带进口预旋叶片和甩油盘燃烧室的单轴涡扇发动机的制作方法

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1.本发明涉及航空发动机技术领域，具体地说是带进口预旋叶片和甩油盘燃烧室的单轴涡扇发动机。

背景技术：

2.小型喷气式发动机在小型无人机、小型导弹、喷气航模等领领域应用广泛，具有重量轻、推进效率高、推重比高等优点。喷气式发动机又可分为涡喷发动机和涡扇发动机，小型涡喷发动机由于结构简单、设计难度相对较低，市场上已经出现很多种不同款式、不同功能的涡喷发动机。然而，市场一直在不断提升对发动机的性能需求，尤其是降低耗油率对小型喷气发动机有着重要的意义。对于小型无人机而言，意味着可搭载更多的机载设备或更远的航程；对于小型导弹而言，意味着可以提升有效载荷占全弹重量比例，或增大导弹射程。而涡扇发动机相比于涡喷发动机，就具有耗油率低、可靠性高等优势，但是传统的双轴、三轴涡扇发动机构型，存在结构复杂、设计难度大、制造成本高等问题，很难实现低成本的设计目标。
3.设计成本提高的一个技术原因在于，为了保证气流压力、保证推进效率，设置在压气机前侧的风扇需要承受很高的气流速度，现有的该气流速度是超过1.6ma(马赫)的，这样会大幅度提高风扇的设计强度，该风扇强度的提升，需要付出很大的设计和生产成本。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供带进口预旋叶片和甩油盘燃烧室的单轴涡扇发动机，用于降低风扇强度需求。
5.本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
6.带进口预旋叶片和甩油盘燃烧室的单轴涡扇发动机，其特征是，包括机匣，所述机匣中依次设有进气通道、风扇、离心压气机、甩油盘燃烧室、涡轮和掺混式喷气管，所述进气通道中设有前锥，所述前锥和所述机匣之间设有多个预旋叶片，所述预旋叶片的内端固连在所述前锥上，所述预旋叶片的外端固连在机匣上。
7.有益效果是；本发明在风扇的前侧设置预旋叶片，预旋叶片不仅起到机匣承力的作用，还能让气流经预旋叶片后，形成初始预旋效果，能够有效降低风扇叶片的叶尖相对ma(马赫)数，从而降低风扇转子的承力。进而利于大幅度降低发动机的设计和生产成本。通常情况下，小型涡扇发动机由于空间结构尺寸的限制，设计涵道比在0.5左右，即使这样想要达到很高的推进效率，风扇叶片叶尖也能产生超过1.6ma的气流速度，一般风扇转子叶片和几乎无法达到设计强度。本发明设计的进口预旋叶片，可以对进气气流起到减速增压效果，把ma数降低到1.4ma以下，基本上风扇转子就属于常规设计了，不需要再增加风扇转子的设计成本。
8.进一步地，所述风扇包括风扇和设置在风扇上的若干的风扇叶片，所述离心压气机包括压气机和设置在压气机上的压气机扇叶，所述风扇、所述压
气机固连在转轴上，转轴转动设置在机匣中，所述转轴上设有多个喷油嘴，各喷油嘴沿所述转轴的周向设置，喷油嘴朝向所述甩油盘燃烧室设置，转轴上设有燃油通道，燃油通道用于为喷油嘴供油。
9.有益效果是：采用甩油盘式燃烧室设计，对比传统的顺流燃烧室，甩油盘式燃烧室减少了火焰筒壁面积，能有效减少火焰筒壁面的冷却气量，提高燃烧效率，降低燃烧室重量，提高整机推重比。
10.进一步地，所述机匣中固连有涡轮导向器，涡轮导向器固连在支撑件上，所述转轴转动连接在支撑件上。
11.有益效果是：有益效果是，利于提高对转轴支撑的稳定性。
12.进一步地，所述支撑件和所述转轴之间设有后轴承。
13.有益效果是：利于对轴形成有效的支撑。
14.进一步地，所述转轴的前端转动连接在前锥上，所述前锥和所述转轴的前端之间设有前轴承。
15.有益效果是：由于在转轴前端加入了风扇，相较而言，转轴的长度增加、转轴的刚性下降，所以亟需解决转子临界转速的问题。本发明前轴承、后轴承的布局，实质上是一种1-1-0轴承支点方式，并采用甩油盘燃烧室的构型，可显著缩短支撑支点的轴向跨距，提高转子轴的刚性，能够有效地改善发动机转子振动特性。小型涡扇发动机设计转速高，一般每分钟达到几万甚至十几万转的转速，如果转子动力学设计不好，支撑轴承的振动会很差，导致发动机寿命和可靠性降低。
16.进一步地，所述机匣中设有分流段，分流段位于所述风扇和所述甩油盘燃烧室之间，分流段包括分流内涵道和分流外涵道，分流内涵道和分流外涵道上分别设有涵道静子。
