渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機用氣體冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機用氣體冷卻系統(tǒng)，所述組合發(fā)動機結合渦噴發(fā)動機和雙模態(tài)沖壓發(fā)動機，解決此類發(fā)動機流道共用少、死重多、超聲速燃燒難實現等問題；在發(fā)動機方面，將風扇轉子設置在低壓壓氣機和高壓壓氣機之間并減速傳動、燃氣預冷等設計結合利用，大幅提升發(fā)動機的整體性能；本實用新型整合了渦噴發(fā)動機和雙模態(tài)沖壓發(fā)動機在各自適用飛行范圍內的優(yōu)勢,使其具有可常規(guī)起降、重復使用、可靠性高、低速性能好、技術風險低等優(yōu)點,具有很好的工程應用前景。
【專利說明】渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機用氣體冷卻系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種飛行器的發(fā)動機。

【背景技術】
[0002] 近年來，圍繞著未來戰(zhàn)斗機發(fā)展的各種可能性，人們進行了廣泛的探索。主要方向 之一有：更快的飛行速度，更高的飛行高度和無人化控制。要求其能夠兼顧在各種高度、 各種姿態(tài)下的飛行性能。更加注重超遠程打擊能力，突出超高速飛行，并進一步強化現代戰(zhàn) 斗機在中低空的亞聲速機動性和超聲速機動性。其中，發(fā)動機既可以在天空中工作，也可以 在太空中工作，因此，發(fā)動機極為重要。 實用新型內容
[0003] 本實用新型所要解決的技術問題是提供一種優(yōu)化飛行性能的渦輪基組合循環(huán)發(fā) 動機用氣體冷卻系統(tǒng)。
[0004] 為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是：渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機用氣體 冷卻系統(tǒng)，在低速模態(tài)或高速模態(tài)下工作或相互轉換，包括渦噴發(fā)動機和雙模態(tài)沖壓發(fā)動 機；
[0005] 所述雙模態(tài)沖壓發(fā)動機包括設有外涵道進氣口的外涵道，所述外涵道的前端為外 涵進氣道；所述外涵進氣道的內表面設有燃料噴注口；
[0006] 所述渦噴發(fā)動機安裝在所述外涵道內，包括設有內涵道進氣口的內涵進氣道，所 述內涵進氣道內安裝有低壓壓氣機，所述內涵道進氣口位于所述外涵進氣道內，所述內涵 道進氣口為分瓣且可以完全關閉的錐形罩殼，所述錐形罩殼關閉后外形為一個尖部向前的 錐體；所述內涵進氣道后設有風扇轉子，所述風扇轉子包括風扇葉片、風扇葉柄和轉子體， 所述風扇葉片位于所述外涵道內；位于所述風扇轉子后的所述外涵道內設有主內涵道，所 述主內涵道內安裝有高壓壓氣機，所述高壓壓氣機后的所述主內涵道內設有預壓室，所述 預壓室之后設有內涵燃燒室，所述內涵燃燒室內設有燃料噴注口；所述內涵燃燒室后設有 一級高壓渦輪，所述高壓渦輪與所述高壓壓氣機通過高壓轉子軸固定連接；所述高壓渦輪 后設有兩級低壓渦輪，所述低壓渦輪轉向與高壓渦輪相反；所述低壓渦輪與低壓壓氣機通 過低壓轉子軸固定連接，所述風扇轉子通過風扇變速裝置與所述低壓轉子軸連接；所述高 壓轉子軸為空心軸且套裝在所述低壓轉子軸外，所述風扇轉子安裝在所述低壓轉子軸上；
