带进口预旋叶片和蒸发管顺流燃烧室的单轴涡扇发动机的制作方法

1.本发明涉及航空发动机技术领域，具体地说是带进口预旋叶片和蒸发管顺流燃烧室的单轴涡扇发动机。


背景技术：

2.小型喷气式发动机在小型无人机、小型导弹、喷气航模等领领域应用广泛，具有重量轻、推进效率高、推重比高等优点。喷气式发动机又可分为涡喷发动机和涡扇发动机，小型涡喷发动机由于结构简单、设计难度相对较低，市场上已经出现很多种不同款式、不同功能的涡喷发动机。然而，市场一直在不断提升对发动机的性能需求，尤其是降低耗油率对小型喷气发动机有着重要的意义。对于小型无人机而言，意味着可搭载更多的机载设备或更远的航程；对于小型导弹而言，意味着可以提升有效载荷占全弹重量比例，或增大导弹射程。而涡扇发动机相比于涡喷发动机，就具有耗油率低、可靠性高等优势，但是传统的双轴、三轴涡扇发动机构型，存在结构复杂、设计难度大、制造成本高等问题，很难实现低成本的设计目标。
3.设计成本提高的一个技术原因在于，为了保证气流压力、保证推进效率，设置在压气机前侧的风扇需要承受很高的气流速度，现有的该气流速度是超过1.6ma(马赫)的，这样会大幅度提高风扇的设计强度，该风扇强度的提升，需要付出很大的设计和生产成本。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供带进口预旋叶片和蒸发管顺流燃烧室的单轴涡扇发动机，用于降低风扇强度需求。
5.本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
6.带进口预旋叶片和蒸发管顺流燃烧室的单轴涡扇发动机，包括机匣，所述机匣中依次设有进气通道、风扇、斜流压气机、蒸发管顺流燃烧室、涡轮和掺混式喷气管，所述进气通道中设有前锥，所述前锥和所述机匣之间设有多个预旋叶片，所述预旋叶片的内端固连在所述前锥上，所述预旋叶片的外端固连在机匣上。
7.有益效果是；本发明在风扇的前侧设置预旋叶片，预旋叶片不仅起到机匣承力的作用，还能让气流经预旋叶片后，形成初始预旋效果，能够有效降低风扇叶片的叶尖相对ma(马赫)数，从而降低风扇转子轮盘的承力。进而利于大幅度降低发动机的设计和生产成本。通常情况下，小型涡扇发动机由于空间结构尺寸的限制，设计涵道比在0.5左右，即使这样想要达到很高的推进效率，风扇叶片叶尖也能产生超过1.6ma的气流速度，一般风扇转子叶片和轮盘几乎无法达到设计强度。本发明设计的进口预旋叶片，可以对进气气流起到减速增压效果，把ma数降低到1.4ma以下，基本上风扇转子就属于常规设计了，不需要再增加风扇转子的设计成本。
8.进一步地，所述风扇包括风扇轮盘和设置在风扇轮盘上的若干的风扇叶片，所述斜流压气机包括压气机轮盘和设置在压气机轮盘上的压气机扇叶，所述风扇轮盘、所述压
气机轮盘固连在转轴上，转轴转动设置在机匣中。
9.进一步地，所述机匣中固连有涡轮导向器，涡轮导向器固连在支撑件上，所述转轴转动连接在支撑件上。
10.有益效果是：有益效果是，利于提高对转轴支撑的稳定性。
11.进一步地，所述支撑件和所述转轴之间设有后轴承。
12.有益效果是：利于对轴形成有效的支撑。
13.进一步地，所述转轴的前端转动连接在前锥上，所述前锥和所述转轴的前端之间设有前轴承。
14.有益效果是：由于在转轴前端加入了风扇，相较而言，转轴的长度增加、转轴的刚性下降，所以亟需解决转子临界转速的问题。本发明前轴承、后轴承的布局，实质上是一种1-1-0轴承支点方式，并采用蒸发管顺流燃烧室的构型，可显著缩短支撑支点的轴向跨距，提高转子轴的刚性，能够有效地改善发动机转子振动特性。小型涡扇发动机设计转速高，一般每分钟达到几万甚至十几万转的转速，如果转子动力学设计不好，支撑轴承的振动会很差，导致发动机寿命和可靠性降低。
15.进一步地，所述机匣中设有分流段，分流段位于所述风扇和所述蒸发管顺流燃烧室之间，分流段包括分流内涵道和分流外涵道，分流内涵道和分流外涵道上分别设有涵道静子。
16.有益效果是：分流段使发明带整流功能，将进口气流进行分流，分成内涵气流和外涵气流，提高风扇转子和压气机转子工作效率。其中，从分流内涵道流出的空气经内涵道气流通道流向掺混式喷气管；从分流外涵道流出的空气经外涵道气流通道流向掺混式喷气管。
17.进一步地，所述机匣中设有分流匣，所述分流内涵道位于分流匣的内侧，所述分流外涵道位于分流匣的外侧，所述分流匣的外侧设有静子支架，静子支架用于固定位于分流外涵道上的涵道静子。
18.有益效果是：利于分流段的结构稳定。
19.进一步地，所述蒸发管顺流燃烧室中设有蒸发管。
20.有益效果是：采用蒸发管顺流燃烧室的成本低。
附图说明
21.图1为本发明实施方式的示意图；
22.图2为分流外涵道和分流内涵道的设置方式示意图；
23.图中：1预旋叶片，2风扇叶片，3风扇轮盘，4压气机扇叶，5压气机轮盘，6涵道静子，7转轴，8蒸发管顺流燃烧器，9涡轮导向器，10涡轮，11外涵道气流通道，12内涵道气流通道，13前轴承，14后轴承，15分流内涵道，16分流外涵道，17静子支架，18分流匣，19机匣，20进气通道，21掺混式喷气管，22前锥，23支撑件。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.如图1和图2所示，
26.图1是通过一个转轴的轴线所在的平面作为剖面做剖视图后的一半的示意图。
27.带进口预旋叶片和蒸发管顺流燃烧室的单轴涡扇发动机，包括机匣19。机匣19中依次设有进气通道20、风扇、斜流压气机、蒸发管顺流燃烧室8、涡轮10和掺混式喷气管21。进气通道20中设有前锥22，前锥22和机匣19之间设有多个预旋叶片1，预旋叶片1的内端固连在前锥22上，预旋叶片1的外端固连在机匣19上。预旋叶片1其实质上是一个固连设置的扇叶——其对气流具有导向的作用。
28.有益效果是：本发明在风扇的前侧设置预旋叶片11，预旋叶片11不仅起到机匣19承力的作用，还能让气流经预旋叶片11后，形成初始预旋效果，能够有效降低风扇叶片的叶尖相对ma(马赫)数，从而降低风扇转子轮盘的承力。进而利于大幅度降低发动机的设计和生产成本。通常情况下，小型涡扇发动机由于空间结构尺寸的限制，设计涵道比在0.5左右，即使这样想要达到很高的推进效率，风扇叶片叶尖也能产生超过1.6ma的气流速度，一般风扇转子叶片和轮盘几乎无法达到设计强度。本发明设计的进口预旋叶片，可以对进气气流起到减速增压效果，把ma数降低到1.4ma以下，基本上风扇转子就属于常规设计了，不需要再增加风扇转子的设计成本。
29.进一步地，风扇包括风扇轮盘3和设置在风扇轮盘3上的若干的风扇叶片2，斜流压气机包括压气机轮盘5和设置在压气机轮盘5上的压气机扇叶4，风扇轮盘3、压气机轮盘5固连在转轴7上，转轴7转动设置在机匣19中。
30.进一步地，机匣19中固连有涡轮10导向器9，涡轮10导向器9固连在支撑件23上，转轴7转动连接在支撑件23上。
31.进一步地，支撑件23和转轴7之间设有后轴承14。
32.进一步地，转轴7的前端转动连接在前锥22上，前锥22和转轴7的前端之间设有前轴承13。
33.进一步地，机匣19中设有分流段，分流段位于风扇和蒸发管顺流燃烧室8之间，分流段包括分流内涵道15和分流外涵道16，分流内涵道15和分流外涵道16上分别设有涵道静子6。
34.进一步地，机匣19中设有分流匣18，分流内涵道15位于分流匣18的内侧，分流外涵道16位于分流匣18的外侧，分流匣18的外侧设有静子支架17，静子支架17用于固定位于分流外涵道16上的涵道静子6。
35.进一步地，蒸发管顺流燃烧室8中设有蒸发管。
36.由于在转轴前端加入了风扇，相较而言，转轴7的长度增加、转轴7的刚性下降，所以亟需解决转子临界转速的问题。本发明前轴承13、后轴承14的布局，实质上是一种1-1-0轴承支点方式，并采用蒸发管顺流燃烧室8的构型，可显著缩短支撑支点的轴向跨距，提高转子轴的刚性，能够有效地改善发动机转子振动特性，也利于大幅度降低发动机的成本，提高发动机的性价比。小型涡扇发动机设计转速高，一般每分钟达到几万甚至十几万转的转速，如果转子动力学设计不好，支撑轴承的振动会很差，导致发动机寿命和可靠性降低。分流段使本发明带整流功能，将进口气流进行分流，分成内涵气流和外涵气流，提高风扇转子
和压气机转子工作效率。其中，从分流内涵道15流出的空气经内涵道气流通道12流向掺混式喷气管21；从分流外涵道16流出的空气经外涵道气流通道13流向掺混式喷气管。