CN112879158B - 燃烧室外壳旋转飞机发动机 - Google Patents

Abstract

一种燃烧室外壳旋转飞机发动机，压气机外壳和尾喷口外壳与机身螺丝连接，燃烧室外壳与头尾两段固定不动的外壳之间采用轴承轴瓦密封转动连接，高速旋转的燃烧室外壳内表面焊接燃烧室涡轮叶片风扇和粘贴隔热瓷砖，水和气双层双冷气喷孔从燃烧室涡轮风扇叶片内部和外部喷射冷气降温，排气风扇和压气机风扇连接在同一根涡轮轴心的两端，涡轮轴心与二冲程直线往复万种燃油发动机连接，增压发动机经输气管与万向节球形喷气口连接，切割开有不同形状喷气口的两层或多层球冠金属壳相互之间可以转动，向不同方向喷射大小不同气流，喷气反作用推力帮助飞机起降转弯调整飞行姿态。

Description

燃烧室外壳旋转飞机发动机

技术领域

本发明属于燃烧室外壳旋转飞机发动机的技术领域范围。

背景技术

现有飞机发动机采用多级涡轮风扇压气机压缩空气使温度升高至煤油着火燃点，燃油释放能量喷气反作用力推动飞机向前飞行。燃烧室接近2000摄氏度的高温超过了大多数金属的熔点，而且涡轮叶片还要承受巨大的燃气压力，导致能承受高温高压作用的涡轮叶片材料制造极为困难，中国的发动机和飞机制造业长期落后于英美两国。

为了承受巨大压力和高速旋转离心力，现有单晶涡轮叶片不仅面积做得很小，数量很多，而且焊接点留有冷风孔供中空的叶片通风降温，这种设计大大增加了发动机的重量。进气、压缩、做功、排气四个冲程的涡轮风扇连接安装在同一根涡轮轴心上会造成转速难于协调到最佳状态，汽油释放能量利用不充分浪费燃油，增加飞行员操纵飞机的难度。如果将涡轮叶片焊接在燃烧室外壳内表面，燃烧室外壳可以旋转转动，则不仅能从涡轮叶片内外表面双通风冷却叶面，而且发动机外壳还可用冷水浸泡或喷洒冷水淋浴降温，采用钨钛等国产材料把燃烧室风扇叶片迎风面积做得很大，增加单叶受力面积提高功率减轻重量，降低材料要求、制造难度和发动机造价，但由于从来没有人偿试过飞机发动机外壳也能旋转，导致该领域目前还是一片空白。

发明内容

为了克服现有发动机压气机风扇、燃烧室风扇、排气风扇同时连接在同一根涡轮轴心上带来转速难以协调的困难，各个冲程分开受力的发动机采用分体式设计，进气压缩气体冲程和排气冲程由连接在同一根涡轮轴心11两端的压气机风扇4和排气风扇6共同完成，燃烧做功冲程由安装在燃烧室外壳2内表面的燃烧室涡轮叶片风扇5完成。本发明的技术解决方案是：燃烧室外壳旋转飞机发动机由压气机外壳1、燃烧室外壳2、尾喷口外壳3、压气机风扇4、燃烧室涡轮叶片风扇5、排气风扇6、燃油喷嘴7、冷气喷孔8、冷气输送管9、冷气仓室10、涡轮轴心11、隔热瓷砖12、二冲程直线往复万种燃油发动机13共13个部分组成一台涡轮冲程分体式燃烧室外壳旋转飞机发动机。连接在同一根涡轮轴心11两端的压气机风扇4做进气压缩气体冲程，排气风扇6做排气冲程，尾气排放膨胀释放出的能量用于驱动压缩新鲜空气，安装在燃烧室外壳2内表面的燃烧室涡轮叶片风扇5完成做功冲程，分体式独立旋转燃烧室外壳2旋转转动输出的动力能量经传辅装置链条齿轮传递后对外做功。

