CN111636976B - 一种三涵道大推重比高效动力推进器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三涵道大推重比高效动力推进器，包括涵道和设置在所述涵道的进气端的进气机构，所述涵道包括内涵道、中涵道和外涵道，所述内涵道位于所述中涵道内，所述中涵道位于所述外涵道内。本发明提供的三涵道大推重比高效动力推进器提高了燃气热能的利用率、降低了轴承等关键零部件的工作温度。

Description

一种三涵道大推重比高效动力推进器

技术领域

本发明涉及动力推进器技术领域，特别是涉及一种三涵道大推重比高效动力推进器。

背景技术

自二战以来，世界各国纷纷投入大量科研力量研制军用、民用航空飞机。航空飞机的动力推进器是其“心脏”，航空飞机的每一次重大革命性进展都与动力推进器技术的创新和突破密切相关。

20世纪40年代末期，西方国家开始使用涡轮喷气式发动机。由于涡轮喷气式发动机可以直接利用尾喷管喷出的高速尾气产生动力，摆脱了之前活塞发动机对于螺旋桨的依赖，提高了飞机飞行的效率和功率，因此，在当时，涡喷发动机处于较为先进的水平。但随着人们对航空飞机需求的增加，涡喷发动机暴露出了经济性能差的致命缺点。20世纪60年代，具有双涵道的涡轮风扇发动机问世。相较于涡轮喷气式发动机，涡扇发动机具有结构紧凑、推进效率高、噪声小等优点。然而，无论是涡轮发动机还是涡扇发动机，其工作时，燃烧室内温度都可达到上千摄氏度，如此高的温度对发动机内需要转动的零部件是极大的考验。一方面，现有的润滑剂难以在如此高的温度下有效润滑，另一方面，转动部件在高温下工作寿命极短。近年来，科学家和工程师们为研发能够在高温下有效工作的轴承投入了大量的时间、精力和资金。如果能够将轴承工作区域的温度降至合理范围内，将大大降低推进器成本，延长推进器寿命，提高推进器性能。

因此，提供一种能够降低尾气温度的大推重比高效推进器，以降低推进器成本、延长推进器寿命、提高推进器性能是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种三涵道大推重比高效动力推进器，以解决上述现有技术存在的问题，降低尾气温度，提高轴承等关键零部件的服役寿命，降低推进器成本，延长推进器寿命，提高推进器性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种三涵道大推重比高效动力推进器，包括涵道和设置在所述涵道进气端的进气机构，所述涵道包括内涵道、中涵道和外涵道，所述内涵道位于所述中涵道内，所述中涵道位于所述外涵道内。

优选的，所述内涵道包括主轴、内涵道壳体、压气轮机转子和涡轮，所述压气轮机转子和所述涡轮分别与所述主轴固连，所述内涵道壳体通过若干个支撑辐条与所述主轴固连，所述内涵道壳体位于所述压气轮机转子和所述涡轮之间，所述压气轮机转子靠近所述内涵道的进气端，所述涡轮靠近所述内涵道的出气端，所述主轴靠近所述内涵道的出气端的一端还固设有尾部导流锥。

优选的，所述中涵道包括与所述主轴转动连接的中涵道壳体，所述中涵道壳体靠近出气端的一端设置有尾喷管，所述中涵道壳体内还设置有位于所述涡轮和所述压气轮机转子之间的燃烧室，所述中涵道壳体的另一端设置有压气轮机静子，所述压气轮机静子与所述压气轮机转子组合成压气轮机。

优选的，所述外涵道包括与所述中涵道壳体固连的外涵道壳体，所述外涵道壳体的直径沿进气端至出气端的方向逐渐减小，所述尾喷管的直径沿进气端至出气端的方向逐渐增大。

优选的，所述进气机构包括进气道、导流锥、风扇和导流环，所述风扇与所述主轴的一端固连，所述导流锥位于所述风扇远离所述涵道的一端，且所述导流锥固连在所述风扇的中心，所述导流环位于所述风扇与所述内涵道之间。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的三涵道大推重比高效动力推进器提高了高温燃气中热能的利用率、有效降低了尾气温度，提高轴承等关键零部件的服役寿命。本发明提供的三涵道大推重比高效动力推进器在工作过程中，空气通过进气机构后被分为三部分，分别进入推进器的内涵道、中涵道、外涵道；进入内涵道的空气给风扇反作用力，产生一部分推力，同时对主轴、轴承等关键零部件进行冷却，降低其工作温度、提升其服役寿命；进入中涵道的空气经压气轮机、燃烧室、涡轮机后，由尾喷管高速排出，产生一部分推力；通过外涵道的空气给风扇反作用力，也产生一部分推力。在三部分推力的共同作用下，实现大推重比、高效推进的技术效果。本发明提供的三涵道大推重比高效动力推进器最终排出的尾气温度可控制在300℃～400℃，处于普通轴承可耐受的工作温度区间。本发明提供的三涵道推动器方案在涵道结构基础上增加最内层涵道，有效利用低温气流对主轴、轴承等关键零部件工作区域进行冷却，为主轴和轴承等关键零部件有效屏蔽了高温环境，降低其工作温度、提高其工作寿命，进而提高了推进器性能。航空动力推进器是航空飞机的核心部件，提升其工作性能有利于提升航空飞机的飞行性能，具有重要的经济和环保意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明三涵道大推重比高效动力推进器的结构示意图一；

