本实用新型专利技术公开一种提供空气和富燃燃气的装置，所述装置包括：增压器、涡轮组件、空气输送管道、燃气发生器以及混合器，所述涡轮组件设置于增压器后端，所述空气输送管道一端与增压器相连，空气输送管道的另一端与混合器相连，所述空气输送管道用以输送空气，所述燃气发生器与涡轮组件相连，用以输送富燃燃气，所述混合器设于涡轮组件后部并与涡轮组件相联通。本实用新型专利技术还提供一种空气涡轮火箭发动机。本实用新型专利技术能够使得空气和富燃燃气混合均匀，很大程度提高发动机燃烧室的燃烧效率。
A device for providing air and rich fuel gas and its engine
【技术实现步骤摘要】
一种提供空气和富燃燃气的装置及其发动机
本技术属于航空航天组合发动机
，涉及一种提供空气和富燃燃气的装置及其发动机，具体涉及一种给空气涡轮火箭发动机提供空气和富燃燃气的装置及其发动机。
技术介绍
近些年来，临近空间作为卫星和航空器之间的空域，越来越多的被相关国家所重视。在此空间内大气稀薄，且已经无法满足吸气式发动机的工作要求，为了解决临近空间大气稀薄无法满足吸气式发动机工作要求的问题，更好地利用这一空间，需要设计一种发动机不仅可以在对流层工作还可以在平流层工作。组合发动机的概念渐渐浮现在人们面前。因为这一空间，只有组合发动机能完全满足高超声速临近空间飞行器技术需求。涡轮冲压组合发动机虽然能满足这种条件的飞行但是其进排气的调节技术和结构热防护技术难以解决。空气涡轮火箭组合发动机尤为突出。空气涡轮火箭发动机的关键技术旨在保证在低速情况下启动，涡轮增压部分更好地保证在低速情况下启动，但涡轮与压气机之间的传动轴会由于驱动力的不均匀产生附加弯矩而影响寿命。实现燃料和空气的充分混合也是重点研究问题，使得组合发动机在低速条件下能够产生足够大的推力，从而保证组合发动机低速阶段的起飞动力。空气涡轮火箭发动机结合涡轮喷气发动机和火箭发动机的优点。空气涡轮火箭发动机在航空器空域中利用空气中的氧气实现飞行器的自主起飞和着陆，而自身携带的推进剂可使相关飞行器在临近空间飞行。空气涡轮火箭发动机工作过程中的燃气发生器驱动涡轮时会对涡轮与压气机之间的传动轴施加一个附加弯矩严重影响传动轴和轴承的寿命；燃气发生器驱动涡轮，压气机压缩空气，产生的富燃燃气和经过管道输送而来的空气，在混合器中进行混合时容易出现混合不均匀的现象，严重影响后续两股气流在燃烧室燃烧效率，进而影响发动机产生推力的能力。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种给空气涡轮火箭发动机提供空气和富燃燃气的装置，能够使得空气和富燃燃气混合均匀，很大程度提高发动机燃烧室的燃烧效率。本技术采用的技术方案是：本技术提供一种提供空气和富燃燃气的装置，其特征在于，所述装置包括：增压器、涡轮组件、空气输送管道、燃气发生器以及混合器，所述涡轮组件设置于增压器后端，所述空气输送管道一端与增压器相连，空气输送管道的另一端与混合器相连，所述空气输送管道用以输送空气，所述燃气发生器与涡轮组件相连，用以输出富燃燃气，所述混合器设于涡轮组件后部并与涡轮组件相联通。优选的，所述增压器包括增压外壳、增压器体、压气机、增压口部，所述压气机设于增压器体的前端，所述增压外壳与增压器体相连，且增压外壳间隔设于压气机的外周，所述增压外壳前端开设有增压口部；所述增压外壳内部设置有环形增压通道，所述增压通道的外端相切设置有若干个增压出口，所述增压通道与空气输送管道相连通，且相连通处形成所述增压出口。优选的，所述涡轮组件包括涡轮和涡轮外壳，所述涡轮外壳间隔设置于涡轮外周；所述涡轮外壳内部设置有环形涡轮通道，所述燃气发生器通过燃气发生器弯管与涡轮外壳相连，且相连接处设置有喷嘴，所述喷嘴与涡轮外壳相切设置；所述涡轮通道的内表面相切设置有若干个燃气出口，所述燃气出口与涡轮通道、涡轮外壳内部相连通。优选的，所述混合器和所述涡轮外壳之间设置有燃气喷管，所述燃气喷管延伸至混合器内部并与混合器间隔设置。优选的，所述涡轮外壳通过第二法兰与燃气喷管相连。优选的，所述混合器外端设置有第四法兰，所述空气输送管道贯穿所述第四法兰与混合器相联通，和/或所述涡轮外壳设于增压器体的后部，且涡轮外壳和增压器体之间通过第三法兰连接，和/或增压外壳前端超过压气机的叶片高度，增压外壳后端通过第一法兰与增压器体相连。优选的，所述混合器前端大，尾端小；混合器的尾端包括若干个凹部单元和若干个凸部单元，所述凹部单元和所述凸部单元间隔设置；所述凹部单元包括第一凹部、第二凹部，以及与第一凹部和第二凹部平滑连接的第二过渡部；所述凸部单元包括第一凸部、第二凸部，以及与第一凸部和第二凸部平滑连接的第一过渡部。优选的，所述空气输送管道包括粗部、细部，以及与所述粗部和细部平滑连接的第三过渡部，所述粗部直径大于所述细部；所述粗部的前端和后端直径相同，所述细部的前端和后端直径也相同，所述第三过渡部的直径从前端至后端直径逐渐减小。优选的，所述涡轮和压气机之间设置有传动轴，所述传动轴贯穿所述增压器体；所述增压器体内设置有润滑油进口和润滑油出口，润滑油进口直径小于润滑油出口；所述润滑油进口、润滑油出口分别与传动轴相互垂直；本技术的另一方面还提供一种空气涡轮火箭发动机，所述发动机包括燃烧室、拉瓦尔喷管和上述任意所述的装置，所述装置安装于燃烧室的前端，所述拉瓦尔喷管安装于所述燃烧室后端。