專利名稱:高效噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
高效噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)屬于航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域：
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到八十年代初，已探明的世界石油總儲(chǔ)量共約一千二百億噸。而世界石油每年的使用量在不斷增加，在六十年代末是二十余億噸。七十年代末增至三十余億噸。據(jù)估計(jì)，到九十年代末包括化學(xué)工業(yè)對石油的需要在內(nèi)，可能高達(dá)七十億噸。因此作為主要能源的石油正面臨資源枯竭的危險(xiǎn)。如照目前的儲(chǔ)量和開采量計(jì)算，僅能開采三、四十年。石油資源的匱乏和價(jià)格的上漲，直接威協(xié)到航空運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，不解決能源，空運(yùn)交通的發(fā)展就成了問題(摘自《航空知識(shí)》雜志1984年11期22頁錢永年寫的“液氫燃料旅客機(jī)”一文)。
增加航程。這是未來高速旅客機(jī)的一個(gè)主要發(fā)展方向。什么是增加航程的關(guān)鍵呢？是燃料?，F(xiàn)代重型飛機(jī)象個(gè)飛行油罐。目前，增加航程的主要辦法是拼命地多帶油，機(jī)翼，機(jī)身中一切可以利用的空隙都盛滿了油，有時(shí)在機(jī)翼下面還另外掛幾個(gè)副油箱。一架載客180人的巨型高速飛機(jī)，起飛前可能加油50-100噸，要占飛機(jī)總重量的一半。這種情況，隨著飛行速度的不斷增長將越來越嚴(yán)重……(摘自《未來的交通》92-93頁)。
提高渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，不但可以使飛機(jī)少帶燃料。減輕燃料和燃料箱的重量，同時(shí)，還可節(jié)省大量能源。
“高效噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)”就是為了提高渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率、節(jié)省能源而設(shè)計(jì)的。
目前、渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是將燃油用噴油咀噴成霧粒到燃燒室進(jìn)行燃燒的，由于霧化，燃燒的時(shí)間短，燃?xì)鈬娚渌俣瓤欤豢赡軐⑷加退瑹崮茏畲笙薅壤闷饋?。為了使燃油所含熱能最大限度地利用起來，我想把噴燈或煤氣燈的燃燒原理用于渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室進(jìn)行燃燒。噴燈或煤氣燈是利用它自身燃燒的熱力對燃料加熱，汽化。因此，它燃燒的不是煤油，而是煤氣。因?yàn)橄嗟戎亓康拿河秃兔簹馊紵龝r(shí)，煤氣燃得快(摘自《汽車構(gòu)造》中冊62頁，人民交通出版社印刷二廠1973年7月第一版)。所以，煤氣燃燒不但速度比煤油燃燒快、溫度比煤油燃燒高;同時(shí)，燃燒也要完全、徹底些。因此，將噴燈或煤氣燈的燃燒方法用于渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，不但可以提高渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，節(jié)省能源，同時(shí)還可以使噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣污染空氣的程度大大減小，對環(huán)境保護(hù)起很大作用。
在熱機(jī)常識(shí)一書中談到，要想提高熱機(jī)的效率，最根本的辦法是盡量提高它的最高溫度，或者盡量降低它的最低溫度。即提高它的溫度差。在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，降低它的最低溫度是沒有辦法的，唯一提高它的熱效率的途徑就是提高它的最高溫度，將噴燈或煤氣燈的燃燒方法用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室進(jìn)行燃燒，則是提高噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)最高溫度的最好方法。
高效噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造請見圖1，在燃燒室1的中間裝一個(gè)吸熱管5，燃油(航空煤油)在經(jīng)過吸熱管5時(shí)，受熱汽化，由噴咀6噴出進(jìn)行燃燒。
由于燃燈或煤氣燈都要向油箱打氣，依靠空氣的壓力將燃油壓出去經(jīng)吸熱管到噴咀進(jìn)行燃燒，如果噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)也象噴燈或煤氣燈那樣向油箱打氣的話，不但使用起來很不方便，同時(shí)油箱壁要經(jīng)受得起空氣的壓力得有一定的厚度，由于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)耗油量較大，這樣，大大加重了整個(gè)飛機(jī)的重量，為了減小油箱的重量，必須把油箱分為普通油箱和壓力油箱，普通油箱8裝大量的燃油，壓力油箱7裝少量的燃油，壓力油箱7的燃油進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室1進(jìn)行燃燒。普通油箱8中的燃油用輸油泵2不斷地向壓力油箱7輸送燃油(請見圖1)。由于普通油箱8不受空氣壓力，故油箱壁就不需要造得那樣厚實(shí)，這樣便可以減輕油箱的重量。
由于“高效噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)”采用噴燈或煤氣燈燃燒的方法進(jìn)行燃燒，因此，燃燒的最高溫度比普通噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的最高溫度高得多，因此，渦輪機(jī)葉片很可能經(jīng)受不了。這樣，可以將渦輪機(jī)及其葉片取消(見圖1)，取消了渦輪機(jī)，壓氣機(jī)4又沒有動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)它轉(zhuǎn)動(dòng)，為了使壓氣機(jī)4有動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)它轉(zhuǎn)動(dòng)，可在兩邊機(jī)翼上各裝一臺(tái)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，用皮帶傳動(dòng)方法驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)(請見圖2)。