[0007] 所述低壓渦輪后的所述主內涵道設有主內涵道排氣口，所述主內涵道排氣口設有 可調大小且能夠完全關閉的排氣調節(jié)片；所述主內涵道排氣口位于所述外涵道內；所述矢 量噴口和所述主內涵道排氣口之間設有作為加力燃燒室的外涵道延長段；
[0008] 所述預壓室內設有熱交換器，所述熱交換器兼做與所述燃料噴注口連接的燃料供 給管路。
[0009] 作為優(yōu)選的技術方案，所述主內涵道外的所述外涵道的空間設置為外涵燃燒室； 整個所述外涵道內壁設有熱交換器，所述熱交換器兼做與所述燃料噴注口連接的燃料供給 管路。
[0010] 由于采用了上述技術方案，本實用新型在空氣流經預壓室后被熱交換器預冷，溫 度下降繼續(xù)增壓，從而分擔部分壓氣機的工作。這使得高壓壓氣機的級數可以設計的更少， 從而增強發(fā)動機效率，增加推重比。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本實用新型實施例使用在組合發(fā)動機的結構原理圖；
[0012] 圖2是本實用新型實施例組合發(fā)動機的核心機的結構原理圖；
[0013] 圖3是本實用新型實施例風扇轉子的結構原理圖；
[0014] 圖4是本實用新型實施例風扇葉片的工作原理圖；
[0015] 圖5是本實用新型實施例低壓壓氣機的工作原理圖一；
[0016] 圖6是本實用新型實施例低壓壓氣機的工作原理圖二；
[0017] 圖7是本實用新型實施例組合發(fā)動機在渦扇模態(tài)下的工作原理圖；
[0018] 圖8是本實用新型實施例組合發(fā)動機在渦噴模態(tài)下的工作原理圖；
[0019] 圖9是本實用新型實施例組合發(fā)動機超聲速燃燒沖壓模態(tài)的工作原理圖；
[0020] 圖10是本實用新型實施例組合發(fā)動機亞聲速燃燒沖壓模態(tài)的工作原理圖；
[0021] 圖中：1-雙模態(tài)沖壓發(fā)動機；2-渦噴發(fā)動機；3-外涵道進氣口；31-下唇口； 32-外涵道延長段；33-外涵進氣道；4-矢量噴口；124-外涵燃燒室；12-外涵道；13-燃 料噴注口；141-內涵道進氣口；14-內涵進氣道；15-低壓壓氣機；16-錐形罩殼；17-風扇 轉子；171-風扇葉片；172-風扇葉柄；173-轉子體；18-主內涵道；181-主內涵道排氣口； 182-排氣調節(jié)片；19-高壓壓氣機；20-預壓室；21-內涵燃燒室；22-高壓渦輪；221-高壓 轉子軸；23-低壓渦輪；231-低壓轉子軸；25-熱交換器；26-燃料供給管路；27-中心齒輪； 28-行星齒輪；29-齒圈；30-離合器；31-導流片。

【具體實施方式】
[0022] 為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【專利附圖】

【附圖說明】 本實用新型的【具體實施方式】。
[0023] 下面結合使用本實用新型的發(fā)動機對本實用新型作進一步的說明。本飛行器發(fā)動 機分為渦扇模態(tài)、渦噴模態(tài)、亞聲速燃燒沖壓模態(tài)和超聲速燃燒沖壓模態(tài)(后兩者可合稱為 "雙模態(tài)沖壓發(fā)動機")。
[0024] 如圖1所示，基于本實施例對低速大推力和高超聲速動力同時要求，本實施例的 組合發(fā)動機被設計為串聯(lián)式渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機。組合發(fā)動機在亞聲速提供較大推力的 同時，也能夠在高超聲速飛行時提供飛行動力，而且能夠自主從亞聲速過渡至高超聲速。本 實施例的組合發(fā)動機在不同速度區(qū)間內，分別以四種不同的模態(tài)工作，分別是：渦扇模態(tài)， v e [0Ma，0· 8Ma];渦噴模態(tài)，v e [0· 8Ma，3Ma];亞聲速燃燒沖壓模態(tài)，v e [3Ma，5Ma];超 聲速燃燒沖壓模態(tài)，v e [5Ma，15Ma]。
[0025] 如圖2所示，組合發(fā)動機的核心機可以看做一個非常規(guī)的渦噴發(fā)動機2,高壓壓氣 機19為四級軸流式、整體葉盤結構。核心機處于風扇轉子17之后的進氣處稱為主內涵道 18的進氣口，這里安裝有可以調節(jié)張開大小的導流片31。這個導流片31稱為流量比調節(jié) 片，它的張開大小可以調節(jié)內外涵的流量比，從而使發(fā)動機在渦扇模態(tài)根據飛行器不同的 速度和需求改變流量比，改善渦扇模態(tài)的適應性能。
[0026] 高壓壓氣機19后為預壓室20,預壓室20就是一個中空的空間，之內設有熱交換器 25,所述熱交換器25兼做與所述燃料噴注口 13連接的燃料供給管路26?？諝庠诹鹘涱A壓 室20后被熱交換器25預冷，溫度下降繼續(xù)增壓，從而分擔部分壓氣機的工作。這使得高壓 壓氣機19的級數可以設計的更少，從而增強發(fā)動機效率，增加推重比。
[0027] 預壓室20之后接內涵燃燒室21，空氣在此與預熱汽化的燃料混合后燃燒。內涵燃 燒室21后為一級高壓渦輪22,高壓渦輪22與高壓壓氣機19通過高壓轉子軸221固定連接 形成的轉子稱為高壓轉子。高壓渦輪22后為兩級低壓渦輪23,轉向與高壓渦輪22相反。 低壓渦輪23與低壓壓氣機15和風扇轉子17聯(lián)動，低壓渦輪23與低壓壓氣機15 (不包括 風扇轉子17)通過低壓轉子軸231固定連接后形成的轉子稱為低壓轉子。這種高、低壓轉子 對轉的工作方式，可使飛行器機動飛行時作用于兩個轉子上的陀螺力矩大部分抵消，減小 對飛行器的力矩負荷，增強飛行器的操控性；另外這種結構使裝于兩個轉子之間的中間軸 承內外環(huán)轉向相反，降低了保持架與轉子組合體相對內外環(huán)的轉速，對軸承的工作有利；而 且高、低壓轉子對轉也可以省去高壓渦輪22、低壓渦輪23之間的燃氣導向葉片。而將低壓 渦輪23設計為二級是考慮到低壓渦輪23除了要帶動低壓壓氣機15外還要帶動風扇轉子 17,其負荷比較大。設計為二級雖會增加結構復雜程度和重量，但減少了單級渦輪的負荷， 提高渦輪效率，從而為低壓壓氣機15和風扇轉子17輸出更高功率。在渦輪之后為主內涵道 排氣口 181，所述主內涵道排氣口 181處設有排氣調節(jié)片182,它可調大小且能夠完全關閉， 它的作用除了調節(jié)核心機排氣，還可以在亞聲速燃燒沖壓模態(tài)和超聲速燃燒沖壓模態(tài)與外 涵道12形成較平滑過渡，燃燒排氣將在此進行第一次膨脹。
[0028] 本實施例的組合發(fā)動機采用了處于低壓壓氣機15與高壓壓氣機19之間安裝風扇 轉子17的方案，在增加渦扇模態(tài)和渦噴模態(tài)推力效率的同時，能夠更好適應亞聲速燃燒沖 壓模態(tài)和超聲速燃燒沖壓模態(tài)。
[0029] 如圖3和圖4所示，本實施例的風扇葉片171是可變距的，可變距風扇葉片171設 計除了可在渦扇模態(tài)調節(jié)風扇的增壓比之外，還可以更好的適應其它模態(tài)對外涵道12通 透性和阻力需求。風扇轉子17包括風扇葉片171、風扇葉柄172和轉子體173三部分，一部 分是位于內涵道的風扇葉柄172,它較為纖細，只起支撐作用；處在外涵道12的部分才是風 扇葉片171，因此風扇只給外涵道12空氣增壓。