飞机发动机外壳由三段独立的零部件构成，压气机外壳1采用螺丝或电焊与发动机机身连接，压气机外壳1固定连接自身壳体不能旋转转动。燃烧室外壳2采用滑轮、齿轮或滚珠轴承与发动机机身转动连接，燃烧室外壳2以涡轮轴心11为中心线围绕中心轴承作高速旋转转动，旋转动能通过齿轮、链条或棒轴传递给飞机螺旋桨。尾喷口外壳3采用螺丝或电焊与发动机机身固定连接，尾喷口外壳3壳体自身固定不动不能旋转转动，燃烧室外壳2与头尾两段外壳之间的连接采用密封轴承、密封轴瓦、滚珠、密封圈转动连接。与压气机风扇4各级涡轮叶片长短大小相适应，压气机外壳1形状制成旋转面呈喇叭流线形逐步收缩变小的弧形空腔，腔内流动的空气体积逐级压缩变小。

燃烧室外壳2内表面焊接燃烧室涡轮叶片风扇5，燃烧室涡轮叶片风扇5为中空的钛合金单晶叶片，叶片内部空心通道供制冷剂冷空气流通经过，叶片通道顶端留有排气开口，吸收热量后的制冷剂气体从燃烧室内排放流出。燃烧室涡轮叶片风扇5底部焊接点与燃烧室外壳2的连接处中心位置设一冷气喷孔8，叶片正前方距焊接点适当距离处在燃烧室外壳2上设置第二冷气喷孔8，两个冷气喷孔8从燃烧室涡轮叶片风扇5的内部和叶片外部外表面同时喷射冷却剂冷空气为叶面制冷降温。燃烧室外壳2的外表面连接处设置由密封轴承、密封轴瓦、密封圈构成的冷气仓室10与冷气输送管9连通，燃烧室外壳2外表面焊接一冷却剂冷气输送管9与冷气喷孔8连通，冷气喷孔8、冷气输送管9、冷气仓室10连通向燃烧室涡轮叶片风扇5叶面内外表面喷射制冷剂冷气为发动机降温。功率较小的小飞机发动机冷却剂采用纯净水或吸热后生成的水蒸气，大飞机大功率发动机冷却剂采用制冷增压后的低温冷空气。燃烧室外壳2的外表面采用水池冷水浸泡降温或设置水龙头淋浴喷射冷水蒸发吸收热量为发动机降温。燃烧室外壳2采用6个或6个以上的轴承或齿轮与发动机身转动连接，燃烧室外壳2高速旋转的动能通过连接的轴承、齿轮、链条传递给外涵道风扇或飞机螺旋桨。煤油在燃烧室内产生的高温高压气体压力作用在燃烧室涡轮叶片风扇5叶面，经力的传递驱动燃烧室外壳2高速旋转对外做功，煤油燃气产生的高温高压气体作用于燃烧室内表面的接触温度超过了多数金属的熔点，燃烧室内表面粘贴耐超高温隔热瓷砖，材料选用耐火陶瓷或航天飞机外壳粘贴的隔热瓷砖，由于燃气压力作用在粘贴的瓷砖上后力传递给燃烧室外壳2金属壳承担，只要求能耐高温自身不考虑受力，因此材料可选择范围很广，很多非脆裂易断非金属材料都可加工成耐火隔热的瓷砖粘贴使用，瓷土泥粉中烧制成型前加入数段轻微露出表面的钨丝钛镙钉固定棒，粘贴安装隔热瓷砖时容易固定不易脱落。尾喷口外壳3采用螺栓或电焊固定连接在发动机身上，与排气风扇6各级叶片大小长短相适应，尾喷口外壳3的形状呈抛物线逐步放大结构。燃烧室尾气冲击排气风扇6高速旋转，排气风扇6通过涡轮轴心11与压气机风扇4相连接，涡轮轴心11带动压气机风扇4同步高速旋转压缩空气。燃油喷嘴7为双通道双层结构，一个通道内的流质是高温高压雾状煤油，另一层通道内的流质是加热增压后的纯氧，纯氧辅助用于起飞阶段或压气机动力不足时防止发动机停车，压缩空气升温至煤油着火燃点，燃油喷嘴7在燃烧室内喷射煤油着火燃烧，高压燃气压力作用在燃烧室涡轮叶片风扇5叶面，推动内表面焊接有燃烧室涡轮叶片风扇5的燃烧室外壳2高速旋转转动，通过轴承、齿轮或链条传动，将动力传递给飞机螺旋桨，推动飞机在空中飞行。尾气中含有大量高温高压热能量，在尾喷口外壳3内部做功推动排气风扇6旋转，压气机风扇4与排气风扇6共同连接在同一根涡轮轴心11上同步旋转，因为尾气中增加了汽油燃烧产生的热能总能量大于被压缩冷空气能量，因此排气风扇6的推力大于压气机风扇4产生的阻力，合力产生的旋转加速度能够维持发动机高速转动不停车。

