一种水空两用推进系统及其飞行器以及操纵方法与流程

1.本技术属于飞行器推进系统设计技术领域，具体涉及一种水空两用推进系统及其飞行器以及操纵方法。


背景技术：

2.随着需求的提升，要求飞行器既能够在空中飞行，进行空中作业，也能够到水下航行，进行水下作业，然而，当前，飞行器的推进系统仅能够在空中为飞行器的空中飞行提供推力，难以在水下为飞行器的水下航行提供推力。
3.鉴于上述技术缺陷的存在提出本技术。
4.需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本技术的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种水空两用推进系统及其飞行器以及操纵方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
6.本技术的技术方案是：
7.一方面提供一种水空两用推进系统，包括：
8.涡轮发动机；
9.水反应储存锥，在涡轮发动机进气道前端处设置，连接在涡轮发动机转子轴前端，其内填充金属燃料；
10.水反应燃烧室，在涡轮发动机喷口后端设置，连接在涡轮发动机转子轴后端，其上具有进水口；
11.水反应金属导管，贯穿涡轮发动机转子轴设置，连通水反应储存锥、水反应燃烧室；
12.水反应喷管，连接在水反应燃烧室后端。
13.根据本技术的至少一个实施例，上述的水空两用推进系统中，涡轮发动机包括压气机、主燃烧室、涡轮，其中，压气机、涡轮采用整体转子结构。
14.根据本技术的至少一个实施例，上述的水空两用推进系统中，还包括：
15.冲压机匣，套设在涡轮发动机机匣外周；
16.冲压燃烧室，在涡轮发动机机匣、冲压机匣之间设置；
17.冲压喷管，连接在冲压机匣后端，位于水反应喷管外周。
18.根据本技术的至少一个实施例，上述的水空两用推进系统中，冲压机匣前端延伸至水反应储存锥外周；
19.所述水空两用推进系统，还包括：
20.涵道调节阀片，在冲压机匣内侧设置，铰接在涡轮发动机进气道前端。
21.另一方面提供一种飞行器，装配有上述的水空两用推进系统。
22.再一方面提供一种飞行器操纵方法，其中飞行器为上述的飞行器，包括：
23.飞行器从空中飞行到水下航行时，关闭涡轮发动机以及冲压燃烧室，进入水下后，打开水反应金属导管，使水反应储存锥内金属燃料能够进入到水反应燃烧室内，与通过进水口进入到水反应燃烧室内的水发生反应，通过水反应喷管喷出，为飞行器的水下航行提供推力，以及通过控制进入到水反应燃烧室内金属燃料量，调节推力的大小，涡轮发动机在水下进行风车运转；
24.飞行器从水下航行到空中飞行时，关闭水反应金属导管，冲出水面后，启动涡轮发动机以及冲压燃烧室，为飞行器空中飞行提供推力，并以涵道调节阀片调节进入涡轮发动机、冲压燃烧室的空气量。
附图说明
25.图1是本技术实施例提供的水空两用推进系统的示意图；
26.其中：
27.1-涡轮发动机；2-水反应储存锥；3-水反应燃烧室；4-水反应金属导管；5-水反应喷管；6-压气机；7-主燃烧室；8-涡轮；9-冲压机匣；10-冲压燃烧室；11-冲压喷管；12-涵道调节阀片。
28.为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，此外，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
29.为使本技术的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本技术的部分实施例，其仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
30.此外，除非另有定义，本技术描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本技术描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本技术的限制。本技术描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本技术描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本技术描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
31.此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本技术的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可
拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本技术中的具体含义。
32.下面结合附图1对本技术做进一步详细说明。
33.一方面提供一种水空两用推进系统，包括：
34.涡轮发动机1；
35.水反应储存锥2，在涡轮发动机1进气道前端处设置，连接在涡轮发动机1转子轴前端，其内填充金属燃料；
36.水反应燃烧室3，在涡轮发动机1喷口后端设置，连接在涡轮发动机1转子轴后端，其上具有进水口；
37.水反应金属导管4，贯穿涡轮发动机1转子轴设置，连通水反应储存锥2、水反应燃烧室3，可在其上配置相应的阀门进行打开关闭；
38.水反应喷管5，连接在水反应燃烧室3后端。
39.对于上述实施例公开的水空两用推进系统，领域内技术人员可以理解的是，其设计以涡轮发动机1为核心，在其上集成有以水反应储存锥2、水反应燃烧室3、水反应金属导管4、水反应喷管5为主要结构构成的水反应发动机，结构紧凑，可为装配有该水空两用推进系统的飞行器在空中的飞机、水下的航行提供推力，具体如下：
40.飞行器在水下航行时，涡轮发动机1关闭，打开水反应金属导管4，使水反应储存锥2内金属燃料能够进入到水反应燃烧室3内，与通过进水口进入到水反应燃烧室3内的水发生反应，通过水反应喷管5喷出，为飞行器的水下航行提供推力，即是以水反应发动机提供推力，可通过控制进入到水反应燃烧室3内金属燃料量，调节推力的大小，涡轮发动机1在水下进行风车运转；
41.飞行器在空中飞行时，水反应金属导管4关闭，启动涡轮发动机1，为飞行器空中飞行提供推力。
42.在一些可选的实施例中，上述的水空两用推进系统中，涡轮发动机1包括压气机6、主燃烧室7、涡轮8，其中，压气机6、涡轮8采用整体转子结构，以增强密封性能。
43.在一些可选的实施例中，上述的水空两用推进系统中，还包括：
44.冲压机匣9，套设在涡轮发动机1机匣外周；
45.冲压燃烧室10，在涡轮发动机1机匣、冲压机匣9之间设置；
46.冲压喷管11，连接在冲压机匣9后端，位于水反应喷管5外周。
47.对于上述实施例公开的水空两用推进系统，领域内技术人员可以理解的是，其设计以涡轮发动机1为核心，在集成水反应发动机的基础上，进一步集成以冲压机匣9、冲压燃烧室10、冲压喷管11为主要构件的冲压压气机，结构紧凑，装配有该水空两用推进系统的飞行器，在水下航行时，关闭冲压燃烧室10，即是关闭冲压压气机，不点火不工作，仅作为涵道，在空中飞行时，启动冲压燃烧室10，即是启动冲压压气机，以涡轮发动机1、冲压压气机共同为飞行器在空中的飞行提供推力。
48.在一些可选的实施例中，上述的水空两用推进系统中，冲压机匣9前端延伸至水反应储存锥2外周；
49.所述水空两用推进系统，还包括：
50.涵道调节阀片12，在冲压机匣9内侧设置，铰接在涡轮发动机1进气道前端，可设计相应的作动机构，对涵道阀片12进行驱动，使涵道阀片12张开或收缩，以能够改变涡轮发动机1、冲压燃烧室10的相对进气面积，即是改变涡轮发动机1、冲压压气机的涵道比，调节水空两用推进系统能够高效适配飞行器的多种飞行工况。
51.另一方面提供一种飞行器，装配有上述的水空两用推进系统。
52.对于上述实施例公开的飞行器，领域内技术人员可以理解的是，其主要改进之处在于装配有上述的水空两用推进系统，描述的较为简单，具体相关之处可参见上述的水空两用推进系统部分的相关说明，其技术效果也可参考上述的水空两用推进系统相关部分的技术效果，在此不再赘述。
53.再一方面提供一种飞行器操纵方法，其中飞行器为上述的飞行器，包括：
54.飞行器从空中飞行到水下航行时，关闭涡轮发动机1以及冲压燃烧室10，进入水下后，打开水反应金属导管4，使水反应储存锥2内金属燃料能够进入到水反应燃烧室3内，与通过进水口进入到水反应燃烧室3内的水发生反应，通过水反应喷管5喷出，为飞行器的水下航行提供推力，以及通过控制进入到水反应燃烧室3内金属燃料量，调节推力的大小，涡轮发动机1在水下进行风车运转；
