单转子涡扇发动机制造技术

本发明专利技术公开了一种单转子涡扇发动机，发动机包括均位于发动机外机匣壳体内的转轴、风扇、离心压气机、涡轮以及燃烧室；风扇转子、离心压气机转子和涡轮转子依次固定装配于转轴上；发动机外机匣壳体的内壁与风扇转子之间形成风扇气流通道，内涵通道通向离心压气机，外涵通道通向发动机的排气口；内涵气流从离心压气机出来后，进入燃烧室内与燃油混合燃烧产生高温高压燃气，驱动涡轮转子转动，带动与之同轴设置的风扇转子和离心压气机转子转动，对气流增压做功，高温高燃燃气推动涡轮转子转动后从排气口喷出。单转子涡扇发动机兼具增压级数少、压比高、发动机的尺寸小、结构简单、可靠性好、加工制造成本降低的优点。好、加工制造成本降低的优点。好、加工制造成本降低的优点。

【技术实现步骤摘要】
单转子涡扇发动机


[0001]本专利技术涉及涡扇发动机
，具体涉及一种单转子涡扇发动机。

技术介绍

[0002]应用于亚音速飞行的巡飞弹、巡航弹、靶机、小型无人机等无人飞行器的小推力燃气涡轮风扇发动机主要有两种，一种是双转子的，另一种是单转子的。
[0003]双转子的燃气涡轮风扇发动机的风扇部件为轴流式风扇。主流的推力小于600kgf的小推力的双转子燃气涡轮风扇发动机按风扇级数划分为多级轴流风扇(配合增压级)再结合离心压气机式，以及单级轴流风扇(配合增压级)再结合轴流离心组合压气机式。其中，轴流风扇转子(配合增压级)与低压涡轮转子均装配于低压轴上，离心压气机转子或轴流离心组合压气机转子与高压涡轮转子均装配于高压轴上，并且，低压轴内嵌于高压轴内部。双转子的燃气涡轮风扇发动机具有耗油率低、巡航时间长等优点。但是，由于双转子的燃气涡轮风扇发动机采用轴流式风扇，受限于轴流风扇本身的压比局限，为保证发动机的动力性能，需要较多的风扇/增压级或压气机级数来实现高压比设计。并且，由于低压轴通常为细长轴，并且小尺寸涡轮风扇发动机的设计转速很高，导致低压轴转子动力学问题突出。为解决低压转子动力学问题，通常采用多支点设计。双轴且多支点设计导致发动机转子的结构复杂、可靠性设计难度增加、加工制造成本增加。
[0004]单转子的燃气涡轮风扇发动机包括轴流式风扇(配合增压级)、多级轴流式压气机、燃烧室、燃气涡轮。其中，轴流式风扇转子(配合增压级)、多级轴流式压气机转子与燃气涡轮转子同轴。单转子的燃气涡轮风扇发动机虽然解决了双转子的燃气涡轮风扇发动机转轴多支点带来的问题，并具有结构简单、制造成本低等优点。但是，轴流式风扇配合轴流式压气机的设计，轴流式风扇本身的压比局限，使得单转子的燃气涡轮风扇发动机仍然需要较多的轴流压气机级数才能获得较高的发动机设计压比，而较多的轴流压气机级数又会带来气动问题，为了解决气动问题，又需增设可调导叶、放气活门等结构，使得整体结构复杂。
[0005]综上所述，现有的应用于亚音速飞行的巡飞弹、巡航弹、靶机、小型无人机等无人飞行器的小推力燃气涡轮风扇发动机无法同时兼顾低成本、高可靠性和高性能的设计需求，因此有必要设计一种新的单转子涡扇发动机。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术要解决的技术问题在于现有的应用于亚音速飞行的巡飞弹、巡航弹、靶机、小型无人机等无人飞行器的小推力燃气涡轮风扇发动机无法同时兼顾低成本、高可靠性和高性能设计需求，从而提供一种单转子涡扇发动机。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种单转子涡扇发动机，所述发动机包括均位于发动机外机匣壳体内的转轴、风扇、离心压气机、涡轮以及燃烧室；所述风扇为斜流风扇或离心风扇；所述风扇、所述离心压气机、所述涡轮分别包括风扇转子、离心压气机转子、涡轮转子，所述风扇转子、所述离心压
气机转子和所述涡轮转子依次固定装配于所述转轴上；所述发动机外机匣壳体的内壁与所述风扇转子之间形成风扇气流通道，所述风扇气流通道在分流环处分叉为内涵通道和外涵通道，所述内涵通道通向所述离心压气机，所述外涵通道通向所述发动机的排气口；其中，进入所述风扇气流通道的气流分为两股，分别为进入所述内涵通道的内涵气流和进入所述外涵通道内的外涵气流，所述内涵气流从所述离心压气机出来后，进入所述燃烧室内与燃油混合燃烧产生高温高压燃气，以驱动所述涡轮转子转动，转动的所述涡轮转子带动与之同轴设置的所述风扇转子和所述离心压气机转子转动，以对气流增压做功，高温高燃燃气推动所述涡轮转子转动后从所述排气口喷出。
[0009]进一步地，在气流流动方向上，所述风扇气流通道内在所述风扇转子的下游设有风扇扩压器。
[0010]进一步地，在气流流动方向上，所述内涵通道内在所述离心压气机转子的下游设有离心压气机径向扩压器和/或离心压气机轴向扩压器，适于为从所述离心压气机转子流出的所述内涵气流减速增压。