图2为本发明三涵道大推重比高效动力推进器的结构示意图二；

图3为本发明三涵道大推重比高效动力推进器中进气机构的结构示意图；

图4为本发明三涵道大推重比高效动力推进器中内涵道的结构示意图；

图5为本发明三涵道大推重比高效动力推进器中中涵道的结构示意图；

图6为本发明三涵道大推重比高效动力推进器中外涵道壳体的结构示意图；

其中：1-进气机构；2-内涵道；3-中涵道；4-外涵道；5-进气道；6-导流锥；7-风扇；8-导流环；9-主轴；10-支撑辐条；11-尾部导流锥；12-涡轮；13-压气轮机转子；14-尾喷管；15-燃烧室；16-压气轮机静子；17-外涵道壳体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种三涵道大推重比高效动力推进器，降低尾气温度，提高轴承等关键零部件的服役寿命，降低推进器成本，延长推进器寿命，提高推进器性能，解决现有技术中存在的轴承等关键转动部件工作环境温度过高的问题，提高燃气热能的利用率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图6所示：本实施例三涵道大推重比高效动力推进器包括涵道和设置在涵道的进气端的进气机构1，涵道包括内涵道2、中涵道3和外涵道4，内涵道2位于中涵道3内，中涵道3位于外涵道4内。

其中，进气机构1包括进气道5、导流锥6、风扇7和导流环8，风扇7与主轴9的一端固连，导流锥6位于风扇7远离涵道的一端，且导流锥6固连在风扇7的中心，导流环8位于风扇7与内涵道2之间；进气机构1用于整流气流方向、为推进器提供压缩空气。

内涵道2包括主轴9、内涵道壳体、压气轮机转子13和涡轮12，压气轮机转子13和涡轮12分别与主轴9固连，内涵道壳体通过若干个支撑辐条10与主轴9固连，内涵道壳体位于压气轮机转子13和涡轮12之间，压气轮机转子13靠近内涵道2的进气端，涡轮12靠近内涵道2的出气端，主轴9靠近内涵道2的出气端的一端还固连有尾部导流锥11；内涵道2中的气流能够对主轴9、轴承等关键零部件工作区域进行冷却，为主轴9和轴承等关键零部件有效屏蔽了高温环境，降低其工作温度、提高其工作寿命，进而提高了推进器性能。

中涵道3包括与主轴9转动连接的中涵道壳体，中涵道壳体靠近出气端的一端设置有尾喷管14，中涵道壳体内还设置有位于涡轮12和压气轮机转子13之间的燃烧室15，中涵道壳体的另一端设置有压气轮机静子16，压气轮机静子16与压气轮机转子13组合成压气轮机，尾喷管14的直径沿进气端至出气端的方向逐渐增大，尾喷管14与内涵道2上的尾部导流锥11形成的流道具有良好的空气动力学性能。

外涵道4包括与中涵道壳体固连的外涵道壳体17，外涵道壳体17的直径沿进气端至出气端的方向逐渐减小，具有良好的空气动力学特性。

本实施例三涵道大推重比高效动力推进器的工作过程如下：

空气通过进气机构1后被分为三部分，分别进入推进器的内涵道2、中涵道3、外涵道4；进入内涵道2的空气给风扇7反作用力，产生一部分推力，同时对主轴9、轴承等关键零部件进行冷却，降低其工作温度、提升其服役寿命；进入中涵道3的空气经压气轮机、燃烧室15、涡轮12机后，由尾喷管14高速排出，产生一部分推力；通过外涵道4的空气给风扇7反作用力，也产生一部分推力。在三部分推力的共同作用下，实现大推重比、高效推进的技术效果。本实施例提供的动力推进器最终排出的尾气温度可控制在300℃～400℃，处于普通轴承可耐受的工作温度区间。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种三涵道大推重比高效动力推进器，其特征在于：包括涵道和设置在所述涵道进气端的进气机构，所述涵道包括内涵道、中涵道和外涵道，所述内涵道位于所述中涵道内，所述中涵道位于所述外涵道内；所述内涵道包括主轴、内涵道壳体、压气轮机转子和涡轮，所述压气轮机转子和所述涡轮分别与所述主轴固连，所述内涵道壳体通过若干个支撑辐条与所述主轴固连，所述内涵道壳体位于所述压气轮机转子和所述涡轮之间，所述压气轮机转子靠近所述内涵道的进气端，所述涡轮靠近所述内涵道的出气端，所述主轴靠近所述内涵道的出气端的一端还固设有尾部导流锥；所述中涵道包括与所述主轴转动连接的中涵道壳体，所述中涵道壳体靠近出气端的一端设置有尾喷管，所述中涵道壳体内还设置有位于所述涡轮和所述压气轮机转子之间的燃烧室，所述中涵道壳体的另一端设置有压气轮机静子，所述压气轮机静子与所述压气轮机转子组合成压气轮机；所述外涵道包括与所述中涵道壳体固连的外涵道壳体，所述外涵道壳体的直径沿进气端至出气端的方向逐渐减小，所述尾喷管的直径沿进气端至出气端的方向逐渐增大；所述进气机构包括进气道、导流锥、风扇和导流环，所述风扇与所述主轴的一端固连，所述导流锥位于所述风扇远离所述涵道的一端，且所述导流锥固连在所述风扇的中心，所述导流环位于所述风扇与所述内涵道之间；所述导流环的内径和外径均由进气端至出气端的方向逐渐减小。

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