一种基于波转子的核心机制造技术

本发明专利技术公开了一种基于波转子的核心机，属于航空发动机领域。本核心机包括波转子、以及与所述波转子联结的燃烧室，所述波转子包括机匣、以及所述机匣内的可相对所述机匣转动的鼓筒，其中：所述鼓筒的外周壁与所述机匣的内周壁之间设有轴承，所述鼓筒通过所述轴承支撑于所述机匣内，所述鼓筒的外周壁还固设有至少一圈齿，所述至少一圈齿与驱动齿轮啮合构成所述波转子的驱动机构；所述波转子设有容纳腔，所述燃烧室安装于所述容纳腔。本发明专利技术通过燃烧室内置于波转子的内环，使得核心机的结构紧凑，占用空间小；通过鼓筒外壁的齿与驱动齿轮啮合驱动波转子，省去了波转子轴，提高了可靠性。提高了可靠性。提高了可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于波转子的核心机


[0001]本专利技术属于航空发动机领域，具体是一种基于波转子的核心机，是对该类核心机的结构布置形式的创新。

技术介绍

[0002]航空发动机的研发、制造和装备技术长久以来被视为影响国家安全战略的核心技术之一，一定程度上体现着一个国家的科技水平。燃气涡轮发动机作为航空发动机中不可缺少的一种发动机结构形式，其研制难点又主要集中在由高压压气机、燃烧室和高压涡轮组成的核心机上。高压压气机和高压涡轮的流道均由旋转的叶片组成，燃烧室流道一般也是环形腔体形状，因此核心机流道大多为环形。经过数十年的技术发展，高压压气机、燃烧室和高压涡轮部件的技术已相对成熟，其性能也趋于极限；新部件组成的新型核心机则有可能带来技术突破。
[0003]波转子运用非定常压力波，使高压燃气直接压缩低压空气，同时高压燃气自身完成膨胀。因此波转子兼有压缩、膨胀功能，也被称为压力交换器，其功能相当于高压压气机和高压涡轮的组合。在近年研究中，波转子与燃烧室进一步构成核心机已经可行。核心机是航空发动机或地面燃气轮机的一部分，而航空发动机或地面燃气轮机的低压转子位置与核心机相邻，低压转子的转轴往往需要穿过核心机。典型波转子由转子和静子两部分组成；两侧端盘为静子，一个圆柱形鼓筒为转子；两侧端盘上留有四个端口，工质通过端口进出波转子；鼓筒由一圈绕轴旋转的通道组成。波转子热力过程为：空气通过进气端口进入波转子，在波转子内增压后进入燃烧室，在燃烧室中燃烧产生高温高压燃气；高温高压燃气进入波转子与波转子内的空气快速发生能量交换，高温燃气膨胀后排出波转子，波转子内空气则被燃气压缩后进入燃烧室。与高压压气机、燃烧室和高压涡轮组成的传统核心机相比，基于波转子的核心机具有自冷却、转速低、结构简单、制造成本低等优点。针对该类核心机的结构布置问题，现有研究较多的有：(1)燃烧室置于波转子一旁、两者轴线不重合的布局形式，例如专利文献CN106895439A、US2399394A、US2461186A；(2)燃烧室与波转子轴线重合、两者前后串联的布局形式，例如专利文献CN1031422C；(3)燃烧室与波转子轴线重合并且内外环嵌套、燃烧室位于外环、波转子位于内环的布局形式。
[0004]现有基于波转子的核心机存在以下技术缺陷：1、结构不够紧凑，在小型航空发动机上使用受到较大限制。由于波转子的工作原理需要环形而非圆形的流道，所以波转子通常会设计为圆环形结构，而在上述现有的三种结构布置形式都没有利用波转子内环的空间。2、在上述现有的三种结构布置形式中，波转子都有一根转轴，波转子的转轴作用是传递扭矩，但转轴的形状细长，是易损零件，若省去转轴而直接用转子鼓筒传递扭矩则可以减少易损零件、提高可靠性。
[0005]鉴于上述研究，提出了下述基于波转子的核心机的专利技术创造。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供了一种基于波转子的核心机，以至少在一定程度解决相关技术存在的上述缺陷。
[0007]为达上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种基于波转子的核心机，其包括：波转子、以及与所述波转子联结的燃烧室，所述波转子包括机匣、以及所述机匣内的可相对所述机匣转动的鼓筒，其中：所述鼓筒的外周壁与所述机匣的内周壁之间设有轴承，所述鼓筒通过所述轴承支撑于所述机匣内，所述鼓筒的外周壁还固设有至少一圈齿，所述至少一圈齿与驱动齿轮啮合构成所述波转子的驱动机构；所述波转子设有容纳腔，所述燃烧室安装于所述容纳腔。
[0009]优选地，所述燃烧室设有第一过孔，所述第一过孔的轴线与所述波转子的轴线重合，用所述核心机构造发动机时，所述第一过孔可供低压转子的转轴穿过所述核心机联结低压压气机和低压涡轮。
