空发动机。

技术介绍

[0002]涡扇发动机与其他类型的发动机相比，能够提供更大的推力，且涵道比高的涡扇发动机可以拥有更低的耗油率，以高涵道比涡扇发动机为例，其风扇产生的推力占比可达78％以上。可知流经发动机内部的气流对发动机的气动力之和即为推力，那么根据冲量定理，推力等于质量乘以速度，因此提高推力的本质就是两个方面，一是提高单位时间内流过发动机的空气质量流量Q，二是提高流过发动机前后气流的速度差v，而提高前后气流的速度差无非就是提升发动机转速。对于提高质量流量来说，只要提高发动机气流进口面积S和风扇直径就可以提高流量，因此目前主要都是通过增大发动机的叶片尺寸来增加发动机的空气流量。但是，风扇的尺寸是有限制因素的，而且还存在着一个致命缺陷，因为风扇是与低压涡轮直接机械连接的，因此二者转速一致，那么低压涡轮为了拥有足够的轮缘功，也必须做得很大。可知低压涡轮增大会使得高低压转差太大，且高低压涡轮之间的流道变陡，不然就得用很长的过渡段，这必然又恶化了转子动力性能，而且进口直径越大，则整个发动机也就越大，因此发动机重量也就越大。所以，这限制了低压涡轮无限增大的可能。另外，叶尖切线速度也很容易超音速，其带来的激波会产生高噪声，显然高噪声会对机内人员和机场周围的环境不良影响。现阶段，现有型号的涡扇发动机都在尽量克服叶尖切线速度的限制因素，但都没有做到提高推进效率的同时降低发动机转速，而且这些现有型号的涡扇发动机因高转速带来的高噪音问题始终没有得到解决。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的问题，本技术提供一种机匣对转涡扇航空发动机，在提高发动机推力的同时无需增加发动机转速，进一步解决了因高转速而产生高噪声的问题。
[0004]为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种机匣对转涡扇航空发动机，包括低压轴、高压轴、进气锥、风扇、盘式电机、对转导向叶片、可转机匣、外涵机匣、内涵机匣、压气机、高压涡轮、低压涡轮及尾锥；所述高压轴同轴套装在低压轴外侧，所述进气锥、风扇及盘式电机由外至内依次安装在低压轴的发动机吸气端轴体上；所述低压涡轮及尾锥由外至内依次安装在低压轴的发动机排气端轴体上；所述压气机安装在高压轴的发动机吸气端轴体上；所述高压涡轮安装在高压轴的发动机排气端轴体上；所述内涵机匣同轴套装在高压轴外侧，且所述压气机、高压涡轮、低压涡轮及尾锥均位于内涵机匣内侧；所述外涵机匣同轴套装在内涵机匣前部外侧，且所述进气锥后部、风扇及盘式电机均位于外涵机匣内侧；所述盘式电机正对的外涵机匣上设有环向开缝，所述可转机匣同轴套装在盘式电机外侧且位于外涵机匣的环向开缝内；所述对转导向叶片的叶根部与盘式电机的外转子固定连接，对转导向叶片的叶尖部与可转机匣内表面固定连接。
[0005]本技术的有益效果：
[0006]本技术的机匣对转涡扇航空发动机，在提高发动机推力的同时无需增加发动机转速，进一步解决了因高转速而产生高噪声的问题。
附图说明
[0007]图1为本技术的一种机匣对转涡扇航空发动机的结构示意图；
[0008]图中，1—低压轴，2—高压轴，3—进气锥，4—风扇，5—盘式电机，6—对转导向叶片，7—可转机匣，8—外涵机匣，9—内涵机匣，10—压气机，11—高压涡轮，12—低压涡轮，13—尾锥。
具体实施方式
[0009]下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步的详细说明。
