[發明專利]一種油電混合航空發動機

在審

• 申請號: 201711102131.0
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107701313A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 邱名;郝顏;蔣筑宇
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心計算空氣動力研究所;邱名
• 主分類號: F02C7/04
• 分類號: F02C7/04;F02C7/32;F02C7/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 沈強

技術領域

本發明屬于發動機領域，具體是涉及到航空發動機中適用于馬赫3以下的飛行器。

背景技術

世界各國及相關組合機構對民用航空發動機排放要求越來越嚴格，為減小排放，先進的燃燒技術、分布式電推進得到廣泛研究。但到目前為止，蓄電池的能量密度仍然偏小，無法滿足分布式電推進需要。

為增大航空發動機的推力和推重比，需要渦輪前總溫盡可能高。但受航空發動機受材料和冷卻技術的限制，渦輪前總溫不能太高(當世界先進航空發動機的渦輪前總溫可達2000K)，受渦輪前總溫的限制，發動機壓比偏低，熱力循環的熱效率偏低，油耗偏大。另外航空發動機的渦輪葉片長期工作于高溫、高壓環境，這使得渦輪葉片的生產成本高、使用壽命短，制約了航空發動機使用的經濟性。

由于高溫燃氣的影響，當前的航空發動機需要對渦輪葉片進行冷卻，這就要設計一個冷氣系統，從壓氣機引氣、然后從渦輪葉片的小孔吹出；這不僅增加了航空發動機的系統復雜度，還增加流動損失、降低航空發動機的熱效率及推力。

渦輪為旋轉部件，需要有軸承及潤滑系統。為避免渦輪軸承溫度過高，需要引氣對渦輪軸承附近的部件進行冷卻，并阻止渦輪級間泄漏的高溫燃氣倒灌。而在現實使用中，常常存在渦輪葉片孔堵塞、高溫燃氣倒灌到軸承處而發生燒蝕。

壓氣機與渦輪連在同根軸，轉速和功率相同，這導致航空發動機的壓氣機與渦輪的匹配問題；同時高壓旋轉部件位于低壓旋轉部件之間，只有采用空間軸才能實現多轉軸設計。另外壓氣機與渦輪中間隔著燃燒室，轉軸需要穿過燃燒室中間，這使得結構異常復雜，采用多轉軸設計較為困難。因此當前航空發動機通常只有1-2個轉軸，僅英國羅.羅公司發展3轉軸發動機。

為提高發動機推力、減少發動機污染物排放、并使發動機的使用更經濟，有必要基于當前技術發展一種油電混合航空發動機。

發明內容

本發明的目的在于提供一種油電混合航空發動機，同時取消渦輪，規避高溫材料和冷卻技術的限制，實現更大的推力、更少的排放、更低的研發和生產使用成本。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種油電混合航空發動機，包括進氣道、壓氣機、燃燒室和噴管，氣流通過進氣道進入壓氣機，壓縮后再進入燃燒室，燃燒后通過噴管排出，包括蓄電池，所述發動機內不設置有渦輪，所述蓄電池向電機輸出電源，由電機驅動壓氣機工作。

根據權利要求1所的一種油電混合航空發動機，其特征在于所述電機設置在氣壓機的輪轂內，所述電機包括線圈繞組和磁體，所述線圈繞組與壓氣機輪盤為一體。

在上述技術方案中，所述壓氣機具有若干級，壓氣機的輪轂內設置有若干個電機，每一個電機獨至少驅動一級壓氣機。

在上述技術方案中，所述燃燒室為流線形回轉結構，從壓氣機一端到噴管端燃燒室回轉半徑逐步減小。

在上述技術方案中，發動機的工作流程為：在點火階段，利用電機驅動壓氣機，在壓氣機到怠速轉速后，往燃燒室噴入燃油，并點火，在發動機點火并穩定工作后，發動機進入怠速狀態；增加發動機供油，發動機進入最大爬升狀態，推力最大，滑跑起飛，飛行到指定高度和速度后，減小供油和調節個部件系統，發動機進入巡航狀態。

在上述技術方案中，發動機的工作流程為：在點火階段，利用電機驅動壓氣機，在壓氣機到怠速轉速后，往燃燒室噴入燃油，并點火，在發動機點火并穩定工作后，發動機進入怠速狀態；增加發動機供油，發動機進入最大爬升狀態，推力最大，滑行起飛，飛行到指定高度和速度后，減小供油和調節個部件系統，發動機進入巡航狀態。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：

本發明中最大的創新點就在于在發動機中取消了渦輪及相應的冷卻系統，降低研制和生產費，解決了目前渦輪前總溫受限制的問題；采用油電混合，用電機驅動壓氣機，從而降低使用成本，減法污染物排放；沒有渦輪提取氣流的膨脹功和冷卻系統的損耗，發動機推力更大。

附圖說明

本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的結構示意圖；

其中：1是進氣道，2是壓氣機，3是燃燒室，4是噴管，5是電機。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。