一種雙向渦葉內(nèi)冷負(fù)壓航空氫動力發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙向渦葉內(nèi)冷負(fù)壓航空氫動力發(fā)動機(jī)。包括：壓縮筒體，旋轉(zhuǎn)筒體，正反向弧形渦旋葉片及三維渦旋葉道，燃燒室，直流發(fā)電機(jī)，熱機(jī)六程序控制片，旋轉(zhuǎn)主軸，通過一主軸串接成獨立的新型發(fā)動機(jī)機(jī)組。本發(fā)明具有高熱效，大容量，大功率，超高音速的發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)與直流發(fā)電動力一體化，氫燃料可以連續(xù)加注等。
【專利說明】一種雙向渦葉內(nèi)冷負(fù)壓航空氫動力發(fā)動機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及的是一種雙向渦葉內(nèi)冷負(fù)壓航空氫動力發(fā)動機(jī)。
【背景技術(shù)】:
[0002]氫動力在燃燒室內(nèi)進(jìn)行與氧氣燃燒化合作用，產(chǎn)生水，沒有空氣污染，是干凈的環(huán)保能源，具有功率大，功效高的特點。目前，核動力作用可以廉價地提取氫產(chǎn)品，因此，各國都在追求高超音速的民用客機(jī)發(fā)動，如美國研制X47、X51用氫冷卻及氫為動力源；英國于2012年底試飛了“氮冷卻”(據(jù)媒體報導(dǎo)為外冷卻)發(fā)動機(jī)，速度達(dá)到5?6馬赫(約6000公里/小時)，從倫敦飛往紐約從以往的8小時提高到2小時左右；印度于2014年I月5日成功發(fā)射低溫動力火箭，以415噸的火箭將一顆兩噸重的先進(jìn)通訊衛(wèi)星送入距離地球3.6萬公里的高軌道。鑒于民用運輸量需求的增加，人類一直期望有大容量的超高音速民用航班。2013年10月中旬俄羅斯在國際上公開招標(biāo)研制“航空氫動力發(fā)動機(jī)”，要求中標(biāo)者在2014年12月年底前完成樣機(jī)供試驗，參與國家有歐盟、中國及其他國家。其中對發(fā)動機(jī)要求:
[0003](I)大容量，大功率，高熱效超高音速的發(fā)動機(jī)。
[0004](2)發(fā)動機(jī)與直流發(fā)電動力一體化。
[0005](3)氫燃料可以連續(xù)加注等。
[0006]本發(fā)明受此招標(biāo)啟發(fā)，在原有的《渦旋冷真空航空發(fā)動機(jī)》(申請日2010.9.10申請?zhí)?010102765620)(注:以燃油為能源的低溫負(fù)壓航空發(fā)動機(jī))的基礎(chǔ)上改進(jìn)，可以滿足俄羅斯對發(fā)動機(jī)要求，成為新一代氫動力發(fā)動機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種新型綜合的、具有“飛行一發(fā)電”動力一體的雙向渦葉內(nèi)冷負(fù)壓航空氫動力發(fā)動機(jī)。
[0008]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種雙向渦葉內(nèi)冷負(fù)壓航空氫動力發(fā)動機(jī)，這種連續(xù)的長條正反向組成的渦葉(葉道)稱雙向渦葉，有別于非連續(xù)的短條形渦輪/渦扇。包括:
[0010]壓縮筒體，旋轉(zhuǎn)筒體，正反向弧形渦旋葉片及三維渦旋葉道，燃燒室，直流發(fā)電機(jī)，熱機(jī)六程序控制片，主軸；
[0011]壓縮筒體，燃燒室，沖旋筒體，發(fā)電機(jī)通過一根主軸串接。
[0012]進(jìn)一步地，所述的正、反向弧形渦旋渦葉(30，21)由多條(至少一條)連續(xù)的長條形弧形螺旋葉片(30，21)的在壓縮筒體(A)或旋轉(zhuǎn)筒體(B)內(nèi)沿軸向多周期性環(huán)繞，與壓縮筒體(A)及主軸,或旋轉(zhuǎn)筒體(B)內(nèi)壁組成正反向多條三維渦旋葉道；這種連續(xù)的長條正反向組成的渦葉(葉道)稱雙向渦葉，有別于非連續(xù)的短條形渦輪或渦扇。
[0013]進(jìn)一步地，所述的燃燒室，包括由二個半圓球形成球殼，與貫穿的主軸，球殼兩端與主軸連接的為定片(或球殼留孔另行拼裝)，與旋轉(zhuǎn)筒體連接同步旋轉(zhuǎn)的為動片；定片與動片外周有留有相對旋轉(zhuǎn)的空隙密合封圈，以及電控燃燒器點火和電控氫燃料進(jìn)氣控制裝置；其中，兩個半圓球殼最大半徑接合處均勻分布多個點火噴頭和多個氫燃料進(jìn)氣道；兩個端部設(shè)置的控制片含定片、動片，其上各設(shè)置按熱機(jī)六程序要求的多工作循序依序排列的動片(a，b，c，e，f，g)六個圓孔或點以及定片上相應(yīng)位置的(O) —至三個圓孔，定片與動片的孔點布置可互換。
