CN102588112A - 射流高效热动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射流高效热动力系统，包括燃烧室、燃烧室进气道、燃烧室工质喷射管和压气机，所述压气机的压气机压缩气体出口与所述燃烧室进气道连通，所述燃烧室进气道与所述燃烧室连通，所述燃烧室与所述燃烧室工质喷射管连通，所述燃烧室工质喷射管与射流泵的射流泵高压动力气体喷嘴连通或所述燃烧室工质喷射管设为射流泵的射流泵高压动力气体喷嘴，所述动力涡轮设在所述射流泵的射流泵气体出口内或在所述射流泵的射流泵气体出口处，所述动力涡轮对所述压气机输出动力，所述动力涡轮对外输出动力。本发明大幅度提高了燃气轮机的效率；大幅度降低燃气轮机的动力涡轮的工作温度。

Description

射流高效热动力系统

技术领域

本发明涉及喷射推进领域，尤其涉及一种射流热动力发动机。

背景技术

为了提高燃气轮机的效率，就必须增加燃气轮机的压气机的压比，增加燃烧室内气体工质的温度，然而燃烧室内气体工质温度的升高，对动力涡轮的材料的要求会大幅度的提高。目前，由于材料技术的限制，使动力涡轮无法在较高的温度下工作，这是影响燃气轮机效率的最根本原因。如果能够找到一种技术方案，使燃烧室内工质的温度大幅度提高，又能使动力涡轮的工作温度能够满足现有材料的要求，这将大幅度提高燃气轮机的效率。

发明内容

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种射流高效热动力系统，包括燃烧室和动力涡轮，所述燃烧室的燃烧室工质喷射口与射流泵的射流泵高压动力气体喷嘴连通，所述动力涡轮设在所述射流泵的射流泵气体出口内或在所述射流泵的射流泵气体出口处。

所述射流高效热动力系统还包括燃烧室进气道、燃烧室工质喷射管和压气机，所述压气机的压气机压缩气体出口与所述燃烧室进气道连通，所述燃烧室工质喷射口与所述燃烧室工质喷射管连通，所述燃烧室工质喷射管与所述射流泵的射流泵高压动力气体喷嘴连通或所述燃烧室工质喷射管设为所述射流泵的射流泵高压动力气体喷嘴，所述动力涡轮可对所述压气机输出动力，所述动力涡轮还可对外输出动力。

所述射流高效热动力系统还包括燃烧室进气道、燃烧室工质喷射管和压气机，所述压气机的压气机压缩气体出口与两个或多个所述燃烧室进气道连通，每个所述燃烧室进气道与一个所述燃烧室连通，所述燃烧室与所述燃烧室工质喷射管连通，每个所述燃烧室工质喷射管与射流泵的射流泵高压动力气体喷嘴连通，所述射流泵的射流泵气体出口的气体工质对所述动力涡轮的动力涡轮叶片传动推动所述动力涡轮旋转，所述动力涡轮对所述压气机输出动力。

所述动力涡轮的动力涡轮工质出口设为喷气动力推进喷管，或所述动力涡轮的动力涡轮工质出口设为与喷气动力推进喷管对接连通。

一种射流高效热动力系统，包括火箭燃烧室和火箭燃烧室工质喷射管，燃烧室氧化剂导入通道与所述火箭燃烧室连通，所述火箭燃烧室与所述火箭燃烧室工质喷射管连通，所述火箭燃烧室工质喷射管与射流泵的射流泵高压动力气体喷嘴连通，在所述射流泵的射流泵气体出口内或在所述射流泵的射流泵气体出口处设动力涡轮，所述动力涡轮对外输出动力。

所述射流高效热动力系统还包括外涵道，所述外涵道设在所述压气机前方，所述外涵道内设风扇；所述外涵道的外涵道气体出口与所述射流泵的射流泵低压气体入口连通，所述动力涡轮对所述风扇输出动力。

在所述压气机和所述燃烧室之间设压缩气体导出口，所述压缩气体导出口与所述射流泵的射流泵低压气体入口连通。

所述压气机设为多级压气机，在所述压气机的级间工质出口上设压缩气体导出口，所述压缩气体导出口与所述射流泵的射流泵低压气体入口连通。

在所述压气机和所述燃烧室之间设压缩气体导出口，所述压缩气体导出口经附加燃烧室进气道与附加燃烧室连通，所述附加燃烧室的附加燃烧室工质喷射管与附加射流泵的附加射流泵高压动力气体喷嘴连通，在所述附加射流泵的附加射流泵气体出口内设附加动力涡轮，所述附加动力涡轮对外输出动力。

在所述压气机和所述燃烧室之间设压缩气体导出口，所述压缩气体导出口经附加燃烧室进气道与附加燃烧室连通，所述附加燃烧室的附加燃烧室工质喷射管与附加喷气动力推进喷管连通。

