CN1924319A - 旋转喷气发动机 - Google Patents

Abstract

一种旋转喷气发动机。叶片(2)及叶片(7)的两端分别与内壁(6)和外壁(4)连接，内壁(6)的左端与转轴(1)连接，右端与转轴(8)连接，发动机左端的轴线上有燃料管(3)通入，燃料管(3)与燃料喷嘴连接。其特征在于叶片(2)及叶片(7)的两端分别与内壁(6)和外壁(4)连接在一起，整个发动机是旋转着工作的。本发明结构简单而紧凑、重量轻、成本低、效率高、功率大，性能优于传统涡轮喷气发动机。

Description

旋转喷气发动机

技术领域：

本发明涉及一种喷气发动机，尤其涉及一种旋转喷气发动机。

背景技术：

传统涡轮喷气式发动机是由涡轮机通过转轴带动压气机旋转而实现循环工作的，转轴要承受巨大的扭矩，使转轴容易发生断裂；涡轮叶片因散热困难而容易被高温气体烧坏，限制了燃烧室内燃气初温(涡轮前温度)的提高，进而限制了发动机的功率和效率的提高；并且传统涡轮喷气发动机的涡轮机和压气机结构复杂制造成本高重量也较大。

发明内容：

本发明提供一种旋转喷气发动机能改进或克服背景技术中所述的不足。

本发明的大致结构可参考图1，本发明和传统涡轮喷气发动机一样由压气机、燃烧室和涡轮机三大重要部分及其辅助装置构成，不同的是本发明将压气机、燃烧室及涡轮机做成了一个整体，即叶片(2)和叶片(7)把外壁(4)和内壁(6)连接起来，而外壁(4)由压气机外壁、燃烧室外壁和喷管外壁连接而成，内壁(6)由压气机内壁、燃烧室内壁和喷管内壁连接而成，内壁(6)的左端(压气机端)与转轴(1)连接，内壁(6)的右端(喷管端)与转轴(8)连接，转轴(1)及压气机内壁所包围的内腔的轴线上有燃料管(3)通入，燃料管(3)与燃料喷嘴连接。

由于本发明的叶片两端分别与发动机内外壁连接，发动机工作时叶片连同整个发动机一起转动起来，燃烧室后方的叶片(7)由于与外壁连接，容易散热，可以大大提高燃气初温，使发动机的功率大大提高，理论上本发明的推重比可超过20；可省去发动机所有的工作叶轮及其之间的转轴，大大减少发动机的重量；发动机所有叶片两端都被固定，叶片不易断裂，并且叶片产生的扭矩分散到内壁(6)和外壁(4)的周围，使发动机在转动时不易发生部件断裂现象；由于发动机工作时整个发动机都能旋转起来，发动机产生的离心作用使燃料喷嘴无须额外的供油系统也能自动将燃料喷入燃烧室。所以本发明结构简单而紧凑，成本和技术难度低。

附图说明：

图1为本发明的内部结构图(剖面图)；

图2为本发明在压气机外壁装上风扇叶片时的结构示意图；

图3为本发明在喷管外壁装上风扇叶片时的结构示意图；

图4为本发明在叶片(7)后方装入自由涡轮时的结构示意图；

图5为本发明在喷管外壁装上冲压发动机时的结构示意图。

具体实施方式：

本发明与传统涡轮喷气发动机不同，传统涡轮喷气发动机是由涡轮机通过转轴带动压气机转动而实现工作循环的，发动机的其他部件则是静止的，而本发明是由燃烧室后方的叶片(7)通过内壁(6)和外壁(4)驱动叶片(2)绕轴线转动即整个发动机都旋转起来而实现工作循环的，整个发动机就是一个转子，也就是说本发明中的叶片(2)及叶片(7)的两端分别与内壁(6)和外壁(4)连接在一起，而内壁(6)是由压气机内壁、燃烧室内壁和喷管内壁连接而成，外壁(4)是由压气机外壁、燃烧室外壁和喷管外壁连接而成；内壁(6)的左端(压气机端)与转轴(1)连接，右端与转轴(8)连接，发动机左端(压气机端)的轴线上有燃料管(3)通入，燃料管(3)与燃料喷嘴连接，为减少点火系统(5)在发动机工作时所受到的离心作用，可将点火系统(5)设置在内壁(6)上。

由于叶片(7)和叶片(2)的两端分别与内壁(6)和外壁(4)连接，当燃烧室内的燃气喷向叶片(7)时，叶片(7)会带动整个发动机机旋转起来，此时叶片(2)从外界吸进空气并将其压进燃烧室，实现了工作的循环。本发明中的内壁(6)和外壁(4)就相当于传统涡轮喷气发动机中连接压气机与涡轮机的转轴，能将燃气对燃烧室后方的叶片(7)所产生的扭矩传递给叶片(2)，叶片(2)及与其两端连接的内壁(6)和外壁(4)相当于传统涡轮喷气发动机压气机，叶片(7)及与其连接的内壁(6)和外壁(4)相当于传统涡轮喷气发动机的涡轮机，即本发明将压气、涡轮机和燃烧室做成了一个整体。传统涡轮喷气发动机涡轮产生的扭矩和压气机产生的反向扭矩集中作用在同一根转轴上，转轴的负担很大，容易出现断轴的现象，而本发明中的叶片(7)所产生的扭矩和叶片(2)所产生的反向扭矩分散在内壁(6)和外壁(4)四周的各个部分，内壁(6)和外壁(4)不易发生断裂；传统涡轮喷气发动机无论是压气几叶片还是涡轮叶片，都是只有一端被固定即固定在工作叶轮上，另一端并不与其他结构连接，叶片容易断裂，并且涡轮不易向外界散热，容易被高温燃气烧坏，而本发明中的所有叶片即叶片(7)和叶片(2)都是两端都被固定，一端被内壁(6)固定另一端被外壁(4)固定，不易断裂，而且可将叶片做得更加轻薄，叶片(7)由于与外壁(4)连接而到很好的散热，叶片(7)不易被高温燃气烧坏，可大大提高燃气的初温(燃气的初始温度)，从而大大提高发动机的功率。

