帶補氣增壓裝置的渦輪風扇發(fā)動機的制作方法
【專利摘要】帶補氣增壓裝置的渦扇發(fā)動機，包括依次連接的風扇、外涵道、軸流式壓氣機、蒸發(fā)式燃燒室、渦輪、尾噴管及補氣增壓裝置——空氣溫度、壓力及轉速測量儀、壓縮空氣管、放氣活門和供氣機，在啟動后通過補氣增壓裝置向自然吸氣運行中的渦扇發(fā)動機進氣口或蒸發(fā)式燃燒室噴入大于進氣壓力或大于壓縮后壓縮空氣壓力、不超過渦扇發(fā)動機機械強度承受力的壓縮空氣，在不提高渦輪前燃氣溫度的前提下燃燒做功，將推力增大，然后逐漸減少至停止噴射，用逐漸增多的自然吸氣使推力保持增大，增壓比提高并保持不變，這時渦扇發(fā)動機的增壓比、推重比提高，但其風扇、軸流式壓氣機、渦輪的級數(shù)不增式，渦輪前燃氣溫度不提高。
【專利說明】
帶補氣増壓裝置的渦輪風扇發(fā)動機
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種帶補氣增壓裝置的渦輪風扇發(fā)動機，屬渦扇特別是軍用渦扇發(fā)動機技術領域。
【背景技術】
[0002]目前的渦扇發(fā)動機，要提高增壓比、增大推力，主要是增多風扇、軸流式壓氣機、渦輪的總的級數(shù)或者是提高渦輪前燃氣溫度，但前者增大重量和體積，對提高推重比不利，后者必須使用耐高溫、性能好的渦輪葉片材料，涂層材料及先進的冷卻技術，雖然目前最先進的軍用渦扇發(fā)動機F119的渦輪前燃氣溫度已高達1720°C，但繼續(xù)提高是非常困難的，在不增多風扇、軸流式壓氣機、渦輪的級數(shù)，不提高渦輪前燃氣溫度的前提下，變循環(huán)發(fā)動機YF120雖然用一個被動旁路系統(tǒng)使發(fā)動機可以單涵或雙涵模式更加高效的工作，但其增壓比、推重比提高不大，除此之外，要提高增壓比和推重比，目前的渦扇發(fā)動機是無法做到的，在渦輪增壓柴油機中，通過學習渦輪增壓、增大進氣壓力，提高了功重比，特別是超高壓比增壓系統(tǒng)，其壓氣機的增壓比高達4?8，功率是非增壓型的2?5倍，熱負荷卻幾乎不變，而目前的渦扇發(fā)動機在啟動后工作過程中都是從空氣中自然吸氣，并且渦扇發(fā)動機的結構不同于柴油機，不能用渦輪增壓來增大進氣壓力，這對提高增壓比和推重比是不利的。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種在不增多風扇、軸流式壓氣機、渦輪的級數(shù)，不提高渦輪前燃氣溫度的前提下，提高增壓比和推重比的帶補氣增壓裝置的渦輪風扇發(fā)動機。
[0004]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:帶補氣增壓裝置的渦輪風扇發(fā)動機，包括依次連接的風扇、外涵道、軸流式壓氣機、蒸發(fā)式燃燒室、渦輪、尾噴管，其特征是還包括補氣增壓裝置一一空氣溫度測量儀、空氣壓力測量儀、轉速測量儀、壓縮空氣管、放氣活門及供氣機；所述空氣溫度測量儀、空氣壓力測量儀分別連接渦扇發(fā)動機以及供氣機的放氣活門處，在渦扇發(fā)動機還有轉速測量儀，壓縮空氣管的進氣口通過放氣活門連接供氣機，其噴氣口連接渦扇發(fā)動機，并且渦扇發(fā)動機還能從空氣中自然吸氣；在啟動后根據(jù)空氣溫度測量儀、空氣壓力測量儀及轉速測量儀的測量數(shù)據(jù)，通過壓縮空氣管、放氣活門及供氣機向自然吸氣運行中的渦扇發(fā)動機噴入大于其進氣壓力或大于軸流式壓氣機壓縮后壓縮空氣壓力，不超過渦扇發(fā)動機機械強度承受力的壓縮空氣，與渦扇發(fā)動機從空氣中的進氣一起，即增大進氣壓力或增大壓縮后壓縮空氣的壓力，在不提高渦輪前燃氣溫度的前提下燃燒做功，將推力增大，然后逐漸減少至停止噴射，用渦扇發(fā)動機從空氣中逐漸增多的自然吸氣使推力保持增大，增壓比提尚并保持不變。
