液態(tài)氣體加力噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)及實(shí)現(xiàn)噴氣飛機(jī)加力飛行的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種液態(tài)氣體加力噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)以及實(shí)現(xiàn)噴氣飛機(jī)的加力飛行的方法。本發(fā)明的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有進(jìn)氣道，壓氣機(jī)，帶有燃油噴嘴的燃燒室，渦輪，加力燃燒室以及尾噴口，并設(shè)置伸入加力燃燒室的液態(tài)氣體噴嘴。通過(guò)本發(fā)明，能夠確保噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)行加力推進(jìn)時(shí)，可以充分利用液態(tài)氣體受熱膨脹做功，以更高效率增大噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，由此顯著提高其發(fā)動(dòng)機(jī)燃料效率，增加推力，降低動(dòng)力成本、減少環(huán)境污染，同時(shí)，還能降低遭受紅外線的武器攻擊的可能性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】液態(tài)氣體加力噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)及實(shí)現(xiàn)噴氣飛機(jī)加力飛行的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液態(tài)氣體加力噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)以及實(shí)現(xiàn)噴氣飛機(jī)的加力飛行的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]現(xiàn)代高性能飛機(jī)所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)通常采用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)均設(shè)有加力燃燒室，其主要由風(fēng)扇、空氣壓縮室、燃燒室、渦輪以及加力燃燒室等構(gòu)成，其中，加力燃燒室由擴(kuò)壓器、點(diǎn)火器、噴嘴、火焰穩(wěn)定器、防振隔熱屏和筒體等構(gòu)成，其作用在于在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)加力工作時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)向輸送來(lái)的燃?xì)饣蚪?jīng)外涵道輸送的空氣噴射燃料并點(diǎn)火燃燒，以提高氣流溫度，從而能夠在短時(shí)間內(nèi)增大發(fā)動(dòng)機(jī)推力。
[0003]在飛機(jī)未采用加力方式飛行時(shí)，其發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)風(fēng)扇吸入空氣并將其引入空氣壓縮室內(nèi)以對(duì)其進(jìn)行壓縮，經(jīng)壓縮后的空氣進(jìn)入燃燒室與燃料油混合并燃燒，進(jìn)而從燃燒室噴出而推動(dòng)渦輪工作，并經(jīng)渦輪軸將力傳遞給風(fēng)扇以帶動(dòng)其工作，如此循環(huán)往復(fù)；與此同時(shí)，向加力燃燒室噴出燃燒的高溫高速氣體并經(jīng)尾噴管?chē)姵?，同時(shí)風(fēng)扇吹送的氣流經(jīng)外涵道吹向尾噴管，最終與燃燒氣體形成合力作為推力。
[0004]在飛機(jī)采用加力方式飛行時(shí)，加力油門(mén)開(kāi)啟以使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行至加力狀態(tài)，從普通燃燒室燃燒通過(guò)的高溫氣體和其中未完全消耗的剩余氧氣在加力燃燒室內(nèi)經(jīng)擴(kuò)壓器減速后，與加力燃燒室中新噴入的燃料混合形成油氣混合氣，經(jīng)過(guò)二次燃燒，使尾噴管?chē)姵龅娜細(xì)獾臏囟群退俣雀?，以使飛機(jī)獲得更大的推力。
[0005]目前最新加力推進(jìn)技術(shù)包括:噴水方式、噴射燃料式、以及噴射燃料和水的方式混合物。這些技術(shù)雖然具有提高飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率以及改善飛機(jī)的爬升和高空機(jī)動(dòng)性能等優(yōu)點(diǎn)，但是，也表現(xiàn)出明顯的缺點(diǎn)，例如，噴水加力推進(jìn)方式，由于水的汽化熱大，因此，在吸收同等熱量的情況下，會(huì)因臨界溫度高、沸點(diǎn)高，造成溫升低以及汽化氣體量少等缺陷；噴射燃料式以及噴射燃料和水的方式混合物會(huì)造成燃料浪費(fèi)、成本高及污染嚴(yán)重等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供了一種液態(tài)氣體加力噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)以及實(shí)現(xiàn)噴氣飛機(jī)的加力飛行的方法，其通過(guò)選擇液態(tài)氣體用作加力工作介質(zhì)，從而使噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)行加力推進(jìn)時(shí)，可以充分利用熱能使液態(tài)氣體受熱膨脹做功，以更高效率增大噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，由此顯著提高其發(fā)動(dòng)機(jī)燃料效率，增加推力，降低動(dòng)力成本、減少環(huán)境污染。
