飞行器及其发动机的制作方法

本公开涉及航空技术领域，具体而言，涉及一种飞行器及飞行器的发动机。

背景技术：

目前，随着航空技术的发展，人们对飞行器的性能的要求越来越高，其中，作为飞行器的核心部件，发动机的性能直接关系飞行器的性能。其中，涡扇发动机的应用较为广泛，现有涡扇发动机一般包括内涵道和外涵道，内涵道的气流经过压缩、燃烧后进入喷口部，外涵道的气流则直接进入喷口部，内涵道和外涵道的气流在喷口部内混合并喷出，从而为发动机提供推力。同时，外涵道与喷口部间通常设有加力燃烧室，对内涵道和外涵道流出的气流进一步燃烧，从而增大发动机推力。但是，加力燃烧室会使发动机的长度增大，且现有发动机的耗油率较高。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种飞行器及飞行器的发动机，可提高发动机的推力，并有利于减小长度，降低耗油率。

根据本公开的一个方面，提供一种飞行器的发动机，包括：

外机匣，具有外进气端和外出气端；

内机匣，设于所述外机匣内，且与所述外机匣间形成外涵道，所述内机匣内具有内涵道；所述内机匣包括轴向间隔分布的第一段和第二段，所述第一段位于所述第二段靠近所述外进气端的一侧；

第一转轴，设于所述内机匣内，且穿过所述第一段；

第一风扇，连接于所述第一转轴，且位于所述第一段靠近所述外进气端的一侧，所述第一风扇的外径大于所述第一段的外径；

第二风扇，连接于所述第一转轴，且由所述第一段和所述第二段之间伸入所述外涵道；

第一燃烧室，设于所述外涵道内，且位于所述第一风扇和所述第二风扇之间。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一风扇包括：

内叶片部，与所述第一转轴连接，且与所述内涵道相对；

第一连接部，环绕连接于所述内叶片部的外周，且与所述第一段对齐并可转动地配合；

外叶片部，环绕连接于所述第一连接部的外周，并与所述外涵道相对。

在本公开的一种示例性实施例中，所述外叶片部包括轴向分布的多个外叶片组，每个所述外叶片组包括多个周向分布的外叶片。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二风扇包括：

增压部，与所述第一转轴连接且位于所述内涵道内；

第二连接部，环绕连接于所述增压部的外周，且可转动地配合于所述第一段和所述第二段之间；

涡轮部，环绕连接于所述第二连接部的外周，且位于所述外涵道内。

在本公开的一种示例性实施例中，所述增压部包括轴向分布的多个增压叶片组，每个所述增压叶片组包括多个周向分布的增压叶片。

在本公开的一种示例性实施例中，所述涡轮部包括轴向分布的多个涡轮叶片组，每个所述涡轮叶片组包括多个周向分布的涡轮叶片。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二连接部连接于各所述增压叶片组中距离所述第一风扇最远的增压叶片组的外周，并向远离所述第一风扇的方向延伸。

在本公开的一种示例性实施例中，所述发动机还包括：

第二转轴，设于所述第二段内，且与所述第一转轴共轴线设置；

压气组件，与所述第二转轴连接，且位于所述内涵道与所述第二段对应的区域内；

涡轮组件，与所述第二转轴连接，且位于所述内涵道与所述第二段对应的区域内，所以涡轮组件位于所述压气组件远离所述外出气端的一侧；

第二燃烧室，设于所述内涵道，且位于所述压气组件和所述涡轮组件之间。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一转轴和所述第二转轴沿轴向间隔设置。

根据本公开的一个方面，提供一种飞行器，包括上述任意一项所述的发动机。

本公开的飞行器及其发动机，在工作时，第一风扇和第二风扇转动，通过第一风扇的转动，可使气流进入外涵道和内涵道，其中，进入外涵道内的气流在第一燃烧室燃烧后，可经第二风扇伸入外涵道的部分膨胀后排出，从而可增大外涵道的气流产生的推力，进而提高发动机的推力。同时，由于第一风扇和第二风扇可使内涵道的气流压力升高，第一燃烧室的热量可向内涵道传导，使内涵道的气流温度升高，从而有利于使内涵道的气流产生的推力增大，进一步提高发动机的推力。此外，由于发动机的推力得以增大，可免于设置加力燃烧室或缩短加力燃烧室，从而有利于减小发动机的长度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中发动机的示意图。

