单轴双转子航空发动机
愚者千虑2008/03/29极客DIY IP:北京
该设计用单轴通过一种类似汽车差速器的装置将两个转子连动起来,其中风扇转子通过一组行星齿轮减速并反向旋转,当传感器检测到某转子部分即将发生喘振时,可通过增加(减少)风扇转子负载或实施机械制动来增减速,使该转子增(减)速远离喘振点,提高发动机可靠性。该设计最大特点在于可以通过增减低压转子负载主动调节高压转子的转速,使其最高转速甚至可以超过涡轮转速,来远离喘振点,与传统双轴双转子相比,该方案可减少一根长轴及简化相关支点和润滑系统,虽增加差速装置,但整体重量还是略有减少,我个人认为与放气、调整静子角度以及多转子防喘方案相比,这种方案虽略显复杂但更积极。且可行性较前一种高。不知各位怎么看!
来自:综合交流区 / 极客DIY
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~~空空如也
lemoncap
16年4个月前 IP:未同步
29621
我有过类似想法,不过不是从解决喘振的角度。这本质上是齿轮变速涡桨发动机的一种,不过驱动的是风扇而不是螺桨。差速器本质上与行星变速装置没有差别。 不过解决喘振的难点在于你如何改变传动比。用摩擦带的方法在上万转的情况下非常够跄。这里线速度接近音速。
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lemoncap
16年4个月前 IP:未同步
29622

我再考虑了下。在上述方案下可能你可以用一个简单的限滑差速器来克服喘振,一有喘振,就让限滑差速器开始滑动。限滑功能保证压气机仍有一定的流量。注意,材料在此高速依然是一个极大的问题。

也许最简单的是用一个带锁止的液力偶合器(就像ME-109的DB-601发动机上的)。哈哈。快申请专利。

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愚者千虑作者
16年4个月前 IP:未同步
29623

我无法贴图,所以可能说不清楚.

这个设计本来是想简化发动机的,如果填加的设备太多就会适得其反,实际上在风扇转子内加一个发电机之类的负载,通过调整负载功率,使风扇转子速度发生改变就能起到调节差速器另一头的压气机转子.而且还是无级调速.

注意,材料在此高速依然是一个极大的问题。这个还真没考虑过,每分钟上万转用差速器的机械还真没见过,不过本发动机启动时,先由电机带动主轴,风扇转子锁定不动,这时压气机转子的速度比主轴快一倍,当发动机涡轮作功,主轴转速逐渐增大时,缓缓释放风扇转子使其漫漫旋转,让发动机达到自持,整个过程比较平缓,差速器没有太大的机械冲击,所以我觉得应该可行,当然材料要求也高,所以我又有了单轴三转子的想法,该设计只比前者增加了一个中压转子,但其防喘性应可与三转子相近.

专利嘛正在申请,比较麻烦,不知lemoncap有何建议.

[em01][em01]
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lemoncap
16年4个月前 IP:未同步
29624
用电机的问题在于太重(~1公斤/千瓦)。这就是为什么电传动一般限于地面,海洋动力传动的原因。
专利嘛,按部就班就是了。
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愚者千虑作者
16年4个月前 IP:未同步
29625
以下是引用lemoncap在2008-3-30 4:18:16的发言:
用电机的问题在于太重(~1公斤/千瓦)。这就是为什么电传动一般限于地面,海洋动力传动的原因。
专利嘛,按部就班就是了。

电机是指发电机,每种发动机里都得有的,将发出的电储存在蓄电池里,给飞机的其他电器包括启动电机提供能量。这是不可缺的设备。

关于压气机我还有另一种设计,有兴趣的话请看:XXXXXXXXXXXXXXXXXXXt/XXXXXXXXXXXXXp?tid=468621&extra=page%3D1

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1211
16年4个月前 IP:未同步
29626

看起来楞是苏木林大侠的同好。

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lemoncap
16年4个月前 IP:未同步
29627
回复:(愚者千虑)以下是引用lemoncap在2008-3-30 4:...
电传动用的电机和一般飞机电源用的电机大小差至少两个数量级。一般战斗机的电源系统也就几十千瓦。而十吨级航空发动机的低压压气机动不动就上万千瓦。如果要用电气传动来驱动压气机,电机(包括发电机和电动机)至少得几千公斤。

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lemoncap
16年4个月前 IP:未同步
29628
回复:(愚者千虑)
你在CJDBY上的设想是相对来说比较可行的。
优点:
1。风扇重量减轻,
2。根除了发动机工作时的转动矩以及随之而来的陀螺扭矩效应。
缺点:
1。相当难使用可变(静子)叶片,气冷
叶片,主动间隙控制等技术
2。需要附加的机匣和支承,有附加重量。
最后到底是不是优点胜过缺点要看具体工程实践。

不过把风扇直接放在涡轮外圈是有先例的。(我小时候有过类似想法,赫赫
[em03]




