本发明涉及一种新型燃气轮机，具体地说：一种涡扇燃航空发动机改制燃气轮机的方法。
背景技术：
1、大功率备用电源应用场景广阔且重要。大型数据中心、大型数字通讯基站、核电站、大型石油石化装备、大型交通枢纽、电网调峰等国民经济重要场景，都需要备用电源来确保绝对安全。而且随着数字经济、算力、人工智能、大模型的高速增长，为保障数字运行安全对备用电源的需求将会变得更加迫切。燃气轮机备用电源是可随时提供电力的发电机组，主要功能是能为重大事故或重大灾害停电时提供可靠电力。航改燃气轮机具有起动快，可靠性高，且功率密度大等优点，便于制造成为移动发电机组，符合备用电源的市场需求。同时，因备用电源使用频率低，采用全新的燃气轮机作为备用电源是一个巨大的浪费。
2、近几年及未来十几年，我国已经有或将有大量的涡扇航空发动机退役，虽然这些航空发动机已经不再应用于航空动力，但仍然有可观有剩余寿命。利用退役的涡扇航空发动机改制燃气轮机，完全可满足备用电源对于动力的要求且同时具有非常好的经济性和社会效应。利国利民且符合国家军民融合、循环经济发展战略。退役航空发动机改制成燃气轮机组成的发电机组，可应用于：国家应急储备、救灾；大型数据中心、核电站等领域的备用应急电源；太阳能发电、风力发电调峰发电机组等领域。
3、利用本发明将退役涡扇航空发动机改制成燃气轮机，能够尽最大限度地继承涡扇航空发动机的特性与已有硬件，可在实现低成本的同时，发挥出航改燃气轮机的最大潜能。
4、涡扇航空发动机是由作为低压压气机的风扇、外涵道、高压压气机、燃烧室、高低压涡轮、加力燃烧室、尾部喷管等几大部分组成。其中三大核心部件为压气机，燃烧室和涡轮。
5、双转子涡扇航空发动机改制成燃气轮机大致遵循以下技术路径：
6、采用核心机做燃气发生器的双转子燃气轮机
7、将核心机压比高的涡扇航空发动机，去掉风扇及外涵道，将原低压涡轮作为动力涡轮使用，在原风扇端输出功率。优点是改动量小，无需新研制动力涡轮，与原航空发动机共线生产；缺点是功率小。
8、采用风扇改涡喷的三转子燃气轮机
9、将原风扇切顶或新研制低压压气机，去掉外涵空气和外涵道，新设计动力涡轮。优点是功率大，效率高；缺点是改动量大，需要风扇切顶、重新设计低压压气机与动力涡轮，高低压系统之间需要重新匹配，低压涡轮也要大幅度改动或重新设计；与原航空发动机共有部件比例大幅降低，大幅增加了改造成本。
10、3、采用保留涡扇的三转子燃气轮机。
11、完全继承涡扇航空发动机的涡扇燃气发生器之特性及硬件，即保留外涵空气及外涵道，新设计动力涡轮。这种改制又可细分为两种方案。
12、第一种方案是：内涵空气与外涵燃气混合后，进入动力涡轮做功。优点是完全继承原涡扇燃气发生器硬件，改动量小、成本低、可快速生产。缺点是因为内外涵气流温度与速度相差非常大，掺混后造成非常大的流动损失，甚至进入动力涡轮后仍未较好的掺混，从而影响动力涡轮的做功能力，因而整机功率与热效率均不高。
13、第二种方案即为本发明所述方案：具有内外涵气流交错的动力涡轮的燃气轮机。涡扇航空发动机的涡扇燃气发生器不改动，设计开发新的带有内外涵气流交错过渡段的动力涡轮与之匹配，使内、外涵道气流不掺混，在各自的流道内做功。优点是既能直接继承原涡扇航空发动机的涡扇燃气发生器，又能实现高功率与高效率；缺点是带有气流交错过渡段与动力涡轮流路复杂，技术难度大，需要更好的整机匹配，以满足低工况稳定运行需求。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种涡扇燃航空发动机改制燃气轮机的方法，具体地说：将涡扇航空发动机改制成一种后输出的燃气轮机。本发明提出的保留涡扇发动机外涵道与带有内外涵气流交错的动力涡轮生成的燃气轮机史无先例可循。
