專利名稱：一種應急熱氣飛艇浮空平臺用渦輪基燃氣發(fā)生器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱力動力系統(tǒng)，具體涉及一種可為應急熱氣飛艇浮空平臺提供快速充氣、高性能和高可靠的渦輪基燃氣發(fā)生器。
背景技術：
熱力動力系統(tǒng)是應急熱氣飛艇浮空平臺最關鍵、設計難度最大的核心組件之一，對其快速升空能力和負載能力具有重要影響。由于流量大、能量密度高、體積小和重量輕等特點，吸氣式渦輪基發(fā)動機改型燃氣發(fā)生器成為應急熱氣飛艇浮空平臺動力系統(tǒng)的首選。然而目前國內(nèi)廣泛使用的航空渦噴發(fā)動機改型燃氣發(fā)生器在飛艇浮空平臺囊體受壓時極易熄火，并且由于渦輪部件的熱態(tài)超溫限制，其重點火間隔時間較長，將使得熱氣飛艇浮空平臺動力迅速衰減，極易導致浮空平臺及負載設備墜毀，應用隱患極大。因此亟需探索一種 更適合于應急熱氣飛艇浮空平臺的高可靠新型熱氣動力系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有航空渦噴發(fā)動機改型燃氣發(fā)生器易熄火、安全隱患大的問題，提供一種操作維護簡單、使用費用低廉、安全可靠的新型渦輪基燃氣發(fā)生器，為應急熱氣飛艇浮空平臺提供穩(wěn)定可靠的熱氣動力系統(tǒng)。為了達到上述目的，本實用新型提供的技術方案為一種飛艇浮空平臺用渦輪基燃氣發(fā)生器，包括與壓氣機共軸的渦輪、燃燒室、安裝于燃燒室的點火器、安裝于渦輪前的富燃燃氣發(fā)生器、安裝于復燃燃氣發(fā)生器前的液體氧化劑貯箱和液體燃料貯箱、安裝于液體氧化劑貯箱和液體燃料貯箱出口處的電磁閥、安裝于燃氣室前的波瓣摻混器、尾部整流器、渦輪基燃氣發(fā)生器控制器(ECU)和潤滑系統(tǒng)，當渦輪基燃氣發(fā)生器采用空氣軸承時則沒有潤滑系統(tǒng)。壓氣機吸入大氣中的空氣，壓縮后輸送至渦輪后的燃燒室，為組織燃燒提供氧氣。電磁閥安裝于液體氧化劑貯箱和液體燃料貯箱的出口，控制氧化劑和燃料的流量，以保證燃料過量，產(chǎn)生富燃燃氣。液體氧化劑和液體燃料在富燃燃氣發(fā)生器發(fā)生強烈的化學反應，生成高溫高壓的富燃燃氣，推動其后的渦輪做功，以帶動與渦輪共軸的壓氣機工作。流經(jīng)渦輪做功后的富燃燃氣進入燃燒室，與壓氣機輸送的空氣進行燃燒，其中燃氣與空氣在燃燒室進口通過摻混波瓣進行摻混，提高燃燒效率；燃燒產(chǎn)生的高溫燃氣通過尾部整流罩后輸送入熱力飛艇，為應急熱力飛艇浮空平臺提供動力。燃氣發(fā)生器輸出熱能總量可通過E⑶進行調(diào)節(jié)。通過控制液體燃料和氧化劑的閥門開度，加大燃氣發(fā)生器轉(zhuǎn)速，增加其流量及總輸出熱能，實現(xiàn)飛艇的快速充氣和加速升空；還可通過調(diào)節(jié)ECU實現(xiàn)飛艇懸浮狀態(tài)的最優(yōu)轉(zhuǎn)速，降低燃氣發(fā)生器油耗，延長飛艇滯空時間。本實用新型利用空氣渦輪火箭發(fā)動機的原理，采用獨立于空氣系統(tǒng)的高溫高壓富燃燃氣驅(qū)動渦輪帶動壓氣機工作，大氣中的空氣經(jīng)過壓氣機增壓后直接進入渦輪后的燃燒室，與渦輪排出的富燃燃氣進行燃燒，生成的高溫氣體為應急熱氣飛艇浮空平臺提供動力。與航空渦噴發(fā)動機相比，有如下優(yōu)點a)可靠性高。