[发明专利]一种航空发动机

说明书

一种航空发动机，涉及重型载荷无人机发动机领域，设有外壳体，外壳体的内壁上设有环形燃烧槽，外壳体内设有喷出口调节筒，喷出口调节筒与环形燃烧槽围成环形燃烧腔，喷出口调节筒内设有加速喷射管，加速喷射管前端部与喷出口调节筒前端部内壁固定连接；外壳体上设有与加速喷射管前端相对的喷出口挡环，环形燃烧槽前端内壁和喷出口挡环后侧壁上设有弧形导流壁，加速喷射管前端位于弧形导流壁后侧内，二者间设有环形喷出口，外壳体上设有空气吸入口，外壳体上设有燃料入口、气体入口和点火口；喷出口调节筒后部螺纹连接有定位法兰，定位法兰经螺栓与外壳体相连。本发明具有结构简单、燃烧效率高、重量轻、维护成本低等优点。

技术领域

本发明涉及重型载荷无人机发动机领域，详细讲是一种结构简单、燃烧效率高、重量轻、维护成本低的航空发动机。

背景技术

航空发动机是飞行器的关键动力部分，目前我国航空发动机主要类型有：活塞式发动机、涡扇发动机、涡喷发动机、冲压发动机。其中涡扇发动机由于具有稳定性好、推力大、燃油经济性好、噪音相对较低，在军机和商用飞机上被广泛采用。但该类型发动机制造复杂，零部件多且精密，其保养维护成本极高，限制了其在轻型飞行器（如重载无人机）的广泛使用。而轻型飞行器目前发动机主要有两类，分别是油动活塞式发动机、电机驱动桨叶推进发动机。其中油动活塞式发动机虽然航油能量密度高、续航时间长，但其重量大，严重限制了飞行器运载能力。电机驱动桨叶推进发动机主要有锂电池电源和氢燃料电池电源作为能源，虽然在重量上比油动活塞式发动机减重明显，但其续航能力较弱，一般续航时间不超过2h。其中氢燃料电池由于对氢气纯度要求较高，造成每公里飞行成本极高。因此，目前迫切需要一种续航时间长、自重轻、燃料成本低、维护保养成本低的新式发动机，填补轻型飞行器（如重载无人机）动力的空白。

发明内容：

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、燃烧效率高、重量轻、维护成本低的航空发动机。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种航空发动机，其特征在于：设有呈套筒状的外壳体，外壳体的内壁上设有环形燃烧槽，外壳体内设有可前后调节的喷出口调节筒，喷出口调节筒与环形燃烧槽围成环形燃烧腔，喷出口调节筒内设有呈文丘里管状的加速喷射管，加速喷射管前端部与喷出口调节筒前端部内壁固定连接；环形燃烧槽前方的外壳体上设有与加速喷射管前端相对的喷出口挡环，环形燃烧槽前端内壁和喷出口挡环后侧壁上设有弧形导流壁，加速喷射管前端位于弧形导流壁后侧内，二者间设有位于加速喷射管前端、向加速喷射管内喷出的环形喷出口，加速喷射管前方的外壳体上设有空气吸入口，外壳体上设有与环形燃烧腔连通的燃料入口、气体入口和点火口；喷出口调节筒后部螺纹连接有定位法兰，定位法兰经螺栓与外壳体相连。

本发明中所述的喷出口调节筒经螺纹与环形燃烧槽后侧的外壳体内壁密封连接。所述的喷出口调节筒上与环形燃烧槽后侧的外壳体内壁密封连接的螺纹的螺距与喷出口调节筒后部与定位法兰连接的螺纹的螺距不同，定位法兰可将喷出口调节筒锁紧在外壳体内，避免由于震动其在外壳体内不受控制的前后移动而改变环形喷出口的大小，控制速度（推力）。

本发明中所述的喷出口调节筒与环形燃烧槽后侧的外壳体镜面密封接触。转动喷出口调节筒可改变喷出口调节筒在外壳体上的轴向位置，进而调节加速喷射管前端与弧形导流壁间的距离（调节环形喷出口的最小截面积），调节简单方便。

本发明中所述的外壳体、加速喷射管由密度低、耐高温、耐磨、耐蚀，弹性模量高、韧性良好的材料制成。如碳纤维陶瓷复合材料中的碳纤维增强碳化硅复合材料、碳纤维增强二氧化锆复合材料和碳纤维增强二氧化铪复合材料等。

本发明中所述的加速喷射管由前部的入口段、中部的渐缩段和后部的渐扩段组成，其内侧壁的轮廓满足冯·卡门曲线。