带补气增压装置的涡轮风扇发动机的制作方法
【专利摘要】带补气增压装置的涡扇发动机，包括依次连接的风扇、外涵道、轴流式压气机、蒸发式燃烧室、涡轮、尾喷管及补气增压装置——空气温度、压力及转速测量仪、压缩空气管、放气活门和供气机，在启动后通过补气增压装置向自然吸气运行中的涡扇发动机进气口或蒸发式燃烧室喷入大于进气压力或大于压缩后压缩空气压力、不超过涡扇发动机机械强度承受力的压缩空气，在不提高涡轮前燃气温度的前提下燃烧做功，将推力增大，然后逐渐减少至停止喷射，用逐渐增多的自然吸气使推力保持增大，增压比提高并保持不变，这时涡扇发动机的增压比、推重比提高，但其风扇、轴流式压气机、涡轮的级数不增式，涡轮前燃气温度不提高。
【专利说明】
带补气増压装置的涡轮风扇发动机
技术领域
[0001]本发明涉及一种带补气增压装置的涡轮风扇发动机，属涡扇特别是军用涡扇发动机技术领域。
【背景技术】
[0002]目前的涡扇发动机，要提高增压比、增大推力，主要是增多风扇、轴流式压气机、涡轮的总的级数或者是提高涡轮前燃气温度，但前者增大重量和体积，对提高推重比不利，后者必须使用耐高温、性能好的涡轮叶片材料，涂层材料及先进的冷却技术，虽然目前最先进的军用涡扇发动机F119的涡轮前燃气温度已高达1720°C，但继续提高是非常困难的，在不增多风扇、轴流式压气机、涡轮的级数，不提高涡轮前燃气温度的前提下，变循环发动机YF120虽然用一个被动旁路系统使发动机可以单涵或双涵模式更加高效的工作，但其增压比、推重比提高不大，除此之外，要提高增压比和推重比，目前的涡扇发动机是无法做到的，在涡轮增压柴油机中，通过学习涡轮增压、增大进气压力，提高了功重比，特别是超高压比增压系统，其压气机的增压比高达4?8，功率是非增压型的2?5倍，热负荷却几乎不变，而目前的涡扇发动机在启动后工作过程中都是从空气中自然吸气，并且涡扇发动机的结构不同于柴油机，不能用涡轮增压来增大进气压力，这对提高增压比和推重比是不利的。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种在不增多风扇、轴流式压气机、涡轮的级数，不提高涡轮前燃气温度的前提下，提高增压比和推重比的带补气增压装置的涡轮风扇发动机。
[0004]本发明是这样实现的:带补气增压装置的涡轮风扇发动机，包括依次连接的风扇、外涵道、轴流式压气机、蒸发式燃烧室、涡轮、尾喷管，其特征是还包括补气增压装置一一空气温度测量仪、空气压力测量仪、转速测量仪、压缩空气管、放气活门及供气机；所述空气温度测量仪、空气压力测量仪分别连接涡扇发动机以及供气机的放气活门处，在涡扇发动机还有转速测量仪，压缩空气管的进气口通过放气活门连接供气机，其喷气口连接涡扇发动机，并且涡扇发动机还能从空气中自然吸气；在启动后根据空气温度测量仪、空气压力测量仪及转速测量仪的测量数据，通过压缩空气管、放气活门及供气机向自然吸气运行中的涡扇发动机喷入大于其进气压力或大于轴流式压气机压缩后压缩空气压力，不超过涡扇发动机机械强度承受力的压缩空气，与涡扇发动机从空气中的进气一起，即增大进气压力或增大压缩后压缩空气的压力，在不提高涡轮前燃气温度的前提下燃烧做功，将推力增大，然后逐渐减少至停止喷射，用涡扇发动机从空气中逐渐增多的自然吸气使推力保持增大，增压比提尚并保持不变。
[0005]所述空气温度测量仪、空气压力测量仪分别连接涡扇发动机进气口、轴流式压气机后。
[0006]所述空气温度测量仪、空气压力测量仪分别连接涡扇发动机轴流式压气机后。
[0007]所述压缩空气管的喷气口连接但不堵住涡扇发动机进气口。
[0008]所述压缩空气管的喷气口连接蒸发式燃烧室，但不堵住轴流式压气机与蒸发式燃烧室之间的气流通道。
[0009]所述供气机是燃气涡轮机。
[0010]采用上述结构后，由于有补气增压装置一一空气温度、压力测量仪、转速测量仪、压缩空气管、放气活门及供气机，在启动后根据空气温度、压力测量仪、转速测量仪的测量数据，通过压缩空气管、放气活门、供气机向自然吸气运行中的涡扇发动机进气口或蒸发式燃烧室喷入大于其进气压力或大于压缩后压缩空气压力，不超过涡扇发动机机械强度承受力的压缩空气，与涡扇发动机从空气中的进气一起，即增大进气压力或增大压缩后压缩空气的压力，在不提高涡轮前燃气温度的前提下燃烧做功，将推力增大，然后逐渐减少至停止喷射，用涡扇发动机从空气中逐渐增多的自然吸气使推力保持增大，增压比提高并保持不变，这时涡扇发动机的增压比、推重比提高，但其风扇、轴流式压气机、涡轮的级数不增多，涡轮前燃气温度不提高。
【附图说明】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明作详细的描述:
[0012]图1是本发明的带补气增压装置的涡扇发动机的第一个结构示意图。
[0013]图2是本发明的带补气增压装置的涡扇发动机的第二个结构示意图。
[0014]图中，1、风扇；2、空气温度测量仪；3、空气压力测量仪；4、外涵道；5、转速测量仪；
