CN103482074B - 涡螺气垫增力推进器 - Google Patents
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Abstract
涡螺气垫增力推进器，包括一根带有外螺旋片的中心轴，和中心轴螺旋片外套有一个锥桶形状的与中心轴同轴心的内锥桶，以及内锥桶外套有一个带有内螺旋片的与中心轴同轴心的外锥桶；其特征在于：中心轴上的中心轴外螺旋片均匀地缠绕在中心轴上，且从中心轴的顶端往下中心轴外螺旋片的宽度逐渐减小，中心轴外螺旋片有一个朝下的弧形，中心轴外螺旋片远离与中心轴连接区的外边缘部分朝下并偏向中心轴方向且与内锥桶的内壁平行，中心轴外螺旋片远离与中心轴连接区的外边缘，与内锥桶的内壁间隙很小；内锥桶外套的外锥桶内壁装有与中心轴外螺旋片形状和结构一样的外锥桶内螺旋片。
Description
技术领域
本发明涉及涡螺气垫增力推进器，适用于所有喷气推进装置，也适用于所有水下推进装置，属于航空发动机科技领域。
背景技术
现代的航空发动机都是靠发动机的燃烧气流加上涡轮增压装置加大气流压力，来实现航空器要求的大反推力，这样的发动机有以下几个缺点：产生反推力效率低下、燃料消耗极大严重影响航空器的飞行时间和距离、产生高温热气流易被敌方热感应发现并追踪、产生高温热气流易损坏起飞地，如美国的F35垂直起降飞机起飞时喷出热气流温度高达927℃，严重烧损航空母舰的甲板和跑道，英国的垂直起降飞机起降过程要消耗掉40%的燃料，而有些垂直起降飞机降落时要将所有武器装备丢掉；这些缺点都是因为发动机即大推力推进器造成的，如何能发明一种低功耗大推力的推进器，是解决这些问题的关键所在。
发明内容
本发明的目的是提供一种能通过小型发动机提供旋转动力实现大推力的涡螺气垫增力推进器。
涡螺气垫增力推进器，包括一根带有外螺旋片的中心轴，和中心轴螺旋片外套有一个锥桶形状的与中心轴同轴心的内锥桶，以及内锥桶外套有一个带有内螺旋片的与中心轴同轴心的外锥桶；其特征在于：
1、中心轴上的中心轴外螺旋片均匀地缠绕在中心轴上，且从中心轴的顶端往下中心轴外螺旋片的宽度逐渐减小，中心轴外螺旋片有一个朝下的弧形，中心轴外螺旋片远离与中心轴连接区的外边缘部分朝下并偏向中心轴方向且与内锥桶的内壁平行，中心轴外螺旋片远离与中心轴连接区的外边缘，与内锥桶的内壁间隙很小，从而使中心轴外螺旋片在中心轴旋转并带动中心轴外螺旋片旋转时，能最大限度地将中心轴外螺旋片片下的空气向下挤压形成高速的螺旋旋流空气流；中心轴外螺旋片外套的内锥桶比中心轴外螺旋片顶端区域的螺旋片低，以便留出中心轴外螺旋片进气口；内锥桶下段接近中心轴下端的区域有多个均匀分布的斜口，即斜口两侧面与中心轴轴线平行，另一侧面和中心轴轴线成一个25°~75°角度的弧面，斜口的上口比下口宽大，斜口靠近中心轴一面为开口，开口的两侧面与中心轴轴线平行的一面为与中心轴轴线平行的平面，另一侧面为一弧形的弧面，目的是使中心轴外螺旋片旋转挤压往下形成的旋转空气流能顺斜边弧面进入斜口；斜口的下端是由导流直板隔离的与斜口数量一致且与斜口相对应的直口，导流直板很薄且与形成斜口的隔离物相连，导流直板下面有一段由内锥桶下端围成的中间有中心轴且与中心轴同轴心的环形圆柱空间，这个环形圆柱空间为主喷气口，使主喷气口垂直向下喷射的被挤压高速空气流能形成一个完整的环形圆柱喷射流；形成斜口的隔离物其靠近中心轴的内侧面与中心轴外柱面平行且与中心轴外柱面成较小的间隙，形成直口的导流直板其靠近中心轴的内侧面与中心轴外柱面平行且与中心轴外柱面成较小的间隙。
2、内锥桶外套的外锥桶内壁装有与中心轴外螺旋片形状和结构一样的外锥桶内螺旋片，外锥桶内螺旋片远离与外锥桶连接区的边缘部分朝下并偏向外锥桶内壁方向且与内锥桶的外壁平行，外锥桶内螺旋片远离与外锥桶连接区的边缘，与内锥桶的外壁间隙很小，从而使外锥桶内螺旋片在外锥桶旋转并带动外锥桶内螺旋片旋转时，能最大限度地将外锥桶内螺旋片片下的空气向下挤压形成高速的螺旋旋流空气流；外锥桶下端为一弧形导流端，外锥桶下端弧形导流端头内弧面切线与中心轴垂直线夹角Q，—45°≤Q≤+45°，从外锥桶下段与内锥桶下段之间的间隙出来并顺弧形导流端即副喷气口喷射出来的高速空气流，与主喷气口喷射出来的高速空气流成一个角度，从而使从副喷气口喷射出来的高速空气流大量集聚在主喷气口的出口区，并形成一个较高密度的“空气垫”，使主喷气口喷射出来的高速空气流直接喷在“空气垫”上，从而形成较大的喷射反推力；这是因为当没有这个“空气垫”的喷射时，主喷气口喷射出来的高速空气流周围即主喷气口附近和主喷气口喷射出来的高速空气流四周都是负压状态，但当有这个“空气垫”的喷射时，主喷气口喷射出来的高速空气流周围即主喷气口附近和主喷气口喷射出来的高速空气流四周形成较大的正压状态即较高密度的“空气垫”，这使从主喷气口喷射出来的高速空气流在离开主喷气口的瞬间，能碰到较大密度的“空气垫”，从而产生较大的反推力；这个因“空气垫”存在而产生的反推力R要远大于没有“空气垫”存在而产生的反推力S，1.3≤R/S≤8.0。
3、中心轴的上端与具有旋转动力的动力机构相连，从而带动中心轴高速旋转并带动与之相连的中心轴外螺旋片高速旋转，具有旋转动力的动力机构包括电动机和发动机如汽车发动机等；内锥桶上端安装有固定杆，外锥桶的外侧面安装有外齿轮带，并安装带有旋转动力装置的齿轮与之相啮合，使外锥桶能形成高速旋转从而带动外锥桶内安装的外锥桶内螺旋片高速旋转；中心轴和中心轴外螺旋片高速旋转的速度为V1，外锥桶和外锥桶内螺旋片高速旋转的速度为V2，V2≤V1， V1>3000转/分种，V2>2500转/分种，V1和V2的旋转速度越高，产生的反推力越大，“空气垫”的效果越好。
4、中心轴下端伸出主喷气口一段距离X，X>50mm，目的是使从副喷气口喷射出来的高速空气流能形成较高密度的“空气垫” 。
5、主喷气口的直径越大，外锥桶下端弧形导流端头内弧面切线与中心轴垂直线夹角Q越大，从副喷气口喷射出来的高速空气流速度P2与从主喷气口喷射出来的高速空气流速度P1的比值：P2/P1越大。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、没有发现有类似能形成“空气垫”的专利文献报导。
2、本发明能大大地提高反推力效率，从而能大大地增大飞行器的飞行时间和飞行距离，进而能较大地提高飞行器的效率和作用。
附图说明
图1是本发明实施例的剖面示意图；
图2是图1所示实施例中A-A剖面示意图；
图3是图1所示实施例中B-B剖面示意图；
图4是图1所示实施例中C-C剖面示意图；
图5是图1所示实施例中P放大示意图。
图1-5中：1、固定杆 2、外锥桶 3、外锥桶内螺旋片 4、内锥桶 5、主喷气口 6、中心轴下端 7、副喷气口 8、导流桶 9、内螺旋片进气口 10、中心轴 11、外螺旋片进气口 12、中心轴顶端 13、中心轴外螺旋片 14、外气道 15、内气道 16、导流直板 17、弧形导流端 18、外锥桶下端弧形导流端头内弧面切线与中心轴垂直线夹角Q 19、外锥桶下端弧形导流端头 20、外锥桶下端弧形导流端头内弧面 21、中心轴垂直线 22、副喷气流 23、中心轴垂直线与中心轴的垂直角 24、内锥桶下端 25、外锥桶下端弧形导流端头内弧面切线 26、主喷气流。
具体实施方式
在图1—5所示的实施例一中：涡螺气垫增力推进器，包括一根带有外螺旋片的中心轴10，和中心轴外螺旋片13外套有一个锥桶形状的与中心轴10同轴心的内锥桶4，以及内锥桶4外套有一个带有内螺旋片的与中心轴10同轴心的外锥桶2；其特征在于：中心轴10上的中心轴外螺旋片13均匀地缠绕在中心轴10上，且从中心轴10的顶端往下中心轴外螺旋片13的宽度逐渐减小，中心轴外螺旋片13有一个朝下的弧形，中心轴外螺旋片13远离与中心轴10连接区的外边缘部分朝下并偏向中心轴10方向且与内锥桶4的内壁平行，中心轴外螺旋片13远离与中心轴10连接区的外边缘与内锥桶4的内壁间隙很小，从而使中心轴外螺旋片13在中心轴10旋转并带动中心轴外螺旋片13旋转时，能最大限度地将中心轴外螺旋片13片下的空气向下挤压形成高速的螺旋旋流空气流；中心轴外螺旋片13外套的内锥桶4比中心轴外螺旋片13顶端区域的螺旋片低，以便留出中心轴外螺旋片进气口11；内锥桶4下段接近中心轴下端6的区域有多个均匀分布的斜口，即斜口两侧面与中心轴10轴线平行，另一侧面和中心轴10轴线成一个25°~75°角度的弧面，斜口的上口比下口宽大，斜口靠近中心轴10一面为开口，开口的两侧面与中心轴10轴线平行的一面为与中心轴10轴线平行的平面，另一侧面为一弧形的弧面，目的是使中心轴外螺旋片13旋转挤压往下形成的旋转空气流能顺斜边弧面进入斜口；斜口的下端是由导流直板16隔离的与斜口数量一致且与斜口相对应的直口，导流直板16很薄且与形成斜口的隔离物相连，导流直板16下面有一段由内锥桶下端24围成的中间有中心轴10且与中心轴10同轴心的环形圆柱空间，这个环形圆柱空间为主喷气口5，使主喷气口5垂直向下喷射的被挤压高速空气流能形成一个完整的环形圆柱喷射流；形成斜口的隔离物其靠近中心轴10的内侧面与中心轴10外柱面平行且与中心轴10外柱面成较小的间隙，形成直口的导流直板16其靠近中心轴10的内侧面与中心轴10外柱面平行且与中心轴10外柱面成较小的间隙。
内锥桶4外套的外锥桶2内壁装有与中心轴外螺旋片13形状和结构一样的外锥桶内螺旋片3，外锥桶内螺旋片3远离与外锥桶2连接区的边缘部分朝下并偏向外锥桶2内壁方向且与内锥桶4的外壁平行，外锥桶内螺旋片3远离与外锥桶2连接区的边缘，与内锥桶4的外壁间隙很小，从而使外锥桶内螺旋片3在外锥桶2旋转并带动外锥桶内螺旋片3旋转时，能最大限度地将外锥桶内螺旋片3片下的空气向下挤压形成高速的螺旋旋流空气流；外锥桶2下端为一弧形导流端17，外锥桶下端弧形导流端头内弧面切线与中心轴垂直线夹角Q 18，—45°≤Q≤+45°，从外锥桶2下段与内锥桶4下段之间的间隙出来并顺弧形导流端17即副喷气口7喷射出来的高速空气流，与主喷气口5喷射出来的高速空气流成一个角度，从而使从副喷气口7喷射出来的高速空气流大量集聚在主喷气口5的出口区，并形成一个较高密度的“空气垫”，使主喷气口5喷射出来的高速空气流直接喷在“空气垫”上，从而形成较大的喷射反推力；这是因为当没有这个“空气垫”的喷射时，主喷气口5喷射出来的高速空气流周围即主喷气口5附近和主喷气口5喷射出来的高速空气流四周都是负压状态，但当有这个“空气垫”的喷射时，主喷气口5喷射出来的高速空气流周围即主喷气口5附近和主喷气口5喷射出来的高速空气流四周形成较大的正压状态即较高密度的“空气垫”，这使从主喷气口5喷射出来的高速空气流在离开主喷气口5的瞬间，能碰到较大密度的“空气垫”，从而产生较大的反推力；这个因“空气垫”存在而产生的反推力R要远大于没有“空气垫”存在而产生的反推力S，1.3≤R/S≤8.0。
