具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機及大型飛行器的制作方法

本發(fā)明涉及航空發(fā)動機，特別地，涉及一種具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機。此外，本發(fā)明還涉及一種包括上述具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機的大型飛行器。

背景技術：

1、大型飛行器的動力系統(tǒng)均采用空氣渦輪起動機進行起動，空氣渦輪起動機需要得到高壓氣源保障才能工作，大型飛行器空氣渦輪起動機的工作原理：通過一個專用的高壓氣源將高壓空氣導入空氣渦輪起動機的渦輪機組，空氣經過渦輪葉片高速旋轉產生動力，從而驅動傳動裝置，進而帶動大型飛行器的動力系統(tǒng)轉動。

2、目前，為大型飛行器的空氣渦輪起動機提供高壓氣源的方式通常采用機場地面提供高壓氣源和飛行器自帶輔助動力裝置制造高壓氣源兩種方式，對于具有多個動力裝置的大型飛行器來說，這兩種起動方式均需要數(shù)十分鐘的準備，才能全部起動大型飛行器的動力系統(tǒng)，其起飛準備時間過長，極大的影響緊急任務的執(zhí)行，如果遇到需要同時緊急起飛多架飛行器的情況，更是無法滿足起飛需求；此外，對于沒有機場地面保證且飛行器自帶輔助動力裝置不能用的情況，大型飛行器的動力系統(tǒng)則缺了備用起動方案。

3、火藥也在如今的航空動力起動領域有部分應用，其一般應用在導彈的微型渦噴發(fā)動機中，其基本原理是將火藥布設于燃燒室內，利用火藥產生高溫高壓燃氣，燃氣沖擊微型渦噴發(fā)動機的渦輪葉片帶動轉子旋轉，從而完成發(fā)動機點火起動的過程，由于導彈本身不需要考慮重復使用，火藥起動只需使用一次，故可在裝配渦噴發(fā)動機時將火藥布設于燃燒室中。而大型飛行器若采用此種結構，則不能重復使用火藥起動，存在中途停機后無法再次起動的問題，且直接用火藥爆燃產生的高溫高壓燃氣直接吹大型飛行器動力裝置的渦輪葉片，會對大型飛行器動力裝置的渦輪葉片造成損耗，影響使用壽命，甚至可能影響飛行的穩(wěn)定性。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機，以解決現(xiàn)有的大型飛行器的空氣渦輪起動機起動大型飛行器動力裝置的時間過長，極大的影響緊急任務的執(zhí)行，且缺乏備用起動方案的技術問題。

2、根據本發(fā)明的一個方面，提供一種具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機，包括渦輪機組、用于將高壓空氣引入渦輪機組的導流腔、用于將高壓空氣引入所述導流腔的引氣管、用于帶動飛行器的動力系統(tǒng)的傳動軸、用于連接所述渦輪機組與所述傳動軸的傳動機構及用于在應急狀態(tài)使用以產生的高溫高壓氣體的火藥起動裝置，所述引氣管上布設有用于連接高壓氣源設備的第一接口、用于連接所述火藥起動裝置的第二接口、用于連通所述導流腔的第三接口及用于切換所述第三接口與所述第一接口連通或與所述第二接口連通的隔板。

3、進一步地，所述引氣管的內圓周壁上布設有與所述隔板適配的止擋環(huán)及用于鉸接所述隔板的鉸接座，所述止擋環(huán)布設于所述第一接口與所述第二接口之間，所述鉸接座布設于所述止擋環(huán)與所述第二接口之間。

4、進一步地，所述隔板上布設有與所述止擋環(huán)的內徑適配的第一密封圓弧及與所述第二接口的內徑適配的第二密封圓弧。

5、進一步地，所述鉸接座布設于所述引氣管的內圓周壁的底端，所述隔板的重心向所述第一密封圓弧偏置。

6、進一步地，所述火藥起動裝置包括與所述第二接口連通的安放筒、與所述安放筒形成容納腔的底塞、布設于所述容納腔內的火藥柱及布設于所述底塞上的用于引燃所述火藥柱的撞針。