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lemoncap
16年4个月前 IP:未同步
29629
General Electric GE36 UDF
通用电气 GE36 UDF
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lemoncap
16年4个月前 IP:未同步
29630
回复:(lemoncap)General Electric GE36 UDF

通用电气 GE36 UDF无涵道风扇发动机实例


无涵道风扇发动机断面


5280_34122_5242.jpg

5280_34122_5243.jpg

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愚者千虑作者
16年4个月前 IP:未同步
29631
以下是引用lemoncap在2008-3-30 21:18:53的发言:
电传动用的电机和一般飞机电源用的电机大小差至少两个数量级。一般战斗机的电源系统也就几十千瓦。而十吨级航空发动机的低压压气机动不动就上万千瓦。如果要用电气传动来驱动压气机,电机(包括发电机和电动机)至少得几千公斤。

我可能没表达清楚,我所说的发电机不是用来传动的,而是用来平衡两个转子的功率的。

差速器的作用是当差速器两端的阻力距相等,两端的转速就相等,如果不等阻力距大的转速低,因此可以通过调节一端的阻力距来调节另一端的转速,具体还得看超大图XXXXXXXXXXXXXXXXXXXt/XXXXXXXXXXXXXp?tid=469667&extra=page%3D1

我在超大用的是发动机爱好者,有三篇文章,有兴趣的话请过目!呵呵!

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXt/XXXXXXXXXXXXXXXp?fid=82

图中的灰色部分即为差速器,它和红色部分的主轴相连并一同旋转,其上的齿轮分别啮合高低压转子(低压应为中间轴),该齿轮可绕其中心轴自由旋转,低压转子(即前面的风扇转子)通过一粉色轴和绿色行星齿轮与风扇转子啮合,使其减速并反转,发电机应在其前部的椎体(本图未标出)内,跟低压转子一起旋转,当它的负载增大时,即低压转子的阻力距增大,对应的高压转子转速就会增大,以此来控制喘振。不知这次说明白没有?呵呵!

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愚者千虑作者
16年4个月前 IP:未同步
29632
以下是引用lemoncap在2008-3-30 21:18:53的发言:
电传动用的电机和一般飞机电源用的电机大小差至少两个数量级。一般战斗机的电源系统也就几十千瓦。而十吨级航空发动机的低压压气机动不动就上万千瓦。如果要用电气传动来驱动压气机,电机(包括发电机和电动机)至少得几千公斤。

用电机来直接驱动压气机,省掉涡轮的想法我也有过,开始是想借用磁流体发电技术,将电机设计在压气机的轮鼓内,由于电机容易布置,因此可采用三级甚至以上的压气机。后来觉得磁流体需要的磁场体积重量比透平大得多,推重比肯定高不了,于是就采用了一种叫电气体发电技术,电气体发电是“利用气流的动能,将其中的带电粒子从低电位区推向高电位区以直接转换为电能的发电方式。电气体发电装置主要由产生带电粒子的针状电极、绝缘气体通道和收集极组成。在针极附近局部电场增强,电子进入电极,正离子被气流带动进入绝缘通道,再由收集极收集,供负载使用。它没有旋转部件 ,结构简单 ,不用冷却水 , 能量转换效率在50%以上。但它发电的电压较高,电流较小,20世纪90年代初,仅用于小功率发电,如用作航天飞行器电火箭发动机的电源,以及静电喷漆、静电除尘等。电气体发电的逆过程是使带电气体在电场中加速后喷射出去,可用于制作飞行器的电气体动力推进器。 ”收集极既可收集电流又可作为矢量喷口,产生的高压直流电通过变频分别提供给高、中、低压气机轮鼓中的电机,并可根据要求改变任一电机的转速,以达到防喘的目的。燃烧室后面是加长的排气管,没有任何部件,排气阻力低,因此燃烧室的排气温度可以尽量高,有资料统计燃烧室的排气温度(涡轮前温度)提高50℃,推力增加6%,照此计算,燃烧室的排气温度(涡轮前温度)从1400℃(以太行为标准)提高到2400℃,推力将增加(1+6%)的20次方,推重比将大幅增加,即使不加加力燃烧,推力也很可观。这也是采用电驱压气机的初衷,只是电气体发电技术目前还不成熟,可参考资料少的可怜,再加上辅助的变频调速装置也需要重量,可行性不明朗,所以也只能幻想而已!呵呵!

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lemoncap
16年4个月前 IP:未同步
29633

看了你的图,基本上知道你的意图了。

发电机用来平衡两个转子的功率的等效于改变主轴到高低压两个转子的传动比,对不对?(相当于四轮驱动的分动箱,是不是?)问题在于两个转子都在一万马力以上的时候,想控制喘振,好歹都得分配(或者说平衡)10%的功率吧?所以这个发电机的功率就得1000马力,重量接近一吨了。 

但是你的设计其实不要电机,在某些条件下也是有用处的。比如低压转子喘振,低压转子的阻力距自动增大,这个差速器会自动把高压转子转速增大,减低低压转子的负荷从而帮助低压转子避免喘振。 

但对于高压转子喘振,这个设计就不能自动避免喘振,相反,这个差速器会自动把低压转子转速增大,加大高压转子的负荷,加大喘振。

所以你的设计在一定条件下是可以控制喘振的。不过如果想全工况控制喘振,就避免不了可变传动比的问题。

对于倾向低压失速的发动机,这不失为一个好的解决方案,这也应该是你的卖点。哈哈。 

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lemoncap
16年4个月前 IP:未同步
29634

13楼: 类似的玩意我亲手搞过,效果不昭啊,1%的效率都没有。

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愚者千虑作者
16年4个月前 IP:未同步
29635

发电机用来平衡两个转子的功率的等效于改变主轴到高低压两个转子的传动比,对不对?(相当于四轮驱动的分动箱,是不是?)问题在于两个转子都在一万马力以上的时候,想控制喘振,好歹都得分配(或者说平衡)10%的功率吧?所以这个发电机的功率就得1000马力,重量接近一吨了。 

所以我开始说要有机械制动来辅助

但是你的设计其实不要电机,在某些条件下也是有用处的。比如低压转子喘振,低压转子的阻力距自动增大,这个差速器会自动把高压转子转速增大,减低低压转子的负荷从而帮助低压转子避免喘振。 

但对于高压转子喘振,这个设计就不能自动避免喘振,相反,这个差速器会自动把低压转子转速增大,加大高压转子的负荷,加大喘振。

所以要有前面的调速装置。这个设计很久了,比最初改变了许多,但觉得还不够成熟,所以拿出来晒晒。

申请专利吗也想过,可看了专利网,发现很多专利存在明显缺陷,这样的东西居然也能申请到专利!于是对专利审查的权威性和科学性产生怀疑、失望,觉得那都是骗人钱的。也不会有什么投资人会关注,另外为设计的东西在中国是一般企业做不了或不能做的,只能找有针对性的企业,可一没关系,二没相关经历,三没模型,难有说服力,在网上晒晒也实属无奈。

所谓谋事在人成事在天,不过现在还没听说那位业余爱好者搞出什么大项目。我遇见位退役大校,曾在某军队所属的部委(可惜不是总装部)内部刊物任负责人。他说他认识有关领导,可以帮我引荐,当时照实让我激动了很久,可不等我详细说明我的创意,他就说:“我敢肯定你想的别人已经想到了,中国有很多专业人才在研究你想的东西,他们有专业知识和设备,如果他们都弄不成那肯定行不通。\"听了这活我就什么也说不出来了,要知道他连我想的是什么都不知道就说这话。其实我也没有什么太大的野心,只是看了点书,经过自己的消化吸收,总会有些“排泄物”出来,不然憋得慌,如果排在适当的地方,它也许是肥料,能够滋养一方,当然要是排在不适当的地方,那他就是讨人厌的垃圾。

lemoncap兄是做什么的?还能接触这么前卫的技术?
[em04][em04]
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lemoncap
16年4个月前 IP:未同步
29636
专利这东西,自从多年前美国专利局不要实物验证就可以申请以来,扯蛋的比例就越来越多。

不过千万不要气馁。 对于真的志士,发明是一种乐趣。好的发明,尽管很难,但最后会造福人类,也造福自己。你机械直觉不错,需要提高的是对数量(特别是量级)的估计能力,这需要经验和积累。

不要担心别人的无由怀疑。从小点的模型做起。比如说,5公斤推力级的航模发动机。又如,搞点小的项目积累资金。 十个想法,申请一个专利,保证质量。

我主要搞能量(能源)的直接转换利用,比如核能,化学能与电能,光能,机械能的相互转化。

这个论坛上的一些科创想法和实践,慢慢成熟以后,都可以考虑产业化。


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愚者千虑作者
16年4个月前 IP:未同步
29637

我主要搞能量(能源)的直接转换利用,比如核能,化学能与电能,光能,机械能的相互转化。
这对我来说曾经是梦想的职业,高中时曾设计过一种我称之为“核(含)能半导体”材料,它是将磷的同位素作为杂质掺到硅里制成N型半导体,取代普通磷,由于属“多电子型”,而且释放的贝塔射线就是电子流,因此这种半导体可直接发电,他的灵感来自于高压真空核电池,就像40年代半导体取代真空二极管一样。不过磷的同位素半衰期很短,只有14天左右,要实用的话需寻找新的同位素材料,另外工艺方面也需要做大量工作。可惜我没有试验条件,也没有熟人,投稿也无门,所以尘封到现在。

小时候我对一切可以旋转的东西都感兴趣,曾经还痴迷永动机呢!呵呵!

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