[發明專利]一種無需外部減速器的微小型渦槳發動機

有效

• 申請號: 202110492140.5
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113006940B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 黃興;葛嚴;曹俊;賀象;陳志剛
• 申請（專利權）人: 中國航發湖南動力機械研究所
• 主分類號: F02C6/20
• 分類號: F02C6/20;F02C3/04;F02C3/14;F02C7/36;B64D27/10
• 代理公司: 湖南正則奇美專利代理事務所(普通合伙) 43105
• 代理人: 肖琦

本發明公開了一種無需外部減速器的微小型渦槳發動機，包括燃氣發生器、功率輸出裝置和螺旋槳，所述功率輸出裝置內部設置有多級自由渦輪，所述多級自由渦輪內部貫穿連接有輸出軸，所述功率輸出裝置一端端面與燃氣發生器固定連接，功率輸出裝置遠離燃氣發生器的一端通過輸出軸與螺旋槳連接。本發明采用多級自由渦輪，使得輸出軸可以直接驅動螺旋槳產生推力，省去了減速器部件，從而降低了發動機質量，減少發動機故障率，提升了發動機壽命，更省去了為減速器潤滑所引入的獨立潤滑系統等附件，多級自由渦輪的采用降低了每一級渦輪的作功量，在保證渦輪級負荷不變的情況下可以降低渦輪的轉速，可大大簡化發動機設計。

技術領域

本發明屬于航空渦輪發動機領域，具體是一種無需外部減速器的微小型渦槳發動機。

背景技術

渦輪噴氣發動機是當代航空器的主要動力，按結構主要可以分為渦噴、渦扇、渦軸和渦槳發動機四類，多用于客機、運輸機、戰斗機、巡航導彈等；微小型渦輪發動機是指推力在數百公斤的渦噴、渦扇發動機以及功率在數百千瓦的渦軸、渦槳發動機。其中，微小型渦槳發動機主要用于航模、巡航彈、運動飛機、教練機、無人機等平臺，其相對于渦噴、渦扇發動機具備推進效率高、耗油率低的優勢。常規的微小型渦槳發動機多是在微小型渦噴發動機上進行改型得來的，由于微小型渦噴發動機尺寸較小，難以采用大型渦槳發動機的軸套軸前輸出結構，多是使用后輸出軸結構，由于轉速較高，多采用減速器等裝置進行減速，再與工作轉速較低的螺旋槳相連，從而驅動螺旋槳產生推力。由于渦軸發動機與渦槳發動機具有很高的通用性與結構相似性，一般微小型渦槳發動機通過適應性改進也能作為微小型渦軸發動機使用。

傳統的微小型渦槳發動機的主要缺點在于由于功率輸出軸工作轉速與螺旋槳工作轉速的不匹配，需要增加減速器部件，極大增加了發動機的重量，降低了發動機的輸出效率，由于減速器的精密性，導致發動機可用壽命降低，且需要增加額外的潤滑裝置等對減速器進行潤滑。

公開號CN108798904A的發明專利提出了一種新型微小型渦槳噴氣發動機，它是由渦輪噴氣式發動機為核心機取代了渦槳噴氣發動機中的燃氣發生器組件改制而成；它由燃氣發生器組件、動力渦輪與排氣組件、減速器組件、螺旋槳組成，減速器組件前端與動力渦輪與排氣組件連接，輸出軸連接螺旋槳。

其中動力渦輪21即本申請中多級自由渦輪中的單級組成部分，但仍需外部減速器與螺旋槳連接，未解決上述問題，對此，我們現提供一種無需外部減速器的微小型渦槳發動機。

發明內容

本發明的目的是：傳統的微小型渦槳發動機由于需要采用減速器部件使得功率輸出軸即自由渦輪軸，與螺旋槳工作轉速匹配，從而帶來了以下問題：1、發動機尺寸重量增加；2、發動機可靠性下降，壽命降低；3、需要引入復雜的獨立潤滑系統對減速器進行潤滑；4、減速器減速比有限，限制螺旋槳轉速，螺旋槳無法做大，從而限制了推進效率與推進力的提升。

現提供一種區別于傳統的微小型渦槳發動機，省去減速器部件的引入，通過自身部件的匹配達到發動機功率輸出軸轉速與螺旋槳轉速匹配的微小型渦槳發動機。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種無需外部減速器的微小型渦槳發動機，包括燃氣發生器、功率輸出裝置和螺旋槳，所述功率輸出裝置內部設置有多級自由渦輪，所述多級自由渦輪內部貫穿連接有輸出軸，所述功率輸出裝置一端端面與燃氣發生器固定連接，功率輸出裝置遠離燃氣發生器的一端通過輸出軸與螺旋槳連接。

作為本發明再進一步的方案：所述燃氣發生器包括核心機機匣，所述核心機機匣內部設置有燃燒室，所述燃燒室內部中心設置有渦輪軸，所述渦輪軸一端貫穿有壓氣機，且渦輪軸端面固定連接有進氣錐，渦輪軸遠離壓氣機的一端轉動連接有渦輪。

作為本發明再進一步的方案：所述功率輸出裝置包括過渡段外機匣，所述過渡段外機匣內壁固定有過渡支撐板，所述過渡支撐板遠離渦輪的一側設置有多級自由渦輪，所述多級自由渦輪遠離過渡支撐板的一側對稱設置有尾噴管，多級自由渦輪外圍設置有自由渦輪機匣。