飞机悬浮在空中的升力来自于暗物质减速交换出的动量，力不是空气发出的，力是暗粒子发出的，空气或大气层自身不能主动发出使飞机加速减速的暗粒子，只能受力后被动的辐射出可产生力作用的暗粒子，因为感觉空气与飞机接触就主观的认为力是空气发出的，空气的作用是使飞机翅膀原子核旋转对准其它不同的方向，空气摩擦电子运动会使各个方向暗粒子减速加速作用力的连接发生变化后不平衡，眼睛看不见暗物质就以为浮力升力是空气施加的，空气只是改变了原子核与暗物质的受力连接方向使飞机悬浮在空中。飞机翅膀的受力除连接眼睛看得见的大气层地面机组人员，还连接眼睛看不见的暗物质暗粒子，暗粒子是构成暗物质的基本组成粒子，人类对暗物质所知甚少，眼睛在暗物质速度从光速减小为零之前看不见，普通实验仪器探测不到，目前在第七族重金属裂变元素第七层核外电子返回轰击原子核放射性产生原理的实验数据中归纳总结出暗粒子的结构和物理特点是，光速飞行的暗粒子有前后两个受力连接点，亲正负电压的这两个受力连接端如果同时与正负电荷粒子连接，例如电子和质子连接，速度就能从光速减小为零，同时交换释放出自身携带的动能即作用力，由于飞机在动电子在旋转距离长短变化大人在走动，因此飞机的受力连接或断开极为复杂很难简单说清楚。作用力的方向与两个连接点相垂直或有一定夹角，在两个受力连接点构成的直线上作用力已由其它已连接暗粒子承担，因此连接端两点直线方向上无作用力输出。物质或空间有前·后·左·右·上·下六个受力方向连接点，连接的两点方向上没有力输出，只有不连接的剩下四个方向才有作用力辅出，大多数作用力的输出方向与所连接的两点直线相垂直，六个电子层各自占据其中一个方向输出作用力，由于地球在转动，当输出作用力的6个运动方向全部被占满达到饱和后，第七主族第七层核外电子受力连接后的作用力方向是指向返回打击撞击轰击原子核，除撞击产生核裂变放射性外同时还产生热量和摩擦力，热能辐射主要是由于地球转动造成电子返回原子核时走的轨道与出发时的轨道不相同遇到新物质阻挡导致的。飞机翅膀产生升力的原理与此类似，凸起的机翼表面电子剧烈运动，当飞机达到一定速度时，电子飞离原子核时物质密度随距离增大变小故所需能量很小，电子返回时走新轨道靠近原子核物质密度增大，产生的阻力摩擦力增加需要消耗燃油，补偿能量后恢复原子核与暗物质分布空间原先的连接方向，飞机运动产生的位移和凸起的机翼形状与暗粒子连接后相垂直的减速作用力方向指向摆脱地心引力的天空。而凹陷的机翼下表面由于不碰撞空气分子，电子与原子核的距离达不到暗粒子减速的条件或长度，没有作用力产生。模仿鸟类翅膀上凸下凹扁平长羽毛的仿生原理，飞机翅膀的油漆表面或机翼蒙皮仿照鸟类羽毛的羽丝凸凹沟槽平行排列结构，镁铝钛金属丝象鸟羽丝状平行排列镶嵌在含氮微气泡油漆中，平行排列金属丝通负压静电或直流电帮助原子核旋转更快恢复与暗物质空间原先的平衡连接方向，机翼蒙皮弧形弯曲随机翼向上凸起，飞机飞行过程中气流冲击蒙皮核外电子产生运动，暗粒子亲负电压端与金属丝核外电子连接，亲正电压端与油漆原子核距离缩短靠近后产生连接，暗粒子亲正负电压两端连接后减速，速度从光速减小为零过程中对外交换释放出动能，动能作用力的方向与电子撞击原子核距离最短的位置或方向相垂直，空气分子断开与机翼翅膀连接的位置位于机翼后部机尾处，断开连接时与两个粒子即飞机和空气分子相垂直的减速作用合力方向指向天空，空气分子遇到、离开飞机翅膀时都会对飞机产生升力。在飞机翅膀的结构中，凸起的机翼上表面与空气分子撞击，电子与原子核的距离最短，因此暗粒子减速后辅出的动力就集中在机翼上半球即升力，而凹陷的机翼下表面不与空气分子碰撞，电子与原子核距离太大远超暗粒子长度，暗粒子无法连接并减速交换释放出动能，因此机翼下表面就没有作用力输出，飞机翅膀原子上半球所受作用力与机翼原子下半球所受作用力相加的合力，指向电子与原子核距离最短且垂直的机翼翅膀上表面，即飞机在空中飞行的升力。羽丝状平行排列的金属丝通电后有大量可自由移动的核外电子，含氮微气泡油漆原子核受到自由电子撞击同时与暗粒子连接，减速交换出的作用力供飞机产生升力，空气分子遇到飞机翅膀碰撞后产生升力，流过光滑凸起的机翼平面，空气分子离开飞机翅膀断开与机翼蒙皮原子核电压连接关系瞬间还会再次对飞机产生升力，金属丝与非金属平行排列的结构使作用力保持相同一致的方向，仿鸟类羽毛结构无杂乱方向损耗的飞机蒙皮能节约少量燃油。平时开车速度快时省油，开飞机失速会丧失升力直接从空中掉下来，飞机飞行的位移会造成电子返回原子核时水平方向的数量居多，减速后暗粒子作用力方向为竖直方向的升力。如果速度慢了，电子与原子核之间拉开的相对位移不够，电子从头顶或脚底的竖直方向返回原子核，电子在竖直方向上下运动不会产生竖直方向上浮或下沉的作用力，电子竖直方向上下运动使暗粒子减速后产生作用力方向是水平方向向前或向后，只能加快或减慢飞行速度，失速后升力浮力不够飞机就会从空中掉下来。飞行中的飞碟飞盘上表面接触空气分子连接方向是水平快速向后流动，下表面接触空气是圆圈形涡流，上下表面气体分子连接方向存在一定的来角，原子核按夹角方向连接暗粒子减速后输出的合力方向是竖直向上的升力浮力。飞机的受力既要连接眼睛看得见的空气接触作用力，又要连接看不见的地球引力、不同方向暗粒子减速加速作用力，设计飞机翅膀的大小、材料、凹凸角度要根据日常飞行平流层高度、上下表面气体分子个数、夹角以及翅膀材料原子半径与地球半径的比值，换算出暗物质粒子减速后最省油的飞机立体结构设计图纸。