[0030] 風扇轉子17通過風扇變速裝置與低壓轉子軸231聯(lián)動，而且這種聯(lián)動是可以通過 離合器30斷開的。在渦扇模態(tài)時，風扇轉子17受低壓轉子軸231驅動，風扇葉片171對外 涵道12空氣增壓；而在渦噴模態(tài)、亞聲速燃燒沖壓模態(tài)和超聲速燃燒沖壓模態(tài)這三個模態(tài) 時，風扇轉子17將與低壓轉子軸231斷開聯(lián)動，風扇停止轉動，風扇葉片171變距調為順漿 位置，風扇葉片171與來流平行，使風扇葉片171阻力盡量降低。風扇葉片171的可變距體 現了發(fā)動機設計對不同模態(tài)的兼顧，滿足了本實施例寬飛行包線的需求。
[0031] 本實施例中，所述風扇變速裝置包括轉動安裝在所述低壓轉子軸231上的中心齒 輪27,轉動安裝在所述中心齒輪27上的行星齒輪28,所述行星齒輪28外安裝有齒圈29， 所述齒圈29固定連接有轉子體173,所述轉子體173外周固定安裝有所述風扇葉柄172,所 述轉子體173轉動安裝在所述低壓轉子軸231上；所述中心齒輪27與所述低壓轉子軸231 之間安裝有離合器30。
[0032] 如圖5和圖6所示，為了減少阻力及增加空氣流量，處于發(fā)動機最前部的低壓壓氣 機15被設計成三級軸流式壓氣機，整體葉盤結構。低壓壓氣機15有著獨立的進氣道，稱為 內涵進氣道14。內涵進氣道14處于外涵進氣道33內，其截面為圓形且可以完全關閉，關閉 后外形為一個指向前的錐體，可以在亞聲速燃燒沖壓模態(tài)和超聲速燃燒沖壓模態(tài)對外涵道 12進氣起壓縮作用。
[0033] 如圖1所示，外涵道12的進氣道稱為外涵進氣道33,它的前半部分承擔著主內涵 道18和外涵道12的所有進氣，后部包攏著內涵進氣道14。本實施例中，外涵道進氣口 3的 下唇口 31可以上下偏轉一定的角度，用來調節(jié)進氣。外涵進氣道33稍稍向上傾斜，這是整 體設計統(tǒng)籌兼顧的結果，會使飛行器的阻力有所增加，但也使進氣道對發(fā)動機葉片有一定 遮蔽作用，有利于隱身。
[0034] 外涵道12后部設有長于主內涵道18的核心機的外涵道延長段32,使核心機排氣 與外涵道12排氣通過外涵道延長段32混合再排出。這種外涵道延長段32混排方式使得 組合發(fā)動機在渦扇模態(tài)和渦噴模態(tài)時，主內涵道18、外涵道12氣流可在噴出前再次做能量 交換，從而提高發(fā)動機效率；外涵道延長段32具有加力燃燒室的功能并方便安裝矢量噴口 4。
[0035] 外涵道12除了在后部的加力燃燒室外，在其中部，起于風扇轉子17直至主內涵道 排氣口這一段為外涵道12獨立的燃燒室，稱為外涵燃燒室124。這個燃燒室作為雙模態(tài)沖 壓發(fā)動機1的主燃燒室。
[0036] 本實施例的組合發(fā)動機使用液態(tài)氫或液態(tài)碳氫化合物、液態(tài)氧作為燃料，同時作 為熱交換劑。在內涵燃燒室21內和外涵進氣道33壁面設燃料噴注口 13。
[0037] 在本實施例，整個外涵道12內壁、預壓室20內和燃料噴注口 13處設有熱交換器 25。其中外涵道12內壁的熱交換器25分為前后獨立的兩個部分，分界處在風扇轉子17附 近。
[0038] 熱交換器25的設置可以提前預冷進氣，增加進氣的壓縮效率；也能夠對燃料噴注 口 13起熱防護作用。而使用燃料作為熱交換劑可以減小熱交換系統(tǒng)的結構重量和復雜度， 簡化管道布置；也使燃料提前預熱汽化，對燃燒更加有利。
[0039] 組合發(fā)動機不同模態(tài)時的工作方式及模態(tài)間變換方式：
[0040] 1.渦扇模態(tài)
