本公開提供一種采用自適應(yīng)機匣和自適應(yīng)風(fēng)扇的發(fā)動機，包括自適應(yīng)機匣、自適應(yīng)風(fēng)扇和燃?xì)獍l(fā)生器；所述自適應(yīng)機匣包括自適應(yīng)機匣驅(qū)動執(zhí)行部以及依次連接的進(jìn)口段自適應(yīng)機匣、風(fēng)扇段自適應(yīng)機匣、發(fā)動機中段自適應(yīng)機匣、出口段自適應(yīng)機匣；所述自適應(yīng)風(fēng)扇包括自適應(yīng)風(fēng)扇葉片和風(fēng)扇驅(qū)動執(zhí)行部；所述發(fā)動機中段自適應(yīng)機匣和燃?xì)獍l(fā)生器的內(nèi)涵道機匣之間形成自適應(yīng)外涵道；所述內(nèi)涵道機匣內(nèi)形成內(nèi)涵道；所述自適應(yīng)機匣驅(qū)動執(zhí)行部通過驅(qū)動所述自適應(yīng)機匣移動來控制所述外涵道的截面面積的大小；所述風(fēng)扇驅(qū)動執(zhí)行部通過驅(qū)動所述自適應(yīng)風(fēng)扇葉片沿徑向移動使得所述自適應(yīng)風(fēng)扇葉片與所述風(fēng)扇段自適應(yīng)機匣相匹配。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種發(fā)動機，尤其涉及一種采用自適應(yīng)機匣和自適應(yīng)風(fēng)扇的智能發(fā)動機。

背景技術(shù)

隨著飛行器飛行包線的擴展和任務(wù)復(fù)雜性的提高，航空發(fā)動機需在全飛行包線內(nèi)兼顧高空高速大推力和低空低速低耗油。眾所周知，渦噴發(fā)動機在高速時具有較大的單位推力，而渦扇發(fā)動機在低速飛行時具有較優(yōu)的經(jīng)濟性能；因此，將渦噴和渦扇發(fā)動機相結(jié)合的變循環(huán)發(fā)動機概念應(yīng)運而生。

專利US3938328是由Boe i ng公司于1973年提出的一種多循環(huán)發(fā)動機方案。該方案在渦扇發(fā)動機基礎(chǔ)上，在第一級風(fēng)扇后端增加了一個外環(huán)通道，并分別在風(fēng)扇和低壓渦輪處設(shè)置了調(diào)換內(nèi)外環(huán)氣流的調(diào)節(jié)機構(gòu)，以改變進(jìn)入核心機的氣流狀態(tài)，滿足不同飛行任務(wù)的最佳推力和油耗需求，但該調(diào)節(jié)機構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在工作過程中會增加氣體流動損失，且不能實現(xiàn)涵道比連續(xù)變化。

專利US4068471是由GE公司于1975年提出的一種變循環(huán)發(fā)動機方案。該方案基于渦扇發(fā)動機，將風(fēng)扇分為前后兩段，前段風(fēng)扇由低壓渦輪驅(qū)動，后段風(fēng)扇和壓氣機由高壓渦輪驅(qū)動(即CDFS結(jié)構(gòu)形式)，并在CDFS與高壓壓氣機之間設(shè)置了由內(nèi)涵到外涵的通道和轉(zhuǎn)動閥門，由此在工作過程中改變發(fā)動機涵道比，實現(xiàn)變循環(huán)。然而，該方案采用調(diào)節(jié)閥門堵塞前段風(fēng)扇后氣流走向的方式，一是增加氣體流動損失，二是涵道比變化范圍十分有限，三是涵道比調(diào)節(jié)過程中具有強烈的氣動不穩(wěn)定性。

專利US4043121中，Thomas首次提出了FLADE結(jié)構(gòu)方案。該方案在傳統(tǒng)渦扇發(fā)動機的風(fēng)扇葉尖增加了FLADE葉片和FLADE通道，以增加涵道比變化范圍，并且一定程度上有利于避免溢流阻力的產(chǎn)生；同時，采用可調(diào)靜子葉片和可調(diào)尾噴管，從而實現(xiàn)發(fā)動機在不同工作點均具有較好的整機匹配性能。在此基礎(chǔ)上，專利US5402638和US5404713提出了帶有FLADE和CDFS的自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動機方案，專利US7631484提出了在低壓渦輪葉尖設(shè)置FLADE葉片的發(fā)動機方案。

專利US20050047942在帶有FLADE的自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動機基礎(chǔ)上，提出了采用對轉(zhuǎn)風(fēng)扇的方案。該方案采用一組對轉(zhuǎn)低壓渦輪驅(qū)動一組對轉(zhuǎn)風(fēng)扇，此結(jié)構(gòu)不需要風(fēng)扇和渦輪靜子，可有效減小發(fā)動機重量；核心機中采用了CDFS結(jié)構(gòu)，并在對轉(zhuǎn)風(fēng)扇和CDFS之間及CDFS和高壓壓氣機之間分別設(shè)置了涵道引射器，可有效控制發(fā)動機在不同飛行條件下的涵道比。在此基礎(chǔ)上，專利US20110167792采用了由控制進(jìn)入核心機氣體流量閥門和防止外涵氣流倒流閥門組成的可調(diào)風(fēng)扇系統(tǒng)，可在進(jìn)氣道總流量基本保持不變的情況下改變風(fēng)扇壓比，或者當(dāng)經(jīng)過核心機的氣流變化時保持核心機壓力不變，從而使發(fā)動機在較寬范圍內(nèi)性能最優(yōu)。

經(jīng)歷了多年的研究和發(fā)展，航空發(fā)達(dá)國家均提出了各自的變循環(huán)發(fā)動機概念。其中，帶有CDFS的變循環(huán)發(fā)動機和帶有FLADE的自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動機概念發(fā)展迅速且已漸進(jìn)成熟。這兩種方案均通過不同的結(jié)構(gòu)布局和流量調(diào)節(jié)機構(gòu)改變部分氣流流向，使航空發(fā)動機在不同飛行條件下具有不同涵道比，從而兼顧大推力和低油耗的綜合性能優(yōu)勢。

綜上所述，這些方案實現(xiàn)涵道比變化的核心思想是控制流量分配，采用流量調(diào)節(jié)機構(gòu)實現(xiàn)航空發(fā)動機內(nèi)流氣體在不同流路的再分配；并通過設(shè)置多個外涵道，擴大涵道比變化范圍。然而，由于大量采用流量調(diào)節(jié)機構(gòu)，增加了過渡段長度，導(dǎo)致發(fā)動機軸向尺寸較長；氣體流量再分配增加了氣動摻混損失；在調(diào)節(jié)過程中發(fā)動機存在強烈的氣動不穩(wěn)定性，為涵道比的連續(xù)調(diào)節(jié)增大了設(shè)計難度。