增压发动机采用专利2005201289706二冲程直线往复万种燃油发动机13，位于两端的两只燃烧室气缸共用中间同一根活塞连杆，相同结构的空气压缩气缸将高压气体存储注入氧气存储罐供汽油燃烧使用。飞机滑跑起飞时转速较低，压气机压缩空气温度达不到煤油着火燃点，采用二冲程直线往复万种燃油发动机13提高压气机风扇4旋转速度，喷射雾状煤油遇到压缩空气后立即着火剧烈燃烧，推动飞机升空起飞。采用二冲程直线往复万种燃油发动机13驱动空调压缩机并向冷气喷孔8、冷气输送管9、冷气仓室10内注入压缩冷气，从燃烧室涡轮叶片风扇5的单晶叶片内外表面同时喷射冷气冷却降温。二冲程直线往复万种燃油发动机13向飞机轮胎、起落架、液压系统输出做功动力，飞机在机场路面行驶、转移跑道、起飞降落。二冲程直线往复万种燃油发动机13向飞机螺旋桨输出做功动力，辅助飞机起飞或降落。在机头、机尾、重心点和飞机翅膀左右两侧共设置5个万向节球形喷气口，万向节球形喷气口采用两层或多层半球形的球冠金属壳叠加后制成，球冠外壳上切割钻有不同形状喷气口，重叠的两层球或多层球冠金属壳之间可以相互滑动转动控制喷气口的大小和方向，采用二冲程直线往复万种燃油发动机13产生的高压气体经输气管道注入万向节球形喷气口，万向节球形喷气口在飞机的不同位置向不同的方向喷射高压气体，获得的喷气反作用力帮助飞机转弯、调整机身姿态，克服台风雷雨等恶劣天气和遭遇飞机失速等意外。