[0011]进一步地，所述转轴上设有第一支点和第二支点，所述第一支点设于所述转轴上靠近进气口一侧，所述第二支点设于所述转轴上靠近排气口一侧。
[0012]进一步地，所述外涵通道内设有外涵整流器。
[0013]进一步地，在气流流动方向上，所述内涵通道内在所述离心压气机转子的上游设有内涵整流器。
[0014]进一步地，还包括临近所述排气口设置的尾喷管混合器，所述内涵气流和所述外涵气流适于在所述尾喷管混合器内混合。
[0015]进一步地，所述内涵气流和所述外涵气流分别经内涵尾喷管和外涵尾喷管喷出。
[0016]进一步地，还包括与所述涡轮转子相适配的涡轮静子，所述涡轮静子固定连接于涡轮机匣上。
[0017]进一步地，所述单转子涡扇发动机为小推力发动机。
[0018]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0019]1、本专利技术提供的单转子涡扇发动机，包括均位于发动机外机匣壳体的转轴、风扇、离心压气机、燃烧室以及涡轮；风扇为斜流风扇或离心风扇；风扇转子、压气机转子以及涡轮转子依次固定装配于转轴上；发动机外机匣壳体的内壁与风扇转子之间形成风扇气流通道，风扇气流通道在分流环处分叉为内涵通道和外涵通道，内涵通道通向离心压气机，外涵通道通向发动机的排气口；进入风扇气流通道内的气流分为两股，分别为进入内涵通道的内涵气流和进入外涵通道的外涵气流，内涵气流从离心压气机出来后，进入燃烧室内与燃油混合燃烧产生高温高压燃气，以驱动涡轮转子转动，转动的涡轮转子带动同轴设置的风扇转子、离心压气机转子转动，以对气流增压做功，高温高燃燃气推动涡轮转子转动后从排气口喷出。由于采用斜流风扇或离心风扇替代轴流风扇，而单级轴流风扇的压比通常在1－2之间，单级斜流风扇的压比通常在3－5之间，单级离心风扇的压比通常在3－10之间，因此，借助斜流风扇或离心风扇本身就可以提高单转子涡扇发动机的压比，进而可减少单转子涡扇发动机的增压级数，而增压级数的减少，就无需设置可调导叶、放气活门等结构，因此又可简化整体结构，降低成本，并提高整体结构可靠性，又由于斜流风扇或离心风扇的进口直径比轴流风扇小，在保证离心压气机处于较大的转速的情况下，斜流风扇或离心风扇
的切线速度与离心压气机的切线速度匹配度高，也即，可解决单转子涡扇发动机中离心压气机作为高压压气机与风扇作为低压压气机时，两级压气机之间的转速设计需求不匹配的问题，综上，本专利技术提供的单转子涡扇发动机能同时兼顾低成本、高可靠性和高性能设计需求。
[0020]2、本专利技术提供的单转子涡扇发动机，在气流流动方向上，风扇气流通道内在风扇转子的下游设有风扇扩压器、内涵通道内在离心压气机转子的下游设有离心压气机径向扩压器和/或离心压气机轴向扩压器，风扇扩压器、离心压气机径向扩压器、离心压气机轴向扩压器均可以对气流进行整流及减速增压，保证发动机良好的动力性能。
[0021]3、本专利技术提供的单转子涡扇发动机，转轴上设有第一支点和第二支点，第一支点设于转轴上靠近进气口一侧，第二支点设于转轴上靠近排气口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单转子涡扇发动机，其特征在于，所述发动机包括均位于发动机外机匣壳体(1)内的转轴(2)、风扇、离心压气机、涡轮以及燃烧室(6)；所述风扇为斜流风扇或离心风扇；所述风扇、所述离心压气机、所述涡轮分别包括风扇转子、离心压气机转子(4)、涡轮转子(52)，所述风扇转子、所述离心压气机转子(4)和所述涡轮转子(52)依次固定装配于所述转轴(2)上；所述发动机外机匣壳体(1)的内壁与所述风扇转子之间形成风扇气流通道(33)，所述风扇气流通道(33)在分流环(35)处分叉为内涵通道(7)和外涵通道(8)，所述内涵通道(7)通向所述离心压气机，所述外涵通道(8)通向所述发动机的排气口(B)；其中，进入所述风扇气流通道(33)的气流分为两股，分别为进入所述内涵通道(7)的内涵气流和进入所述外涵通道(8)内的外涵气流，所述内涵气流从所述离心压气机出来后，进入所述燃烧室(6)内与燃油混合燃烧产生高温高压燃气，以驱动所述涡轮转子(52)转动，转动的所述涡轮转子(52)带动与之同轴设置的所述风扇转子和所述离心压气机转子(4)转动，以对气流增压做功，高温高燃燃气推动所述涡轮转子(52)转动后从所述排气口(B)喷出。2.如权利要求1所述的单转子涡扇发动机，其特征在于，在气流流动方向上，所述风扇气流通道(33)内在所述风扇转子的下游设有风扇扩压器(34)。3.如权利要求1所述的单转子涡扇发动机，其特征在于，在气流流动方向上，所述内涵通道(7)内...

【专利技术属性】
技术研发人员：周进，郭青林，王涛，周四平，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：