[发明专利]一种环包型的双涵道变循环发动机及控制方法

说明书

本发明公开了一种环包型的双涵道变循环发动机及控制方法，包括内涵道和外涵道；所述的外涵道和内涵道采用公用进排气装置，所述的公用进排气装置包括由可调进气中心锥和可调排气尾锥，调整通道及调节流量；还包括外涵道支板和内涵道支板，用于整流和支撑作用，确保气流出气方向沿轴向向后、不带垂直于径向的速度；构成高压转子的高压对转涡轮、低压对转压气机及高压筒轴保持相同转速；构成低压转子的低压对转涡轮、低压对转压气机、风扇及低压筒轴保持相同转速。两个涵道公用进排气装置，由可调进气中心锥和可调排气尾锥完成通道的调整和内外通道流量的调节，进而改变、切换工作模态，兼顾了高速飞行和高效飞行的需要。

技术领域

本发明涉及一种环包型的双涵道变循环发动机，属于先进变循环航空发动机设计领域。

背景技术

随着航空技术的飞速发展，对飞机的性能提出了更高要求，具有经济可承受性的多用途、高航程、全天候成为新的发展方向。为满足下一代飞机对于发动机高单位推力、低巡航油耗的双重性能需求，发展自适应变循环涡扇发动机是必然趋势。与常规航空涡扇发动机相比，变循环发动机加入了新的涵道以及相应的变几何部件，获得了更宽广的发动机涵道比调节范围，兼顾了亚声速状态下较低耗油率与超声速状态下较高单位推力的飞行需求。

然而，可调机构大多数结构复杂，设计难度和制造难度很大。而涡轮、压气机级数越来越多，将进一步推升发动机的制造成本，难以满足低成本的使用需要。

因此，本发明基于现有成熟的微型涡喷发动机，提出了以环包型为代表、以外通道为涡喷通道、控制内通道流量变化的变循环自适应发动机，大大减少了涡轮、压气机的数量，减小了重量和成本，满足新一代无人机和小型通用飞机的使用需要。

发明内容

本发明为了实现变循环自适应的效果，提出了一种环包型的双涵道变循环发动机及控制方法。

本发明公开了一种环包型的双涵道变循环发动机，包括内涵道和外涵道；

所述的外涵道包括环状均布的微型涡喷发动机及其对转压气机、涡轮、外涵道支板，对转压气机包括低压对转压气机、高压对转压气机，涡轮包括高压对转涡轮、低压对转涡轮；

所述的内涵道包括风扇、内涵道支板，所述风扇叶片用于气流斜向进入到沿轴向流出的作用，并为气流增压产生推力；

所述的外涵道和内涵道采用公用进排气装置，所述的公用进排气装置包括可调进气中心锥和可调排气尾锥，调整通道及调节流量；

还包括外涵道支板和内涵道支板，用于整流和支撑作用，确保气流出气方向沿轴向向后、不带垂直于径向的速度；

所述的高压对转涡轮通过高压筒轴驱动高压对转压气机；

所述的低压对转涡轮通过低压筒轴驱动低压压气机和位于内涵道的风扇；

构成高压转子的高压对转涡轮、低压对转压气机及高压筒轴保持相同转速；构成低压转子的低压对转涡轮、低压对转压气机、风扇及低压筒轴保持相同转速；低压转子转速低于高压转子转速；高压转子和低压转子的转向相反。

优选的，所述可调排气尾锥和可调进气中心锥用于变循环、调节内外涵道流量；其收拢和撑起采用包括雨伞型的曲柄-摇杆机构或者鱼鳞片结构、柔性材料充放气结构或控制特殊型面的记忆合金实现。

优选的，还包括内外涵道分流器，用于流向内外涵道气流的分流；内涵道与外涵道流量分配的比例W与微型涡喷发动机喷管的落压比NPR，涡轮总压降NPRt满足关系：W≥(0.15-0.65)×NPR/NPRt。

优选的，所有对转压气机、涡轮叶片的数量与微型涡喷发动机数量满足：每一级对转压气机或涡轮或风扇叶片的数量与发动机数量相等；风扇叶片相互重叠，即风扇叶片的尾端和相邻的风扇叶片的头部沿发动机轴向重叠；风扇叶片与其对应的低压压气机叶片构成一个基本单元，二者采用包括环或箍结构相连。