專利名稱：一種噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，屬于動(dòng)力工程，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)其熱功轉(zhuǎn)換裝置不同可以分三大類活塞式、渦輪式、噴氣式。活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的基本原理是高溫氣體在活塞內(nèi)膨脹，并推動(dòng)活塞作功，從而把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。其典型機(jī)型是柴油機(jī)和汽油機(jī)，統(tǒng)稱為內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)已有一百多年的歷史，其生產(chǎn)技術(shù)已非常成熟，并廣泛用于各種動(dòng)力領(lǐng)域，內(nèi)燃機(jī)具有效率較高、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、起動(dòng)停機(jī)方便、加速減速迅速、功率和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍寬的優(yōu)點(diǎn)；直到現(xiàn)在，它仍然是汽車不可替代的動(dòng)力。其缺點(diǎn)是污染高、噪音大、功率重量比較小。如何開發(fā)出一種污染小且性能優(yōu)良，適應(yīng)用汽車的新型發(fā)動(dòng)機(jī)來取代以前的內(nèi)燃機(jī)，是當(dāng)今技術(shù)最迫切的問題之一。渦輪式發(fā)動(dòng)機(jī)的基本原理是高溫氣體在流動(dòng)通道內(nèi)膨脹加速，高速氣流推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)作功，從而把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的典型代表是蒸氣輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)，蒸氣輪機(jī)主要用于發(fā)電設(shè)備和大型動(dòng)力，燃?xì)廨啓C(jī)主要用于發(fā)電、大型船舶動(dòng)力及航空領(lǐng)域。燃?xì)廨啓C(jī)是最優(yōu)秀的發(fā)動(dòng)機(jī)之一，它具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、排放污染極小、效率高的優(yōu)點(diǎn)，其不足是速度和功率難以調(diào)節(jié)，小功率型難度較大，難以用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的基本原理是高溫氣體在噴管內(nèi)膨脹加速，并以高速噴出，同時(shí)高速氣流對(duì)噴管產(chǎn)生反作用力推動(dòng)飛行器作功，從而把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)分為用于航空領(lǐng)域的空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和用于航天領(lǐng)域的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)兩種。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是功率重量比大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、效率高，特別適合用作高速飛行器動(dòng)力，其不足是不能用于固定機(jī)械動(dòng)力或低速車輛動(dòng)力。
本發(fā)明給出一種噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其核心結(jié)構(gòu)為一內(nèi)設(shè)燃?xì)馔ǖ篮腿加屯ǖ赖膰姎廪D(zhuǎn)子(2)。其工作原理是由燃?xì)馔ǖ赖膰娚涔?14)噴出的切向氣流推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)作功，從而把熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。這種噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)既具有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率重量比大的優(yōu)點(diǎn)，又具有渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、排放污染小、效率高的優(yōu)點(diǎn)，且可小型化。
噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)由機(jī)體(1)、噴氣轉(zhuǎn)子(2)、燃油系(3)、燃?xì)庀?4)、起動(dòng)系(5)、功率輸出裝置(6)六部分構(gòu)成。
噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體(1)的功能是給每一個(gè)部件提供安裝位置，并把各部件連成一個(gè)整體。