17.有益效果是：分流段使发明带整流功能，将进口气流进行分流，分成内涵气流和外涵气流，提高风扇转子和压气机转子工作效率。其中，从分流内涵道流出的空气经内涵道气流通道流向掺混式喷气管；从分流外涵道流出的空气经外涵道气流通道流向掺混式喷气管。
附图说明
18.图1为本发明实施方式的示意图；
19.图中：1预旋叶片，2风扇叶片，3风扇，4压气机扇叶，5压气机，6涵道静子，7转轴，8蒸发管顺流燃烧器，9涡轮导向器，10涡轮，11外涵道气流通道，12内涵道气流通道，13前轴承，14后轴承，15分流内涵道，16分流外涵道，17机匣，18进气通道，19掺混式喷气管，20前锥，21支撑件，22中心轴线，23喷油嘴,24燃油通道。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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做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。
21.如图1所示，
22.图1是通过一个转轴的轴线所在的平面作为剖面做剖视图后的一半的示意图。
23.带进口预旋叶片和甩油盘燃烧室的单轴涡扇发动机，包括机匣17。机匣17中依次设有进气通道18、风扇、离心压气机、甩油盘燃烧室8、涡轮10和掺混式喷气管19。进气通道18中设有前锥20，前锥20和机匣17之间设有多个预旋叶片1，预旋叶片1的内端固连在前锥22上，预旋叶片1的外端固连在机匣17上。预旋叶片1其实质上是一个固连设置的扇叶——其对气流具有导向的作用。
24.有益效果是：本发明在风扇的前侧设置预旋叶片11，预旋叶片11不仅起到机匣17承力的作用，还能让气流经预旋叶片11后，形成初始预旋效果，能够有效降低风扇叶片的叶尖相对ma(马赫)数，从而降低风扇转子的承力。进而利于大幅度降低发动机的设计和生产成本。通常情况下，小型涡扇发动机由于空间结构尺寸的限制，设计涵道比在0.5左右，即使这样想要达到很高的推进效率，风扇叶片叶尖也能产生超过1.6ma的气流速度，一般风扇转子叶片和几乎无法达到设计强度。本发明设计的进口预旋叶片，可以对进气气流起到减速增压效果，把ma数降低到1.4ma以下，基本上风扇转子就属于常规设计了，不需要再增加风扇转子的设计成本。
25.进一步地，风扇包括风扇3和设置在风扇3上的若干的风扇叶片2，离心压气机包括压气机5和设置在压气机5上的压气机扇叶4，风扇3、压气机5固连在转轴7上，转轴7转动设置在机匣17中。转轴7上设有多个喷油嘴23，各喷油嘴23沿转轴7的周向设置，喷油嘴23朝向甩油盘燃烧室8设置，转轴7上设有燃油通道24，燃油通道24用于为喷油嘴23供油。其中，转轴7的中心轴线22，即为转轴7的转动轴线。
26.进一步地，机匣17中固连有涡轮10导向器9，涡轮10导向器9固连在支撑件21上，转轴7转动连接在支撑件21上。
27.进一步地，支撑件21和转轴7之间设有后轴承14。
28.进一步地，转轴7的前端转动连接在前锥20上，前锥20和转轴7的前端之间设有前轴承13。
29.进一步地，机匣17中设有分流段，分流段位于风扇和甩油盘燃烧室8之间，分流段包括分流内涵道15和分流外涵道16，分流内涵道15和分流外涵道16上分别设有涵道静子6。
30.由于在转轴前端加入了风扇，相较而言，转轴7的长度增加、转轴7的刚性下降，所以亟需解决转子临界转速的问题。本发明前轴承13、后轴承14的布局，实质上是一种1-1-0轴承支点方式，并采用甩油盘燃烧室8的构型，可显著缩短支撑支点的轴向跨距，提高转子轴的刚性，能够有效地改善发动机转子振动特性，也利于大幅度降低发动机的成本，提高发动机的性价比。小型涡扇发动机设计转速高，一般每分钟达到几万甚至十几万转的转速，如果转子动力学设计不好，支撑轴承的振动会很差，导致发动机寿命和可靠性降低。分流段使本发明带整流功能，将进口气流进行分流，分成内涵气流和外涵气流，提高风扇转子和压气机转子工作效率。其中，从分流内涵道15流出的空气经内涵道气流通道12流向掺混式喷气管21；从分流外涵道16流出的空气经外涵道气流通道13流向掺混式喷气管。采用甩油盘式燃烧室设计，对比传统的顺流燃烧室，甩油盘式燃烧室减少了火焰筒壁面积，能有效减少火焰筒壁面的冷却气量，提高燃烧效率，降低燃烧室重量，提高整机推重比。采用单轴设计，避免了双轴涡扇发动机的同心轴系问题和复杂的流道结构，简化了结构设计、减少了零件数量，达到降低制造成本、增大推重比的目的。转子支撑采用1-1-0的结构方案，且前后支点都
可止推，具有更好的转子动力学特性。