[0005]所述空氣溫度測量儀、空氣壓力測量儀分別連接渦扇發(fā)動機進氣口、軸流式壓氣機后。
[0006]所述空氣溫度測量儀、空氣壓力測量儀分別連接渦扇發(fā)動機軸流式壓氣機后。
[0007]所述壓縮空氣管的噴氣口連接但不堵住渦扇發(fā)動機進氣口。
[0008]所述壓縮空氣管的噴氣口連接蒸發(fā)式燃燒室，但不堵住軸流式壓氣機與蒸發(fā)式燃燒室之間的氣流通道。
[0009]所述供氣機是燃氣渦輪機。
[0010]采用上述結構后，由于有補氣增壓裝置一一空氣溫度、壓力測量儀、轉速測量儀、壓縮空氣管、放氣活門及供氣機，在啟動后根據(jù)空氣溫度、壓力測量儀、轉速測量儀的測量數(shù)據(jù)，通過壓縮空氣管、放氣活門、供氣機向自然吸氣運行中的渦扇發(fā)動機進氣口或蒸發(fā)式燃燒室噴入大于其進氣壓力或大于壓縮后壓縮空氣壓力，不超過渦扇發(fā)動機機械強度承受力的壓縮空氣，與渦扇發(fā)動機從空氣中的進氣一起，即增大進氣壓力或增大壓縮后壓縮空氣的壓力，在不提高渦輪前燃氣溫度的前提下燃燒做功，將推力增大，然后逐漸減少至停止噴射，用渦扇發(fā)動機從空氣中逐漸增多的自然吸氣使推力保持增大，增壓比提高并保持不變，這時渦扇發(fā)動機的增壓比、推重比提高，但其風扇、軸流式壓氣機、渦輪的級數(shù)不增多，渦輪前燃氣溫度不提高。
【附圖說明】
[0011]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細的描述:
[0012]圖1是本發(fā)明的帶補氣增壓裝置的渦扇發(fā)動機的第一個結構示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的帶補氣增壓裝置的渦扇發(fā)動機的第二個結構示意圖。
[0014]圖中，1、風扇；2、空氣溫度測量儀；3、空氣壓力測量儀；4、外涵道；5、轉速測量儀；
6、軸流式壓氣機；7、壓縮空氣管；8、蒸發(fā)式燃燒室；9、禍輪；10、尾噴管；11、放氣活門；12、供氣機。
【具體實施方式】
[0015]參照附圖1和2，本發(fā)明所述的帶補氣增壓裝置的渦輪風扇發(fā)動機包括依次連接的風扇1、外涵道4、軸流式壓氣機6、蒸發(fā)式燃燒室8、渦輪9及尾噴管10，還有補氣增壓裝置一一空氣溫度測量儀2、空氣壓力測量儀3、轉速測量儀5、壓縮空氣管7、放氣活門11及供氣機12 ;其中空氣溫度測量儀2、空氣壓力測量儀3分別連接渦扇發(fā)動機進氣口、軸流式壓氣機6后，或軸流式壓氣機6后、供氣機12的放氣活門11處；轉速測量儀5連接或不連接渦扇發(fā)動機的轉軸軸承；壓縮空氣管7的進氣口，可以連接渦扇發(fā)動機進氣口但不堵住進氣口，如圖1所示；其噴氣口也可以連接蒸發(fā)式燃燒室8，但不堵住軸流式壓氣機6與蒸發(fā)式燃燒室8之間的氣流通道，如圖2所示。
[0016]當所述帶補氣增壓裝置的渦扇發(fā)動機為本發(fā)明圖1、2所示的渦扇發(fā)動機時，在啟動后根據(jù)空氣溫度測量儀2、空氣壓力測量儀3分別測出的進氣口的進氣溫度、壓力，軸流式壓氣機6后的壓縮空氣的溫度、壓力，供氣機12的出氣溫度、壓力，以及轉速測量儀5測出的發(fā)動機轉速所對應的推力，通過壓縮空氣管7、放氣活門11、供氣機12向進氣口或蒸發(fā)式燃燒室8噴入大于進氣壓力或大于軸流式壓氣機6壓縮后壓縮空氣壓力，不超過渦扇發(fā)動機機械強度承受力的適當壓力、流量的壓縮空氣，與渦扇發(fā)動機從空氣中的進氣一起，即增大進氣壓力或增大壓縮后壓縮空氣的壓力，在不提高渦輪9前燃氣溫度的前提下燃燒做功，將推力增大，然后逐漸減少至停止噴射，用渦扇發(fā)動機從空氣中逐漸增多的自然吸氣使推力保持增大，增壓比提高并保持不變，其過程如前文所述，例如將進氣壓力或軸流式壓氣機6壓縮后壓縮空氣的壓力增大2倍左右，并將推力增大2倍左右，增壓比、推重比必提高。
