[发明专利]一种对转式外骨架水空两用发动机

说明书

技术领域

本发明属于航空发动机领域，具体涉及到一种对转式外骨架水空两用发动机。

背景技术

航空发动机（aero-engine），是一种高度复杂和精密的热力机械。作为飞机的心脏，航空发动机被誉为“工业之花”，它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性。随着技术的进步，飞行器对航空发动机提出了越来越高的要求，如更高推重比、更低耗油率、更高可靠性、更好的维护性、更长寿命、更低全寿命周期费用、适用更宽广的工作范围等。

传统航空发动机的压气机和涡轮叶片均分为转子叶片和静子叶片，静子叶片固定安装在机匣上，转子叶片安装在轴上，工作时随轴转动。此种传统结构设计越来越无法满足先进飞行器对发动机的要求，如更高推重比，更小结构尺寸等。于是对转技术应运而生。对转即取消定子叶片，相邻转子叶片对转。对转技术理论上能够大幅减少压气机及涡轮叶片级数，从而大幅减轻发动机结构重量、结构尺寸。目前应用较为成功的是涡轮对转技术，如普拉特惠特尼公司的F119发动机。但压气机由于叶片级数较多，对转技术实现困难较大，目前世界上还没有成功运用压气机对转技术的发动机实例。

随着美国综合高性能涡轮发动机技术(IHPTET)计划的提出，外骨架新结构发动机的概念也进入大众视线。NASA提出的外骨架发动机与传统发动机最大的不同即取消了中心转轴，把原本固定安装在机匣上的静子叶片设计安装在了内部静子层上，而把旋转部件换成了外转子层，压气机和涡轮转子叶片均悬挂于外转子层上，工作时只有外转子层转动。实验证明外骨架结构能大幅提高发动机结构效率，减轻约30%的结构重量，从而大幅提高推重比，降低燃油消耗率。但外转子在旋转时由于转动惯量较大，限制了发动机转速，同时对轴承等提出了更高的要求。此种结构设计还处于试验验证阶段。

未来战争对飞行器提出了多栖作战的要求，既能在空中飞行，又能在作战需要时快速地潜入水下，以躲避敌方的搜寻和攻击，特别是对于未来进行远洋作战的飞机，更需要具有这样的性能。要实现水空两用飞行器就要有一个能够水空两用的发动机，目前世界上已经提出了几种形式的水空两用发动机，但在研制过程中遇到了诸多困难，使得水空两用发动机还处于试验验证阶段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对转式外骨架水空两用发动机，旨在提高航空发动机的结构效率、推重比，降低结构重量，减小结构尺寸，降低转子绝对转速，同时实现空中和水下两种不同工况条件下的持续工作。

本发明是这样来实现的，一种对转式外骨架水空两用发动机，主要包括支撑架、油电管路、前止推轴承、圆周轴承、整流罩、内涵道、外涵道、压气机、环形燃烧室、涡轮、后止推轴承、收敛尾喷管、中央涵道、内转子、外转子、叶片榫槽、风扇、发动机罩、输电管路、导电滑环、输油管路、收敛通道、旋转接头、金属燃料腔、金属-水反应燃烧室和风扇静叶；其特征在于：所述发动机前部支撑架固定安置在发动机罩内，从发动机迎风面看，支撑架成十字架型，发动机罩与发动机后部支撑架固定安置在飞行器的发动机安装架上；

所述外转子层通过前止推轴承、后止推轴承及圆周轴承安装在支撑架上，并可绕轴心转动；

所述内转子层通过前止推轴承、后止推轴承及圆周轴承安装在支撑架上，可绕轴心转动；

所述内涵道即位于外转子层内侧、内转子层外侧，由内、外转子层围绕而成的流通通道；

所述外涵道即位于发动机罩内侧、外转子层外侧，由发动机罩、外转子层围绕而成的流通通道；

所述中央涵道即位于内转子层内部的流通通道；

所述油电管路埋设在发动机罩和发动机前部支撑架内部，从飞行器主体由上而下经过发动机罩、前部支撑架进入内转子层；

所述整流罩固定安置在发动机前部支撑架上，位于内转子层前止推轴承前部，类似喇叭口型结构，目的是调整气流（水流），保护其后的前止推轴承、圆周轴承、导电滑环、旋转接头等结构；

所述压气机叶片与涡轮叶片固定装于榫槽上，榫槽分布于外转子层内侧及内转子层外侧；

所述风扇叶片固定装于外转子层外侧的榫槽上；

所述风扇静叶固定安装于发动机罩内侧，由外向内悬挂，且在叶片顶部装有圆周轴承，与内转子层接触，起到一定的支撑作用；

所述输电管路由埋设在发动机前部支撑架内部的油电管路末端分出，绕过圆周轴承，其末端连接着导电滑环的静子端。位于内转子层内部的输电管路沿轴向铺设，并沿圆周铺设多条，其始端连接导电滑环转子端，末端分别进入环形主燃烧室和金属-水反应发动机；