一种齿轮传动间冷回热辅助动力装置及辅助动力系统的制作方法

本申请属于动力装置，尤其涉及一种齿轮传动间冷回热辅助动力装置及辅助动力系统。

背景技术：

1、辅助动力装置是装在飞机上的一套不依赖机外任何能源、自成体系的小型发动机，用于为飞机发动机的起动、地面维护等提供电力和压缩空气等辅助能源，对提高飞机的安全性、自主保障性有重要作用，产品多达百余种，功率从几十千瓦到上千千瓦，已成为飞机必不可少的关键机载设备。

2、随着未来飞机几何安装空间、环保噪声排放的进一步限制和对气动性能指标的不懈追求，传统的辅助动力装置结构布局采用高压轴直驱的方式，会导致辅助动力装置性能较差，噪声水平大，无法满足未来飞机的功能需求，因此，亟需一种新的辅助动力装置。

技术实现思路

1、为了解决辅助动力装置性能较差，无法满足未来飞机的功能需求，本发明提供一种齿轮传动间冷回热辅助动力装置及辅助动力系统，能提高辅助动力装置及辅助动力系统的性能，满足未来飞机的功能需求，突破辅助动力装置及辅助动力系统的极限，最大程度提升辅助动力装置及辅助动力系统的性能。所述技术方案如下：

2、第一方面，提供一种齿轮传动间冷回热辅助动力装置，包括：动力本体、齿轮传动装置、间冷器、回热器，

3、其中，动力本体的压气机包括低压压气机和高压压气机，两者之间采用齿轮传动装置和间冷器连接；齿轮传动装置与低压压气机和高压压气机连接，用于控制低压压气机和高压压气机的转速，低压压气机和高压压气机的转速不同；间冷器用于对低压压气机流出的空气进行降温，降温后的空气流入高压压气机；

4、回热器位于动力本体的涡轮出口，用于预热高压压气机流出的空气，预热后的空气进入燃烧室，提高辅助动力装置热效率。

5、其中，所述齿轮传动装置包括：太阳齿轮、多个行星齿轮、行星架和齿圈；其中，多个行星齿轮布置在齿圈内，并围绕太阳齿轮旋转，每个行星齿轮的轴心处通过连接轴与行星架固定连接；行星齿轮、行星架和齿圈为输出端，与高压压气机连接；太阳齿轮为输入端，与低压压气机连接。

6、可选地，齿轮传动装置的太阳齿轮、行星齿轮的齿轮传动比为2～6，以实现辅助动力装置结构紧凑高效。

7、可选地，动力本体包括依次连接的进气系统、压气机、燃烧室、涡轮、排气系统，

8、压气机对进气系统吸入的空气进行增压，燃烧室对增压后的空气进行点火燃烧，点火燃烧的空气经过涡轮和排气系统排出。

9、可选地，进气系统包括进气道，进气道为弯管结构，并采用热固性树脂基复合材料，以实现轻质化。

10、可选地，压气机包括转子、静子和机匣，机匣靠近转子的位置设有允许来自进气系统的部分气流通过的组合槽，用于保证转子能正常转动，进而对压气机实现扩稳增效。

11、可选地，燃烧室为环形燃烧室或罐式燃烧室，燃烧室包括周向均布的双流路供油喷嘴和高能点火器，双流路供油喷嘴为6～20个，高能点火器周向均布2～6个，以实现高温升顺流的目的。

12、可选地，涡轮为高压向心涡轮和低压轴流涡轮的组合形式，或者为双级轴流涡轮的形式；涡轮采用高温合金铸造技术或者增材制造技术进行加工。

13、可选地，排气系统包括尾喷管，出口设有降低气流噪音的消音锯齿结构，以实现辅助动力装置的低噪音特性。

14、第二方面，提供一种辅助动力系统，包括第一方面任一所述的齿轮传动间冷回热辅助动力装置。

15、本发明的有益效果在于：

16、本发明提供的一种齿轮传动间冷回热辅助动力装置及辅助动力系统，通过齿轮传动装置驱动高压压气机和低压压气机，无需采用高压轴直驱的方式，并且通过间冷器减少了压气机的耗功，通过回热器减少了燃油的消耗，所以能提高辅助动力装置的性能；另外，通过对动力本体的结构改进，实现了高效稳定的气动布局。本发明的装置及系统高效稳定，有利于降低飞机的耗油率，提高飞机的经济性。

技术特征：

1.一种齿轮传动间冷回热辅助动力装置，其特征在于，包括：动力本体、齿轮传动装置、间冷器、回热器，

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述齿轮传动装置包括：太阳齿轮、多个行星齿轮、行星架和齿圈；其中，多个行星齿轮布置在齿圈内，并围绕太阳齿轮旋转，每个行星齿轮的轴心处通过连接轴与行星架固定连接；行星齿轮、行星架和齿圈为输出端，与高压压气机连接；太阳齿轮为输入端，与低压压气机连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，齿轮传动装置的太阳齿轮、行星齿轮的齿轮传动比为2～6。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，动力本体包括依次连接的进气系统、压气机、燃烧室、涡轮、排气系统，

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，进气系统包括进气道，进气道为弯管结构，并采用热固性树脂基复合材料。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，压气机包括转子、静子和机匣，机匣靠近转子的位置设有允许来自进气系统的部分气流通过的组合槽。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，燃烧室为环形燃烧室或罐式燃烧室，燃烧室包括周向均布的双流路供油喷嘴和高能点火器，双流路供油喷嘴为6～20个，高能点火器周向均布2～6个。

8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，涡轮为高压向心涡轮和低压轴流涡轮的组合形式，或者为双级轴流涡轮的形式；涡轮采用高温合金铸造技术或者增材制造技术进行加工。

9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，排气系统包括尾喷管，出口设有降低气流噪音的消音锯齿结构。

10.一种辅助动力系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一所述的齿轮传动间冷回热辅助动力装置。

技术总结
本申请提供一种齿轮传动间冷回热辅助动力装置及辅助动力系统，属于动力装置技术领域，该动力本体的压气机包括低压压气机和高压压气机，两者之间采用齿轮传动装置和间冷器连接；齿轮传动装置与低压压气机和高压压气机连接，用于控制低压压气机和高压压气机的转速，低压压气机和高压压气机的转速不同；间冷器用于对低压压气机流出的空气进行降温，降温后的空气流入高压压气机；回热器位于动力本体的涡轮出口，用于预热高压压气机流出的空气，预热后的空气进入燃烧室；通过本发明，能提高辅助动力装置及辅助动力系统的性能，满足未来飞机的功能需求，突破辅助动力装置及辅助动力系统的极限，最大程度提升辅助动力装置及辅助动力系统的性能。

技术研发人员：黄松,朱家桢,陆川
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21