CN101699052A - 曲线喷射发动机及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种曲线喷射发动机及其应用，其特征是：这种曲线喷射发动机介质的输入或/和输出路径为螺旋曲线、闭合圆弧曲线或回旋折返曲线中的至少其中一种。可用这种曲线喷射发动机制造可垂直起降的飞行器、水空两用飞行器、大功率动力机以及高效涡轮发动机。
Description
技术领域
本发明所涉及的是一种曲线喷射发动机及其在航空器、舰船、动力等领域的应用。
背景技术
目前，各领域所使用的喷射发动机如：涡轮发动机、火箭发动机等均为直线喷射发动机，它们的共同特点是：其介质输入和输出路径均为直线。其不足之处在于：1.大功率的涡轮发动机，其涡轮直径被造的很大，不仅材料昂贵、造价不菲而且工艺复杂；2.它们很难同时在两个相互垂直的方向上产生推力，从而使得用涡轮发动机制造垂直起降的高效飞行器十分困难。
发明内容
为解决上述问题，本发明设计了一种曲线喷射发动机及其在航空器、舰船、动力等领域的应用。这种曲线喷射发动机及其应用的设计方案是：
1、这种曲线喷射发动机介质的输入或/和输出路径为螺旋曲线、闭合圆弧曲线或回旋折返曲线中的至少其中一种。
2、上述曲线喷射发动机介质的输入路径为两端等径或不等径的螺旋曲线，这种路径由空心螺旋管所构成；我们将这种发动机称作“螺旋喷射发动机”。这种发动机的最大优点是可利用螺旋上升的气流在提供水平推力的同时提供升力。
3、在上述空心螺旋管的一端装有涡轮发动机。
4、在上述空心螺旋管内设有隔板(图中未画)，它将空心螺旋管内腔分隔为上下两个空间，并使介质通过上空间的流速大于下空间。
5、将上述数根螺距和旋转半径相同的空心螺旋管同轴旋转不同角度，紧密相叠排列构成组合螺旋管(1)、(12)和(17)。
6、将上述组合螺旋管的上端与一个高压容器如环形空心管(3)通腔密封相连。
7、在上述高压容器周壁的切线方向或/和径向上设置介质喷射嘴。
8、将上述组合螺旋管的下端与一个上端封闭的空心管(13)通腔密封相连，其空心管(13)的开口端连接一个喇叭形吸气罩(6)。
9、在上述组合螺旋管(12)的外侧套有一个密封外壳(7)，它可与组合螺旋管(12)同形匹配。密封外壳(7)可用空心螺旋管盘绕制造，也可用空心环形管同轴排列制造。
10、为了提高上升力，可在密封外壳(7)和组合螺旋管(1)的周壁外侧设置一种旋转螺旋翼(图中未画)，它是一种具有螺旋构造的机翼，其上升推力来自于a.其高速旋转产生的上升气流；b.机翼上下两面的压差。
11、在上述组合螺旋管(12)的内侧空间或/和其外侧环形夹缝空间中设有加热装置(14)，用以加热螺旋管内的介质，使其成为高温、高压气体。
12、上述高温、高压气体通过设置在密封外壳(7)上端中心的管路引出并进入相对地面静止不转的管路(9)后喷出，从而产生各个方向的水平推力。
13、上述加热装置可以是核反应堆、燃料燃烧室、螺旋管旋转发电装置、摩擦加热装置等。
14、不被加热的螺旋管所用的介质是空气，空气沿螺旋管上升并对螺旋管施加向上的推力；空气在螺旋管的上端口进入涡轮发动机，经燃烧后成为燃气高速喷出。被加热的螺旋管所用的介质是水，水在螺旋管中被设在螺旋管一侧或两侧的加热装置加热并汽化，生成高温高压水蒸汽后从螺旋管上端的出口喷出，产生所需的反作用力；在螺旋管的进口端设有单向阀(图中未画)，出口端设有卸压阀(图中未画)，从而使螺旋管内产生的高压水蒸汽在达到一定的压力后高速喷出；螺旋管内小于一定压力时，其进口端进水。螺旋管进口端的高水压可由高速旋转的螺旋管进水端面受压产生，也可由高压密封水槽(20)提供。
15、可用具有上述构造的曲线喷射发动机制造可垂直起降的飞行器。这种飞行器的向上推力来自在a.螺旋管内上升的气流；b.螺旋管内隔板的上下压差；c.螺旋管进气口上升的气流；这种飞行器在各方向的水平推力和旋转力来自其水平喷射嘴喷出的高速气体产生的反作用力。
16、可用具有上述构造的曲线喷射发动机制造可在水中航行、水面起降的水空两用飞行器。
17、可用具有上述构造的曲线喷射发动机驱动动力输出轴旋转发电或输出动力。
18、上述曲线旋转喷射发动机介质的输入和输出路径为闭合圆弧曲线，这种路径由固定在旋转体(24)边缘切线方向上的涡轮发动机(25)的进出气口所形成。我们将这种发动机称作“圆弧喷射发动机”。这种发动机的优点在于：1.结构简单，容易制造；2.不受材料和直径限制，可用小型涡轮发动机制造出输出功率极大的动力机。
