[发明专利]液氢航空发动机

权利要求书

1.一种液氢航空发动机，其特征在于，包括液氢罐(10)、燃料电池(20)、电机(30)、涵道壳(40)、风扇(50)和防鸟撞击锥(60)，所述风扇(50)设置在所述涵道壳(40)的涵道内，所述电机(30)包括定子结构(31)和转子结构(32)，所述转子结构(32)可转动地设置在所述定子结构(31)内，所述定子结构(31)和所述转子结构(32)均具有液氢冷却通道(33)；所述液氢罐(10)输送液氢至所述液氢冷却通道(33)以冷却所述电机(30)并气化，气化后的氢气输入所述燃料电池(20)，所述燃料电池(20)产生的电量输送至所述电机(30)，所述电机(30)和所述风扇(50)驱动连接；所述风扇(50)包括轮毂(51)和多个叶片(52)，所述叶片(52)包括设置在所述轮毂(51)上的叶根(521)和编织在所述叶根(521)上的多层碳纤维纯丝(522)；所述防鸟撞击锥(60)设置在所述涵道壳(40)的进气侧，所述防鸟撞击锥(60)为具有多个六角形蜂窝态进气孔(61)的锥形结构。

2.根据权利要求1所述的液氢航空发动机，其特征在于，所述定子结构(31)包括定子非晶合金芯(311)和缠绕在所述定子非晶合金芯(311)上的绕组(312)，所述定子非晶合金芯(311)在周向上分布有多个所述液氢冷却通道(33)，所述液氢冷却通道(33)的内壁材料为铝锂合金，所述绕组(312)的材料为铜线或超导复合线。

3.根据权利要求1所述的液氢航空发动机，其特征在于，所述转子结构(32)包括硅钢转子(321)、转子轴(322)、隔磁材料(323)和多个永磁体(324)，所述转子轴(322)穿过所述硅钢转子(321)，所述隔磁材料(323)围绕所述转子轴(322)设置，多个所述永磁体(324)分布在所述硅钢转子(321)内，每个所述永磁体(324)内均具有一个所述液氢冷却通道(33)，所述液氢冷却通道(33)的内壁材料为铝锂合金，所述永磁体(324)的材料为钕铁硼或超导材料，所述隔磁材料(323)为添加二氧化硅的聚酰亚胺。

4.根据权利要求1所述的液氢航空发动机，其特征在于，

所述液氢航空发动机还包括整流变压器(70)，所述燃料电池(20)、所述整流变压器(70)和所述电机(30)依次电连接；

所述电机(30)为永磁同步电机(30)，所述电机(30)的外壳材料为碳化硅复合材料，所述电机(30)还包括变速齿轮箱，所述电机(30)的转子轴(322)通过所述变速齿轮箱和所述风扇(50)驱动连接；

所述电机(30)的功率为4～29MW，所述电机(30)的能重比大于6kw/kg，所述电机(30)的变速齿轮箱的输出转速为2400～6000转/分钟。

5.根据权利要求1所述的液氢航空发动机，其特征在于，

所述液氢航空发动机还包括固定在所述防鸟撞击锥(60)内的第一支架(81)，所述电机(30)位于所述防鸟撞击锥(60)内且安装在所述第一支架(81)上；或所述电机(30)安装在所述防鸟撞击锥(60)外；

在所述防鸟撞击锥(60)的外表面上，多个所述六角形蜂窝态进气孔(61)的开口面积之和占所述防鸟撞击锥(60)的圆锥形表面积的90％以上，所述防鸟撞击锥(60)由钛合金材料制成，所述防鸟撞击锥(60)的重量小于110kg。

6.根据权利要求1所述的液氢航空发动机，其特征在于，所述轮毂(51)为空心结构，所述轮毂(51)和多个所述叶根(521)为由铝合金材料精锻制成的一体结构，所述碳纤维纯丝(522)通过编织和热压设置在所述叶根(521)上，所述叶片(52)还包括碳纤维复合材料，所述碳纤维复合材料和所述叶根(521)上的碳纤维纯丝(522)连接。

7.根据权利要求6所述的液氢航空发动机，其特征在于，所述轮毂(51)上编织有所述碳纤维纯丝(522)，在所述叶根(521)上的多层所述碳纤维纯丝(522)中，相邻两层所述碳纤维纯丝(522)的编织方向不同；其中，在所述叶根(521)的横截面上，编织的所述碳纤维纯丝(522)的厚度为所述叶根(521)的厚度的2倍以上。