【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空发动机压气机设计领域，尤其提出了一种具备多级放气机构的变循环发动机用压气机。
技术介绍
1、随着先进发动机概念的提出，通过调节特征结构的几何构型来实现多状态切换的变循环发动机成为主流概念方案，但变循环发动机兼顾全包线性能表现的特征，不可避免地导致了发动机布局紧凑、压气机部件气动负荷增高、旋转部件性能匹配难度提升等问题，上述问题对变循环发动机的高压压气机设计提出了新挑战。
2、变循环发动机的宽工作范围引发了多过渡态(加速或减速)工作需求，使得压气机并不总是在设计工况下工作，当运行条件改变时，其工况点往往会偏离设计点，在一定条件下出现压气机不稳定流动。压气机气动不稳定工况一般分为喘振、阻塞、失速三种，而流量变化是导致三种气动不稳定性的直接原因。压气机流量增加或大流量时，气体轴向速度增加，进入动叶的气流冲角将减小，随着负冲角的增大，动叶叶盆会出现气流分离，压气机增压效率骤减，性能衰减，直至阻塞；压气机流量减小或小流量时，气体轴向速度减小，进入动叶的气流冲角增大，随着正冲角的增大，动叶叶背出现气流失速分离，往往会出现旋转失速或喘振。
3、为了拓宽压气机的稳定范围，一般采用机匣设计、可调进口导叶和静叶、级间放气等手段对压气机进行部件设计。可调导叶通过旋转进口导流叶片，控制导流叶片出气角的大小使下一级入流动叶的气流攻角处于正常角度。而级间放气是指通过从压气机级间位置放气，来调整压气机气体流量，达到增加稳定工作裕度的目的。
4、为了解决变循环发动机压气机气流不稳定性问题，实现压气机的灵活引
5、因而，现有的具备放气需求的压气机设计在进行放气动作时，需联动的结构较多，在变循环的多模式需求下工作可靠性较低，难以与变循环发动机的总体性能变换实现敏捷匹配进而降低喘振风险。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具备多级放气机构的变循环发动机用压气机，在变循环发动机有限的涵道空间下，通过灵活可靠的压气机直接放气调节，降低喘振风险，扩大整机稳定工作范围。
2、本专利技术完整的技术方案包括：
3、一种用于变循环发动机的多级放气压气机，所述多级放气压气机包括环形放气调节机构，所述环形放气调节机构共有四套，分别位于多级放气压气机的第二级、三级、四级、五级固定导叶所对应的压气机内壳处；每套环形放气调节机构关联前后相邻的两级动叶，和两机动叶之间的一级静叶；
4、所述环形放气调节机构包括电机齿轮、外齿圈、放气口组、旋转外壳和内侧壳体；
5、压气机外机匣上固定有外部电机，外部电机驱动电机齿轮与外齿圈啮合，外齿圈与环形放气带一体成型且共同构成旋转外壳，环形放气带上设有外放气口。旋转外壳内设有内侧壳体，内侧壳体上设有内放气口，内放气口与外放气口共同构成了放气口组，内放气口与外放气口分别在壳体沿周向均匀分布且数量一致，其重合的部分构成了压气机放气通道，压气机放气通道面积由位于旋转外壳上的外放气口和位于内侧壳体上的内放气口的相对位置决定。
6、进一步的，在外部电机驱动下，所述外齿圈能够围绕发动机轴线进行周向旋转运动，并改变压气机的放气通道面积。
7、进一步的，外部电机固定于外机匣放气口下游位置。
8、进一步的，外部旋转壳体与压气机内部机匣壳体之间沿轴向设置有密封条。
9、进一步的，高压压气机停止放气时，随着旋转外壳的转动，密封条共同旋转，直至外侧壳体放气口与内侧壳体放气口完全错位，实现压气机环向密封。
10、进一步的，带有所述压气机的变循环发动机，所述变循环发动机的压缩系统包括前风扇、后风扇、核心驱动风扇、高压压气机，变循环发动机还包括第一外涵道、第二外涵道和第三外涵道。
11、进一步的，变循环发动机飞行过程中，高压压气机折合转速快速下降、入口折合流量快速降低时，对位于高压压气机第四、五级动叶对应的放气装置进行调节如下：通过电机齿轮驱动外齿圈，进而通过与外齿圈相连的旋转外壳的旋转，调节外放气口与内放气口的相对位置，从而增大放气口组流动面积，将高压压气机四、五级静叶相邻位置处气体通过放气口组排放至第一外涵道处，于第一外涵道内的空气掺混后排出。
12、进一步的，变循环发动机在从低空到高空飞行时，当来流温度降低，在设计转速不变的情况下，空气质量流量减小，通过对位于高压压气机第二、三级动叶对应的放气装置进行调节。将高压压气机二、三级静叶相邻位置处气体通过放气口组排放至第一外涵道处，于第一外涵道内的空气掺混后排出。
13、本专利技术相对于现有技术的优点主要有：
