基于微型涡喷发动机的级中引气式压气机制造技术

本发明专利技术公开的基于微型涡喷发动机的级中引气式压气机，涉及一种微型涡喷发动机结构装置，可为超轻型翼尖喷气式旋翼飞行器的提供压缩空气。包括前端盖、斜流式异型离心叶轮、级中扩压器、级后扩压器、双通道蜗壳式集气环等结构。其核心在于：采用一台匹配设计的微型涡喷发动机，在其压气机部位增加引气结构，使压气机的压缩和引气功能融合，由离心叶轮中间部位引出满足飞行器所需要的压缩空气，从而推动旋翼旋转。这种结构的压气机与通常使用的微型涡喷发动机压气机有很大的区别。本发明专利技术采用的压气机结构形式，可同时满足飞行器引气和发动机工作两方面要求，使动力系统结构更紧凑，重量更轻。更好地满足这种旋翼飞行器的动力要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利涉及一种微型涡喷发动机结构装置，可为超轻型翼尖喷气式旋翼飞行器的提供压缩空气。确切地说是用一台经过匹配性设计的微型涡喷发动机，在其压气机部位增加引气结构，使压气机的压缩和引气功能融合，由离心叶轮中间部位引出满足飞行器所需要的压缩空气，从而推动旋翼旋转。级中引气式压气机，同时满足飞行器引气和发动机工作两方面要求，使动力系统结构更紧凑，重量更轻。
技术介绍
限于超轻型旋翼飞行器对于重量的苛刻要求，采用翼尖喷气驱动的方式受到关注，即利用压缩空气在旋翼的翼尖喷出产生反作用力推动旋翼旋转。这就必须考虑一种压气机装置，能够持续地提供所需的压缩空气。本专利技术采用的级中引气的压气机结构形式，可以使动力系统结构更紧凑，重量更轻，更好地满足这种旋翼飞行器的动力要求。限于超轻型旋翼飞行器对于重量的苛刻要求，采用翼尖喷气带动旋翼旋转的方式受到关注。由于要利用压缩空气在旋翼翼尖喷出产生的反作用力来推动旋翼旋转，这就必须考虑一种空气压缩装置，能够持续稳定地提供所需的压缩空气。基于这一要求，本专利设计了一种引气加压缩的压气机结构形式，作为微型涡喷发动机的结构单元。该压气机能够提供满足飞行器所需的压力、温度和流量要求的压缩空气。本专利采用的压气机，需要对微型涡喷发动机的进气单元和尾喷口进行匹配性设计，同时要考虑引气不会对发动机的运行带来大的影响。这种方式可以使整个动力系统结构更加紧凑，重量更轻，性能更优良。
技术实现思路
与传统的电驱动或其它动力驱动的压缩空气装置不同，本专利提供一种能持续稳定地产生压缩空气的压气机，它作为一台进行过匹配性设计的微型涡喷发动机的结构单元，可提供翼尖喷气式超轻型旋翼飞行器所需要的压缩空气，并满足发动机的正常工作。它要求为飞行器提供较大流量和较高压力的压缩空气，并能够在50000?250000rpm的转速范围内稳定工作。为解决上述问题，本专利所采用的技术方案如下:一种基于微型涡喷发动机的级中引气式压气机，包括前端盖、斜流式异型离心叶轮、级中扩压器、级后扩压器、双通道蜗壳式集气环等结构。前端盖与发动机进气道相连，而斜流式异型离心叶轮则安装在发动机主轴上；级中扩压器与发动机燃烧室机匣前端相连，而级后扩压器则支撑在燃烧室机匣内；双通道蜗壳式集气环围绕在级中扩压器上，与前端盖和级中扩压器相连。级中引气式压气机作为微型涡喷发动机的核心单元，需要考虑引气和发动机正常工作的需要。采用加大流量的斜流式异型离心叶轮，在叶轮中部位置设置级中扩压器和双通道蜗壳式集气环，将压力、温度、流量满足需求的压缩空气引出。剩余空气继续被叶轮压缩，通过级后扩压器进入发动机燃烧室，来保证发动机的持续工作。级中引气式压气机的设计重点在于斜流式异型叶轮、级中扩压器和双通道涡壳式集气环的性能和结构设计及相互匹配关系。应根据飞行器所需压缩空气的流量和压力来确定压气机的详细设计方案，并需要与微型涡喷发动机的其它部件进行匹配性设计。通常情况下，离心式叶轮可以达到4.0的增压比，如果进行优化设计，增压比可提高到6.0以上。采用斜/径向级中扩压器的作用一是导流，二是进一步提高空气压力，三是将飞行器引气与发动机工作空气进行分离，并需要保证气流在进入蜗壳集气环之前不发生大的转折，尽量减小了流动损失。双通道式蜗壳集气环与传统的单通道蜗壳集气环有很大不同，它采用了渐开线式流道设计，目的是较为均匀收集沿径向向四周流出的空气，尽可能降低压力波动，并且在对称方向得到流量基本相同的两股气流。发动机还需考虑流量匹配的进气道以及为增加涡轮功的尾喷口设计。