图2为本公开实施方式发动机的示意图。

图3为本公开实施方式发动机的第一风扇的示意图。

图4为本公开实施方式发动机的第二风扇的示意图。

图1中：1a、外机匣；2a、内机匣；3a、风扇；4a、压气机；5a、燃烧室；6a、涡轮；7a、喷口部；100a、外涵道；200a、内涵道；300a、加力燃烧室。

图2-图4中：1、外机匣；2、内机匣；21、第一段；22、第二段；3、第一转轴；4、第一风扇；41、内叶片部；42、第一连接部；43、外叶片部；44、内叶片中心部；5、第二风扇；51、增压部；52、第二连接部；53、涡轮部；54、增压中心部；6、第一燃烧室；7、第二转轴；8、压气组件；9、涡轮组件；10、第二燃烧室；11、第一支承；12、第二支承；13、第三支承；100、外涵道；200、内涵道。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

相关技术中，如图1所示，发动机可包括外机匣1a和内机匣2a，内机匣2a同轴设于外机匣1a内，且外机匣1a与内机匣2a间形成外涵道100a，内机匣2a内形成有内涵道200a，外机匣1a内设有风扇3a，风扇3a位于内机匣2a外，内涵道200a内沿气流方向设有设有压气机4a、燃烧室5a和涡轮6a。在工作时，在风扇3a可形成进入外涵道100a和内涵道200a的气流，对于内涵道200a而言，在压气机4a、燃烧室5a和涡轮6a的共同作用下，内涵道200a喷出高压气流，外涵道100a喷出的气流和内涵道的气流在喷口部7a内混合并喷出，以产生推力。若要对发动机进行加力，则可在与外涵道1a和喷口部7a间设置加力燃烧室300a，对内涵道200a和外涵道100a流出的气流进一步燃烧，从而增大发动机推力。

但是，相关技术中，为发动机设置加力燃烧室300a，会使发动机的长度增大，燃烧室300a的长度通常会占整个发动机长度的30％以上；同时，虽然发动机加力状态产生的推力比不加力状态增加60％左右，但耗油率增加150％～200％，因而耗油率较高，下表列举了三种不同型号的发动机在加力状态下和不加力状态下的推力和耗油率：

本公开实施方式提供了一种飞行器的发动机，如图2-图4所示，该发动机可包括外机匣1、内机匣2、第一转轴3、第一风扇4、第二风扇5和第一燃烧室6，其中：

外机匣1可具有外进气端和外出气端。

内机匣2可设于外机匣1内，且与外机匣1间形成外涵道100，内机匣2内具有内涵道200；内机匣2包括轴向间隔分布的第一段21和第二段22，第一段21位于第二段22靠近所述外进端的一侧。

第一转轴3可设于内机匣2内，且穿过第一段21。

第一风扇4可连接于第一转轴3，且位于第一段21靠近所述外进气端的一侧，第一风扇4的外径大于内机匣2的外径。

第二风扇5可连接于第一转轴3，且由第一段21和第二段22之间伸入外涵道100。

第一燃烧室6可设于所述外涵道100内，且位于第一风扇4和第二风扇5之间。

本公开实施方式的发动机，在工作时，第一风扇4和第二风扇5转动，通过第一风扇4的转动，可使气流进入外涵道100和内涵道200，其中，进入外涵道100内的气流在第一燃烧室6燃烧后，可作用于第二风扇5伸入外涵道100的部分膨胀后排出，从而可增大外涵道100的气流产生的推力，进而提高发动机的推力。同时，由于第一风扇4和第二风扇5可使内涵道200的气流压力升高，第一燃烧室6的热量可向内涵道200传导，使内涵道200的气流温度升高，从而有利于使内涵道200的气流产生的推力增大，进一步提高发动机的推力。此外，由于发动机的推力得以增大，从而可免于设置加力燃烧室，有利于减小发动机的长度。经过实验验证，相较于现有的发动机，本公开实施方式的发动机的耗油率可下降140％；发动机的长度可缩短1/3，推重比可提升60％。