由于流經(jīng)壓氣機的工質(zhì)并不經(jīng)過渦輪，因此不存在渦噴發(fā)動機的共同工作線，壓氣機的工作狀態(tài)直接由渦輪決定，整個燃氣發(fā)生器不需要啟動電機，受外界條件影響較小，系統(tǒng)可靠性高。另外，本實用新型采用富燃燃氣發(fā)生器驅(qū)動渦輪，確保了渦輪動力輸出的穩(wěn)定性，減弱了外界因素對燃氣發(fā)生器 性能的影響，大幅提高其可靠性。b)排氣能量密度高。本實用新型的設計理念與渦噴發(fā)動機不同，主要關注出口能量密度和部件效率，而無需增加壓氣機壓比等措施以獲得較低的單位推力耗油率；本實用新型采用低壓比、高效率的軸流壓氣機和渦輪，實現(xiàn)部件高效率的同時降低壓氣機耗功量，最終獲得較高的排氣能量密度。本實用新型可作為應急熱氣飛艇浮空平臺長壽命、高性能、高可靠的熱力動力系統(tǒng)，可滿足應急熱氣飛艇浮空平臺的快速升空和大負載能力的要求。

圖I為本實用新型的渦輪基燃氣發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的渦輪基燃氣發(fā)生器安裝于熱氣飛艇的應用示意圖。圖中1、壓氣機；2、氧化劑貯箱；3、電磁閥；4、富燃燃氣發(fā)生器；5、渦輪；6、波瓣摻混器；7、點火器；8、燃燒室；9、燃料貯箱；10、整流器；11、本實用新型；12、控制器；13、引
氣管道。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。實施例通過調(diào)節(jié)控制器12控制電磁閥3的開度，將貯存于液體氧化劑貯箱2的氧化劑和貯存于液體燃料貯箱9的燃料噴射入富燃燃氣發(fā)生器4發(fā)生劇烈化學反應，生成高溫高壓富燃氣體驅(qū)動渦輪5做功，然后與壓氣機I吸入的空氣在波瓣摻混器6處摻混均勻后進入燃燒室8，在點火器7點火后進行燃燒，生成的高溫燃氣通過整流器10排出。其中壓氣機I由渦輪5驅(qū)動，并且二者共軸。本實用新型可通過引氣管道13與飛艇浮空平臺球體連通，將高溫燃氣通過引氣管道13送入熱氣飛艇浮空平臺。
權(quán)利要求1.一種飛艇浮空平臺用渦輪基燃氣發(fā)生器，包括壓氣機、與壓氣機共軸的渦輪、燃燒室、安裝于燃燒室的點火器、尾部整流器、渦輪基燃氣發(fā)生器控制器，其特征在于，所述渦輪基燃氣發(fā)生器還包括富燃燃氣發(fā)生器、液體氧化劑貯箱、液體燃料貯箱、電磁閥和波瓣摻混器，所述富燃燃氣發(fā)生器安裝于渦輪前，所述渦輪由富燃燃氣發(fā)生器產(chǎn)生的富燃燃氣驅(qū)動，所述液體氧化劑貯箱和液體燃料貯箱安裝于富燃燃氣發(fā)生器與壓氣機之間，且出口與富燃燃氣發(fā)生器連通，所述電磁閥安裝于液體氧化劑貯箱和液體燃料貯箱的出口處，所述燃燒室置于渦輪之后，在燃燒室與渦輪之間設有波瓣摻混器。
專利摘要本實用新型為一種渦輪基燃氣發(fā)生器，包括壓氣機、渦輪、燃燒室、點火器、液體氧化劑貯箱、液體燃料貯箱、電磁閥、富燃燃氣發(fā)生器、波瓣摻混器、尾部整流器、控制器，是為應急熱氣飛艇浮空平臺設計的新型吸氣式渦輪基熱力動力系統(tǒng)，具有壽命長、可靠性高、流量大、能量密度高、體積小和重量輕等特點，可滿足應急熱氣飛艇浮空平臺的快速升空和大負載能力的要求。
文檔編號F02C3/20GK202417714SQ20112052058
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者張亞平, 楊爾衛(wèi), 王毅, 繆海波, 郭頎 申請人:湖南航天機電設備與特種材料研究所