7、進一步地，所述撞針布設于所述底塞的中心位置。

8、進一步地，所述安放筒的底端布設有沿其徑向向外延伸的第一卡環(huán)，所述底塞的頂端布設有沿其徑向向外延伸的第二卡環(huán)，所述第一卡環(huán)與所述第二卡環(huán)通過卡箍連接，所述卡箍包括第一卡箍、第二卡箍和卡鎖，所述第一卡箍的第一端與所述第二卡箍的第一端鉸接，所述第一卡箍和所述第二卡箍的內壁上分別開設有凹槽，所述凹槽與所述第一卡環(huán)和所述第二卡環(huán)適配，所述第一卡箍的第二端上布設有第一緊固架，所述第二卡環(huán)的第二端上布設有第二緊固架，所述第一緊固架和所述第二緊固架上分別開設有u型槽，所述卡鎖包括與所述u型槽適配的連桿及布設于所述連桿第一端上的鎖頭，所述連桿的第二端通過鉸接軸與所述第二緊固架鉸接。

9、進一步地，所述火藥柱包括與所述安放筒內徑適配的外包金屬殼體、布設于所述外包金屬殼體底端的底火層及填充于所述外包金屬殼體內的固體火藥層。

10、進一步地，所述外包金屬殼體底端的外側壁上布設有止口，所述安放筒上布設有與所述止口適配的卡槽。

11、根據本發(fā)明的另一方面，還提供了一種大型飛行器其特征在于，其上述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機。

12、本發(fā)明具有以下有益效果：

13、本發(fā)明的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機，采用常規(guī)方式起動時，隔板封堵第二接口，第三接口與第一接口連通，高壓氣源設備提供的高壓空氣通過第一接口、第三接口、導流腔沿軸向導入渦輪機組，高壓空氣推動渦輪機組的渦輪葉片高速旋轉產生動力，渦輪葉片驅動傳動機構帶動傳動軸，從而帶動飛行器的動力系統(tǒng)的轉動；在應急狀態(tài)起動時，隔板封堵第一接口，第三接口與第二接口連通，引燃火藥起動裝置產生的高溫高壓氣體通過第二接口、第三接口、導流腔沿軸向導入渦輪機組，能快速驅動渦輪機組的渦輪葉片轉動，從而通過傳動軸帶動大型飛行器動力裝置轉動，能使得大型飛行器在數(shù)分鐘內實現(xiàn)起飛，由導流腔將引導高溫高壓氣體沿軸向均勻地吹徑向安裝的渦輪葉片，每個渦輪葉片都均勻承力，能降低對空氣渦輪起動機的渦輪葉片的損耗，空氣渦輪起動機的渦輪效率高且壽命長；此外，由于火藥起動裝置燃燒產生的高溫高壓氣體沖擊的是空氣渦輪起動機的渦輪葉片，不會對大型飛行器動力裝置的渦輪葉片造成影響，能保證大型飛行器動力裝置的使用壽命及飛行的穩(wěn)定性；引氣管為三通管結構，火藥起動裝置布設于引氣管上，通過第二接口用于將火藥起動裝置燃燒產生的高溫高壓氣體引入導流腔，能通過換裝火藥起動裝置實現(xiàn)重復的火藥起動，能滿足在應急狀態(tài)大型飛行器的緊急起飛需求，可在沒有機場地面保證且飛行器自帶輔助動力裝置不能用的情況下為大型飛行器動力裝置提供第三起動備份，具有極大的推廣價值。

14、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

技術特征：

1.一種具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機，其特征在于，包括渦輪機組（3）、用于將高壓空氣引入渦輪機組（3）的導流腔（2）、用于將高壓空氣引入所述導流腔（2）的引氣管（1）、用于帶動飛行器的動力系統(tǒng)的傳動軸（5）、用于連接所述渦輪機組（3）與所述傳動軸（5）的傳動機構（4）及用于在應急狀態(tài)使用以產生的高溫高壓氣體的火藥起動裝置（6），所述引氣管（1）上布設有用于連接高壓氣源設備的第一接口（11）、用于連接所述火藥起動裝置（6）的第二接口（12）、用于連通所述導流腔（2）的第三接口（13）及用于切換所述第三接口（13）與所述第一接口（11）連通或與所述第二接口（12）連通的隔板（14）。