19、上述曲线喷射发动机介质的输出路径为回旋折返曲线，这种路径由喷射口顶端带有气流折返整流罩(32)的涡轮发动机所形成。我们将这种发动机称作“折返喷射发动机”。它与传统涡轮发动机的最大区别在于其进气和出气方向相反，且进气方向与前进方向相同。与传统涡轮发动机相比，它的优点在于：1.可最大限度地减小空气阻力；2.可最大限度地提高发动机效率；3.进气压力和速率变化小，发动机性能稳定。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是由数根螺距和旋转半径相同的空心螺旋管同轴旋转不同角度，紧密相叠排列构成组合螺旋管的立体构造图。
图2是用所述“螺旋喷射发动机”设计制造的飞行器之一的外观立体构造图。
图3是用所述“螺旋喷射发动机”设计制造的飞行器之二的外观立体构造图。
图4是图3的径向立剖面图。
图5是用所述“螺旋喷射发动机”设计制造的飞行器之三的外观立体构造图。
图6是图5的径向立剖面图。
图7是用所述“螺旋喷射发动机”设计制造的一种动力机的外观立体构造图。
图8是用所述“圆弧喷射发动机”设计制造的一种动力机的外观立体构造图。
图9是所述“折返喷射发动机”的立体水平及垂直径向半剖面图。
图10是用所述“螺旋喷射发动机”设计制造的飞行器之四的径向立剖面图。
图中1.组合螺旋管；2.涡轮发动机；3.环形空心管；4.径向喷射嘴；5.机舱壳体；6.喇叭形吸气罩；7.密封外壳；8.喷射管集成室；9.径向喷射管；10.切线方向喷射管；11.机舱壳体；12.组合螺旋管；13.上端封闭的空心管；14.加热装置；15.压力轴承；16.升降阀；17.组合螺旋管；18.动力输出轴；19.连杆；20.高压密封水槽；21.密封环；22.密封圈；23.进水口；24.旋转体；25.涡轮发动机；26.空心连杆；27.空心轴；28.燃料管；29.压气机；30.燃烧室；31.涡轮；32.气流折返整流罩；32a.发动机外壳；32b.环形喷气口；33.连接板；34.切线方向旋转喷射嘴；35.浮体；36.机舱外壳；37.组合螺旋管内腔封底板；38.机舱地板。
具体实施方式
图1中，由数根螺距和旋转半径相同的空心螺旋管同轴旋转不同角度，紧密相叠排列构成组合螺旋管；组成组合螺旋管的数量可根据功率而定。
图2中，涡轮发动机(2)的进气端与组合螺旋管(1)的各上端口相连接；出气端与环形空心管(3)通腔密封相连。在环形空心管(3)的外侧设有一定数量的径向喷射嘴(4)。当涡轮发动机(2)工作时，空气由组合螺旋管(1)的下端口进入并螺旋上升，从而对组合螺旋管(1)形成向上的推力，涡轮发动机(2)将燃气喷入环形空心管(3)内并经径向喷射嘴(4)喷出，从而产生水平推力；当产生的水平推力平衡时飞行器便可垂直升降或悬停，可通过控制喷嘴工作数量和燃气喷射量来控制飞行器的升力和水平推力的大小；可通过控制各个方向上的喷嘴的工作情况来控制飞行器的飞行方向、飞行速度和飞行高度。
还可在环形空心管(3)的外侧设置一定数量的切线方向喷射嘴(图中未画)，以使飞行器旋转。
图4中，飞行器机舱壳体(5)坐落并固定在环形空心管(3)和组合螺旋管(1)上，机舱内没有设置水平旋转装置，所以这种飞行器只能选择不旋转飞行。
图6中，密封外壳(7)与加热装置(14)固定连接；喷射管集成室(8)与机舱壳体(11)固定连接；组合螺旋管(12)与上端封闭的空心管(13)以及喇叭形吸气罩固定连接；它们三者之间可相互活动旋转。喷射管集成室(8)与机舱壳体(11)通过切线方向喷射管(10)产生的反作用力保持与地面的静止不转；密封外壳(7)与加热装置(14)在组合螺旋管(12)的上端喷口喷出的高速气流作用下与组合螺旋管(12)作反向旋转，为了提高上升力，可在密封外壳(7)的周壁外侧设置一种旋转螺旋翼(图中未画)。
在升降阀(16)的不同高度上设有不同的组合孔，它们可在一定高度上与径向喷射管(9)以及切线方向喷射管(10)连通，从而可使飞行器快速改变飞行方向、飞行速度和飞行高度。
密封外壳(7)可用空心螺旋管盘绕制造，也可用空心环形管同轴排列制造，并可抽真空保温。
这种飞行器可水空两用。
图7中，组合螺旋管(17)的内外两侧焊有密封环(21)；组合螺旋管(17)的下端进水口浸在高压密封水槽中；在组合螺旋管(17)的内测或内外两侧设有加热装置(图中未画)，它们可以是核反应堆、燃料燃烧室、螺旋管旋转发电装置等。