[0041] 如圖7所示，此時外涵進氣道33和內涵進氣道14都開啟且張開較大，主內涵道排 氣口打開。此時風扇處于渦扇模態(tài)，風扇轉子17通過低壓轉子-風扇減速傳動系統(tǒng)受低壓 轉子驅動，風扇葉片171對外涵道12空氣增壓。在預壓室20內和燃料噴注口 13處的熱交 換器25開啟，燃料先流過預壓室20內的熱交換器25,再流過燃料噴注口 13處的熱交換器 25,最后注入燃燒室并與空氣混合。
[0042] 在內涵道，空氣經外涵進氣道33前半部分流入內涵進氣道14,再流入低壓壓氣機 15。低壓壓氣機15受低壓渦輪23驅動，對空氣增壓。由于組合發(fā)動機采用中間風扇的設 計，因此低壓壓氣機15不會受到風扇的不利干擾。大部分被低壓壓氣機15增壓的空氣會 流過風扇葉片171的風扇葉柄172進入核心機；而有少部分會從風扇轉子17處溢出至外涵 道12,可以增加外涵道12排氣的壓力及發(fā)動機的燃油效率，其效果類似于美國為第六代戰(zhàn) 機研制的變循環(huán)渦扇發(fā)動機的"中間涵道"。
[0043] 高壓壓氣機19被高壓渦輪22驅動轉動，對進入核心機的被低壓壓氣機15增壓的 高壓空氣再次增壓。之后空氣被排入預壓室20。在預壓室20內，被增壓而溫度上升的高壓 氣流流過熱交換器25,與低溫燃料做熱交換。燃料升溫，氣流降溫。氣流的降溫會再次提高 壓縮效率，準備用作燃燒。
[0044] 預壓室20也是用來增壓空氣的，其分擔了一部分壓氣機增壓空氣的任務，因而高 壓壓氣機19的級數可以設計的更少。因此組合發(fā)動機的高壓壓氣機19只有四級轉子葉 片，減小了發(fā)動機的結構復雜度和重量，縮短了尺寸，減小了高壓轉子的啟動慣性。而較少 的壓氣機級數也就意味著渦輪更小的負荷，對燃氣的能量消耗也就更少，燃氣可以保留更 多能量用以驅動低壓轉子以及最后噴出形成推力，間接提高了低壓轉子的轉速和發(fā)動機推 力。而且預壓室20這個介于燃燒室和壓氣機之間的中空空間，可以起到一定的抑制發(fā)動機 喘振的效果。
[0045] 燃料在內涵燃燒室21內燃燒后，燃氣依次流過并驅動高壓渦輪22和低壓渦輪23 轉動。之后燃氣經主內涵道排氣口排入外涵道12后部，在那里將與外涵道12排氣混合最 后由矢量噴口 4排出。
[0046] 在外涵道12,空氣經外涵進氣道33進入外涵道12。之后空氣經風扇增壓并與部 分從內涵溢出的由低壓壓氣機15增壓的空氣混合，而后從核心機外流過并冷卻核心機。最 后與核心機排氣混合，由矢量噴口 4噴出。與現代戰(zhàn)斗機的渦扇發(fā)動機相比，組合發(fā)動機的 涵道比較大，擁有更高的效率或更大的推力；同時這也是為雙模態(tài)沖壓發(fā)動機1預留足夠 的空間。
[0047] 如圖7所示，燃料依次流入預壓室20內的熱交換器25和燃料噴注口 13 (外置管 道未給出），最后在內涵燃燒室21內注入壓縮空氣。
[0048] 2.渦噴模態(tài)
[0049] 如圖8所示，此時外涵道進氣口 3張開較小，內涵道進氣口 141的錐形罩殼16張 開較大。所述風扇變速裝置的離合器30斷開，所述低壓轉子軸231空轉，所述中心齒輪27 不動，從而使風扇轉子17與低壓轉子斷開聯(lián)動。此時低壓渦輪23只用來驅動低壓壓氣機 15,低壓壓氣機15轉速上升，滿足了渦噴模態(tài)對壓氣機高效率的需求。此時風扇轉子17停 轉，風扇葉片171變距，葉片平行于來流，盡量降低風扇阻力。其它部件的工作模態(tài)與渦扇 模態(tài)時相似。
[0050] 空氣經內涵道進氣口 141和內涵進氣道14進入低壓壓氣機15,由低壓壓氣機15 增壓后大部分空氣經風扇葉片171的風扇葉柄172流入核心機，而一少部分空氣會溢出至 外涵道12,冷卻核心機的同時增加外涵道12氣流壓力，提高發(fā)動機效率。流入核心機的空 氣再依次流過高壓壓氣機19、預壓室20、內涵燃燒室21和高壓渦輪22,核心機的工作方式 與渦扇時相同。
