涡轮发动机的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种涡轮发动机，其包括：机匣、涡轮机、分流环、壳体、油路组件以及点火器。分流环连接于机匣的前端并与机匣一起套设于涡轮机。壳体收容机匣，并与机匣的外壁面形成外涵燃烧室，而分流环及机匣的内部形成内涵气流通道。油路组件受控连通于外涵燃烧室。点火器设置于外涵燃烧室内，用于对燃气进行点火，进而燃气爆震燃烧。在本实用新型的涡轮发动机中，外涵燃烧室的结构简单，重量轻，大大提高了发动机的推重比。基于点火器设置于外涵燃烧室内，可使进入外涵燃烧室内的燃气旋转爆震燃烧，从而解决了传统的涡轮发动机燃烧不稳定的问题，提高了燃烧的热效率，并改善了涡轮发动机的燃油经济性和工作可靠性。
【专利说明】
涡轮发动机
技术领域
[0001]本实用新型涉及航空动力技术领域，尤其涉及一种涡轮发动机。
【背景技术】
[0002]目前，高推重比仍是航空燃气涡轮发动机追求的重要性能指标，提高推重比的途径主要有两个:一是减轻重量;二是增大推力。对于第一点，在现有的材料和工艺水平条件下，为保证强度和寿命要求，减重空间十分有限。对于第二点，实现途径主要有增大流量和增加发动机温升水平。由于进口截面尺寸受到飞行器的制约，流量也不能任意增大，因此，在短时间内，增大推力只能从增加发动机温升比的角度考虑。对于常规的涡轮风扇发动机，主燃烧室的释热量往往受到涡轮材料的限制，很难进一步提高，而外涵道气流不经过涡轮部件，因而，对其温度可以达到较高水平。目前已有在外涵道设置常规缓燃燃烧室的方案，然而由于外涵道空间狭小，布置常规燃烧室结构存在一定困难，同时，常规燃烧室所存在的热效率低、燃烧不稳定、污染物排放水平高等问题仍然存在。
【实用新型内容】
[0003]鉴于【背景技术】中存在的问题，本实用新型的一个目的在于提供一种涡轮发动机，其外涵燃烧室的结构简单，重量轻，大大提高了发动机的推重比。
[0004]本实用新型的另一个目的在于提供一种涡轮发动机，其解决了传统的涡轮发动机燃烧不稳定的问题，提高了燃烧的热效率，改善了发动机的燃油经济性和工作可靠性。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种涡轮发动机，其包括:机匣、涡轮机、分流环、壳体、油路组件以及点火器。涡轮机收容于机匣。分流环连接于机匣的前端并与机匣一起套设于涡轮机。壳体收容机匣并与机匣的外壁面形成外涵燃烧室，而分流环及机匣的内部形成内涵气流通道。油路组件受控连通于外涵燃烧室，以向外涵燃烧室提供燃料。点火器设置于外涵燃烧室内，以用于对进入外涵燃烧室内的燃料和含氧气体形成的燃气进行点火，进而燃气爆震燃烧。
[0006]本实用新型的有益效果如下:
[0007]在根据本实用新型的涡轮发动机中，壳体与机匣的外壁面形成外涵燃烧室，该外涵燃烧室的结构简单，重量轻，大大提高了发动机的推重比。基于点火器设置于外涵燃烧室内，可使进入外涵燃烧室内的燃气旋转爆震燃烧，从而解决了传统的涡轮发动机燃烧不稳定的问题，提高了燃烧的热效率，并改善了涡轮发动机的燃油经济性和工作可靠性。
【附图说明】
[0008]图1是根据本实用新型的涡轮发动机的整体结构示意图；
[0009]图2是图1中的预蒸发室上的燃料喷口的周向位置示意图；
[0010]图3是图1中的点火器的周向位置示意图；
[0011]图4是图1中的调节机构的放大示意图。
[0012]其中，附图标记说明如下:
[0013]I机匣81活门
[0014]2涡轮机 82气缸
[0015]3分流环 821缸体
[0016]4壳体 822活塞杆
[0017]5油路组件9气体混合室
[0018]51燃料管 C外涵燃烧室
[0019]52雾化喷头Cl气体入口
[0020]6点火器 C2气体出口
[0021]7预蒸发室S内涵气流通道
[0022]71燃料喷口 F风扇
[0023]8调节机构A排气口
【具体实施方式】
[0024]下面参照附图来详细说明根据本实用新型的涡轮发动机。
[0025]参照图1至图4，根据本实用新型的涡轮发动机包括:机匣1、涡轮机2、分流环3、壳体4、油路组件5以及点火器6。
[0026]涡轮机2收容于机匣I。分流环3连接于机匣I的前端并与机匣I一起套设于涡轮机