噴氣轉(zhuǎn)子(2)的外形和質(zhì)量分布相對(duì)于轉(zhuǎn)軸嚴(yán)格對(duì)稱，并具有足夠大的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)軸、軸承安裝在機(jī)體(1)上；在轉(zhuǎn)子內(nèi)部設(shè)有兩條或兩條以上相互之間分布對(duì)稱的轉(zhuǎn)子氣路(7)和轉(zhuǎn)子油路(8)；每條轉(zhuǎn)子氣路(7)由進(jìn)氣口(11)、離心空氣壓縮管(12)、燃燒室(13)、噴射管(14)四部分構(gòu)成；進(jìn)氣口(11)在轉(zhuǎn)子端面軸心附近，離心空氣壓縮管(12)連通進(jìn)氣口(11)和燃燒室(13)，燃燒室(13)在轉(zhuǎn)子外側(cè)，燃燒室(13)到軸心的距離遠(yuǎn)大于進(jìn)氣口(11)到軸心的距離，噴射管(14)的入口在燃燒室(13)，出口在轉(zhuǎn)子側(cè)面，噴射管(14)的中心線一般與轉(zhuǎn)子切線平行，也可以跟轉(zhuǎn)子切線有一小的夾角；燃燒室(13)和噴射管(14)的內(nèi)壁襯有隔熱耐溫材料；轉(zhuǎn)子油路(8)由進(jìn)油孔(15)、離心燃油增壓管(16)、噴油咀(17)三部分構(gòu)成；進(jìn)油孔(15)在轉(zhuǎn)子軸心并通過轉(zhuǎn)動(dòng)密封件與供油管相連通，離心燃油增壓管(16)連通進(jìn)油孔(15)和噴油咀(17)，噴油咀(17)的開口在燃燒室(13)；以上方案適合于采用液體燃料的噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)；根據(jù)所用燃料不同，噴氣轉(zhuǎn)子(2)還有另外兩種方案一種是氣體燃料式，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是沒有轉(zhuǎn)子油路(8)，氣體燃料在進(jìn)入轉(zhuǎn)子前先與空氣混合，再通過進(jìn)氣口(11)進(jìn)入轉(zhuǎn)子氣路(7)；還有一種是火箭燃料式，其特點(diǎn)是自帶有液體燃料和液體氧化劑，不需要空氣即可工作，因而噴氣轉(zhuǎn)子(2)沒有進(jìn)氣口(11)和離心空氣壓縮管(12)?；鸺剂鲜絿姎庑D(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性是燃燒室(13)的工作壓力跟轉(zhuǎn)速無關(guān)，噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)不需外加起動(dòng)裝置可自己起動(dòng)。
燃油系(3)由燃油箱(21)、供油速度控制器(22)、供油管(23)、轉(zhuǎn)子油路(8)幾部分構(gòu)成，供油速度控制器(22)能根據(jù)所發(fā)出的指令以及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況給出合適的供油速度。
燃?xì)庀?4)的最完整組成方案由濾清器(31)、進(jìn)氣管(32)、前級(jí)空氣壓縮裝置(33)、轉(zhuǎn)子氣路(7)、后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)、排氣管(35)構(gòu)成；其中只有轉(zhuǎn)子氣路(7)是燃?xì)庀?4)不可缺少的核心部分；最簡(jiǎn)單的燃?xì)庀?4)結(jié)構(gòu)方案僅有轉(zhuǎn)子氣路(7)構(gòu)成；另外一種方案是燃?xì)庀?4)設(shè)有前級(jí)空氣壓縮裝置(33)，但沒有后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)；前級(jí)空氣壓縮裝置(33)的結(jié)構(gòu)為一離心壓縮機(jī)或軸流壓縮機(jī)，它可以由噴氣轉(zhuǎn)子(2)驅(qū)動(dòng)，也可以由后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)驅(qū)動(dòng)；后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)可以為一渦輪機(jī)構(gòu)，也可以為一活塞機(jī)構(gòu)，其功能是把高壓高速的燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化為機(jī)械功。后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)與噴氣轉(zhuǎn)子(2)之間的氣流參數(shù)耦合方式可以采用速度耦合，即噴氣轉(zhuǎn)子(2)噴出的氣體壓力基本等于大氣壓，燃?xì)饽芰炕旧弦詣?dòng)能形式存在，后級(jí)能量轉(zhuǎn)化裝置(34)的作用是把燃?xì)獾膭?dòng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)功；也可以采用壓力耦合，即轉(zhuǎn)子(2)噴出的氣體速度基本為零，壓力大于大氣壓，后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)的作用是把燃?xì)獾膲毫?shì)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)功。
起動(dòng)系(5)由起動(dòng)機(jī)(41)、起動(dòng)電路(42)、點(diǎn)火器(43)構(gòu)成；起動(dòng)機(jī)(41)的作用是在噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)噴氣轉(zhuǎn)子(2)轉(zhuǎn)動(dòng)，并使噴氣轉(zhuǎn)子(2)獲得起動(dòng)所必要的初速度；點(diǎn)火器(43)裝在燃燒室(13)內(nèi)，起動(dòng)電路(42)和點(diǎn)火器(43)的共同作用是在噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，給燃燒室(13)進(jìn)行初始點(diǎn)火；當(dāng)噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，起動(dòng)系(5)停止工作。