[0010]优选地，所述驱动齿轮设于所述机匣的外部，所述机匣的与鼓筒外周壁的齿对应的位置开设有第二过孔，鼓筒外周壁的所述齿经所述第二过孔与所述驱动齿轮啮合。
[0011]优选地，所述波转子的纵向截面和所述燃烧室的纵向截面均为圆环形结构，所述波转子的内环构成了所述容纳腔，所述燃烧室与所述波转子嵌套同心布局。
[0012]优选地，所述燃烧室的前端盘的工质口通过变截面弯管与所述波转子的前端盘的工质口联结，所述燃烧室的后端盘的工质口通过变截面弯管与所述波转子的后端盘的工质口联结。
[0013]优选地，所述燃烧室的前端盘和后端盘分别设有两个形状相同、且沿端盘的轴线中心对称的工质口。
[0014]优选地，所述波转子的前端盘和后端盘分别设有四个形状相同、且两两沿端盘的轴线中心对称的工质口。
[0015]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0016]其燃烧室内置于波转子的内环，使得核心机的结构紧凑，占用空间小，整体形状更接近传统燃机发动机的圆柱形形状。
[0017]波转子无转轴，由鼓筒外壁的齿与驱动齿轮啮合驱动，所以传动方便，而且减少了易损件
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转轴，提高了可靠性。
附图说明
[0018]图1为本实施例核心机的立体图；
[0019]图2为去除机匣后的结构示意图；
[0020]图3为波转子的鼓筒的结构示意图；
[0021]图4为波转子的端盘的结构示意图；
[0022]图5为燃烧室的结构示意图；
[0023]图6为联接管道的结构示意图；
[0024]图7为机匣的结构示意图；
[0025]附图标记：
[0026]1、齿；2、燃烧室；3、变截面弯管；4、波转子；5、机匣；6、驱动齿轮；7、轴承；8、鼓筒；
9、容纳腔；10、气流通道；11、前端盘；12、后端盘；13、工质口；14、第一过孔；15、第二过孔。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供了一种基于波转子的核心机。该核心机使用波转子一个结构代替传统高压压气机和高压涡轮两个结构，简化了动力系统；取消了高压压气机与高压涡轮的细长轴，即去除了一个易损结构，提高了系统的可靠性。下面将结合具体的实施例及附图进行详细描述。
[0028]本实施例为专门为一台小型航空发动机设计的环形嵌套同心布局波转子核心机。
[0029]请结合图1和图2，本核心机包括波转子4和燃烧室2，其中，燃烧室2在内环、波转子4在外环，燃烧室2与波转子4同轴同心嵌套布置，二者的纵向截面均为圆环形结构。
[0030]波转子4包括机匣5、鼓筒8、前端盘11和后端盘12。
[0031]结合图1和图2，在鼓筒8的外周壁有两个转子轴承7，该两个转子轴承7的内圈与鼓筒8的外周壁固定，该两个转子轴承7的外圈与机匣5的内周壁固定，以此将鼓筒8可转动地支撑于机匣5内。
[0032]在鼓筒8的外周壁还固设有一圈齿1，该一圈齿1和一个驱动齿轮6啮合，构成了波转子4的驱动机构。通过驱动齿轮6的转动，带动鼓筒8转动，实现对波转子4的驱动。
[0033]燃烧室2的前端盘11的两个工质口与波转子4的前端盘11的两个工质口分别通过变截面弯管3联结。燃烧室2的后端盘12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于波转子的核心机，包括：波转子、以及与所述波转子联结的燃烧室，所述波转子包括机匣、以及所述机匣内的可相对所述机匣转动的鼓筒，其特征在于：所述鼓筒的外周壁与所述机匣的内周壁之间设有轴承，所述鼓筒通过所述轴承支撑于所述机匣内，所述鼓筒的外周壁还固设有至少一圈齿，所述至少一圈齿与驱动齿轮啮合构成所述波转子的驱动机构；所述波转子设有容纳腔，所述燃烧室安装于所述容纳腔。2.根据权利要求1所述的核心机，其特征在于：所述燃烧室设有第一过孔，所述第一过孔的轴线与所述波转子的轴线重合，用所述核心机构造发动机时，所述第一过孔可供低压转子的转轴穿过所述核心机联结低压压气机和低压涡轮。3.根据权利要求1所述的核心机，其特征在于：所述驱动齿轮设于所述机匣的外部，所述机匣的与鼓筒外周壁的齿对应的位置开设...

【专利技术属性】
技术研发人员：产世宁，王宏芳，刘火星，李凤超，郭青林，陈叶宇，付超，姚李超，
申请(专利权)人：北京航空航天大学宁波创新研究院，
类型：发明
国别省市：