可能有人提出反對意見，在噴氣式飛機(jī)上裝活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)豈不是增加了整個(gè)飛機(jī)的重量嗎？怎樣看待這個(gè)問題呢？如果整個(gè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是100000馬力，驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是1000馬力，那么，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是整個(gè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)功率的1%，1%功率的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，對整個(gè)噴氣式飛機(jī)的重量影響不大，何況純活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)并沒有淘汰，還在繼續(xù)使用。
用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)代替渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，一方面不存在渦輪機(jī)葉片經(jīng)受不住高溫的問題，也不存在渦輪機(jī)葉片折斷的問題，對飛行安全起一定的作用，并可提高燃?xì)獾膰娚渌俣?因?yàn)槿∠艘囊欢ㄈ細(xì)饽芰康臏u輪機(jī))。同時(shí)，因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)(即渦輪機(jī))的熱效率還不如活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率高。所以，用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)代替渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)，更有利于提高噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
如果是軍用戰(zhàn)斗機(jī)，速度又在超音速以上，那么，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)只作驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的作用?；钊桨l(fā)動(dòng)機(jī)與噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的功率比是1%或1/200(噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是100或200，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是1)。
如果是民航運(yùn)輸機(jī)，速度又在每小時(shí)1500公里以下，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)除了用來驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)以外，還可以把活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的功率加大些，把噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)與活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的功率比調(diào)整為3比2(噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是3，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是2)。并在兩邊的機(jī)翼上的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的前端各裝一個(gè)螺旋槳，搞成螺槳噴氣式飛機(jī)。目前，螺槳噴氣式飛機(jī)世界上已經(jīng)有了，不過，目前世界上已有的螺槳噴氣式飛機(jī)的螺旋槳是渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的，而我設(shè)想的螺槳噴氣式飛機(jī)的螺旋槳是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，因?yàn)榛钊桨l(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率比渦輪機(jī)的熱效率高。所以，用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺槳噴氣式飛機(jī)的熱效率高于用渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺槳噴氣式飛機(jī)的熱效率。
帶活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的螺槳噴氣式飛機(jī)，如果噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)損壞或發(fā)生故障，只要活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)還是好的，飛機(jī)仍然可以繼續(xù)飛行，這樣，對飛行安全就有了更可靠的保證。
帶活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的螺槳噴氣式飛機(jī)，在低速飛行或在機(jī)場進(jìn)入起飛線滑行時(shí)(時(shí)速在500公里以下)，可以把噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的油門關(guān)掉，并分離活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)與噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)的動(dòng)力，單靠活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳飛行，這樣可以使帶活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的螺槳噴氣式飛機(jī)更加節(jié)省燃油。因?yàn)閲姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)只有在高速飛行時(shí)，對燃油的利用率(即熱效率)要好一些，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)在低速(時(shí)速在300公里以下)飛行時(shí)，對燃油的利用率(即熱效率)變壞。