[0017]在本實施例中，上述過程可以由計算機控制，也可手動控制；風扇1、軸流式壓氣機6、渦輪9的級數(shù)可根據(jù)需要選擇；空氣溫度測量儀2、空氣壓力測量儀3、轉速測量儀5可以為符合使用條件的各種溫度、壓力、轉速測量儀，如傳感器測量儀等，其中轉速測量儀5可以是接觸式的，也可以是不接觸式的，接觸式的如電磁測速儀可以連接渦扇發(fā)動機的轉軸軸承，若渦扇發(fā)動機中有上述測量儀，可以共用或不共用；尾噴管10中可有或無加力燃油噴咀；供氣機12為燃氣渦輪機，結構可以是目前輔助動力裝置APU中的各種，也可以與目前輔助動力裝置APU的結構不同，但其功率和供氣能力必須滿足本發(fā)明的需要，可以帶動或不帶動發(fā)電機；本發(fā)明的渦扇發(fā)動機還可以有防喘放氣活門或放氣帶，進氣口導流葉片等。
【主權項】
1.帶補氣增壓裝置的渦輪風扇發(fā)動機，包括依次連接的風扇(1)、外涵道(4)、軸流式壓氣機出)、蒸發(fā)式燃燒室(8)、渦輪(9)、尾噴管(10)，其特征是還包括補氣增壓裝置一一空氣溫度測量儀(2)、空氣壓力測量儀(3)、轉速測量儀(5)、壓縮空氣管(7)、放氣活門(11)及供氣機(12);所述空氣溫度測量儀(2)、空氣壓力測量儀(3)分別連接渦扇發(fā)動機及供氣機(12)的放氣活門(11)處；在渦扇發(fā)動機還有轉速測量儀(5)、壓縮空氣管(7)的進氣口通過放氣活門(11)連接供氣機，其噴氣口連接渦扇發(fā)動機，并且渦扇發(fā)動機還能從空氣中自然吸氣；在啟動后根據(jù)空氣溫度測量儀(2)、空氣壓力測量儀(3)及轉速測量儀(5)的測量數(shù)據(jù)，通過壓縮空氣管(7)、放氣活門(11)、供氣機(12)，向自然吸氣運行中的渦扇發(fā)動機噴入大于其進氣壓力或大于軸流式壓氣機(6)壓縮后壓縮空氣壓力、不超過渦扇發(fā)動機機械強度承受力的壓縮空氣，與渦扇發(fā)動機從空氣中的進氣一起，即增大進氣壓力或增大壓縮后壓縮空氣的壓力，在不提高渦輪(9)前燃氣溫度的前提下燃燒做功，將推力增大，然后逐漸減少停止噴射，用渦扇發(fā)動機從空氣中逐漸增多的自然吸氣使推力保持增大、增壓比提尚并保持不變。2.根據(jù)權利要求1所述的帶補氣增壓裝置的渦輪風扇發(fā)動機，其特征是所述溫度測量儀(2)、空氣壓力測量儀(3)分別連接渦扇發(fā)動機進氣口和軸流式壓氣機(6)后。3.根據(jù)權利要求1所述的帶補氣增壓裝置的渦輪風扇發(fā)動機，其特征是所述空氣溫度測量儀(2)、空氣壓力測量儀(3)分別連接軸流式壓氣機(6)后。4.根據(jù)權利要求1所述的帶補氣增壓裝置的渦輪風扇發(fā)動機，其特征是所述壓縮空氣管(7)的噴氣口連接但不堵住渦扇發(fā)動機進氣口。5.根據(jù)權利要求1所述的帶補氣增壓裝置的渦輪風扇發(fā)動機，其特征是所述壓縮空氣管(7)的噴氣口連接蒸發(fā)式燃燒室(8)，但不堵住軸流式壓氣機(6)與蒸發(fā)式燃燒室(8)之間的氣流通道。6.根據(jù)權利要求1所述的帶補氣增壓裝置的渦輪風扇發(fā)動機，其特征是所述供氣機(12)是燃氣渦輪機。
【文檔編號】F02K3/06GK105986932SQ201510061591
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月6日
【發(fā)明人】李吉光
【申請人】李吉光