本發(fā)明涉及航空發(fā)動機，具體為一種帶有加力燃燒室的微小型渦輪噴氣發(fā)動機。

背景技術(shù)：

1、微小型渦輪噴氣發(fā)動機是一種制造成本低廉，使用壽命短，重量輕，推力小的航空發(fā)動機，一般應(yīng)用在航模，固定翼無人機，滑翔機，靶機，巡航導(dǎo)彈等領(lǐng)域。

2、對于微小型渦噴發(fā)動機，受制于使用制造、維護(hù)保養(yǎng)成本以及設(shè)計應(yīng)用場景等，當(dāng)前微小型渦噴發(fā)動機對于加力燃燒技術(shù)的應(yīng)用幾乎為零，就微小型渦噴發(fā)動機而言，加力燃燒所需的附件裝置和加力燃燒室及其配套的尾噴管所額外增加的質(zhì)量過大，導(dǎo)致燃油經(jīng)濟(jì)性下降且會顯著降低整臺發(fā)動機的推重比。從具體技術(shù)實施角度考慮，微小型渦噴發(fā)動機可供加力燃燒區(qū)間較窄，由于微小型渦噴發(fā)動機渦輪后的燃?xì)饪倝狠^低，強行加力燃燒可能會導(dǎo)致加力燃燒室內(nèi)總壓高于渦輪后總壓，導(dǎo)致渦輪機燃?xì)饣亓鞔?，造成發(fā)動機停車，若過度燃燒，則有可能在加力燃燒室內(nèi)產(chǎn)生超音速氣流，生成一系列激波系，影響尾噴管的狀態(tài)調(diào)節(jié)，若尾噴管構(gòu)型為了適應(yīng)激波而采用超音速尾噴管，則會顯著降低不使用加力燃燒時的核心機效率，若采用了亞音速尾噴管則無法配合產(chǎn)生激波系的加力燃燒，造成加力燃燒室過熱，燃?xì)饬魍ú粫?，加力燃燒效率大幅降低?/p>

3、若將微小型渦噴發(fā)動機與加力燃燒技術(shù)結(jié)合起來，則需要解決的技術(shù)有：確定尾噴管構(gòu)型，擴(kuò)壓器的優(yōu)化，發(fā)動機附件簡化，加力燃燒點火技術(shù)路徑選擇，加力燃燒室與核心機共同工作控制，額外且適量的引入空氣助燃。

4、隨著科技工藝的發(fā)展與社會對于航空發(fā)動機性能的需求，對于微小型航空發(fā)動機的性能提出了更高的要求，尤其是在軍事領(lǐng)域，巡飛彈等新式裝備對于微小型渦噴發(fā)動機的性能和可靠性有著更高的標(biāo)準(zhǔn)，在某些情況下允許不考慮燃油經(jīng)濟(jì)性，追求短時間內(nèi)推力最大化，從而應(yīng)對某些特殊情況，例如末端軍事打擊，平衡多個發(fā)動機推力，飛行器快速起飛等，而對于航空發(fā)動機而言，進(jìn)行加力燃燒即可以實現(xiàn)發(fā)動機推力的短時間大幅提升，實現(xiàn)需求，但是，僅僅是增加加力燃燒室是不能滿足需求的，還需要加裝配套的亞音速尾噴管、加力燃燒室引氣裝置、優(yōu)化加力燃燒燃油系統(tǒng)與核心機燃油系統(tǒng)的共同控制、針對微小型渦噴發(fā)動機優(yōu)化加力燃燒室結(jié)構(gòu)、因而，設(shè)計一款帶有加力燃燒室的渦輪噴氣發(fā)動機十分必要，本發(fā)明致力于將微小型渦輪噴氣發(fā)動機與加力燃燒結(jié)合起來，希望能為今后相關(guān)研究提供參考。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種帶有加力燃燒室的微小型渦輪噴氣發(fā)動機，通過將加力燃燒技術(shù)與微小型渦輪噴氣發(fā)動機結(jié)合在一起，實現(xiàn)微小型渦噴發(fā)動機性能的大幅提升，同時兼顧使用可靠性與便捷控制性，解決背景技術(shù)中現(xiàn)有微小型渦輪噴氣發(fā)動機瞬時性能不足的問題。