中心轴10的上端与具有旋转动力的动力机构相连，从而带动中心轴10高速旋转并带动与之相连的中心轴外螺旋片13高速旋转，具有旋转动力的动力机构包括电动机和发动机如汽车发动机等；内锥桶4上端安装有固定杆1，外锥桶2的外侧面安装有外齿轮带，并安装带有旋转动力装置的齿轮与之相啮合，使外锥桶2能形成高速旋转从而带动外锥桶2内安装的外锥桶内螺旋片3高速旋转；中心轴10和中心轴外螺旋片13高速旋转的速度为V1，外锥桶2和外锥桶内螺旋片3高速旋转的速度为V2，V2≤V1， V1>3000转/分种，V2>2500转/分种，V1和V2的旋转速度越高，产生的反推力越大，“空气垫”的效果越好。
中心轴下端6伸出主喷气口5一段距离X，X>50mm，目的是使从副喷气口7喷射出来的高速空气流能形成较高密度的“空气垫” 。
主喷气口5的直径越大，外锥桶2下端弧形导流端头内弧面切线与中心轴垂直线夹角Q18越大，从副喷气口7喷射出来的高速空气流速度P2与从主喷气口5喷射出来的高速空气流速度P1的比值：P2/P1越大。
Claims (3)
1.涡螺气垫增力推进器，包括一根带有外螺旋片的中心轴（10），和中心轴外螺旋片（13）外套有一个锥桶形状的与中心轴（10）同轴心的内锥桶（4），以及内锥桶（4）外套有一个带有内螺旋片的与中心轴（10）同轴心的外锥桶（2）；其特征在于：中心轴（10）上的中心轴外螺旋片（13）均匀地缠绕在中心轴（10）上，且从中心轴（10）的顶端往下中心轴外螺旋片（13）的宽度逐渐减小，中心轴外螺旋片（13）有一个朝下的弧形，中心轴外螺旋片（13）远离与中心轴（10）连接区的外边缘部分朝下并偏向中心轴（10）方向且与内锥桶（4）的内壁平行，中心轴外螺旋片（13）远离与中心轴（10）连接区的外边缘与内锥桶（4）的内壁间隙很小，从而使中心轴外螺旋片（13）在中心轴（10）旋转并带动中心轴外螺旋片（13）旋转时，能最大限度地将中心轴外螺旋片（13）片下的空气向下挤压形成高速的螺旋旋流空气流；中心轴外螺旋片（13）外套的内锥桶（4）比中心轴外螺旋片（13）顶端区域的螺旋片低，以便留出中心轴外螺旋片进气口（11）；内锥桶（4）下段接近中心轴下端（6）的区域有多个均匀分布的斜口，即斜口两侧面与中心轴（10）轴线平行，另一侧面和中心轴（10）轴线成一个25°~75°角度的弧面，斜口的上口比下口宽大，斜口靠近中心轴（10）一面为开口，开口的两侧面与中心轴（10）轴线平行的一面为与中心轴（10）轴线平行的平面，另一侧面为一弧形的弧面，目的是使中心轴外螺旋片（13）旋转挤压往下形成的旋转空气流能顺斜边弧面进入斜口；斜口的下端是由导流直板（16）隔离的与斜口数量一致且与斜口相对应的直口，导流直板（16）很薄且与形成斜口的隔离物相连，导流直板（16）下面有一段由内锥桶下端（24）围成的中间有中心轴（10）且与中心轴（10）同轴心的环形圆柱空间，这个环形圆柱空间为主喷气口（5），使主喷气口（5）垂直向下喷