功率輸出裝置(6)的方案有四種一是由噴氣轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)軸直接輸出，即由噴氣轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)軸直接或通過齒輪驅(qū)動(dòng)負(fù)載，是最普通的輸出方式；二是由后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)輸出，這種方案的特點(diǎn)是噴氣轉(zhuǎn)子(2)僅作為燃?xì)獍l(fā)生裝置工作，它所產(chǎn)生的高壓燃?xì)庠诤蠹?jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)中轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并驅(qū)動(dòng)負(fù)載作功；三是以螺旋槳的方式輸出，這種方案的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是噴氣轉(zhuǎn)子(2)本身就做成外形為螺旋槳狀，燃燒室(13)和噴射管(14)就設(shè)在槳葉的外端，噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)噴射管(14)直接推動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)；四是軸向推力輸出，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是噴氣轉(zhuǎn)子(2)的噴射管(14)并不與轉(zhuǎn)子切向平行，而是有一軸向分量，在噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，噴射管(14)噴出的氣流除了有一切向推力推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)外，還可產(chǎn)生一軸向推力。
噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的核心構(gòu)件是噴氣轉(zhuǎn)子(2)，在噴氣轉(zhuǎn)子(2)的內(nèi)部要實(shí)現(xiàn)空氣的壓縮、燃油的增壓、燃油與空氣混合燃燒以及燃?xì)馀蛎浉咚賴姵?。由此可見，噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要功能是在噴氣轉(zhuǎn)子(2)內(nèi)完成的，所以噴氣轉(zhuǎn)子(2)的參數(shù)完全決定了噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)。
理論分析表明，噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)有三個(gè)，一是燃燒室(13)轉(zhuǎn)動(dòng)線速度V，二是燃燒室(13)燃燒產(chǎn)物溫度T，三是噴射管(14)臨界截面面積Sκ；噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)理想熱功轉(zhuǎn)化效率η和理想輸出功率P可以表示為以上三個(gè)參數(shù)的函數(shù)，具體表示如下η＝V2/(W02+V2)，P＝0.13Skρ0W03η(1-η-T0/T)/(1-η)5，其中，W0＝750米/秒，是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的最大噴射速度；ρ0＝1.3千克/立方米，是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的密度；T＝293K，是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣溫度。
由此可見，轉(zhuǎn)子燃燒室(13)的轉(zhuǎn)動(dòng)線速度越大，燃燒產(chǎn)物溫度越高，噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)性能越好。而燃燒室(13)最大允許轉(zhuǎn)動(dòng)線速度決定于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，燃燒產(chǎn)物的最高溫度不能高于燃燒室(13)的耐溫上限，這就要求噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣轉(zhuǎn)子(2)應(yīng)采用高比強(qiáng)材料，例如，高性能鈦合金、碳纖維復(fù)合材料等，并且要求燃燒室(13)以及噴射管(14)應(yīng)內(nèi)襯耐高溫材料，例如碳化硅、氮化硅、氧化鋁等高性能陶瓷材料。
噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)由六個(gè)部件構(gòu)成，每一個(gè)部件又有不同方案，這些方案可以組合出多種噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)方案，在下面的實(shí)施例中給出了這種組合的典型例子。


圖一是噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖；圖二是實(shí)施例一結(jié)構(gòu)圖；圖三是實(shí)施例二結(jié)構(gòu)圖；圖四是實(shí)施例三結(jié)構(gòu)圖；圖五是實(shí)施例四結(jié)構(gòu)圖；圖六是實(shí)施例五結(jié)構(gòu)圖；圖七是實(shí)施例六結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施例一單轉(zhuǎn)子軸輸出噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)機(jī)體(1)、轉(zhuǎn)子腔(9)、噴氣轉(zhuǎn)子(2)、燃油系(3)、燃?xì)庀?4)、起動(dòng)系(5)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，轉(zhuǎn)子類型為液體燃料型，燃?xì)庀?4)只有轉(zhuǎn)子氣路(7)構(gòu)成，輸出類型為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸直接輸出。