本发明的有益效果是发动机涡轮风扇采用分体式设计，压气机风扇4与排气机风扇6连接在同一根涡轮轴心11上，压缩空气增压发动机采用燃烧室位于两端共用中间同一根活塞连杆的哑铃形2005201289706二冲程直线往复万种燃油发动机13，压缩空气和排气同步完成。燃烧室做功涡轮叶片风扇5安装在燃烧室外壳2内表面，推动燃烧室外壳2高速旋转对外做功，比叶片安装在涡轮轴心外表面能承受更大作用力，空心的燃烧室涡轮叶片5从内部和外部同时喷射冷空气降温，涡轮叶片迎风面积可以做得很大，国产材料也可以造大飞机发动机。发动机外壳浸泡或淋浴喷洒冷水降温，冷却水密封在扁平管道内并紧密贴合焊接在燃烧室外壳2外表面，蒸发产生水蒸气经冷气输送管9运输从冷气喷孔8喷射注入燃烧室内降温带走涡轮叶面热量节约更多燃油。压气机风扇4与燃烧室涡轮风扇5分开转速不同，便于增减燃油控制功率。起飞滑跑阶段二冲程直线往复万种燃油发动机13辅助控制燃烧室进气量及增强空气压缩程度。飞机的升降转弯采用万向节球形喷气口喷射气体辅助动力，便于飞机应对台风等恶劣天气。简化后的发动机重量减轻了，材料要求降低了，结构简单了，中国的大飞机小飞机制造业很快就可以大规模发展起来，10个家庭把买10辆小轿车的钱凑起来就能买一架豪华的私人飞机。

附图说明

图1是本发明纵剖面结构示意图。

图中1.压气机外壳，2.燃烧室外壳，3.尾喷口外壳，4.压气机风扇，5.燃烧室涡轮叶片风扇，6.排气风扇，7.燃油喷嘴，8.冷气喷孔，9.冷气输送管，10.冷气仓室，11.涡轮轴心，12.隔热瓷砖，13.二冲程直线往复万种燃油发动机。

具体实施方式

在图1中，燃烧室外壳旋转飞机发动机的外壳由压气机外壳1、燃烧室外壳2、尾喷口外壳3三部分组成，压气机外壳1和尾喷口外壳3与发动机身固定连接，燃烧室外壳2采用轴承或齿轮与发动机机身转动连接，燃烧室外壳2与另外两段外壳压气机外壳1、尾喷口外壳3之间采用密封轴承、密封轴瓦、滚珠和密封圈转动连接，高速旋转转动的燃烧室外壳2采用链条齿轮或棒轴将做功动能传递给飞机螺旋桨。压气机风扇4经涡轮轴心11与排气风扇6连接，涡轮轴心11采用链条或齿轮与二冲程直线往复万种燃油发动机13连接。燃烧室涡轮叶片风扇5固定安装在燃烧室外壳2内表面，燃烧室涡轮叶片风扇5为中空的钛合金单晶空心叶片，内部留有供冷空气流通的冷气喷孔8空心通道，叶面迎风正前方在燃烧室外壳2内表面设置一冷气喷孔8经冷气输送管9与冷气仓室10连通。冷气仓室10由密封轴承、密封轴瓦、滚珠和密封圈等构成，冷气仓室10内盛装的冷却剂小功率小飞机采用纯净水蒸气，大功率大飞机使用的冷却剂采用制冷后的低温冷空气。燃烧室外壳2内表面粘贴隔热瓷砖12，隔热瓷砖12在瓷土烧制成形前加入数段微露出表面的钛金属棒镙钉。压气机外壳1设置一伸入燃烧室内部的管状燃油喷嘴7，燃油喷嘴7为双通道双层结构，一层通道内的流质为高温高压雾状航空煤油，另一层通道内的流动物质是经加压增温后的纯氧气，飞机起飞阶段或压气机压力不足时向燃烧室内注入高温高压纯氧气帮助燃烧。增压发动机采用2005201289706二冲程直线往复万种燃油发动机13，位于两端的两只燃烧室气缸共用中间同一根活塞连杆，二冲程直线往复万种燃油发动机13采用链条或齿轮与涡轮轴心11连接。连接在同一根涡轮轴心11上的压气机风扇4和排气风扇6完成进气、压缩、排气三个冲程，燃烧做功冲程由安装在燃烧室外壳2内表面的燃烧室涡轮叶片风扇5完成。在飞机上设置多个万向节球形喷气口，经输气管道与二冲程直线往复方种燃油发动机13气体连接。万向节球形喷气口采用两层或多层半球形金属壳球冠重叠放置构成，每层球冠金属壳上切割开有形状大小不同的喷气口，重叠的两层球冠金属壳之间相互可以转动滑动，控制喷气口向不同的方向喷射大小不一的高压气流，获得的喷气反作用推力帮助飞机升降转弯调整飞行姿态。