說明書續(xù)頁圖一 高效噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造示意圖1.燃燒室; 2.輸油泵; 3.傳動(dòng)皮帶; 4.壓氣機(jī);
5.吸熱管; 6.噴咀; 7.壓力油箱; 8.普通油箱。
圖二 高效噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置示意9.活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸; 10.皮帶輪; 11.傳動(dòng)皮帶;
12.壓氣機(jī)軸。
權(quán)利要求
1.(一)申請?zhí)?5102431、發(fā)明創(chuàng)造名稱為高效噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的專利申請，屬于航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域：
。高效噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是將噴燈或煤氣燈的燃燒原理用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室進(jìn)行燃燒(現(xiàn)有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是用噴油咀將燃油噴或霧粒到燃燒室進(jìn)行燃燒的，由于燃燒時(shí)間很短，燃料沒有來得及充分燃燒便排入大氣之中。因此，燃料所含熱能沒有充分利用起來，故熱效率較低?，F(xiàn)有渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率只有23%左右、噴燈或煤氣燈的燃燒原理是利用燃料自身燃燒產(chǎn)生的熱力對燃料加熱、汽化，因而它燃燒的不是煤油而是煤氣。(二)由于煤氣燃燒比煤油燃燒速度快、溫度高。同時(shí)，煤氣燃燒比煤油燃燒完全、徹底，所以，高效噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)能夠大幅度地提高現(xiàn)有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，估計(jì)能夠?qū)F(xiàn)有渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率由23%提高到40%以上。由于煤氣燃燒比較完全、徹底、廢氣污染空氣的程度將大大減小。
2.(一)用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)代替渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)壓氣、一方面因?yàn)榛钊桨l(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率比渦輪機(jī)的熱效率高。(渦輪機(jī)、即燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率只有20%左右。而活塞式汽油機(jī)的熱效率是25～30%)。另一方面增壓比和燃燒室的溫度不受渦輪進(jìn)口溫度的影響，一般渦輪機(jī)葉片只能承受600℃～700℃的溫度，超過這個(gè)溫度，渦輪機(jī)葉片的強(qiáng)度和性能將大大變壞。甚至損壞，用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)代替渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)壓氣可以去掉渦輪機(jī)，只要燃燒室壁經(jīng)受得了，燃燒室的溫度提高到2000℃也沒有問題。提高了噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的溫度兩倍左右。所以，能夠大大提高噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。(二)由于活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)比渦輪輪機(jī)的壽命高。因而用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)代替渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)壓氣的高效噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命比現(xiàn)有渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命高。
3.任何單位或個(gè)人，未經(jīng)我的許可都不得在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中采用噴燈或煤氣燈的燃燒方法進(jìn)行燃燒。同時(shí)，不能在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上采用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)代替渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)壓氣。即不得為生產(chǎn)經(jīng)營目的制造，使用或銷售其上述產(chǎn)品。
4.任何單位或個(gè)人制造上述產(chǎn)品，都必須與我訂立書面實(shí)施許可合同。向我支付專利使用費(fèi)，被許可人無權(quán)允許合同以外的任何單位或個(gè)人實(shí)施上述專利。
專利摘要
本發(fā)明屬于航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域：
。它是為了提高噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率而設(shè)計(jì)的。高效噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是熱效率高，耗油少，廢氣污染小。主要用于噴氣式飛機(jī)。高效噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是將噴燈或煤氣燈的燃燒原理用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室燃燒。因而燃燒的不是煤油，而是煤氣。由于煤氣燃燒比煤油燃燒速度快，溫度高，所以能夠提高噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
文檔編號F02B43/04GK85102431SQ85102431
公開日1987年6月10日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者桂光照 申請人:桂光照導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan