本發(fā)明涉及航空發(fā)動機(jī)，特別地，涉及一種具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)。此外，本發(fā)明還涉及一種包括上述具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)的大型飛行器。

背景技術(shù)：

1、大型飛行器的動力系統(tǒng)均采用空氣渦輪起動機(jī)進(jìn)行起動，空氣渦輪起動機(jī)需要得到高壓氣源保障才能工作，大型飛行器空氣渦輪起動機(jī)的工作原理：通過一個專用的高壓氣源將高壓空氣導(dǎo)入空氣渦輪起動機(jī)的渦輪機(jī)組，空氣經(jīng)過渦輪葉片高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動力，從而驅(qū)動傳動裝置，進(jìn)而帶動大型飛行器的動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)動。

2、目前，為大型飛行器的空氣渦輪起動機(jī)提供高壓氣源的方式通常采用機(jī)場地面提供高壓氣源和飛行器自帶輔助動力裝置制造高壓氣源兩種方式，對于具有多個動力裝置的大型飛行器來說，這兩種起動方式均需要數(shù)十分鐘的準(zhǔn)備，才能全部起動大型飛行器的動力系統(tǒng)，其起飛準(zhǔn)備時間過長，極大的影響緊急任務(wù)的執(zhí)行，如果遇到需要同時緊急起飛多架飛行器的情況，更是無法滿足起飛需求；此外，對于沒有機(jī)場地面保證且飛行器自帶輔助動力裝置不能用的情況，大型飛行器的動力系統(tǒng)則缺了備用起動方案。

3、火藥也在如今的航空動力起動領(lǐng)域有部分應(yīng)用，其一般應(yīng)用在導(dǎo)彈的微型渦噴發(fā)動機(jī)中，其基本原理是將火藥布設(shè)于燃燒室內(nèi)，利用火藥產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)?，燃?xì)鉀_擊微型渦噴發(fā)動機(jī)的渦輪葉片帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而完成發(fā)動機(jī)點火起動的過程，由于導(dǎo)彈本身不需要考慮重復(fù)使用，火藥起動只需使用一次，故可在裝配渦噴發(fā)動機(jī)時將火藥布設(shè)于燃燒室中。而大型飛行器若采用此種結(jié)構(gòu)，則不能重復(fù)使用火藥起動，存在中途停機(jī)后無法再次起動的問題，且直接用火藥爆燃產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)庵苯哟荡笮惋w行器動力裝置的渦輪葉片，會對大型飛行器動力裝置的渦輪葉片造成損耗，影響使用壽命，甚至可能影響飛行的穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)，以解決現(xiàn)有的大型飛行器的空氣渦輪起動機(jī)起動大型飛行器動力裝置的時間過長，極大的影響緊急任務(wù)的執(zhí)行，且缺乏備用起動方案的技術(shù)問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)，包括渦輪機(jī)組、用于將高壓空氣引入渦輪機(jī)組的導(dǎo)流腔、用于將高壓空氣引入所述導(dǎo)流腔的引氣管、用于帶動飛行器的動力系統(tǒng)的傳動軸、用于連接所述渦輪機(jī)組與所述傳動軸的傳動機(jī)構(gòu)及用于在應(yīng)急狀態(tài)使用以產(chǎn)生的高溫高壓氣體的火藥起動裝置，所述引氣管上布設(shè)有用于連接高壓氣源設(shè)備的第一接口、用于連接所述火藥起動裝置的第二接口、用于連通所述導(dǎo)流腔的第三接口及用于切換所述第三接口與所述第一接口連通或與所述第二接口連通的隔板。

3、進(jìn)一步地，所述引氣管的內(nèi)圓周壁上布設(shè)有與所述隔板適配的止擋環(huán)及用于鉸接所述隔板的鉸接座，所述止擋環(huán)布設(shè)于所述第一接口與所述第二接口之間，所述鉸接座布設(shè)于所述止擋環(huán)與所述第二接口之間。

4、進(jìn)一步地，所述隔板上布設(shè)有與所述止擋環(huán)的內(nèi)徑適配的第一密封圓弧及與所述第二接口的內(nèi)徑適配的第二密封圓弧。

5、進(jìn)一步地，所述鉸接座布設(shè)于所述引氣管的內(nèi)圓周壁的底端，所述隔板的重心向所述第一密封圓弧偏置。

6、進(jìn)一步地，所述火藥起動裝置包括與所述第二接口連通的安放筒、與所述安放筒形成容納腔的底塞、布設(shè)于所述容納腔內(nèi)的火藥柱及布設(shè)于所述底塞上的用于引燃所述火藥柱的撞針。