參數(shù)臨界截面面積Sk＝3平方厘米，額定轉(zhuǎn)速n＝60000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)子半徑R＝13厘米，額定功率p＝100千瓦，氣流量m＝0.43千克/秒，效率η＝41％，額定燃油速度G＝6克/秒。
實(shí)施例二渦輪增壓式噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)機(jī)體(1)、轉(zhuǎn)子渦輪腔(9)、噴氣轉(zhuǎn)子(2)、燃油系(3)、起動(dòng)系(5)、壓縮葉輪(33)、渦輪(34)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，轉(zhuǎn)子類型為液體燃料型，燃?xì)庀?4)包括前級(jí)壓縮機(jī)(33)和后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化渦輪(34)，壓縮機(jī)(33)由渦輪(34)驅(qū)動(dòng)，功率由噴氣轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)軸輸出，噴氣轉(zhuǎn)子(2)與渦輪(34)之間的氣流耦合為速度耦合，渦輪(34)為切向進(jìn)流的渦輪。
參數(shù)臨界截面面積Sk＝3平方厘米，額定轉(zhuǎn)速n＝60000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)子半徑R＝13厘米，額定功率p＝160千瓦，氣流量m＝0.58千克/秒，效率η＝62％，額定燃油速度G＝6.5克/秒。
實(shí)施例三渦輪輸出式噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)機(jī)體(1)、轉(zhuǎn)子腔(9)、噴氣轉(zhuǎn)子(2)、燃油系(3)、起動(dòng)系(5)、渦輪(34)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，轉(zhuǎn)子類型為液體燃料型，燃?xì)庀?4)包括前級(jí)壓縮機(jī)(33)和后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化渦輪(34)，壓縮機(jī)(33)由渦輪(34)驅(qū)動(dòng)，功率由渦輪(34)輸出。噴氣轉(zhuǎn)子(2)僅作為高壓燃?xì)獍l(fā)生器工作，噴氣轉(zhuǎn)子(2)與渦輪(34)之間的氣流耦合為壓力耦合。
參數(shù)臨界截面面積Sk＝3平方厘米，額定轉(zhuǎn)速n＝60000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)子半徑R＝13厘米，額定功率p＝120千瓦，氣流量m＝0.43千克/秒，效率η＝50％，額定燃油速度G＝6克/秒。
實(shí)施例四火箭噴氣螺旋槳結(jié)構(gòu)噴氣轉(zhuǎn)子(2)外型為螺旋槳，所用燃料為液體火箭燃料，包括液體氧化劑和還原劑。這種形式的噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，并且不需要起動(dòng)裝置可自己快速起動(dòng)，適合于作為短時(shí)間飛行的飛行器動(dòng)力。
實(shí)施例五雙轉(zhuǎn)子噴氣螺旋槳結(jié)構(gòu)小轉(zhuǎn)子(2)、大轉(zhuǎn)子(34)、小轉(zhuǎn)子腔(9)在大轉(zhuǎn)子(34)的軸轂內(nèi)，小轉(zhuǎn)子(2)產(chǎn)生的高壓燃?xì)庵苯舆M(jìn)入大轉(zhuǎn)子(34)的燃?xì)馔ǖ溃拇筠D(zhuǎn)子(34)的噴咀沿切向噴出。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，具有一大一小兩個(gè)轉(zhuǎn)子，大轉(zhuǎn)子(34)的外形為螺旋槳狀，小轉(zhuǎn)子(2)裝入大轉(zhuǎn)子(34)的軸轂內(nèi)，小轉(zhuǎn)子(2)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為高壓燃?xì)獍l(fā)生器，大轉(zhuǎn)子(34)利用小轉(zhuǎn)子(2)產(chǎn)生的高壓燃?xì)夤ぷ鳌＿@種形式的噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)可以作為直升機(jī)螺旋槳。
參數(shù)小轉(zhuǎn)子臨界截面面積Sk＝3平方厘米，小轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速n1＝60000轉(zhuǎn)/分，小轉(zhuǎn)子半徑R1＝13厘米，大轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速n2＝600轉(zhuǎn)/分，大轉(zhuǎn)子半徑R2＝5米，額定功率p＝44千瓦，氣流量m＝0.50千克/秒，效率η＝35％，額定燃油速度G＝3克/秒。
實(shí)施例六軸向推力式噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)機(jī)體(1)、噴氣轉(zhuǎn)子(2)、燃油系(3)、起動(dòng)系(5)、轉(zhuǎn)子噴射管(14)與切向的夾角為α。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，噴氣轉(zhuǎn)子(2)的噴射管(14)并不與轉(zhuǎn)子切向平行，而是有一軸向分量，在噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，噴射管(14)噴出的氣流除了有一切向推力推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)外，還可產(chǎn)生一軸向推力。這種形式的噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)可以作為小型飛行器的動(dòng)力。
