分布式推进系统技术方案

一种分布式推进系统，高能工质采集装置的集气装置的输入端与涡轮发动机核心机的核心机压气机的输出端连通；高能工质采集装置的输出端与高效工质传输装置的进口连通。高效工质传输装置中的传输分管的输出端分别与各分布式推进器的推进器涡轮蜗壳的输入端连通；该传输分管的输入端与高效工质传输装置中的传输总管连通。6个分布式推进器均布在涡轮发动机核心机两侧。本实用新型专利技术克服了基于电力分配的分布式推进系统对高能量密度储能设备和超大功率电机的依赖，提升分布式推进系统的可实现性；同时摆脱基于机械传动的分布式推进系统中燃气发生器与推进器之间的机械约束，突破涡扇发动机和传统分布式动力的涵道比极限，并实现回热式设计，提高推进效率。

Distributed propulsion system

A distributed propulsion system, connected the input and output core machine compressor turbine engine gas collecting device of high-energy refrigerant collection device, the output end; imported refrigerant high energy collection device and efficient working fluid transmission device connectivity. The output end of the transmission, connected in charge of refrigerant in the transmission device respectively and each distributed propeller propulsion turbine volute input duct; transmission input end of the transmission in charge of refrigerant and efficient transmission device in communication. 6 distributed propellers are distributed on both sides of the core of the turbine engine. The utility model overcomes the distributed power allocation based on propulsion system can rely on equipment and large power motor for high energy storage density, can be realized to enhance distributed propulsion system; at the same time get rid of distributed mechanical drive propulsion machinery and propulsion constraints for a gas generator system based on bypass ratio turbofan engine and traditional distributed breakthrough limit power, and realize the regenerative design, improve the efficiency.

