[發(fā)明專利]一種交疊涵道航空發(fā)動(dòng)機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111300881.5
• 申請(qǐng)日: 2021-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113738532B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李泳凡;懷時(shí)衛(wèi);金海;劉詩(shī)堯;周偉朋;周建超;任東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所
• 主分類號(hào): F02K3/06
• 分類號(hào): F02K3/06;F01D5/06;F01D25/16;F04D19/00;F04D19/02;F04D29/32;F04D29/38
• 代理公司: 北京航信高科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11526
• 代理人: 高原

本申請(qǐng)涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，為一種交疊涵道航空發(fā)動(dòng)機(jī)，在軸流式風(fēng)扇與核心機(jī)之間設(shè)置增壓轉(zhuǎn)子件，將增壓轉(zhuǎn)子件的轉(zhuǎn)子徑向高度設(shè)置成與軸流式風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的徑向高度相同并且轉(zhuǎn)速相同，從而以較小的級(jí)數(shù)提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)較大的增壓比和總壓比；將軸流式風(fēng)扇的出口外環(huán)連接高溫內(nèi)涵通道，將軸流式風(fēng)扇的出口內(nèi)環(huán)連接低溫外涵通道，通過(guò)設(shè)置分流環(huán)機(jī)匣對(duì)高溫內(nèi)涵通道和低溫外涵通道內(nèi)的排氣進(jìn)行分流，高溫內(nèi)涵通道在經(jīng)過(guò)增壓轉(zhuǎn)子件后會(huì)與低溫外涵通道有一定的交錯(cuò)，通過(guò)將兩個(gè)通道內(nèi)的排氣在交錯(cuò)位置進(jìn)行熱交換，能夠有效降低高溫內(nèi)涵道排氣的溫度，滿足核心機(jī)入口的溫度需求，使得航空發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在合適溫度區(qū)間內(nèi)穩(wěn)定工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種交疊涵道航空發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

在常規(guī)雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，為實(shí)現(xiàn)高總壓比的目標(biāo)，常采用增加轉(zhuǎn)子級(jí)數(shù)、提高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等技術(shù)手段。本發(fā)明提出的技術(shù)背景，是分析如何基于含增壓比相對(duì)較低高壓壓氣機(jī)、耐溫能力相對(duì)有限單級(jí)高壓渦輪的成熟核心機(jī)，發(fā)展出一款高總壓比、混合排氣、輪廓尺寸相對(duì)受限的中涵道渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)；成熟核心機(jī)的高壓壓氣機(jī)增壓比有限，高壓壓氣機(jī)出口和高壓渦輪進(jìn)口均有溫度限制要求，混合排氣的總體匹配模式也不允許低壓壓氣機(jī)中的外涵壓比過(guò)高，因此需要?jiǎng)?chuàng)造技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)較高的低壓壓氣機(jī)內(nèi)涵壓比，統(tǒng)籌實(shí)現(xiàn)較高的航空發(fā)動(dòng)機(jī)總壓比，且需在重量控制、尺寸限制、構(gòu)型復(fù)雜程度等方面予以控制，既如何在不通過(guò)增加過(guò)多轉(zhuǎn)子級(jí)數(shù)或采用齒輪傳動(dòng)/三轉(zhuǎn)子等復(fù)雜構(gòu)型的情況下，實(shí)現(xiàn)雙數(shù)的增壓比、溫度、外涵壓比需求。

相關(guān)的一些現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)：

1、現(xiàn)有的在常規(guī)雙轉(zhuǎn)子航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型中，增壓級(jí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與軸流式風(fēng)扇轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相同，但因增壓級(jí)轉(zhuǎn)子葉尖徑向高度遠(yuǎn)低于軸流式風(fēng)扇轉(zhuǎn)子，故而其葉尖線速度遠(yuǎn)低于軸流式風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉尖線速度，從而導(dǎo)致增壓級(jí)轉(zhuǎn)子葉片級(jí)壓比較低，難以采用較少的級(jí)數(shù)形成較大的增壓比；

2、現(xiàn)有的方案中，在通過(guò)增加級(jí)數(shù)勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)高增壓比后，級(jí)數(shù)過(guò)多將帶來(lái)重量、成本、發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度等增加的問(wèn)題；

3、現(xiàn)有的方案中，在實(shí)現(xiàn)高總壓比目標(biāo)的同時(shí)，“軸流式風(fēng)扇+增壓級(jí)”因較高的增壓比，會(huì)導(dǎo)致增進(jìn)入成熟核心機(jī)的氣流溫度過(guò)高，既會(huì)快速超過(guò)高壓壓氣機(jī)出口限制溫度要求，也不能為高壓渦輪提供溫度相對(duì)較低的冷卻氣源，導(dǎo)致不能充分利用既有成熟核心機(jī)，更不能拓展成熟核心機(jī)的應(yīng)用潛力。

因此在保證較高增壓比的同時(shí)，如何同時(shí)減少級(jí)數(shù)、降低溫度是一個(gè)需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的是提供了一種交疊涵道航空發(fā)動(dòng)機(jī)，以解決現(xiàn)有技術(shù)難以在保證較高增壓比的同時(shí)，級(jí)數(shù)較多、內(nèi)涵溫度較大的問(wèn)題。

本申請(qǐng)的技術(shù)方案是：一種交疊涵道航空發(fā)動(dòng)機(jī)，包括低壓軸系、核心機(jī)和承力機(jī)匣，所述低壓軸系包括設(shè)于后端的多級(jí)低壓渦輪、與航空發(fā)動(dòng)機(jī)的中心線同軸并穿過(guò)核心機(jī)設(shè)置的多級(jí)低壓渦輪軸、設(shè)于前端的軸流式風(fēng)扇，所述多級(jí)低壓渦輪工作帶動(dòng)多級(jí)低壓渦輪軸和軸流式風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，所述軸流式風(fēng)扇與核心機(jī)之間設(shè)有與多級(jí)低壓渦輪軸同軸設(shè)置的分流環(huán)機(jī)匣、增壓轉(zhuǎn)子件，所述分流環(huán)機(jī)匣為靜子件并與承力機(jī)匣相連，所述增壓轉(zhuǎn)子件與軸流式風(fēng)扇相連并由軸流式風(fēng)扇轉(zhuǎn)子帶動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；所述增壓轉(zhuǎn)子件為雙級(jí)轉(zhuǎn)子件，所述增壓轉(zhuǎn)子件的轉(zhuǎn)子徑向高度與軸流式風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的徑向高度相同并且轉(zhuǎn)速相同；所述軸流式風(fēng)扇的出口外環(huán)連接高溫內(nèi)涵通道，所述軸流式風(fēng)扇的出口內(nèi)環(huán)連接低溫外涵通道，所述高溫內(nèi)涵通道與低溫內(nèi)涵通道經(jīng)過(guò)分流環(huán)機(jī)匣處進(jìn)行分流，所述高溫內(nèi)涵通道沿著航空發(fā)動(dòng)機(jī)外部連接于分流環(huán)流出口處與增壓轉(zhuǎn)子件的入口之間，而后從增壓轉(zhuǎn)子件出口進(jìn)入到航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部與核心機(jī)相連；所述低溫外涵通道沿航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部設(shè)置，在經(jīng)過(guò)增壓轉(zhuǎn)子件與核心機(jī)之間的高溫內(nèi)涵通道時(shí)，所述低溫外涵通道與高溫內(nèi)涵通道交錯(cuò)并且兩者內(nèi)部氣流進(jìn)行熱交換，而后低溫外涵通道沿著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的外部設(shè)置。

優(yōu)選地，所述增壓轉(zhuǎn)子件與軸流式風(fēng)扇相連并由軸流式風(fēng)扇轉(zhuǎn)子帶動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。