[发明专利]飞行器推进系统及具有其的垂直起降飞行器

说明书

本发明公开了一种飞行器推进系统及具有其的垂直起降飞行器，该飞行器推进系统包括设置于迎风面的进气道及用于对进气道进入的空气进行压缩的涡轮压气机系统，还包括利用压缩后的空气进行燃烧产生燃气驱动涡轮从而带动风扇产生升力或者推力的多个涵道涡轮风扇。多个涵道涡轮风扇经连接管道网连通涡轮压气机系统的高压空气出口，且每个涵道涡轮风扇对应的管道上设置用于分配进入其内的空气流量的调节器。多个涵道涡轮风扇可以实现在飞行器的多个位置提供升力/推力，满足飞行器的垂直起降的升力要求，且通过调节器控制进入每个涵道涡轮风扇的空气流量进行推力或升力调节，实现起降过程中飞行器的姿态控制。

技术领域

本发明涉及航空飞行器领域，特别地，涉及一种飞行器推进系统。此外，本发明还涉及一种包括上述飞行器推进系统的垂直起降飞行器。

背景技术

随着大型城市的交通问题越来越严重，未来发展三维交通的需求也越来越迫切。垂直起降飞行器不需要跑道就可起飞，将来不仅可以缓解交通难题，还可应用于城市高楼的火灾救援、短距快速运输等众多领域。

在垂直起降飞行器的发展历程中，曾出现过多种形式的飞行器，目前真正投入实际应用的主要有三大类。一类是螺旋桨直升机，它采用涡轴发动机驱动螺旋桨实现垂直起降，并通过尾桨平衡螺旋桨的旋转力矩。高速旋转的巨大桨盘和长长的尾巴在紧密环境中容易造成飞行事故，安全性较差，同时也很难靠近建筑物。另一类是采用涡扇发动机作为动力的固定翼飞机(如：英国“鹞”式飞机、俄罗斯“雅克-38”飞机、美国F-35B战斗机)，通过发动机向下喷出的高速气流产生升力，但是高温高速气流产生的高噪声以及对地面的强烈冲刷烧蚀作用，难以在城市环境中应用。还有一类是采用涡桨发动机为动力的倾转旋翼飞机(如：美国的“鱼鹰”V-22运输机)，目前主要用于军事目的。

对于非直升机类的垂直起降飞行器，从静止状态垂直起飞或降落，动力系统必须提供多个升力作用点才能实现飞行器的平衡控制。现有垂直起降飞行器采用的涡轴、涡桨、涡扇发动机在技术上已经很成熟，但是这些发动机都是同心轴旋转结构形式，压气机、燃烧室、涡轮等核心部件实现了高度一体化集成，结构复杂紧凑。采用单台发动机要产生多个升力作用点，不仅从技术上实现难度大，飞行器的姿态控制也很难；采用多台发动机，则会大幅增加飞行器的结构重量。

为了满足未来城市交通、高楼救援用的垂直起降飞行器的动力需求，亟需设计一种新型的飞行器推进系统，避免现有同心轴旋转结构的发动机的风扇、压气机、燃烧室、涡轮之间强耦合带来的一系列问题，且可解决垂直起降飞行器需要多个位置提供升力或者推力的难题，避免采用涡轴发动机带来的螺旋桨噪声和安全性问题及避免采用涡扇发动机带来的高温高速气流冲刷烧蚀和操控稳定性问题。

发明内容

本发明提供了一种飞行器推进系统及具有其的垂直起降飞行器，以解决现有的涡扇发动机的风扇、压气机、燃烧室、涡轮之间强耦合带来的一系列问题和垂直起降飞行器需要多个位置提供升力或者推力的难题，避免采用涡轴发动机带来的螺旋桨噪声和安全性问题及采用涡扇发动机带来的高温高速气流冲刷烧蚀和操控稳定性的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种飞行器推进系统，包括设置于迎风面的进气道及用于对进气道进入的空气进行压缩的涡轮压气机系统，还包括利用压缩后的空气进行燃烧产生燃气驱动涡轮从而带动风扇产生升力或者推力的多个涵道涡轮风扇，多个涵道涡轮风扇经连接管道网连通涡轮压气机系统的高压空气出口，且每个涵道涡轮风扇对应的管道上设置用于分配进入其内的空气流量的调节器。

进一步地，涡轮压气机系统包括压气机、第一涡轮及第一燃发器，压气机连通进气道的出口，压气机经转轴连接第一涡轮，第一涡轮的燃气入口法兰上固定第一燃发器，第一涡轮在第一燃发器产生的燃气带动下经转轴带动压气机对进入其内的空气进行第一压缩。