本技术的有益效果：1.本技术提供一种给空气涡轮火箭发动机提供空气和富燃燃气的装置，能够使得空气和富燃燃气混合均匀，很大程度提高发动机燃烧室的燃烧效率。本技术提供的装置，能够进一步改善两股气流掺混情况。2.燃气发生器在驱动涡轮时，容易导致涡轮与压气机中间的传动轴有附加弯矩，会严重影响传动轴的寿命和轴承的使用周期。本技术一方面采用润滑油进行润滑，另一方面在涡轮通道内设置若干个燃气出口，以均匀喷出驱动涡轮，减少附加弯矩，从而减少不必要的疲劳损伤。3.本技术压气机压缩后的空气采用若干个空气输送管道，各空气输送管道一端端口与增压外壳相切以便于空气的流动，不至于在从增压外壳进入空气输送管道时有压力损失。空气输送管道另一端与混合器相连，空气经过空气输送管道输送，可与来自富燃燃气发生器产生的富燃燃气充分混合。采用多根空气输送管道优点在于与混合器相连处从多个角度喷气能实现与富燃燃气的充分混合。4.本技术结构简单，但是又能满足空气涡轮火箭发动机的前端低速启动。对现有的空气涡轮火箭发动机进行改进，首先体现在对空气的引导方式上，本技术通过四根弯曲且横截面直径渐变的空气输送管道，将由压气机处压缩的空气输送至涡轮后混合器。这样做的优点在于来自压气机的空气从四个方向进入混合器能够与来自富燃燃气发生器的富燃燃气进行充分混合。5.本技术所述的增压外壳与空气输送管道相切联通，增压外壳内部周围设计四个与空气输送管道相连接的四个气孔(增压出口)；增压外壳前端超过增压叶片高度，增压外壳后端与增压器体用法兰面连接；增压外壳内部运用环形槽道(增压通道)，将空气用输气管道从压气机前输送到涡轮后的混合器内，这样做的好处在于引导空气的过程中减少气流的压力和速度损失，防止降低混合部分的充分混合。所述的涡轮壳内设计了气体环道(涡轮通道)，便于由燃气发生器产生的富燃燃气介质均匀驱动涡轮各叶片，这样做的优势在于均匀驱动涡轮时能够延长涡轮和压气机中间的传动轴和轴承的寿命。6.燃气发生器通过不断提供富燃燃气来驱动涡轮转动，燃气发生器弯管处的喷嘴与涡轮外壳相切联通，富燃燃气驱动涡轮，通过涡轮与压气机之间的传动轴将转动传递给压本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提供空气和富燃燃气的装置，其特征在于，所述装置包括：增压器、涡轮组件、空气输送管道(2)、燃气发生器(5)以及混合器(9)，所述涡轮组件设置于增压器后端，所述空气输送管道(2)一端与增压器相连，空气输送管道(2)的另一端与混合器(9)相连，所述空气输送管道(2)用以输送空气，所述燃气发生器(5)与涡轮组件相连，用以输送富燃燃气，所述混合器(9)设于涡轮组件后部并与涡轮组件相联通。/n
【技术特征摘要】
1.一种提供空气和富燃燃气的装置，其特征在于，所述装置包括：增压器、涡轮组件、空气输送管道(2)、燃气发生器(5)以及混合器(9)，所述涡轮组件设置于增压器后端，所述空气输送管道(2)一端与增压器相连，空气输送管道(2)的另一端与混合器(9)相连，所述空气输送管道(2)用以输送空气，所述燃气发生器(5)与涡轮组件相连，用以输送富燃燃气，所述混合器(9)设于涡轮组件后部并与涡轮组件相联通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述增压器包括增压外壳(1)、增压器体(21)、压气机(20)、增压口部(26)，所述压气机(20)设于增压器体(21)的前端，所述增压外壳(1)与增压器体(21)相连，且增压外壳(1)间隔设于压气机(20)的外周，所述增压外壳(1)前端开设有增压口部(26)；
所述增压外壳(1)内部设置有环形增压通道(18)，所述增压通道(18)的外端相切设置有若干个增压出口(17)，所述增压通道(18)与空气输送管道(2)相连通，且相连通处形成所述增压出口(17)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述涡轮组件包括涡轮(12)和涡轮外壳(7)，所述涡轮外壳(7)间隔设置于涡轮(12)外周；
所述涡轮外壳(7)内部设置有环形涡轮通道(14)，所述燃气发生器(5)通过燃气发生器弯管(6)与涡轮外壳(7)相连，且相连接处设置有喷嘴(15)，所述喷嘴(15)与涡轮外壳(7)相切设置；
所述涡轮通道(14)的内表面相切设置有若干个燃气出口(19)，所述燃气出口(19)与涡轮通道(14)、涡轮外壳(7)内部相连通。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述混合器(9)和所述涡轮外壳(7)之间设置有燃气喷管(16)，所述燃气喷管(16)延伸至混合器(9)内部并与混合器(9)间隔设置。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述涡轮外壳(7)通过第二法兰(8)与燃气喷管(16)相连。
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：罗世彬，席文雄，任蒙飞，戴健，黄超，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。