一种无盘轴并行复合发动机的制作方法

本发明属于发动机领域，涉及发动机设计技术，具体涉及一种无盘轴并行复合发动机。

背景技术：

1、目前，涡轮冲压复合发动机被认为是非常有前途的跨空域飞行器的动力，主要有串行式和并行式两种。为了给冲压发动机提供气流，无论是串行式还是并行式的，在涡轮燃气发动机机匣外都存在与之并行的进气通道，增加了发动机的外廓尺寸和迎风面积，进而大幅度提高飞行阻力。

2、为了降低飞行阻力，跨空域飞行器追求小的迎风面积和高的单位面积动力，而如何减小涡轮冲压复合发动机的外廓尺寸和迎风面积是工程师需要解决的重要问题。另外，跨空域飞行器还要求有大的单位流量动力和低油耗，这就要求通过提高发动机的部件效率来提高发动机的热效率，叶轮机(风扇、压气机、涡轮)的效率对涡轮发动机性能有重大影响，如何简化叶轮机结构、提高叶轮机效率是工程师需要解决的另一个重要问题。

3、为此现有设计中通过采用转子反转发动机来取消叶轮机的少部分整流叶片，但是，由于涡轮和压缩部件通过机械轴连接，使得整流导叶能够减少的数量非常有限，使得发动机仍然存在结构复杂和迎风面积大及飞行阻力高，导致效率低和性能低等问题。

技术实现思路

1、为了解决现有涡轮冲压复合发动机在机匣外设置为冲压发动机供气的进气通道，导致发动机的外廓尺寸和迎风面积大，进而大幅度提高飞行阻力的问题，并解决现有转子反转发动机中通过机械轴连接涡轮和压缩部件，使得整流导叶能够减少的数量非常有限，使得发动机仍然存在结构复杂和迎风面积大及飞行阻力高，导致效率低和性能低等技术问题，本发明公开了一种无盘轴并行复合发动机。

2、实现发明目的的技术方案如下：一种无盘轴并行复合发动机，包括全反转涡轮喷气发动机，所述全反转涡轮喷气发动机为无盘轴全反转发动机，包括沿气流方向依次设置的进气道、电驱压缩部件、燃烧室、涡轮发电机和排气段。

3、其中，所述涡轮发电机和所述电驱压缩部件均与电源控制系统电连接，所述电源控制系统用于采集所述涡轮发电机工作时产生的能量，所述电源控制系统将采集的能量分配给所述电驱压缩部件中每级压缩转子叶片，调整每级所述压缩转子叶片的转速。所述电源控制系统向所述涡轮发电机的每级涡轮转子叶片提供负载，结合所述第一燃烧室输出的燃气调整每级涡轮转子叶片的转速。

4、所述全反转涡轮喷气发动机的内机匣内并行设有冲压发动机，所述冲压发动机包括沿气流方向依次设置的冲压进气段、第二燃烧室和推进喷管；所述冲压发动机与所述全反转涡轮喷气发动机之间设有共用的角度可调的进气段内机匣和排气段内机匣。

5、所述第二燃烧室上设有第二供油喷嘴，所述第二供油喷嘴和所述第一燃烧室上的第一供油喷嘴均与燃油控制系统连接。

6、进一步地，所述涡轮发电机为无盘轴环形发电机，包括第一机匣和位于所述第一机匣内的多级涡轮转子叶片，相邻的两级所述多级涡轮转子叶片的转向相反。

7、每级所述涡轮转子叶片上均设有磁体，所述第一机匣外部设有与每个所述磁体对应的线圈，所述第一燃烧室工作时产生燃气输入至所述涡轮发电机内冲击每级所述涡轮转子叶片转动，所述涡轮转子叶片转动带动所述磁体与所述线圈进行感应产生输出至所述电源控制系统的电能。

8、在一个可选的实施例中，所述电源控制系统为所述涡轮发电机的每级涡轮转子叶片提供相同的负载，结合所述第一燃烧室输出的燃气，调整每级涡轮转子叶片具有相同的转速。

9、在另一个可选的实施例中，所述电源控制系统为所述涡轮发电机的每级涡轮转子叶片提供不同的负载，结合所述第一燃烧室输出的燃气，调整每级涡轮转子叶片具有不同的转速。

10、进一步地，所述电驱压缩部件为无盘轴环形压缩部件，包括风扇和/或压气机，所述风扇与所述压气机结构相同，均包括第二机匣和位于所述第二机匣内的多级所述压缩转子叶片，相邻的两级所述压缩转子叶片的转向相反。

11、每级所述压缩转子叶片上均设有磁体，所述第二机匣外部设有与每个所述磁体对应的线圈，所述电源控制系统输出指令控制所述线圈工作，经所述线圈与所述磁体进行感应带动每级所述压缩转子叶片转动。

12、在一个可选的实施例中，所述电源控制系统将采集的能量均匀分配给每级所述压缩转子叶片，调整每级所述压缩转子叶片具有相同的转速。

13、在另一个可选的实施例中，所述电源控制系统将采集的能量非均匀分配给每级所述压缩转子叶片，调整每级所述压缩转子叶片具有不同的转速。

14、进一步地，所述进气道与所述电驱压缩部件之间以及所述涡轮发电机与所述排气段之间均经机匣连接装置连接，所述机匣连接装置分别对所述进气道、所述电驱压缩部件、所述涡轮发电机和所述排气段的内外机匣连接。