7、進(jìn)一步地，所述撞針布設(shè)于所述底塞的中心位置。

8、進(jìn)一步地，所述安放筒的底端布設(shè)有沿其徑向向外延伸的第一卡環(huán)，所述底塞的頂端布設(shè)有沿其徑向向外延伸的第二卡環(huán)，所述第一卡環(huán)與所述第二卡環(huán)通過卡箍連接，所述卡箍包括第一卡箍、第二卡箍和卡鎖，所述第一卡箍的第一端與所述第二卡箍的第一端鉸接，所述第一卡箍和所述第二卡箍的內(nèi)壁上分別開設(shè)有凹槽，所述凹槽與所述第一卡環(huán)和所述第二卡環(huán)適配，所述第一卡箍的第二端上布設(shè)有第一緊固架，所述第二卡環(huán)的第二端上布設(shè)有第二緊固架，所述第一緊固架和所述第二緊固架上分別開設(shè)有u型槽，所述卡鎖包括與所述u型槽適配的連桿及布設(shè)于所述連桿第一端上的鎖頭，所述連桿的第二端通過鉸接軸與所述第二緊固架鉸接。

9、進(jìn)一步地，所述火藥柱包括與所述安放筒內(nèi)徑適配的外包金屬殼體、布設(shè)于所述外包金屬殼體底端的底火層及填充于所述外包金屬殼體內(nèi)的固體火藥層。

10、進(jìn)一步地，所述外包金屬殼體底端的外側(cè)壁上布設(shè)有止口，所述安放筒上布設(shè)有與所述止口適配的卡槽。

11、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種大型飛行器其特征在于，其上述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)。

12、本發(fā)明具有以下有益效果：

13、本發(fā)明的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)，采用常規(guī)方式起動時，隔板封堵第二接口，第三接口與第一接口連通，高壓氣源設(shè)備提供的高壓空氣通過第一接口、第三接口、導(dǎo)流腔沿軸向?qū)霚u輪機(jī)組，高壓空氣推動渦輪機(jī)組的渦輪葉片高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動力，渦輪葉片驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)帶動傳動軸，從而帶動飛行器的動力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動；在應(yīng)急狀態(tài)起動時，隔板封堵第一接口，第三接口與第二接口連通，引燃火藥起動裝置產(chǎn)生的高溫高壓氣體通過第二接口、第三接口、導(dǎo)流腔沿軸向?qū)霚u輪機(jī)組，能快速驅(qū)動渦輪機(jī)組的渦輪葉片轉(zhuǎn)動，從而通過傳動軸帶動大型飛行器動力裝置轉(zhuǎn)動，能使得大型飛行器在數(shù)分鐘內(nèi)實現(xiàn)起飛，由導(dǎo)流腔將引導(dǎo)高溫高壓氣體沿軸向均勻地吹徑向安裝的渦輪葉片，每個渦輪葉片都均勻承力，能降低對空氣渦輪起動機(jī)的渦輪葉片的損耗，空氣渦輪起動機(jī)的渦輪效率高且壽命長；此外，由于火藥起動裝置燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體沖擊的是空氣渦輪起動機(jī)的渦輪葉片，不會對大型飛行器動力裝置的渦輪葉片造成影響，能保證大型飛行器動力裝置的使用壽命及飛行的穩(wěn)定性；引氣管為三通管結(jié)構(gòu)，火藥起動裝置布設(shè)于引氣管上，通過第二接口用于將火藥起動裝置燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體引入導(dǎo)流腔，能通過換裝火藥起動裝置實現(xiàn)重復(fù)的火藥起動，能滿足在應(yīng)急狀態(tài)大型飛行器的緊急起飛需求，可在沒有機(jī)場地面保證且飛行器自帶輔助動力裝置不能用的情況下為大型飛行器動力裝置提供第三起動備份，具有極大的推廣價值。

