CN106704036A - 旋转式脉冲爆震发动机 - Google Patents

Abstract

本发明为：旋转式脉冲爆震发动机；它的循环运行周期可细分为：吸气、排气，喷油，点火，爆震，喷射5个过程；主要由输出轴、气缸、转子、密封盘、轴承固定盘等5部分组成；输出轴与转子通过花键装配在一起；输出轴与密封盘、轴承固定盘是通过轴承安装在一起；密封盘、轴承固定盘与气缸固定在一起；装有转子的输出轴位于气缸内，转子上的叶片将气缸内部均匀地分割成多个扇形体空间，转子和密封盘及气缸内壁组成了封闭的爆震室，这个爆震室也是呈扇形体；气缸壁上有进气口、喷油口、点火口；密封盘上有喷射口、排气口、排气口调节装置。爆震室呈螺旋方向布置。

Description

旋转式脉冲爆震发动机

技术领域

本发明涉及到一种新型常规燃料发动机。

背景技术

自从人类利用常规燃料的热动力以来，共发明了蒸汽机、二冲程发动机、四冲程发动机、转子发动机、涡喷发动机、涡扇发动机、火箭发动机，脉冲爆震发动机还在研究阶段，还没有开发成功。脉冲爆震发动机具有环保、体积小，功率大、结构简单、便于生产、节省燃料等优点，它是双模发动机，即火箭发动机模式和吸气脉冲爆震发动机两种模式，用在航空航天领域。传统的脉冲爆震发动机辅助设施复杂，目前研究进展缓慢，全世界已研究70多年，但还未研究成功，并可能已走入一条死胡同。

中国目前的发动机技术与国外相比差距很大，尤其是涡喷、涡扇发动机，都落后于国外先进技术一大截，导致中国的国防建设和经济建设受到严重的制约，好的飞机、舰船没有好的发动机可用，花再多的钱，别国也不卖给你。国外对中国进行严加封锁，使中国的国防、经济建设相对落后。如中国投资百亿成立的大飞机项目，发动机自己造不出来，要从欧美买，欧美就找种种借口拖延交付，导致中国大飞机开发受阻，以后的命运犹未可知；又如中国的先进战机、大型运输机、大型舰船由于没有先进发动机，开发建设一再推迟。中国也投入了大量的人力、物力去研究，但都是模仿和跟踪，收效不大。因此，中国目前迫切希望有一款先进发动机来为国家的强大保驾护航。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种先进的新型常规动力发动机，该发动机的动力性、经济性、环保性、低成本性、便于生产性等各项性能必须领先于当今世界所有常规动力发动机。

本发明解决技术问题的方案是：旋转式脉冲爆震发动机，它的循环运行周期细分为：进气、排气，喷油，点火，爆震，喷射5个过程。

本发明主要由输出轴、气缸、转子、轴承固定盘、密封盘5部分结构组成。

所述气缸、所述转子和所述密封盘组成多个扇形体爆震室，当所述爆震室转到进气口时，所述爆震室同时转到排气口，所述爆震室进气，同时进气流推动所述爆震室内的废气从排气口排出；进气完成后，所述爆震室就已转到喷油口处，进行燃油喷射；喷油后，所述爆震室就已转到点火口处，进行点火；随后，可燃气体爆燃转变为爆震，当爆震波传到爆震室底部时，爆震室刚好转到喷射口处；因所述爆震室呈螺旋式布置，可燃气体爆震后从喷射口喷出，产生推力，喷射反作用力推动所述转子继续转动，所述转子带动所述输出轴转动，然后开始下一个循环。

所述输出轴的一端位于发动机内部，一端作动力输出，位于发动机内的部分加工有花键；所述输出轴上装有所述转子、所述密封盘、所述轴承固定盘；所述输出轴与所述转子是通过花键装配在一起，形成一个整体，一块转动；所述输出轴与所述密封盘、所述轴承固定盘的安装是通过轴承安装在一起，所述输出轴能够自由转动。

装有所述转子的所述输出轴位于所述气缸内，所述转子上叶片将所述气缸内部均匀地分割成多个扇形体空间，所述转子和所述密封盘及所述气缸内壁组成了封闭的所述爆震室，所述爆震室也是呈扇形体，所述爆震室呈螺旋式布置；所述转子上安装有密封条和密封弹簧；一台发动机有多个所述爆震室，根据需要来制造；所述爆震室的长度也能够根据需要来制造，在其他因素不变的情况下，爆震室越长，功率越大。

所述气缸主要由气缸体和缸套组成，所述气缸的壁上有所述进气口、所述喷油口、所述点火口，提为了高进气速度、效率和喷油的均匀度，有多个所述进气口和所述喷油口；或者事先将混合好的可燃气体直接进入所述爆震室，所述喷油口就不用了；多个所述进气口呈螺旋方向排列，螺旋方向与所述爆震室螺旋方向一致，但所述进气口螺旋方向与所述转子轴线形成的螺旋角大于所述爆震室螺旋方向与所述转子轴线形成的螺旋角；多个喷油口呈螺旋方向排列，螺旋方向和螺旋角与所述爆震室螺旋方向和螺旋角度一致；所述点火口位于所述爆震室的上端，爆震发生后，爆震波从上端向下端传播。

所述密封盘上有所述排气口和所述喷射口，所述排气口处装有调节装置，用于调节排气口的大小，设置所述排气口调解装置的目的是为了在尽量排清所述爆震室内废气的同时，阻止新鲜进气的漏出，提高发动机的经济性。

所述轴承固定盘、所述密封盘与所述气缸的气缸体固定在一起，形成一个整体。

发动机运转时，所述输出轴旋转一周，发动机循环运行周期是1次或多次，根据需要来制造，如果爆震室体积不变，所述输出轴旋转一周，发动机循环运行周期越多，功率就越大。

喷油、点火的控制是通过电脑进行的；如果用作飞行器发动机时，进气的涡轮增压问题，能够通过在所述输出轴上装上涡轮解决，一方面给进气增压，另一方面起到螺旋桨的推力作用，同时也可给所述气缸的气缸体冷却；如果用作船的发动机时，利用尾气带动涡轮，对进气进行增压，以减少所述输出轴的功率损耗，利用所述输出轴还能够带动发电机和油泵；发动机的启动通过起动电机来实现，发动机的停机通过停止供油或停止点火来实现。

在所述气缸、所述密封盘、所述轴承固定盘上都钻或铸造有润滑油孔道；润滑油从油泵、所述气缸到所述密封盘和所述轴承固定盘，再到油槽、油泵，进行循环；所述气缸的壁上有润滑油孔道，以对所述气缸内壁进行润滑；凡是有相对运动的地方都有润滑油孔，进行润滑

发动机利用润滑油来冷却，或者钻或铸造冷却孔道，利用冷却液冷却；位于爆震处的所述气缸的壁温度很高，在所述气缸的壁内钻或铸造冷却孔道，利用冷却液来冷却；或者装散热板，利用外部流动的冷空气来冷却。

综上所述

本发明所涉及的发动机，具有体积小，功率大、结构简单、热效率高，便于控制，环保性好，成本低，材料、工艺要求低，便于生产，等特点。本发明的发动机属于等容燃烧发动机，热效率非常高；本发明的运转速度一般在每分钟10000转以上，因此每个爆震室的喷射频率在160Hz以上，所产生的喷射推力都可看作是连续的。本发明巧妙地解决了脉冲爆震发动机研制过程中遇到的所有问题，同时也解决了该发动机在发电、舰船、飞机、太空飞行器上及不同高度、不同速度的广泛的实际应用问题。本发明的意义非常重大，它不但使中国的飞行器发动机技术，从目前的落后状态，一下处于领先的状态，为节约能源，保护环境，探索太空等作出了贡献。

附图说明

图1为图2的仰视图。

图2为实施例中发动机装配图的轴向剖视图。

图3为图2的俯视图。

图4为实施例中密封盘的主视图。

图5为图4的俯视轴向剖视图。

图6为实施例中轴承固定盘的主视图。

图7为图6的俯视轴向剖视图。

图8为图9的仰视图。

图9为实施例中转子的主视图。

图10为图9的俯视图。

图11为实施例中气缸的轴向剖视图。

图12为图11的俯视图。

图13为实施例中输出轴的主视图。

图14为图13的俯视图。

具体实施方式

以附图1-附图14为例：

本发明的循环运行周期细分为：进气、排气，喷油，点火，爆震，喷射5个过程。

本发明主要由输出轴1、气缸3、转子6、轴承固定盘2、密封盘7五部分结构组成。

所述气缸3、所述转子6和所述密封盘7组成多个扇形体爆震室，当所述爆震室转到进气口15时，所述爆震室同时转到排气口12，所述爆震室进气，同时进气流推动所述爆震室内的废气从排气口12排出；进气完成后，所述爆震室就已转到喷油口10处，进行燃油喷射；喷油后，所述爆震室就已转到点火口11处，进行点火；随后，可燃气体爆燃转变为爆震，当爆震波传到爆震室底部时，爆震室刚好转到喷射口13处；因所述爆震室呈螺旋式布置，可燃气体爆震后从喷射口13喷出，产生推力，喷射反作用力推动所述转子6继续转动，所述转子6带动所述输出轴1转动，然后开始下一个循环。

所述输出轴1的一端位于发动机内部，一端作动力输出，位于发动机内的部分加工有花键；所述输出轴1上装有所述转子6、所述密封盘7、所述轴承固定盘2；所述输出轴1与所述转子6是通过花键装配在一起，形成一个整体，一块转动；所述输出轴1与所述密封盘7、所述轴承固定盘2的安装是通过轴承8安装在一起，所述输出轴1能够自由转动。

装有所述转子6的所述输出轴1位于所述气缸3内，所述转子6上叶片17将所述气缸3内部均匀地分割成多个扇形体空间，所述转子6和所述密封盘7及所述气缸3内壁组成了一个封闭的所述爆震室，这个所述爆震室也是呈扇形体，所述爆震室呈螺旋式布置；所述转子6上安装有密封条9和密封弹簧16；一台发动机有多个所述爆震室，根据需要来制造；所述爆震室的长度也能够根据需要来制造，在其他因素不变的情况下，爆震室越长，功率越大。

所述气缸3主要由气缸体5和缸套4组成，所述气缸3的壁上有所述进气口15、所述喷油口10、所述点火口11，提为了高进气速度、效率和喷油的均匀度，有6个所述进气口15和4个所述喷油口10，2个所述点火口11，分成两组；3个所述进气口15呈螺旋方向排列，螺旋方向与所述爆震室螺旋方向一致，所述进气口15螺旋方向与所述转子6轴线形成的螺旋角为15度大于所述爆震室螺旋方向与所述转子6轴线形成的螺旋角10度；2个喷油口10呈螺旋方向排列，螺旋方向和螺旋角与所述爆震室螺旋方向和螺旋角度一致；所述点火口11位于所述爆震室的上端，爆震发生后，爆震波从上端向下端传播。

所述密封盘7上有所述排气口12和所述喷射口13，所述排气口12处装有调节装置14，用于调节排气口12的大小，设置所述排气口12调解装置的目的是为了在尽量排清所述爆震室内废气的同时，阻止新鲜进气的漏出，提高发动机的经济性。

所述轴承固定盘2、所述密封盘7与所述气缸3的气缸体5固定在一起，形成一个整体。

发动机运转时，所述输出轴1旋转一周，发动机循环运行周期是2次。

喷油、点火的控制是通过电脑进行的；利用所述输出轴1还能够带动发电机和油泵；发动机的启动通过起动电机来实现，发动机的停机通过停止供油或停止点火来实现。

在所述气缸3、所述密封盘7、所述轴承固定盘2上都钻或铸造有润滑油孔道；润滑油从油泵、所述气缸3到所述密封盘7和所述轴承固定盘2，再到油槽、油泵，进行循环；所述气缸3的壁上有润滑油孔道，以对所述气缸3内壁进行润滑；凡是有相对运动的地方都有润滑油孔，进行润滑

发动机利用润滑油来冷却，或者钻或铸造冷却孔道，利用冷却液冷却；位于爆震处的所述气缸3的壁温度很高，在所述气缸3的壁内钻或铸造冷却孔道，利用冷却液来冷却；或者装散热板，利用外部流动的冷空气来冷却。

本实施例的长度为1米，运转速度每分钟10000转，因此每个爆震室的喷射频率在320Hz，所产生的喷射推力都可看作是连续的。

Claims (10)

1.旋转式脉冲爆震发动机，是一种常规动力发动机，其特征是：循环运行周期细分为：进气、排气，喷油，点火，爆震，喷射5个过程；主要由输出轴、气缸、转子、轴承固定盘、密封盘5部分结构组成；所述气缸、所述转子和所述密封盘组成多个扇形体爆震室，当所述爆震室转到进气口时，所述爆震室同时转到排气口，所述爆震室进气，同时进气流推动所述爆震室内的废气从所述排气口排出；进气完成后，所述爆震室就已转到喷油口处，进行燃油喷射；喷油后，所述爆震室就已转到点火口处，进行点火；随后，可燃气体爆燃转变为爆震，当爆震波传到所述爆震室底部时，所述爆震室刚好转到喷射口处；因所述爆震室呈螺旋式布置，可燃气体爆震后从所述喷射口喷出，产生推力，喷射反作用力推动所述转子继续转动，所述转子带动所述输出轴转动，然后开始下一个循环。

2.根据权利要求1所述的旋转式脉冲爆震发动机，其特征是：所述输出轴的一端位于发动机内部，一端作动力输出，位于发动机内的部分加工有花键；所述输出轴上装有所述转子、所述密封盘、所述轴承固定盘；所述输出轴与所述转子是通过花键装配在一起，形成一个整体，一块转动；所述输出轴与所述密封盘、所述轴承固定盘的安装是通过轴承安装在一起，所述输出轴能够自由转动。

3.根据权利要求1所述的旋转式脉冲爆震发动机，其特征是：装有所述转子的所述输出轴位于所述气缸内，所述转子上叶片将所述气缸内部均匀地分割成多个扇形体空间，所述转子和所述密封盘及所述气缸内壁组成了封闭的所述爆震室，所述爆震室也是呈扇形体，所述爆震室呈螺旋式布置；所述转子上安装有密封条和密封弹簧；一台发动机有多个所述爆震室，根据需要来制造；所述爆震室的长度根据需要来制造，在其他因素不变的情况下，所述爆震室越长，功率越大。

4.根据权利要求1所述的旋转式脉冲爆震发动机，其特征是：所述气缸主要由气缸体和缸套组成，所述气缸的壁上有所述进气口、所述喷油口、所述点火口，提为了高进气速度、效率和喷油的均匀度，有多个所述进气口和所述喷油口；或者事先将混合好的可燃气体直接进入所述爆震室，所述喷油口就不用了；多个所述进气口呈螺旋方向排列，螺旋方向与所述爆震室螺旋方向一致，但所述进气口螺旋方向与所述转子轴线形成的螺旋角大于所述爆震室螺旋方向与所述转子轴线形成的螺旋角；多个所述喷油口呈螺旋方向排列，螺旋方向和螺旋角与所述爆震室螺旋方向和螺旋角度一致；所述点火口位于所述爆震室的上端，爆震发生后，爆震波从上端向下端传播。

5.根据权利要求1所述的旋转式脉冲爆震发动机，其特征是：所述密封盘上有所述排气口和所述喷射口，所述排气口处装有调节装置，用于调节排气口的大小，设置所述排气口调解装置的目的是为了在尽量排清所述爆震室内废气的同时，阻止新鲜进气的漏出，提高发动机的经济性。

6.根据权利要求1所述的旋转式脉冲爆震发动机，其特征是：所述轴承固定盘、所述密封盘与所述气缸的气缸体固定在一起，形成一个整体。

7.根据权利要求1所述的旋转式脉冲爆震发动机，其特征是：发动机运转时，所述输出轴旋转一周，发动机循环运行周期是1次或多次，根据需要来制造，如果爆震室体积不变，所述输出轴旋转一周，发动机循环运行周期越多，功率就越大。

8.根据权利要求1所述的旋转式脉冲爆震发动机，其特征是：喷油、点火的控制是通过电脑进行的；如果用作飞行器发动机时，进气的涡轮增压问题，能够通过在所述输出轴上装上涡轮解决，一方面给进气增压，另一方面起到螺旋桨的推力作用，同时也可给所述气缸的气缸体冷却；如果用作船的发动机时，利用尾气带动涡轮，对进气进行增压，以减少所述输出轴的功率损耗，利用所述输出轴还能够带动发电机和油泵；发动机的启动通过起动电机来实现，发动机的停机通过停止供油或停止点火来实现。

9.根据权利要求1所述的旋转式脉冲爆震发动机，其特征是：在所述气缸、所述密封盘、所述轴承固定盘上都钻或铸造有润滑油孔道；润滑油从油泵、所述气缸到所述密封盘和所述轴承固定盘，再到油槽、油泵，进行循环；所述气缸的壁上有润滑油孔道，以对所述气缸内壁进行润滑。

10.根据权利要求1所述的旋转式脉冲爆震发动机，其特征是：发动机利用润滑油来冷却，或者钻或铸造冷却孔道，利用冷却液冷却；位于爆震处的所述气缸的壁温度很高，在所述气缸的壁内钻或铸造冷却孔道，利用冷却液来冷却；或者装散热板，利用外部流动的冷空气来冷却。