一种螺管转子风扇发动机制造技术

本分案申请发明专利技术公开了对航空燃气涡轮喷气发动机作出重大改进而得的航空燃气螺管转子发动机其中之一的一种螺管转子风扇发动机。该一种螺管转子风扇发动机是以燃气螺管转子喷气发动机为核心机，都是用单位质量表面积小又是整体的螺管转子代替了叶片涡轮来转换能量和用环形燃烧室代替单薄的火焰筒来把燃料的化学能转化为热能，使的它用寿命长、故障少、造价低、可靠性高。使一种螺管转子风扇发动机具有核心机优点外还有节能优点。

A helical tube rotor fan engine

The invention of this sub-case application discloses a solenoid rotor fan engine, one of the aero-gas solenoid rotor engines, which has made significant improvements to the aero-gas turbine jet engine. This kind of spiral tube rotor fan engine is a gas spiral tube rotor jet engine as the core engine. It uses a small surface area of a unit mass and a whole spiral tube rotor instead of a blade turbine to convert energy and uses a ring combustion chamber instead of a thin flame tube to convert the chemical energy of fuel into heat energy, so that it has a long life. Low failure, low cost and high reliability. A screw rotor fan engine has the advantages of the core, and has the advantages of energy saving.

【技术实现步骤摘要】
一种螺管转子风扇发动机
本申请是申请日：2017年04月15日，专利申请号：201710281816.X，专利技术创造名称：航空燃气螺管转子发动机，的分案申请。本专利技术涉及航空燃气涡轮发动机，具体来说涉及对现有技术作出重大改进的一种螺管转子风扇发动机。
技术介绍
航空燃气涡轮发动机简称航空燃气发动机，包括涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮风扇发动机四种，是现代固定翼飞机和直升机的主要动力装置。由压气机、燃烧室和驱动压气机的燃气涡轮所组成的涡轮喷气发动机又称为核心机，因为它是用来提供高压、高温燃气的，因此又称为燃气发生器，其余三机种均由它衍生而来。航空燃气涡轮发动机寿命短是世界性难题。据资料对航空发动机强国显示：俄罗斯AL-31F发动机标称首翻期寿命可达1000小时，然而使用过程中根本达不到，实际上总寿命只有900小时，大修寿命仅有300小时(这款发动机被用于我国歼10和歼11战机上)；美国F-100、F-110军用航空发动机工作寿命和首翻期寿命一般都可达4000小时和1000小时。我国采用单晶涡轮叶片和整体粉末冶金涡轮盘技术，自行研制的太行改进型发动机WS10A的使用寿命达到了2000至3000小时，已经远远超过俄罗斯产品。按照每年约240-300小时的训练和值班飞行时数来计算，通常不到时4年就需要更换全新发动机。对平均寿命可达到20年之久的战斗机来说，如果4年更换一次全新发动机，就需要约5台发动机，造成了巨大的浪费。可见，造价非常昂贵的飞机心脏——发动机，寿命却只有区区几千小时进行倒计时，令人感到惊讶与惋惜。造成航空燃气涡轮发动机寿命短的主要原因：一是使用了火焰筒燃烧室来把化学能转化为热能；二是使用了叶片式涡轮来把热能转换为机械功。使用火焰筒作燃烧室有许多明显和隐藏的隐患。火焰筒燃烧室是用来保证燃气涡轮发动机航空器在各种飞行状态下，将燃料的化学能转化为热能的装置。整个发动机工作的可靠性，在很大程度上取决于燃烧室工作的可靠性。燃烧室的工作条件十分恶劣，是在高速气流(100～150m/s)和贫油混合气，很大余气系数a＝3.0～4.5下进行复杂的物理和化学过程，当飞行条件和工作状态改变时，余气系数变化范围很大，猛收油门时a＞40～50，猛增大油门时a＜0.2。通常火焰筒燃烧室除担负将燃料的化学能转化为热能用于驱动压气机外，连喷气飞行所需热量的重任也要火焰筒燃烧室承担，火焰筒内部燃气温度高达2000℃，容热强度高达(2.1x103～10.3x103kJ/m3.h.Pa)，火焰筒燃烧室要承受高温高压、轴向力及惯性力产生的静负荷和振动外，由于温度场不均匀，还要承受热应力，以及燃气的热腐蚀。如此重要的火焰筒燃烧室，可它的零部件却主要是薄壁金属合金件，当然难免会出现例如：燃烧室出口局部温度过高，会引起涡轮叶片过热或烧毁，使燃烧室的可靠性差及寿命短，会使发动机的使用性能及工作可靠性变坏，燃烧室的工作不稳定，会导致熄火，使发动机停车。燃烧室工作情况的恶化，还会影响发动机的效率，例如：由于燃烧过程组织不好，会使燃烧室中的热量损失增加和燃油消耗增大，同时还会在火焰筒壁及涡轮叶片上产生积炭，火焰筒壁上的积炭使筒壁冷却变差，造成过热、变形、甚至开裂；涡轮叶片上的积炭使叶片的气动性能变差，降低涡轮效率，并影响发动机转子的平衡。