14、1.采用电机驱动齿轮对放气通道面积进行动态调整，且电机固定在压气机机匣上，结构紧凑，性能稳定。
15、2.高压压气机采用多级齿轮驱动放气的形式，在满足整机不同飞行状态下的放气灵活度的同时可实现精准放气控制。在高压压气机进口折合流量降低时，通过预设的齿轮转动规律对三个级间放气带的转动角度进行动态控制，使压气机始终远离喘振边界，可稳定支撑变循环发动机多模式切换需求。
16、3.通过设置多级、周向均匀放气口，可降低外涵道掺混损失。通过灵活的旋转外壳调节方法与周向放气口数量及面积相匹配，在高压压气机气体排到变循环发动机第一外涵道时，可有效降低压气机高压气体与外涵道低温低压气体的掺混损失。
17、4.采用电机齿轮-外齿圈啮合的驱动形式，结构相对简单，降低压气机重量占比，同时成本低且维修方便。
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1.一种用于变循环发动机的多级放气压气机，其特征在于，所述多级放气压气机包括环形放气调节机构，所述环形放气调节机构共有四套，分别位于多级放气压气机的第二级、三级、四级、五级固定导叶所对应的压气机内壳处；每套环形放气调节机构关联前后相邻的两级动叶，和两机动叶之间的一级静叶；
2.根据权利要求1所述的一种用于变循环发动机的多级放气压气机，其特征在于，在外部电机驱动下，所述外齿圈能够围绕发动机轴线进行周向旋转运动，并改变压气机的放气通道面积。
3.根据权利要求1所述的一种用于变循环发动机的多级放气压气机，其特征在于，外部电机固定于外机匣放气口下游位置。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于变循环发动机的多级放气压气机，其特征在于，外部旋转壳体与压气机内部机匣壳体之间沿轴向设置有密封条。
5.根据权利要求4所述的一种用于变循环发动机的多级放气压气机，其特征在于，高压压气机停止放气时，随着旋转外壳的转动，密封条共同旋转，直至外侧壳体的外放气口与内侧壳体的内放气口完全错位，实现压气机环向密封。
6.带有权利要求1-5任一项所述压气机
7.根据权利要求6所述的一种变循环发动机，其特征在于，变循环发动机飞行过程中，高压压气机折合转速快速下降、入口折合流量快速降低时，对位于高压压气机第四、五级动叶对应的放气装置进行调节如下：通过电机齿轮驱动外齿圈，进而通过与外齿圈相连的旋转外壳的旋转，调节外放气口与内放气口的相对位置，从而增大放气口组流动面积，将高压压气机四、五级静叶相邻位置处气体通过放气口组排放至第一外涵道处，于第一外涵道内的空气掺混后排出。
8.根据权利要求6所述的一种变循环发动机，其特征在于，变循环发动机在从低空到高空飞行时，当来流温度降低，在设计转速不变的情况下，空气质量流量减小，通过对位于高压压气机第二、三级动叶对应的放气装置进行调节。将高压压气机二、三级静叶相邻位置处气体通过放气口组排放至第一外涵道处，于第一外涵道内的空气掺混后排出。
...【技术特征摘要】
1.一种用于变循环发动机的多级放气压气机，其特征在于，所述多级放气压气机包括环形放气调节机构，所述环形放气调节机构共有四套，分别位于多级放气压气机的第二级、三级、四级、五级固定导叶所对应的压气机内壳处；每套环形放气调节机构关联前后相邻的两级动叶，和两机动叶之间的一级静叶；
2.根据权利要求1所述的一种用于变循环发动机的多级放气压气机，其特征在于，在外部电机驱动下，所述外齿圈能够围绕发动机轴线进行周向旋转运动，并改变压气机的放气通道面积。
3.根据权利要求1所述的一种用于变循环发动机的多级放气压气机，其特征在于，外部电机固定于外机匣放气口下游位置。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于变循环发动机的多级放气压气机，其特征在于，外部旋转壳体与压气机内部机匣壳体之间沿轴向设置有密封条。
5.根据权利要求4所述的一种用于变循环发动机的多级放气压气机，其特征在于，高压压气机停止放气时，随着旋转外壳的转动，密封条共同旋转，直至外侧壳体的外放气口与内侧壳体的内放气口完全错位，实现压气机环向密封。
【专利技术属性】
技术研发人员：邱天，袁奇雨，丁水汀，刘传凯，徐阳，鲍圣宇，王鑫铭，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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