[发明专利]氢燃料旋转冲压喷气式涡扇发动机

说明书

本发明涉及一种氢燃料旋转冲压喷气式涡扇发动机，包括整流罩定子系统、涵道风扇系统、旋转推进涡轮转子系统；所述整流罩定子系统包括整流壳体，所述整流壳体内设置有空心轴，空心轴上设置有一级静流片和二级静流片；所述涵道风扇系统包括风扇；所述旋转推进涡轮转子系统包括连接轴，每个连接轴的外端部均设置冲压推进流道，所述冲压推进流道的管体内腔的中部和尾部分别设置有第一火花塞和第二火花塞。本发明综合运用涵道风扇、冲压推进、旋转推进、氢燃料等技术于一体，研究出一种氢燃料旋转冲压喷气式涡扇发动机技术，可以极大简化发动机结构、降低发动机制造难度、拓展氢燃料在航空领域的应用。

技术领域

本发明涉及航空飞机发动机领域，具体是一种氢燃料旋转冲压喷气式涡扇发动机。

背景技术

目前涡轮发动机主要分为涡喷、涡扇、涡轴等类型，其结构一般都包括多级压气机与涡轮机构，而涡轮需要承受高温高压高速的气流带来的高转速、高载荷，这使得发动机制造难度大、价格高。

另一方面，在减碳大趋势下，利用氢作为动力，是现有发动机面临改造的难题。

发明内容

本发明旨在提供一种采用氢燃料作为动力应用于航空飞机的氢燃料旋转冲压喷气式涡扇发动机。本发明根据氢燃料易扩散、燃速快、燃烧浓度范围广的特点，同时借鉴冲压发动机结构简单，超声速下压气效率高的特点，提出了一种全新的涡扇发动机系统架构。风扇是第一级压气机；切向对称安装的多个冲压单元流构成旋转冲压发动机，超声速的切向气流使冲压发动机工作在较理想的工作环境中；同时冲压发动机尾气与风扇冷气流混合后向后喷出提供最终推力，即构成旋转冲压发动机流道为内涵道，旋转冲压发动机外为外涵道的涡扇发动机。

本发明是通过以下技术方案实现的：氢燃料旋转冲压喷气式涡扇发动机，包括整流罩定子系统、涵道风扇系统、旋转推进涡轮转子系统；

所述整流罩定子系统包括整流壳体，所述整流壳体具有唇口和尾喷口，所述整流壳体内沿着唇口至尾喷口的延伸方向设置有空心轴，所述空心轴的两端呈封闭结构，且空心轴的内腔能够连接与氢源相连接，靠近唇口处的空心轴上呈放射状设置有多个一级静流片，位于尾喷口处的空心轴上呈放射状设置有多个二级静流片，所述一级静流片与二级静流片的外端部与整流壳体内壁固定连接，且一级静流片与二级静流片的内端部与空心轴转动配合；

所述涵道风扇系统包括固定设置于唇口处的空心轴上由多个叶片构成的风扇，所述风扇的叶片相对于空心轴的角度能够使得空气由唇口进入并通过尾喷口喷出；

所述旋转推进涡轮转子系统包括至少两个固定设置于空心轴上的连接轴，每个连接轴的外端部均对应的设置有呈弯管状的冲压推进流道，所述冲压推进流道的弯曲方向使得进气口靠近一级静流片、喷口靠近二级静流片，且所述冲压推进流道的弯曲方向能够促进风扇随着空心轴转动，所述冲压推进流道的管体内腔的中部和尾部分别设置有第一火花塞和第二火花塞，所述第二火花塞处的冲压推进流道的管体内腔的横截面积从进气方向至喷气方向逐渐增大，所述连接轴中部具有与空心轴的内腔相连通的空腔，且连接轴的空腔内设置有启动进气管和工作进气管，所述启动进气管和工作进气管上分别设置有阀门，且启动进气管能够连通至冲压推进流道的第二火花塞位置处，工作进气管能够连通至冲压推进流道的第一火花塞位置处。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述冲压推进流道的管体内腔的横截面积从进气口开始逐渐缩小、后逐渐增大形成冲压燃烧室，然后逐渐减小，到达喷口处时逐渐增大；所述第一火花塞位于冲压燃烧室内。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述进气口处的冲压推进流道的管体内腔的横截面积大于喷口处的冲压推进流道的管体内腔的横截面积。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述氢源为设置于整流壳体外的外部储氢罐。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述整流壳体壳身内设置有能够与外部储氢罐相连通的输氢管道，至少一个二级静流片的片身内设置有能够与输氢管道相连通的静流片输氢管道，且静流片输氢管道能够与空心轴的内腔相连通。