[发明专利]一种具有串联增压功能的多级涡轮风扇发动机

说明书

本发明公开了一种具有串联增压功能的多级涡轮风扇发动机，属于航空涡轮风扇发动机技术领域，包括加压涵道、多级涡轮风扇、尾部增压喷嘴，加压涵道中设置有多级涡轮风扇，尾部增压喷嘴设置在所述高压加速通道的出口处。本发明解决了常规敞开式单级螺旋桨发动机在负载大、气流速度高时叶片效率低下的问题，通过中部封闭的加压涵道和多级涡轮风扇驱动单元的连续涡轮增压能力以及尾部增压喷嘴的增压喷流功能，来提升发动机的整体输出效率，可在不增加静叶的情况下，通过两级相邻叶片的反向对转，来提高级间增压效率，降低发动机重量。用于涡轮风扇叶片封闭于加速涵道内部的新型直升机或相关飞行器的高效驱动动力系统。

技术领域

本发明涉及航空涡轮风扇发动机技术领域，具体涉及一种具有串联增压功能的多级涡轮风扇发动机。

背景技术

普通直升机、四旋翼无人机等驱动装置，一般为开放式单浆或者双螺旋浆旋翼系统。螺旋桨产生的升力，与通过螺旋桨向下的气流速度，近似呈平方反比关系。当通过直升机螺旋桨的垂直向下的气流速度过大时，会导致螺旋桨的升力和发动机效能的迅速下降，从而影响和限制了普通直升机或多旋翼无人机的载重能力和续航时间的进一步提升。为此，提出一种具有串联增压功能的多级涡轮风扇发动机。

公开号为CN209483501U、公开日2019年10月11日的中国实用新型专利申请公开了多级电动涡轮风扇喷气发动机，不足之处是：在两个相对的电机涡轮扇叶之间，其结构旋向没有反置；工作时运动方向也不是反向对转的；在该技术方案中此处通过静叶风扇来阻止气流的圆周向高速旋转，而大量的静叶风扇的设置，增加了发动机本身的重量，降低了发动机的推重比和持续增压效率。为此，提出一种具有串联增压功能的多级涡轮风扇发动机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决因大量静叶风扇的设置，增加了发动机本身的重量，降低了发动机的推重比和持续增压效率的问题，提供了一种具有串联增压功能的多级涡轮风扇发动机。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括加压涵道、多级涡轮风扇、尾部增压喷嘴，所述加压涵道包括依次设置的低压气流入口、中压加速通道、高压加速通道，所述尾部增压喷嘴设置在所述高压加速通道的出口处，所述多级涡轮风扇分别设置在所述低压气流入口、中压加速通道、高压加速通道内部，所述尾部增压喷嘴的气流截面积小于所述气流入口、中压加速通道、高压加速通道的截面积；

所述低压气流入口、中压加速通道、高压加速通道内部的各级涡轮风扇均包括两个或两个以上相互紧密靠近的成对涡轮风扇，成对安装的涡轮风扇叶片在工作时的运动方向呈反向对转状态。

更进一步地，所述多级涡轮风扇发动机还包括多个用于驱动多级涡轮风扇中各级涡轮风扇的驱动单元，直接控制每级涡轮风扇的转速和输出功率。

更进一步地，所述各级涡轮风扇均包括四个涡轮风扇，分别为自首至尾依次设置的第一涡轮风扇、第二涡轮风扇、第三涡轮风扇、第四涡轮风扇，所述驱动单元包括自首至尾依次设置的第一驱动单元、中间驱动单元与第二驱动单元，所述第一涡轮风扇与所述第一驱动单元连接，所述第二涡轮风扇、第三涡轮风扇分别与所述中间驱动单元连接，所述第四涡轮风扇与所述第二驱动单元连接。

更进一步地，所述第一驱动单元与所述加压涵道之间设置有支撑板，所述第一驱动单元与所述加压涵道之间通过支撑板连接，所述中间驱动单元、第二驱动单元与所述加压涵道之间均设置有静叶，所述中间驱动单元、第二驱动单元与所述加压涵道之间均通过所述静叶连接，所述第一涡轮风扇、第二涡轮风扇的叶片结构旋向相反，所述第二涡轮风扇的叶片与中间驱动单元上的静叶结构旋向相反，所述第三涡轮风扇、第四涡轮风扇的叶片结构旋向相反，所述第四涡轮风扇的叶片与第二驱动单元上的静叶结构旋向相反。

更进一步地，所述多级涡轮风扇发动机还包括一个用于驱动多级涡轮风扇中各级涡轮风扇的驱动单元，所述驱动单元与各级所述涡轮风扇之间均设置有传动结构，所述驱动单元通过所述传动结构间接控制每级涡轮风扇的转速和输出功率。