同时压气机前端盖的结构也应与进气道相适应。本专利的基于微型涡喷发动机的级中引气式压气机，可以提供压力为0.25?0.45兆帕、流量为0.25?2.0公斤、温度为70?200°C的压缩空气。【附图说明】图1是本专利的级中引气式压气机与匹配的微型涡喷发动机装配关系示意图。图2是本专利的级中引气式压气机结构示意图。图3是本专利的级中引气式压气机采用的斜流式异型离心叶轮。图4是本专利的级中引气式压气机采用的级中扩压器。图5是本专利的级中引气式压气机采用的级后扩压器。图6是本专利的级中引气式压气机采用的双通道蜗壳式集气环。图7是本专利的级中引气式压气机采用的前端盖。图中:1.起动电机，2.起动电机支撑架，3.离合器，4.进气道，5.级中引气式压气机单元，6.燃烧室机匣，7.燃烧室，8.主轴，9.涡轮导向器，10.涡轮，11.尾喷口，12.前端盖，13.斜流式异型离心叶轮，14.级中扩压器，15.双通道蜗壳式集气环，16.级后扩压器。【具体实施方式】下面，结合附图以及【具体实施方式】，对本专利做进一步描述，以便更清楚地理解本专利所要求保护的技术思路。如图1所示，为本专利的级中引气式压气机与匹配的微型涡喷发动机装配关系。图中5所示的虚线框为级中引气式压气机单元，其余部分为匹配的微型涡喷发动机主要结构和单元体。图2显示了级中引气式压气机的主要结构。包括前端盖12、斜流式异型离心叶轮13、级中扩压器14、双通道蜗壳式集气环15和级后扩压器16等零组件。前端盖12与发动机进气道4相连，而斜流式异型离心叶轮13则安装在发动机主轴8上；级中扩压器14与发动机燃烧室机匣6前端相连，而级后扩压器16则支撑在燃烧室机匣6内；双通道蜗壳式集气环15围绕在级中扩压器14上，与前端盖16和级中扩压器14相连。图3?图7则分别显示了斜流式异型离心叶轮、级中扩压器、级后扩压器、双通道蜗壳式集气环和前端盖等零组件的结构形式和主要特征。关于微型涡喷发动机的匹配性设计不在本专利中详细描述。级中引气式压气机的工作原理如下:级中引气式压气机作为微型涡喷发动机的核心单元，在发动机达到正常工作状态时，压气机通过级中扩压器14分出满足流量和压力需要的压缩空气经过双通道涡壳式集气环15向两侧引出到飞行器，剩余气流继续被压缩，通过级后扩压器16进入燃烧室7参与燃烧，以维持微型涡轮发动机的正常工作。上述实施方式仅为本专利的优选实施方式，不能以此来限定本专利的保护范围，本领域的技术人员在本专利的基础上所作的任何非实质性的变化及替换均属于本专利所要求保护的范围。【主权项】1.一种基于微型涡喷发动机的级中引气式压气机，其特征在于:用一台经过匹配性设计的微型涡喷发动机，在其压气机部位增加引气结构，使压气机的压缩和引气功能融合，由离心叶轮中间部位引出满足飞行器所需要的压缩空气。2.如权利要求1所述的基于微型涡喷发动机的级中引气式压气机，其特征在于:包括前端盖、斜流式异型离心叶轮、级中扩压器、级后扩压器、双通道蜗壳式集气环等主要结构。3.如权利要求1所述的基于微型涡喷发动机的级中引气式压气机，其特征在于:前端盖与发动机进气道相连，而斜流式异型离心叶轮则安装在发动机主轴上；级中扩压器与发动机燃烧室机匣前端相连，而级后扩压器则支撑在燃烧室机匣内；双通道蜗壳式集气环围绕在级中扩压器上，与前端盖和级中扩压器相连。4.如权利要求2所述的基于微型涡喷发动机的级中引气式压气机，其特征在于:采用加大流量的斜流式异型离心叶轮，在叶轮中部位置设置级中扩压器和双通道蜗壳式集气环，将压力、温度、流量满足需求的压缩空气引出。剩余空气继续被叶轮压缩，通过级后扩压器进入发动机燃烧室，来保证发动机的持续工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微型涡喷发动机的级中引气式压气机，其特征在于：用一台经过匹配性设计的微型涡喷发动机，在其压气机部位增加引气结构，使压气机的压缩和引气功能融合，由离心叶轮中间部位引出满足飞行器所需要的压缩空气。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张新宇，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：张澄宇，张新宇，
类型：发明
国别省市：陕西;61