所述射流泵流体出口设为喷气动力推进喷管或所述射流泵流体出口设为与喷气动力推进喷管对接连通。

所述燃烧室工质喷射管设为拉瓦尔喷管。

一种射流高效热动力系统，包括燃烧室、燃烧室进气道、燃烧室工质喷射管、压气机和动力涡轮，所述压气机的压气机压缩气体出口与所述燃烧室进气道连通，所述燃烧室进气道与所述燃烧室连通，所述燃烧室与所述燃烧室工质喷射管连通，所述燃烧室工质喷射管内的工质对所述动力涡轮传动，在所述压气机压缩气体出口上设压气机压缩气体旁通管，所述压气机压缩气体旁通管与冷却喷管连通，所述冷却喷管喷出的气体流对所述动力涡轮冷却传动，所述动力涡轮对所述压气机输出动力，所述动力涡轮对外输出动力。

所述射流高效热动力系统还包括气体导流体，所述气体导流体设在所述射流泵高压动力流体喷嘴内或设在所述射流泵高压动力流体喷嘴和所述动力涡轮之间。

所述燃烧室工质喷射管和/或所述冷却喷管设为拉瓦尔喷管。

在设有所述燃烧室的结构中，调整所述射流泵高压动力气体喷嘴的几何形状和尺寸以及所述射流泵的射流泵外管的几何形状和尺寸，使从所述射流泵的射流泵气体出口连续喷射出的气体的质量流量与气体的喷射速度的乘积大于由所述燃烧室直接经拉瓦尔喷管进行连续喷射时所能得到的喷射气体的质量流量与喷射速度的乘积；在设有所述火箭燃烧室的结构中，调整所述射流泵高压动力气体喷嘴的几何形状和尺寸以及所述射流泵的射流泵外管的几何形状和尺寸，使从所述射流泵的射流泵气体出口连续喷射出的气体的质量流量与气体的喷射速度的乘积大于由所述火箭燃烧室直接经拉瓦尔喷管进行连续喷射时所能得到的喷射气体的质量流量与喷射速度的乘积。

所述射流泵的射流泵外管设为直管。

在设有所述燃烧室的结构中，在一个所述燃烧室上设置两个或两个以上所述燃烧室工质喷射管，以缩小所述燃烧室工质喷射管的直径；在设有所述火箭燃烧室的结构中，在一个所述火箭燃烧室上设置两个或两个以上所述火箭燃烧室工质喷射管，以缩小所述火箭燃烧室工质喷射管的直径。

所述射流高效热动力系统设置在旋转结构体上。

所述射流泵高压动力流体喷嘴与所述射流泵的喉口的距离大于10cm。

一种提高所述射流高效热动力系统效率和环保性的方法，调整即将开始作功的气体工质的温度到2000K以下，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，使即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。

本发明中，所述射流泵高压动力流体喷嘴与所述射流泵的喉口的距离大于15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、55cm、60cm、65cm、70cm、75cm、80cm、85cm、90cm或大于100cm。

本发明的原理是通过将所述燃烧室工质喷管设为所述射流泵的射流泵高压动力气体喷嘴或所述燃烧室工质喷管与所述射流泵的射流泵高压动力气体喷嘴连通，所述燃烧室工质喷管内的工质由所述射流泵高压动力气体喷嘴喷出，在所述射流泵高压动力气体喷嘴的喷射和所述射流泵的作用下，使其他气体（如大气中的空气，经风扇加压的空气、经压气机加压的空气）由所述射流泵的射流泵低压气体入口向所述射流泵气体出口发生定向流动，以增加从所述射流泵气体出口喷射出的工质的质量流量，在所述射流泵的射流泵气体出口内设动力涡轮，所述动力涡轮对外输出动力，从而获得更大的作功能力；此外，本发明中还公开了所述压气机的压气机压缩气体出口与所述燃烧室进气道连通，所述燃烧室进气道与所述燃烧室连通，所述燃烧室与所述燃烧室工质喷射管连通，所述燃烧室工质喷管设为所述射流泵的射流泵高压动力气体喷嘴或所述燃烧室工质喷管与所述射流泵的射流泵高压动力气体喷嘴连通，在所述射流泵的射流泵气体出口内或在所述射流泵的射流泵气体出口处设动力涡轮，所述动力涡轮对所述压气机输出动力的技术方案，这种技术方案的原理是：因为所述射流泵气体出口内的工质温度低于所述燃烧室工质喷射管内的气体工质的温度，因而所述动力涡轮的工作温度较低，从而实现降低所述动力涡轮造价，提高所述动力涡轮转速，提高发动机整体效率的目的。

本发明中按照本发明的原理，经所述射流泵出口产生的质量流量大，喷射速度较低的工质，温度也较低，如果利用这种工质去推动动力涡轮，将大幅度降低所述动力涡轮的工作温度，从而降低所述动力涡轮的材料和加工成本，同时也因此可以大幅度提高所述动力涡轮的转速，从而提高与其连动的所述压气机的转速，达到提高所述压气机压比的目的。本发明中，根据这一原理，提出了相关技术方案，利用这些技术方案，可以制造出制造成本低，效率高的燃气轮机。

本发明中，经过所述射流泵的过程与普通掺混具有本质的不同，一般说来，掺混是将作功能力强或作功能力弱的两种工质混合，这种方式在某些情况下会损失部分作功能力。而本发明所公开的技术方案，通过所述射流泵的掺混，所得到的工质是处于运动状态，不但没有损失作功能力，而且更使整体作功能力提高，因为这个过程实质上是利用作功能力较强的工质对作功较弱的工质进行作功而不是简单的掺混。

本发明中，在所述射流泵气体出口内设有所述动力涡轮的结构中，可以将燃烧室内的温度大幅度提高，减少燃料燃烧过程中的作功能力的损失，以通过在燃烧室内的燃烧过程获得更高作功能力的工质，利用这一工质通过所述射流泵对由所述射流泵低压气体入口进入的气体作功，从而实现没有运动件的作功过程，产生温度较低、作功能力大的工质，推动所述动力涡轮形成旋转动力，最终提高发动机的效率。

本发明中，图17是气体工质的温度T和压力P的关系图，O-A-H所示曲线是通过状态参数为298K和0.1MPa的O点的气体工质绝热关系曲线；B点为气体工质的实际状态点，E-B-D所示曲线是通过B点的绝热关系曲线，A点和B点的压力相同；F-G所示曲线是通过2800K和10MPa（即目前内燃机中即将开始作功的气体工质的状态点）的工质绝热关系曲线。

本发明中，图17中的                                               

中的

是气体工质绝热指数，

是气体工质的压力，

是气体工质的温度，

是常数。

本发明中，所谓的类绝热关系包括下列三种情况：1.气体工质的状态参数（即工质的温度和压力）点在所述工质绝热关系曲线上，即气体工质的状态参数点在图15中O-A-H所示曲线上；2.气体工质的状态参数（即工质的温度和压力）点在所述工质绝热关系曲线左侧，即气体工质的状态参数点在图17中O-A-H所示曲线的左侧；3.气体工质的状态参数（即工质的温度和压力）点在所述工质绝热关系曲线右侧，即气体工质的状态参数点在图17中O-A-H所示曲线的右侧，但是气体工质的温度不高于由此气体工质的压力按绝热关系计算所得温度加1000K的和、加950K的和、加900K的和、加850K的和、加800K的和、加750K的和、加700K的和、加650K的和、加600K的和、加550K的和、加500K的和、加450K的和、加400K的和、加350K的和、加300K的和、加250K的和、加200K的和、加190K的和、加180K的和、加170K的和、加160K的和、加150K的和、加140K的和、加130K的和、加120K的和、加110K的和、加100K的和、加90K的和、加80K的和、加70K的和、加60K的和、加50K的和、加40K的和、加30K的和或不高于加20K的和，即如图17所示，所述气体工质的实际状态点为B点，A点是压力与B点相同的绝热关系曲线上的点，A点和B点之间的温差应小于1000K、900K、850K、800K、750K、700K、650K、600K、550K、500K、450K、400K、350K、300K、250K、200K、190K、180K、170K、160K、150K、140K、130K、120K、110K、100K、90K、80K、70K、60K、50K、40K、30K或小于20K。

本发明中，所谓类绝热关系可以是上述三种情况中的任何一种，也就是指：即将开始作功的气体工质的状态参数（即气体工质的温度和压力）点在如图17所示的通过B点的绝热过程曲线E-B-D的左侧区域内。

本发明中，所谓的即将开始作功的气体工质是指即将膨胀作功的气体工质。

本发明中，将即将开始作功的气体工质的状态参数（即气体工质的温度和压力）符合类绝热关系的发动机系统（即热动力系统）定义为低熵发动机。

本发明中，调整所述射流泵的工作状态（如调整射流泵高压动力气体喷嘴处的气体的温度、压力和流量以及调整射流泵低压气体入口处的气体的温度、压力和流量），使所述射流泵气体出口处的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。

本发明中，在设有所述压气机的结构中，所述压气机压缩气体出口的气体压力大于1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa、1.5MPa、1.6MPa、1.7MPa、1.8MPa、1.9MPa、2MPa、2.1MPa、2.2MPa、2.3MPa、2.4MPa、2.5MPa、2.6MPa、2.7MPa、2.8MPa、2.9MPa、3MPa、3.1MPa、3.2MPa、3.3MPa、3.4MPa、3.5MPa、3.6MPa、3.7MPa、3.8MPa、3.9MPa、4MPa、4.1MPa、4.2MPa、4.3MPa、4.4MPa、4.5MPa、4.6MPa、4.7MPa、4.8MPa、4.9MPa、5MPa、5.1MPa、5.2MPa、5.3MPa、5.4MPa、5.5MPa、5.6MPa、5.7MPa、5.8MPa、5.9MPa、6MPa、6.1MPa、6.2MPa、6.3MPa、6.4MPa、6.5MPa、6.6MPa、6.7MPa、6.8MPa、6.9MPa、7MPa、7.1MPa、7.2MPa、7.3MPa、7.4MPa、7.5MPa、7.6MPa、7.7MPa、7.8MPa、7.9MPa或大于8MPa。

本发明中，所谓的射流泵是指通过动力流体引射非动力流体，两流体相互作用从一个出口排出的装置，它可以是气体射流泵（即喷射泵），也可以是液体射流泵；所谓的射流泵可以是传统射流泵，也可以是非传统射流泵。

本发明中，所谓的传统射流泵是指由两个套装设置的管构成的，向内管提供高压动力气体，内管高压动力气体在外管内喷射，在内管高压动力气体喷射和外管的共同作用下使内外管之间的其他气体（从外管进入的气体）沿内管高压动力气体的喷射方向产生运动的装置；所谓射流泵的外管可以有缩扩区，外管可以设为文丘里管，内管喷嘴可以设为拉瓦尔喷管，所谓的缩扩区是指外管内截面面积发生变化的区域；所述射流泵至少有三个接口或称通道，即射流泵高压动力气体喷嘴、射流泵低压气体入口和射流泵气体出口。

本发明中，所谓的非传统射流泵是指由两个或两个以上相互套装设置或相互并列设置的管构成的，其中至少一个管与动力气体源连通，并且动力气体源中的动力气体的流动能够引起其他管中的气体产生定向流动的装置；所谓射流泵的管可以有缩扩区，可以设为文丘里管，管的喷嘴可以设为拉瓦尔喷管，所谓的缩扩区是指管内截面面积发生变化的区域；所述射流泵至少有三个接口或称通道，即射流泵高压动力气体喷嘴、射流泵低压气体入口和射流泵气体出口；所述射流泵可以包括多个射流泵高压动力气体喷嘴，在包括多个射流泵高压动力气体喷嘴的结构中，所述射流泵高压动力气体喷嘴可以布置在所述射流泵低压气体入口的管道中心区，也可以布置在所述射流泵低压气体入口的管道壁附近，所述射流泵高压动力气体喷嘴也可以是环绕所述射流泵低压气体入口管道壁的环形喷嘴。

本发明中，所述射流泵高压动力气体喷嘴可以设置在所述射流泵低压气体入口内，所述射流泵低压气体入口也可以设置在所述射流泵高压动力气体喷嘴内。

本发明中，所述射流泵包括多级射流泵、多股射流泵和脉冲射流泵等。

本发明中，由于将所述动力涡轮设置在所述射流泵的射流泵气体出口内，这样大幅度降低了所述动力涡轮的工作温度，因此，在现有材料技术的基础上，可以大幅度提高所述动力涡轮的转速，进而可以大幅度提高所述压气机的转速，提高所述压气机的压缩比，又由于所述燃烧室产生的工质在掺混之前不与动力涡轮接触，故可以大幅度提高燃烧室的工作温度，从而大幅度提高发动机整体效率。

本发明中，图18是燃气轮机的气体工质的压力P和温度T的关系图，O-H所示曲线是通过状态参数为298K和0.1MPa的点O的绝热关系曲线；O-A 是本发明中所公开的所述射流高效热动力系统的类绝热循环中的压缩过程，O-A-H-E-F（O）所示循环是本发明所公开的所述射流高效热动力系统的类绝热工作循环过程；O-B是传统叶轮发动机（如燃气轮机、喷气式发动机）循环中的压缩过程，O-B-C-D-E（O）所示循环是传统叶轮发动机的循环曲线；A点和H点的压力相同，B点和C点的压力相同，D点、E点和F点的压力相同。在本发明中，在A点喷油点火，在传统叶轮发动机中，在B点喷油点火。不难看出，传统叶轮发动机膨胀完了时（点D）的温度大幅度高于本发明中的所述射流高效热动力系统膨胀完了时（点E）的温度。因此，本发明中的所述叶轮高效发动机具有比传统叶轮发动机更高的效率。

本发明中，所述冷却喷管和所述燃烧室工质喷射管可以按照实际情况进行组合排列，以满足对所述动力涡轮的冷却及传动要求。

本发明中，所述级间工质出口是指从多级所述压气机的某一级导出压缩气体的出口；通过从多级所述压气机的某一级导出压缩气体并使此压缩气体进入所述射流泵的所述射流泵低压气体入口的方式，调整通过所述射流泵低压气体入口处的压力满足所述射流泵高效工作的要求。

本发明中，所谓的燃烧室是指氧化剂和还原剂发生燃烧化学反应的空间，所谓氧化剂包括空气、氧气、含氧气体等，所谓还原剂包括碳氢化合物燃料和乙醇以及乙醇水溶液等；所谓的燃烧室进气道是指向所述燃烧室内导入氧化剂的通道，包括发动机的进气道；所谓的燃烧室工质喷射管是指从所述燃烧室导出高温高压工质的通道；所谓的压气机是指通过叶轮旋转对气体产生压缩作用的机构，可以是单级，也可以是多级的，可以是径流式、轴流式或混合式；所谓的附加是指在系统中附加设置的意思。

本发明中，在所述工质喷射管设为所述射流泵的射流泵高压动力气体喷嘴的结构中，所述工质喷射管应与所述射流泵高压动力流体喷嘴的喷射要求相符合，并且根据喷射要求，调整所述工质喷射管与所述射流泵喉口的距离，必要时可以根据所述射流泵高压动力流体喷嘴的喷射要求重新设计所述工质喷射管，甚至可以将所述所述工质喷射管设为由多个小直径喷射管构成的工质喷射管，以获得更大的推进力。

本发明中，所谓的工质喷射管是指一切可以喷射气体的通道。

本发明中，所述燃烧室工质喷射管设为所述射流泵的射流泵高压动力气体喷嘴或所述燃烧室工质喷射管与所述射流泵的射流泵高压动力气体喷嘴连通，应根据公知技术，调整所述燃烧室工质喷射管和所述射流泵高压动力气体喷嘴的尺寸和形状，以实现所述射流泵高效工作。

本发明中，所谓的管和通道是等价的，是指一切可以使气体定向流动的空间；所谓的动力涡轮是指一切可以将气体流动转换成旋转动力的叶轮机构。

本发明中，可以将所述燃烧室工质喷射管、所述射流泵的射流泵高压动力气体喷嘴和/或所述射流泵气体出口设为拉瓦尔喷管。

本发明中，所述射流高效热动力系统是燃气轮机的一种。

本发明中，所谓火箭燃烧室是指液体火箭燃烧室和固体火箭燃烧室等。

本发明中，应根据燃气轮机领域的公知技术，在必要的地方设必要的部件、单元或系统，例如在所述燃烧室上设燃料喷射器和点火装置等。

本发明的有益效果如下：

1、本发明结构简单、制造成本低、可靠性高。

2、本发明大幅度提高了燃气轮机的效率。

3、本发明大幅度降低燃气轮机的动力涡轮的工作温度。

附图说明

图1是本发明实施例1、12、13和15的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图3是本发明实施例3和14的结构示意图；

图4是本发明实施例4的结构示意图；

图5和图6是本发明实施例5的结构示意图；

图7是本发明实施例6的结构示意图；

图8是本发明实施例7的结构示意图；

图9是本发明实施例8的结构示意图；

图10、12和图13是本发明实施例9的结构示意图；

图11是本发明实施例10的结构示意图；

图14是本发明实施例11的结构示意图；

图15是本发明实施例16的结构示意图。

图16是本发明实施例17的结构示意图；

图17是气体工质的温度T和压力P的关系图；

图18是燃气轮机的气体工质的压力P和温度T的关系图。

图中：

1燃烧室、2燃烧室进气道、3燃烧室工质喷射管、4射流泵、5燃烧室工质喷射口、6压气机、7动力涡轮、8风扇、10、旋转结构体、11压缩气体导出口、15冷却喷管、20外涵道、66压气机压缩气体出口、401射流泵高压动力气体喷嘴、404射流泵外管、403射流泵气体出口、402射流泵低压气体入口、701动力涡轮叶片、100火箭燃烧室、233火箭燃烧室工质喷射管、2001外涵道气体出口、200燃烧室氧化剂导入通道、666级间工质出口、111附加燃烧室、1111附加燃烧室进气道、1112附加燃烧室工质喷射管、400附加射流泵、4001附加射流泵高压动力气体喷嘴、4003附加射流泵气体出口、711附加动力涡轮、616压气机压缩气体旁通管、71气体导流体、50喷气动力推进喷管、201涡轮喷气发动机、202涡扇发动机、203涡桨发动机、2002外涵道压缩气体导出口、1113附加喷气动力推进喷管、700动力涡轮工质出口、9螺旋桨、441次级射流泵高压动力流体喷嘴、44次级射流泵。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的射流高效热动力系统，包括燃烧室1、燃烧室进气道2、燃烧室工质喷射管3和压气机6，所述压气机6的压气机压缩气体出口66与所述燃烧室进气道2连通，所述燃烧室进气道2与所述燃烧室1连通，所述燃烧室1与所述燃烧室工质喷射管3连通，所述燃烧室工质喷射管3与射流泵4的射流泵高压动力气体喷嘴401连通或所述燃烧室工质喷射管3设为射流泵4的射流泵高压动力气体喷嘴401，在所述射流泵4的射流泵气体出口403内设动力涡轮7，所述动力涡轮7对所述压气机6输出动力，所述动力涡轮7对外输出动力，即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。

调整所述射流泵高压动力气体喷嘴401的几何形状和尺寸以及所述射流泵4的射流泵外管404的几何形状和尺寸，使从所述射流泵4的射流泵气体出口403连续喷射出的气体的质量流量与气体的喷射速度的乘积大于由所述燃烧室1直接经拉瓦尔喷管进行连续喷射时所能得到的喷射气体的质量流量与喷射速度的乘积。

具体实施时，还可以在所述射流泵4的射流泵气体出口403处设动力涡轮7。

如图1.1、1.2、1.3所示的射流高效热动力系统，可分别设为涡轮喷气发动机201（如图1.1所示）、涡扇发动机202（如图1.2所示）、涡桨发动机203（如图1.3所示）、喷水推进发动机、蒸汽推进发动机、水下螺旋桨发动机或设为导弹发动机。

如图1.4和图1.5所示的射流高效热动力系统，包括燃烧室1、燃烧室进气道2、燃烧室工质喷射管3、射流泵4和压气机6，所述压气机6的压气机压缩气体出口66与所述燃烧室进气道2连通，所述燃烧室进气道2与所述燃烧室1连通，所述燃烧室1与所述燃烧室工质喷射管3连通，所述燃烧室工质喷射管3与所述射流泵4的射流泵高压动力流体喷嘴401连通，在所述射流泵4的射流泵流体出口403内设动力涡轮7，所述动力涡轮7对所述压气机6输出动力，所述射流泵4的射流泵流体出口403设为喷气动力推进喷管50（如图1.4所示），或所述射流泵4的射流泵流体出口403设为与喷气动力推进喷管50对接连通（如图1.5所示）。

如图1.6和图1.7所示的射流高效热动力系统，在所述压气机6前设风扇8，所述动力涡轮7对所述风扇8输出动力（如图1.6所示）；或在所述压气机6前设螺旋桨9，所述动力涡轮7对所述螺旋桨9输出动力（如图1.7所示）。

实施例2

如图2所示的射流高效热动力系统，包括燃烧室1、燃烧室进气道2、燃烧室工质喷射管3、压气机6和动力涡轮7，所述压气机6的压气机压缩气体出口66与两个所述燃烧室进气道2连通，每个所述燃烧室进气道2与一个所述燃烧室1连通，所述燃烧室1与所述燃烧室工质喷射管3连通，每个所述燃烧室工质喷射管3与射流泵4的射流泵高压动力气体喷嘴401连通，所述射流泵4的射流泵气体出口403的气体工质对所述动力涡轮7的动力涡轮叶片701传动推动所述动力涡轮7旋转，所述动力涡轮7对所述压气机6输出动力，即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。

具体实施时，所述压气机6的压气机压缩气体出口66还可以与多个所述燃烧室进气道2连通。

如图2.1和图2.2所示的射流高效热动力系统，包括燃烧室1、燃烧室进气道2、燃烧室工质喷射管3、射流泵4和压气机6，所述压气机6的压气机压缩气体出口66与两个或多个所述燃烧室进气道2连通，每个所述燃烧室进气道2与不同所述燃烧室1连通，所述燃烧室1与所述燃烧室工质喷射管3连通，每个所述燃烧室工质喷射管3与所述射流泵4的射流泵高压动力流体喷嘴401连通，所述射流泵4的射流泵流体出口403的气体工质对动力涡轮7的动力涡轮叶片701传动推动所述动力涡轮7旋转，所述动力涡轮7对所述压气机6输出动力，所述动力涡轮7的动力涡轮工质出口700设为喷气动力推进喷管50（如图2.1所示），或所述动力涡轮7的动力涡轮工质出口700设为与喷气动力推进喷管50对接连通（如图2.2所示），即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。

实施例3

如图3所示的射流高效热动力系统，包括火箭燃烧室100和火箭燃烧室工质喷射管233，燃烧室氧化剂导入通道200与所述火箭燃烧室100连通，所述火箭燃烧室100与所述火箭燃烧室工质喷射管233连通，所述火箭燃烧室工质喷射管233与射流泵4的射流泵高压动力气体喷嘴401连通，在所述射流泵4的射流泵气体出口403内设动力涡轮7，所述动力涡轮7对外输出动力，即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。

调整所述射流泵高压动力气体喷嘴401的几何形状和尺寸以及所述射流泵4的射流泵外管404的几何形状和尺寸，使从所述射流泵4的射流泵气体出口403连续喷射出的气体的质量流量与气体的喷射速度的乘积大于由所述火箭燃烧室100直接经拉瓦尔喷管进行连续喷射时所能得到的喷射气体的质量流量与喷射速度的乘积。

具体实施时，还可以在所述射流泵4的射流泵气体出口403处设动力涡轮7。

实施例4

如图4所示的射流高效热动力系统，其与实施例1的区别在于：所述射流高效热动力系统还包括外涵道20，所述外涵道20在所述压气机6前方，所述外涵道20内设风扇8；所述外涵道20的外涵道气体出口2001与所述射流泵4的射流泵低压气体入口402连通，所述动力涡轮7对所述风扇8输出动力。

如图4.1和图4.2所示的射流高效热动力系统，其与实施例1的区别在于：其设为涡扇发动机202，所述涡扇发动机202的外涵道20的外涵道气体出口2001与所述射流泵4的射流泵低压流体入口402连通（如图4.1所示），或在所述涡扇发动机202的风扇8后的外涵道20上设外涵道压缩气体导出口2002，所述外涵道压缩气体导出口2002与所述射流泵4的射流泵低压流体入口402连通（如图4.2所示）。

如图4.3和图4.4所示的射流高效热动力系统，其与实施例1的区别在于：所述射流高效热动力系统还包括外涵道20，所述外涵道20在所述压气机6前方，所述外涵道20内设风扇8；所述外涵道20的外涵道气体出口2001与所述射流泵4的射流泵低压流体入口402连通（如图4.3所示），或在所述风扇8后的所述外涵道20上设外涵道压缩气体导出口2002，所述外涵道压缩气体导出口2002与所述射流泵4的射流泵低压流体入口402连通（如图4.4所示）。

实施例5

如图5和图6所示的射流高效热动力系统，其与实施例1的区别在于：在所述压气机6和所述燃烧室1之间（如图5所示）或在所述压气机6的级间工质出口666上（如图6所示）设压缩气体导出口11，所述压缩气体导出口11与所述射流泵4的射流泵低压气体入口402连通。

如图5.1所示的射流高效热动力系统，其图5的区别在于：所述射流泵4的射流泵流体出口403设为与喷气动力推进喷管50对接连通。可选择的，所述射流泵4的射流泵流体出口403设为喷气动力推进喷管50。

如图6.1所示的射流高效热动力系统，其图6的区别在于：所述射流泵4的射流泵流体出口403设为与喷气动力推进喷管50对接连通。可选择的，所述射流泵4的射流泵流体出口403设为喷气动力推进喷管50。

实施例6

如图7所示的射流高效热动力系统，其与实施例1的区别在于：在所述压气机6和所述燃烧室1之间设压缩气体导出口11，所述压缩气体导出口11经附加燃烧室进气道1111与附加燃烧室111连通，所述附加燃烧室111的附加燃烧室工质喷射管1112与附加射流泵400的附加射流泵高压动力气体喷嘴4001连通，在所述附加射流泵400的附加射流泵气体出口4003内设附加动力涡轮711，所述附加动力涡轮711对外输出动力。

如图7.1、7.2和图7.3所示的射流高效热动力系统，其与实施例1的区别在于：在所述压气机6和所述燃烧室1之间设压缩气体导出口11，所述压缩气体导出口11经附加燃烧室进气道1111与附加燃烧室111连通；

所述附加燃烧室111的附加燃烧室工质喷射管1112与附加喷气动力推进喷管1113连通，所述射流泵流体出口403设为喷气动力推进喷管50（如图7.1所示）或所述射流泵流体出口403设为与喷气动力推进喷管50对接连通（如图7.2所示）；或所述附加燃烧室工质喷射管1112与附加射流泵400的附加射流泵高压动力流体喷嘴4001连通，所述附加射流泵400的附加射流泵流体出口4003设为喷气动力推进喷管50，或所述附加射流泵400的附加射流泵流体出口4003设为与喷气动力推进喷管50对接连通（如图7.3所示）。

实施例7

如图8所示的射流高效热动力系统，包括燃烧室1、燃烧室进气道2、燃烧室工质喷射管3和压气机6，所述压气机6的压气机压缩气体出口66与所述燃烧室进气道2连通，所述燃烧室进气道2与所述燃烧室1连通，所述燃烧室1与所述燃烧室工质喷射管3连通，在所述燃烧室工质喷射管3内设动力涡轮7，所述动力涡轮7对所述压气机6输出动力，所述动力涡轮7对外输出动力；

在所述压气机6和所述燃烧室1之间设压缩气体导出口11，所述压缩气体导出口11经两个附加燃烧室进气道1111分别与两个附加燃烧室111连通，所述附加燃烧室111的附加燃烧室工质喷射管1112与附加射流泵400的附加射流泵高压动力气体喷嘴4001连通，在所述附加射流泵400的附加射流泵气体出口4003内设附加动力涡轮711，所述附加动力涡轮711对外输出动力；

所述燃烧室工质喷射管3的工质出口与所述附加射流泵400的附加射流泵高压动力气体喷嘴4001连通。

实施例8

如图9所示的射流高效热动力系统，包括燃烧室1、燃烧室进气道2、燃烧室工质喷射管3、压气机6和动力涡轮7，所述压气机6的压气机压缩气体出口66与所述燃烧室进气道2连通，所述燃烧室进气道2与所述燃烧室1连通，所述燃烧室1与所述燃烧室工质喷射管3连通，所述燃烧室工质喷射管3内的工质对所述动力涡轮7传动，在所述压气机压缩气体出口66上设压气机压缩气体旁通管616，所述压气机压缩气体旁通管616与冷却喷管15连通，所述冷却喷管15喷出的气体流对所述动力涡轮7冷却传动，所述动力涡轮7对所述压气机6输出动力，所述动力涡轮7对外输出动力。所述燃烧室工质喷射管3布置在中间，所述冷却喷管15布置在所述燃烧室工质喷射管3的外围。

如图9.1所示的射流高效热动力系统，其图9的区别在于：所述射流泵4的射流泵流体出口403设为与喷气动力推进喷管50对接连通。可选择的，所述射流泵4的射流泵流体出口403设为喷气动力推进喷管50。

为了提高所述射流高效热动力系统的效率，调整即将开始作功的气体工质的温度到2000K以下，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，使即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。

实施例9

如图10、12和13所示的射流高效热动力系统，其与实施例8的区别在于：所述燃烧室工质喷射管3和所述冷却喷管15在圆周方向上布置，两者可以交替布置（如图12所示），也可以是非交替式布置，即所述冷却喷管15的数量少于所述燃烧室工质喷射管3的数量（如图13所示）。

实施例10

如图11所示的射流高效热动力系统，其与实施例9的区别在于：在所述动力涡轮7的上游设有气体导流体71，所述气体导流体71设在所述射流泵高压动力流体喷嘴401内或设在所述射流泵高压动力流体喷嘴401和所述动力涡轮7之间，以降低所述动力涡轮7的轴部以及轴承的热负荷，所述燃烧室工质喷射管3和所述冷却喷管15均设为拉瓦尔喷管。

实施例11

如图14所示的射流高效热动力系统，所述射流泵高压动力气体喷嘴401设为环绕所述射流泵低压气体入口402的管道壁的环形喷嘴409。

实施例12

如图1所示的射流高效热动力系统，其与实施例1的区别在于：所述射流泵4的射流泵外管404设为直管。

实施例13

如图1所示的射流高效热动力系统，其与实施例1的区别在于：在一个所述燃烧室1上设置两个或两个以上所述燃烧室工质喷射管3，以缩小所述燃烧室工质喷射管3的直径。

实施例14

如图3所示的射流高效热动力系统，其与实施例3的区别在于：在一个所述火箭燃烧室100上设置两个或两个以上所述火箭燃烧室工质喷射管233，以缩小所述火箭燃烧室工质喷射管233的直径。