2。壳体4收容机匣I，并与机匣I的外壁面形成外涵燃烧室C，而分流环3及机匣I的内部形成内涵气流通道S。油路组件5受控连通于外涵燃烧室C，以向外涵燃烧室C提供燃料(即燃油)。点火器6设置于外涵燃烧室C内，以用于对进入外涵燃烧室C内的燃料和含氧气体形成的燃气进行点火，进而燃气爆震燃烧。在根据本实用新型的涡轮发动机中，壳体4与机匣I的外壁面形成外涵燃烧室C，该外涵燃烧室C的结构简单，重量轻，大大提高了发动机的推重比。基于点火器6设置于外涵燃烧室C内，可使进入外涵燃烧室C内的燃气旋转爆震燃烧，从而解决了传统的涡轮发动机燃烧不稳定的问题，提高了燃烧的热效率，并改善了涡轮发动机的燃油经济性和工作可靠性。
[0027]根据本实用新型的涡轮发动机，在一实施例中，参照图1和图2，涡轮发动机还可包括:预蒸发室7，形成于机匣I与涡轮机2之间，对经由油路组件5供入到预蒸发室7内的燃料进行蒸发处理。
[0028]在一实施例中，参照图1预蒸发室7由分流环3、机匣I的前部以及涡轮机2的外壁形成。当然不仅限如此，预蒸发室7还可形成于机匣I与涡轮机2之间的其它适当的位置。
[0029]在一实施例中，参照图1和图2，预蒸发室7可具有:多个燃料喷口71，沿径向贯通形成预蒸发室7的机匣I的对应部分，且沿机匣I的周向分布，各燃料喷口 71连通外涵燃烧室C，以使蒸发处理后的燃料经由各燃料喷口 71进入外涵燃烧室C。在这里补充说明的是，多个燃料喷口 71沿机匣I的周向分布，可使燃料进入外涵燃烧室C的方向与进入外涵燃烧室C的含氧气体(作为氧化剂)的流动方向呈90°，有助于燃料与含氧气体充分掺混。
[0030]在一实施例中，参照图1和图2，油路组件5可包括:燃料管51，一端连通于供油油路(未示出)，另一端连通于预蒸发室7;以及雾化喷头52，设置于且连通于燃料管51的所述另一端并位于预蒸发室7内，对经由供油油路以及燃料管51供入的燃料进行雾化处理。[0031 ]在一实施例中，参照图1，外涵燃烧室C可具有:气体入口 Cl，与外涵燃烧室C受控连通并与外部提供含氧气体源(未示出)受控连通;以及气体出口C2，与外涵燃烧室C连通以排出外涵燃烧室C内燃烧后的废气。其中，外部提供含氧气体源可以提供纯氧气或空气。
[0032]在一实施例中，参照图1，涡轮发动机还可包括:调节机构8，设置在外涵燃烧室C的气体入口 Cl处，以调节气体入口 Cl的大小或关闭气体入口 Cl。其中，调节机构8的具体操作如下:当需要增大进入外涵燃烧室C的空气流量时，通过控制调节机构8来调大气体入口Cl的开度;相应地，当需要减小进入外涵燃烧室C的空气流量时，通过控制调节机构8来减小气体入口 Cl的开度。
[0033]在一实施例中，参照图4，调节机构8可包括:活门81以及气缸82。活门81，枢转安装于壳体4的靠近气体入口 Cl处的位置。气缸82可包括:缸体821，一端枢转连接于壳体4 ；以及活塞杆822，一端伸入缸体821，另一端伸出缸体821并与活门81枢转连接，气缸82通过驱动活塞杆822相对缸体821伸缩运动而带动活门81枢转运动以打开或关闭气体入口 Cl。当活门81转动并逐渐远离分流环3时，气体入口Cl的开度逐渐变大；当活门81转动并逐渐靠近分流环3时，气体入口Cl的开度逐渐变小；当活门81转动至搭在分流环3上，气体入口Cl关闭。
[0034]在一实施例中，参照图1，涡轮发动机还可包括:气体混合室9，形成于外涵燃烧室C的气体出口C2对应的壳体4的部分与机匣I的尾部之间，且连通于气体出口C2和内涵气流通道S。在这里补充说明的是，气体混合室9可选择性的进行设置于涡轮发动机中。在一些实施例中，涡轮发动机中可无需设置气体混合室9，内涵气流通道S中的气体与外涵燃烧室C中的燃烧后的废气分别各自排出即可。
[0035]在一实施例中，参照图1，涡轮发动机还可包括:风扇F，设置于壳体4的轴向前端，使外部气体经由风扇F抽吸到涡轮发动机的壳体4内。其中，经由风扇F抽吸到涡轮发动机的壳体4内的气体在分流环3的作用下，一部分进入外涵燃烧室C，而另一部分进入内涵气流通道S。
[0036]在一实施例中，参照图1，涡轮发动机还可具有:排气口A，设置于壳体4的轴向后端。排气口A排出的气体最终可转换为涡轮发动机的推力，进而推动飞行器运动。
