内燃波转子涡轴发动机制造技术

本发明专利技术公开一种内燃波转子涡轴发动机，其包括内燃波转子，内燃波转子设于压气机和燃气涡轮之间，内燃波转子包括转子以及两个静止密封盘；转子可转动地设于动力输出轴上，转子呈圆筒状且其中心轴与动力输出轴重合，转子外周环绕中心轴设有多个通道，转子设有点火器，以将进入通道的气体点火进行定容燃烧；两个静止密封盘分别相对静止地密封于转子的进口和出口，靠近转子进口的静止密封盘上设有进气端口，靠近转子出口的静止密封盘上设有出气端口，且进气端口与出气端口在围绕中心轴的圆周方向上交错设置。本发明专利技术将现有涡轴发动机的定压燃烧时替换为内燃波转子，无需提升涡轮前进气口温度，也无需增加复杂的回热设备就可以提升发动机的效率和性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空发动机
，具体而言，涉及一种内燃波转子涡轴发动机。
技术介绍
参阅图1，图1中示出一种现有涡轴发动机的原理示意图。如图1所示，该涡轴发动机结构一般为：动力输出轴16以及在动力输出轴16上沿其轴向依次设置的压气机11、定压燃烧室12、燃气涡轮13和动力涡轮14结构。在进口空气流量一定的情况下，现有的涡轴发动机性能提升主要有以下途径：一是不改变发动机结构，提高压气机11压比、提高压气机11与涡轮的部件效率；二是不改变发动机结构，提升热力循环峰值温度，即燃烧室峰值燃烧温度提高循环的热效率；三是改变发动机结构，采用回热技术，即将涡轮后的发动机尾气用于预热进入燃烧室的空气，提高燃烧室燃烧温度，改善发动机循环。提升部件效率、提高燃烧温度均能有效提升涡轴发动机性能。然而，现有涡轴发动机中的压气机11与涡轮都属于叶轮机械，是一种机械功与气体内能进行转化的设备，其气动与结构方面的研究已非常深入，部件效率挖掘的潜力有限。对涡轮与燃烧室部件来说，受限于材料与冷却，发动机循环温度提升幅度也十分有限，且十分依赖高温材料的发展，无法短期内获得大幅提高。配合参阅图2，图2中示出另一种现有涡轴发动机的原理示意图，即采用回热技术提高涡轴发动机热效率，提升涡轴发动机性能。如图2所示，该涡轴发动机是在上述的现有涡轴发动机上增加了一套复杂的回热设备(例如回热器15)与管路，大大增加了发动机重量与结构复杂性，一般用于对重量要求不高的地面燃气轮机上，主要为大功率、超大功率的固定电站、舰船动力与冷热电联供系统，适用范围有限。
技术实现思路
本专利技术的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种效率提升潜力较大且结构简单的内燃波转子涡轴发动机。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：根据本专利技术的一个方面，提供一种内燃波转子涡轴发动机，包括动力输出轴以及在所述动力输出轴上沿其轴向依次设置的压气机和燃气涡轮，其特征在于，所述内燃波转子涡轴发动机还包括内燃波转子，其设于所述压气机和所述燃气涡轮之间，所述内燃波转子包括转子以及两个静止密封盘；所述转子可转动地设于所述动力输出轴上，所述转子呈圆筒状且其中心轴与所述动力输出轴重合，所述转子外周环绕所述中心轴设有多个通道，所述转子设有点火器，以将进入所述通道的气体点火进行定容燃烧；所述两个静止密封盘分别相对静止地密封于所述转子的进口和出口，靠近所述转子进口的所述静止密封盘上设有进气端口，靠近所述转子出口的所述静止密封盘上设有出气端口，且所述进气端口与所述出气端口在围绕所述中心轴的圆周方向上交错设置。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述内燃波转子上设有波转子调速轴。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述内燃波转子的进气端口与所述压气机的出气口之间连通有前过渡段通道。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述前过渡段通道呈鹅颈型，其连通于所述压气机的部分与所述动力输出轴之间的径向距离小于其连通于所述内燃波转子的部分与所述动力输出轴之间的径向距离。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述内燃波转子的出气端口与所述燃气涡轮的进气口之间连通有后过渡段通道。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述压气机为双级轴流-单级离心组合式压气机。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述燃气涡轮为单级涡轮。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述内燃波转子涡轴发动机还包括进气道；所述进气道环绕所述动力输出轴设置在所述压气机的前侧，所述进气道的出气口连通于所述压气机的进气口。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述内燃波转子涡轴发动机还包括：动力涡轮，环绕所述动力输出轴设置在所述燃气涡轮的后侧，所述动力涡轮的进气口连通于所述燃气涡轮的出气口。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述动力涡轮为双级涡轮。由上述技术方案可知，本专利技术提出的内燃波转子涡轴发动机的优点和积极效果在于：本专利技术提出的内燃波转子涡轴发动机，将现有涡轴发动机的定压燃烧时替换为内燃波转子，与现有提升发动机性能的方式相比，采用上述内燃波转子的涡轴发动机，无需提升涡轮前进气口温度，也无需增加复杂的回热设备就可以提升发动机的效率和性能。并且，本专利技术提出的内燃波转子涡轴发动机结构简单，适用范围较为广泛。