实施例15

如图1所示的射流高效热动力系统，其与实施例1的区别在于：所述射流泵高压动力流体喷嘴401与所述射流泵4的喉口的距离大于10cm。

具体实施时，可选择地，所述射流泵高压动力流体喷嘴401与所述射流泵4的喉口的距离还可以是大于15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、55cm、60cm、65cm、70cm、75cm、80cm、85cm、90cm或大于100cm。

实施例16

如图15的射流高效热动力系统，所述射流高效热动力系统设置在旋转结构体10上构成旋转喷气动力发动机。

实施例17

如图16所示的射流高效热动力系统，其与实施例1的区别在于：所述射流泵4的射流泵流体出口403与次级射流泵44的次级射流泵高压动力流体喷嘴441连通。

显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种射流高效热动力系统，包括燃烧室（1）和动力涡轮（7），其特征在于：所述燃烧室（1）的燃烧室工质喷射口（5）与射流泵（4）的射流泵高压动力气体喷嘴（401）连通，所述动力涡轮（7）设在所述射流泵（4）的射流泵气体出口（403）内或在所述射流泵（4）的射流泵气体出口（403）处。

2.根据权利要求1所述射流高效热动力系统，其特征在于：所述射流高效热动力系统还包括燃烧室进气道（2）、燃烧室工质喷射管（3）和压气机（6），所述压气机（6）的压气机压缩气体出口（66）与所述燃烧室进气道（2）连通，所述燃烧室工质喷射口（5）与所述燃烧室工质喷射管（3）连通，所述燃烧室工质喷射管（3）与所述射流泵（4）的射流泵高压动力气体喷嘴（401）连通或所述燃烧室工质喷射管（3）设为所述射流泵（4）的射流泵高压动力气体喷嘴（401）。

3.根据权利要求1所述射流高效热动力系统，其特征在于：所述射流高效热动力系统还包括燃烧室进气道（2）、燃烧室工质喷射管（3）和压气机（6），所述压气机（6）的压气机压缩气体出口（66）与两个或多个所述燃烧室进气道（2）连通，每个所述燃烧室进气道（2）与一个所述燃烧室（1）连通，所述燃烧室喷射口（5）与所述燃烧室工质喷射管（3）连通，每个所述燃烧室工质喷射管（3）与所述射流泵（4）的射流泵高压动力气体喷嘴（401）连通。

4. 根据权利要求3所述射流高效热动力系统，其特征在于：所述射流泵（4）的射流泵气体出口（403）的气体工质对所述动力涡轮（7）的动力涡轮叶片（701）传动，推动所述动力涡轮（7）旋转，所述动力涡轮（7）对所述压气机（6）输出动力。

5.根据权利要求1、2、3或4所述射流高效热动力系统，其特征在于：所述动力涡轮（7）的动力涡轮工质出口（700）设为喷气动力推进喷管（50），或所述动力涡轮（7）的动力涡轮工质出口（700）设为与喷气动力推进喷管（50）对接连通。

6.根据权利要求1所述射流高效热动力系统，其特征在于：所述燃烧室（1）设为火箭燃烧室（100），所述火箭燃烧室（100）上设有火箭燃烧室工质喷射管（233）和燃烧室氧化剂导入通道（200），所述火箭燃烧室工质喷射管（233）与所述射流泵（4）的射流泵高压动力气体喷嘴（401）连通，在所述射流泵（4）的射流泵气体出口（403）内或在所述射流泵（4）的射流泵气体出口（403）处设动力涡轮（7），所述动力涡轮（7）对外输出动力。

7.根据权利要求1、2或3所述射流高效热动力系统，其特征在于：从所述射流泵（4）的射流泵气体出口（403）连续喷射出的气体的质量流量与气体的喷射速度的乘积大于由所述燃烧室（1）直接经拉瓦尔喷管进行连续喷射时所能得到的喷射气体的质量流量与喷射速度的乘积。

8.根据权利要求6所述射流高效热动力系统，其特征在于：从所述射流泵（4）的射流泵气体出口（403）连续喷射出的气体的质量流量与气体的喷射速度的乘积大于由所述火箭燃烧室（100）直接经拉瓦尔喷管进行连续喷射时所能得到的喷射气体的质量流量与喷射速度的乘积。

9.一种射流高效热动力系统，包括燃烧室（1）、燃烧室进气道（2）、燃烧室工质喷射管（3）、压气机（6）和动力涡轮（7），其特征在于：所述压气机（6）的压气机压缩气体出口（66）与所述燃烧室进气道（2）连通，所述燃烧室进气道（2）与所述燃烧室（1）连通，所述燃烧室（1）与所述燃烧室工质喷射管（3）连通，所述燃烧室工质喷射管（3）内的工质对所述动力涡轮（7）传动，在所述压气机压缩气体出口（66）上设压气机压缩气体旁通管（616），所述压气机压缩气体旁通管（616）与冷却喷管（15）连通，所述冷却喷管（15）喷出的气体流对所述动力涡轮（7）冷却传动，所述动力涡轮（7）对所述压气机（6）输出动力，所述动力涡轮（7）对外输出动力。

10.一种提高如权利要求1、2、3、6或9所述射流高效热动力系统效率和环保性的方法，其特征在于：调整即将开始作功的气体工质的温度到2000K以下，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，使即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。

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