用于航空器的喷气引擎制造技术

一种用于推进航空器的喷气引擎，其能够提供从静止到高速的推力。其特征在于，其采用液体氧化剂和两种不同分子量的液体燃料。该引擎具有轴向压缩机(16)或位于同一平面上的若干轴向压缩机，但是与传统的燃气涡轮机的不同之处在于，该涡轮机由燃气发生器驱动。在涡轮机的出口处有气化室(23)，更多的燃料被喷射到该气化室(23)中。来自气化室的气体的燃烧在两个矩形截面的燃烧室(18)中进行，两个燃烧室由中心体(10)分开。气体的排出在具有方形会聚/渐扩截面的喷口(19)和(21)中进行。可以通过两个可动元件(20)来调节喉部(26)的截面。中心体(10)的最后部分形成楔形(27)，使得排气能够继续扩张。续扩张。续扩张。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于航空器的喷气引擎
[0001]本专利技术涉及通过使大气中的空气加速通过管道来为航空器提供推力的热力引擎。作为机械元件的结果，本专利技术涉及涡轮机。然而，本专利技术由于使用燃气发生器来驱动涡轮机而不同于典型的燃气涡轮机构造。
[0002]大多数高速飞行的航空器使用燃气涡轮机作为引擎(其中高速被理解为超音速)。最典型的构造是所谓的涡轮风扇。通常使用具有加力燃烧室的低旁通比涡轮风扇。这种类型的引擎需要巨额开发和制造成本。
[0003]作为附加信息，在一些应用中使用了两个其它替代方案。第一种替代方案是火箭引擎。这种类型的引擎至少存在两个问题：比冲低和使用寿命短，在仅使用一次之后通常难以再次使用并且再次使用很昂贵。第二种替代方案是冲压式喷气发动机。这种冲压式喷气发动机的主要问题是它们在低速时不提供推力，因此需要使用其它推进系统来使其达到操作速度。
[0004]本专利技术涉及与上述传统引擎(即具有加力燃烧室的低旁通涡轮风扇)相比更经济地开发的喷气式引擎。图1示出了本专利技术(以下称为引擎)的示意图。特别地，在包含该引擎的轴(13)并且彼此垂直的平面中示出了两个截面。气流由箭头表示。
[0005]尽管图1以示意的方式描绘了引擎，但是以表示实际应用的尺寸示出了最重要的元件。由于这些部件的尺寸差别很大，因此在图2中，以更大的比例再现了图1中的区域，并且在图3中，以更大的比例再现了图2中的区域。
[0006]引擎包括中心体(10)，其中，除了其它辅助元件之外，还定位有用于驱动压缩机(16)的以下元件：
[0007]‑<br/>燃气发生器(11)，其中，在高压下以富燃料比将液体燃料和液体氧化剂喷射到燃气发生器(11)中，使得不是所有的燃料都在该腔室中燃烧。正如其名称所表明的，燃气发生器的功能是在高压下生成燃气。
[0008]‑
涡轮机(12)，其由来自燃气发生器的燃气驱动并且使高转速轴(13)运动。
[0009]‑
传动箱(14)，其中，转速被降低以适应压缩机(16)的需要。
[0010]喷气引擎本身由以下元件组成：
[0011]‑
根据现有技术的进气口(15)。在图1中仅描绘了一个示例，但是该进气口也可以是各种形式。在过去的60年中，已经成功地测试了通常具有可变几何形状的元件的不同构造。与喷气引擎的任何进气口类似，其功能是针对引擎的需要来调节空气消耗和空气进入速度。在大部分飞行包络中，其将作为扩压器；特别地，当飞行速度是超音速时，产生一个或多个冲击波以降低空气速度，其中进入到压缩机(16)的速度总是亚音速的。
[0012]‑
具有至少一个压缩级的轴向压缩机(16)。轴向压缩机由垂直于压缩机轴设置的连续级的叶片排组成。保持固定的叶片排称为定子，而与轴一体旋转的叶片排称为转子。通常，定子中的一者或者甚至两个定子具有可定向的叶片；在采用该技术方案的情况下，可调节定子位于压缩机的第一排和/或压缩机的最后一排。
[0013]‑
过渡区(17)，其从轴向压缩机的出口到具有矩形截面的两个燃烧室(18)。该过渡区的功能是将头部损耗保持在合理值，因此，只要有必要，它将执行该任务。
[0014]‑
两个燃烧室(18)，其具有由中心体(10)分开的矩形截面。为了清楚起见，附图中未描绘许多燃烧室的典型火焰稳定器，但这并不意味着它们可能是不必要的。实际上用虚线描绘了典型的多孔板，其将与室壁接触的冷流与室其余部分中的热流分开。
[0015]‑
两个会聚喷口(19)，其允许调节喉部(26)的截面。根据引擎操作和飞行条件，通过两个铰接的可动元件(20)来调节喷口的角度。在到达喷口的喉部(26)时，中心体(10)和两个可动元件(20)形成两个具有小扩张比的渐扩喷口(21)。
[0016]‑
最后，中心体(10)在引擎的端部变窄以形成楔形(27)，其在必要时允许更大的排气扩张，即，其用作开放的渐扩喷口。
[0017]根据可动元件(20)的角度，可以实现具有大概恒定的截面的排气，即在不形成会聚喷口的情况下。或者，可以获得在喉部(26)中具有显著变窄的喷口，如图4所示。相反，由于该楔形(27)，排气扩张被自动调节。
[0018]该引擎具有三种操作模式。主模式称为正常模式，其由以下元件表征：
[0019]‑
在涡轮机的出口处的扩压器(22)。
[0020]‑
气化室(23)，其中扩压器(22)向气化室(23)中排放。在该室中的排气的速度相对较低，并且被喷射更多的燃料，该燃料由于温度的影响而被气化。
