[实用新型]微型压气机隔热式静子轮盘

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种用于减少燃烧室向压气机的传热量，以提升压气机的性能的微型压气机隔热式静子轮盘。属于微型压气机设计技术领域。

背景技术

微型涡轮发动机(MTE)重量轻、功率大、能量密度高，可作为各种微小型导弹、无人机、乃至未来单兵飞行器的推进系统，是一种具有很好应用前景的新兴喷气推进动力装置。目前，国内外均已研制出了实用的机型，并且国外已将之投入了实用。微型涡轮发动机(MTE)还可用于发电装置，例如与燃料电池结合，构成高能量密度的分布式电源系统，具有热效率高、污染物排放量小等优点。微型涡轮发动机设计具有不同于常规发动机的特殊性：一方面，因为微型化而产生的低雷诺数流动、燃烧驻留时间短、制造工艺限制等问题对MTE的主要部件的设计和工作特性都产生了显著的影响；另一方面，由于微型涡轮发动机(MTE)整机结构紧凑、尺度小，因此其部件尺度(如盘体厚度)、部件与部件的间距都尽量缩短(达到毫米量级)，这样一来整机环境下的部件特性受其他部件或环境影响的程度就会很明显。目前关注微型涡轮发动机(MTE)设计特殊性的研究多集中在第一方面(如微型压气机(Borislav Sirakov，Yifang Gong，Alan Epstein，Choon Tan.Design and Characterization ofMicro-compressor Impellers.Vienana，Austria：Proceedings of ASME Turbo Expo，GT2004-53332，2004)、涡轮(Zhengping FENG，Qinghua DENG，Jun LI.AerothermodynamicDesign and NumericalSimulation of Radial Inflow Turbine Impeller for A 100kWMicroturbine.Nevade，USA：Proceedings of ASME Turbo Expo，GT2005-68276，2005)的气动设计，微尺度流动(樊菁，沈青.微尺度气体流动.力学进展，2002，vol.32(3))，微型环形燃烧室等曹海亮，徐进良.微尺度环形燃烧室的燃烧特性.自然科学进展，2006，vol.16(7))，然而对整机环境下各部件相互影响及匹配工作的研究还不多。国内外最新研究已揭示了靠近压气机的高温部件会向压气机大量传热，能显著影响循环工况、明显降低效率(如德国亚琛大学的D.Bohn等对车载涡轮增压器的厘米级压气机开展的研究，通过CFD计算(D.Bohn，T.Heuer，and K.Kusterer.ConjugateFlow and Heat Tranfer Investigation of A TurboCharger：Part I：NumericalResults.In Proceedings of ASME Turbo Expo 2003 Powerfor Land，Sea，and Air，Atlanta，Georgia，USA，2003)和实验测量(D.Bohn，N.Moritz，and M.Wolff，Conjugate Flow and Heat Tranfer Investigation of ATurboCharger：Part II-Experimental Results.In Proceedings of ASME TurboExpo2003 Power for Land，Sea，and Air，Atlanta，Georgia，USA，2003)说明了高温涡轮向压气机的传热会显著影响循环工况、使效率明显降低)。

发明内容

本实用新型的目的旨在克服现有技术所存在的缺陷，提出在微型发动机中热效应大于常规发动机，传热效应主要降低压气机性能，在压气机静子轮盘背部采用双层隔热结构，从而减少燃烧室向压气机的传热量，提高压气机及发动机整机性能。实现主要隔热功能的内隔热层采用由氧化铝纤维制成的陶瓷纤维隔热材料，外隔热层为反射热辐射的金属膜。

本实用新型的技术解决方案，其结构是压气机静子轮盘背部，采用双层隔热层结构。

本实用新型的机理：发动机微型化后传热效应大体会增大R_L^-2倍