科创中国

航空航天技术,高端装备制造产业,科学研究和技术服务业

本成果涉及一种新型航空氢转子发动机，首创新型转子发动机构型，采用 轴向总体布局的共轴设计，整机呈圆柱形，主要系统和部件均沿中心轴纵向或圆周方向布局，气缸和活塞连杆组呈圆周阵列分布，部附件主要运动形式为沿中轴线方向的转动、摆动和平动，并以其独特的扫气燃烧方式，与氢燃烧特性恰当匹配，从设计源头避免燃氢发动机逆火、爆燃等关键技术难题，有望实现燃氢发动机技术的重大突破；同时还有效提升整机的平顺性、流线型和机械效率，降低关键零部件的不利载荷、振动和整机迎风面积，提高发动机的紧凑性和功重比，可以为通航产业和新能源汽车产业提供新型高功重比、高功效氢能转子发动机解决方案，助推相关产业发展，占据氢能源动力技术的战略高地，并以其原创性提升我市在氢能源领域的全球影响力。

相对传统的油改氢内燃机：首先，相对传统二维曲轴-连杆活塞驱动机构，成果创新性的采用了三维摆盘连杆-活塞驱动机构，以活塞行程80mm为例，连杆长度可减小15%、活塞-气缸摩擦力可减小86%、等效连杆-曲轴铰链运动幅可减小93%、连杆-活塞铰链运动幅可减小86%，显著提升了发动机驱动系统的紧凑性、平顺性和机械效率，降低关键零部件不利载荷、振动和重量。其次，发动机转子周向扫气工作模式，实现进气、喷射燃料、点火、排气的分区运行和物理隔离，从根本上避免氢气逆火和爆燃危害，可与氢气燃烧特性实现良好匹配，保持发动机平稳高效工作；第三，其独特的转缸错位工作模式，使发动机相对主轴转动周期有更高的工作循环数，并减小对进排气、供气点火系统的需求，实现进排气和供气点火系统数量减半循环增加的效果，极大降低了发动机结构复杂度，提高了发动机的功重比；最后，其特有的双转子圆柱结构和自有减速机构，使发动机转子主体与机体可共架设计电机结构，构建结构高度复用的混合动力系统，满足氢电混合动力需求。

团队于2017年在前期研究成果基础上组建科研团队，主攻新型航空转子发动机核心关键技术，以期实现新型转子发动机的自主研发和产业化应用。团队核心成员包括邓涛、柳平、禹进、陈全龙、祝鹏举、董永武、杜玉环、周宝成等。团队负责人：邓涛教授，负责氢电混合动力系统设计与优化，申报并获批纯电及混合动力系统核心发明专利20余项、国际TOP期刊学术论文10余篇。团队技术负责人：柳平博士，负责转子发动机总体设计，申报并获批转子发动机核心技术发明专利10余项。团队骨干成员：禹进副教授，负责氢气燃烧与控制的研制与优化；陈全龙高级工程师，飞行器设计领域高级工程师，主要负责本团队产品的地面和空中测试评价工作；祝鹏举，空军级专家、正高级工程师，享受国务院政府特殊津贴，是国内顶尖的航空动力技术专家，是团队高级技术顾问，负责技术指导和疑难问题诊断；董永武，讲师，留英博士，负责本团队发动机控制系统研发及国际交流合作；杜玉环博士，讲师，航空发动机传感器及测试系统专家，负责本团队试验测试系统设计及测试程序编制。周宝成，航空结构设计高级工程师，负责发动机结构强度设计与校核。

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