55.飞行器从水下航行到空中飞行时，关闭水反应金属导管4，冲出水面后，启动涡轮发动机1以及冲压燃烧室10，为飞行器空中飞行提供推力，并以涵道调节阀片12调节进入涡轮发动机1、冲压燃烧室10的空气量。
56.对于上述实施例公开的飞行器操纵方法，领域内技术人员可以理解的是，操作的不同之处，是由于飞行器装配有上述的水空两用推进系统，描述的较为简单，具体相关之处可参见上述的水空两用推进系统部分的相关说明，其技术效果也可参考上述的水空两用推进系统相关部分的技术效果，在此不再赘述。
57.说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
58.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本技术的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本技术的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本技术的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种水空两用推进系统，其特征在于，包括：涡轮发动机(1)；水反应储存锥(2)，在涡轮发动机(1)进气道前端处设置，连接在涡轮发动机(1)转子轴前端，其内填充金属燃料；水反应燃烧室(3)，在涡轮发动机(1)喷口后端设置，连接在涡轮发动机(1)转子轴后端，其上具有进水口；水反应金属导管(4)，贯穿涡轮发动机(1)转子轴设置，连通水反应储存锥(2)、水反应燃烧室(3)；水反应喷管(5)，连接在水反应燃烧室(3)后端。2.根据权利要求1所述的水空两用推进系统，其特征在于，涡轮发动机(1)包括压气机(6)、主燃烧室(7)、涡轮(8)，其中，压气机(6)、涡轮(8)采用整体转子结构。3.根据权利要求2所述的水空两用推进系统，其特征在于，还包括：冲压机匣(9)，套设在涡轮发动机(1)机匣外周；冲压燃烧室(10)，在涡轮发动机(1)机匣、冲压机匣(9)之间设置；冲压喷管(11)，连接在冲压机匣(9)后端，位于水反应喷管(5)外周。4.根据权利要求3所述的水空两用推进系统，其特征在于，冲压机匣(9)前端延伸至水反应储存锥(2)外周；所述水空两用推进系统，还包括：涵道调节阀片(12)，在冲压机匣(9)内侧设置，铰接在涡轮发动机(1)进气道前端。5.一种飞行器，其特征在于，装配有如权利要求4所述的水空两用推进系统。6.一种飞行器操纵方法，其中飞行器为权利要求5所述的飞行器，其特征在于，包括：飞行器从空中飞行到水下航行时，关闭涡轮发动机(1)以及冲压燃烧室(10)，进入水下后，打开水反应金属导管(4)，使水反应储存锥(2)内金属燃料能够进入到水反应燃烧室(3)内，与通过进水口进入到水反应燃烧室(3)内的水发生反应，通过水反应喷管(5)喷出，为飞行器的水下航行提供推力，以及通过控制进入到水反应燃烧室(3)内金属燃料量，调节推力的大小，涡轮发动机(1)在水下进行风车运转；飞行器从水下航行到空中飞行时，关闭水反应金属导管(4)，冲出水面后，启动涡轮发动机(1)以及冲压燃烧室(10)，为飞行器空中飞行提供推力，并以涵道调节阀片(12)调节进入涡轮发动机(1)、冲压燃烧室(10)的空气量。

技术总结
本申请属于飞行器推进系统设计技术领域，具体涉及一种水空两用推进系统及其飞行器以及操纵方法，其中，水空两用推进系统，包括：涡轮发动机；水反应储存锥，在涡轮发动机进气道前端处设置，连接在涡轮发动机转子轴前端，其内填充金属燃料；水反应燃烧室，在涡轮发动机喷口后端设置，连接在涡轮发动机转子轴后端，其上具有进水口；水反应金属导管，贯穿涡轮发动机转子轴设置，连通水反应储存锥、水反应燃烧室；水反应喷管，连接在水反应燃烧室后端。连接在水反应燃烧室后端。连接在水反应燃烧室后端。


技术研发人员：弓升 袁长龙
受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/7/4