[发明专利]燃气涡轮发动机

说明书

本发明提供了一种燃气涡轮发动机，包括离心压气机、处于离心压气机的气流出口的回流燃烧室、处于回流燃烧室的气流出口的涡轮导向器以及处于涡轮导向器的气流出口的涡轮转子，离心压气机包括用于形成气流通道以使气流通过并利用离心力对气流做功的前排离心叶轮、处于前排离心叶轮的气流出口用于形成气流通道以使气流通过并利用离心力对气流做功的后排离心叶轮以及处于后排离心叶轮的气流出口用于对气流减速扩压并使气流由径向转为轴向的轴向扩压器，涡轮转子的涡轮轴上设有减速器，减速器的内轴与前排离心叶轮连接，减速器的外轴与后排离心叶轮连接，减速器的内轴的旋转方向与减速器的外轴的旋转方向相反。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机技术领域，特别地，涉及一种燃气涡轮发动机。

背景技术

为适应未来飞行器对燃气涡轮发动机的高功重比、低耗油率、高可靠性等要求，迫使压气机需要在更少的级数和零件数量条件下实现更高的压比和效率。受材料的限制，在燃气涡轮发动机中广泛应用的单级离心压气机的压比已经接近设计极限，难以进一步提高。而采用多级离心压气机或组合压气机，因为压气机级数增加导致燃气涡轮发动机的尺寸和重量急剧增大，气体压缩流道行程更长且流道间存在大曲率的转弯，在较小的尺寸限制条件下压气机的性能难以满足设计要求。压气机的低效直接导致现有的燃气涡轮发动机的功重比和耗油率无法满足未来飞行器的需求。

发明内容

本发明提供了一种燃气涡轮发动机，以解决现有的燃气涡轮发动机的功重比和耗油率无法满足未来飞行器的需求的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种燃气涡轮发动机，包括离心压气机、处于离心压气机的气流出口的回流燃烧室、处于回流燃烧室的气流出口的涡轮导向器以及处于涡轮导向器的气流出口的涡轮转子，离心压气机包括用于形成气流通道以使气流通过并利用离心力对气流做功的前排离心叶轮、处于前排离心叶轮的气流出口用于形成气流通道以使气流通过并利用离心力对气流做功的后排离心叶轮以及处于后排离心叶轮的气流出口用于对气流减速扩压并使气流由径向转为轴向的轴向扩压器，涡轮转子的涡轮轴上设有减速器，减速器的内轴与前排离心叶轮连接，减速器的外轴与后排离心叶轮连接，减速器的内轴的旋转方向与减速器的外轴的旋转方向相反。

进一步地，后排离心叶轮的转速小于前排离心叶轮的转速。

进一步地，后排离心叶轮采用闭式叶轮。

进一步地，前排离心叶轮的叶片采用多重分流叶片。

进一步地，前排离心叶轮的叶片后弯角为-35度至-40度，后排离心叶轮的叶片后弯角为-25度至-35度。

进一步地，离心压气机的设计方法包括以下步骤：a、零维参数分析：确定前排离心叶轮和后排离心叶轮的比转速、流量系数和负荷系数；b、一维参数计算：根据离心压气机基本原理得到前排离心叶轮和后排离心叶轮的气动参数和几何参数；c、三维造型设计：根据零维参数分析和一维参数计算得到的前排离心叶轮和后排离心叶轮的气动参数和几何参数，进行三维造型设计。

进一步地，步骤a中的零维参数分析具体包括以下步骤：根据常规离心压气机设计方法，尝试给出前排离心叶轮的压比和效率，由离心压气机的设计总压比和设计效率，得到后排离心叶轮的压比和效率；根据离心压气机的设计换算流量以及前排离心叶轮的效率，得到后排离心叶轮的换算流量；预估前排离心叶轮和后排离心叶轮的负荷系数，由前排离心叶轮和后排离心叶轮的换算流量和负荷系数得到前排离心叶轮和后排离心叶轮的流量系数；根据前排离心叶轮和后排离心叶轮的压比、换算流量以及负荷系数得到前排离心叶轮和后排离心叶轮的比转速；分析前排离心叶轮和后排离心叶轮的比转速、流量系数以及负荷系数是否合理，若不合理则重新给出前排离心叶轮和后排离心叶轮的压比和效率，直至前排离心叶轮和后排离心叶轮的比转速、流量系数以及负荷系数处于合理范围内。

进一步地，前排离心叶轮的比转速为0.5～1.0；后排离心叶轮的比转速为0.4～0.65。