[0007]按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種了噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其設(shè)有進(jìn)氣道，壓氣機(jī)，帶有燃油噴嘴的燃燒室，渦輪，加力燃燒室及尾噴口，其中，設(shè)置液態(tài)氣體噴嘴，所述液體噴嘴伸入所述加力燃燒室。
[0008]優(yōu)選的是，液態(tài)氣體噴嘴經(jīng)液態(tài)氣體管路與液態(tài)氣體儲(chǔ)箱相連，液態(tài)氣體儲(chǔ)箱中設(shè)有液態(tài)氣體泵。
[0009]優(yōu)選的是，液態(tài)氣體管路采用保溫性能良好的輸液管道，液態(tài)氣體儲(chǔ)箱采用絕熱儲(chǔ)液箱，液態(tài)氣體泵采用超低溫液體輸送泵。[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種實(shí)現(xiàn)噴氣飛機(jī)的加力飛行的方法，該方法在噴氣飛機(jī)加力飛行時(shí)，向噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的加力燃燒室噴入液態(tài)氣體。
[0011]另外,就本發(fā)明而言,所述液態(tài)氣體優(yōu)選液態(tài)空氣,液態(tài)氮?dú)饣蛞簯B(tài)混合氣體。其中，液態(tài)空氣是普通空氣的液化結(jié)果，屬于多種氣體的混合物，其生產(chǎn)成本低，沒(méi)有準(zhǔn)確的沸點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)性和適用性考慮是最適于采用的；液態(tài)氮?dú)馐墙?jīng)過(guò)液態(tài)空氣提純后的單一氣體，成本高，但穩(wěn)定性好，不含氧氣，對(duì)機(jī)械零部件有保護(hù)作用，可以在特殊需要情況下考慮使用；混合氣體可以采用大量工業(yè)中生產(chǎn)氧氣、氮?dú)?、惰性氣體后的剩余混合“雜氣”，其成本最低，在少量使用時(shí)最為經(jīng)濟(jì)。
[0012]發(fā)明效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明，由于作為加力介質(zhì)所選擇使用的液態(tài)氣體的汽化熱很小，以液態(tài)氮?dú)鉃槔?，其汽化熱僅為水的1/8，因此，能夠充分利用熱能；由于其溫度極低，因此，其能夠充分快速吸收熱能；另外，由于其噴射時(shí)溫度極低，最終和其它混合氣化后的最終溫度大大降低，因此還可以大大降低紅外特性。與噴燃料相比，能夠降低成本，減少污染。對(duì)于作戰(zhàn)飛機(jī)而言，必要時(shí)噴射液態(tài)空氣、液態(tài)氮?dú)獾纫簯B(tài)氣體加力，首先能夠顯著提升推力，同時(shí)使尾噴管的溫度大大降低，這樣還能夠大大降低遭受紅外線的武器攻擊的可能性。對(duì)于平時(shí)作戰(zhàn)訓(xùn)練時(shí)的飛機(jī)，將可重復(fù)使用的外掛副油箱改造成絕熱儲(chǔ)液箱，在平時(shí)訓(xùn)練時(shí)通過(guò)在加力燃燒室中噴射液態(tài)空氣、液態(tài)氮?dú)獾?，從而能夠以?jīng)濟(jì)的成本使加力推進(jìn)方式實(shí)現(xiàn)良好的推力效果，并減少對(duì)如航空母艦等艦船起飛甲板的熱排放，防止侵害甲板，降低訓(xùn)練成本。另外，對(duì)于民航客機(jī)也可以采用這種起飛加力方式來(lái)降低成本，降低碳排放指標(biāo)，減少對(duì)空氣的污染。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為結(jié)構(gòu)示意圖，其顯示了本發(fā)明第一實(shí)施例的渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。
[0015]圖2為結(jié)構(gòu)示意圖，其顯示了本發(fā)明第二實(shí)施例的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面，參照?qǐng)D1和圖2對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明第一實(shí)施例的渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)100設(shè)有進(jìn)氣道1，外涵道11，風(fēng)扇12，壓氣機(jī)2，燃油噴嘴3，燃燒室4，渦輪5，液態(tài)氣體噴嘴6，帶有尾噴口的加力燃燒室7，其中，液態(tài)氣體噴嘴6通入加力燃燒室7內(nèi)，以便在飛機(jī)采用加力方式飛行時(shí)，通過(guò)液態(tài)氣體噴嘴6將液態(tài)氣體噴入加力燃燒室7內(nèi)。
