一种新型对转风扇推进结构

1.本发明涉及航空电推进和无轴承电机技术领域，具体涉及一种新型对转风扇推进结构。


背景技术：

2.随着碳中和战略的提出和航空电推进技术的发展，涵道风扇是一种常见的推进方式，有利于提高飞行器的推进效率，减少碳排放和能量损耗。传统的对转涵道风扇结构的两级风扇都是采用轴驱电机提供动力。两台轴驱电机的安置方式主要分为两种，一种是两台电机安装在风扇之间，风扇分别处在涵道前端和涵道后端，这种方式的问题在于风扇之间的距离太大，对转的气动特点不能发挥，尤其是在高转速的涵道推进领域，该布局对推力的提升较小；另一种方式是电机分别处在涵道前端和涵道后端，这种方式的问题在于涵道内部的流道会受到前后轴驱电机的限制，进气流道被前级电机影响并且在风扇处流道扩张，随后喷气流道又受后级电机影响，令流道整体没有完整性，极大地影响了涵道的气动性能。并且这两种方案都存在推进功率的增加引起电机体积增加的弊端，电机体积过大带来的气动影响不可避免。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提出了一种新型对转风扇推进结构；利用轮缘电机直接驱动前级风扇叶尖，将轮缘电机安装在涵道导管内以避免前级驱动电机对涵道流道的气动影响；后级风扇采用轴驱，利用轴驱电机实现对流道喷管的压缩，将上述的轴驱电机的气动问题转化成气动优势，这种紧凑新颖的对转涵道风扇布局方式不仅有很高的结构强度，而且有着突出的气动性能，具有广阔的应用前景。
4.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
5.一种新型对转风扇推进结构，包括前级风扇、前级轮缘驱动电机、后级风扇、后级轴驱电机、涵道导管、前后级风扇支撑结构；风扇的支撑结构和风扇轮毂以及轴驱电机外壳形成一个完整的锥状气动结构。
6.进一步地，前级风扇和前级轮缘驱动电机的转子相集成，风扇叶尖扇面较宽且有一圈叶片围带，风扇中心处连接在一个环状桨毂处，桨毂内部安装高速轴承，并套在一个固定轴上，固定轴和桨毂前端整流体一体。
7.进一步地，涵道导管截面成翼型，轮缘驱动电机安装在翼型最厚处，导管尾部向内收缩；前级轮缘驱动电机的定子安装在涵道导管中，转子埋在涵道导管壁的凹槽内，叶片围带的内壁和导管壁的内壁平齐。
8.进一步地，前级风扇和后级风扇间设有锥台形整流罩，并和固定轴一体。
9.进一步地，后级风扇通过空心轴套在固定轴上，轴间有高速轴承相支撑，后级风扇中心的桨毂成锥台形，和风扇间的整流罩在气动上成一个整体。
10.进一步地，后级风扇和电机之间设有锥台形整流罩，空心轴和锥台形整流罩之间
设有高速轴承，锥台形整流罩通过支架连接在涵道导管。
11.进一步地，后级风扇驱动电机外壳成圆筒状，圆筒直径前小后大，进一步压缩导管尾部流道面积，提高气动性能，电机外壳通过支架连接在涵道导管上，支架内部有电机绕组引出线的通孔。
12.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
13.1.气动性能好；
14.2.重量轻且分布均匀；
15.3.结构紧凑强度高；
16.4.电机适配容易，气动受电机体积影响小，电机功率上限更高。
附图说明
17.图1是一种新型对转风扇推进结构图；
18.图2是一种新型对转风扇推进结构的剖视图；
19.图3是一种新型对转风扇推进结构的电机布局示意图；
20.图4是一种新型对转风扇推进结构的内部示意图；
21.图5是一种新型对转风扇推进结构的对转风扇支撑结构图。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明：
23.本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。
24.实施例
