一种倒置核心机的涡扇发动机及飞行器制造技术

本发明专利技术公开了一种倒置核心机的涡扇发动机及飞行器，通过在发动机短舱内依次设置推进单元和核心机，核心机采用倒置的方式，即进气道、压气机、燃烧室、高压涡轮组件、低压涡轮组件和排气管等部件反向排布，并由高压涡轮组件提供压气机所需的动力，由低压涡轮组件提供推进单元所需的动力。运行时，排气管排出高温废气进入外涵道内与气流混合形成气流掺混，掺混后的气体少部分在发动机短舱后端位置通过进气道重新吸入发动机，其余大部分气体经由外涵道排出为涡扇发动机提供推力。该布置方式主要具有以下优势：外涵道中气流与燃烧后的高温废气掺混，能够提高外涵道气体温度，提高涡扇发动机推力。动机推力。动机推力。

【技术实现步骤摘要】
一种倒置核心机的涡扇发动机及飞行器


[0001]本专利技术属于飞行器动力设备
，尤其涉及一种倒置核心机的涡扇发动机及飞行器。

技术介绍

[0002]随着航空工业，尤其是工业级无人机的发展普及，提高航空发动机工作效率，降低发动机维护成本，并且提高发动机在受损情况下的可靠性逐渐成为航空发动机研制过程中的三大关键问题。目前主流的提高航空发动机工作效率的方法可以总结为提高发动机温比与压比两种措施，在现有技术条件下，提高温比和压比都会对发动机材料的结构强度提出更高的要求，因而技术难度较大。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种倒置核心机的涡扇发动机及飞行器，以解决现有发动机工作效率难以提升的问题。
[0004]为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：
[0005]本专利技术的一种倒置核心机的涡扇发动机，包括发动机短舱、核心机和推进单元；
[0006]设定沿所述发动机短舱的首端至尾端的方向为第一方向，与第一方向相反的方向为第二方向；所述发动机短舱内沿第一方向依次设有所述推进单元和所述核心机；所述核心机与所述发动机短舱的内壁面之间配合形成外涵道；
[0007]所述核心机包括安装于所述发动机短舱内的核心机机匣，以及在所述核心机机匣内沿第二方向依次布置的进气道、压气机、燃烧室、高压涡轮组件、低压涡轮组件和排气管；所述进气道的输入端和所述排气管的输出端均与所述外涵道连通；所述高压涡轮组件的动力输出端与所述压气机的动力输入端传动连接；所述低压涡轮组件的动力输出端与所述推进单元的动力输入端传动连接；
[0008]在涡扇发动机运行过程中，高温废气通过所述排气管排出与经过所述外涵道的气流掺混，掺混后的气流部分在所述发动机短舱的尾端处通过所述进气道进入所述核心机，由所述压气机压缩后进入所述燃烧室与燃料燃烧形成高温气体，所述高温气体依次进入所述高压涡轮组件和所述低压涡轮组件，并分别输出动力至所述压气机和所述推进单元；其余部分掺混气体由所述外涵道排出提供推力。
[0009]本专利技术的倒置核心机的涡扇发动机，所述高压涡轮组件的动力输出端与所述压气机的动力输入端通过核心机转轴传动连接；所述低压涡轮组件的动力输出端与所述推进单元的动力输入端通过推进传动轴刚性传动连接。
[0010]本专利技术的倒置核心机的涡扇发动机，所述高压涡轮组件包括高压涡轮转子、高压涡轮定子；
[0011]所述高压涡轮定子安装于所述燃烧室，所述高压涡轮转子转动连接于所述高压涡轮定子；
[0012]所述核心机转轴穿过所述燃烧室和所述高压涡轮定子，且两端分别与所述高压涡轮转子和所述压气机相连。
[0013]本专利技术的倒置核心机的涡扇发动机，所述低压涡轮组件包括低压涡轮转子、低压涡轮定子；
[0014]所述低压涡轮定子通过所述排气管固定于所述核心机机匣，所述低压涡轮转子转动连接于所述低压涡轮定子；
[0015]所述推进传动轴的两端分别与所述低压涡轮转子和所述推进单元相连。
[0016]本专利技术的倒置核心机的涡扇发动机，所述进气道的入口布置于所述核心机机匣的侧面，且不突出于所述核心机机匣的外表面。
[0017]本专利技术的倒置核心机的涡扇发动机，所述进气道内间隔布置有若干导流板，且所述进气道的入口处设有金属网。
[0018]本专利技术的倒置核心机的涡扇发动机，所述排气管的排气方向为沿第一方向朝向所述外涵道偏转。
[0019]本专利技术的倒置核心机的涡扇发动机，所述推进单元包括风扇机匣、风扇定子和风扇转子；
[0020]所述风扇定子的外沿和内沿分别连接所述发动机短舱和所述风扇机匣；
[0021]所述推进传动轴通过轴承转动连接于所述风扇机匣；
[0022]所述风扇转子安装于所述推进传动轴。
[0023]本专利技术的倒置核心机的涡扇发动机，所述核心机机匣靠近所述发动机短舱尾端的一侧设有尾椎，所述进气道的入口设于所述核心机机匣与所述尾椎的连接处。
[0024]本专利技术的一种飞行器，包括上述任意一项所述的倒置核心机的涡扇发动机。
[0025]本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
[0026]一、本专利技术一实施例通过在发动机短舱内依次设置推进单元和核心机，核心机采用倒置的方式，即进气道、压气机、燃烧室、高压涡轮组件、低压涡轮组件和排气管等部件反向排布，并由高压涡轮组件提供压气机所需的动力，由低压涡轮组件提供推进单元所需的动力。运行时，排气管排出高温废气进入外涵道内与气流混合形成气流掺混，掺混后的气体少部分在发动机短舱后端位置通过进气道重新吸入发动机，其余大部分气体经由外涵道排出为涡扇发动机提供推力。该布置方式主要具有两种优势：(一)、外涵道中气流与燃烧后的高温废气掺混，能够提高外涵道气体温度，提高涡扇发动机推力；(二)、核心机通过进气口吸入经过掺混后的气体，能够提高进气温度的同时减少进气过程中的氧气含量，从而在提升核心机效率的同时减少核心机碳排放。
[0027]二、本专利技术一实施例通过将高压涡轮组件与压气机设置为通过核心机转轴传动，将低压涡轮组件与推进单元之间设置为通过推进传动轴传动，以上两组传动轴同心但不相互连接。该布置方式能够降低发动机制造过程中对传动轴的加工精度要求，同时简化发动机结构。同时两组传动轴相互独立的设计方式可以使得发动机核心机作为一个完整的模块单独拆卸维护，降低了发动机维护成本。
[0028]三、本专利技术一实施例中，风扇转子与低压涡轮转子通过推进传动轴刚性连接，其中不存在齿轮箱等传动机构。由于推进传动轴与核心机转轴不相互连接，风扇转子的转速可
以直接由进气量与排气温度调节，以此在降低风扇转子转速提高风扇效率的同时，省略了齿轮箱结构，可以进一步减轻涡扇发动机重量。
[0029]四、本专利技术一实施例中，进气道的入口布置于核心机机匣侧面，不突出机匣表面。该布置方式可以延缓机匣表面的附面层分离现象，减小发动机排气端的湍流，从而提高推进效率。同时进气口不突出机匣表面，也可以降低核心机吸入异物的概率，从而使得发动机在被异物撞击后(例如撞鸟等情况)，保持核心机功能完整，提高其继续正常运行的可能性。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的倒置核心机的涡扇发动机的剖视图；
[0031]图2为本专利技术的倒置核心机的涡扇发动机的气流方向示意图；
[0032]图3为本专利技术的倒置核心机的涡扇发动机的推进单元的示意图；
[0033]图4为本专利技术的倒置核心机的涡扇发动机的排气管的示意图；
[0034]图5为本专利技术的倒置核心机的涡扇发动机的排气管的气流方向示意图；
[0035]图6为本专利技术的倒置核心机的涡扇发动机的进气道的示意图；
[0036]图7为本专利技术的倒置核心机的涡扇发动机的进气道处的气流方向示意图。
[0037]附图标记说明：1：发动机短舱；2：风扇转子；3：风扇定子；4：推进传动轴；5：低压涡轮转子；6：低压涡轮定子；7：高压涡轮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种倒置核心机的涡扇发动机，其特征在于，包括发动机短舱、核心机和推进单元；设定沿所述发动机短舱的首端至尾端的方向为第一方向，与第一方向相反的方向为第二方向；所述发动机短舱内沿第一方向依次设有所述推进单元和所述核心机；所述核心机与所述发动机短舱的内壁面之间配合形成外涵道；所述核心机包括安装于所述发动机短舱内的核心机机匣，以及在所述核心机机匣内沿第二方向依次布置的进气道、压气机、燃烧室、高压涡轮组件、低压涡轮组件和排气管；所述进气道的输入端和所述排气管的输出端均与所述外涵道连通；所述高压涡轮组件的动力输出端与所述压气机的动力输入端传动连接；所述低压涡轮组件的动力输出端与所述推进单元的动力输入端传动连接；在涡扇发动机运行过程中，高温废气通过所述排气管排出与经过所述外涵道的气流掺混，掺混后的气流部分在所述发动机短舱的尾端处通过所述进气道进入所述核心机，由所述压气机压缩后进入所述燃烧室与燃料燃烧形成高温气体，所述高温气体依次进入所述高压涡轮组件和所述低压涡轮组件，并分别输出动力至所述压气机和所述推进单元；其余部分掺混气体由所述外涵道排出提供推力。2.如权利要求1所述的倒置核心机的涡扇发动机，其特征在于，所述高压涡轮组件的动力输出端与所述压气机的动力输入端通过核心机转轴传动连接；所述低压涡轮组件的动力输出端与所述推进单元的动力输入端通过推进传动轴刚性传动连接。3.如权利要求2所述的倒置核心机的涡扇发动机，其特征在于，所述高压涡轮组件包括高压涡轮转子、高压涡轮定子；所述高压涡轮定子安装于所述燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玥坤，
申请(专利权)人：苏州翼翀航空动力技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：