[发明专利]带内环空气涡轮的自驱动风扇大涵道比涡扇发动机

权利要求书

1.带内环空气涡轮的自驱动风扇大涵道比涡扇发动机，其特征是：不同于常规的涡扇发动机，其外涵道部分引入了一个具有更大涵道比的带内环空气涡轮的自驱动风扇转子，该转子包含附加涵道风扇转子（1）、空气驱动涡轮转子（3）、旋转中介机匣（5）；附加涵道风扇转子（1）下游设置了附加涵道风扇静子（2）；在空气驱动涡轮转子（3）下游设置了空气驱动涡轮静子（4）；附加涵道风扇转子（1）旋转工作时，将通过附加涵道进气道（6）输送至A截面的上游来流增压，经附加涵道风扇静子（2）输出至B截面；由空气驱动涡轮转子（3）提取能量后减压的气流，经空气驱动涡轮静子（4）输出至D截面；B截面和D截面处的气流合并后，流入附加涵道喷管（7）向后喷出；通过上述装置，附加涵道风扇转子（1）能对流量更大的附加涵道气流增压，按照能量守恒定律增压比会比C截面下降，再加上D截面气流，附加涵道喷管（7）向后喷出总气流量可显著大于一般涡扇发动机外涵道流量；根据涡扇发动机质量附加原理，向后喷出更大质量流量的气流能获得更大的推力和更低的耗油率，尽管相对于进口速度的流速增量会减小。

2.根据权利要求1所述的带内环空气涡轮的自驱动风扇大涵道比涡扇发动机，其特征是：外涵道部分引入了一个不同于常规的涡扇发动机、且具有更大涵道比的带内环空气涡轮的自驱动风扇转子及附加涵道风扇静子，其中，自驱动风扇转子包含附加涵道风扇转子（1）、位于其内环的空气驱动涡轮转子（3）、以及在这两者之间连接两者的旋转中介机匣（5）；流入自驱动风扇大涵道比涡扇发动机中心部分（8-1）的气流，经风扇转子（8-2）增压后，由外涵道输送至流动C截面，然后流入空气驱动涡轮转子（3），被该转子吸收大部分气流能量后经流动CD截面流入空气驱动涡轮静子（4）；而空气驱动涡轮转子（3）获得的驱动力矩通过旋转中介机匣（5）传递给附加涵道风扇转子（1），使之能对流量更大的附加涵道气流增压；附加涵道风扇静子（2）将附加涵道风扇转子（1）出口的切向分速度转为轴向，有利于喷管产生更大推力。

3.根据权利要求1所述的带内环空气涡轮的自驱动风扇大涵道比涡扇发动机，其特征是所述的空气驱动涡轮静子（4），其作用是将空气驱动涡轮转子出口的切向分速度转为轴向、且出口气流压力与附加涵道风扇静子保持平衡，以尽量合理利用能量；如果发动机综合参数匹配允许，可以设计空气驱动涡轮转子出口速度与轴向平行或仅有很小的夹角、且保持与附加涵道风扇气流压力平衡，这时可将空气驱动涡轮静子替换为只起到结构支承作用的支板，下文统称为空气驱动涡轮静子，能减少叶片数，降低发动机重量。

4.根据权利要求1所述的带内环空气涡轮的自驱动风扇大涵道比涡扇发动机，其特征是所述的附加涵道进气道（6），其能对来流进行减速扩压，使附加涵道风扇能够高效完成对高速飞行的来流减速增压作用；附加涵道进气道的具体设计可采用目前已有的大涵道比涡扇发动机进气道设计技术；本发明的新型大涵道比涡扇发动机配置了附加涵道进气道后，可以工作于更高的飞行马赫数，一般高亚音速来流经其减速后可以高效率地变为低亚音速流，能适应自驱动风扇转子的工作需要。

5.根据权利要求1所述的带内环空气涡轮的自驱动风扇大涵道比涡扇发动机，其特征是所述的附加涵道尾喷管（7），能将附加涵道风扇静子与空气涡轮驱动静子的出口增压气流加速膨胀并喷出，达到产生推力的作用；附加涵道尾喷管具体设计可采用目前已有的大涵道比涡扇发动机外涵道喷管设计技术；附加涵道尾喷管只负责将附加涵道风扇静子与空气涡轮驱动静子的出口增压气流喷出，不需与核心机排气混合，所以长度较短以减轻重量；且这两路气流均非高温，喷管可用轻质材料制造。