[0051] 由于風扇轉子17與低壓轉子斷開聯(lián)動，使得低壓渦輪23的負荷減小，轉速提升， 從而提高低壓壓氣機15的增壓比，適應了渦噴發(fā)動機2對壓氣機高效率的要求。
[0052] 3.超聲速燃燒沖壓模態(tài)
[0053] 因為雙模態(tài)沖壓發(fā)動機1中的大部分設計點是為了滿足超聲速燃燒沖壓模態(tài)，所 以本說明書把超聲速燃燒沖壓模態(tài)放在亞聲速燃燒沖壓模態(tài)之前敘述。
[0054] 在超聲速燃燒沖壓模態(tài)時，內涵道進氣口 141的錐形罩殼16完全關閉，形成一個 指向前的錐體。外涵進氣道33的進氣口張開較大，主內涵道排氣口完全關閉，形成一個指 向后的錐體。風扇葉片171仍平行于來流，盡量降低風扇葉片171的阻力。在本模態(tài)中整 個外涵道12內壁和燃料噴注口 13處的熱交換器25開啟。
[0055] 空氣由外部進入外涵進氣道33,并在外涵進氣道33中的一系列激波串的作用下 繼續(xù)減速增壓。前文中提到，進氣道稍微向上傾斜，這勢必會增加阻力。但是進氣口前端產 生的第一道激波使其后的氣流流向稍向上偏轉，向上傾斜的進氣道實際上正好適應了氣流 的流向。
[0056] 進氣流過外涵進氣道33后與燃料混合再流過風扇轉子17,風扇轉子17后為外涵 燃燒室124。外涵燃燒室124起于風扇轉子17止于主內涵到排氣口，可見其長度十分大，本 實施例以長燃燒室的方式保證超聲速下充分的燃燒。但其帶來的問題是需要冷卻的面積也 十分大，這個問題通過此處內壁內流過的起冷卻作用的燃料來解決。
[0057] 由于組合發(fā)動機采用中間風扇設計，內涵在風扇處"斷開"，使風扇處的內外涵道 12是相通的。因此在內涵外壁的附面層會在風扇處脫離壁面被卷入外涵道12氣流。而且 外涵道12的高速氣流會通過引射作用抽吸內涵中的空氣。內涵的氣壓會因為引射作用遠 低于外涵道12,甚至成為類中空狀態(tài)。這會在風扇處形成橫向壓力梯度，使外涵道12氣流 有向中間靠攏的趨勢。同時風扇也起到一定的渦流發(fā)生器的作用，這種兩種作用相產生十 分復雜的氣動耦合，使風扇后形成強度較高且結構復雜的渦流。內涵外壁的附面層一定會 被卷入渦流，外涵道12內壁的渦流也很有可能被卷入。研究表明，當燃料充分預混時，在高 溫高壓的附面層中會提前發(fā)生燃燒。已經發(fā)生燃燒的附面層卷入渦流后，會迅速引起其它 預混燃氣的燃燒，從而點燃外涵燃燒室124。中間風扇的特殊設計構型，使組合發(fā)動機通過 形成渦流并將預燃附面層卷入的方式擴散和維持火焰，解決了超聲速燃燒點火、火焰擴散 和維持火焰難的問題。
[0058] 4.亞聲速燃燒沖壓模態(tài)
[0059] 如圖10所不，發(fā)動機在亞聲速燃燒沖壓模態(tài)時的工作方式與超聲速燃燒沖壓模 態(tài)時的工作方式相同，只是在外涵燃燒室124內發(fā)生的是亞聲速燃燒，超聲速氣流在外涵 進氣道33內便減速擴壓至亞聲速。
[0060] 此時外涵進氣道33的進氣口張開較小，矢量噴口 4調節(jié)為收縮擴張噴口，其它可 調部件的工作狀態(tài)與超聲速燃燒沖壓模態(tài)時相同。
[0061] 來流在外涵進氣道33內減速增壓至亞聲速并與燃料混合，再經外涵燃燒室124燃 燒后通過收縮擴張噴口加速至超聲速噴出。
[0062] 本實施例的組合發(fā)動機將變距風扇、中間風扇、低壓轉子-風扇減速傳動系統(tǒng)、燃 氣預冷等設計相結合，在實現高超聲速飛行動力的同時，在低速也獲得了大推力、大推重 t匕。通過優(yōu)化各部件各流道的設計，解決了渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機流道共用少、死重多等問 題。通過中間風扇設計提高了渦扇和渦噴模態(tài)的推力效率，并解決了超聲速燃燒沖壓模態(tài) 發(fā)動機點火、維持火焰難的問題。組合發(fā)動機滿足了本實施例飛行器寬速度包線的動力需 求，使其在所有速度下都擁有強勁的心臟。