[0021]来自气化室的气体被引导到喷射器阵列(24)，该喷射器阵列(24)在两个燃烧室(18)之间分配气体。喷射器的大小和放置使得气体不会被喷射到靠近壁的区域中，从而确保燃烧室(18)的壁和喷口(19)和(21)的壁上有较低的温度。
[0022]此外，可以以被称为超推力模式的替代模式来操作引擎。在该模式中，目的是获得大于正常模式的推力。为此，将含有超过可用氧气的燃料喷射到燃烧室(18)中，也就是说，与上述不是所有可用氧气都被消耗的正常操作模式不同，引擎以富燃料的混合物工作。
[0023]在该模式中，不是所有的燃料都被喷射到燃气发生器(11)和气化室(23)中。此外，一部分燃料在一系列喷射器(25)中被直接喷射到燃烧室(18)中，一系列喷射器(25)位于每个燃烧室(18)的周边上的，并且如果需要，一系列喷射器(25)位于每个喷口(19)和(21)的周边上。该额外的燃料除了有助于增加推力之外，还确保燃烧室(18)的壁和喷口(19)和(21)的壁上的较低温度。
[0024]除了在燃气发生器(11)中反应的液体氧化剂之外，引擎的另一区别特点是使用两种液体燃料。优选地，在加压罐中液化储存具有低分子量的气体燃料，并且根据选择的燃料，该罐也可以是低温的。具有较高分子量的燃料其优选地在环境条件下为液体。具有较低分子量的燃料被优选地喷射到燃气发生器(11)中，而在气化室(23)中优选地使用具有较高分子量的燃料。在超推力模式中，两种燃料也可用于直接喷射到燃烧室(25)中。然而，根据推力的需要和航空器的速度，可以选择两种燃料中的每一种的大概比例。
[0025]要强调的是，使用两种燃料被认为是最佳的解决方案，但是如果需要简化，引擎也可以以单一类型的燃料工作，在这种情况下，该燃料可以是具有低分子量的燃料。
[0026]与任何其它热力引擎类似，需要一系列的辅助元件，以下是最重要的：
[0027]电机，其与压缩机(16)接合，或者与传动箱(14)的其中一级接合。该电机可以作为发电机工作，从而提供电力来为航空器和引擎的辅助系统供电。电机也可以作为电动马达工作，例如，以便于启动引擎。
[0028]最后，电机在没有燃气发生器(11)的帮助下驱动压缩机(16)可能会引起兴趣。这
将是第三操作模式，并且称为电动模式。在该模式中，引擎需要外部电源，例如电池。在电动模式中，既不喷射燃料也不喷射氧化剂，因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种喷气引擎，其能够通过使大气中的空气加速通过管道来为航空器提供推力；所述引擎能够提供从静止到非常高的速度的推力，其中所述非常高的速度被理解为超音速，或者甚至是低的超高音速；所述引擎是在图1、图2和图3中示意性示出的涡轮机，并且其特征在于：第一，所述引擎被提供液体氧化剂和具有不同分子量的两种液体燃料，所述两种液体燃料根据飞行速度和推力需要在各种燃料喷射点被一起或分开喷射；第二，所述引擎具有进气口(15)，所述进气口(15)将空气的速度调节到亚音速并且将所述空气引导到轴向压缩机(16)；第三，所述引擎具有轴向压缩机(16)，所述轴向压缩机(16)通过传动箱与高转速轴(13)连接，所述高转速轴(13)驱动所述轴向压缩机(16)；第四，所述引擎具有燃气发生器(11)，在所述燃气发生器(11)中，富燃料和氧化剂的混合物在高压下燃烧；第五，所述引擎具有涡轮机(12)，所述涡轮机(12)连接到所述燃气发生器并且连接到使所述压缩机运动的所述高转速轴(13)；第六，所述引擎具有扩压器(22)，所述扩压器(22)在向气化室(23)排放的所述涡轮机(12)的出口处，其中更多的燃料被喷射到所述气化室(23)中；第七，所述压缩机向过渡区(17)排放，在所述过渡区(17)中，空气流被导向两个燃烧室(18)，所述两个燃烧室(18)具有被中心体(10)分开的矩形截面；第八，所述引擎具有管道系统，所述管道系统将气体从所述气化室(23)引导到所述燃烧室(18)中的喷射器阵列(24)；第九，所述引擎具有两个会聚喷口(19)，所述两个会聚喷口(19)具有与每个燃烧室(18)连接的矩形截面并且具有带矩形截面的两个喉部(26)；由于在所述中心体(10)相对侧上的两个可动元件(20)，所述喉部(26)的截面能够在保持所述燃烧室的截面(在这种情况下，所述喉部(26)不用作会聚喷口)与显著减小所述燃烧室的截面之间变化，如图4所示；第十，所述引擎具有两个渐扩喷口，所述两个渐扩喷口具有与所述喉部(26)连接的矩形截面，以在必要时允许气体被加速到超音速；第十一，所述中心体(10)终止于楔形(27)形式的几何形状，以在必要时能够使排气继续扩张；以及第十二，所述引擎具有电机，所述电机连接到所述引擎的任何轴；所述电机能够作为电动马达和发电机工作；所述引擎具有三种不同的操作模式：第一，正常操作模式；在所述正常操作模式中，燃料被喷射到所述燃气发生器(11)和所述气化室(23)中；在所述正常模式中，不是燃烧室(18)中可用的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉斐尔，
申请(专利权)人：拉斐尔，
类型：发明
国别省市：