CN102192045A - 冲压式转子风扇发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冲压式转子风扇发动机，通过进气管道、旋转环和排气管道组成气流管道，气流管道将冲压式转子发动机的进气口和喷气口隔离，进气口暴露在外部空气中；喷气口处于气流管道的内侧。工作时冲压式转子发动机的线速度超过音速以达到最佳工作状态；并通过减速器驱动风扇旋转，使风扇的效率达到最佳状态。高低温气体在气流管道内相遇并产生龙卷风效应，使热能变为了动能，提高了发动机的推进效率；同时降低了发动机的迎风面。

Description

冲压式转子风扇发动机
技术领域
本发明涉及一种冲压式转子风扇发动机，其独特之处在于它通过冲压式转子发动机驱动风扇，并可以充分利用冲压式转子喷射出来的高温气体来提高发动机的工作效率；并通过使用气流管道减少了发动机的迎风面。
背景技术
目前，公知的冲压式转子发动机有很大的迎风面，而且热能利用率低，不适合航空发动机使用；而公知的涡轮风扇发动机的推力风扇都是位于发动机的前端或后端，发动机排出的高温气体处于风扇所产生低温气流的中心位置，令高温气体的热能白白流失；而且现有的涡轮风扇发动机非常复杂，有大量的活动部件，使生产、运行和维护的成本较高。
发明内容
为了解决现有的冲压式转子发动机的迎风面大以及热能利用率低的问题；涡轮风扇发动机的热能利用率低，及结构复杂，活动部件多的问题。本发明提供了更好地将高温气体的热能变为动能，从而提高发动机的推进效率；并大大地减少了发动机的零部件数量；降低了发动机的迎风面。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：采用冲压式转子发动机，并将冲压式转子发动机、旋转环和连杆固定成一体；形成冲压式转子发动机-旋转环-连杆一体部件，并以主轴为圆心旋转。
由进气管道、旋转环和排气管道串联组成气流管道。
冲压式转子发动机的进气口处于气流管道的外侧，使进气口暴露在外部空气中；冲压式转子发动机的气体喷气口处于气流管道的内侧。
冲压式转子发动机-旋转环-连杆一体部件以主轴为圆心旋转并带动主轴旋转，旋转的冲压式转子发动机的线速度超过音速，使冲压式转子发动机的处于最佳工作状态。
主轴通过减速器驱动风扇旋转，使风扇的效率达到最佳状态。
启动时，主轴驱动冲压式转子发动机-旋转环-连杆一体部件旋转，气流管道外侧的空气进入了高速旋转的冲压式转子发动机的进气口并被压缩；冲压式转子发动机燃烧后的高温气体通过喷气口喷射在气流管道内侧，并推动冲压式转子发动机-旋转环-连杆一体部件旋转。主轴通过减速器驱动风扇旋转，风扇压缩后的冷空气在气流管道内与冲压式转子发动机燃烧后高温高速气体相遇，两股气流呈90角度左右相遇，形成了克罗科(Crocco)定理-龙卷风效应。龙卷风在旋转过程中遵守着流体力学的克罗科(Crocco)定理：即在一个旋涡的外围，如果外边热里边冷，就产生了一个沿半径方向内指的焓梯度，或是温度梯度，这个焓梯度越大，旋风的旋转强度就越大。在龙卷风的效应的作用下，高温气体使得风扇排出的常温旋转气体的旋转强度增强，使高温气体的热能变为动能，从而提高了发动机的推进效率。
本发明主要的活动部件就是冲压式转子发动机-连杆-旋转环一体部件。通过冲压式转子发动机-连杆-旋转环一体部件以主轴为圆心高速旋转并使冲压式转子发动机的线速度达到超音速，完成了冲压式转子发动机进气和压缩空气的工作，简化了活动部件；以进气管道、旋转环和排气管道串联组成气流管道使发动机的迎风面大为降低；气流管道将冲压式转子发动机的进气口和燃气喷气口隔离，使冲压式转子发动机排出的高温气体限制在气流管道内侧；主轴驱动的风扇将外界空气推入气流管道并与其内侧的高温气体相遇并产生克罗科(Crocco)定理-龙卷风效应，提高了发动机的推进效率。
本发明的有益效果是，通过龙卷风效应-克罗科(Crocco)定理的实际应用，使发动机排出的热能变为动能，因此提高了冲压式转子风扇发动机的推进效率。相对公知冲压式转子发动机，其迎风面大大减少，适用于航空发动机使用；相对于现有涡轮风扇发动机，其不需要复杂的压气机和涡轮，使发动机的部件大为减少，降低了生产、维护、运营成本。
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是本发明的冲压式发动机、连杆的图示.
图2是本发明的冲压式发动机-连杆-旋转环一体部件正侧面图示.
图3是本发明的冲压式发动机-连杆-旋转环一体部件与减速器和风扇装配图示.
图4是本发明的冲压式发动机-连杆-旋转环一体部件与减速器和风扇侧面图示.
图5是本发明的进气管道、旋转环和排气管道的图示.
图6是本发明由进气管道、旋转环和排气管道串联组成的气流管道图示.
图7是本发明的整体图示.
图8是本发明的整体刨面示意图.
图9至图12是本发明的另外一种实施方式.
具体实施方式
在图1，到图12中，1.冲压式转子发动机，2.进气口，3.喷气口，4.连杆，5.主轴，6.旋转环，7.减速器，8.风扇，9.进气管道，10.排气管道。
在图1中，冲压式转子发动机(1)、连杆(4)和主轴(5)以主轴(5)为圆心固定相连；冲压式转子发动机(1)的喷气口(3)以一定的角度向下。
在图2中，冲压式转子发动机(1)、连杆(4)与旋转环(6)以主轴(5)为圆心固定相连，形成了冲压式发动机-连杆-旋转环一体部件；旋转环(6)的环面与主轴(5)平行；冲压式转子发动机(1)的进气口(2)在旋转环(6)的外侧，喷气口(3)在旋转环(6)的内侧；喷气口(3)以一定的角度向下、向后、或与旋转环(6)保持一定的距离。
在图3和图4中，主轴(5)与减速器(7)相连，减速器(7)将主轴(5)输入转速降低后再驱动风扇(8)。
在图5和图6中，由固定的进气管道(9)、可旋转的旋转环(6)和排气管道(10)串联组成径向封闭，轴向贯穿的管状气流管道，旋转环(6)的环面与进气管道(9)平行。
在图7、图8中，冲压式转子发动机(1)的进气口(2)处于在气流管道的外侧；冲压式转子发动机(1)的喷气口(3)处于气流管道的内侧。启动时，外力驱动主轴(5)旋转，主轴(5)带动冲压式转子发动机(1)旋转；冲压式转子发动机(1)的进气口(2)处于气流管道的外侧并吸入外界空气；冲压式转子发动机(1)的喷气口(3)将高温燃气喷射在气流管道的内侧，并带动冲压式发动机-连杆-旋转环一体部件以主轴(5)为圆心旋转。喷气口(3)以一定角度的向下喷射气体；喷气口(3)与旋转环(6)保持一定的距离，避免喷气口(3)的高温气流直接喷射到旋转环(6)上。冲压式转子发动机(1)驱动主轴(5)旋转，减速器(7)将主轴(5)输入转速降低后再驱动风扇(8)旋转；风扇(8)产生的旋转压缩气体进入气流管道的内侧并与冲压式转子发动机(1)燃烧后从喷气口(3)喷射出的高温气体几近垂直角度相遇，形成了克罗科(Crocco)定理-龙卷风效应。高温气体使得风扇(8)排出的旋转气体的旋转强度增强，将高温气体的热能变为动能，从而提高了推进效率。
在图9中，旋转环(6)为一个水平的圆环；冲压式转子发动机(1)、连杆(4)与旋转环(6)以主轴(5)为圆心固定相连，形成了冲压式发动机-连杆-旋转环一体部件。喷气口(3)以一定的角度向下、向后、或与旋转环(6)保持一定的距离。冲压式转子发动机(1)的进气口(2)在旋转环(6)的上侧，喷气口(3)在旋转环(6)的下侧。在图10至图12中，由固定的进气管道(9)、可旋转的水平圆环的旋转环(6)和排气管道(10)串联组成径向封闭，轴向贯穿的气流管道，旋转环(6)的环面与进气管道(9)垂直；冲压式转子发动机(1)的进气口(2)隔离在气流管道的外侧；冲压式转子发动机(1)的喷气口(3)置于气流管道的内侧。启动时，外力驱动主轴(5)旋转，主轴(5)带动冲压式转子发动机(1)旋转；冲压式转子发动机(1)的进气口(2)处于气流管道的外侧并吸入外界空气；冲压式转子发动机(1)的喷气口(3)将高温燃气喷射在气流管道的内侧。喷气口(3)以一定角度的向下喷射气体；喷气口(3)与旋转环(6)保持一定的距离，避免喷气口(3)的高温气流直接喷射到旋转环(6)上。冲压式转子发动机(1)驱动主轴(5)旋转，减速器(7)将主轴(5)输入转速降低后在驱动风扇(8)旋转；风扇(8)产生的旋转压缩气体通过进入气流管道的内侧并与冲压式转子发动机(1)燃烧后从喷气口(3)喷射出的高温气体呈垂直角度相遇，形成了克罗科(Crocco)定理-龙卷风效应。高温气体使得风扇(8)排出的旋转气体的旋转强度增强，将高温气体的热能变为动能，从而提高了推进效率。

