[发明专利]涵道套装涡轮喷气发动机

说明书

技术领域

本发明涉及热能、动力与推进领域，尤其是一种涵道套装涡轮喷气发动机。

背景技术

传统涡轮喷气发动机或涡轮风扇发动机经过动力透平的工质仍然具有很高的温度、压力，再通过喷管喷出获得反推力，换句话说，在这类发动机中，通过动力透平的工质具有两个任务：一是推动动力透平旋转，二是要经过喷管喷出获得反推力。这种结构设置必然导致动力透平的叶轮全部均在高温下工作，所以需要造价昂贵的材料的量较大，最终导致这类发动机的成本升高。因此，急需发明一种动力透平的一部分叶轮在较高温度下工作，另一部分叶轮在相对较低的温度下工作，或者动力透平的所有叶轮均在较低温度下工作的涡轮喷气发动机或涡轮风扇发动机。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

一种涵道套装涡轮喷气发动机，包括内涵道、外涵道、压气机和动力透平，所述内涵道套设置在所述外涵道内，在所述外涵道内位于所述内涵道进气口的前方处设置所述压气机，在所述内涵道内设置所述动力透平，所述动力透平对所述压气机输出动力，所述外涵道与喷管连通；

在所述外涵道内位于所述压气机的后部设外涵道燃烧室，在所述压气机和所述动力透平之间的所述内涵道的壁设为传热区，或在所述外涵道内位于所述压气机的后部空间设外涵道燃烧室，在所述内涵道内位于所述压气机和所述动力透平之间的空间内设内涵道燃烧室。

所述压气机的输出气体的压力大于传统涡轮喷气发动机的燃烧室的压力。

所述内涵道延伸至所述喷管的后方。

所述压气机和所述动力透平同轴设置。

在所述压气机的前方设风扇构成燃烧室并联涡轮风扇发动机或构成燃烧室与传热区并联的涡轮风扇发动机。

在所述风扇外设风扇涵道。

所述涵道套装涡轮喷气发动机还包括启动装置，所述启动装置对所述压气机输出动力。

本发明中第一个方案的原理是将两个涵道套装设置，在内涵道内设置动力透平，在外涵道内设置压气机，所述动力透平对所述压气机输出动力，所述外涵道的尾端与喷管连通，在两涵道之间的空间内于所述压气机之后设置外涵道燃烧室，经压气机压缩后的压缩空气在外涵道燃烧室内与燃料发生燃烧化学反应增温后经所述喷管喷出，获得反推力，将处于外涵道燃烧室和动力透平之间的内涵道壁设为传热区，利用外涵道燃烧室的热量将处于内涵道内位于压气机和动力透平之间的压缩空气加热，被加热的压缩空气膨胀推动动力透平对压气机作功。本发明中第二个方案的原理是将两个涵道套装设置，在内涵道内设置动力透平，在外涵道内设置压气机，所述动力透平对所述压气机输出动力，所述外涵道的尾端与喷管连通，在两涵道之间的空间内于所述压气机之后设置外涵道燃烧室，经压气机压缩后的压缩空气在外涵道燃烧室内与燃料发生燃烧化学反应增温后经所述喷管喷出，获得反推力；在所述内涵道内位于压气机和动力透平之间设内涵道燃烧室，进入内涵道的压缩空气与燃料发生燃烧化学反应增温后膨胀推动动力透平对压气机作功。在本发明的这两个方案中，内涵道的工质只有一个任务，就是尽可能利用工质本身的一切能量推动动力透平旋转，对压气机输出动力，不承担或很少成承担透过喷射获得反推力的任务，这样就可以实现动力透平的一部分叶轮在较高温度下工作，另一部分叶轮在相对较低的温度下工作，或者动力透平的所有叶轮均在较低温度下工作的目的，从而降低发动机的成本，推高发动机的效率。

本发明中由于通过内涵道，也就是通过动力透平的工质不承担通过喷射获得反推力的任务，所以内涵道的通量可以大幅度降低，动力透平的叶轮直径也可以大幅度降低，由于动力透平叶轮直径的降低，叶轮所需要承担的离心力也会大幅度降低，为此，可以提高动力透平的转速，实现压气机转速的提高，达到更高压缩比，最终推高发动机的效率。

本发明所谓“所述动力透平对所述压气机输出动力”是指动力透平推动压气机旋转，包括同轴设置，也包括经过齿轮等的等速或变速结构的推动作用；所谓的内涵道燃烧室是指设置在内涵道内的燃烧室；所谓外涵道燃烧室是指设置在外涵道内或设置在内涵道和外涵道之间的燃烧室；所谓启动装置是指在燃烧室点燃前推动压气机旋转的装置，使进入燃烧室的空气具有一定的压力，特别是在本发明中只设有外涵道燃烧室的机构中，启动装置的设置可以大幅度缩短发动机的启动时间。

本发明的有益效果如下：

本发明实现了涡轮喷气发动机的高效、低排放和低造价。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图；

图3为本发明实施例3的结构示意图；