25.图1是一种新型对转风扇推进结构图。如图1所示，一种新型对转风扇推进结构包括涵道导管1、前级风扇2、后级风扇3、前级轮缘驱动电机4、后级轴驱电机5、前后级风扇支撑结构6；风扇的支撑结构和风扇轮毂以及轴驱电机外壳形成一个完整的锥状气动结构。前级风扇2和前级轮缘驱动电机4的转子42相集成，风扇叶尖扇面较宽且有一圈叶片围带；如图5所示，风扇中心处连接在一个环状桨毂处，桨毂内部安装高速轴承，并套在前后级风扇支撑结构6的一个固定轴65上，固定轴和桨毂前端61整流体一体，尾部通过轴向加固结构66固定在后级轴驱电机的外壳52上。如图2所示，前级轮缘驱动电机的定子41安装在涵道导管1中，转子42埋在涵道导管壁的凹槽内，叶片围带的内壁和导管壁的内壁平齐。前级风扇和后级风扇间设有锥台形整流罩62，并和固定轴65一体。后级风扇3通过空心轴54套在固定轴65上，轴间有高速轴承相支撑，后级风扇中心的桨毂成锥台形，和风扇间的整流罩62在气动上成一个整体。后级风扇和电机之间设有锥台形整流罩63，空心轴54和锥台形整流罩63之间设有高速轴承，锥台形整流罩通过支架64连接到涵道导管。后级风扇驱动电机外壳52成圆筒状，圆筒直径前小后大，进一步压缩导管尾部流道面积，提高气动性能，电机外壳52通过支架53连接在涵道导管上，支架内部有轴驱电机51绕组引出线的通孔。
26.以上实施方式仅为说明本发明的技术思想，并不用于限制本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在本发明技术方案基础上所做的任何修改、等同替换、改进
等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种新型对转风扇推进结构，其特征在于，包括前级风扇、前级轮缘驱动电机、后级风扇、后级轴驱电机、涵道导管、前后级风扇支撑结构。2.根据权利要求1所述的一种新型对转风扇推进结构，其特征在于：前级风扇和前级轮缘驱动电机的转子相集成，风扇叶尖扇面较宽且有一圈叶片围带，风扇中心处连接在一个环状桨毂处，桨毂内部安装高速轴承，并套在一个固定轴上，固定轴和桨毂前端整流体一体。3.根据权利要求1所述的一种新型对转风扇推进结构，其特征在于：前级轮缘驱动电机的定子安装在涵道导管中，转子埋在涵道导管壁的凹槽内，叶片围带的内壁和导管壁的内壁平齐。4.根据权利要求1所述的一种新型对转风扇推进结构，其特征在于：前级风扇和后级风扇间设有锥台形整流罩，并和固定轴一体。5.根据权利要求1所述的一种新型对转风扇推进结构，其特征在于：后级风扇通过空心轴套在固定轴上，轴间有高速轴承相支撑，后级风扇中心的桨毂成锥台形，和风扇间的整流罩在气动上成一个整体。6.根据权利要求1所述的一种新型对转风扇推进结构，其特征在于：后级风扇和电机之间设有锥台形整流罩，空心轴和锥台形整流罩之间设有高速轴承，锥台形整流罩通过支架连接在涵道导管。7.根据权利要求1所述的一种新型对转风扇推进结构，其特征在于：涵道导管截面成翼型，轮缘驱动电机安装在翼型最厚处，导管尾部向内收缩。8.根据权利要求1所述的一种新型对转风扇推进结构，其特征在于：后级风扇驱动电机外壳成圆筒状，圆筒直径前小后大，进一步压缩导管尾部流道面积，提高气动性能，电机外壳通过支架连接在涵道导管上，支架内部有电机绕组引出线的通孔。9.根据权利要求1所述的一种新型对转风扇推进结构，其特征在于：风扇的支撑结构和风扇轮毂以及轴驱电机外壳形成一个完整的锥状气动结构。

技术总结
本发明公开了一种新型对转风扇推进结构，涉及航空电推进及轮缘电机的技术领域。对转涵道风扇是航空电推进领域一种常见的推进方式，本发明提出了一种轮缘驱动风扇和气动轴驱风扇结合的新型对转风扇推进结构，对转风扇的前级风扇采用轮缘电机驱动，电机定子埋在涵道导管壁中，对转风扇的后级风扇采用轴驱电机驱动，电机通过支架安装在涵道中心处，电机的外壳具有提高气动性能的作用。前轮缘后轴驱的新型对转风扇推进结构具有气动性能好，重量轻且分布均匀，结构紧凑强度高的优点。结构紧凑强度高的优点。结构紧凑强度高的优点。


技术研发人员：黄维康 高华敏
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2022.02.18
技术公布日：2022/4/12