[0010]如图1所示，一种机匣对转涡扇航空发动机，包括低压轴1、高压轴2、进气锥3、风扇4、盘式电机5、对转导向叶片6、可转机匣7、外涵机匣8、内涵机匣9、压气机10、高压涡轮11、低压涡轮12及尾锥13；所述高压轴2同轴套装在低压轴1外侧，所述进气锥3、风扇4及盘式电机5由外至内依次安装在低压轴1的发动机吸气端轴体上；所述低压涡轮12及尾锥13由外至内依次安装在低压轴1的发动机排气端轴体上；所述压气机10安装在高压轴2的发动机吸气端轴体上；所述高压涡轮11安装在高压轴2的发动机排气端轴体上；所述内涵机匣9同轴套装在高压轴2外侧，且所述压气机10、高压涡轮11、低压涡轮12及尾锥13均位于内涵机匣9内侧；所述外涵机匣8同轴套装在内涵机匣9前部外侧，且所述进气锥3后部、风扇4及盘式电机5均位于外涵机匣8内侧；所述盘式电机5正对的外涵机匣8上设有环向开缝，所述可转机匣7同轴套装在盘式电机5外侧且位于外涵机匣8的环向开缝内；所述对转导向叶片6的叶根部与盘式电机5的外转子固定连接，对转导向叶片6的叶尖部与可转机匣7内表面固定连接。
[0011]下面结合附图说明本技术的一次使用过程：
[0012]为了增加发动机的推力，在发动机运转过程中，启动盘式电机5，由盘式电机5驱动对转导向叶片6和可转机匣7同步转动，并且对转导向叶片6需要与前方的风扇4进行相对转动，在对转导向叶片6与风扇4的相对转动过程中，前方的风扇4用于吸入空气，后方的对转导向叶片6用于将来流再次吹出，用以提高风扇4的相对转速。盘式电机5独立于发动机主动力系统进行单独控制。
[0013]在实际应用过程中，后方对转导向叶片6相对于前方风扇4的转速过高或过低，都可能对发动机的性能产生影响，因此需要时刻保证对转导向叶片6和风扇4的转速达到最佳配合，此时才能够保证发动机的性能达到最稳定状态。具体的，将前方风扇4的转速记为N1，将后方对转导向叶片6的转速记为N2，需要满足N2＝T/Tmax
·
N1，式中，T为发动机当前推力，Tmax为发动机提供的最大推力。
[0014]通过盘式电机5可以便捷的控制对转导向叶片6的转速，使发动机性能更加稳定，当发动机需要加大推力时，只需启动盘式电机5并带动对转导向叶片6转动即可，与传统的涡扇发动机相比，不用通过纯粹的增加发动机转速来获得更大推力，避免增加发动机的负荷。
[0015]另外，与传统的涡扇发动机相比，本技术只需通过对转导向叶片6与风扇4进
行相对转动，就可以增加发动机的推力，而无需提高发动机的转速，因此在发动机提高推力的过程中并不会导致噪声的增加，而且在性能提升的同时不会增加耗油量，与传统的涡扇发动机相比，在相同的发动机推力下相当于节省了约30％的耗油量，因此本技术的功耗更低。
[0016]再有，由于增加发动机推力的同时无需提高发动机转速，因此发动机转速的整体水平降低，有助于提高发动机的使用寿命，同时对发动机的相关结构强度要求也相应降低，因而可以将发动机的相关结构替换为轻质材料，使结构件在保证强度刚度的同时实现轻薄化，从而可以进一步降低发动机重量，最终可以实现发动机推重比的提升。
[0017]实施例中的方案并非用以限制本技术的专利保护范围，凡未脱离本技术所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机匣对转涡扇航空发动机，其特征在于：包括低压轴、高压轴、进气锥、风扇、盘式电机、对转导向叶片、可转机匣、外涵机匣、内涵机匣、压气机、高压涡轮、低压涡轮及尾锥；所述高压轴同轴套装在低压轴外侧，所述进气锥、风扇及盘式电机由外至内依次安装在低压轴的发动机吸气端轴体上；所述低压涡轮及尾锥由外至内依次安装在低压轴的发动机排气端轴体上；所述压气机安装在高压轴的发动机吸气端轴体上；所述高压涡轮安装在高压轴的发动机排...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟佳辉，李国文，郭美涵，马宏生，杨丛林，李齐，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：新型
国别省市：