Claims (1)

1.一种燃烧室外壳旋转飞机发动机，发动机外壳由三段独立且相互转动连接的压气机外壳(1)、燃烧室外壳(2)、尾喷口外壳(3)组成，发动机风扇由压气机风扇(4)、燃烧室涡轮叶片风扇(5)、排气风扇(6)组成，燃油喷嘴(7)管状双层通道分别连接雾状航空煤油增压系统和纯氧升温增压助燃系统，发动机外壳采用冷水浸泡或喷洒冷水淋浴降温，燃烧室涡轮叶片风扇(5)为中空的钛合金单晶叶片，冷却采用迎风外表面和内部冷气喷孔(8)同时喷射冷气降温，为压气机风扇(4)提供动力的增压发动机采用二冲程直线往复万种燃油发动机(13)，包括位于两端的两只燃烧室气缸共用中间同一根活塞连杆，放置在两端的两只燃烧室气缸轮流进行燃烧做功冲程和排放废气冲程，且这两个冲程在两端的两只燃烧室气缸中互为相反，燃烧室活塞连杆上铸造有许多齿轮凹槽，连杆往复移动时驱动齿轮将动力传输出去，具有相同结构特征的两只新鲜空气压缩气缸完成进气冲程和压缩空气冲程，压出的高压气体存入压缩空气存储罐内供给燃烧室气缸，通过气门向燃烧室内注入高压新鲜空气，液压手柄功率控制器同步控制燃烧室注油量和新鲜空气注入量，其特征是压气机外壳(1)和尾喷口外壳(3)与发动机身螺丝固定连接不能转动，可以旋转转动的燃烧室外壳(2)与另外两段固定不动的压气机外壳(1)和尾喷口外壳(3)采用密封轴承、密封轴瓦、滚珠和密封圈不漏气转动连接，燃烧室外壳(2)采用滑轮、齿轮或滚珠轴承与发动机机身转动连接，高速旋转转动对外做功的燃烧室外壳(2)采用链条齿轮或棒轴与飞机螺旋桨动力连接，燃烧室外壳(2)内表面焊接中空的钛合金单晶叶片燃烧室涡轮叶片风扇(5)，中空的叶片内部留有通风的冷气喷孔(8)，叶片外表面迎风正前方在燃烧室外壳(2)上另设置一冷气喷孔(8)，两个喷孔同时从叶面的内部和外部喷射冷气为燃烧室涡轮叶片风扇(5)冷却降温，冷气喷孔(8)经冷气输送管(9)与冷气仓室(10)连接，燃烧室外壳(2)内表面粘贴隔热瓷砖(12)，隔热瓷砖(12)在瓷土烧制成形前加入数段微露出表面的钛螺钉固定棒，压气机风扇(4)经涡轮轴心(11)与排气风扇(6)连接，二冲程直线往复万种燃油发动机(13)采用链条或齿轮与涡轮轴心(11)连接，二冲程直线往复万种燃油发动机(13)输出的高压气体经输气管道与万向节球形喷气口连接，万向节球形喷气口采用两层或多层半球形球冠金属壳重叠放置构成，每层球冠金属壳面上切割开有形状大小不同的喷气口，球冠金属壳各层之间可以相互转动使喷气口对准不同方向喷出大小不同的气流，喷气反作用推力帮助飞机起降转弯调整飞行姿态。

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