【技术实现步骤摘要】
分布式推进系统
本专利技术涉及一种航空推进系统，具体是一种分布式推进系统。
技术介绍
经济性是运输机要考虑的关键因素，同时，随着环境问题的不断凸显，人们对降低碳排放也提出了越来越苛刻的要求。这都要求提高现有运输机动力(涡扇发动机)的效率。提高涡扇发动机效率的有效措施之一是采用更高的涵道比，以获得高的推进效率。目前的民用涡扇发动机涵道比已经接近10，但由于结构和部件匹配的限制很难进一步提高。分布式推进系统突破了传统涡扇发动机的结构和部件匹配限制，因而可以获得更高的涵道比。同时分布式推进系统也更适合作为未来翼身融合飞行器的动力。英国罗罗公司于2012-2013年获得了多项“分布式推进系统及其控制方法”的专利技术专利，专利号：EP2581308A2、US2013/0094963A1、US9376213B2。该专利技术采用翼下安装的两台涡轮发动机驱动发动机发电，然后将电力传输到分布于机翼上、翼尖或者机身后部两侧的推进器上，由电机带动推进器产生推力。罗罗公司还于2014年申请了一项类似的中国专利，专利号：CN104670503A。美国联合技术公司于2015年获得了名为“对转开式转子分布式推进系统”的专利技术专利，专利号：EP2930114A1、US2015/0284071A1。该专利技术的思路是利用位于机身尾部的燃气发生器驱动动力涡轮运转，动力涡轮通过主减速器和次减速器间接驱动位于后机身两侧的对转开式转子产生推力。美国联合技术公司在公开号为US2008/0098719A1的专利技术创造中提出了一种飞机推进系统。该系统中，单个燃气发生器驱动低压涡轮，低压涡轮通过两级减速器间接地驱动机身两侧的多个风扇。风扇压缩后的气流则分为两股，一股通过涵道从飞机尾部排出，另一股被压气机吸入，参与燃气发生器的热力循环。空客公司在公开号为CN104229144A中公开了一种带有电力装置的飞行器的专利技术创造。该专利技术实质上为一种基于电能的分布式推进系统。由电能发生器产生电能，然后通过供电装置将电能分配到位于机身两侧的推进装置中以驱动其产生推力。为了解决电能发生器输出功率与推进器需求功率不匹配的问题，该系统中还配备了储能装置和混合动力系统。公开号为CN104973234A的专利技术创造中提出了一种采用分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行器。其内涵为采用动力源驱动位于机翼上的多个涵道风扇以及位于机身后部的升力风扇系统。文中并未指出采用何种动力源。目前还没有关于分布式推进系统的学位论文与学术论文。分布式推进系统的本质是将集中的能量源发生器产生的能量，分配给多个分布式的推进器，这伴随着能量的分配与传输。根据能量分配传输方式，可将现有的分布式推进系统分为两类：一类是基于电力驱动(专利：EP2581308A2、US2013/0094963A1、US9376213B2、CN104670503A、CN104229144A、CN104973234A)，另一类是基于机械传动(专利：EP2930114A1、US2015/0284071A1、US2008/0098719A1)。在这两种系统中，燃气涡轮发动机产生的高温高压燃气被用于发电或驱动涡轮产生轴功，随后电能和轴功再驱动推进器运转产生推力。这两种系统在实现过程中仍存在一些技术上的困难。基于电力分配的分布式推进系统的技术难题是高密度储能设备和超大功率电动机的研制。而基于机械传动的分布式推进系统的问题在于其并未完全摆脱燃气发生器与推进器的机械约束，受限于机械传动装置的结构和重量等因素，推进器分布的距离有限，不利于在飞行器上的布局。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的基于电力分配时现有的储能设备和电动机功率不能满足需求；基于机械传动时，机械传动机构复杂、重量大，不利于在飞行器上的布局的不足，本专利技术提出了一种分布式推进系统。本专利技术包括涡轮发动机核心机、高效工质传输装置、高能工质采集装置和分布式推进器。所述高能工质采集装置的集气装置的输入端与涡轮发动机核心机的核心机压气机的输出端连通；所述高能工质采集装置的输出端与高效工质传输装置的进口连通。所述高效工质传输装置中的传输分管的输出端分别与各分布式推进器的推进器涡轮蜗壳的输入端连通；该传输分管的输入端与所述高效工质传输装置中的传输总管连通。6个分布式推进器均布在所述涡轮发动机核心机两侧。所述涡轮发动机核心机为单转子燃气涡轮喷气发动机或双转子涡轮喷气发动机；所述的分布式推进器为推进器涡轮驱动的涵道风扇或推进器涡轮驱动的螺旋桨。所述的集气装置包括四个导气管、集气环和四个导气管调节阀。所述的集气环壳体的同一侧表面均布有四个导气管连接孔，四个导气管的输入端分别安装在各导气管连接孔上。所述四个导气管调节阀分别安装在各导气管的输出端。所述集气环壳体的表面为弧形，并且该弧形集气环壳体的开口位于集气环壳体的内侧，使其横截面呈“U”形。将所述压气机外机匣切分为两段；将所述集气环开口处两侧壁分别与切分为两段的压气机外机匣固连，使所述集气环与压气机外机匣共同形成了压气机出口气流外环通道。所述的燃气涡轮发动机核心机上的核心机压气机有两个环形出口，分别为内环形出口和外环形出口；所述的外环形出口与压气机出口气流外环通道的输入端连通；所述内环形出口与核心机燃烧室的输入端连通。装配时，将集气环壳体上的四个导气管的输出端分别与分布在涡轮后机匣内的四个尾气回热装置的输入端连通，通过各导气管将压气机出口气流外环通道的气流传输至各尾气回热装置内。所述4个尾气回热装置均分为两组，各组尾气回热装置的输出端通过热空气导管分别与位于所述涡轮发动机核心机两侧的传输总管连通。所述尾气回热装置周向均匀地安装在涡轮后机匣内侧，该尾气回热装置的轴线与所述涡轮发动机核心机的轴线之间的夹角α＝0°～90°。所述传输总管有两根，分别位于所述涡轮发动机核心机两侧。一组U型管束回热器的输出端接通热空气导管，通过三通接头分别与各传输总管的输入端连通。在所述各传输总管上分布有三个气流输出端，在各气流输出端上分别连接有传输分管。所述传输分管的输出端分别与各分布式推进器的推进器涡轮蜗壳的输入端连通。所述传输分管的输入端穿过所述分布式推进器支板上的过孔，与推进器涡轮蜗壳的输入端相连。推进器涡轮蜗壳为环型，包裹在推进器涡轮的周围，其输出端均布于推进器涡轮蜗壳的内侧，并与离心式推进器涡轮的输入端相连。当分布式推进器为推进器涡轮驱动的涵道风扇时，所述的涵道风扇包括风扇、涵道风扇机匣、齿轮减速器、推进器涡轮轴、推进器涡轮蜗壳、推进器涡轮、分布式推进器内机匣和分布式推进器支板。4个分布式推进器支板均布在涵道风扇机匣与分布式推进器内机匣之间，使所述分布式推进器支板的一端固定在涵道风扇机匣的内表面，另一端固定在所述分布式推进器内机匣的外表面。所述推进器涡轮轴位于分布式推进器内机匣内，两端均通过轴承安装在分布式推进器内支架上；所述的支架分布式推进器内支架固定在所述分布式推进器内机匣的内表面；所述推进器涡轮轴的中心线与所述分布式推进器内机匣的中心线重合。当所述燃气涡轮发动机核心机采用双转子涡轮喷气发动机时，该涡轮发动机核心机的高压压气机的输出端与高能工质采集装置的集气装置的输入端连通；所述高能工质采集装置的输出端与高效工质传输装置的进口连通。当所述的分布式推进器为推进器涡轮驱动的螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式推进系统，其特征在于，包括涡轮发动机核心机、高效工质传输装置、高能工质采集装置和分布式推进器；所述高能工质采集装置的集气装置的输入端与涡轮发动机核心机的核心机压气机的输出端连通；所述高能工质采集装置的输出端与高效工质传输装置的进口连通；所述高效工质传输装置中的传输分管的输出端分别与各分布式推进器的推进器涡轮蜗壳的输入端连通；该传输分管的输入端与所述高效工质传输装置中的传输总管连通；6个分布式推进器均布在所述涡轮发动机核心机两侧。