參數(shù)臨界截面面積Sk＝3cm2，額定轉(zhuǎn)速n＝60000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)子半徑R＝13厘米，噴射管與轉(zhuǎn)子切向夾角的正切為1/2，氣流量m＝0.52千克/秒，額定燃油速度G＝0.9克/秒，額定推力F＝195牛頓。
權(quán)利要求
1.一種噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，它由機(jī)體(1)、噴氣轉(zhuǎn)子(2)、燃油系(3)、燃?xì)庀?4)、起動(dòng)系(5)、功率輸出裝置(6)六部分構(gòu)成；噴氣轉(zhuǎn)子(2)的外形和質(zhì)量分布相對(duì)于轉(zhuǎn)軸嚴(yán)格對(duì)稱，并具有足夠大的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)軸、軸承安裝在機(jī)體(1)上；在轉(zhuǎn)子內(nèi)部設(shè)有兩條或兩條以上相互之間分布對(duì)稱的轉(zhuǎn)子氣路(7)和轉(zhuǎn)子油路(8)；每條轉(zhuǎn)子氣路(7)由進(jìn)氣口(11)、離心空氣壓縮管(12)、燃燒室(13)、噴射管(14)四部分構(gòu)成；進(jìn)氣口(11)在轉(zhuǎn)子端面軸心附近，離心空氣壓縮管(12)連通進(jìn)氣口(11)和燃燒室(13)，燃燒室(13)在轉(zhuǎn)子外側(cè)，燃燒室(13)到軸心的距離遠(yuǎn)大于進(jìn)氣口(11)到軸心的距離，噴射管(14)的入口在燃燒室(13)，出口在轉(zhuǎn)子側(cè)面，噴射管(14)的中心線一般與轉(zhuǎn)子切線平行，也可以跟轉(zhuǎn)子切線有一小的夾角；燃燒室(13)和噴射管(14)的內(nèi)壁襯有隔熱耐溫材料；轉(zhuǎn)子油路(8)由進(jìn)油孔(15)、離心燃油增壓管(16)、噴油咀(17)三部分構(gòu)成；進(jìn)油孔(15)在轉(zhuǎn)子軸心并通過轉(zhuǎn)動(dòng)密封件與供油管相連通，離心燃油增壓管(16)連通進(jìn)油孔(15)和噴油咀(17)，噴油咀(17)的開口在燃燒室(13)；以上方案適合于采用液體燃料的噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)；根據(jù)所用燃料不同，噴氣轉(zhuǎn)子(2)還有另外兩種方案一種是氣體燃料式，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是沒有轉(zhuǎn)子油路(8)，氣體燃料在進(jìn)入轉(zhuǎn)子前先與空氣混合，再通過進(jìn)氣口(11)進(jìn)入轉(zhuǎn)子氣路(7)；還有一種是火箭燃料式，其特點(diǎn)是自帶有液體燃料和液體氧化劑，不需要空氣即可工作，因而噴氣轉(zhuǎn)子(2)沒有進(jìn)氣口(11)和離心空氣壓縮管(12)；火箭燃料式噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性是燃燒室(13)的工作壓力跟轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速無關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)不需外加起動(dòng)裝置可自己起動(dòng)；燃油系(3)由燃油箱(21)、供油速度控制器(22)、供油管(23)、轉(zhuǎn)子油路(8)幾部分構(gòu)成，供油速度控制器(22)能根據(jù)所發(fā)出的指令以及噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況給出合適的供油速度；燃?xì)庀?4)的最完整組成方案由空氣濾清器(31)、進(jìn)氣管(32)、前級(jí)空氣壓縮裝置(33)、轉(zhuǎn)子氣路(7)、后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)、排氣管(35)構(gòu)成；其中只有轉(zhuǎn)子氣路(7)是燃?xì)庀?4)不可缺少的核心部分；最簡(jiǎn)單的燃?xì)庀?4)結(jié)構(gòu)方案僅有轉(zhuǎn)子氣路(7)構(gòu)成；另外一種方案是燃?xì)庀?4)設(shè)有前級(jí)空氣壓縮裝置(33)，但沒有后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)；前級(jí)空氣壓縮裝置(33)的結(jié)構(gòu)為一離心壓縮機(jī)或軸流壓縮機(jī)，它可以由噴氣轉(zhuǎn)子(2)驅(qū)動(dòng)，也可以由后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)驅(qū)動(dòng)；后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)可以為一渦輪機(jī)構(gòu)，也可以為一活塞機(jī)構(gòu)，其功能是把高壓高速的燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化為機(jī)械功，后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)與噴氣轉(zhuǎn)子(2)之間的氣流參數(shù)耦合方式可以采用速度耦合，即噴氣轉(zhuǎn)子(2)噴出的氣體壓力基本等于大氣壓，燃?xì)饽芰恐饕詣?dòng)能形式存