风扇增压级以及涡扇发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航空发动机技术领域，具体而言，涉及一种风扇增压级以及具有该风扇增压级的涡扇发动机。
【背景技术】
[0002]应用于高空长航时的飞行器通常使用涡扇发动机，即要求涡扇发动机在高空能够为飞行器提供长时间的稳定飞行能力。由于高空中空气的压力，温度和密度都较低，也意味着雷诺数低。当雷诺数小于临界雷诺数3.5 X 15时，涡扇发动机性能衰减，而现有涡扇发动机无法满足高空航行所要求的较好的高空适应性以及长时间巡航所要求的较低的耗油率和良好的稳定性。
【发明内容】
[0003]本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种高空适应性较好的风扇增压级。
[0004]本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种高空适应性较好且耗油率较低的涡扇发动机。
[0005]为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]根据本发明的一个方面，提供一种风扇增压级，用于设置在涡扇发动机内，所述涡扇发动机具有进气口、风扇增压级以及压气机，所述风扇增压级包括一级风扇转子、内涵道以及外涵道;所述风扇转子的入口连接于所述进气口；所述内涵道的入口连接于所述风扇转子的出口，其出口连接于所述压气机的入口，所述内涵道内设有风扇内涵静子以及多级增压级，所述风扇内涵静子位于所述内涵道入口与增压级之间；所述外涵道的入口连接于所述风扇转子的出口，且所述外涵道设于所述内涵道的外周，所述外涵道内设有风扇外涵静子。
[0007]根据本发明的其中一个实施方式，所述风扇转子为宽弦叶片。
[0008]根据本发明的其中一个实施方式，所述宽弦叶片的展弦比为1.3?1.7。
[0009]根据本发明的其中一个实施方式，所述风扇增压级的外涵增压比为1.5?2.0，其内涵增压比为2.3?2.8。
[0010]根据本发明的其中一个实施方式，所述风扇增压级的涵道比为3.0?3.5。
[0011]根据本发明的其中一个实施方式，所述内涵道内设有两级增压级，分别为第一增压级和第二增压级，所述第一增压级位于所述风扇内涵静子与第二增压级之间，所述第二增压级位于所述第一增压级与内涵道的出口之间。
[0012]根据本发明的其中一个实施方式，所述第一增压级包括第一级转子以及第一级静子，所述第一级转子位于所述风扇内涵静子与所述第一级静子之间；和/或，所述第二增压级包括第二级转子以及第二级静子，所述第二级转子位于所述第一级静子与所述第二级静子之间。
[0013]根据本发明的其中一个实施方式，所述风扇外涵静子为串列静子。
[0014]根据本发明的其中一个实施方式，所述外涵道内的气流通过所述串列静子实现
40°?50°折转。
[0015]根据本发明的另一个方面，提供一种涡扇发动机，其中，所述涡扇发动机包括进气口、压气机、燃烧室、涡轮以及所述的风扇增压级。
[0016]由上述技术方案可知，本发明提出的涡扇发动机的优点和积极效果在于:
[0017]本发明提出的涡扇发动机通过其风扇增压级的一级风扇和多级增压级的设计，使该涡扇发动机具有良好的高空适应性。随着飞行器飞行高度的增加，该涡扇发动机的性能衰减较为缓慢，在例如19km左右的飞行高度仍能保持较好的性能。
【附图说明】
[0018]通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施方式的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中:
[0019]图1是根据一示例性实施方式示出的一种涡扇发动机的气动布局示意图。
[0020]其中，附图标记说明如下:
[0021 ] 1.风扇转子;2.内涵道;21.风扇内涵静子;22.第一增压级;221.第一级转子;222.第一级静子;23.第二增压级;231.第二级转子;232.第二级静子;3.外涵道;31.风扇外涵静子;311.第一外涵静子;312.第二外涵静子。
【具体实施方式】
[0022]体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。
[0023]在对本发明的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本发明的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“入口”、“出口”、“外周”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。
[0024]请参考图1，图1中代表性地示出了能够体现本发明提出的涡扇发动机的原理的气动布局示意图，主要表示该涡扇发动机的风扇增压级的气动布局示意图。其中，在以下对该示例性实施方式的描述中，是以一种涡扇发动机为例进行说明的。然而，本领域技术人员容易理解的是，由于涡扇发动机通常还包括压气机、燃烧室即涡轮等结构，因此，为了将本发明提出的涡扇发动机，特别是其风扇增压级与上述结构结合而组成涡扇发动机，而对上述涡扇发动机特别是其风扇增压级做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的涡扇发动机的原理的范围内。
[0025]风扇增压级实施方式
[0026]如图1所示，在本实施方式中，本发明提出的风扇增压级可以用于设置在涡扇发动机内，该涡扇发动机具有进气口、风扇增压级、压气机(例如中压压气机或高压压气机)和其他结构(例如燃烧室和涡轮等)，且进气口、压气机和其他结构未图示。其中，该风扇增压级主要包括一级风扇转子1、内涵道2以及外涵道3。
[0027]如图1所示，在本实施方式中，风扇转子I可以优选为宽弦叶片，且风扇转子I的入口连接于进气口，以将由进气口进入涡扇发动机的气流经该风扇转子I旋转增压后，再分为两股气流分别流向内涵道2和外涵道3。其中，在本实施方式中，该宽弦叶片的展弦比优选为
1.3?1.7，以进一步提高雷诺数，从而降低雷诺数过低对涡扇发动机的影响。然而，本领域技术人员容易理解的是，为了通过对风扇转子I的优化设计而达到提高雷诺数的效果，而对上述风扇增压级的风扇转子I的数量和布置方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的风扇增压级的原理的范围内。
[0028]如图1所示，在本实施方式中，内涵道2的入口连接于风扇转子I的出口，其出口连接于压气机(例如中压压气机或高压压气机)的入口，且该内涵道2内设有风扇内涵静子21以及两级增压级。其中，风扇内涵静子21位于内涵道2入口与这两级增压级之间，且该风扇增压级的内涵增压比可以优选为2.3?2.8。两级增压级分别为第一增压级22和第二增压级23，第一增压级22位于风扇内涵静子21与第二增压级23之间，第二增压级23位于第一增压级22与内涵道2的出口之间。具体而言，第一增压级22包括第一级转子221以及第一级静子222，第一级转子221位于风扇内涵静子21与第一级静子222之间，第二增压级23包括第二级转子231以及第二级静子232，第二级转子231位于第一级静子222与第二级静子232之间。然而，本领域技术人员容易理解的是，为了通过对内涵道2及其内部的风扇内涵静子21与各增压级的优化设计，而达到使涡扇发动机适应高空长航时飞行要求的效果，而对上述风扇增压级的内涵道2特别是其内部的风扇内涵静子21与增压级的数量和布置方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的风扇增压级的原理的范围内。
[0029]如图1所示，在本实施方式中，外涵道3的入口连接于风扇转子I的出口，且该外涵道3设于内涵道2的外周。其中，该风扇增压级的外涵增压比可以优选为1.5?2.0，且该外涵道3内设有风扇外涵静子31。在本实施方式中，该风扇内涵静子21可以优选为串列静子，SP风扇内涵静子21由串列布置的第一外涵静子311和第二外涵静子312组成，以使流经外涵道3内的气流通过上述串列静子实现40°?50°的大折转，同时，串列静子的设计还具有总压损失小和工作范围大的特点。然而，本领域技术人员容易理解的是，为了通过对外涵道3及其内部的