[发明专利]一种基于波转子的核心机

说明书

本发明公开了一种基于波转子的核心机，属于航空发动机领域。本核心机包括波转子、以及与所述波转子联结的燃烧室，所述波转子包括机匣、以及所述机匣内的可相对所述机匣转动的鼓筒，其中：所述鼓筒的外周壁与所述机匣的内周壁之间设有轴承，所述鼓筒通过所述轴承支撑于所述机匣内，所述鼓筒的外周壁还固设有至少一圈齿，所述至少一圈齿与驱动齿轮啮合构成所述波转子的驱动机构；所述波转子设有容纳腔，所述燃烧室安装于所述容纳腔。本发明通过燃烧室内置于波转子的内环，使得核心机的结构紧凑，占用空间小；通过鼓筒外壁的齿与驱动齿轮啮合驱动波转子，省去了波转子轴，提高了可靠性。

技术领域

本发明属于航空发动机领域，具体是一种基于波转子的核心机，是对该类核心机的结构布置形式的创新。

背景技术

航空发动机的研发、制造和装备技术长久以来被视为影响国家安全战略的核心技术之一，一定程度上体现着一个国家的科技水平。燃气涡轮发动机作为航空发动机中不可缺少的一种发动机结构形式，其研制难点又主要集中在由高压压气机、燃烧室和高压涡轮组成的核心机上。高压压气机和高压涡轮的流道均由旋转的叶片组成，燃烧室流道一般也是环形腔体形状，因此核心机流道大多为环形。经过数十年的技术发展，高压压气机、燃烧室和高压涡轮部件的技术已相对成熟，其性能也趋于极限；新部件组成的新型核心机则有可能带来技术突破。

波转子运用非定常压力波，使高压燃气直接压缩低压空气，同时高压燃气自身完成膨胀。因此波转子兼有压缩、膨胀功能，也被称为压力交换器，其功能相当于高压压气机和高压涡轮的组合。在近年研究中，波转子与燃烧室进一步构成核心机已经可行。核心机是航空发动机或地面燃气轮机的一部分，而航空发动机或地面燃气轮机的低压转子位置与核心机相邻，低压转子的转轴往往需要穿过核心机。典型波转子由转子和静子两部分组成；两侧端盘为静子，一个圆柱形鼓筒为转子；两侧端盘上留有四个端口，工质通过端口进出波转子；鼓筒由一圈绕轴旋转的通道组成。波转子热力过程为：空气通过进气端口进入波转子，在波转子内增压后进入燃烧室，在燃烧室中燃烧产生高温高压燃气；高温高压燃气进入波转子与波转子内的空气快速发生能量交换，高温燃气膨胀后排出波转子，波转子内空气则被燃气压缩后进入燃烧室。与高压压气机、燃烧室和高压涡轮组成的传统核心机相比，基于波转子的核心机具有自冷却、转速低、结构简单、制造成本低等优点。针对该类核心机的结构布置问题，现有研究较多的有：(1)燃烧室置于波转子一旁、两者轴线不重合的布局形式，例如专利文献CN106895439A、US2399394A、US2461186A；(2)燃烧室与波转子轴线重合、两者前后串联的布局形式，例如专利文献CN1031422C；(3)燃烧室与波转子轴线重合并且内外环嵌套、燃烧室位于外环、波转子位于内环的布局形式。

现有基于波转子的核心机存在以下技术缺陷：1、结构不够紧凑，在小型航空发动机上使用受到较大限制。由于波转子的工作原理需要环形而非圆形的流道，所以波转子通常会设计为圆环形结构，而在上述现有的三种结构布置形式都没有利用波转子内环的空间。2、在上述现有的三种结构布置形式中，波转子都有一根转轴，波转子的转轴作用是传递扭矩，但转轴的形状细长，是易损零件，若省去转轴而直接用转子鼓筒传递扭矩则可以减少易损零件、提高可靠性。

鉴于上述研究，提出了下述基于波转子的核心机的发明创造。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于波转子的核心机，以至少在一定程度解决相关技术存在的上述缺陷。

为达上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于波转子的核心机，其包括：波转子、以及与所述波转子联结的燃烧室，所述波转子包括机匣、以及所述机匣内的可相对所述机匣转动的鼓筒，其中：所述鼓筒的外周壁与所述机匣的内周壁之间设有轴承，所述鼓筒通过所述轴承支撑于所述机匣内，所述鼓筒的外周壁还固设有至少一圈齿，所述至少一圈齿与驱动齿轮啮合构成所述波转子的驱动机构；所述波转子设有容纳腔，所述燃烧室安装于所述容纳腔。