在，后級(jí)能量轉(zhuǎn)化裝置(34)的作用是把燃?xì)獾膭?dòng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)功；也可以采用壓力耦合，即轉(zhuǎn)子(2)噴出的氣體速度基本為零，壓力大于大氣壓，后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)的作用是把燃?xì)獾膲毫?shì)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)功；起動(dòng)系(5)由起動(dòng)機(jī)(41)、起動(dòng)電路(42)、點(diǎn)火器(43)構(gòu)成；起動(dòng)機(jī)(41)的作用是在噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)噴氣轉(zhuǎn)子(2)轉(zhuǎn)動(dòng)，并使噴氣轉(zhuǎn)子(2)獲得起動(dòng)所必要的初速度；點(diǎn)火器(43)裝在燃燒室(13)內(nèi)，起動(dòng)電路(42)和點(diǎn)火器(43)的共同作用是在噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，給燃燒室(13)進(jìn)行初始點(diǎn)火；當(dāng)噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，起動(dòng)系(5)停止工作；功率輸出裝置(6)的方案有四種一是由噴氣轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)軸直接輸出，即由噴氣轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)軸直接或通過齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，是最普通的輸出方式；二是由后級(jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)輸出，這種方案的特點(diǎn)是噴氣轉(zhuǎn)子(2)僅作為燃?xì)獍l(fā)生裝置工作，它所產(chǎn)生的高壓燃?xì)庠诤蠹?jí)燃?xì)饽芰哭D(zhuǎn)化裝置(34)中轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并驅(qū)動(dòng)負(fù)載作功；三是以螺旋槳的方式輸出，這種方案的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是噴氣轉(zhuǎn)子(2)本身就做成外形為螺旋槳狀，燃燒室(13)和噴射管(14)就設(shè)在槳葉的外端，噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，噴射管(14)直接推動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)；四是軸向推力輸出，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是噴氣轉(zhuǎn)子(2)的噴射管(14)并不與轉(zhuǎn)子切向平行，而是有一軸向分量，在噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，噴射管(14)噴出的氣流除了有一切向推力推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)外，還可產(chǎn)生一軸向推力；噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)部件可以有不同方案，這些方案相互組合可以給出多種不同形式的噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，每種組合的基本要求是各部件之間能夠相互配合并能安裝成一個(gè)諧調(diào)一致的整體；
2.根據(jù)權(quán)利要求1給出的一種噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，參數(shù)之間的基本關(guān)系是η＝V2/(W02+V2)，P＝0.13Skρ0W03η(1-η-T0/T)/(1-η)5，其中，V為燃燒室(13)轉(zhuǎn)動(dòng)線速度；T為燃燒產(chǎn)物溫度；Sκ為噴射管(14)臨界截面面積；η為理想熱功轉(zhuǎn)化效率；P為發(fā)動(dòng)機(jī)理想功率；ρ0為進(jìn)氣口(11)空氣密度；T0為進(jìn)氣口(11)空氣溫度；W0為進(jìn)氣口(11)空氣最大噴射速度。
全文摘要
本發(fā)明給出一種噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī),其核心結(jié)構(gòu)為一噴氣轉(zhuǎn)子(2),噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣壓縮裝置(12)、燃燒室(13)以及噴射管(14)都設(shè)置在噴氣轉(zhuǎn)子(2)上。其工作原理,在噴氣旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),由轉(zhuǎn)子噴射管(14)噴出的切向氣流推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)作功,從而把熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。
文檔編號(hào)F02K1/00GK1354322SQ0013275
公開日2002年6月19日 申請(qǐng)日期2000年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月17日
發(fā)明者祝長宇 申請(qǐng)人:祝長宇