Claims (10)

1.一种以冲压式转子驱动风扇的冲压式转子风扇发动机，包括冲压式转子发动机(1)，进气口(2)，喷气口(3)，连杆(4)，主轴(5)，旋转环(6)，减速器(7)，风扇(8)，进气管道(9)，排气管道(10)；
其特征是：
使冲压式转子发动机(1)的进气口(2)和喷气口(3)分别置于旋转环(6)指定点的两侧；
使两台或以上的冲压式转子发动机(1)，连杆(4)和旋转环(6)以主轴(5)为圆心在一个水平面上对称地固定为一体；
旋转环(6)环面与主轴(5)的角度的范围为平行至垂直；
使固定的进气管道(9)和排气管道(10)与可以旋转的旋转环(6)组成径向封闭，轴向贯穿的气流管道；
使冲压式转子发动机(1)的进气口(2)和喷气口(3)分别气流管道闭环的外侧和内侧；
使冲压式转子发动机(1)通过连杆(4)驱动主轴(5)旋转；
使减速器(7)将主轴(5)输入的速度变速后，再驱动风扇(8)旋转；
使旋转的风扇(8)将外界空气推进气流管道；
使风扇(8)产生的低温气流处于冲压式转子发动机(1)喷气口(3)产生高温气流的中心；
使冲压式转子发动机(1)的喷气口(3)以一定角度的向下喷射气体；
使冲压式转子发动机(1)的喷气口(3)与旋转环(6)保持一定的距离，避免喷气口(3)的高温气流直接喷射到旋转环(6)上；
启动时，外力驱动主轴(5)旋转，主轴(5)带动冲压式转子发动机(1)旋转；冲压式转子发动机(1)的进气口(2)处于气流管道的外侧并吸入外界空气并压缩；冲压式转子发动机(1)的喷气口(3)将高温燃气喷射在气流管道的内侧。冲压式转子发动机(1)驱动主轴(5)旋转，减速器(7)将主轴(5)输入转速降低后再驱动风扇(8)旋转；风扇(8)产生的旋转压缩气体进入气流管道的内侧并与冲压式转子发动机(1)燃烧后喷射的高温气体呈近垂直角度相遇，形成了克罗科(Crocco)定理-龙卷风效应。高温气体使得风扇(8)排出的旋转气体的旋转强度增强，将高温气体的热能变为动能，从而提高了推进效率。
2.根据权利要求1所述的冲压式转子风扇发动机，其特征是：使冲压式转子发动机(1)的进气口(2)和喷气口(3)分别安置于旋转环(6)环面上指定点的两侧。
3.根据权利要求1所述的冲压式转子风扇发动机，其特征是：使两台或以上的冲压式转子发动机(1)，连杆(4)和旋转环(6)以主轴(5)为圆心对称地固定为一体。
4.根据权利要求1所述的冲压式转子风扇发动机，其特征是：使旋转环(6)环面与主轴(5)的角度范围为平行至垂直。
5.根据权利要求1所述的冲压式转子风扇发动机，其特征是：使固定的进气管道(9)、可以旋转的旋转环(6)和大于或等于进气管道(9)直径的排气管道(10)串联组成一个径向封闭，轴向贯穿的气流管道。
6.根据权利要求1所述的冲压式转子风扇发动机，其特征是：使冲压式转子发动机(1)的进气口(2)和喷气口(3)分别处于由进气管道(9)、排气管道(10)和可以旋转的旋转环(6)组成的气流管道的闭环的外侧和内侧。
7.根据权利要求1所述的冲压式转子风扇发动机，其特征是：使冲压式转子发动机(1)通过连杆(4)驱动主轴(5)旋转；减速器(7)将主轴(5)输入的转速降低后再驱动风扇(8)旋转，使外界空气进入气流管道。
8.根据权利要求1所述的冲压式转子风扇发动机，其特征是：使风扇(8)旋转产生的外界空气气流处于冲压式转子发动机(1)喷气口(3)喷射的高温气体的中心。
9.根据权利要求1所述的冲压式转子风扇发动机，其特征是：使冲压式转子发动机(1)的喷气口(3)以一定的角度向下喷射气体。
10.根据权利要求1所述的冲压式转子风扇发动机，其特征是：使冲压式转子发动机(1)的喷气口(3)的高温气流避免直接喷射到旋转环(6)上。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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