由于叶片(7)和叶片(2)的两端分别与内壁(6)和外壁(4)连接，所以本发明无须工作叶轮及其之间的转轴也能正常而稳定地工作，大大减少发动机的重量，此时可以将重量集中在压气部分的叶片(2)上，并不是增加每片叶片(2)的重量，而是增加叶片(2)的数目，一般说来，叶片的结构和排列方式一定的情况下，叶片的数量越多，其增压比越大，所以在与传统涡轮喷气发动机重量相同的情况下本发明的压气叶片可以多很多，即增压比得到大大的提高，而本发明工作时燃气初温也得到大大的提高，因为提高发动机的增压比和燃气的初温是提高发动机效率和推重比的重要条件，所以本发明的推重比得到了大大的提高，而效率也得到相应的提高，理论上本发明的推重比可达到甚至超过20。

图1中的转轴(1)和转轴(8)的主要是用来被外支撑物通过轴承将发动机支撑或固定住，使发动机能稳定地旋转工作。整个发动机就是一个转子，可直接通过转轴(1)或转轴(8)向外界输出动力。

如图2所示(图中的燃料管、燃料喷嘴和点火系统未画出)，可在本发明的压气机部分周围即叶片(2)的上方装上风扇叶片(9)，使本发明具有传统单转子涡轮风扇发动机的功能，但本发明的结构更加简单而紧凑，成本更低，功率和效率也更大。

如图3所示(图中的燃料管、燃料喷嘴和点火系统未画出)，可在本发明的喷管部分的周围即叶片(7)的上方装上风扇叶片(10)，这样一方面可使喷管以及叶片(7)更容易散热，可更大限度地提高燃气的初温，而更大限度地提高发动机的功率；另一方面使本发明具有单转子涡轮风扇发动机的性能和优点。

如图4所示，可在叶片(7)的后方装上自由涡轮(12)，此时可省去转轴(7)和转轴(8)，并在内壁(6)所包围的内腔内增加一条动力输出轴(11)，在动力输出轴(11)的右端通入燃料管(3)，在转轴(11)上接近燃料喷嘴的地方开若干个小孔，小孔与燃料管(3)连通，燃料可以通过小孔流进内壁(6)所包围的内腔内，只要将内壁(6)与动力输出轴(11)之间的间隙密封起来即可；还可以在接近燃料喷嘴的两侧用隔板隔开，隔板的一端与内壁(6)连接，另一端与动力输出轴(11)形成间隙，然后用密封装置将间隙密封起来即可，此时从动力输出轴上的小孔流出的燃料将进入两隔板形成的空间内，燃料喷嘴也与两隔板形成的空间连接，即燃料能从两隔板形成的空间内通过燃料喷嘴流进燃烧室进行燃烧。此时本发明具有传统双转子涡轮轴发动机的功能，而上述的将燃料密封起来在技术上的要求并不高，所以此时本发明的技术难度只与传统单转子涡轮喷气发动机的技术难度差不多。

如图5所示(图中的燃料管、燃料喷嘴和点火系统未画出)，可在喷管外壁的周围装上冲压发动机(13)。由于本发明在工作时整个发动机包括喷管都在高速转动，能为冲压发动机(13)提供起动的条件，此时可使喷管周围的冲压发动机(13)的进气口的指向与发动机旋转的方向相同或大致相同，主发动机(本发明)起动并稳定旋转后，冲压发动机(13)的进气口与空气形成冲压，使冲压发动机(13)能够起动，再加上主发动机喷管温度高，空气在从冲压发动机(13)的进气口流进其燃烧室的过程中，空气被加热，其压强也随之升高，为冲压发动机(13)的起动和工作提供更有利的条件，使冲压发动机(13)更容易起动并且能更稳定地工作。这样可使整个发动机的功率和效率得到大大的提高。

Claims (5)

1、旋转喷气发动机，包括转轴(1)、叶片(2)、燃料管(3)、外壁(4)、点火系统(5)、内壁(6)、叶片(7)和转轴(8)，叶片(2)及叶片(7)的两端分别与内壁(6)和外壁(4)连接，内壁(6)的左端即压气机端与转轴(1)连接，内壁(6)的右端即喷管端与转轴(8)连接，发动机左端的轴线上有燃料管(3)通入，燃料管(3)与燃料喷嘴连接，点火系统(5)设置在内壁(6)或外壁(4)上，其特征是叶片(2)及叶片(7)的两端分别与内壁(6)和外壁(4)连接，工作时整个发动机处于旋转状态。

2、根据权利要求1所述的旋转喷气发动机，其特征在于可在压气机部分的周围即叶片(2)的上方装上风扇叶片(9)。

3、根据权利要求1所述的旋转喷气发动机，其特征在于可在喷管部分的周围即叶片(7)的上方装上风扇叶片(10)。

4、根据权利要求1或2或3所述的旋转喷气发动机，其特征在于可在叶片(7)的后方装上自由涡轮(12)，内壁(6)所包围的内腔内增加一条动力输出轴(11)。

5、根据权利要求1或2或3或4所述的旋转喷气发动机，其特征在于可在喷管外壁的周围装上冲压发动机(13)。

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