專利名稱：分體式旋轉(zhuǎn)活塞噴氣發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明要求保護技術(shù)方案屬于噴氣發(fā)動機背景技術(shù)當前的航空噴氣發(fā)動機中的渦噴、渦扇等發(fā)動機，由于采用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪壓氣機，空氣流量大，壓氣效率低，為保證壓氣機在各種工況下穩(wěn)定工作，給設(shè)計，加工帶來很大困難。另一方面渦輪長期處于高溫燃氣沖擊和侵蝕之下，工作葉片本身還承受很大的離心力，對材料要求苛克，使燃氣溫度的提高，即熱效率的提高受到了限制。由上述可見，現(xiàn)有航空噴氣發(fā)動機對設(shè)計理論，工業(yè)加工精度及工藝、高性能耐溫材料等各方面都提出了極高的要求，因而使設(shè)計難度大，生產(chǎn)成本大幅提高，不利于縮短改進周期。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是簡化航空噴氣發(fā)動機的整體結(jié)構(gòu)，提高它的熱效率，增大推力及推重比。解決以上問題的技術(shù)方案是采用“分體式旋轉(zhuǎn)活塞內(nèi)燃機”(申請?zhí)枮?00410058514.9)作為核心部件，其中的做工功氣缸可由輔機(如小型渦軸發(fā)動機)代替，將雙燃燒室內(nèi)的部分燃氣引入推力室，通過其噴口噴出產(chǎn)生推力，并把核心部件及推力室用整流罩罩住，在噴口處與噴口形成引射器。與現(xiàn)有的渦噴、渦扇發(fā)動機相比，此方案的壓氣機簡單，壓氣效率高，其工作原理類似于往復活塞發(fā)動機，壓縮比容易達到50以上，且不會出現(xiàn)喘振；推力室采用耐壓結(jié)構(gòu)，因核心部件各部分之間通過閥門控制不會產(chǎn)生渦噴、渦扇的燃氣倒流現(xiàn)象，可以提高燃氣的溫度壓力，如果是導彈等一次性使用的發(fā)動機，其推力室可達到與火箭推力室相同的溫度和壓力，因而達到提高熱效率的目的，同時推力加大。把規(guī)格相同的壓氣機及與其相對應的做功氣缸(或輔機)通過不同數(shù)目的組合，并與相應的雙燃燒室和推力室及引射器組成不同功率的發(fā)動機，以適應不同的飛行器要求，實現(xiàn)一機多用的目的。由于采用高效壓氣機、高壓縮比、良好的靜態(tài)燃燒和高溫高壓推力室，因此發(fā)動機空氣流量小、體積小，裝上飛機時則進氣道小，重量相應減輕，同時飛機迎風面積小，阻力減小。整機結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計難度小，無特殊加工工藝，速度適應范圍廣，可為各種高低速飛行器，提供經(jīng)濟可靠，技術(shù)簡單可行的動力，并使我國在航空發(fā)動機領(lǐng)域占有一席之地。


附圖為工作原理圖，圖中各部件的形狀與比例都應以實際工作件為準。圖中A為“擋板式旋轉(zhuǎn)活塞壓氣機”，B為做功氣缸或輔機，C為雙燃燒室，D為推力室，外殼為引射器。
具體實施例方式
本發(fā)明采用“分體式旋轉(zhuǎn)活塞內(nèi)燃機”(其中的做功氣缸可由小型渦軸發(fā)動機等代替)為核心部件。為了使發(fā)動機工作可靠，應選用其中的D-J型或D-D型，而D-D型更為簡單。在核心部件的雙燃燒室與膨脹做功氣缸的中間通過管道接通推力室。它是一個中間為圓柱形，一端為半球形，一端為噴口的耐壓形容器，類似于火箭推力室，半球端與燃氣入口相通。在燃氣進入做功氣缸和進入推力室的交匯處應設(shè)一調(diào)節(jié)閥，用來控制燃氣進入做功氣缸和推力室的比例，以適應不同的工況。如在發(fā)動機起動階段，調(diào)節(jié)閥門應使燃氣大部分或全部進入做功氣缸以利于起動。起動后，加大油門，調(diào)節(jié)閥門，使進入推力室燃氣的量增加產(chǎn)生推力，進入工作狀態(tài)。