射的被挤压高速空气流能形成一个完整的环形圆柱喷射流；形成斜口的隔离物其靠近中心轴（10）的内侧面与中心轴（10）外柱面平行且与中心轴（10）外柱面成较小的间隙，形成直口的导流直板（16）其靠近中心轴（10）的内侧面与中心轴（10）外柱面平行且与中心轴（10）外柱面成较小的间隙；内锥桶（4）外套的外锥桶（2）内壁装有与中心轴外螺旋片（13）形状和结构一样的外锥桶内螺旋片（3），外锥桶内螺旋片（3）远离与外锥桶（2）连接区的边缘部分朝下并偏向外锥桶（2）内壁方向且与内锥桶（4）的外壁平行，外锥桶内螺旋片（3）远离与外锥桶（2）连接区的边缘，与内锥桶（4）的外壁间隙很小，从而使外锥桶内螺旋片（3）在外锥桶（2）旋转并带动外锥桶内螺旋片（3）旋转时，能最大限度地将外锥桶内螺旋片（3）片下的空气向下挤压形成高速的螺旋旋流空气流；外锥桶（2）下端为一弧形导流端（17），外锥桶下端弧形导流端头内弧面切线与中心轴垂直线夹角Q （18），—45°≤Q≤+45°，从外锥桶（2）下段与内锥桶（4）下段之间的间隙出来并顺弧形导流端（17）即副喷气口（7）喷射出来的高速空气流，与主喷气口（5）喷射出来的高速空气流成一个角度，从而使从副喷气口（7）喷射出来的高速空气流大量集聚在主喷气口（5）的出口区，并形成一个较高密度的“空气垫”，使主喷气口（5）喷射出来的高速空气流直接喷在“空气垫”上，从而形成较大的喷射反推力；这是因为当没有这个“空气垫”的喷射时，主喷气口（5）喷射出来的高速空气流周围即主喷气口（5）附近和主喷气口（5）喷射出来的高速空气流四周都是负压状态，但当有这个“空气垫”的喷射时，主喷气口（5）喷射出来的高速空气流周围即主喷气口（5）附近和主喷气口（5）喷射出来的高速空气流四周形成较大的正压状态即较高密度的“空气垫”，这使从主喷气口（5）喷射出来的高速空气流在离开主喷气口（5）的瞬间，能碰到较大密度的“空气垫”，从而产生较大的反推力；这个因“空气垫”存在而产生的反推力R要远大于没有“空气垫”存在而产生的反推力S，1.3≤R/S≤8.0；主喷气口（5）的直径越大，外锥桶（2）下端弧形导流端头内弧面切线与中心轴垂直线夹角Q（18）越大，从副喷气口（7）喷射出来的高速空气流速度P2与从主喷气口（5）喷射出来的高速空气流速度P1的比值P2/P1越大。
2.如权利要求1所述的涡螺气垫增力推进器，其特征在于：中心轴（10）的上端与具有旋转动力的动力机构相连，从而带动中心轴（10）高速旋转并带动与之相连的中心轴外螺旋片（13）高速旋转，具有旋转动力的动力机构包括电动机和发动机；内锥桶（4）上端安装有固定杆（1），外锥桶（2）的外侧面安装有外齿轮带，并安装带有旋转动力装置的齿轮与之相啮合，使外锥桶（2）能形成高速旋转从而带动外锥桶（2）内安装的外锥桶内螺旋片（3）高速旋转；中心轴（10）和中心轴外螺旋片（13）高速旋转的速度为V1，外锥桶（2）和外锥桶内螺旋片（3）高速旋转的速度为V2，V2≤V1， V1>3000转/分种，V2>2500转/分种，V1和V2的旋转速度越高，产生的反推力越大，“空气垫”的效果越好。
3.如权利要求1所述的涡螺气垫增力推进器，其特征在于：中心轴下端（6）伸出主喷气口（5）一段距离X，X>50mm，目的是使从副喷气口（7）喷射出来的高速空气流能形成较高密度的“空气垫” 。
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