[发明专利]涡扇发动机及航空器

说明书

本发明提供一种涡扇发动机及航空器，该涡扇发动机包括：冷却器、压缩机、回热器、加热器、涡轮机、减速器、风扇、尾喷管和机匣，所述涡轮机与所述压缩机通过刚性轴连接，所述涡轮机通过所述减速器与所述风扇连接，所述风扇用于将吸入的空气进行增压，并将增压后的空气通过尾喷管排出，产生所述涡扇发动机的推力，通过将SCO₂布雷顿循环与涡扇发动机的结构相结合，使得涡扇发动机的尺寸更加紧凑，热效率更高即发动机的耗油率更低，涡扇发动机的使用寿命更长，且对燃油热值要求降低。

技术领域

本发明涉及航空领域，尤其涉及一种涡扇发动机及航空器。

背景技术

航空发动机是飞机的重要组成部分，当前正在使用的航空发动机包括涡轮喷气发动机、涡扇发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机等。其中，涡扇发动机又叫做涡轮风扇发动机，是指由喷管喷射出的燃气与风扇排出的空气共同产生反作用推力的燃气涡轮发动机。

现有技术中，涡扇发动机主要由风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和排气系统组成，被高速旋转的风扇压缩的空气经分流装置分为两部分，一部分进入内涵道，另一部分进行外涵道，进入内涵道的空气在压气机内继续被压缩后，进入燃烧室与燃料快速混合，被点燃后形成高温、高压的燃气，燃气经高压涡轮机带动压气机旋转，离开高压涡轮机的燃气在低压涡轮机中继续膨胀做功，带动风扇旋转，经过低压涡轮后的燃气由内涵道的喷管排出发动机，产生推力。

然而，现有涡扇发动机的燃烧室的出口温度大概在1400℃左右，涵道比大，高压涡轮承受的温度在1100℃～1300℃，故其尺寸相对较大、寿命相对较短、热效率低(即燃油消耗率高)且对燃油的热值要求较高。

发明内容

本发明提供一种涡扇发动机及航空器，用以解决现有技术的涡扇发动机热效率低、寿命短以及对燃油的热值要求较高的问题。

第一方面，本发明提供一种涡扇发动机，包括：

冷却器、压缩机、回热器、加热器、涡轮机、减速器、风扇、尾喷管和机匣；

所述涡轮机与所述压缩机通过刚性轴连接；所述涡轮机通过所述减速器与所述风扇连接；所述减速器用于调节所述涡轮机与所述风扇之间的转速比；所述风扇用于将吸入的空气进行增压，并将增压后的空气通过尾喷管排出，产生所述涡扇发动机的推力；

所述冷却器设置在所述机匣的表面，所述冷却器的输出端通过管路与所述压缩机的输入端进行连接，所述压缩机的输出端通过管路与所述回热器的第一输入端连接，所述回热器的第一输出端通过管路与所述加热器的输入端连接，所述加热器的输出端通过管路与所述涡轮机的输入端连接，所述涡轮机的输出端通过管路与所述回热器的第二输入端连接，所述回热器的第二输出端通过管路与所述冷却器的输入端连接；

在所述涡扇发动机工作时，所述冷却器对超临界二氧化碳(supercriticalcarbon dioxide，SCO₂)进行冷却，并将冷却温度达到所述压缩机入口条件的SCO₂输送到所述压缩机中；

所述压缩器对冷却后的SCO₂进行加压，并将加压后的SCO₂输送到所述回热器中；

所述回热器对加压后的SCO₂进行预热，并将预热后的SCO₂输送给所述加热器；

所述加热器对SCO₂进行加热，并将加热后的SCO₂输送到所述涡轮机中；

所述涡轮机利用高温高压的SCO₂做功，驱动所述压缩机和所述风扇旋转，所述涡轮机将做功后的SCO₂流出到所述回热器中；