在核心部件與推力室外罩上一個罩，既起到整流作用，又是核心部件和推力室的支撐點，同時在尾部與噴口形成引射器，一方面獎外部空氣引入罩內(nèi)冷卻核心機與推力室，另一方面降低噴口排氣速度，增加空氣流量，增大推力，還起到降噪作用。
現(xiàn)以三極三分區(qū)的D-D型內(nèi)燃機為核心部件來說明本噴氣發(fā)動機的工作原理。當D-D型內(nèi)燃機的“檔板活塞式壓氣機”轉(zhuǎn)動時，就把空氣壓縮進入雙燃燒室中的一個燃燒室，然后在燃燒室噴入燃料，產(chǎn)生的高溫高壓燃氣分成兩股，一股進入做功氣缸帶動壓氣機壓氣，另一股進入推力室膨脹產(chǎn)生推力。同時壓氣機轉(zhuǎn)動把空氣壓縮進入雙燃燒室中的另一個燃燒室，在燃燒室噴入燃料，重復上述做功過程，雙燃燒室交替燃燒產(chǎn)生燃氣。三極三分區(qū)D-D核心機轉(zhuǎn)動一周做功三次，四極四分區(qū)的D-D核心機轉(zhuǎn)動一周做功四次，依此類推。與四沖程汽油機或柴油機相比，在發(fā)動機體積重量相當，且做功一次排量相同時，三極三分區(qū)D-D型核心機的單機功率為四沖程汽油機或柴油機的6倍，即功率相同時，體積重量是它們的六分之一，所以本發(fā)動機通過改進，推重比能接近或達到渦噴或渦扇噴氣發(fā)動機，但體積要小于它們。
由于采用“擋板活塞式壓氣機”因此發(fā)動機壓縮比取決于壓氣機與雙燃燒室中的一個燃燒室容積的比值。當取壓縮比取50或更高時，燃氣的溫度壓力會升高很多，使推力室增大壓力，提高排氣速度，增大發(fā)動機推力，提高推重比。做功氣缸雖然經(jīng)受高溫高壓，但由于尺寸比壓氣機小很多，又采用轉(zhuǎn)動工作方式，只要用高強度耐溫材料就可勝任。D-D核心機的壓氣機和做功氣缸都有一半外露的轉(zhuǎn)動部分，既起到飛輪的作用，又與引射器形成的氣流作用使壓氣機和做功氣缸降溫。另外，推力室承受壓力的范圍較大，為使燃氣達到完全膨脹，達到最大推力，推力室噴口大小及引射器口大小應根據(jù)不同工況能予調(diào)整。做功氣缸的排氣口可在整流罩外，也可在引射器內(nèi)口或外口處。
當壓縮比很高時(比如60以上)時，由于燃氣壓力很高，連接推力室的管道會損耗一部分功率，所以應盡量縮短，把推力室上移到雙燃燒室后面，形成軸不對稱噴口，這時推力室的尺寸形狀也應作相應調(diào)整。此工作方式類似于脈沖爆振發(fā)動機。
當發(fā)動機處于高速氣流(M數(shù)大于2)時，外界空氣已具有一定的壓力，這時作功氣缸消耗在壓氣機上功減小，因而可將流向做功氣缸的燃氣流通過設(shè)在做功氣缸和推力室交匯處的閥門適當減小，以適應不同速度工況。
由于D-D核心部件只是一個技術(shù)方案，沒有現(xiàn)實產(chǎn)品，因而只能采用D型壓氣機和一種輔機(如小型渦軸發(fā)動機)及推力室組成一種方案，其中輔機(B)與壓氣機(A)間應接減速器。采用輔機時，雙燃燒室直接向推力室提供高壓燃氣，且通過組合增加功率時，只增加壓氣機數(shù)，輔機只需增大功率與之相應，同時雙燃燒室和推力室也與之相應。當功率增加較多時，為了降低對材料的要求和利于散熱，雙燃燒室中的每個燃燒室可分為多個小燃燒室。此方案避免了耐高溫高壓做功氣缸的難度。輔機的進氣道可在整流罩內(nèi)，也可與D型壓氣機并列于整流罩前端外，排氣口與推力室噴口并列。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明的技術(shù)方案名稱是分體式旋轉(zhuǎn)活塞噴氣發(fā)動機。