CN103742294A

CN103742294A - 液态气体加力喷气发动机及实现喷气飞机加力飞行的方法

Info

Publication number: CN103742294A
Application number: CN201410022537.8A
Authority: CN
Inventors: 苟仲武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2014-04-23

Abstract

本发明提供了一种液态气体加力喷气发动机以及实现喷气飞机的加力飞行的方法。本发明的喷气发动机设有进气道，压气机，带有燃油喷嘴的燃烧室，涡轮，加力燃烧室以及尾喷口，并设置伸入加力燃烧室的液态气体喷嘴。通过本发明，能够确保喷气发动机在进行加力推进时，可以充分利用液态气体受热膨胀做功，以更高效率增大喷气发动机的推力，由此显著提高其发动机燃料效率，增加推力，降低动力成本、减少环境污染，同时，还能降低遭受红外线的武器攻击的可能性。

Description

液态气体加力喷气发动机及实现喷气飞机加力飞行的方法

技术领域

本发明涉及一种液态气体加力喷气发动机以及实现喷气飞机的加力飞行的方法。

背景技术

现代高性能飞机所使用的发动机通常采用涡轮喷气发动机或涡轮风扇发动机。这两种发动机均设有加力燃烧室，其主要由风扇、空气压缩室、燃烧室、涡轮以及加力燃烧室等构成，其中，加力燃烧室由扩压器、点火器、喷嘴、火焰稳定器、防振隔热屏和筒体等构成，其作用在于在飞机发动机加力工作时，能够实现向输送来的燃气或经外涵道输送的空气喷射燃料并点火燃烧，以提高气流温度，从而能够在短时间内增大发动机推力。

在飞机未采用加力方式飞行时，其发动机通过风扇吸入空气并将其引入空气压缩室内以对其进行压缩，经压缩后的空气进入燃烧室与燃料油混合并燃烧，进而从燃烧室喷出而推动涡轮工作，并经涡轮轴将力传递给风扇以带动其工作，如此循环往复；与此同时，向加力燃烧室喷出燃烧的高温高速气体并经尾喷管喷出，同时风扇吹送的气流经外涵道吹向尾喷管，最终与燃烧气体形成合力作为推力。

在飞机采用加力方式飞行时，加力油门开启以使发动机运行至加力状态，从普通燃烧室燃烧通过的高温气体和其中未完全消耗的剩余氧气在加力燃烧室内经扩压器减速后，与加力燃烧室中新喷入的燃料混合形成油气混合气，经过二次燃烧，使尾喷管喷出的燃气的温度和速度更高，以使飞机获得更大的推力。

目前最新加力推进技术包括：喷水方式、喷射燃料式、以及喷射燃料和水的方式混合物。这些技术虽然具有提高飞机发动机的功率以及改善飞机的爬升和高空机动性能等优点，但是，也表现出明显的缺点，例如，喷水加力推进方式，由于水的汽化热大，因此，在吸收同等热量的情况下，会因临界温度高、沸点高，造成温升低以及汽化气体量少等缺陷；喷射燃料式以及喷射燃料和水的方式混合物会造成燃料浪费、成本高及污染严重等问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供了一种液态气体加力喷气发动机以及实现喷气飞机的加力飞行的方法，其通过选择液态气体用作加力工作介质，从而使喷气发动机在进行加力推进时，可以充分利用热能使液态气体受热膨胀做功，以更高效率增大喷气发动机的推力，由此显著提高其发动机燃料效率，增加推力，降低动力成本、减少环境污染。

按照本发明的一个方面，提供一种了喷气发动机，其设有进气道，压气机，带有燃油喷嘴的燃烧室，涡轮，加力燃烧室及尾喷口，其中，设置液态气体喷嘴，所述液体喷嘴伸入所述加力燃烧室。

优选的是，液态气体喷嘴经液态气体管路与液态气体储箱相连，液态气体储箱中设有液态气体泵。

优选的是，液态气体管路采用保温性能良好的输液管道，液态气体储箱采用绝热储液箱，液态气体泵采用超低温液体输送泵。

根据本发明的另一个方面，提供了一种实现喷气飞机的加力飞行的方法，该方法在喷气飞机加力飞行时，向喷气发动机的加力燃烧室喷入液态气体。

另外，就本发明而言，所述液态气体优选液态空气，液态氮气或液态混合气体。其中，液态空气是普通空气的液化结果，属于多种气体的混合物，其生产成本低，没有准确的沸点，从经济性和适用性考虑是最适于采用的；液态氮气是经过液态空气提纯后的单一气体，成本高，但稳定性好，不含氧气，对机械零部件有保护作用，可以在特殊需要情况下考虑使用；混合气体可以采用大量工业中生产氧气、氮气、惰性气体后的剩余混合“杂气”，其成本最低，在少量使用时最为经济。

发明效果

根据本发明，由于作为加力介质所选择使用的液态气体的汽化热很小，以液态氮气为例，其汽化热仅为水的1/8，因此，能够充分利用热能；由于其温度极低，因此，其能够充分快速吸收热能；另外，由于其喷射时温度极低，最终和其它混合气化后的最终温度大大降低，因此还可以大大降低红外特性。与喷燃料相比，能够降低成本，减少污染。对于作战飞机而言，必要时喷射液态空气、液态氮气等液态气体加力，首先能够显著提升推力，同时使尾喷管的温度大大降低，这样还能够大大降低遭受红外线的武器攻击的可能性。对于平时作战训练时的飞机，将可重复使用的外挂副油箱改造成绝热储液箱，在平时训练时通过在加力燃烧室中喷射液态空气、液态氮气等，从而能够以经济的成本使加力推进方式实现良好的推力效果，并减少对如航空母舰等舰船起飞甲板的热排放，防止侵害甲板，降低训练成本。另外，对于民航客机也可以采用这种起飞加力方式来降低成本，降低碳排放指标，减少对空气的污染。

附图说明

图1为结构示意图，其显示了本发明第一实施例的涡轮风扇喷气发动机的结构。

图2为结构示意图，其显示了本发明第二实施例的涡轮喷气发动机的结构。

具体实施方式

下面，参照图1和图2对本发明的实施例进行详细说明。

如图1所示，本发明第一实施例的涡轮风扇喷气发动机100设有进气道1，外涵道11，风扇12，压气机2，燃油喷嘴3，燃烧室4，涡轮5，液态气体喷嘴6，带有尾喷口的加力燃烧室7，其中，液态气体喷嘴6通入加力燃烧室7内，以便在飞机采用加力方式飞行时，通过液态气体喷嘴6将液态气体喷入加力燃烧室7内。

此外，涡轮风扇喷气发动机100还设有液态气体储箱8、液态气体泵9和液态气体管路10。如图1所示，液态气体喷嘴6经液态气体管路10与液态气体储箱8相连，液态气体储箱8设有液态气体泵9。液态气体储箱8采用绝热储液箱，液态气体泵9采用超低温液体输送泵，液态气体管路10采用保温性能良好的输液管道，液态气体喷嘴6具有良好的雾化性能。

在飞机采用加力方式飞行时，液态气体泵9起动，液态气体储箱8内的液态气体经保温液态气体管路10，通过液态气体喷嘴6被泵送入加力燃烧室7内，以便在加力燃烧室8内，使液态气体与经进气道1、压气机2、燃烧室3及涡轮5送入加力燃烧室7内的燃烧后的高温气体充分混合，吸热气化猛烈膨胀做功，由此实现喷气发动机的加力工作模式。

如图2所示，本发明第二实施例的涡轮喷气发动机100’设有进气道1’，压气机2’，燃油喷嘴3’，燃烧室4’，涡轮5’，液态气体喷嘴6’，加力燃烧室7’以及尾喷口8’。液态气体喷嘴6’通入加力燃烧室7’内，以便在飞机采用加力方式飞行时，通过液态气体喷嘴6’将液态气体喷入加力燃烧室7’内。

不言而喻，虽然在图2中没有示出，但是，如本发明第一实施例一样，本发明第二实施例的涡轮喷气发动机100’也可以设置液态气体储箱、液态气体泵和液态气体管路，并以相同的结构实现液态气体储箱、液态气体泵和液态气体管路与其液态气体喷嘴之间的连接。

本发明中的液态气体可以采用液态空气，液态氮气、液态混合气体或其他具备较低沸点、较低汽化热、较低临界温度的液态气体。

以上所描述的仅是本发明的最佳实施例。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思想的前提下，还可对其作出多种变形和改进，这些变形和改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种喷气发动机，其包括进气道，压气机，带有燃油喷嘴的燃烧室，涡轮，加力燃烧室以及尾喷口，其特征在于：设置液态气体喷嘴，所述液体喷嘴伸入所述加力燃烧室。

2.根据权利要求1所述的喷气发动机，其特征在于：所述液态气体为液态空气，液态氮气或液态混合气体。

3.根据权利要求1或2所述的喷气发动机，其特征在于：所述液态气体喷嘴经液态气体管路与液态气体储箱相连，所述液态气体储箱设有液态气体泵。

4.根据权利要求3所述的喷气发动机，其特征在于：所述液态气体管路采用保温性能良好的输液管道。

5.根据权利要求3所述的喷气发动机，其特征在于：所述液态气体储箱采用绝热储液箱。

6.根据权利要求3所述的喷气发动机，其特征在于：所述液态气体泵采用超低温液体输送泵。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的喷气发动机，其特征在于：所述喷气发动机为涡轮风扇喷气发动机或涡轮喷气发动机。

8.一种实现喷气飞机的加力飞行的方法，其特征在于，在喷气飞机加力飞行时，向喷气发动机的加力燃烧室喷入液态气体。

9.根据权利要求8所述的方法：所述液态气体为液态空气，液态氮气或液态混合气体。