[發明專利]一種螺管轉子螺旋槳發動機

在審

• 申請號: 201810199366.4
• 申請日: 2017-04-15
• 公開（公告）號: CN108518248A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 羅顯平
• 申請（專利權）人: 羅顯平
• 主分類號: F01D15/08
• 分類號: 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

本分案申請發明公開了對航空燃氣渦輪噴氣發動機作出重大改進而得的航空燃氣螺管轉子發動機其中之一的一種螺管轉子螺旋槳發動機。該一種螺管轉子螺旋槳發動機是以燃氣螺管轉子噴氣發動機為核心機，都是用單位質量表面積小又是整體的螺管轉子代替了葉片渦輪來轉換能量和用環形燃燒室代替單薄的火焰筒來把燃料的化學能轉化為熱能，使的它用壽命長、故障少、造價低、可靠性高。使一種螺管轉子螺旋槳發動機具有核心機優點外還有節能優點。

技術領域

本申請是申請日：2017年04月15日，專利申請號：201710281816.X，發明創造名稱：航空燃氣螺管轉子發動機，的分案申請。本發明涉及航空燃氣渦輪發動機，具體來說涉及對現有技術作出重大改進的一種螺管轉子螺旋槳發動機。

背景技術

航空燃氣渦輪發動機簡稱航空燃氣發動機，包括渦輪噴氣發動機、渦輪螺旋槳發動機、渦輪軸發動機、渦輪風扇發動機四種，是現代固定翼飛機和直升機的主要動力裝置。由壓氣機、燃燒室和驅動壓氣機的燃氣渦輪所組成的渦輪噴氣發動機又稱為核心機，因為它是用來提供高壓、高溫燃氣的，因此又稱為燃氣發生器，其余三機種均由它衍生而來。

航空燃氣渦輪發動機壽命短是世界性難題。據資料對航空發動機強國顯示：俄羅斯AL-31F發動機標稱首翻期壽命可達1000小時，然而使用過程中根本達不到，實際上總壽命只有900小時，大修壽命僅有300小時(這款發動機被用于我國殲10和殲11戰機上)；美國F-100、F-110軍用航空發動機工作壽命和首翻期壽命一般都可達4000小時和1000小時。我國采用單晶渦輪葉片和整體粉末冶金渦輪盤技術，自行研制的太行改進型發動機WS10A的使用壽命達到了2000至3000小時，已經遠遠超過俄羅斯產品。按照每年約240-300小時的訓練和值班飛行時數來計算，通常不到時4年就需要更換全新發動機。對平均壽命可達到20年之久的戰斗機來說，如果4年更換一次全新發動機，就需要約5臺發動機，造成了巨大的浪費。可見，造價非常昂貴的飛機心臟——發動機，壽命卻只有區區幾千小時進行倒計時，令人感到驚訝與惋惜。

造成航空燃氣渦輪發動機壽命短的主要原因：一是使用了火焰筒燃燒室來把化學能轉化為熱能；二是使用了葉片式渦輪來把熱能轉換為機械功。

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動機航空器在各種飛行狀態下，將燃料的化學能轉化為熱能的裝置。整個發動機工作的可靠性，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a＝3.0～4.5下進行復雜的物理和化學過程，當飛行條件和工作狀態改變時，余氣系數變化范圍很大，猛收油門時a＞40～50，猛增大油門時a＜0.2。通常火焰筒燃燒室除擔負將燃料的化學能轉化為熱能用于驅動壓氣機外，連噴氣飛行所需熱量的重任也要火焰筒燃燒室承擔，火焰筒內部燃氣溫度高達2000℃，容熱強度高達(2.1x10³～10.3x10³kJ/m³.h.Pa)，火焰筒燃燒室要承受高溫高壓、軸向力及慣性力產生的靜負荷和振動外，由于溫度場不均勻，還要承受熱應力，以及燃氣的熱腐蝕。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，當然難免會出現例如：燃燒室出口局部溫度過高，會引起渦輪葉片過熱或燒毀，使燃燒室的可靠性差及壽命短，會使發動機的使用性能及工作可靠性變壞，燃燒室的工作不穩定，會導致熄火，使發動機停車。燃燒室工作情況的惡化，還會影響發動機的效率，例如：由于燃燒過程組織不好，會使燃燒室中的熱量損失增加和燃油消耗增大，同時還會在火焰筒壁及渦輪葉片上產生積炭，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性能變差，降低渦輪效率，并影響發動機轉子的平衡。