【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发动机，尤其涉及一种涡轴发动机、飞行器及方法。
技术介绍
1、直升机具备较高的运输效能、良好的飞行性能及地理环境适应性，能够在高原、高温和高寒地区使用，但是，高原、高温和高寒的环境给直升机的使用造成了很大的困难。随着机场海拔高度的增加，大气环境压力降低，空气密度减小，进入涡轴发动机的空气流量比平原地区的明显减少，使涡轴发动机起飞功率不够。
2、所以传统涡轴发动机存在海平面起飞功率剩余过大或高原起飞功率不足，无法同时满足高原起飞功率与海平面起飞功率合理匹配的问题。因此，如何设计一种同时满足高原起飞功率与海平面起飞功率合理匹配的涡轴发动机，是本领域亟待解决的重要问题之一。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种涡轴发动机、飞行器及方法，以解决传统涡轴发动机无法同时满足高原起飞功率与海平面起飞功率合理匹配的问题。
2、本专利技术提供了一种涡轴发动机，包括进气管、驱动机构、叶轮、转轴、压气机、压气机转轴、转子刹车机构、离合器、燃烧室、涡轮组件以及尾喷管，驱动机构设在转轴的输出端，叶轮与驱动机构电连接，叶轮和转子刹车机构设在转轴的输出端，压气机设在压气机转轴上，离合器套设在转轴上，离合器设在转轴与压气机转轴之间，涡轮组件设在转轴的驱动端；
3、当涡轴发动机处在高原起飞状态时，驱动机构用于调整叶轮的角度达到预设角度，转轴与压气机转轴通过离合器连接，空气沿着进气管流经叶轮，叶轮用于第一次压缩空气，第一次压缩后的空气流经压气机，压气机用于第
4、当涡轴发动机处在海平面起飞状态时，转轴与压气机转轴通过离合器分离，空气沿着进气管依次流经叶轮和压气机，压气机用于压缩空气，压缩后的空气流入燃烧室。
5、优选的，涡轴发动机还包括转动件，转动件设在转轴的驱动端，转动件支承叶轮。
6、优选的，叶轮具有凹槽，转子刹车机构内嵌在叶轮的凹槽内。
7、优选的，离合器包括第一刹车件和第二刹车件，第一刹车件设在转轴的输出端，第二刹车件设在压气机转轴的输入端；
8、第一刹车件和第二刹车件贴合，转轴与压气机转轴的连接；
9、第一刹车件和第二刹车件分离，转轴与压气机转轴的分离。
10、优选的，一种飞行器，包括上述的涡轴发动机。
11、优选的，一种飞行模式切换方法应用于上述的飞行器，方法包括：
12、基于涡轴发动机所处的实际工作参数，确定涡轴发动机的起飞指令；
13、响应于高原起飞指令，驱动机构调整叶轮达到预设角度，叶轮与压气机转轴通过离合器连接；
14、响应于海平面起飞指令，叶轮与压气机转轴通过离合器分离。
15、优选的，响应于高原起飞指令，驱动机构调整叶轮达到预设角度，叶轮与压气机转轴通过离合器连接的方法包括：
16、空气沿着进气管流经叶轮，叶轮第一次压缩空气，第一次压缩后的空气流入压气机，压气机第二次压缩空气，第二次压缩后的空气流入燃烧室。
17、优选的，响应于海平面起飞指令，叶轮与压气机转轴通过离合器分离的方法包括：空气沿着进气管依次流经叶轮和压气机，压气机压缩空气，压缩后的空气流入燃烧室。
18、与现有技术相比，本专利技术提供的涡轴发动机，驱动机构设在转轴的输出端，叶轮与驱动机构电连接，叶轮和转子刹车机构设在转轴的输出端，压气机设在压气机转轴上，离合器套设在转轴上，离合器设在转轴与压气机转轴之间，涡轮组件设在转轴的驱动端，在此基础上，当涡轴发动机处在高原起飞状态时，驱动机构用于调整叶轮的角度达到预设角度，转轴与压气机转轴通过离合器连接，空气沿着进气管流经叶轮，叶轮用于第一次压缩空气，第一次压缩后的空气流经压气机，压气机用于第二次压缩空气，第二次压缩后的空气流入燃烧室，流入燃烧室的空气与燃烧室内的燃料混合发生化学反应燃烧，将燃料的化学能转化为热能，此时燃烧室内的空气成为高温高压的燃气，流出燃烧室的燃气流经涡轮组件，驱动涡轮组件做功后并经尾喷管排出，由上述过程可知，空气流入燃烧室时流经叶轮和压气机，经过叶轮和压气机两次压缩后，进入发动机燃烧室的空气流量和压力相对较大，匹配较高的涡轮前燃气温度，就可以实现发动机大功率模态工作。