本申请涉及涡扇发动机领域，为一种间冷式高总压比中涵道涡扇发动机，通过在核心机与轴流式风扇之间设置单级离心式中压压气机，高温内涵道气流从轴流式风扇流出后进入到单级离心式中压压气机内，再由单级离心式中压压气机流出后进入到核心机内，多级低压涡轮通过低压涡轮轴能够带动单级离心式中压压气机同步转动，从而使得轴流式风扇、单级离心式中压压气机和核心机配合能够得到较高的总压比，同时航空发动机内部总体的转子级数较少，布局合理；同时将通过单级离心式中压压气机后的高温内涵通道引入到低温外涵通道处进行热交换，降温后的高温内涵排气能够有效满足核心机的使用需求。需求。需求。
【技术实现步骤摘要】
一种间冷式高总压比中涵道涡扇发动机
[0001]本申请属于涡扇发动机领域，特别涉及一种间冷式高总压比中涵道涡扇发动机。
技术介绍
[0002]航空发动机采用较高的总压比是实现低耗油率目标的技术手段之一，在国际范围内，多采用含较高增压比高压压气机的先进核心机，再选配增压比有限的“风扇”或“风扇+增压级/中压压气机”的总体构型，为进一步提高总压比，也会通过采用转速介于风扇和高压压气机之间的中压压气机布局，以进一步提升总压比。
[0003]本专利技术涉及的航空发动机，拟基于含相对较低增压比高压压气机的成熟核心机，快速发展出“高总压比、轮廓尺寸受限、混合排气”等特征的中等涵道比涡扇发动机；成熟核心机因原始设计、选材等原因，导致其较低增压比、较差耐温能力等限制了其应用潜力，用其作为高总压比航空发动机的核心机，需要创新整机总体布局，首先以最少的级数、相对紧凑的空间、级数分布符合混合排气等特征为约束，去实现航空发动机较高的总压比，其次需要在总体布局上解决高总压比带来的高温升等难题。
[0004]已有的与本专利技术最相近的实现方案是常在大、中涵道比涡扇发动机中采用的齿轮传动技术和三转子布局技术，以及在燃气轮机中使用的简单冷却技术。
[0005]现有的“齿轮传动总体布局”技术方案，多采用“低压比单级风扇+较高增压比多级轴流式中压压气机+高增压比多级高压压气机+燃烧室+高压涡轮+低压涡轮”的总体布局，该布局采用本专利技术涉及的航空发动机含较低增压比高压压气机的成熟核心机时，需采用增加风扇/中压压气机级数的方法提高增压比，一是会导致级数过多，二是高总压比带来的高温升会导致成熟核心机无法承受，直接采用“齿轮传动”技术，在本专利技术背景下难以构建出高总压比的航空发动机；现有的“三转子总体布局”技术方案，主要问题也是在构建出高总压比航空发动机后，带来的高温升问题，会导致本专利技术涉及的航空发动机的成熟核心机无法承受；现有的“燃气轮机简单冷却总体布局”技术方案，其采用液态工质作为冷却源，冷却装置巨大，冷却源和冷却装置结构形式均无法移植到航空发动机上。
[0006]现有技术均难以解决本专利技术涉及的航空发动机高总压比、转子级数较少、温升较小的需求，需要本专利技术提出创新的航空发动机总体布局予以解决。
技术实现思路
[0007]本申请的目的是提供了一种间冷式高总压比中涵道涡扇发动机，以解决现有设计中的航空发动机难以实现高总压比、转子级数较少、温升较少的需求。
[0008]本申请的技术方案是：一种间冷式高总压比中涵道涡扇发动机，包括高压轴系、低压轴系和承力机匣，所述低压轴系包括设于前端的轴流式风扇、穿过高压轴系的低压涡轮轴、设于后端的多级低压涡轮，所述高压轴系设于轴流式风扇与多级低压涡轮之间，所述轴流式风扇后端引出低温外涵通道和高温内涵通道，高温内涵通道进入到高压轴系内，所述
高压轴系与轴流式风扇之间设有与低压涡轮轴相连的单级离心式中压压气机，所述多级低压涡轮通过低压涡轮轴带动单级离心式中压压气机同步旋转，所述轴流式风扇引出的高温内涵通道内的高温内涵道气流经过单级离心式中压压气机、而后进入到低温外涵通道内进行换热、最后由低温外涵通道内引出进入到高压轴系内，所述低温外涵通道与高温内涵通道的换热处设有使两者能够稳定换热的换热机构。
[0009]优选地，所述换热机构包括间冷换热器，所述高温内涵通道在间冷换热器与单级离心式中压压气机之间形成圆环形的第二环腔流道，所述间冷换热器内部开设有低温换热通道和高温换热通道，所述高温换热通道共有多组，并且高温换热通道沿着间冷换热器的周向间隔均匀布置，所述低温换热通道为整体环形通道，并且低温换热通道环绕高温换热通道，所述高温换热通道与低温换热通道之间的封闭结构采用导热材料。
[0010]优选地，所述间冷换热器与承力机匣直接连接，所述高温换热通道的横截面为拱桥形，所述间冷换热器的外壁上设置有活门。
[0011]优选地，所述承力机匣包括中介机匣和涡轮间机匣，所述中介机匣设于轴流式风扇与单级离心式中压压气机之间，所述涡轮间机匣设于高压轴系与多级低压涡轮之间。
[0012]优选地，所述单级离心式中压压气机与低压涡轮轴刚性连接，所述单级离心式中压压气机与中介机匣之间连接有第二滚珠轴承。
[0013]优选地，所述低压涡轮轴的端部设有齿轮传动装置，所述齿轮传动装置与轴流式风扇相连，所述齿轮传动装置能够使得轴流式风扇以小于低压涡轮轴的转速进行旋转，所述齿轮传动装置设于承力机匣内。