2、本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)。

3、一種帶有加力燃燒室的微小型渦輪噴氣發(fā)動機，包括核心機、尾噴管，還包括加力燃燒室，所述加力燃燒室兩端分別連接核心機和尾噴管；燃?xì)饬飨蛞来谓?jīng)過核心機、加力燃燒室、尾噴管；

4、所述核心機包括壓氣機葉輪、核心機機匣、核心機燃燒室、渦輪、渦輪導(dǎo)向器、主軸、支承軸承、火花塞、核心機燃油管、壓氣機擴(kuò)壓盤，所述壓氣機葉輪、核心機燃燒室、渦輪位于核心機機匣內(nèi)，所述壓氣機葉輪與渦輪通過支撐軸承共同安裝在主軸上，采用過盈配合，壓氣機葉輪通過壓氣機擴(kuò)壓盤安裝在核心機機匣前端，渦輪通過渦輪導(dǎo)向器安裝在核心機機匣后端，壓氣機葉輪與渦輪之間為核心機燃燒室，所述火花塞安裝在核心機機匣上，火花塞的點火端安裝在核心機燃燒室外側(cè)，核心機燃油管連通主燃油箱與核心機燃燒室；

5、所述加力燃燒室包括加力燃燒室機匣、擴(kuò)散型火焰駐流燃燒穩(wěn)定槽、加力燃燒燃油管、燃油霧化器、引氣孔、引氣單向閥、加力燃燒配合面，所述加力燃燒室前端安裝擴(kuò)散型火焰駐流燃燒穩(wěn)定槽，所述加力燃燒室前端開有引氣孔，引氣孔與擴(kuò)散型火焰駐流燃燒穩(wěn)定槽位置對應(yīng)，引氣孔內(nèi)裝有引氣單向閥，通過外部氣泵引入空氣助燃，同時防止加力燃燒室內(nèi)部氣壓過大導(dǎo)致燃?xì)馔庖?，所述加力燃燒室機匣上安裝有加力燃燒燃油管，燃油通過環(huán)形分布的燃油霧化器噴入加力燃燒室，燃燒區(qū)位于擴(kuò)散形駐流火焰燃燒穩(wěn)定槽之后尾噴管之前，所述加力燃燒配合面位于加力燃燒室機匣內(nèi)，所述加力燃燒配合面與加力燃燒室機匣之間存在間隙；

6、所述尾噴管是亞音速收斂型尾噴管，由多片導(dǎo)流板組成，通過控制導(dǎo)流板的沿軸旋轉(zhuǎn)角度從而控制尾噴管3的收斂度。

7、進(jìn)一步，所述核心機屬于離心式燃?xì)獍l(fā)生器。

8、進(jìn)一步，壓氣機葉輪處的支撐軸承連接主軸與壓氣機擴(kuò)壓盤，渦輪處的支撐軸承連接主軸與渦輪導(dǎo)向器，采用0-2-0型布局。

9、進(jìn)一步，所述擴(kuò)散型駐流火焰穩(wěn)定槽由外駐流燃燒穩(wěn)定槽和內(nèi)駐流燃燒穩(wěn)定槽構(gòu)成，內(nèi)駐流燃燒穩(wěn)定槽與外駐流燃燒穩(wěn)定槽的擴(kuò)散張角相同。

10、進(jìn)一步，所述加力燃燒室機匣由多段機匣構(gòu)成，每段機匣通過機匣外螺栓外連接。

11、進(jìn)一步，核心機、加力燃燒室、尾噴管通過外螺栓外連接。

12、進(jìn)一步，所述加力燃燒燃油管與核心機燃油管通過外燃油管路連接，燃油來源同為主燃油箱，使用同一型號燃油，共用一個燃油泵、油氣分離器；核心機燃油管與加力燃燒室燃油管連接處設(shè)置有電磁節(jié)流閥，電磁節(jié)流閥在核心機處于最大狀態(tài)且進(jìn)行加力燃燒時打開，電磁節(jié)流閥最小調(diào)節(jié)流量為加力燃燒室臨界點火供油量，最大調(diào)節(jié)流量為加力燃燒室臨界溫度供油量。

13、進(jìn)一步，所述尾噴管的最大擴(kuò)張內(nèi)壁直徑與加力燃燒室配合面管徑大小相同，當(dāng)電磁節(jié)流閥位于最小節(jié)流狀態(tài)時，加力燃燒處于臨界點火狀態(tài)，此時尾噴管位于最小收斂狀態(tài)，當(dāng)電磁節(jié)流閥位于最大節(jié)流狀態(tài)時，加力燃燒處于臨界溫度狀態(tài)，此時尾噴管位于最大擴(kuò)張狀態(tài)，若未開啟加力燃燒狀態(tài)，尾噴管也可根據(jù)核心機狀態(tài)進(jìn)行收斂度調(diào)節(jié)。

14、進(jìn)一步，所述加力燃燒室通過渦輪后的燃?xì)恻c火。所述加力燃燒室未安裝點火裝置，當(dāng)需要進(jìn)行加力燃燒時，核心機必然位于最大狀態(tài)，渦輪后燃?xì)鉁囟茸阋渣c燃加力燃油。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是：

16、1、通過將加力燃燒技術(shù)與微小型渦輪噴氣發(fā)動機的有機結(jié)合，既保證了微小型渦輪噴氣發(fā)動機的小體積，低質(zhì)量，又能夠大幅增加發(fā)動機的瞬時推力，進(jìn)一步使飛行器的飛行速度、機動性、飛行包線等性能指標(biāo)提升，使飛行器能夠在更多的場景下使用。

17、2、通過設(shè)計新式的加力燃燒室中擴(kuò)散型火焰駐流燃燒穩(wěn)定槽，使其更加適配基于離心式壓氣機的核心機，該型壓氣機具有壓氣機內(nèi)空氣流速較低，壓比較大，基于離心式壓氣機的核心機具有核心機燃燒室燃燒溫度較低，主軸轉(zhuǎn)速較高，渦輪前溫度較低，氣流全程亞音速流動等特點，針對一系列特點，擴(kuò)散型火焰駐流燃燒穩(wěn)定槽相較于傳統(tǒng)的適用于軸流式渦輪噴氣發(fā)動機的v型火焰駐流燃燒穩(wěn)定槽，對氣流的減速效果更弱，壓力損失更小，能夠使加力燃燒效率更高，進(jìn)而發(fā)動機獲得的有效推力更大。

18、3、通過使用亞音速收斂型尾噴管，能夠平衡加力燃燒的氣體膨脹程度，盡量維持氣體處于臨界工作狀態(tài)，使氣體在尾噴管出口截面處盡可能達(dá)到音速，增加推力的同時也能夠維持足夠的渦輪落壓比，保證核心機燃燒室內(nèi)的總壓恢復(fù)系數(shù)，提升加力燃燒效率的同時還能夠有效保證核心機工作穩(wěn)定，平衡核心機與加力燃燒共同工作。與此同時，設(shè)置亞音速收斂型尾噴管還能夠在不開啟加力燃燒狀態(tài)下，調(diào)節(jié)核心機渦輪落壓比，使核心機效率提升，也能夠在核心機啟動加速時調(diào)節(jié)燃?xì)饬魍ㄋ俾?，防止啟動狀態(tài)下核心機過熱。

19、4、通過使核心機燃油管路和加力燃燒室燃油管路合并，輔以電磁節(jié)流閥控制，簡化了燃油控制，同時降低了發(fā)動機附件重量，提升了燃油經(jīng)濟(jì)性和整機推重比，同時使燃油系統(tǒng)故障率降低。

20、5、通過渦輪后燃?xì)恻c燃加力燃燒室的方式，避免了在核心機未達(dá)到最大狀態(tài)時或是核心機未啟動時強行點燃加力燃燒室，造成發(fā)動機過熱燒毀，提升了發(fā)動機使用安全性。