一種旋轉燃燒室的燃氣渦輪發動機的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種旋轉燃燒室的燃氣渦輪發動機。本發明包括依次相鄰設置的壓氣機、燃燒室、渦輪；壓氣機末級為離心葉輪；燃燒室包括設置于高壓轉子上的轉盤，以及兩個以上設置于轉盤一側的環形燃燒腔室；每個環形燃燒腔室內均設有火焰腔，且在火焰腔內設有點火電嘴和燃油噴嘴；所述環形燃燒腔室位于轉盤邊緣，且位于離心葉輪圓周的外側；所述環形燃燒腔室與離心葉輪之間還設有折流板。高溫高壓燃氣直接推動燃燒室旋轉做功，燃氣無需冷卻，壓氣機末端排氣70%~80%可用于燃燒，熱效率可以一舉提高到60%以上，發動機性能可成倍提高。
【專利說明】
一種旋轉燃燒室的燃氣渦輪發動機
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種旋轉燃燒室，省卻高壓渦輪的燃氣渦輪發動機。
【背景技術】
[0002]現代航空發動機一一燃氣渦輪發動機被譽為現代工業皇冠，而高壓渦輪作為影響發動機性能的核心部件，處于極其嚴酷的高溫、高壓、高速的工作環境，因其制造難度之大、成本之高，被譽為現代工業皇冠上的鉆石，其加工技術無不被視為核心機密，各國均嚴格限制其技術出口，我國燃氣輪機技術受困于此久矣。
[0003]受高壓渦輪材料、工藝的制約，渦輪前燃氣溫度和壓力都受到嚴格的限制，一方面限定了壓氣機的增壓比，另一方面發動機燃燒室進氣的70%?80%都用于燃氣的冷卻以降低燃氣的溫度和壓力，只有20%?30%的進氣用于燃燒，整機的熱效率目前最高也就能到40%左右，而我國目前只有30%左右。
[0004]高壓渦輪本身也需要高效的冷卻，依靠壓氣機中間級引氣對高壓渦輪進行冷卻的冷卻系統結構也極其復雜。
【發明內容】
[0005]為了改善上述問題，本發明的目的在于提供一種旋轉燃燒室的燃氣渦輪發動機。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
一種旋轉燃燒室的燃氣渦輪發動機，包括依次相鄰設置的壓氣機、燃燒室、渦輪；
壓氣機包括低壓級，高壓級，壓氣機末級為離心葉輪;所述低壓級包括低壓轉子，設置于低壓轉子上的葉輪;高壓級包括套于低壓轉子外的高壓轉子，設置于高壓轉子上的葉輪；燃燒室包括設置于高壓轉軸上的轉盤，以及兩個以上設置于轉盤一側的環形燃燒腔室;每個環形燃燒腔室內均設有火焰腔，且在火焰腔內設有點火電嘴和燃油噴嘴;所述環形燃燒腔室位于環形轉盤，且位于離心葉輪遠離高壓轉子的外側；
所述環形燃燒腔室與離心葉輪之間還設有折流板。
[0007]進一步地，環形燃燒腔室由隔板、擋板和轉盤構成；所述擋板與轉盤平行，隔板則位于擋板與轉盤之間將擋板和轉盤之間的空腔分隔成環形燃燒腔室。
[0008]再進一步地，所述渦輪為低壓渦輪，包括設置于低壓轉子上的渦輪盤，以及設置于渦輪盤上的渦輪葉片。
[0009]更進一步地，所述環形燃燒腔室為四個，且均勻分布于轉盤邊緣。
[0010]另外，所述隔板上設有聯焰孔。
[0011]此外，所述隔板為內空的雙層結構，且雙層之間的空腔為冷卻氣道。
[0012]進一步地，環形燃燒室側壁也為雙層結構，其空腔也作為冷卻氣道。
[0013]本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果:
本發明能夠使燃氣從燃燒室圓周切向噴出，省卻高壓渦輪，不再受影響發動機性能提高的核心部件一一高壓渦輪的制約，具有以下好處: 1、高溫高壓燃氣直接推動燃燒室旋轉做功，燃氣無需冷卻，壓氣機末端排氣70%?80%可用于燃燒，熱效率可以一舉提高到60%以上，發動機性能可成倍提高；
2、高壓渦輪的研究成本可占到整機研究成本的一半，省卻高壓渦輪可大幅度降低研制成本；
3、省卻高壓渦輪，可大幅度降低制造難度，最大限度降低生產成本；
4、省卻高壓渦輪，可省卻復雜的高壓渦輪冷機系統，進一步簡化結構；
5、省卻高壓渦輪，壓氣機增壓比可不再受制于渦輪而得以提高，有助于提高發動機性會K;
6、無需冷卻燃氣和高壓渦輪，空氣流量只需原來的1/4?1/3，可減少壓氣機功率，進一步降低制造難度和生產成本。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的結構示意圖。
[0015]圖2為本發明中燃燒室的結構示意圖。
[0016]圖3為本發明中燃燒室的局部圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，本發明的實施方式包括但不限于下列實施例。
實施例
[0018]如圖1?3所示，一種旋轉燃燒室的燃氣渦輪發動機，包括依次相鄰設置的壓氣機
1、燃燒室2、渦輪3;
壓氣機包括低壓級，高壓級，壓氣機末級為離心葉輪7;所述低壓級包括低壓轉子4，設置于低壓轉子上的葉輪5;高壓級包括套于低壓轉子外的高壓轉子6，設置于高壓轉子上的葉輪5;
燃燒室包括設置于高壓轉子上的轉盤8，以及兩個以上設置于轉盤一側的環形燃燒腔室9;每個環形燃燒腔室內均設有火焰腔10，且在火焰腔內設有點火嘴和燃油噴嘴;所述環形燃燒腔室位于轉盤邊緣，且位于離心葉輪圓周的外側；
所述環形燃燒腔室與離心葉輪之間還設有折流板11。
[0019]通過上述裝置，氣體通過壓氣機增壓，先是軸向流動，當到達最后一級時，由于采用離心葉輪，軸向流動的氣體變為徑向流動，然后通過折流板改變氣體的切向流動，使其由順時針變成逆時針(或由逆時針變成順時針)，然后沖壓進入燃燒室，在燃燒腔內燃燒，氣體膨脹，并切向噴出，從而推動燃燒室旋轉做功，燃燒室旋轉時便會帶動高壓轉子旋轉;燃燒室內的氣體做功后溫度壓力下降再進入渦輪繼續做功，渦輪做功則會帶動低壓轉子旋轉。采用上述的結構能夠大大地提高熱效率。上述高壓轉子和低壓轉子只要與其他設備相連則可對該設備作用，從而實現能量的輸出。
[0020]具體地，環形燃燒腔室由隔板12、擋板13和轉盤構成;所述擋板與轉盤平行，隔板則位于擋板與轉盤之間將擋板和轉盤之間的空腔分隔成環形燃燒腔室。通過上述設置，能夠使氣體在環形燃燒腔室中更好的做功，對氣流方向進行了進一步地的限定，使其帶動轉盤旋轉，從而帶動高壓轉子旋轉。
[0021]燃油通道設置于轉盤內部，從轉軸處供油，因離心作用有利于提高壓力增強霧化效果，與高壓氣充分混合，燃燒更完全，有利于減小燃油消耗率。
[0022]點火系統是利用電磁感應產生的高壓電實現點火。在轉盤上貼有感應線圈，在燃燒室機匣上設置電磁鐵，電磁鐵通電即可實現點火。
[0023]燃燒室后為低壓渦輪，高溫高壓燃氣在燃燒室內做完功后降低了溫度、壓力，繼續沖擊低壓渦輪做功，充分利用熱能。只需通過低壓轉子與其他部件相連即可實現能量的輸出。
[0024]作為一種選擇，所述環形燃燒腔室為四個，且均勻分布于轉盤邊緣。四個環形燃燒腔室相對獨立，能夠同時進行燃燒，而且每個環形燃燒腔室相對獨立即可實現同時切向噴出燃燒燃氣，從而共同推動轉盤旋轉做功，大大地提高了氣體利用率，提高了熱量轉換率。