與現(xiàn)有的噴氣發(fā)動機的共同特征是都采用噴口噴射燃氣產(chǎn)生推力。不同部分如下所述，其特征是使用“分體式旋轉(zhuǎn)活塞內(nèi)燃機”作核心部件，將其雙燃燒室的部分燃氣從燃氣管中通過引氣管道引入推力室，通過推力室噴口噴射燃氣產(chǎn)生推力，并且整個核心部件及推力室用一個前后開口的整流罩罩住。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，“分體式旋轉(zhuǎn)活塞內(nèi)燃機”中的做功氣缸燃氣可在整流罩外排，也可與推力室噴口并排排放。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，“分體式旋轉(zhuǎn)活塞內(nèi)燃機”中的做功氣缸可由輔機(如小型渦軸發(fā)動機等)代替，并且雙燃燒室中的燃氣直接進入推力室。
4.根據(jù)權(quán)利要求3，輔機的進氣口可位于整流罩內(nèi)，也可與壓氣機進氣口并列于整流罩前口處，排氣口與做功氣缸相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，推力室是一個中間為圓柱形，一端為半球形，另一端為噴口的耐壓形容器，且噴口大小可調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，從雙燃燒室引氣的管道與燃氣管之間有一個閥門，用以調(diào)節(jié)做功氣缸與推力室之間燃氣的流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，整流罩是一個前后開口的流線形外殼，后開口外與推力室噴口形成引射器，并且能與推力室噴口大小調(diào)整作相應大小的調(diào)整。
8.根據(jù)權(quán)利要求1，“分體式旋轉(zhuǎn)活塞內(nèi)燃機”中的壓氣機和做功氣缸都可以通過增加級數(shù)(即個數(shù))增大功率，雙燃燒室和推力室的容積與之相應。
9.根據(jù)權(quán)利要求8，雙燃燒室在功率增加較大時，其中的每個燃燒室都可分成兩個或多個小燃燒室。
10.根據(jù)權(quán)利要求8，做功氣缸用輔機代替時，增大功率時只增加壓氣機級數(shù)(即個數(shù))，輔機增加功率，雙燃燒室和推力室與之相應。
全文摘要
本發(fā)明的名稱是分體式旋轉(zhuǎn)活塞噴氣發(fā)動機，屬于噴氣發(fā)動機領(lǐng)域。本發(fā)明主要是解決簡化噴氣發(fā)動機結(jié)構(gòu)，提高噴氣發(fā)動機推力及增大推重比的問題。解決的主要方案是通過采用容易達到高壓縮比的“分體式旋轉(zhuǎn)活塞內(nèi)燃機”(其中的做功氣缸可用小型渦軸發(fā)動機等代替)為核心部件并與推力室相結(jié)合解決上述問題，由于本發(fā)動機壓力縮比大、空氣流量小、燃燒穩(wěn)定、推力室燃氣可達到火箭推力室燃氣的溫度和壓力，因此發(fā)動機體積小，推力大，裝上戰(zhàn)機或?qū)棔r，進氣道體積小，重量相應減輕，且迎風面積小，阻力減小，另外還可通過增加壓氣機和做功氣缸級數(shù)(即個數(shù))，并對雙燃燒室和推力室容積作相應調(diào)整來成倍增加推力。以適應不同推力的飛行器，從而實現(xiàn)模塊化。主要用于各種速度的飛行器，特別是高速飛行器。
文檔編號F02B37/00GK1818360SQ20051012939
公開日2006年8月16日 申請日期2005年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月7日
發(fā)明者夏賢 申請人:夏賢