[发明专利]基于空水流道紧凑布局的跨介质飞航器动力装置

说明书

本公开提供了一种基于空水流道紧凑布局的跨介质飞航器动力装置，其包括主燃烧室，燃料在主燃烧室燃烧，并产生燃气；涡轮，由燃气推动；压气机，用于压缩空气；以及泵叶，用于加速水介质；其中，跨介质飞航器动力装置在空中飞行时以涡轮喷气推进模态工作，跨介质飞航器动力装置在水下潜航时以涡轮喷水推进模态工作；以及压气机、涡轮和泵叶采用共轴结构。

技术领域

本公开属于航空动力装置技术领域，涉及一种跨介质飞航器动力装置，尤其涉及一种基于空水流道紧凑布局的跨介质飞航器动力装置。

背景技术

跨介质飞航器作为新兴武器装备的发展趋势之一，它兼有飞行器的速度和潜航器的隐蔽性，可获取空中、水面、水下的敌我信息，是未来新型作战模式的需求。苏联在第二次世界大战之前就提出了飞行潜艇计划，并于1938经过反复设计和修改，完成了计划的方案，即LPL项目。20世纪70年代，美国为了将战略核武器分散部署以提高生存力，提出一种大型潜水飞机方案并完成了概念设计，但都因为战略原因未投入实际生产。进入21世纪，随着材料技术、动力装置的迅猛发展，研制跨介质飞行器的时机日趋成熟。

水的密度、粘性系数和空气相差巨大，跨介质飞航器在航行原理、布局、稳定性、操纵性、材料、结构、动力等方面存在较大差异；跨介质飞行器的设计需要协调飞行器和潜航器不同的设计要求，而动力的一体化设计是研制跨介质飞航器的关键及难点。目前，现有较为成熟的航空燃气涡轮发动机、活塞发动机与水下电机或热动力驱动水桨或泵叶等方式仅能在单介质中正常工作。

由于工作环境及跨介质飞航器的需求，跨介质动力装置必须保证紧凑合理的结构设计、较高的效率、高速飞行能力和较好的工程实现性，现有技术在这些方面均存在一定限制。

发明内容

为了解决至少一个上述技术问题，本公开提供了一种基于空水流道紧凑布局的跨介质飞航器动力装置，其包括主燃烧室，燃料在主燃烧室燃烧，并产生燃气；涡轮，由燃气推动；压气机，用于压缩空气；以及泵叶，用于加速水介质；其中，跨介质飞航器动力装置在空中飞行时以涡轮喷气推进模态工作，跨介质飞航器动力装置在水下潜航时以涡轮喷水推进模态工作；以及压气机、涡轮和泵叶采用共轴结构。

根据本公开的至少一个实施方式，在涡轮喷气推进模态下，涡轮驱动压气机，燃气从排气流道排出，为跨介质飞航器提供动力；以及在涡轮喷水推进模态下，涡轮驱动泵叶，水介质从排水流道排出，为跨介质飞航器提供动力。

根据本公开的至少一个实施方式，跨介质飞航器动力装置还包括蜗壳式进水道，蜗壳式进水道为水介质进入跨介质飞航器动力装置的通道。

根据本公开的至少一个实施方式，跨介质飞航器动力装置还包括主燃烧室模式选择阀；在涡轮喷气推进模态下，主燃烧室模式选择阀处于打开状态；以及在涡轮喷水推进模态下，主燃烧室模式选择阀处于关闭状态，以防止燃气向压气机流动。

根据本公开的至少一个实施方式，主燃烧室模式选择阀包括密封片、连杆和直线作动器，直线作动器与连杆的一端连接，连杆的另一端与密封片连接。

根据本公开的至少一个实施方式，跨介质飞航器动力装置还包括空气流道密封机构；在涡轮喷气推进模态下，空气流道密封机构处于打开状态；以及在涡轮喷水推进模态下，空气流道密封机构处于关闭状态。

根据本公开的至少一个实施方式，跨介质飞航器动力装置还包括泵推系统密封机构；在涡轮喷气推进模态下，泵推系统密封机构处于关闭状态；以及在涡轮喷水推进模态下，泵推系统密封机构处于打开状态。

根据本公开的至少一个实施方式，涡轮喷气推进模态下，燃料为航空煤油。

根据本公开的至少一个实施方式，涡轮喷水推进模式下，燃料为水下工作所需的推进剂。

根据本公开的至少一个实施方式，跨介质飞航器动力装置还包括涡轮静叶可调机构，涡轮静叶可调机构用于调整静叶安装角，以分别满足涡轮喷气推进模态和涡轮喷水推进模态的工作要求。