附图说明通过结合附图考虑以下对本专利技术的优选实施方式的详细说明，本专利技术的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本专利技术的示范性图解，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：图1是一种现有涡轴发动机的原理示意图；图2是另一种现有涡轴发动机的原理示意图；图3是根据一示例性实施方式示出的一种内燃波转子涡轴发动机的剖视结构示意图；图4是图3所示的内燃波转子涡轴发动机的结构简图；图5是图3所示的内燃波转子涡轴发动机的原理示意图；图6是图3所示的内燃波转子涡轴发动机的内燃波转子的结构示意图；图7是图6所示的内燃波转子的工作原理图；图8是图6所示的内燃波转子的气体燃烧过程的热力循环示意图。其中，附图标记说明如下：11.压气机；12.定压燃烧室；13.燃气涡轮；14.动力涡轮；15.回热器；16.动力输出轴；100.动力输出轴；200.压气机；300.燃气涡轮；400.内燃波转子；410.转子；420.静止密封盘；421.进气端口；422.出气端口；430.点火器；440.波转子调速轴；450.前过渡段通道；460.后过渡段通道；470.波转子轴承滑油管路；480.燃油喷嘴；500.进气道；600.动力涡轮；700.附件传动装置。具体实施方式体现本专利技术特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本专利技术能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本专利技术。在对本专利技术的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本专利技术的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本专利技术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，并且可在不偏离本专利技术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“外周”、“之间”等来描述本专利技术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专利技术的范围内。参阅图3，图3中代表性地示出了能够体现本专利技术的原理的内燃波转子涡轴发动机的剖视结构示意图。在该示例性实施方式中，本专利技术提出的内燃波转子涡轴发动机是以航空发动机领域的涡轴发动机为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本专利技术提出的内燃波转子涡轴发动机应用于其他领域，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本专利技术提出的内燃波转子涡轴发动机的原理的范围内。如图3所示，在本实施方式中，本专利技术提出的内燃波转子涡轴发动机主要包括动力输出轴100以及在动力输出轴100上沿其轴向依次设置的进气道500、压气机200、内燃波转子400、燃气涡轮300和动力涡轮600。配合参阅图4至图7，图4中代表性地示出了上述内燃波转子涡轴发动机的结构简图；图5代表性地示出了上述内燃波转子涡轴发动机的原理示意图；图6代表性地示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃波转子涡轴发动机，包括动力输出轴(100)以及在所述动力输出轴(100)上沿其轴向依次设置的压气机(200)和燃气涡轮(300)，其特征在于，所述内燃波转子涡轴发动机还包括内燃波转子(400)，其设于所述压气机(200)和所述燃气涡轮(300)之间，所述内燃波转子(400)包括：转子(410)，可转动地设于所述动力输出轴(100)上，所述转子(410)呈圆筒状且其中心轴与所述动力输出轴(100)重合，所述转子(410)外周环绕所述中心轴设有多个通道，所述转子(410)设有点火器(430)，以将进入所述通道的气体点火进行定容燃烧；以及两个静止密封盘(420)，分别相对静止地密封于所述转子(410)的进口和出口，靠近所述转子(410)进口的所述静止密封盘(420)上设有进气端口(421)，靠近所述转子(410)出口的所述静止密封盘(420)上设有出气端口(422)，且所述进气端口(421)与所述出气端口(422)在围绕所述中心轴的圆周方向上交错设置。

【技术特征摘要】
1.一种内燃波转子涡轴发动机，包括动力输出轴(100)以及在所述动力输出轴(100)上沿其轴向依次设置的压气机(200)和燃气涡轮(300)，其特征在于，所述内燃波转子涡轴发动机还包括内燃波转子(400)，其设于所述压气机(200)和所述燃气涡轮(300)之间，所述内燃波转子(400)包括：转子(410)，可转动地设于所述动力输出轴(100)上，所述转子(410)呈圆筒状且其中心轴与所述动力输出轴(100)重合，所述转子(410)外周环绕所述中心轴设有多个通道，所述转子(410)设有点火器(430)，以将进入所述通道的气体点火进行定容燃烧；以及两个静止密封盘(420)，分别相对静止地密封于所述转子(410)的进口和出口，靠近所述转子(410)进口的所述静止密封盘(420)上设有进气端口(421)，靠近所述转子(410)出口的所述静止密封盘(420)上设有出气端口(422)，且所述进气端口(421)与所述出气端口(422)在围绕所述中心轴的圆周方向上交错设置。2.根据权利要求1所述的内燃波转子涡轴发动机，其特征在于，所述内燃波转子(400)上设有波转子调速轴(440)。3.根据权利要求1所述的内燃波转子涡轴发动机，其特征在于，所述内燃波转子(400)的进气端口(421)与所述压气机(200)的出气口之间连通有前过渡段通道(450)。4.根据权利要求3所述的内燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：温泉，郭青林，杨志，
申请(专利权)人：中国航空动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：湖南;43