[发明专利]一种空水两用跨介质轴流式涡轮发动机

权利要求书

1.一种空水两用跨介质轴流式涡轮发动机，包括连接涡轮机燃烧室的壳体，壳体中部穿接轴，轴上连接轮盘，所述轮盘边缘连接涡轮叶栅，所述壳体上开设喷嘴，喷嘴入口端正对燃烧室，出口端正对涡轮叶栅，其特征在于，所述喷嘴包括多个采用部分进气安装模式的钻孔形斜切喷嘴和多个采用全周进气安装模式的矩形斜切喷嘴，所述钻孔形斜切喷嘴与矩形斜切喷嘴在同一圆周上，且所述钻孔形斜切喷嘴与矩形斜切喷嘴之间在圆周上的等角度排布。

2.根据权利要求1所述一种空水两用跨介质轴流式涡轮发动机，其特征在于，所述钻孔形斜切喷嘴具体构成为：包括在壳体上由外向涡轮叶栅方向开设的收缩段a、喉部a、扩张段a，所述收缩段a、喉部a、扩张段a中心轴线重合，所述喉部a为圆角，用于过度连接收缩段a、扩张段a，所述收缩段a沿中心轴线的截面线型采用苏联维氏线型，所述扩张段a沿中心轴线的截面线型为圆锥型。

3.根据权利要求2所述一种空水两用跨介质轴流式涡轮发动机，其特征在于，所述苏联维氏线型公式为：

式中，x表示喷嘴轴向坐标；r表示喷嘴在x处对应的截面半径，d_cr表示喉部a直径，r₁表示喉部a圆角半径，l₁表示收缩段a长度。

4.根据权利要求2所述一种空水两用跨介质轴流式涡轮发动机，其特征在于，所述喉部a的设计参数表达式为：

喷嘴喉部a直径为：

式中，m为工质质量流量，B_cr为喷管临界压比，T₀为工质在喷管进口的滞止温度，P₀位工质在喷管进口的滞止压强，R_g为工质气体常数，C_cr为喷管喉部临界速度；

喷嘴出口最小直径：

式中，d_eo为钻孔形斜切喷嘴有效出口直径，a_1，0为钻孔形斜切喷嘴的斜切角，y₀位钻孔形斜切喷嘴的扩张角；

喷嘴出口有效直径为：

式中，C_ft为喷管理论出口绝对速度。

5.根据权利要求2所述一种空水两用跨介质轴流式涡轮发动机，其特征在于，所述钻孔形斜切喷嘴流道中心轴线与壳体的边缘切线夹角为喷嘴斜切角，所述喷嘴斜切角为16°。

6.根据权利要求2所述一种空水两用跨介质轴流式涡轮发动机，其特征在于，所述钻孔形斜切喷嘴的扩张段a的扩张角为8°。

7.根据权利要求1所述一种空水两用跨介质轴流式涡轮发动机，其特征在于，所述矩形斜切喷嘴的具体构成为：包括在壳体上由外向涡轮叶栅方向开设的收缩段b、喉部b、扩张段b，所述收缩段b、喉部b、扩张段b中心轴线重合，所述喉部b为圆角，用于过度连接收缩段a、扩张段a，所述喉部b截面线型为由两段半径相同的圆弧连接形成的S型曲线，所述矩形斜切喷嘴的扩张段b的截面线型为一段贝塞尔曲线和一段直线段，所述贝塞尔曲线一端衔接喉部b，另一端衔接直线段。

8.根据权利要求7所述一种空水两用跨介质轴流式涡轮发动机，其特征在于，所述喉部b的最小口径为喉宽，喉部b的圆弧半径与喉宽比为0.5。

9.根据权利要求7所述一种空水两用跨介质轴流式涡轮发动机，其特征在于，所述喉部b的两个圆弧的角度均为5°。

10.根据权利要求1所述一种空水两用跨介质轴流式涡轮发动机，其特征在于，所述叶栅设计参数为：相对出气角与相对进气角相等β₁＝β₂，叶栅高H₁＝1.2d_e，叶栅宽B_b＝1.48d_e，叶栅截距t_b＝0.85d_e，叶栅边缘厚度S_b＝0.06d_e，叶栅数Z_n＝πD/t_b，压力面圆弧半径R₁＝B_b/2cosβ₁，吸力面圆弧半径R₂＝R₁-t_bsinβ₁，其中D表示涡轮中径，t_b表示叶栅截距，d_e表示喷管出口直径。