6、轴流式压气机；7、压缩空气管；8、蒸发式燃烧室；9、祸轮；10、尾喷管；11、放气活门；12、供气机。
【具体实施方式】
[0015]参照附图1和2，本发明所述的带补气增压装置的涡轮风扇发动机包括依次连接的风扇1、外涵道4、轴流式压气机6、蒸发式燃烧室8、涡轮9及尾喷管10，还有补气增压装置一一空气温度测量仪2、空气压力测量仪3、转速测量仪5、压缩空气管7、放气活门11及供气机12 ;其中空气温度测量仪2、空气压力测量仪3分别连接涡扇发动机进气口、轴流式压气机6后，或轴流式压气机6后、供气机12的放气活门11处；转速测量仪5连接或不连接涡扇发动机的转轴轴承；压缩空气管7的进气口，可以连接涡扇发动机进气口但不堵住进气口，如图1所示；其喷气口也可以连接蒸发式燃烧室8，但不堵住轴流式压气机6与蒸发式燃烧室8之间的气流通道，如图2所示。
[0016]当所述带补气增压装置的涡扇发动机为本发明图1、2所示的涡扇发动机时，在启动后根据空气温度测量仪2、空气压力测量仪3分别测出的进气口的进气温度、压力，轴流式压气机6后的压缩空气的温度、压力，供气机12的出气温度、压力，以及转速测量仪5测出的发动机转速所对应的推力，通过压缩空气管7、放气活门11、供气机12向进气口或蒸发式燃烧室8喷入大于进气压力或大于轴流式压气机6压缩后压缩空气压力，不超过涡扇发动机机械强度承受力的适当压力、流量的压缩空气，与涡扇发动机从空气中的进气一起，即增大进气压力或增大压缩后压缩空气的压力，在不提高涡轮9前燃气温度的前提下燃烧做功，将推力增大，然后逐渐减少至停止喷射，用涡扇发动机从空气中逐渐增多的自然吸气使推力保持增大，增压比提高并保持不变，其过程如前文所述，例如将进气压力或轴流式压气机6压缩后压缩空气的压力增大2倍左右，并将推力增大2倍左右，增压比、推重比必提高。
[0017]在本实施例中，上述过程可以由计算机控制，也可手动控制；风扇1、轴流式压气机6、涡轮9的级数可根据需要选择；空气温度测量仪2、空气压力测量仪3、转速测量仪5可以为符合使用条件的各种温度、压力、转速测量仪，如传感器测量仪等，其中转速测量仪5可以是接触式的，也可以是不接触式的，接触式的如电磁测速仪可以连接涡扇发动机的转轴轴承，若涡扇发动机中有上述测量仪，可以共用或不共用；尾喷管10中可有或无加力燃油喷咀；供气机12为燃气涡轮机，结构可以是目前辅助动力装置APU中的各种，也可以与目前辅助动力装置APU的结构不同，但其功率和供气能力必须满足本发明的需要，可以带动或不带动发电机；本发明的涡扇发动机还可以有防喘放气活门或放气带，进气口导流叶片等。
【主权项】
1.带补气增压装置的涡轮风扇发动机，包括依次连接的风扇(1)、外涵道(4)、轴流式压气机出)、蒸发式燃烧室(8)、涡轮(9)、尾喷管(10)，其特征是还包括补气增压装置一一空气温度测量仪(2)、空气压力测量仪(3)、转速测量仪(5)、压缩空气管(7)、放气活门(11)及供气机(12);所述空气温度测量仪(2)、空气压力测量仪(3)分别连接涡扇发动机及供气机(12)的放气活门(11)处；在涡扇发动机还有转速测量仪(5)、压缩空气管(7)的进气口通过放气活门(11)连接供气机，其喷气口连接涡扇发动机，并且涡扇发动机还能从空气中自然吸气；在启动后根据空气温度测量仪(2)、空气压力测量仪(3)及转速测量仪(5)的测量数据，通过压缩空气管(7)、放气活门(11)、供气机(12)，向自然吸气运行中的涡扇发动机喷入大于其进气压力或大于轴流式压气机(6)压缩后压缩空气压力、不超过涡扇发动机机械强度承受力的压缩空气，与涡扇发动机从空气中的进气一起，即增大进气压力或增大压缩后压缩空气的压力，在不提高涡轮(9)前燃气温度的前提下燃烧做功，将推力增大，然后逐渐减少停止喷射，用涡扇发动机从空气中逐渐增多的自然吸气使推力保持增大、增压比提尚并保持不变。2.根据权利要求1所述的带补气增压装置的涡轮风扇发动机，其特征是所述温度测量仪(2)、空气压力测量仪(3)分别连接涡扇发动机进气口和轴流式压气机(6)后。3.根据权利要求1所述的带补气增压装置的涡轮风扇发动机，其特征是所述空气温度测量仪(2)、空气压力测量仪(3)分别连接轴流式压气机(6)后。4.根据权利要求1所述的带补气增压装置的涡轮风扇发动机，其特征是所述压缩空气管(7)的喷气口连接但不堵住涡扇发动机进气口。5.根据权利要求1所述的带补气增压装置的涡轮风扇发动机，其特征是所述压缩空气管(7)的喷气口连接蒸发式燃烧室(8)，但不堵住轴流式压气机(6)与蒸发式燃烧室(8)之间的气流通道。6.根据权利要求1所述的带补气增压装置的涡轮风扇发动机，其特征是所述供气机(12)是燃气涡轮机。
【文档编号】F02K3/06GK105986932SQ201510061591
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月6日
【发明人】李吉光
【申请人】李吉光