[实用新型]一种多轴系分布式可变布雷顿循环航空发动机

说明书

本实用新型公开了一种多轴系分布式可变布雷顿循环航空发动机，属于航空推进技术领域。该发动机包括风扇、压气机、燃烧室、涡轮和控制器。风扇由控制器起动电源供电，风扇叶片对空气做功，将空气引入压气机。然后通过压气机旋转叶片提升空气压力，送入燃烧室。燃烧室等温加热空气成高温高压燃气，等熵膨胀对涡轮叶片做功、带动涡轮感应轮毂旋转，将内能转化为旋转动能。同时产生感应电动势，将旋转动能又转换为了电能，输入到控制器中，经由控制器分配和电缆传输后，驱动风扇和压气机工作。本实用新型提升了发动机工作稳定性，提升了发动机效率和推力，同时也给航空发动机和飞行器的设计灵活度带来了极大的提升，有助于飞行器——发动机一体化设计。

技术领域

本实用新型属于航空推进技术领域，具体是一种多轴系分布式可变布雷顿循环航空发动机。

背景技术

喷气式航空发动机以布雷顿循环为理论基础，根据结构的不同，分为涡轮喷气式(通过尾喷管高温高速喷气产生推力)、涡轮风扇式(通过风扇加功的外涵气和尾喷管高温高速喷气产生推力)以及涡轮螺旋桨式(通过涡轮驱动螺旋桨对空气做功产生推力)几种典型类别。尽管结构上存在不同，但这些类型的发动机核心机(统称燃气发生器)工作原理几乎都遵循布雷顿循环的典型流程，即空气需要在压气机、燃烧器、涡轮中依次完成等熵压缩、等压加热、等熵膨胀，并在尾喷管中做等压排热，最终排放到大气中。

目前的喷气式航空发动机，压气机与涡轮通过刚性轴连接传扭，由空气在涡轮叶片间的等熵膨胀驱动涡轮高速旋转，再由涡轮轴将扭矩传递到压气机轴侧，并带动压气机以相同转速旋转，对空气进行等熵压缩。这一过程，整套压气机转子都必须工作在与涡轮相同转速下，这就导致了：

1.多级轴流式压气机各级叶片的设计和匹配难度很大；

2.当压气机转速偏离设计点或上游进气发生畸变时容易导致压气机“喘振”，并引发严重事故；

3.压气机与涡轮之间隔着燃烧室，这段距离需要通过一根较长的轴来连接，且为了克服轴的挠动变形和过临界转速时的弹性形变，往往轴径会设计的比较粗，增加结构重量，受燃烧室高温影响，轴自身的工况也十分恶劣；

4.风扇、压气机、燃烧室、涡轮必须设计在同一轴线上，导致发动机外形受到较大限制的同时，也使得在飞行器设计过程中必须充分考虑发动机的布置，影响了飞行器外形的进一步创新与优化。

过去，通过共轴线双转子甚至三转子、高低压压气机和涡轮的结构设计方案，可以使高低压涡轮各自工作在设计点转速上，拓宽发动机工作包线，降低“喘振”隐患，但也带来了结构更加复杂、转子系设计困难、可靠性降低等问题，且同样无法避免高低压压气机各级设计与匹配、轴中段挠动与弹性变形、发动机外形受限等问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决双转子、三转子航空发动机轴系结构复杂、转子系设计困难、可靠性低，且同样高低压压气机各级设计与匹配困难、轴中段挠动与弹性变形较大、发动机外形受压气机涡轮同轴限制等问题，提供了一种多轴系分布式可变布雷顿循环航空发动机；

所述的航空发动机包括风扇、压气机、燃烧室、涡轮和控制器。

风扇由风扇叶片、风扇感应轮毂和风扇绕线定子组成，风扇叶片安装在风扇感应轮毂上，风扇感应轮毂与风扇绕线定子同轴安装，风扇绕线定子由良导电体制成的线缆按一定匝数缠绕于柱状良导磁材料外部，线缆与控制器的风扇控制端子连接。

压气机由若干级压气机叶片、压气机感应鼓和压气机绕线定子组成；

每级压气机叶片分别安置在一个压气机感应鼓上。每个压气机感应鼓分别对应一个压气机绕线定子，且同轴安装；压气机绕线定子由良导电体制成的线缆按一定匝数缠绕于柱状良导磁材料外部，每个压气机绕线定子的输出线缆分别连接控制器中各单元压气机控制端子。

涡轮包括高压涡轮叶片、低压涡轮叶片、涡轮感应轮毂和涡轮绕线定子；