14、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

技術(shù)特征：

1.一種具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)，其特征在于，包括渦輪機(jī)組（3）、用于將高壓空氣引入渦輪機(jī)組（3）的導(dǎo)流腔（2）、用于將高壓空氣引入所述導(dǎo)流腔（2）的引氣管（1）、用于帶動飛行器的動力系統(tǒng)的傳動軸（5）、用于連接所述渦輪機(jī)組（3）與所述傳動軸（5）的傳動機(jī)構(gòu)（4）及用于在應(yīng)急狀態(tài)使用以產(chǎn)生的高溫高壓氣體的火藥起動裝置（6），所述引氣管（1）上布設(shè)有用于連接高壓氣源設(shè)備的第一接口（11）、用于連接所述火藥起動裝置（6）的第二接口（12）、用于連通所述導(dǎo)流腔（2）的第三接口（13）及用于切換所述第三接口（13）與所述第一接口（11）連通或與所述第二接口（12）連通的隔板（14）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)，其特征在于，所述引氣管（1）的內(nèi)圓周壁上布設(shè)有與所述隔板（14）適配的止擋環(huán)（15）及用于鉸接所述隔板（14）的鉸接座（16），所述止擋環(huán)（15）布設(shè)于所述第一接口（11）與所述第二接口（12）之間，所述鉸接座（16）布設(shè)于所述止擋環(huán)（15）與所述第二接口（12）之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)，其特征在于，所述隔板（14）上布設(shè)有與所述止擋環(huán)（15）的內(nèi)徑適配的第一密封圓?。?41）及與所述第二接口（12）的內(nèi)徑適配的第二密封圓?。?42）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)，其特征在于，所述鉸接座（16）布設(shè)于所述引氣管（1）的內(nèi)圓周壁的底端，所述隔板（14）的重心向所述第一密封圓?。?41）偏置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)，其特征在于，所述火藥起動裝置（6）包括與所述第二接口（12）連通的安放筒（61）、與所述安放筒（61）形成容納腔的底塞（62）、布設(shè)于所述容納腔內(nèi)的火藥柱（63）及布設(shè)于所述底塞（62）上的用于引燃所述火藥柱（63）的撞針（64）。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)，其特征在于，所述撞針（64）布設(shè)于所述底塞（62）的中心位置。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)，其特征在于，所述安放筒（61）的底端布設(shè)有沿其徑向向外延伸的第一卡環(huán)（611），所述底塞（62）的頂端布設(shè)有沿其徑向向外延伸的第二卡環(huán)（621），所述第一卡環(huán)（611）與所述第二卡環(huán)（621）通過卡箍（65）連接，所述卡箍（65）包括第一卡箍（651）、第二卡箍（652）和卡鎖，所述第一卡箍（651）的第一端與所述第二卡箍（652）的第一端鉸接，所述第一卡箍（651）和所述第二卡箍（652）的內(nèi)壁上分別開設(shè)有凹槽（653），所述凹槽（653）與所述第一卡環(huán)（611）和所述第二卡環(huán)（621）適配，所述第一卡箍（651）的第二端上布設(shè)有第一緊固架（654），所述第二卡環(huán)（621）的第二端上布設(shè)有第二緊固架（655），所述第一緊固架（654）和所述第二緊固架（655）上分別開設(shè)有u型槽（656），所述卡鎖包括與所述u型槽（656）適配的連桿（658）及布設(shè)于所述連桿（658）第一端上的鎖頭（659），所述連桿（658）的第二端通過鉸接軸（657）與所述第二緊固架（655）鉸接。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)，其特征在于，所述火藥柱（63）包括與所述安放筒（61）內(nèi)徑適配的外包金屬殼體（631）、布設(shè)于所述外包金屬殼體（631）底端的底火層（632）及填充于所述外包金屬殼體（631）內(nèi)的固體火藥層（633）。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)，其特征在于，所述外包金屬殼體（631）底端的外側(cè)壁上布設(shè)有止口（634），所述安放筒（61）上布設(shè)有與所述止口（634）適配的卡槽。

10.一種大型飛行器，其特征在于，包括權(quán)利要求1至9中任一項所述的具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種具備火藥起動功能的空氣渦輪起動機(jī)及大型飛行器，包括渦輪機(jī)組、導(dǎo)流腔、引氣管、傳動軸、傳動機(jī)構(gòu)及火藥起動裝置，引氣管上布設(shè)有用于連接高壓氣源設(shè)備的第一接口、用于連接火藥起動裝置的第二接口、用于連通導(dǎo)流腔的第三接口及用于切換第三接口與第一接口連通或與第二接口連通的隔板；其通過火藥起動裝置快速驅(qū)動渦輪機(jī)組的渦輪葉片轉(zhuǎn)動，從而通過傳動軸帶動大型飛行器動力裝置轉(zhuǎn)動，能使得大型飛行器在數(shù)分鐘內(nèi)實現(xiàn)起飛，且不會對大型飛行器動力裝置造成影響，能通過換裝火藥起動裝置實現(xiàn)重復(fù)的火藥起動，能滿足在應(yīng)急狀態(tài)大型飛行器的緊急起飛需求，具有極大的推廣價值。

技術(shù)研發(fā)人員：張坤,金海良,肖為,周淳,張鑫,吳吉昌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航發(fā)湖南動力機(jī)械研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19