同时，当涡轴发动机处在海平面起飞状态时，转轴与压气机转轴通过离合器分离，空气沿着进气管依次流经叶轮和压气机，叶轮起到进气导流作用，流经叶轮后的空气流入压气机，压气机用于压缩空气，压缩后的空气流入燃烧室，在燃烧室内与燃料混合发生化学反应燃烧，将燃料的化学能转化为热能，此时燃烧室内的空气成为高温高压的燃气，流出燃烧室的燃气流经涡轮组件，驱动涡轮组件做功后并经尾喷管排出，由上述过程可知，空气流入燃烧室时流经叶轮和压气机，经过压气机压缩后，进入发动机燃烧室的空气流量和压力相对较低，匹配相对较低的涡轮前燃气温度，就可以实现发动机低功率省油模态工作，有效解决了传统涡轴发动机无法同时满足高原起飞功率与海平面起飞功率合理匹配的问题。
19、在此基础上，上述涡轴发动机还提供了一种飞行器，该飞行器包括了上述涡轴发动机的有益效果，此处不做赘述。同时，上述涡轴发动机还提供了飞行模式切换方法，该飞行模式切换方法应用于上述飞行器，通过对上述方法的应用，可以解决传统涡轴发动机在高原起飞状态和海平面起飞状态无法联动的问题。
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1.一种涡轴发动机，其特征在于，包括进气管、驱动机构、叶轮、转轴、压气机、压气机转轴、转子刹车机构、离合器、燃烧室、涡轮组件以及尾喷管，所述驱动机构设在所述转轴的输出端，所述叶轮与所述驱动机构电连接，所述叶轮和所述转子刹车机构设在所述转轴的输出端，所述压气机设在所述压气机转轴上，所述离合器套设在所述转轴上，所述离合器设在所述转轴与所述压气机转轴之间，所述涡轮组件设在所述转轴的驱动端；
2.根据权利要求1所述的涡轴发动机，其特征在于，所述涡轴发动机还包括转动件，所述转动件设在所述转轴的输出端，所述转动件支承所述叶轮。
3.根据权利要求2所述的涡轴发动机，其特征在于，所述叶轮具有凹槽，所述转子刹车机构内嵌在所述叶轮的凹槽内。
4.根据权利要求1所述的涡轴发动机，其特征在于，所述离合器包括第一刹车件和第二刹车件，所述第一刹车件设在所述转轴的输出端，所述第二刹车件设在所述压气机转轴的输入端；
5.一种飞行器，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所述的涡轴发动机。
6.一种飞行模式切换方法，其特征在于，用于权利要求5所述的飞行器，
7.根据权利要求6所述的飞行模式切换方法，其特征在于，所述响应于高原起飞指令，驱动机构用于调整所述叶轮达到预设角度，所述叶轮与所述压气机转轴通过所述离合器连接的方法包括：
8.根据权利要求6所述的飞行模式切换方法，其特征在于，所述响应于海平面起飞指令，所述叶轮与所述压气机转轴通过所述离合器分离的方法包括：空气沿着所述进气管依次流经所述叶轮和所述压气机，所述压气机用于压缩空气，压缩后的空气流入燃烧室。
...【技术特征摘要】
1.一种涡轴发动机，其特征在于，包括进气管、驱动机构、叶轮、转轴、压气机、压气机转轴、转子刹车机构、离合器、燃烧室、涡轮组件以及尾喷管，所述驱动机构设在所述转轴的输出端，所述叶轮与所述驱动机构电连接，所述叶轮和所述转子刹车机构设在所述转轴的输出端，所述压气机设在所述压气机转轴上，所述离合器套设在所述转轴上，所述离合器设在所述转轴与所述压气机转轴之间，所述涡轮组件设在所述转轴的驱动端；
2.根据权利要求1所述的涡轴发动机，其特征在于，所述涡轴发动机还包括转动件，所述转动件设在所述转轴的输出端，所述转动件支承所述叶轮。
3.根据权利要求2所述的涡轴发动机，其特征在于，所述叶轮具有凹槽，所述转子刹车机构内嵌在所述叶轮的凹槽内。
4.根据权利要求1所述的涡轴发动机，其特征在于，所述离合器...
【专利技术属性】
技术研发人员：温泉，王奉明，袁善虎，张翠珍，牟园伟，卢娟，
申请(专利权)人：中国航空发动机研究院，
类型：发明
国别省市：
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