[0014]進(jìn)一步地，所述的熱機(jī)六程序，即汲氣負(fù)壓一進(jìn)燃?xì)庖粔嚎s一燃燒一做功一排氣，發(fā)動機(jī)的控制是通過進(jìn)排氣控制各自的組成。當(dāng)主軸帶動動片轉(zhuǎn)動，動片與定片之間的點孔產(chǎn)生周期性的啟與閉；如動片(a)點與定片(b)點連接，形成ab工作程序，而動片的其他點孔位置經(jīng)過定片(b)點則不發(fā)生作用，由此進(jìn)行以渦葉片數(shù)對應(yīng)多工作區(qū)進(jìn)行工作循環(huán)，有ef負(fù)壓一fg進(jìn)氣一ga壓縮一ab燃燒一be膨脹做功一ce排氣一ef負(fù)壓汲氣，實施熱機(jī)六程序工作程序。
[0015]進(jìn)一步地，所述的直流發(fā)電機(jī)裝置(D)，包括(B)機(jī)旋轉(zhuǎn)筒體，含電樞繞組旋轉(zhuǎn)筒體外周裝置的電樞繞組，電機(jī)磁場源，沿外周設(shè)置的抱箍式離合器及其附屬直流發(fā)電機(jī)裝置；工作時合上抱箍式離合器置于旋轉(zhuǎn)筒體(B)機(jī)外周的電樞繞組成為定子，轉(zhuǎn)子的動力源依籍旋轉(zhuǎn)筒體(B)機(jī)內(nèi)熱膨脹氣流對反向三維渦旋葉道的驅(qū)動做功。
[0016]本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)，有如下的有益效果:本發(fā)明具有高熱效，大容量，大功率，超高音速的發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)與直流發(fā)電動力一體化，氫燃料可以連續(xù)加注等。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0017]圖1是本發(fā)明的總裝示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明的壓縮筒體示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)筒體示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明的燃燒室示意圖。
[0021]圖5是本發(fā)明的工作流程圖。
[0022]圖6是本發(fā)明的“熱機(jī)六程序”熱效率示意圖。
[0023]圖7是本發(fā)明的“六程序控制”控制片工作示意圖。
[0024]圖8是本發(fā)明的“直流發(fā)電機(jī)”裝置示意圖。
[0025]其中標(biāo)號:1、螺旋槳(或其他裝置)，2、氫輔料(氧化劑或其他燃油)進(jìn)口，3、進(jìn)氣動片，4、進(jìn)氣動片,5、前控制片密封圈,6、電子點火器,7、排氣定片,8、排氣動片,9、后控制片密封圈，10、電控制線連接道，11、抱箍式離合器，12、轉(zhuǎn)動支架，13、電樞繞組(轉(zhuǎn)子)，14、電極磁鐵(定子)，15、直流電機(jī)外殼，16、發(fā)動總外殼，17、風(fēng)冷卻排氣，18、熱膨脹氣流沖壓噴口，19、熱膨脹旋轉(zhuǎn)氣流葉道，20、旋轉(zhuǎn)筒體(B)，21、反向弧形渦旋葉片，22、反三維渦旋葉道，23、直流發(fā)電機(jī)(D)，24、主軸，25、進(jìn)氫燃料管道，26、電控制進(jìn)氫燃料口，27、風(fēng)冷卻涵道，28、燃燒室(C)，29、壓縮筒體(A)，30、正向弧形渦旋葉片，31、正向三維渦旋葉道，32、燃燒室(C)球殼，33、旋轉(zhuǎn)筒體(B)外殼，34、壓縮筒體(A)，35、進(jìn)氫燃料管道。
[0026]注:(1)弧形渦旋葉片(道)簡稱渦葉(道)。(2)構(gòu)件均為環(huán)向均勻布置，以軸對稱方式制圖，方便示意。
【具體實施方式】:[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0028]圖1是本發(fā)明的總裝示意圖。一種雙向渦葉內(nèi)冷負(fù)壓航空氫動力發(fā)動機(jī)，包括:壓縮筒體(A) 29，旋轉(zhuǎn)筒體(B) 20，燃燒室(C) 28，直流發(fā)電機(jī)23，主軸24，旋轉(zhuǎn)筒體(B)外殼33，通過一根主軸24串接連成一個整體，使發(fā)動機(jī)持續(xù)I工作。