2、本发明的目的是这样实现的：它包括涡扇燃气发生器和动力涡轮，具体地说：将保留风扇及外涵道的涡扇航空发动机，取消加力燃烧室和尾喷管，直接继承涡扇航空发动机其余硬件作为燃气轮机的涡扇燃气发生器，全新设计带有内外涵道气流交错双通道过渡段的动力涡轮，生成一种后输出的燃气轮机，带有内外涵气流交错的动力涡轮的输出轴为燃气轮机动力输出端。见图1。
3、所述涡扇航空发动机，是具有内外涵道的航空发动机，主要包括：作为风扇的低压压气机、外涵道、高压压气机、燃烧室、高低压涡轮、加力燃烧室及尾部喷管等。
4、所述涡扇燃气发生器，是涡扇航空发动机去掉加力燃烧室和尾喷管、保留外涵空气及外涵道的涡扇燃气发生器，具体地说：直接继承涡扇航空发动机之涡扇燃气发生器全部硬件及特性，保留外涵空气及外涵道，作为新型燃气轮机的涡扇燃气发生器，主要包括：作为风扇的低压压气机、外涵道、高压压气机、燃烧室、高低压涡轮等。
5、所述带有内外涵气流交错过渡段的动力涡轮，是本发明的新设计重要部件，具体地说：动力涡轮与涡扇燃气发生器相匹配、具有内外涵道气流交错且在动力涡轮主体前不参混的特点。它包括：过渡段、动力涡轮主体、排气装置等。
6、所述的过渡段，是本发明全新设计的一种过渡段，是涡扇燃气发生器与动力涡轮主体的连接部件，其特征是：过渡段采用内外涵道气流交错、且不参混流通的结构，使外涵空气和内涵燃气在各自的通道内流通，实现将外涵空气引导动力涡轮之涡轮动叶根部、内涵燃气引导至动力涡轮之涡轮动叶叶顶的作用。
7、所述动力涡轮主体，是本发明全新设计的一种双涵道动力涡轮主体，其特征是：经过过渡段的内外涵两股气流分别引导到动力涡轮主体之涡轮动叶根部和动叶叶顶部，在涡轮前不参混，共同推动涡轮做功后混合；其中：被引导到涡轮动叶根部和盘缘部位的外涵高压低温气体(相对于内涵高温高压燃气)，有利于降低涡轮动叶根部和涡轮缘温度，提高涡轮盘的强度储备；被引导到涡轮动叶叶顶的内涵高温高压燃气，致力于增加整机的功率与热效率。
8、所述排气装置，是全新设计的一种新型排气装置，其特征是：外涵高压空气与内涵高温高压燃气通过推动动力涡轮做功后，在动力涡轮的涡轮出口处混合，其乏气经排气装置排出动力涡轮。
1.一种涡扇燃航空发动机改制成燃气轮机的方法，具体地说：它包括涡扇燃气发生器与带有内外涵气流交错的动力涡轮；涡扇燃气发生器与动力涡轮组成后输出的燃气轮机；动力涡轮的输出轴为燃气轮机动力输出端。
2.按照权利要求1，所述涡扇燃气发生器，是涡扇航空发动机去掉加力燃烧室和尾喷管的涡扇燃气发生器，具体地说：直接继承了涡扇航空发动之涡扇燃气发生器的全部硬件和特性，保留外涵空气及外涵道，作为新型燃气轮机的涡扇燃气发生器。它包括：作为风扇的低压压气机、外涵道、高压压气机、燃烧室、高低压涡轮等部分。
3.按照权利要求1，所述带有内外涵气流交错的动力涡轮，是本发明新设计的重要部件，具体是：动力涡轮是与涡扇燃气发生器相匹配的、具有内外涵气流交错、且在动力涡轮之涡轮前气流不参混的动力涡轮。它包括：过渡段、动力涡轮主体、排气装置等组成部分。
4.按照权利要求3，所述带有内外涵道气流交错的双通道过渡段，是涡扇燃气发生器与动力涡轮主体的连接部件，具体地说：过渡段采用内外涵道气流交错、且不参混流通的结构，气流在各自的通道内流通，并将内涵空气引导至动力涡轮主体之涡轮的动叶根部、外涵燃气引导至动力涡轮主体之涡轮的动叶叶顶部。
5.按照权利要求3，所述动力涡轮主体，具体地说：经过渡段分别将外涵道、内涵道气流引导到动力涡轮主体之涡轮动叶根部和动叶叶顶部的两股气流，在涡轮前不参混，共同推动涡轮做功后混合；其中：被引导到动力涡轮主体之涡轮动叶根部和盘缘部位的外涵高压低温空气（相对于内涵高温高压燃气），有利于降低涡轮动叶根部和涡轮盘缘温度，提高涡轮盘的强度储备，可大幅降低涡轮盘的材料成本和制造成本；被引导到动力涡轮主体之涡轮动叶叶顶部的内涵高温高压燃气，致力于增加整机的功率与热效率。
6.按照权利要求3，所述排气装置，具体地说：外涵高压空气与内涵高温高压燃气通过推动动力涡轮主体之涡轮做功后，在动力涡轮主体之涡轮出口处混合，其乏气经排气装置排出动力涡轮。
