[發(fā)明專利]一種螺管轉(zhuǎn)子風(fēng)扇加力發(fā)動(dòng)機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810199315.1
• 申請日: 2017-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN108518247B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅顯平
• 申請（專利權(quán)）人: 羅顯平
• 主分類號(hào): F01D15/08
• 分類號(hào): F01D15/08;F01D1/38;F01D15/12;F01D17/00;F23R3/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本分案申請發(fā)明公開了對(duì)航空燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)作出重大改進(jìn)而得的航空燃?xì)饴莨苻D(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)其中之一的一種螺管轉(zhuǎn)子風(fēng)扇加力發(fā)動(dòng)機(jī)。該一種螺管轉(zhuǎn)子風(fēng)扇加力發(fā)動(dòng)機(jī)是以燃?xì)饴莨苻D(zhuǎn)子噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)為核心機(jī)，都是用單位質(zhì)量表面積小又是整體的螺管轉(zhuǎn)子代替了葉片渦輪來轉(zhuǎn)換能量和用環(huán)形燃燒室代替單薄的火焰筒來把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，使的它用壽命長、故障少、造價(jià)低、可靠性高。一種螺管轉(zhuǎn)子風(fēng)扇加力發(fā)動(dòng)機(jī)具有核心機(jī)優(yōu)點(diǎn)外還有節(jié)能優(yōu)點(diǎn)，使裝配螺管轉(zhuǎn)子風(fēng)扇加力發(fā)動(dòng)機(jī)的艦載機(jī)不用攔阻和彈射裝置也能安全順利降落和起飛。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請是申請日：2017年04月15日，專利申請?zhí)枺?01710281816.X，發(fā) 明創(chuàng)造名稱：航空燃?xì)饴莨苻D(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，的分案申請。本發(fā)明涉及航空燃?xì)鉁u 輪發(fā)動(dòng)機(jī)，具體來說涉及對(duì)現(xiàn)有技術(shù)作出重大改進(jìn)的一種螺管轉(zhuǎn)子風(fēng)扇加力發(fā) 動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)簡稱航空燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，包括渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺 旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)四種，是現(xiàn)代固定翼飛機(jī)和直升 機(jī)的主要?jiǎng)恿ρb置。由壓氣機(jī)、燃燒室和驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的燃?xì)鉁u輪所組成的渦輪 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為核心機(jī)，因?yàn)樗怯脕硖峁└邏骸⒏邷厝細(xì)獾模虼擞址Q為 燃?xì)獍l(fā)生器，其余三機(jī)種均由它衍生而來。

航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)壽命短是世界性難題。據(jù)資料對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)國顯示： 俄羅斯AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)稱首翻期壽命可達(dá)1000小時(shí)，然而使用過程中根本達(dá) 不到，實(shí)際上總壽命只有900小時(shí)，大修壽命僅有300小時(shí)(這款發(fā)動(dòng)機(jī)被用于 我國殲10和殲11戰(zhàn)機(jī)上)；美國F-100、F-110軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作壽命和首翻 期壽命一般都可達(dá)4000小時(shí)和1000小時(shí)。我國采用單晶渦輪葉片和整體粉末 冶金渦輪盤技術(shù)，自行研制的太行改進(jìn)型發(fā)動(dòng)機(jī)WS10A的使用壽命達(dá)到了2000 至3000小時(shí)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過俄羅斯產(chǎn)品。按照每年約240-300小時(shí)的訓(xùn)練和值 班飛行時(shí)數(shù)來計(jì)算，通常不到時(shí)4年就需要更換全新發(fā)動(dòng)機(jī)。對(duì)平均壽命可達(dá) 到20年之久的戰(zhàn)斗機(jī)來說，如果4年更換一次全新發(fā)動(dòng)機(jī)，就需要約5臺(tái)發(fā)動(dòng) 機(jī)，造成了巨大的浪費(fèi)。可見，造價(jià)非常昂貴的飛機(jī)心臟——發(fā)動(dòng)機(jī)，壽命卻 只有區(qū)區(qū)幾千小時(shí)進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，令人感到驚訝與惋惜。

造成航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)壽命短的主要原因：一是使用了火焰筒燃燒室來把 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能；二是使用了葉片式渦輪來把熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功。

使用火焰筒作燃燒室有許多明顯和隱藏的隱患。火焰筒燃燒室是用來保證燃 氣渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)航空器在各種飛行狀態(tài)下，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置。 整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性，在很大程度上取決于燃燒室工作的可靠性。燃燒室 的工作條件十分惡劣，是在高速氣流(100～150m/s)和貧油混合氣，很大余氣系 數(shù)a＝3.0～4.5下進(jìn)行復(fù)雜的物理和化學(xué)過程，當(dāng)飛行條件和工作狀態(tài)改變時(shí)，余 氣系數(shù)變化范圍很大，猛收油門時(shí)a＞40～50，猛增大油門時(shí)a＜0.2。通常火焰 筒燃燒室除擔(dān)負(fù)將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能用于驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)外，連噴氣飛行所 需熱量的重任也要火焰筒燃燒室承擔(dān)，火焰筒內(nèi)部燃?xì)鉁囟雀哌_(dá)2000℃，容熱 強(qiáng)度高達(dá)(2.1x10³～10.3x10³kJ/m³.h.Pa)，火焰筒燃燒室要承受高溫高壓、軸向 力及慣性力產(chǎn)生的靜負(fù)荷和振動(dòng)外，由于溫度場不均勻，還要承受熱應(yīng)力，以 及燃?xì)獾臒岣g。如此重要的火焰筒燃燒室，可它的零部件卻主要是薄壁金屬 合金件，當(dāng)然難免會(huì)出現(xiàn)例如：燃燒室出口局部溫度過高，會(huì)引起渦輪葉片過 熱或燒毀，使燃燒室的可靠性差及壽命短，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能及工作可靠 性變壞，燃燒室的工作不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致熄火，使發(fā)動(dòng)機(jī)停車。燃燒室工作情況 的惡化，還會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，例如：由于燃燒過程組織不好，會(huì)使燃燒室 中的熱量損失增加和燃油消耗增大，同時(shí)還會(huì)在火焰筒壁及渦輪葉片上產(chǎn)生積 炭，火焰筒壁上的積炭使筒壁冷卻變差，造成過熱、變形、甚至開裂；渦輪葉 片上的積炭使葉片的氣動(dòng)性能變差，降低渦輪效率，并影響發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡。