[發(fā)明專利]一種新型對(duì)轉(zhuǎn)風(fēng)扇推進(jìn)結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210153358.2
• 申請(qǐng)日: 2022-02-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114313219B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃維康;高華敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B64C11/00
• 分類號(hào): B64C11/00;B64D27/24
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 曹洪進(jìn)

本發(fā)明公開(kāi)了一種新型對(duì)轉(zhuǎn)風(fēng)扇推進(jìn)結(jié)構(gòu)，涉及航空電推進(jìn)及輪緣電機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域。對(duì)轉(zhuǎn)涵道風(fēng)扇是航空電推進(jìn)領(lǐng)域一種常見(jiàn)的推進(jìn)方式，本發(fā)明提出了一種輪緣驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和氣動(dòng)軸驅(qū)風(fēng)扇結(jié)合的新型對(duì)轉(zhuǎn)風(fēng)扇推進(jìn)結(jié)構(gòu)，對(duì)轉(zhuǎn)風(fēng)扇的前級(jí)風(fēng)扇采用輪緣電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)定子埋在涵道導(dǎo)管壁中，對(duì)轉(zhuǎn)風(fēng)扇的后級(jí)風(fēng)扇采用軸驅(qū)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)通過(guò)支架安裝在涵道中心處，電機(jī)的外殼具有提高氣動(dòng)性能的作用。前輪緣后軸驅(qū)的新型對(duì)轉(zhuǎn)風(fēng)扇推進(jìn)結(jié)構(gòu)具有氣動(dòng)性能好，重量輕且分布均勻，結(jié)構(gòu)緊湊強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空電推進(jìn)和無(wú)軸承電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型對(duì)轉(zhuǎn)風(fēng)扇推進(jìn)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著碳中和戰(zhàn)略的提出和航空電推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，涵道風(fēng)扇是一種常見(jiàn)的推進(jìn)方式，有利于提高飛行器的推進(jìn)效率，減少碳排放和能量損耗。傳統(tǒng)的對(duì)轉(zhuǎn)涵道風(fēng)扇結(jié)構(gòu)的兩級(jí)風(fēng)扇都是采用軸驅(qū)電機(jī)提供動(dòng)力。兩臺(tái)軸驅(qū)電機(jī)的安置方式主要分為兩種，一種是兩臺(tái)電機(jī)安裝在風(fēng)扇之間，風(fēng)扇分別處在涵道前端和涵道后端，這種方式的問(wèn)題在于風(fēng)扇之間的距離太大，對(duì)轉(zhuǎn)的氣動(dòng)特點(diǎn)不能發(fā)揮，尤其是在高轉(zhuǎn)速的涵道推進(jìn)領(lǐng)域，該布局對(duì)推力的提升較小；另一種方式是電機(jī)分別處在涵道前端和涵道后端，這種方式的問(wèn)題在于涵道內(nèi)部的流道會(huì)受到前后軸驅(qū)電機(jī)的限制，進(jìn)氣流道被前級(jí)電機(jī)影響并且在風(fēng)扇處流道擴(kuò)張，隨后噴氣流道又受后級(jí)電機(jī)影響，令流道整體沒(méi)有完整性，極大地影響了涵道的氣動(dòng)性能。并且這兩種方案都存在推進(jìn)功率的增加引起電機(jī)體積增加的弊端，電機(jī)體積過(guò)大帶來(lái)的氣動(dòng)影響不可避免。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)背景技術(shù)的缺陷，提出了一種新型對(duì)轉(zhuǎn)風(fēng)扇推進(jìn)結(jié)構(gòu)；利用輪緣電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)前級(jí)風(fēng)扇葉尖，將輪緣電機(jī)安裝在涵道導(dǎo)管內(nèi)以避免前級(jí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)涵道流道的氣動(dòng)影響；后級(jí)風(fēng)扇采用軸驅(qū)，利用軸驅(qū)電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)流道噴管的壓縮，將上述的軸驅(qū)電機(jī)的氣動(dòng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成氣動(dòng)優(yōu)勢(shì)，這種緊湊新穎的對(duì)轉(zhuǎn)涵道風(fēng)扇布局方式不僅有很高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而且有著突出的氣動(dòng)性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

一種新型對(duì)轉(zhuǎn)風(fēng)扇推進(jìn)結(jié)構(gòu)，包括前級(jí)風(fēng)扇、前級(jí)輪緣驅(qū)動(dòng)電機(jī)、后級(jí)風(fēng)扇、后級(jí)軸驅(qū)電機(jī)、涵道導(dǎo)管、前后級(jí)風(fēng)扇支撐結(jié)構(gòu)；風(fēng)扇的支撐結(jié)構(gòu)和風(fēng)扇輪轂以及軸驅(qū)電機(jī)外殼形成一個(gè)完整的錐狀氣動(dòng)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，前級(jí)風(fēng)扇和前級(jí)輪緣驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子相集成，風(fēng)扇葉尖扇面較寬且有一圈葉片圍帶，風(fēng)扇中心處連接在一個(gè)環(huán)狀槳轂處，槳轂內(nèi)部安裝高速軸承，并套在一個(gè)固定軸上，固定軸和槳轂前端整流體一體。

進(jìn)一步地，涵道導(dǎo)管截面成翼型，輪緣驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在翼型最厚處，導(dǎo)管尾部向內(nèi)收縮；前級(jí)輪緣驅(qū)動(dòng)電機(jī)的定子安裝在涵道導(dǎo)管中，轉(zhuǎn)子埋在涵道導(dǎo)管壁的凹槽內(nèi)，葉片圍帶的內(nèi)壁和導(dǎo)管壁的內(nèi)壁平齊。

進(jìn)一步地，前級(jí)風(fēng)扇和后級(jí)風(fēng)扇間設(shè)有錐臺(tái)形整流罩，并和固定軸一體。

進(jìn)一步地，后級(jí)風(fēng)扇通過(guò)空心軸套在固定軸上，軸間有高速軸承相支撐，后級(jí)風(fēng)扇中心的槳轂成錐臺(tái)形，和風(fēng)扇間的整流罩在氣動(dòng)上成一個(gè)整體。

進(jìn)一步地，后級(jí)風(fēng)扇和電機(jī)之間設(shè)有錐臺(tái)形整流罩，空心軸和錐臺(tái)形整流罩之間設(shè)有高速軸承，錐臺(tái)形整流罩通過(guò)支架連接在涵道導(dǎo)管。

進(jìn)一步地，后級(jí)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電機(jī)外殼成圓筒狀，圓筒直徑前小后大，進(jìn)一步壓縮導(dǎo)管尾部流道面積，提高氣動(dòng)性能，電機(jī)外殼通過(guò)支架連接在涵道導(dǎo)管上，支架內(nèi)部有電機(jī)繞組引出線的通孔。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1.氣動(dòng)性能好；

2.重量輕且分布均勻；

3.結(jié)構(gòu)緊湊強(qiáng)度高；

4.電機(jī)適配容易，氣動(dòng)受電機(jī)體積影響小，電機(jī)功率上限更高。

附圖說(shuō)明

圖1是一種新型對(duì)轉(zhuǎn)風(fēng)扇推進(jìn)結(jié)構(gòu)圖；