[发明专利]一种蒸汽循环辅助的飞机发动机燃气循环系统设计方法

说明书

本发明在保留现代军机发动机原有的燃气循环的基础上增加了利用废热的水蒸汽循环。它是从高压压气机中抽气，利用该压力推动水通过喷嘴喷入隔热挡板和高压透平之间。把原有的隔热挡板设计成一个离心压缩机叶轮。水在离心压缩机的作用下挤入叶片的根部。水在高温叶片中受热蒸发并在叶片的出气边顺着出去边的角度喷出。高温叶片的降温，喷射出去的水蒸汽的反作用力，增加了的混合工质密度都增加了发动机的推力。这个水蒸汽循环有独立的工质，有独立的热源，有独立的压气机，独立的静叶，和燃气循环分享的动叶。它几乎没有增加重量，没有占用的空间的。解决了军用飞机发动机在起飞加力的时候动力不足，疲劳寿命短的问题，提高了热效率。

技术领域

本发明属于飞机发动机和飞机发动机衍生的燃气轮机技术领域，特别涉及一种新的蒸汽循环辅助的飞机发动机燃气循环系统设计方法。

背景技术

1.蒸汽轮机主要包括锅炉，汽轮机和冷凝器三个部分。它是燃料在锅炉燃烧室中燃烧，把锅炉中的水变为一定压力和温度的水蒸汽。蒸汽通过管道进入汽轮机，膨胀做功推动汽轮机转动做功后的蒸汽回到冷凝器被冷却成水再送回锅炉进行下一个循环。

2.燃气轮机也是三个部分，压气机，燃烧室和燃气涡轮。它是空气从空气入口进入燃气轮机，高速旋转的压气机把空气压缩为高压空气后送入燃烧室，燃料在燃烧室燃烧，产生高温高压燃气，高温高压燃气在涡轮机中膨胀做功推动涡轮做功

3.航空燃气涡轮发动机改型的地面燃气轮机。

地面燃气轮机大体可以分为两类：一类是工业型，一类是航机改装型.工业型是按地面要求而设计的，主要的要求是寿命长，能长期安全运行，少用贵重金属材料。航空发动机改装的燃气轮机，主要是去掉尾喷管并适当改进后，加装动力涡轮；对涡轮风扇发动机，去掉或改变前面的风扇部分，适当变更涡轮，去掉尾喷管，加装动力涡轮。航空燃气涡轮发动机改型主要特点是：体积小重量轻，单位重量发出的功率大。

4.燃气轮机联合循环

燃气轮机联合循环是指将燃气轮机和蒸汽轮机组合起来的一种发电方式，主要由燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机三部分构成。把燃气轮机和蒸汽动力装置联合成为一个整体的装置。根据热力学第二定律，对任何一种热力发动机，循环工作介质的加热温度越高、放热温度越低，热效率就越高。20世纪70年代末，燃气轮机中的燃气初温已过1200℃，加热温度是很高的，但它的放热温度也高，约为450～550 ℃，不少热量随排气进入大气，故热效率最高只达38％。现代的大型蒸汽动力装置因受结构和材料的限制，新蒸汽温度一般不超过600℃，但它的放热温度也较低，热效率最高只达38～39％。燃气-蒸汽联合循环装置(简称联合循环装置)能把两者的优点结合起来。它的循环既具有燃气轮机的加热高温，又具有蒸汽动力装置的放热低温，从而有较高的热效率。联合循环发电效率近57-58％.

5.现代燃气轮机技术被认为是高效洁净利用化石资源的很好技术，尤其是湿空气透平循环被誉为21世纪的新型动力循环。湿空气透平循环的工质是在传统工质中注入水或水蒸气，水蒸气比热容大，传热好，有良好的膨胀和载热性能，湿化后可以提高循环的效率。