一种离心、活塞压缩机、内燃机和喷管组合的航空发动机制造技术

本发明专利技术涉及一种发动机，具体为一种离心、活塞压缩机、内燃机和喷管组合的航空发动机。包括连接在一起的前部整流罩、后部整流罩，在后部整流罩内设置有内燃机及活塞压缩机组、增速箱，内燃机组排气喷管，离心压缩机组，所述的前部整流罩内部设有烧嘴、前部整流罩尾部设有气体喷管。应用此技术可以大大降低航空发动机的造价、运行及维护费用。应用此技术的亚音速飞行器航空发动机总效率可以达到75%，远超现有的最先进的35%；造价及运行维护费低至其30%。其推重比比现有的涡扇航空发动机大，外径和长度小。

An aero engine composed of centrifugal, piston compressors, internal combustion engines and nozzles.

The invention relates to an engine, in particular to an aero engine composed of a centrifugal piston compressor, an internal combustion engine and a nozzle. An internal combustion engine, a piston compressor set, a speed increase box, an exhaust nozzle of a internal combustion unit, a centrifugal compressor unit, and a gas nozzle at the rear end of the front part of the front part are provided in the rear part of the fairing. The application of this technology can greatly reduce the cost, operation and maintenance cost of aero engines. The total efficiency of subsonic aero engines using this technology can reach 75%, far exceeding the current most advanced 35%, and the cost of construction and operation and maintenance will be as low as 30%. Its weight ratio is larger than that of the existing turbofan engine, and its outer diameter and length are small.

