[发明专利]连续爆震式燃气涡轮发动机及其组装方法

说明书

本申请提供一种燃气涡轮发动机，包括主燃烧器、副燃烧器、高压(HP)涡轮和混合管。HP涡轮在主燃烧器下游，且经由第一排气管流体地连接到主燃烧器的后端。混合管设置在HP涡轮和副燃烧器的下游。混合管具有经由涡轮流出管流体地连接到HP涡轮的第一入口、经由第二排气管流体地连接到副燃烧器的后端的第二入口，以及出口。涡轮流出管将从主燃烧器放出且通过HP涡轮膨胀后的主排气流引导至混合管中。第二排气管将从副燃烧器放出的副排气流引导至混合管中。本申请还提供一种用于组装燃气涡轮发动机的方法。

技术领域

本申请涉及燃气涡轮发动机。

背景技术

常规燃气涡轮发动机依靠爆燃燃烧来焚烧燃料和空气混合物，且在燃烧室内产生在相对较慢的速率和恒定的压力下行进的燃烧气体产物。为了提高燃气涡轮发动机的热效率，正在研究对发动机架构的改进，其中燃烧以连续(例如，旋转)或脉冲模式作为爆震发生。在爆震燃烧中，点燃的燃料和空气的混合物产生压力波，其转变成在超声速度下移动的爆震波(例如，冲击波)。与由热驱动的爆燃燃烧反应相反，爆震燃烧反应由爆震波驱动。爆震燃烧比爆燃燃烧传播快得多，且具有比爆燃更高的反应热效率。燃烧产物可用于产生功，例如对涡轮供能或产生推力。

但是，爆震燃烧式燃气涡轮发动机并非没有缺点。例如，脉冲爆震构造依靠在很高频率下周期性地激活阀系统，这对于可靠控制是不现实的。

发明内容

在本申请的一个或多个实施例中，提供了一种燃气涡轮发动机，其包括主燃烧器、高压(HP)涡轮、副燃烧器和混合管。主燃烧器包括在主燃烧器的前端与后端之间延伸的环形燃烧室。高压(HP)涡轮在主燃烧器下游，且经由第一排气管流体地连接到主燃烧器的后端。第一排气管定位成将从主燃烧器发出的主排气流引导至HP涡轮。副燃烧器包括在副燃烧器的前端与后端之间延伸的环形燃烧室。混合管设置在HP涡轮和副燃烧器的下游。混合管具有经由涡轮流出管流体地连接到HP涡轮的第一入口、经由第二排气管流体地连接到副燃烧器的后端的第二入口，以及出口。涡轮流出管将主排气流从HP涡轮引导至混合管中，且第二排气管将从副燃烧器发出的副排气流引导至混合管中。

在本申请内容的一个或多个实施例中，提供了一种组装燃气涡轮发动机的方法。该方法包括将压缩机设在主燃烧器上游，主燃烧器具有在主燃烧器的前端与后端之间延伸的环形燃烧室。压缩机经由主空气管流体地连接到主燃烧器的前端，主空气管定位成将第一压缩空气流从压缩机引导至主燃烧器。该方法包括将高压(HP)涡轮设在主燃烧器下游，且经由第一排气管流体地连接到主燃烧器的后端。该方法还包括将副燃烧器设在压缩机下游。副燃烧器具有在副燃烧器的前端与后端之间延伸的环形燃烧器室。副燃烧器的前端经由放气管流体地连接到压缩机，放气管定位成将第二压缩空气流从压缩机引导至副燃烧器。该方法还包括将混合管设在HP涡轮和副燃烧器两者下游。混合管包括经由涡轮流出管流体地连接到HP涡轮的第一入口、经由第二排气管流体地连接到副燃烧器的后端的第二入口，以及出口。

在本申请内容的一个或多个实施例中，提供了一种燃气涡轮发动机，其包括主燃烧器、副燃烧器、压缩机、高压(HP)涡轮和混合管。每个主燃烧器和副燃烧器包括在相应的主燃烧器和副燃烧器的前端与后端之间的相应的环形燃烧室。压缩机设置在主燃烧器和副燃烧器上游。压缩机在入口端与出口端之间延伸，且包括分布在高压区段和低压区段中的多级转子叶片和定子导叶。低压区段设置在高压区段上游，在入口端与高压区段之间。压缩机经由主空气管流体地连接到主燃烧器的前端，主空气管构造成将第一压缩空气流引导至主燃烧器。压缩机经由放气管流体地连接到副燃烧器的前端，放气管构造成将不同的第二压缩空气流引导至副燃烧器。HP涡轮在主燃烧器下游，且经由第一排气管流体地连接到主燃烧器的后端。混合管设置在HP涡轮和副燃烧器的下游。混合管具有经由涡轮流出管流体地连接到HP涡轮的第一入口、经由第二排气管流体地连接到副燃烧器的后端的第二入口，以及出口。涡轮流出管将主排气流引导至混合管中，且第二排气管将从副燃烧器发出的副排气流引导至混合管中。