下面结合附图对本公开实施方式发动机的各部分进行详细说明：

如图2所示，外机匣1可为筒状结构，其横截面可以是圆形、椭圆形或多边形等，在此不做特殊限定。同时，外机匣1可具有贯通的外进气端和外出气端，以供气流穿过。

如图2所示，内机匣2可为筒状结构，其横截面可以是圆形、椭圆形或多边形等，在此不做特殊限定。内机匣2可设于外机匣1内，且与外机匣1同轴设置，即二者的中轴线共线，从而使内机匣2与外机匣1的间可形成供气流通过的外涵道100。同时，内机匣2内可具有供气流通过的内涵道200，内涵道200的形成方式在此不做特殊限定，内涵道200的一端为内进气端，且朝向朝向由外机匣1的外进气端设置，另一端为内出气端，可位于外机匣1的外出气端内，或延伸至外出气端外。且若内涵道200延伸至外出气端外或与外出气端平齐，可防止外涵道100喷出的气流和内涵道200喷出的气流混合，避免互相干扰。

内机匣2可包括第一段21和第二段22，其中，第一段21和第二段22均可为筒状结构，并可沿轴向间隔分布，即第一段21和第二段22的中轴线共线，且在轴向上具有预定的间隙。同时，第一段21位于第二段22靠近外进气端的一侧，内机匣2的内进气端为第一段21朝向外进气端的一端，内机匣2的内出气端为第二段22远离所述第一段21的一端。

如图2所示，第一转轴3可转动地设于内机匣2内，且穿过第一段21，第一转轴3的中轴线与内机匣2的中轴线共线设置，内涵道200围绕于第一转轴3外。同时，第一转轴3的一端可由第一段21可向第二段22内延伸。

如图2所示，为了便于对第一转轴3进行支撑，内机匣2的第一段21内可设有第一支承11和第二支承12，其中：第一支承11和第二支承12均可固定于内机匣2内壁并沿内机匣2的径向延伸，第一支承11和第二支承12可沿轴向分布，且第一支承11可位于第二支承12远离外进气端端一侧，第一转轴3的一端可穿过第一支承11并穿入外机匣1内，且第一转轴3可通过轴承与第一支承11转动连接，第一转轴3的另一端可通过轴承与第二支承12转动连接，从而使得第一转轴3可转动地设于内机匣2的第一段21内。当然，也可以是通过其它安装方式将第一转轴3可转动地设于第一段21内，在此不再详述。

如图2和图3所示，第一风扇4可设于外机匣1内，且位于内机匣2靠近外进气端的一侧，第一风扇4可与第一转轴3连接，从而可与第一转轴3同步转动。此外，第一风扇4的外径可大于内机匣2的外径，使得第一风扇4的外缘可延伸至与外涵道100对应的位置，在第一风扇4转动时，可同时向外涵道100和内涵道200形成气流。

在一实施方式中，如图2和图3所示，第一风扇4可包括内叶片部41、第一连接部42和外叶片部43，其中：

内叶片部41可与第一转轴3连接，且可与第一段21靠近外进气端的一端相对，即与内涵道200相对，以便形成进入内涵道200的气流。举例而言，第一风扇4还可包括内叶片中心部44，内叶片部41可通过内叶片中心部44与第一转轴3连接，具体的，内叶片中心部44可套设于第一转轴3上并固定连接，内叶片部41可环绕内叶片中心部44的外周，并可通过卡接、焊接或一体成型连接等方式连接。内叶片部41可与内涵道200相对，内叶片部41的外缘可与第一段21的内缘对齐，当然，也可小于第一段21的内缘。

内叶片部41可包括至少一个内叶片组，每个内叶片组包括多个周向分布的内叶片，内叶片的形状和尺寸在此不做特殊限定，只要能在转动时，形成进入内涵道200的气流即可。若内叶片组的数量为多个，则各个内叶片组沿轴向分布。

第一连接部42可环绕内叶片部41设置，并与内叶片部41的外周连接，且第一连接部42可与第一段21对齐，使得第一连接部42与外机匣1之间形成与外涵道100连通的通道，当然，该通道也可视为外涵道100的一部分。第一连接部42可与第一段21靠近外进气端的一端可转动地配合，保证第一段21不会对第一风扇4的转动造成干涉。举例而言，第一连接部42可为环形结构，内叶片部41可位于第一连接部42内，并与第一连接部42的内壁通过焊接、卡接或一体成型等方式连接。

外叶片部43可环绕第一连接部42设置，并与第一连接部42的外周通过焊接、卡接或一体成型等方式连接，使得外叶片部43可与内叶片部41和第一连接部42同步转动；外叶片部43可与外涵道100相对，在外叶片部43转动时，可形成进入外涵道100的气流。

