专利名称：一种应急热气飞艇浮空平台用涡轮基燃气发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热力动力系统，具体涉及一种可为应急热气飞艇浮空平台提供快速充气、高性能和高可靠的涡轮基燃气发生器。
背景技术：
热力动力系统是应急热气飞艇浮空平台最关键、设计难度最大的核心组件之一，对其快速升空能力和负载能力具有重要影响。由于流量大、能量密度高、体积小和重量轻等特点，吸气式涡轮基发动机改型燃气发生器成为应急热气飞艇浮空平台动力系统的首选。然而目前国内广泛使用的航空涡喷发动机改型燃气发生器在飞艇浮空平台囊体受压时极易熄火，并且由于涡轮部件的热态超温限制，其重点火间隔时间较长，将使得热气飞艇浮空平台动力迅速衰减，极易导致浮空平台及负载设备坠毁，应用隐患极大。因此亟需探索一种 更适合于应急热气飞艇浮空平台的高可靠新型热气动力系统。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有航空涡喷发动机改型燃气发生器易熄火、安全隐患大的问题，提供一种操作维护简单、使用费用低廉、安全可靠的新型涡轮基燃气发生器，为应急热气飞艇浮空平台提供稳定可靠的热气动力系统。为了达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为一种飞艇浮空平台用涡轮基燃气发生器，包括与压气机共轴的涡轮、燃烧室、安装于燃烧室的点火器、安装于涡轮前的富燃燃气发生器、安装于复燃燃气发生器前的液体氧化剂贮箱和液体燃料贮箱、安装于液体氧化剂贮箱和液体燃料贮箱出口处的电磁阀、安装于燃气室前的波瓣掺混器、尾部整流器、涡轮基燃气发生器控制器(ECU)和润滑系统，当涡轮基燃气发生器采用空气轴承时则没有润滑系统。压气机吸入大气中的空气，压缩后输送至涡轮后的燃烧室，为组织燃烧提供氧气。电磁阀安装于液体氧化剂贮箱和液体燃料贮箱的出口，控制氧化剂和燃料的流量，以保证燃料过量，产生富燃燃气。液体氧化剂和液体燃料在富燃燃气发生器发生强烈的化学反应，生成高温高压的富燃燃气，推动其后的涡轮做功，以带动与涡轮共轴的压气机工作。流经涡轮做功后的富燃燃气进入燃烧室，与压气机输送的空气进行燃烧，其中燃气与空气在燃烧室进口通过掺混波瓣进行掺混，提高燃烧效率；燃烧产生的高温燃气通过尾部整流罩后输送入热力飞艇，为应急热力飞艇浮空平台提供动力。燃气发生器输出热能总量可通过E⑶进行调节。通过控制液体燃料和氧化剂的阀门开度，加大燃气发生器转速，增加其流量及总输出热能，实现飞艇的快速充气和加速升空；还可通过调节ECU实现飞艇悬浮状态的最优转速，降低燃气发生器油耗，延长飞艇滞空时间。本实用新型利用空气涡轮火箭发动机的原理，采用独立于空气系统的高温高压富燃燃气驱动涡轮带动压气机工作，大气中的空气经过压气机增压后直接进入涡轮后的燃烧室，与涡轮排出的富燃燃气进行燃烧，生成的高温气体为应急热气飞艇浮空平台提供动力。与航空涡喷发动机相比，有如下优点a)可靠性高。由于流经压气机的工质并不经过涡轮，因此不存在涡喷发动机的共同工作线，压气机的工作状态直接由涡轮决定，整个燃气发生器不需要启动电机，受外界条件影响较小，系统可靠性高。另外，本实用新型采用富燃燃气发生器驱动涡轮，确保了涡轮动力输出的稳定性，减弱了外界因素对燃气发生器 性能的影响，大幅提高其可靠性。b)排气能量密度高。本实用新型的设计理念与涡喷发动机不同，主要关注出口能量密度和部件效率，而无需增加压气机压比等措施以获得较低的单位推力耗油率；本实用新型采用低压比、高效率的轴流压气机和涡轮，实现部件高效率的同时降低压气机耗功量，最终获得较高的排气能量密度。本实用新型可作为应急热气飞艇浮空平台长寿命、高性能、高可靠的热力动力系统，可满足应急热气飞艇浮空平台的快速升空和大负载能力的要求。
图I为本实用新型的涡轮基燃气发生器结构示意图；图2为本实用新型的涡轮基燃气发生器安装于热气飞艇的应用示意图。图中1、压气机；2、氧化剂贮箱；3、电磁阀；4、富燃燃气发生器；5、涡轮；6、波瓣掺混器；7、点火器；8、燃烧室；9、燃料贮箱；10、整流器；11、本实用新型；12、控制器；13、引
气管道。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。实施例通过调节控制器12控制电磁阀3的开度，将贮存于液体氧化剂贮箱2的氧化剂和贮存于液体燃料贮箱9的燃料喷射入富燃燃气发生器4发生剧烈化学反应，生成高温高压富燃气体驱动涡轮5做功，然后与压气机I吸入的空气在波瓣掺混器6处掺混均匀后进入燃烧室8，在点火器7点火后进行燃烧，生成的高温燃气通过整流器10排出。其中压气机I由涡轮5驱动，并且二者共轴。本实用新型可通过引气管道13与飞艇浮空平台球体连通，将高温燃气通过引气管道13送入热气飞艇浮空平台。
权利要求1.一种飞艇浮空平台用涡轮基燃气发生器，包括压气机、与压气机共轴的涡轮、燃烧室、安装于燃烧室的点火器、尾部整流器、涡轮基燃气发生器控制器，其特征在于，所述涡轮基燃气发生器还包括富燃燃气发生器、液体氧化剂贮箱、液体燃料贮箱、电磁阀和波瓣掺混器，所述富燃燃气发生器安装于涡轮前，所述涡轮由富燃燃气发生器产生的富燃燃气驱动，所述液体氧化剂贮箱和液体燃料贮箱安装于富燃燃气发生器与压气机之间，且出口与富燃燃气发生器连通，所述电磁阀安装于液体氧化剂贮箱和液体燃料贮箱的出口处，所述燃烧室置于涡轮之后，在燃烧室与涡轮之间设有波瓣掺混器。
专利摘要本实用新型为一种涡轮基燃气发生器，包括压气机、涡轮、燃烧室、点火器、液体氧化剂贮箱、液体燃料贮箱、电磁阀、富燃燃气发生器、波瓣掺混器、尾部整流器、控制器，是为应急热气飞艇浮空平台设计的新型吸气式涡轮基热力动力系统，具有寿命长、可靠性高、流量大、能量密度高、体积小和重量轻等特点，可满足应急热气飞艇浮空平台的快速升空和大负载能力的要求。
文档编号F02C3/20GK202417714SQ20112052058
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者张亚平, 杨尔卫, 王毅, 缪海波, 郭颀 申请人:湖南航天机电设备与特种材料研究所