[0025]作為一種優選，所述隔板為弧形隔板。通過將隔板設置于弧形狀，能夠更加貼合高壓轉子，同時能夠為氣體的流向進行準確的限定，從而能夠使燃氣流向是切向噴出，這樣便更提高了燃氣的熱效率。
[0026]具體地，所述隔板上設有聯焰孔14。通過設置聯焰孔，能夠使每個環形燃燒腔室在外圍連通，促進燃燒，只要其中一個環形燃燒腔室點燃，其他環形燃燒腔室也會由于設置了聯焰孔而跟著燃燒，從而確保了每個環形燃燒腔室正常燃燒。
[0027]具體地，所述隔板為內空的雙層結構，且雙層之間的空腔為冷卻氣道15。通過將弧形隔板設為雙層的，能夠使氣流進入雙層內，從而實現冷卻的效果。而且進入冷卻氣道的氣體有限，故而大部分的氣體均用做燃燒使用，大大地提高了氣體的利用率。
[0028]具體地，所述擋板上設有作為冷卻氣道的通孔16。通過設置通孔，能夠對環形燃燒腔室進一步地進行冷卻，從而提高了冷卻的效果。
[0029]按照上述實施例，便可很好地實現本發明。值得說明的是，基于上述結構設計的前提下，為解決同樣的技術問題，即使在本發明上做出的一些無實質性的改動或潤色，所采用的技術方案的實質仍然與本發明一樣，故其也應當在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種旋轉燃燒室的燃氣渦輪發動機，包括壓氣機(I)、燃燒室(2)、渦輪(3)，以及高壓轉子(6)和低壓轉子(4);其特征在于， 壓氣機包括低壓級，高壓級，壓氣機末級為離心葉輪(7); 燃燒室包括設置于高壓轉子上的轉盤(8)，以及兩個以上設置于轉盤一側的環形燃燒腔室(9);每個環形燃燒腔室內均設有火焰腔(10)，且在火焰腔內設有點火電嘴和燃油噴嘴;所述環形燃燒腔室位于轉盤邊緣，且位于離心葉輪圓周的外側； 所述環形燃燒腔室與離心葉輪之間還設有折流板(11)。2.根據權利要求1所述的一種旋轉燃燒室的燃氣渦輪發動機，其特征在于，環形燃燒腔室由隔板(12)、擋板(13)和轉盤構成;所述擋板與轉盤平行，隔板則位于擋板與轉盤之間將擋板和轉盤之間的空腔分隔成環形燃燒腔室。3.根據權利要求2所述的一種旋轉燃燒室的燃氣渦輪發動機，其特征在于，所述渦輪為低壓渦輪，包括設置于低壓轉子上的渦輪盤，以及設置于渦輪盤上的渦輪葉片。4.根據權利要求3所述的一種旋轉燃燒室的燃氣渦輪發動機，其特征在于，所述環形燃燒腔室為四個，且均勻分布于轉盤邊緣。5.根據權利要求4所述的一種旋轉燃燒室的燃氣渦輪發動機，其特征在于，所述隔板上設有聯焰孔(14)。6.根據權利要求5所述的一種旋轉燃燒室的燃氣渦輪發動機，其特征在于，所述隔板為內空的雙層結構，且雙層之間的空腔為冷卻氣道(15)。7.根據權利要求6所述的一種旋轉燃燒室的燃氣渦輪發動機，其特征在于，所述擋板上設有作為冷卻氣道的通孔(16)。
【文檔編號】F02C3/16GK106050417SQ201610664666
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月12日 公開號201610664666.6, CN 106050417 A, CN 106050417A, CN 201610664666, CN-A-106050417, CN106050417 A, CN106050417A, CN201610664666, CN201610664666.6
【發明人】楊濤
【申請人】楊濤