外叶片部43可包括多个外叶片组，例如两个、三个等，各外叶片组可沿轴向分布，且每个外叶片组可包括多个周向分布的外叶片，外叶片的形状和尺寸在此不做特殊限定，只要能在转动时，形成进入外涵道100的气流即可。当然，外叶片组的数量也可以是一个。

内叶片部41、第一连接部42和外叶片部43可为一体式结构，也可以是固定连接的独立结构。内叶片中心部44可与内叶片部41为一体式结构，也可以固定连接的独立结构。

当然，在本公开的其它实施方式中，第一风扇4也可以是其它结构，只要能同时向外涵道100和内涵道200形成气流即可，在此不再一一列举。

如图2和图4所示，第二风扇5可连接于第一转轴3，并可由第一段21和第二段22之间的间隙伸入外涵道100，并可相对第一段21和第二段22转动。

在一实施方式中，如图2和图4所示，第二风扇5可包括增压部51、第二连接部52和涡轮部53，其中：

增压部51可与第一转轴3连接，且位于内涵道200内，增压部51的外周可与内机匣2的内壁转动配合，并可与第一转轴3同步转动，增压部51可作为内涵道200的增压级，以增大内涵道200内的气流的压力。举例而言，第二风扇5还可包括增压中心部54，增压部51可通过增压中心部54与第一转轴3连接，具体的，增压中心部54可套设于第一转轴3上并固定连接，增压部51可环绕增压中心部54的外周，并可通过卡接、焊接或一体成型连接等方式连接，增压中心部54的边缘可形成有轴向延伸的止挡部，止挡部与内机匣2间的空间可为内涵道200的一部分，从而可使增压部51位于内涵道200内。

增压部51可包括多个增压叶片组，各增压叶片组沿轴向分布，且每个增压叶片组可包括多个增压叶片，各个增压叶片可沿周向分布，增压叶片的形状和尺寸在此不做特殊限定，只要能在转动时，实现对内涵道200气流的增压即可。当然，增压叶片组的数量也可以是一个。

第二连接部52可环绕增压部51设置，并与增压部51的外周连接，从而可与增压部51同步转动；同时，第二连接部52可转动地配合于第一段21和第二段22之间，可将外涵道100和内涵道200隔开，且使得第二风扇5可穿过内机匣2，并可相对内机匣2转动。第二连接部52与内机匣2之间形成于的通道可视为内涵道200的一部分。举例而言，第二连接部52可为环形结构，增压部51可位于第二连接部52内，并与第二连接部52的内壁通过焊接、卡接或一体成型等方式连接。

涡轮部53可环绕第二连接部52设置，并可与第二连接部52的外周通过焊接、卡接或一体成型等方式连接，使得涡轮部53可与增压部51和第二连接部52同步转动。同时，涡轮部53可位于外涵道100内，其外周可与外机匣1的内壁转动配合，涡轮部53即为第二风扇5伸入外涵道100的部分。

涡轮部53可包括多个涡轮叶片组，各涡轮叶片组沿轴向分布，且每个涡轮叶片组可包括多个周向分布的涡轮叶片。涡轮叶片的形状和尺寸在此不做特殊限定，只要能在气流的作用下转动，以驱动第一转轴3转动即可。当然，涡轮叶片的数量也可以是一个。

增压部51、第二连接部52和涡轮部53可为一体式结构，也可以是固定连接的独立结构。增压部51可与增压中心部54为一体式结构，也可以固定连接的独立结构。

如图2所示，第一燃烧室6可设于外涵道100内，且位于第一风扇4和第二风扇5之。第一燃烧室6可具有入口和出口，该入口可朝向外机匣1的外进气端，该出口可朝向外机匣1的外出气端，气流可由入口进入第一燃烧室6，并由出口流出，可在穿过第一燃烧室6的过程中使气流燃烧，变化高温气流，经第二风扇5的涡轮部53膨胀后喷出，从而使外涵道100的气流的推力增大。

第一燃烧室6与外机匣1可为一体式结构，或可为设于外机匣1内的独立腔体。

对于具有多个增压叶片组的第二风扇5而言，第二连接部52可环绕连接于各增压叶片组中距离第一风扇4最远的一增压叶片组的外周，并向远离第一风扇4的方向延伸，使得增压部51与涡轮部53在轴向上错开设置，第一燃烧室6的位置可与增压部51对应。