15、进一步地，所述全反转涡轮喷气发动机还包括导向器，所述导向器位于所述涡轮发电机的进口位置。

16、进一步地，所述全反转涡轮喷气发动机还包括整流器，所述整流器位于所述电驱压缩部件的出口位置。

17、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本发明的无盘轴并行复合发动机，通过电源控制系统实现涡轮发电机与电驱压缩部件间的电能传递功率，取消了传统发动机的机械轴和盘，使得全反转涡轮喷气发动机内具有容纳冲压发动机的结构空间，形成高度紧凑的并行结构的复合发动机。同时，可以实现取消叶轮机(风扇、压气机、涡轮)的绝大部分整流导叶，缩短了发动机的长度，简化结构，减小发动机尺寸和重量。

18、再者，将机械硬连接改为电传软连接，打破了盘轴的机械约束，通过电源控制系统可实现电驱压缩部件中各级转子叶片的转速自由可调，通过电源控制系统为涡轮发电机的各级涡轮转子叶片提供负载结合第一燃烧室产生的燃气，实现各级涡轮转子叶片的转速自由可调，使电驱压缩部件和涡轮发电机可以在发动机宽广的工作范围内都处于高效率转速，提高发动机的效率和性能。

19、总的来说，本发明的无盘轴并行复合发动机取消了传统冲压复合发动机在机匣外设置的为冲压发动机供气的进气通道，结构紧凑型，具有较小的外廓尺寸和迎风面积，能提高单位面积动力，可以降低飞行阻力。同时提高涡轮发动机的叶轮机效率，简化发动机结构，减小发动机尺寸和重量，实现发动机耗油率的明显降低、发动机单位流量动力的明显提升。

技术特征：

1.一种无盘轴并行复合发动机，其特征在于，包括全反转涡轮喷气发动机，所述全反转涡轮喷气发动机为无盘轴全反转发动机，包括沿气流方向依次设置的进气道(1)、电驱压缩部件(2)、第一燃烧室(3)、涡轮发电机(4)和排气段(5)；

2.根据权利要求1所述的无盘轴并行复合发动机，其特征在于，所述涡轮发电机(4)为无盘轴环形发电机，包括第一机匣(10)和位于所述第一机匣(10)内的多级涡轮转子叶片(9)，相邻的两级所述多级涡轮转子叶片(9)的转向相反；

3.根据权利要求1或2所述的无盘轴并行复合发动机，其特征在于，所述电源控制系统(8)为所述涡轮发电机(4)的每级涡轮转子叶片(9)提供相同的负载，结合所述第一燃烧室(3)输出的燃气，调整每级涡轮转子叶片(9)具有相同的转速；

4.根据权利要求1所述的无盘轴并行复合发动机，其特征在于，所述电驱压缩部件(2)为无盘轴环形压缩部件，包括风扇(201)和/或压气机(202)，所述风扇(201)与所述压气机(202)结构相同，均包括第二机匣(13)和位于所述第二机匣(13)内的多级所述压缩转子叶片(12)，相邻的两级所述压缩转子叶片(12)的转向相反；

5.根据权利要求1或4所述的无盘轴并行复合发动机，其特征在于，所述电源控制系统(8)将采集的能量均匀分配给每级所述压缩转子叶片(12)，调整每级所述压缩转子叶片(12)具有相同的转速；

6.根据权利要求1所述的无盘轴并行复合发动机，其特征在于，所述全反转涡轮喷气发动机还包括导向器(14)，所述导向器(14)位于所述涡轮发电机(4)的进口位置。

7.根据权利要求1所述的无盘轴并行复合发动机，其特征在于，所述全反转涡轮喷气发动机还包括整流器(15)，所述整流器(15)位于所述电驱压缩部件(2)的出口位置。

8.根据权利要求1所述的无盘轴并行复合发动机，其特征在于，所述进气道(1)与所述电驱压缩部件(2)之间以及所述涡轮发电机(4)与所述排气段(5)之间均经机匣连接装置(6)连接，所述机匣连接装置(6)分别对所述进气道(1)、所述电驱压缩部件(2)、所述涡轮发电机(4)和所述排气段(5)的内外机匣连接。

技术总结本发明公开了一种无盘轴并行复合发动机，包括无盘轴的全反转涡轮喷气发动机，全反转涡轮喷气发动机包括电源控制系统和沿气流方向依次设置的进气道、电驱压缩部件、第一燃烧室、涡轮发电机和排气段。电源控制系统将采集涡轮发电机工作产生的能量分配给电驱压缩部件中每级转子叶片调整每级转子叶片的转速；电源控制系统提供负载结合第一燃烧室输出的燃气对每级涡轮转子叶片的转速进行调整。全反转涡轮喷气发动机的内机匣内并行设有冲压发动机，两者之间有共用的角度可调的进气段/排气段内机匣，第一燃烧室和冲压发动机的第二燃烧室均与燃油控制系统连接。该复合发动机结构紧凑型，具有较小的外廓尺寸和迎风面积，提高单位面积动力，降低飞行阻力。技术研发人员：贺进,谭洪川,薛伟鹏,张维涛,朱高平,刘海祥,刘氦旭受保护的技术使用者：中国航发四川燃气涡轮研究院技术研发日：技术公布日：2024/8/1