[0037]在一实施例中，涡轮发动机还可包括:控制系统(未示出)，通信连接于调节机构8的气缸82，以控制气缸82的活塞杆822的运动。
[0038]最后补充说明的是，本实用新型的涡轮发动机采用外涵燃烧室C取代传统的加力燃烧室，减小了涡轮发动机的总长度。此外，由于外涵燃烧室C采用连续旋转爆震技术，使外涵燃烧室C由常规的等压燃烧转变为近似等容燃烧，从而显著提高了热效率，由此降低了涡轮发动机的耗油率，进而可延长外涵燃烧室C的工作时间。
【主权项】
1.一种涡轮发动机，包括: 机匣(I); 涡轮机(2)，收容于机匣(I);以及 分流环(3)，连接于机匣(I)的前端并与机匣(I) 一起套设于涡轮机(2); 其特征在于，涡轮发动机还包括: 壳体(4)，收容机匣(I)，并与机匣(I)的外壁面形成外涵燃烧室(C)，而分流环(3)及机匣(I)的内部形成内涵气流通道(S); 油路组件(5)，受控连通于外涵燃烧室(C)，以向外涵燃烧室(C)提供燃料；以及 点火器(6)，设置于外涵燃烧室(C)内，以用于对进入外涵燃烧室(C)内的燃料和含氧气体形成的燃气进行点火，进而燃气爆震燃烧。2.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，涡轮发动机还包括: 预蒸发室(7)，形成于机匣(I)与涡轮机(2)之间，对经由油路组件(5)供入到预蒸发室(7)内的燃料进行蒸发处理。3.根据权利要求2所述的涡轮发动机，其特征在于，预蒸发室(7)由分流环(3)、机匣(I)的前部以及涡轮机(2)的外壁形成。4.根据权利要求2所述的涡轮发动机，其特征在于，预蒸发室(7)具有: 多个燃料喷口(71)，沿径向贯通形成预蒸发室(7)的机匣(I)的对应部分，且沿机匣(I)的周向分布，各燃料喷口(71)连通外涵燃烧室(C)，以使蒸发处理后的燃料经由各燃料喷口(71)进入外涵燃烧室(C)。5.根据权利要求2所述的涡轮发动机，其特征在于，油路组件(5)包括: 燃料管(51)，一端连通于供油油路，另一端连通于预蒸发室(7);以及 雾化喷头(52)，设置于且连通于燃料管(51)的所述另一端并位于预蒸发室(7)内，对经由供油油路以及燃料管(51)供入的燃料进行雾化处理。6.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，外涵燃烧室(C)具有: 气体入口(Cl)，与外涵燃烧室(C)受控连通并与外部提供含氧气体源受控连通；以及 气体出口( C2)，与外涵燃烧室(C)连通以排出外涵燃烧室(C)内燃烧后的废气。7.根据权利要求6所述的涡轮发动机，其特征在于，涡轮发动机还包括: 调节机构(8)，设置在外涵燃烧室(C)的气体入口(CI)处，以调节气体入口(CI)的大小或关闭气体入口(Cl)。8.根据权利要求7所述的涡轮发动机，其特征在于，调节机构(8)包括: 活门(81)，枢转安装于壳体(4)的靠近气体入口(Cl)处的位置；以及 气缸(82)，包括: 缸体(821)，一端枢转连接于壳体(4);以及 活塞杆(822)，一端伸入缸体(821)，另一端伸出缸体(821)并与活门(81)枢转连接，气缸(82)通过驱动活塞杆(822)相对缸体(821)伸缩运动而带动活门(81)枢转运动以打开或关闭气体入口(Cl)。9.根据权利要求6所述的涡轮发动机，其特征在于，涡轮发动机还包括: 气体混合室(9)，形成于外涵燃烧室(C)的气体出口(C2)对应的壳体(4)的部分与机匣(I)的尾部之间，且连通于气体出口(C2)和内涵气流通道(S)。10.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，涡轮发动机还包括: 风扇(F)，设置于壳体(4)的轴向前端，使外部气体经由风扇(F)抽吸到涡轮发动机的壳体(4)内； 涡轮发动机还具有: 排气口(A )，设置于壳体(4)的轴向后端。
【文档编号】F02C7/264GK205592026SQ201620297812
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】计自飞, 王兵, 谢峤峰, 张会强
【申请人】清华大学