使用了叶片式涡轮来把热能转换为机械功有多方面缺点。涡轮叶片的横截面积不可能大，高温高压下从叶尖到叶根承受应力能力就非常有限；通常物体单位质量的表面积越小，物体就越难燃烧，而涡轮叶片单位质量的表面积大，耐热能力就有限，命中注定了涡轮也是个很脆弱的部件。这样发动机要迅猛发挥大推力就受到限制，也不能以爆燃粗暴方式来获得喷气飞行推力。连喷气飞行所需热量也要流经涡轮，由于火焰筒出口温度场经常不均匀，涡轮还要承受热应力，以及燃气的热腐蚀，从而加速了它寿命的缩短。先进的航空燃气涡轮发动机技术是各国高度敏感和禁止出口的保密技术，从公开交流渠道获得根本不可能。我国航空燃气发动机技术还很落后，要提高，唯有自力更生。为提高涡轮发动机效率，专利申请号201410415779.3一种提高涡轮发动机效率的方法及其装置，首次提供了用等效于孔式涡轮的螺管转子代替涡轮转子来转换能量的螺管转子发动机，还提供了用外置容积式空气压缩与螺管转子发动机组合用作汽车发动机。专利申请号201610813636.7一种螺管转子及其发动机，提供了单端或双端螺管转子，和用它来构成能使主轴轴承受到的轴向推力至少接近0的一种螺管转子发动机。在此研究基础上，下面提供如何解决上述技术问题技术方案。
技术实现思路
专利技术目的：提供寿命长、安全可靠、节能、推力大的一种螺管转子风扇发动机。本专利技术通过下述技术方案来实现专利技术目的。一种螺管转子风扇发动机，包括涡轮风扇发动机，用一种燃气螺管转子喷气发动机作核心机，用一阶梯形自由螺管转子代替自由涡轮，自由螺管转子的螺管从入口到出口也为渐放形，核心机涡轮排气口与自由螺管转子的阶梯对应形成凹环，再与设有能调风量的第二环形函道组成第二环形燃烧室，调节第二环形函道的风门，能控制进入第二燃烧室的压缩空气量和流过自由螺管转子外围的压缩空气量，通过分别对第一、二环形燃烧室油门和风门的控制，能控制第一、二环形燃烧室的发热量，使螺管转子风扇发动机具有核心机最大转速输出压缩空气而喷气飞行推力接近0或核心机最大转速输出压缩空气而喷气飞行推力最大值的两种工作状态。由于采用了上述技术措施，本专利技术与现有技术相比能收到如下有益技术效果。1.具有一种燃气螺管转子喷气发动机(核心机)的优点。2.实现分工合作，避免了集中加热。第一燃烧室主管压气机，第二燃烧室主管喷气飞行。3.节能。在相同压缩空气流量和温度下，涡轮风扇发动机由于从火焰筒出来的燃气工质焓经过动力涡轮、自由涡轮转换为机械功后已下降了许多，再在尾喷管依靠工质的焓降而使工质的流动动能增大来推动飞机飞行就显得有点乏力，不利于节能。相比，本专利技术第一燃烧室主管了高压压气机所需功率，第二燃烧室主管喷气飞行，几乎能把全部压缩空气加热到尽可能高温度，又只经过自由涡轮转换为机械功驱动低压压气机，焓降量不大，排出压力和温度依然很高，焓降转换为流动动能就很大，喷气推动飞机飞行就显得非常有力。4.提供了两种操控功能选择。使螺管转子风扇发动机具有核心机最大转速输出压缩空气而喷气飞行推力接近0或核心机最大转速输出压缩空气而喷气飞行推力最大值的两种工作状态。附图说明下面对本专利技术提供的说明书示意图作进一步详细说明。图1是一种燃气螺管转子喷气发动机(即核心机)示意图。图1中，1.发动机机匣，2.压气机叶片，3.压气机转子，4.转轴，5.扩压器，6.L形能调风量的环形函道，7.第一环形燃烧室，8.阶梯形螺管转子，9.螺管排气口，10.尾喷管，11.点火装置，12.油门，13.燃油泵。图2是采用双转子压气机结构的一种螺管转子风扇发动机示意图。图2中，1.发动机机匣，2.高压压气机，3.低压压气机，4.扩压器，5.L形能调风量的第一环形函道，6.第一环形燃烧室，7.环形函道，8.阶梯形螺管转子，9.能调风量的第二环形函道，10.第二环形燃烧室，11.自由阶梯形螺管转子，12.尾喷管，13.第二点火装置，14.第二环形燃烧室油门本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺管转子风扇发动机，包括涡轮风扇发动机，其特征是：用一种燃气螺管转子喷气发动机作核心机，用一阶梯形自由螺管转子代替自由涡轮，自由螺管转子的螺管从入口到出口也为渐放形，核心机涡轮排气口与自由螺管转子的阶梯对应形成凹环，再与设有能调风量的第二环形函道组成第二环形燃烧室，调节第二环形函道的风门，能控制进入第二燃烧室的压缩空气量和流过自由螺管转子外围的压缩空气量，通过分别对第一、二环形燃烧室油门和风门的控制，能控制第一、二环形燃烧室的发热量，使螺管转子风扇发动机具有核心机最大转速输出压缩空气而喷气飞行推力接近0或核心机最大转速输出压缩空气而喷气飞行推力最大值的两种工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种螺管转子风扇发动机，包括涡轮风扇发动机，其特征是：用一种燃气螺管转子喷气发动机作核心机，用一阶梯形自由螺管转子代替自由涡轮，自由螺管转子的螺管从入口到出口也为渐放形，核心机涡轮排气口与自由螺管转子的阶梯对应形成凹环，再与设有能调风量的第二环形函道组成第二环形燃烧室，调节第二环形函道...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗显平，
申请(专利权)人：罗显平，
类型：发明
国别省市：广东,44