【技术特征摘要】
1.一种分布式推进系统，其特征在于，包括涡轮发动机核心机、高效工质传输装置、高能工质采集装置和分布式推进器；所述高能工质采集装置的集气装置的输入端与涡轮发动机核心机的核心机压气机的输出端连通；所述高能工质采集装置的输出端与高效工质传输装置的进口连通；所述高效工质传输装置中的传输分管的输出端分别与各分布式推进器的推进器涡轮蜗壳的输入端连通；该传输分管的输入端与所述高效工质传输装置中的传输总管连通；6个分布式推进器均布在所述涡轮发动机核心机两侧。2.如权利要求1所述分布式推进系统，其特征在于，所述涡轮发动机核心机为单转子燃气涡轮喷气发动机或双转子涡轮喷气发动机；所述的分布式推进器为推进器涡轮驱动的涵道风扇或推进器涡轮驱动的螺旋桨。3.如权利要求1所述分布式推进系统，其特征在于，所述的集气装置包括四个导气管、集气环和四个导气管调节阀；所述的集气环壳体的同一侧表面均布有四个导气管连接孔，四个导气管的输入端分别安装在各导气管连接孔上；所述四个导气管调节阀分别安装在各导气管的输出端；所述集气环壳体的表面为弧形，并且该弧形集气环壳体的开口位于集气环壳体的内侧，使其横截面呈“U”形；将所述压气机外机匣切分为两段；将所述集气环开口处两侧壁分别与切分为两段的压气机外机匣固连，使所述集气环与压气机外机匣共同形成了压气机出口气流外环通道；燃气涡轮发动机核心机上的核心机压气机有两个环形出口，分别为内环形出口和外环形出口；所述的外环形出口与压气机出口气流外环通道的输入端连通；所述内环形出口与核心机燃烧室的输入端连通；装配时，将集气环壳体上的四个导气管的输出端分别与分布在涡轮后机匣内的四个尾气回热装置的输入端连通，通过各导气管将压气机出口气流外环通道的气流传输至各尾气回热装置内；所述4个尾气回热装置均分为两组，各组尾气回热装置的输出端通过热空气导管分别与位于所述涡轮发动机核心机两侧的传输总管连通。4.如权利要求3所述分布式推进系统，其特征在于，所述尾气回热...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉春，贾琳渊，康瑞元，张少锋，赵博博，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61