【技术实现步骤摘要】
一种离心、活塞压缩机、内燃机和喷管组合的航空发动机
本专利技术涉及一种发动机，具体为一种离心、活塞压缩机、内燃机和喷管组合的航空发动机。
技术介绍
航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，为航空器提供飞行所需动力的发动机。作为飞机的心脏，被誉为“工业之花”，它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性，是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。目前，现有的主流航空发动机都有扇叶和涡轮。我们以涡扇发动机为例，简单来说，涡扇发动机有2个同心圆涵道，由风扇、压气机、燃烧室、涡轮、喷管等5部分组成。空气从涡扇发动机的进气口流入，经过压气机压缩后，在燃烧室与煤油混合燃烧，高温高压燃气经由涡轮、喷管膨胀，最后高速从尾喷口喷出。涡扇发动机的推力一部分来自喷出燃气所产生的反作用力；另一部分是涡轮驱动风扇，风扇旋转驱动空气，经由发动机外涵道喷出的反作用力。扇叶和涡轮对材料工艺要求极高，这两点使得航空发动机造价居高不下。涡轮的耐温限制，使得航空发动机的效率无法进一步提高。
技术实现思路
本专利技术为了提高航空发动机效率以及降低制造成本，提供了一种离心、活塞压缩机、内燃机和喷管组合的航空发动机。本专利技术的技术方案是，一种离心、活塞压缩机、内燃机和喷管组合的航空发动机，包括连接在一起的前部整流罩、后部整流罩，在后部整流罩内设置有内燃机及活塞压缩机组、增速箱，内燃机组排气喷管，离心压缩机组，所述的前部整流罩内部设有烧嘴、前部整流罩尾部设有气体喷管。离心压缩机组包括离心压缩机组主轴，在离心压缩机组主轴上安装有离心压缩机组1级叶轮、离心压缩机组2级叶轮、所述的离心压缩机组1级叶轮位于前部整流罩内，离心压缩机组2级叶轮位于后部整流罩内，在离心压缩机组2级叶轮前端设有离心压缩机组回流器，在离心压缩机组2级叶轮后部设有离心压缩机蜗壳。所述的内燃机及活塞压缩机组包括内燃机组、活塞压缩机，内燃机组通过伞形齿轮组连接内燃机组主轴和活塞压缩机，内燃机组主轴连接离心压缩机组主轴，所述的离心压缩机蜗壳连通活塞压缩机进气口，活塞压缩机出气口和内燃机组进气口连接，内燃机组排气口连接内燃机组排气喷管。前部整流罩设有垂直推力气体喷管、垂直推力气体喷管通过垂直推力喷管风门控制气体流量，并且在气体喷管内设有水平推力气体喷管风门，在内燃机组排气喷管尾部连接有尾部可调旋转喷管。本专利技术的创新点及经济效益：受高温合金材料限制，现有主流航空发动机燃烧温度很难超过1800℃。而本专利技术技术方案由于内燃机燃烧温度可以轻易超过2500℃，燃油效率高。气缸和喷管可以有效冷却，其本身温度不高（可以≤600℃），不需要特别的高温合金材料。应用此技术可以大大降低航空发动机的造价、运行及维护费用。应用此技术的亚音速飞行器航空发动机总效率可以达到75%，远超现有的最先进的35%；造价及运行维护费低至其30%。其推重比比现有的涡扇航空发动机大，外径和长度小。附图说明图1为本专利技术的通用构造示意图；图2为本专利技术的另一种构造示意图；图3为图2的平飞状态构造示意图；图4为本专利技术工作原理图以及气流走向图（图中箭头为气流方向）；图中：1前部整流罩、2离心压缩机组1级叶轮、3烧嘴、4离心压缩机组主轴、5离心压缩机组回流器、6气体喷管、7离心压缩机组2级叶轮、8增速箱、9离心压缩机蜗壳、10内燃机组主轴、11内燃机及活塞压缩机组、12后部整流罩、13内燃机组排气喷管、14内燃机组冷却进气口、15水平推力气体喷管风门、16内燃机组、17活塞压缩机、18垂直推力喷管风门、19垂直推力气体喷管、20尾部可调旋转喷管。具体实施方式如图1、4所示意，一种离心、活塞压缩机、内燃机和喷管组合的航空发动机，包括连接在一起的前部整流罩1、后部整流罩12，在后部整流罩12内设置有内燃机及活塞压缩机组11、增速箱8，内燃机组排气喷管13，离心压缩机组，所述的前部整流罩1内部设有烧嘴3、前部整流罩1尾部设有气体喷管6。离心压缩机组包括离心压缩机组主轴4，在离心压缩机组4主轴上安装有离心压缩机组1级叶轮2、离心压缩机组2级叶轮7、所述的离心压缩机组1级叶轮2位于前部整流罩1内，离心压缩机组2级叶轮7位于后部整流罩12内，在离心压缩机组2级叶轮7前端设有离心压缩机组回流器5，在离心压缩机组2级叶轮7后部设有离心压缩机蜗壳9。如图4所示意，所述的内燃机及活塞压缩机组11包括内燃机组16、活塞压缩机17，内燃机组16通过伞形齿轮组连接内燃机组主轴10和活塞压缩机17，内燃机组主轴10连接离心压缩机组主轴4，所述的离心压缩机蜗壳9连通活塞压缩机17进气口，活塞压缩机17出气口和内燃机组16进气口连接，内燃机组16排气口连接内燃机组排气喷管13。在后部整流罩12上内燃机及活塞压缩机组11的位置设有内燃机组冷却进气口14，通过高速飞行中的冷空气对内燃机组16进行冷却。冷却气体通过后部整流罩12后部排出。该构造为中小功率的通用航空发动机（亚音速），内燃机组16为3个气缸的内燃机组，活塞压缩机17为1个气缸的活塞压缩机。采用中低速内燃机（转速4000~8000rpm）。图中箭头为气流方向。如图2所示意，前部整流罩1设有垂直推力气体喷管19、垂直推力气体喷管19通过垂直推力喷管风门18控制气体流量，并且在气体喷管6内设有水平推力气体喷管风门15，在内燃机组排气喷管13尾部连接有尾部可调旋转喷管20。该发动机适用于垂直起降航空发动机（亚音速）起降或者悬停状态，内燃机组16为3个气缸的内燃机组，活塞压缩机17为1个气缸的活塞压缩机。采用中低速内燃机（转速4000~8000rpm）。图中箭头为气流方向。如图3所示意，为垂直起降航空发动机（亚音速）平飞状态图。在飞机平飞状态，尾部可调旋转喷管20调整为水平状态，同时垂直推力喷管风门18关闭，停止垂直推力气体喷管19的工作。图中箭头为气流方向。离心压缩机组由多级叶轮组成。为了减轻重量，尽量减少级数。一般2~5级。从离心压缩机组中部（最后1~2级叶轮之前）引出一股空气去气体喷管(压力0.12~0.8MPa，流量占总流量的70~90%)。剩余空气经过全部离心压缩机组叶轮（压力0.3~2.8MPa）以及活塞压缩机（大功率可以取消）进入内燃机组。活塞压缩机用于小功率发动机，与内燃机并列布置。比如可以采取：一个活塞压缩机气缸与三个内燃机气缸并列。用于产生垂直推力的气体喷管位于1~2级离心压缩机之后（只有2级压缩的，在1级之后），喷口朝下方。喷管上带有风门，可以开关和调节风量，用于垂直起降或悬停。平飞时，关闭此喷管。用于产生水平推力气体喷管位于1~2级离心压缩机之后（只有2级压缩的，在1级之后），环形喷口朝后方。喷管上带有风门，可以开关和调节风量。喷管位于发动机的最外围。垂直起降时，关闭此喷管。由于进气口与垂直推力喷管共用，也可以利用其烧嘴对气体加热。增速箱位于离心压缩机与内燃机之间，用于协调二者之间的转速。如采用高速内燃机（≥12000rpm）的发动机，可以取消此装置。内燃机组由多个气缸组成。其结构与普通活塞内燃机相似。其不同点在于：没有压缩冲程和进气冲程，进气与做功为同一冲程，只有两冲程；采用电控气门，简化气门机构，灵活调整膨胀比，控制排气温度。为了尽量减小发动机直径（减小飞行阻力），超过4个气缸时，可以分两段布置。气缸直径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离心、活塞压缩机、内燃机和喷管组合的航空发动机，其特征在于：包括连接在一起的前部整流罩（1）、后部整流罩（12），在后部整流罩（12）内设置有内燃机及活塞压缩机组（11）、增速箱（8），内燃机组排气喷管（13），离心压缩机组，所述的前部整流罩（1）内部设有烧嘴（3）、前部整流罩（1）尾部设有气体喷管（6），离心压缩机组包括离心压缩机组主轴（4），在离心压缩机组主轴（4）上安装有离心压缩机组1级叶轮（2）、离心压缩机组2级叶轮（7）、所述的离心压缩机组1级叶轮（2）位于前部整流罩（1）内，离心压缩机组2级叶轮（7）位于后部整流罩（12）内，在离心压缩机组2级叶轮（7）前端设有离心压缩机组回流器（5），在离心压缩机组2级叶轮（7）后部设有离心压缩机蜗壳（9）。

