[发明专利]复合循环发动机

说明书

本发明讨论了一种复合循环发动机，所述复合循环发动机具有：输出轴、各自限定出内燃发动机的至少两个旋转单元、第一级涡轮、和涡轮增压器。所述第一级涡轮包括在两个所述旋转单元之间的与所述输出轴驱动地接合的转子。每个旋转单元的排出口与其转子上游的所述第一级涡轮的流道流体连通。所述涡轮增压器的所述压缩机的所述出口与每个旋转单元的所述进入口流体连通。所述涡轮增压器的所述第二级涡轮的所述进口与其转子的所述第一级涡轮下游的所述流道流体连通。所述第一级涡轮的反动比低于所述第二级涡轮的反动比。还讨论了一种复合至少两个旋转发动机的方法。

有关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月16日提交的美国申请第14/740,878号的优先权，该申请是于2012年7月20日提交的美国申请第13/554,564号的部分延续案，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请通常涉及一种复合循环发动机，并且更具体地涉及包括一个或多个旋转燃烧发动机的这种复合循环发动机。

背景技术

一些复合循环发动机包括旋转发动机，该旋转发动机由位于涡轮增压器涡轮下游的涡轮进行涡轮增压并形成复合。然而，已知复合的旋转发动机布置例如在涡轮增压器运转之前的启动时通常具有有限的用于涡轮复合的可用功率和/或有限的性能。

发明内容

在一个方面中，提供了一种复合循环发动机，该复合循环发动机包括：输出轴；至少两个旋转单元，该至少两个旋转单元各自限定出包括密封地且旋转地容纳在相应壳体内的发动机转子的内燃发动机，每个壳体限定出进入口和排出口，至少两个旋转单元中的每个旋转单元的发动机转子与输出轴驱动地接合；第一级涡轮，该第一级涡轮包括流道和具有延伸跨过该流道的叶片周向阵列的涡轮转子，第一级涡轮的涡轮转子与输出轴驱动地接合；以及涡轮增压器，该涡轮增压器包括彼此驱动地接合的压缩机和第二级涡轮；其中：该压缩机的出口与每个壳体的进入口流体连通；每个壳体的排出口与第一级涡轮的流道的第一部分流体连通，该流道的第一部分位于第一级涡轮的叶片周向阵列的上游；第二级涡轮的进口与第一级涡轮的流道的第二部分流体连通，该流道的第二部分位于第一级涡轮的叶片周向阵列的下游；第一级涡轮具有延伸穿过该第一级涡轮的输出轴，至少两个旋转单元包括沿着输出轴位于第一级涡轮前方的第一旋转单元和沿着输出轴位于第一级涡轮后方的第二旋转单元；并且第一级涡轮的反动比（reaction ratio）低于第二级涡轮的反动比。

在另一个方面中，提供了一种复合循环发动机，该复合循环发动机包括：第一级涡轮，该第一级涡轮具有驱动地接合至输出轴的第一涡轮转子；至少两个旋转发动机，该至少两个旋转发动机各自具有密封地且旋转地容纳在相应壳体内的发动机转子，该壳体具有进入口和排出口，至少两个旋转发动机中的每个旋转发动机的发动机转子驱动地接合至输出轴，至少两个旋转发动机包括沿着输出轴位于第一级涡轮前方的第一旋转发动机和沿着输出轴位于第一级涡轮后方的第二旋转发动机；相应排出管，该相应排出管在每个排出口与第一级涡轮的进口之间提供流体连通；涡轮增压器，该涡轮增压器包括驱动地接合至彼此的压缩机和第二级涡轮；进入管道，该进入管道在压缩机的出口与至少两个旋转发动机中的每个旋转发动机的进入口之间提供流体连通；以及涡轮管，该涡轮管在第一级涡轮的出口与第二级涡轮的进口之间提供流体连通；其中，第一级涡轮的反动比低于第二级涡轮的反动比。

在进一步的方面中，提供了一种复合至少两个旋转发动机的方法，该方法包括：驱动地接合第二级涡轮和涡轮增压器中的压缩机，以便利用第二级涡轮来驱动压缩机；通过沿着输出轴将第一级涡轮放置在至少两个旋转发动机中的两个旋转发动机之间来将至少两个旋转发动机中的每个旋转发动机和第一级涡轮驱动地接合至输出轴，第一级涡轮的反动比低于第二级涡轮的反动比；将压缩机排气流从压缩机的出口循环进入至少两个旋转发动机中的每个旋转发动机的进入口；将发动机排气流从至少两个旋转发动机中的每个排出口循环进入第一级涡轮的进口；以及将第一级涡轮排气流从第一级涡轮的出口循环进入涡轮增压器的第二级涡轮的进口。

附图说明