如图2所示，本公开实施方式的发动机还可以包括第二转轴7、压气组件8、涡轮组件9和第二燃烧室10，其中：

第二转轴7可转动地设于第二段22内，且与第一转轴3同轴线设置，第一转轴3的中轴线与内机匣2的中轴线共线，内涵道200围绕于第二转轴7外，且第二转轴7与第一转轴3可沿轴向间隔设置，使得第二转轴7和第一转轴3能相互独立转动。

为了便于对第二转轴7进行支撑，内机匣2的第二段22内可设有第三支承13，第三支承13可固定于内机匣2内壁并沿内机匣2的径向延伸，且第三支承13可位于第一支承11远离第二支承12的一侧。第二转轴7的一端可通过轴承与第一支承11转动连接，另一端可通过轴承与第二支承12转动连接，从而使得第二转轴7可转动地设于内机匣2的第二段22内。当然，也可以是通过其它安装方式将第二转轴7可转动地设于第二段22内，在此不再详述。

此外，第二转轴7与第一转轴3也可以通过焊接或一体成型等方式连接，从而可同步转动。

如图2所示，压气组件8可与第二转轴7连接，且位于内涵道200内与第二段22对应的区域内，即位于增压部51远离第一风扇4的一侧，通过增压部51增压的气流可通过压气组件8增压。压气组件8的外周可与内机匣2的内壁转动配合，并可与第二转轴7同步转动，压气组件8可增大内涵道200内的气流的压力。举例而言，压气组件8可通过压气中心部与第二转轴7连接，具体的，压气中心部可套设于第二转轴7上并固定连接，压气组件8可环绕压气中心部的外周，并可通过卡接、焊接或一体成型连接等方式连接，压气中心部的边缘可形成有轴向延伸的止挡部，止挡部与内机匣2间的空间为内涵道200的一部分，从而可使压气组件8位于内涵道200内。

压气组件8可包括多个压气叶片组，各压气叶片组沿轴向分布，且每个压气叶片组可包括多个压气叶片，各个压气叶片可沿周向分布，压气叶片的形状和尺寸在此不做特殊限定，只要能在转动时，实现对内涵道200气流的增压即可。当然，压气叶片组的数量也可以是一个。

如图2所示，涡轮组件9可与第二转轴7连接，且位于内涵道200与第二段22对应的区域内，并位于压气组件8远离外机匣1的外出气端的一侧；涡轮组件9的外周可与内机匣2的内壁转动配合，并可与第二转轴7同步转动，涡轮组件9可在气流的作用下转动。举例而言，涡轮组件9可通过涡轮中心部与第二转轴7连接，具体的，涡轮中心部可套设于第二转轴7上并固定连接，涡轮组件9可环绕涡轮中心部的外周，并可通过卡接、焊接或一体成型连接等方式连接，涡轮中心部的边缘可形成有轴向延伸的止挡部，止挡部与内机匣2间的空间为内涵道200的一部分，从而可使涡轮组件9位于内涵道200内。

涡轮组件9可包括多个涡轮叶片组，各涡轮叶片组沿轴向分布，且每个涡轮叶片组可包括多个周向分布的涡轮叶片。涡轮叶片的形状和尺寸在此不做特殊限定，只要能在气流的作用下转动，以驱动第二转轴7转动即可。当然，涡轮组件9的涡轮叶片的数量也可以是一个。

如图2所示，第二燃烧室10可设于内涵道200，且位于压气组件8和涡轮组件9之间。第二燃烧室10可具有入口和出口，该入口可朝向外机匣1的外进气端，该出口可朝向外机匣1的外出气端，经过压气组件8加压的气流可由入口进入第二燃烧室10，并由出口流出，在穿过第二燃烧室10的过程中可使气流燃烧，变为高温气流，并可作用于涡轮组件9，经涡轮组件9膨胀后喷出，从而通过内涵道200的气体提供推力。

第二燃烧室10与内机匣2可为一体式结构，或可为设于内机匣2内的独立腔体。

本公开实施方式的发动机还可包括喷口部，喷口部可为尾喷管，喷口部的一端可连接于内机匣2的内出气端，另一端向远离内机匣2的方向延伸，用于向引导气流排出。此外，本公开实施方式的发动机还可以包括其它部件，在此不再详述。

本公开实施方式还提供一种飞行器，可包括上述实施方式的发动机，该发动机的结构在此不再赘述。该飞行器可以是固定翼飞行器，例如战斗机等，在此不再一一列举。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。