【技术特征摘要】
1.一种离心、活塞压缩机、内燃机和喷管组合的航空发动机，其特征在于：包括连接在一起的前部整流罩（1）、后部整流罩（12），在后部整流罩（12）内设置有内燃机及活塞压缩机组（11）、增速箱（8），内燃机组排气喷管（13），离心压缩机组，所述的前部整流罩（1）内部设有烧嘴（3）、前部整流罩（1）尾部设有气体喷管（6），离心压缩机组包括离心压缩机组主轴（4），在离心压缩机组主轴（4）上安装有离心压缩机组1级叶轮（2）、离心压缩机组2级叶轮（7）、所述的离心压缩机组1级叶轮（2）位于前部整流罩（1）内，离心压缩机组2级叶轮（7）位于后部整流罩（12）内，在离心压缩机组2级叶轮（7）前端设有离心压缩机组回流器（5），在离心压缩机组2级叶轮（7）后部设有离心压缩机蜗壳（9）。2.根据权利要求1所述的一种离心、活塞压缩机、内燃机和喷管组合的航空发动机，其特征在于：所述的内燃机及活塞压缩机组（11）包括内燃机组（16）、活塞压缩机（17），内燃机组（16）通过伞形齿轮组连接内燃机组主轴（10）和...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹国泉，张英辰，
申请(专利权)人：邹国泉，张英辰，
类型：发明
国别省市：山西,14