[发明专利]内涵道涡轮风扇发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮风扇发动机，尤其是离心式涡轮风扇发动机，其独特之处在于它的推力风扇处于离心式压气机叶轮的中心部分。

背景技术

目前，公知的涡轮风扇发动机的推力风扇都是位于发动机的前端或后端，风扇所产生的低温气流处于发动机排出的高温气体的外侧，令高温气体的热能白白流失；现有的涡轮风扇发动机非常复杂，有大量的活动部件，使生产、运行和维护的成本较高。

发明内容

为了解决现有的涡轮风扇发动机排出高温气体的热能没有充分利用的问题；以及结构较为复杂，活动部件多的问题。本发明提供了更好地将高温气体的热能变为动能，从而提高发动机的推进效率；并大大地减少了发动机的零部件数量。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：采用中空的离心式压气机，并将离心式压气机叶轮、内涵道风扇和涡轮叶轮固定成一体；形成离心式压气机叶轮-内涵道风扇-涡轮叶轮一体部件。

进入发动机的空气可分为两部分，分别进入内涵道风扇和离心式压气机。

进入内涵道风扇的空气经过压缩后，以旋转的形式高速向后排出。

进入离心式压气机的空气经过压缩后，通过集气管和集气导管进入燃烧室，燃烧后的高温气体推动涡轮叶轮的旋转，使得离心式压气机叶轮-内涵道风扇-涡轮叶轮一体部件以主轴为中心旋转。

高温气体推动离心式压气机叶轮-内涵道风扇-涡轮叶轮一体部件旋转后，与内侧从内涵道风扇排出的旋转的常温气体相遇，从而产生了龙卷风的效应。龙卷风在旋转过程中遵守着流体力学的克罗科(Crocco)定理；即在一个旋涡的外围，如果外边热里边冷，就产生了一个沿半径方向内指的焓梯度，或是温度梯度，这个焓梯度越大，旋风的旋转强度就越大。在龙卷风的效应的作用下，高温气体使得内涵道风扇排出的旋转气体的旋转强度增强，使高温气体的热能变为动能，从而提高了发动机的推进效率。

本发明主要的活动部件就是离心式压气机叶轮-内涵道风扇-涡轮叶轮一体部件。因为涡轮叶轮和离心式压气机叶轮及内涵道风扇固定为一体，这样涡轮叶轮上的高温就很容易地通过离心式压气机机体散发，同时内涵道风扇产生的气流也对涡轮起着降温的作用。而主轴因不承受大扭矩，可减轻主轴的质量。

本发明的有益效果是，通过龙卷风效应-克罗科(Crocco)定理的实际应用，使发动机排出的热能变为动能，因此提高了内涵道涡轮风扇发动机的推进效率。发动机的活动部件大大减少，使得生产、运行和维护成本极大地降低。涡轮叶轮的降温能力提高，延长了涡轮叶轮的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明.

图1是本发明的机械正面原理图.

图2是本发明的机械侧面原理图.

图3是本发明的机械后面原理图.

图4是本发明的离心式压气机叶轮的正面图.

图5是本发明的离心式压气机叶轮的侧面图.

图6是本发明的离心式压气机叶轮-内涵道风扇-涡轮叶轮一体部件各个零件分开的图示.

图7是本发明的离心式压气机叶轮-内涵道风扇-涡轮叶轮一体部件正侧面图示.

图8是本发明的离心式压气机叶轮-内涵道风扇-涡轮叶轮一体部件后侧面图示.

图9是本发明的配件喷嘴气流通道正面图示.

图10是本发明的配件喷嘴气流通道前侧面图示.

图11是本发明的配件喷嘴气流通道的工作图示.

图12是本发明前侧面图示.

图13是本发明的横截面图示.

图14是本发明后侧面图示.

具体实施方式

在图1，图2和图3中，1.主轴，2.内涵道风扇，3.离心式压气机叶轮，4.涡轮叶轮，5.前壳壁，6.集气管，7.后壳壁，8.集气导管，9.燃烧室，10.喷嘴，11.喷嘴气流通道，12.后喷管，13.加力燃烧输油装置。

在图4和图5中，离心式压气机叶轮(3)以其轴心为圆心，指定的半径内为中空状态。

在图6，图7和图8中，1.主轴，2.内涵道风扇，3.离心式压气机叶轮，4.涡轮叶轮。

在图7和图8中，主轴(1)，内涵道风扇(2)，离心式压气机叶轮(3)和涡轮叶轮(4)固定成一体。

在图9和图10中，11.喷嘴气流通道。

在图11中，高温气流经过喷嘴(10)进入喷嘴气流通道(11)，喷嘴气流通道(11)使高温气流推动涡轮叶轮(4)的效率提高。

在图12、图13和图14中，启动时，外力驱动主轴(1)旋转，主轴(1)带动内涵道风扇(2)，离心式压气机叶轮(3)和涡轮叶轮(4)同时旋转；外界空气分为两部份，分别进入离心式压气机叶轮(3)和内涵道风扇(2)；进入内涵道风扇(2)的空气，在内涵道风扇(2)旋转的推用下，使空气向后移动；进入离心式压气机叶轮(3)的空气在离心式压气机叶轮(3)的高速旋转下，离心力使空气压缩，压缩空气经过集气管(6)和集气导管(8)输送到燃烧室(9)，压缩空气在燃烧室(9)内燃烧膨胀后通过喷嘴(10)，推动涡轮叶轮(4)旋转，喷嘴气流通道(11)使高温燃烧气体更好地推动涡轮叶轮(4)旋转，涡轮叶轮(4)同时带动内涵道风扇(2)，离心式压气机叶轮(3)和涡轮叶轮(4)旋转；高温气体在推动涡轮叶轮(4)旋转后与内涵道风扇(2)排出的低温气体接触，两部分气体运行方向成近似90度角相遇；而高温气体与低温气体的螺旋方向接近或重合，从而产生了克罗多(Crocco)定理-龙卷风效应：高温气体处在内涵道风扇(2)排出气体所产生的低温螺旋旋涡的外围，产生了一个沿半径方向内指的焓梯度，这个温度梯度为燃气的高温气体与内涵道风扇(2)排出常温气体之差，超过1000度；这样在后喷管(12)内，高温气体使得内涵道风扇(2)排出的旋转气体的旋转强度增强，将高温气体的热能变为动能，从而提高了发动机的推进效率；当高低温气体的充分混合后，即气体的含氧量均匀的状态下，加力燃烧输油装置(13)可根据需要喷射燃油，与含氧气体混合并二次燃烧，产生加力燃烧喷气推力。