进入螺旋管中的水被加热装置加热并汽化，生成高温高压水蒸汽后从组合螺旋管(17)上端的出口喷出，产生所需的反作用力，带动动力输出轴(18)旋转。在螺旋管的进口端设有单向阀(图中未画)，出口端设有卸压阀(图中未画)，从而使螺旋管内产生的高压水蒸汽在达到一定的压力后高速喷出；螺旋管内小于一定压力时，其进口端进水。
喷出的水蒸汽可通过冷凝装置回收后循环使用。
图8中，涡轮发动机(25)固定在旋转体(24)的边缘上，其介质的喷出方向为旋转体(24)的切线方向，从而驱动旋转体(24)带动空心轴(27)旋转并输出动力。
涡轮发动机(25)的燃料通过燃料管(28)、空心轴(27)和空心连杆(26)提供。
根据设计功率大小和结构要求，可在旋转体(24)上对称固定多个涡轮发动机；也可在一根动力输出轴上固定不动数量的旋转体；还可对旋转体(24)的直径进行调节。因此用这种“圆弧喷射发动机”可几乎不受限制地设计制造出各种功率的动力机。
图9中，发动机外壳(32a)与气流折返整流罩(32)通过连接板(33)连接固定在一起，在发动机外壳(32a)与气流折返整流罩(32)内壁之间形成环形喷气口(32b)；空气从发动机尾端进入，由于其方向与发动机前进方向相同而产生第一次推力；空气后经加压燃烧后从涡轮(31)高速喷向气流折返整流罩(32)的前端内壁而产生第二次推力；燃气沿气流折返整流罩(32)的内壁折返后，从环形喷气(32b)高速喷出而产生第三次推力。
这种“折返喷射发动机”具有阻力小、效率高、性能稳定的优点。
图10中，浮体(35)以及固定坐落在上面的飞行器舱体通过液体浮在组合螺旋管(1)的内腔中并与组合螺旋管(1)相对自由旋转。可通过调节切线方向旋转喷射嘴(34)的旋转角度来调节飞行器旋转部分的旋转速度和方向。为了提高上升力，可在螺旋管(1)的周壁外侧设置一种旋转螺旋翼(图中未画)。
这种飞行器不仅可平稳飞行，还可做到快速垂直起降，并快速改变飞行速度和方向。
Claims (10)
1.一种曲线喷射发动机及其应用，其特征是：这种曲线喷射发动机介质的输入或/和输出路径为螺旋曲线、闭合圆弧曲线或回旋折返曲线中的至少其中一种。
2.根据权利要求1所述的一种曲线喷射发动机及其应用，其特征是：上述曲线喷射发动机介质的输入路径为两端旋转半径相等或不相等的螺旋曲线，并且这种路径由空心螺旋管所构成。
3.根据权利要求2所述的一种曲线喷射发动机及其应用，其特征是：在上述空心螺旋管的一端装有涡轮发动机。
4.根据权利要求2所述的一种曲线喷射发动机及其应用，其特征是：将上述数根螺距和旋转半径相同的空心螺旋管同轴旋转不同角度，紧密相叠排列构成组合螺旋管。
5.根据权利要求2所述的一种曲线喷射发动机及其应用，其特征是：将上述组合螺旋管的上端与一个环形空心管通腔密封相连，并在环形空心管周壁的切线方向或/和径向上设有介质喷射嘴。
6.根据权利要求2所述的一种曲线喷射发动机及其应用，其特征是：在上述组合螺旋管(12)的外侧套有一个密封外壳(7)，它用空心螺旋管盘绕制造，或用空心环形管同轴排列制造，并将管内抽真空作为保温层。
7.根据权利要求2所述的一种曲线喷射发动机及其应用，其特征是：、在上述组合螺旋管(12)的内侧空间或/和其外侧环形夹缝空间中设有加热装置(14)，用以加热螺旋管内的介质，使其成为高温、高压气体，并通过设置在密封外壳(7)上端中心的管路引出并进入相对地面静止不转的管路后喷出，从而产生各个方向的水平推力。
8.根据权利要求2所述的一种曲线喷射发动机及其应用，其特征是：用具有上述构造的曲线喷射发动机制造可垂直起降的飞行器、水空两用飞行器和动力机。
9.根据权利要求1所述的一种曲线喷射发动机及其应用，其特征是：上述曲线旋转喷射发动机介质的输入和输出路径为闭合圆弧曲线，这种路径由固定在旋转体(24)边缘切线方向上的涡轮发动机(25)的进出气口所形成。
10.根据权利要求2所述的一种曲线喷射发动机及其应用，其特征是：上述曲线喷射发动机介质的输出路径为回旋折返曲线，这种路径由喷射口顶端带有气流折返整流罩(32)的涡轮发动机所形成，且这种发动机的进气方向与发动机前进方向相同、与发动机喷气方向相反。
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2009
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| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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