分段串列式电动转子涡扇发动机及其控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107355314A(43)申请公布日2017.11.17(21)申请号201710734630.5(22)申请日2017.08.24(71)申请人刘雨棣地址710077陕西省西安市西二环路259号西安航空学院申请人杨亚萍(72)发明人刘雨棣杨亚萍(74)专利代理机构北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙)11350代理人汤东凤(51)Int.Cl.F02K3/06(2006.01)F02K3/075(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图1页(54)发明名称分段串列式电动转子涡扇发动机及其控制方法(57)摘要本发明属于航空燃气涡轮发动机技术领域，公开了一种分段串列式电动转子涡扇发动机及其控制方法，包括：中压压气机、高压压气机、燃烧室、涡轮、发电机、第一调速电源、第二调速电源、第三调速电源、控制器、电源切换器和启动电源等；通过由第一调速电源驱动风扇、第二调速电源驱动中压压气机及第三调速电源驱动高压压气机，使风扇、中压压气机和高压压气机的各转子之间无机械连接；控制器根据风扇、中压压气机和高压压气机的进、出口气流压力比的大小分别实时调节风扇、中压压气机和高压压气机的转速，压气效率高，能够有效减少压气机发生喘振的概率且结构简单。CN107355314ACN107355314A权利要求书1/3页1.分段串列式电动转子涡扇发动机，其特征在于，包括：机匣(1)和控制系统；所述机匣(1)上设有发动机进气道(3)，发动机进气道(3)的前部设置有风扇(2)，风扇(2)的中心轴前端固定连接有前整流锥(4)；发动机进气道(3)的中部被分成内涵道(5)和外涵道(6)，内涵道(5)的尾端设有内涵道排气口(15)，外涵道(6)的后部设有排气锥(13)，外涵道(6)的尾端设有外涵道排气口(14)；所述内涵道(5)内从前到后依次设置有：中压压气机(7)、高压压气机(8)、燃烧室(9)、涡轮(10)和发电机(12)；所述风扇(2)，包含风扇电动转子(201)；用于对进入发动机进气道(3)的空气气流进行第一次压缩，经其压缩后的空气气流一部分进入内涵道(5)，另一部分进入外涵道(6)，从外涵道排气口(14)排出；所述中压压气机(7)，包含中压电动转子(701)；用于对经风扇(2)压缩后进入内涵道(5)的空气气流进行第二次压缩；经中压压气机(7)压缩后的空气气流进入高压压气机(8)；所述高压压气机(8)，包含高压电动转子(801)；用于对进入内涵道(5)并经中压压气机(7)压缩后的空气气流进行第三次压缩；经高压压气机(8)压缩后的空气气流进入燃烧室(9)；所述燃烧室(9)内混合有燃油及经高压压气机(8)压缩后的空气气流，二者混合燃烧后产生膨胀燃气流，膨胀燃气流一部分进入涡轮(10)，另一部分从内涵道排气口(15)排出，与外涵道排气口(14)排出的气流汇合至发动机喷口(16)喷出后产生推力；所述涡轮(10)的涡轮驱动轴(11)和发电机(12)的输入轴连接，发电机(12)设置在排气锥(13)内；膨胀燃气流推动涡轮(10)转动，涡轮(10)再带动发电机(12)发电产生电能；其中，所述的风扇电动转子(201)、中压电动转子(701)、高压电动转子(801)和涡轮驱动轴(11)分别为单独的结构；所述控制系统包括：第一调速电源(17)、第二调速电源(18)、第三调速电源(19)、控制器(20)、电源切换器(22)、启动电源(21)、和储能器(29)；其中，第一调速电源(17)的转速信号输入端、第二调速电源(18)的转速信号输入端、第三调速电源(19)的转速信号输入端分别和控制器(20)的转速信号输出端电连接；控制器(20)的电压信号输入端和储能器(29)的电压信号输出端电连接，储能器(29)的电流输入端和发电机(12)的电流输出端电连接；控制器(20)的电源切换信号输出端和电源切换器(22)的电源切换信号输入端电连接；电源切换器(22)的第一电流输入端和启动电源(21)的电流输出端电连接，电源切换器(22)的第二电流输入端和储能器(29)的电流输出端电连接；电源切换器(22)的电流输出端分别和第一调速电源(17)的电流输入端、第二调速电源(18)的电流输入端及第三调速电源(19)的电流输入端电连接；第一调速电源(17)的输出端和风扇(2)的控制端电连接，第二调速电源(18)的输出端和中压压气机(7)的控制端电连接，第三调速电源(19)的输出端和高压压气机(8)的控制端电连接。2.根据权利要求1所述的分段串列式电动转子涡扇发动机，其特征在于，所述控制系统还包括：第一气压表(23)、第二气压表(24)、第三气压表(25)、第四气压表(26)、第五气压表(27)、第六气压表(28)；其中，第一气压表(2