[0018]此外，渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)100還設(shè)有液態(tài)氣體儲(chǔ)箱8、液態(tài)氣體泵9和液態(tài)氣體管路10。如圖1所示，液態(tài)氣體噴嘴6經(jīng)液態(tài)氣體管路10與液態(tài)氣體儲(chǔ)箱8相連，液態(tài)氣體儲(chǔ)箱8設(shè)有液態(tài)氣體泵9。液態(tài)氣體儲(chǔ)箱8采用絕熱儲(chǔ)液箱，液態(tài)氣體泵9采用超低溫液體輸送泵，液態(tài)氣體管路10采用保溫性能良好的輸液管道，液態(tài)氣體噴嘴6具有良好的霧化性能。
[0019]在飛機(jī)采用加力方式飛行時(shí)，液態(tài)氣體泵9起動(dòng)，液態(tài)氣體儲(chǔ)箱8內(nèi)的液態(tài)氣體經(jīng)保溫液態(tài)氣體管路10，通過(guò)液態(tài)氣體噴嘴6被泵送入加力燃燒室7內(nèi)，以便在加力燃燒室8內(nèi)，使液態(tài)氣體與經(jīng)進(jìn)氣道1、壓氣機(jī)2、燃燒室3及渦輪5送入加力燃燒室7內(nèi)的燃燒后的高溫氣體充分混合，吸熱氣化猛烈膨脹做功，由此實(shí)現(xiàn)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的加力工作模式。
[0020]如圖2所示，本發(fā)明第二實(shí)施例的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)100’設(shè)有進(jìn)氣道I’，壓氣機(jī)2’，燃油噴嘴3’，燃燒室4’，渦輪5’，液態(tài)氣體噴嘴6’，加力燃燒室7’以及尾噴口 8’。液態(tài)氣體噴嘴6’通入加力燃燒室7’內(nèi)，以便在飛機(jī)采用加力方式飛行時(shí)，通過(guò)液態(tài)氣體噴嘴6’將液態(tài)氣體噴入加力燃燒室7’內(nèi)。
[0021]不言而喻，雖然在圖2中沒(méi)有示出，但是，如本發(fā)明第一實(shí)施例一樣，本發(fā)明第二實(shí)施例的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)100’也可以設(shè)置液態(tài)氣體儲(chǔ)箱、液態(tài)氣體泵和液態(tài)氣體管路，并以相同的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)液態(tài)氣體儲(chǔ)箱、液態(tài)氣體泵和液態(tài)氣體管路與其液態(tài)氣體噴嘴之間的連接。
[0022]本發(fā)明中的液態(tài)氣體可以采用液態(tài)空氣，液態(tài)氮?dú)?、液態(tài)混合氣體或其他具備較低沸點(diǎn)、較低汽化熱、較低臨界溫度的液態(tài)氣體。
[0023]以上所描述的僅是本發(fā)明的最佳實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明思想的前提下，還可對(duì)其作出多種變形和改進(jìn)，這些變形和改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括進(jìn)氣道，壓氣機(jī)，帶有燃油噴嘴的燃燒室，渦輪，加力燃燒室以及尾噴口，其特征在于:設(shè)置液態(tài)氣體噴嘴，所述液體噴嘴伸入所述加力燃燒室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述液態(tài)氣體為液態(tài)空氣，液態(tài)氮?dú)饣蛞簯B(tài)混合氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述液態(tài)氣體噴嘴經(jīng)液態(tài)氣體管路與液態(tài)氣體儲(chǔ)箱相連，所述液態(tài)氣體儲(chǔ)箱設(shè)有液態(tài)氣體泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述液態(tài)氣體管路采用保溫性能良好的輸液管道。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述液態(tài)氣體儲(chǔ)箱采用絕熱儲(chǔ)液箱。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述液態(tài)氣體泵采用超低溫液體輸送泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中任意一項(xiàng)所述的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)為渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
8.一種實(shí)現(xiàn)噴氣飛機(jī)的加力飛行的方法，其特征在于，在噴氣飛機(jī)加力飛行時(shí)，向噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的加力燃燒室噴入液態(tài)氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法:所述液態(tài)氣體為液態(tài)空氣，液態(tài)氮?dú)饣蛞簯B(tài)混合氣體。
【文檔編號(hào)】F02K3/11GK103742294SQ201410022537
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】茍仲武 申請(qǐng)人:茍仲武