[0063] 本實用新型將燃氣預冷、減速傳動、中間風扇等設計融入組合發(fā)動機的渦扇模態(tài)， 通過進一步優(yōu)化細節(jié)設計，提高了發(fā)動機的效率和推重比，從而保證了本實用新型作為一 款戰(zhàn)斗機的高動力需求。利用中間風扇設計的特殊內涵構型，解決了雙模態(tài)沖壓發(fā)動機1 超燃時點火難的問題。進一步優(yōu)化組合發(fā)動機各部件、各涵道的功用，使其滿足高超聲速動 力需求的同時，擁有較高效率。
[0064] 如上所述，已經在上面具體地描述了本實用新型的實施例，但是本實用新型不限 于此。本領域的技術人員應該理解，可以根據設計要求或其它因素進行各種修改、組合、子 組合或者替換，而它們在所附權利要求及其等效物的范圍內。
【權利要求】
1. 渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機用氣體冷卻系統(tǒng)，在低速模態(tài)或高速模態(tài)下工作或相互轉 換，其特征在于：包括渦噴發(fā)動機和雙模態(tài)沖壓發(fā)動機； 所述雙模態(tài)沖壓發(fā)動機包括設有外涵道進氣口的外涵道，所述外涵道的前端為外涵進 氣道；所述外涵進氣道的內表面設有燃料噴注口； 所述渦噴發(fā)動機安裝在所述外涵道內，包括設有內涵道進氣口的內涵進氣道，所述內 涵進氣道內安裝有低壓壓氣機，所述內涵道進氣口位于所述外涵進氣道內，所述內涵道進 氣口為分瓣且可以完全關閉的錐形罩殼，所述錐形罩殼關閉后外形為一個尖部向前的錐 體；所述內涵進氣道后設有風扇轉子，所述風扇轉子包括風扇葉片、風扇葉柄和轉子體，所 述風扇葉片位于所述外涵道內；位于所述風扇轉子后的所述外涵道內設有主內涵道，所述 主內涵道內安裝有高壓壓氣機，所述高壓壓氣機后的所述主內涵道內設有預壓室，所述預 壓室之后設有內涵燃燒室，所述內涵燃燒室內設有燃料噴注口；所述內涵燃燒室后設有一 級高壓渦輪，所述高壓渦輪與所述高壓壓氣機通過高壓轉子軸固定連接；所述高壓渦輪后 設有兩級低壓渦輪，所述低壓渦輪轉向與高壓渦輪相反；所述低壓渦輪與低壓壓氣機通過 低壓轉子軸固定連接，所述風扇轉子通過風扇變速裝置與所述低壓轉子軸連接；所述高壓 轉子軸為空心軸且套裝在所述低壓轉子軸外，所述風扇轉子安裝在所述低壓轉子軸上； 所述低壓渦輪后的所述主內涵道設有主內涵道排氣口，所述主內涵道排氣口設有可調 大小且能夠完全關閉的排氣調節(jié)片；所述主內涵道排氣口位于所述外涵道內；矢量噴口和 所述主內涵道排氣口之間設有作為加力燃燒室的外涵道延長段； 所述主內涵道外的所述外涵道的空間設置為外涵燃燒室；所述預壓室內設有熱交換 器，所述熱交換器兼做與所述燃料噴注口連接的燃料供給管路。
2. 如權利要求1所述的渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機用氣體冷卻系統(tǒng)，其特征在于：整個所 述外涵道內壁設有熱交換器，所述熱交換器兼做與所述燃料噴注口連接的燃料供給管路。
【文檔編號】F02K7/16GK203906118SQ201420151044
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權日:2014年3月31日
【發(fā)明者】馮加偉 申請人:馮加偉