[0014]优选地，所述齿轮传动装置包括与低压涡轮轴相连的小齿轮、与轴流式风扇相连的大齿轮、设于小齿轮与大齿轮之间的传动齿轮，小齿轮与大齿轮同轴设置。
[0015]优选地，所述齿轮传动装置连接有同轴设置的风扇短轴，所述风扇短轴包括连接段、支撑段和扩张段，所述支撑段设于连接段与扩张段之间，所述连接段的直径大于支撑端的直径并与齿轮传动装置相连，所述扩张段的直径从支撑段一端至另一端逐渐增大。
[0016]优选地，还包括设于轴流式风扇前端的进气机匣，所述进气机匣与风扇短轴之间连接有第三滚棒轴承，所述中介机匣与风扇短轴之间连接有第三滚珠轴承。
[0017]优选地，所述高温内涵通道在轴流式风扇与高压轴系之间形成S形排布，并且高温内涵通道最低点位于单级离心式中压压气机的入口处、最高点位于低温外涵通道的换热处。
[0018]本申请的一种间冷式高总压比中涵道涡扇发动机，通过在核心机与轴流式风扇之间设置单级离心式中压压气机，高温内涵道气流从轴流式风扇流出后进入到单级离心式中压压气机内，再由单级离心式中压压气机流出后进入到核心机内，多级低压涡轮通过低压涡轮轴能够带动单级离心式中压压气机同步转动，从而使得轴流式风扇、单级离心式中压压气机和核心机配合能够得到较高的总压比，同时航空发动机内部总体的转子级数较少，布局合理；同时将通过单级离心式中压压气机后的高温内涵通道引入到低温外涵通道处进行热交换，降温后的高温内涵排气能够有效满足核心机的使用需求。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易
见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
[0020]图1为本申请整体结构示意图；图2为本申请间冷换热器结构示意图。
[0021]1、进气机匣；2、轴流式风扇；3、齿轮传动装置；4、中介机匣；5、低温外涵通道；6、高温内涵通道；7、单级离心式中压压气机；8、间冷换热区；9、高压压气机；10、环形燃烧室；11、高压涡轮；12、涡轮间机匣；13、多级低压涡轮；14、排气区域；15、第一滚棒轴承；16、第二滚棒轴承；17、低压涡轮轴；18、第一滚珠轴承；19、第一环腔流道；20、活门；21、截面示意线；22、间冷换热器；23、第二环腔流道；24、第二滚珠轴承；25、第三滚珠轴承；26、第三滚棒轴承。
具体实施方式
[0022]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种间冷式高总压比中涵道涡扇发动机，包括高压轴系、低压轴系和承力机匣，所述低压轴系包括设于前端的轴流式风扇(2)、穿过高压轴系的低压涡轮轴(17)、设于后端的多级低压涡轮(13)，所述高压轴系设于轴流式风扇(2)与多级低压涡轮(13)之间，所述轴流式风扇(2)后端引出低温外涵通道(5)和高温内涵通道(6)，高温内涵通道(6)进入到高压轴系内，其特征在于：所述高压轴系与轴流式风扇(2)之间设有与低压涡轮轴(17)相连的单级离心式中压压气机(7)，所述多级低压涡轮(13)通过低压涡轮轴(17)带动单级离心式中压压气机(7)同步旋转，所述轴流式风扇(2)引出的高温内涵通道(6)内的高温内涵道气流经过单级离心式中压压气机(7)、而后进入到低温外涵通道(5)内进行换热、最后由低温外涵通道(5)内引出进入到高压轴系内，所述低温外涵通道(5)与高温内涵通道(6)的换热处设有使两者能够稳定换热的换热机构。2.如权利要求1所述的间冷式高总压比中涵道涡扇发动机，其特征在于：所述换热机构包括间冷换热器(22)，所述高温内涵通道(6)在间冷换热器(22)与单级离心式中压压气机(7)之间形成圆环形的第二环腔流道(23)，所述间冷换热器(22)内部开设有低温换热通道和高温换热通道，所述高温换热通道共有多组，并且多组高温换热通道沿着间冷换热器(22)的周向间隔均匀布置，所述低温换热通道为整体环形通道，并且低温换热通道环绕高温换热通道，所述高温换热通道与低温换热通道之间的封闭结构采用导热材料。3.如权利要求2所述的间冷式高总压比中涵道涡扇发动机，其特征在于：所述间冷换热器(22)与承力机匣直接连接，所述高温换热通道的横截面为拱桥形，所述间冷换热器(22)的外壁上设置有活门(20)。4.如权利要求2所述的间冷式高总压比中涵道涡扇发动机，其特征在于：所述承力机匣包括中介机匣(4)和涡轮间机匣(12)，所述中介机匣(4)设于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李泳凡，怀时卫，金海，刘诗尧，周伟朋，周建超，任东，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：
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