2.根據權利要求1所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機，其特征在于，所述引氣管（1）的內圓周壁上布設有與所述隔板（14）適配的止擋環(huán)（15）及用于鉸接所述隔板（14）的鉸接座（16），所述止擋環(huán)（15）布設于所述第一接口（11）與所述第二接口（12）之間，所述鉸接座（16）布設于所述止擋環(huán)（15）與所述第二接口（12）之間。

3.根據權利要求2所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機，其特征在于，所述隔板（14）上布設有與所述止擋環(huán)（15）的內徑適配的第一密封圓弧（141）及與所述第二接口（12）的內徑適配的第二密封圓?。?42）。

4.根據權利要求3所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機，其特征在于，所述鉸接座（16）布設于所述引氣管（1）的內圓周壁的底端，所述隔板（14）的重心向所述第一密封圓?。?41）偏置。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機，其特征在于，所述火藥起動裝置（6）包括與所述第二接口（12）連通的安放筒（61）、與所述安放筒（61）形成容納腔的底塞（62）、布設于所述容納腔內的火藥柱（63）及布設于所述底塞（62）上的用于引燃所述火藥柱（63）的撞針（64）。

6.根據權利要求5所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機，其特征在于，所述撞針（64）布設于所述底塞（62）的中心位置。

7.根據權利要求5所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機，其特征在于，所述安放筒（61）的底端布設有沿其徑向向外延伸的第一卡環(huán)（611），所述底塞（62）的頂端布設有沿其徑向向外延伸的第二卡環(huán)（621），所述第一卡環(huán)（611）與所述第二卡環(huán)（621）通過卡箍（65）連接，所述卡箍（65）包括第一卡箍（651）、第二卡箍（652）和卡鎖，所述第一卡箍（651）的第一端與所述第二卡箍（652）的第一端鉸接，所述第一卡箍（651）和所述第二卡箍（652）的內壁上分別開設有凹槽（653），所述凹槽（653）與所述第一卡環(huán)（611）和所述第二卡環(huán)（621）適配，所述第一卡箍（651）的第二端上布設有第一緊固架（654），所述第二卡環(huán)（621）的第二端上布設有第二緊固架（655），所述第一緊固架（654）和所述第二緊固架（655）上分別開設有u型槽（656），所述卡鎖包括與所述u型槽（656）適配的連桿（658）及布設于所述連桿（658）第一端上的鎖頭（659），所述連桿（658）的第二端通過鉸接軸（657）與所述第二緊固架（655）鉸接。

8.根據權利要求5所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機，其特征在于，所述火藥柱（63）包括與所述安放筒（61）內徑適配的外包金屬殼體（631）、布設于所述外包金屬殼體（631）底端的底火層（632）及填充于所述外包金屬殼體（631）內的固體火藥層（633）。

9.根據權利要求8所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機，其特征在于，所述外包金屬殼體（631）底端的外側壁上布設有止口（634），所述安放筒（61）上布設有與所述止口（634）適配的卡槽。

10.一種大型飛行器，其特征在于，包括權利要求1至9中任一項所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機。

技術總結
本發(fā)明公開了一種具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機及大型飛行器，包括渦輪機組、導流腔、引氣管、傳動軸、傳動機構及火藥起動裝置，引氣管上布設有用于連接高壓氣源設備的第一接口、用于連接火藥起動裝置的第二接口、用于連通導流腔的第三接口及用于切換第三接口與第一接口連通或與第二接口連通的隔板；其通過火藥起動裝置快速驅動渦輪機組的渦輪葉片轉動，從而通過傳動軸帶動大型飛行器動力裝置轉動，能使得大型飛行器在數(shù)分鐘內實現(xiàn)起飛，且不會對大型飛行器動力裝置造成影響，能通過換裝火藥起動裝置實現(xiàn)重復的火藥起動，能滿足在應急狀態(tài)大型飛行器的緊急起飛需求，具有極大的推廣價值。

技術研發(fā)人員：張坤,金海良,肖為,周淳,張鑫,吳吉昌
受保護的技術使用者：中國航發(fā)湖南動力機械研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19