[发明专利]一种带箍喷气自驱动和叶尖涡轮驱动的对转桨扇发动机

说明书

本发明公开了一种带箍喷气自驱动和叶尖涡轮驱动的对转桨扇发动机，以常规桨扇发动机为原型，取消原有的齿轮箱、动力涡轮，引入导流器、前级喷气桨扇和后级涡轮桨扇，利用导流器将燃气发生器产生的燃气导入前级喷气桨扇，通过前级喷气桨扇的收扩喷管喷出的射流，驱动前级喷气桨扇旋转工作，同时利用收扩喷管喷出的射流驱动后级涡轮桨扇外圈的叶尖涡轮，带动后级涡轮桨扇旋转工作。本发明具有结构简单，重量轻，没有动力涡轮和桨扇转速的协调问题，并且从根本上解决了颤振等问题。

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种带箍喷气自驱动和叶尖涡轮驱动的对转桨扇发动机。

背景技术

与当代大涵道比涡扇发动机相比，以双排对转桨扇为特征的桨扇发动机，由于可采用超大涵道比提高推进效率，能使单位燃油消耗率阶跃式地降低25％～30％。其在节油减碳方面的巨大潜力非常令人鼓舞，引起了世界航空发动机和飞机行业的高度关注与重视。

桨扇发动机既可以近似看作带有先进高速螺旋桨的涡桨发动机，又可近似看作除去外涵道的涡扇发动机。桨扇发动机实质上是介于传统涡桨和涡扇之间的一种新概念发动机，带有多个宽弦、薄叶型的后掠桨叶，双排对转，外围无罩，能在较高的飞行速度下保持较高的推进效率，其有效涵道比高达25～60。桨扇发动机集涡桨发动机的低耗油率和涡扇发动机的高飞行速度于一身，是新一代商用飞机及军用运输机实现节能低碳目标极具吸引力的备选动力。

当然，桨扇发动机在成为商业可行的产品投入航线使用之前，还有安装、成本、适航取证等一系列问题需要解决，但从其巨大的节油减碳能力来看，可以认为，桨扇发动机最有希望成为未来的绿色航空动力，且首先可应用于新一代单通道干线客机上。

目前，在桨扇发动机的桨扇驱动方式上，可划分为齿轮传动和直接驱动两类。利用减速齿轮箱驱动桨扇旋转的，称为齿轮传动类桨扇发动机；利用动力涡轮直接驱动桨扇旋转的，称为直接驱动类桨扇发动机。这两种驱动方式都在一定程度上推动了桨扇发动机的发展，但都存在一定的不足：(1)采用齿轮传动，在燃油消耗和噪声等方面与直接驱动相比都有优势。但其齿轮传动结构的机械磨损严重，耐久性差；功率传输靠齿轮箱与桨扇之间的轴完成，要传输更高的功率，则轴的直径就要增大，这样会大大增加重量，从而限制功率传输；齿轮传动的冷却和可靠性是个极大的挑战。(2)采用直接驱动，动力涡轮和桨扇转速相同，则动力涡轮和桨扇转速需要协调，不能选择各自最佳转速，因而效率比齿轮传动低；桨扇叶片设计转速更高，产生的噪声比齿轮传动浆扇大；因为桨扇直径远远大于涡轮直径，为输出足够的轴功，其动力涡轮级数较多，发动机轴向长度大，重量也大；昂贵的动力涡轮叶片比齿轮传动浆扇多1/2，成本更高；大尺寸多级动力涡轮面临着复杂的密封问题。

因为上述两种桨扇发动机桨扇驱动方式的不足和结构的复杂性，需要一种新型桨扇驱动结构解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中直接驱动桨扇与动力涡轮转速不匹配的问题、以及齿轮传动桨扇的发动机结构的复杂性等问题，提供一种带箍喷气自驱动和叶尖涡轮驱动的对转桨扇发动机，没有复杂的多级动力涡轮和笨重的齿轮箱，结构简单紧凑，能够大大降低发动机重量，减少发动机轴向长度，提高桨扇部件效率，以增加推力、降低耗油率，提高发动机经济性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种带箍喷气自驱动和叶尖涡轮驱动的对转桨扇发动机，包含机匣、燃气发生器、导流器、前级喷气桨扇和后级涡轮桨扇；

所述机匣包含燃气部和桨扇部，其中，所述燃气发生器设置在机匣燃气部内，用于产生燃气从机匣燃气部后端排出；所述机匣桨扇部和燃气部同轴设置，桨扇部前端和燃气部后端留有空隙；