技术特征：

1.带进口预旋叶片和甩油盘燃烧室的单轴涡扇发动机，其特征是，包括机匣，所述机匣中依次设有进气通道、风扇、离心压气机、甩油盘燃烧室、涡轮和掺混式喷气管，所述进气通道中设有前锥，所述前锥和所述机匣之间设有多个预旋叶片，所述预旋叶片的内端固连在所述前锥上，所述预旋叶片的外端固连在机匣上。2.根据权利要求1所述的带进口预旋叶片和甩油盘燃烧室的单轴涡扇发动机，其特征是，所述风扇包括风扇和设置在风扇上的若干的风扇叶片，所述离心压气机包括压气机和设置在压气机上的压气机扇叶，所述风扇、所述压气机固连在转轴上，转轴转动设置在机匣中，所述转轴上设有多个喷油嘴，各喷油嘴沿所述转轴的周向设置，喷油嘴朝向所述甩油盘燃烧室设置，转轴上设有燃油通道，燃油通道用于为喷油嘴供油。3.根据权利要求2所述的带进口预旋叶片和甩油盘燃烧室的单轴涡扇发动机，其特征是，所述机匣中固连有涡轮导向器，涡轮导向器固连在支撑件上，所述转轴转动连接在支撑件上。4.根据权利要求3所述的带进口预旋叶片和甩油盘燃烧室的单轴涡扇发动机，其特征是，所述支撑件和所述转轴之间设有后轴承。5.根据权利要求4所述的带进口预旋叶片和甩油盘燃烧室的单轴涡扇发动机，其特征是，所述转轴的前端转动连接在前锥上，所述前锥和所述转轴的前端之间设有前轴承。6.根据权利要求1所述的带进口预旋叶片和甩油盘燃烧室的单轴涡扇发动机，其特征是，所述机匣中设有分流段，分流段位于所述风扇和所述甩油盘燃烧室之间，分流段包括分流内涵道和分流外涵道，分流内涵道和分流外涵道上分别设有涵道静子。

技术总结

带进口预旋叶片和甩油盘燃烧室的单轴涡扇发动机，涉及航空发动机技术领域，用于降低风扇强度需求。带进口预旋叶片和甩油盘燃烧室的单轴涡扇发动机，包括机匣，所述机匣中依次设有进气通道、风扇、离心压气机、甩油盘燃烧室、涡轮和掺混式喷气管，所述进气通道中设有前锥，所述前锥和所述机匣之间设有多个预旋叶片，所述预旋叶片的内端固连在所述前锥上，所述预旋叶片的外端固连在机匣上。述预旋叶片的外端固连在机匣上。述预旋叶片的外端固连在机匣上。