[0029]圖2是本發(fā)明的壓縮筒體示意圖。包括:壓縮筒體(A) 29及外殼，正向弧形渦旋葉片，正向三維渦旋葉道31，氫輔料(氧化劑或其他燃油)進(jìn)口 2。壓縮筒體㈧29內(nèi)，由多條(至少一條)連續(xù)的長條形正向弧形渦旋葉片30，沿軸向周期性環(huán)繞與主軸24，組成多條正向三維渦旋葉道31 ;其中，正向正向螺旋葉片環(huán)向半徑自大而小，葉道(空間)自大而小，螺矩自小而大，葉片弧度(與水平軸的傾角)由垂直到水平成形；(A)機(jī)體的弧形正向螺旋葉片的弧形曲率中心指向氣流前方燃燒室中心的，稱為正向三維渦旋葉片與正向三維渦旋葉道。
[0030]進(jìn)一步地，所述的壓縮筒體㈧29及正向弧形渦旋葉片30，正向三維渦旋葉道31，在主軸24帶動下，對氣流實施連續(xù)的長距離加速度的加壓，由旋轉(zhuǎn)態(tài)有序地轉(zhuǎn)為軸向態(tài)，提高氣體的質(zhì)量密度，進(jìn)入燃燒器(C) 28。
[0031]圖3是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)筒體示意圖。包括:旋轉(zhuǎn)筒體(B)20及旋轉(zhuǎn)筒體(B)外殼33，反向弧形渦旋葉片21，反向三維渦旋葉道22，熱膨脹氣流沖壓噴口 18。旋轉(zhuǎn)筒體內(nèi)壁與多條(至少一條)反向弧形渦旋葉片21，沿軸向周期性環(huán)繞，組成反向多條三維渦旋葉道；其中，(B)機(jī)體的弧形三維渦旋葉片曲率中心指向氣流后方燃燒室，為反向弧形渦旋葉片與反向三維渦旋葉道。
[0032]進(jìn)一步地，所述的旋轉(zhuǎn)筒體20及反向弧形渦旋葉片21，反三維渦旋葉道22，熱膨脹軸向氣流對反向弧形渦旋葉片21實施連續(xù)的長距離加速度的沖壓。其中有一部分氣流在中央空域區(qū)直接產(chǎn)生軸向態(tài)沖壓，另一部分氣流在反三維渦旋葉道22內(nèi)，由軸向態(tài)有序地轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)態(tài)，提高氣體的旋轉(zhuǎn)力，除此外反三維渦旋葉道22內(nèi)還具有貯存，釋放氣流以平穩(wěn)調(diào)節(jié)沖(壓)旋(轉(zhuǎn))能力，又可稱為渦葉發(fā)動機(jī)，以示與渦輪/渦扇發(fā)動機(jī)的區(qū)別。
[0033]圖4是本發(fā)明的燃燒室示意圖。包括由二個半圓球形成燃燒室(C)球殼32，與貫穿的主軸24，前端的進(jìn)氣控制片(或球殼留孔另行拼裝)(3，4，5)，后端的排氣控制片(或球殼留孔另行拼裝)(7，8，9)，進(jìn)氫燃料管道25，電控制進(jìn)氫燃料口 26，電控制線連接道10，電子點火器6，動片與主軸連接或與旋轉(zhuǎn)筒體連接進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)，定片與球殼32連接。定片與動片外周有留有相對旋轉(zhuǎn)的空隙密合封圈(5，9);其中，圓球形中部有貫穿的主軸24，球殼32的最大半徑接合處均勻分布多個點火噴頭和多個氫燃料進(jìn)氣道；球殼32的兩個端部各設(shè)置的定片、動片組成控制裝置，有多個均分排列以單位工作循環(huán)為序的(a，b，c，e, f，g)六個圓孔或點。
[0034]進(jìn)一步地，所述的熱機(jī)六程序，即汲氣負(fù)壓一進(jìn)燃?xì)庖粔嚎s一燃燒一做功一排氣，發(fā)動機(jī)的控制是通過進(jìn)氣控制片(3，4，5)排氣控制片(7，8，9)各自的組成，其中定片與動片各有符合周期性程序工作要求環(huán)向布置的固定位置的a，b，c，e，f，g點孔；當(dāng)主軸帶動動片轉(zhuǎn)動，動片與定片之間的點孔產(chǎn)生周期性的啟與閉，實施熱機(jī)工作程序；如動片(a)點與定片的(b)點連接，形成ab工作程序，動片的其他點孔位置經(jīng)過(b)點則不發(fā)生作用，渦葉片數(shù)對應(yīng)多工作區(qū)進(jìn)行工作循環(huán)?？刂破信艢恻c孔直徑大于進(jìn)氣點孔。
[0035]圖5是本發(fā)明的工作流程圖。本發(fā)動機(jī)工作流程為:負(fù)壓(ef)—進(jìn)氣(fg)—壓縮(ga)一燃燒(ab)—膨脹做功(be)—排氣(ce) — ef負(fù)壓汲氣(ef)。
[0036]氫輔料(氧化劑或其他燃油)由進(jìn)口管道2進(jìn)入正向三維渦旋葉道31，在葉道內(nèi)逐漸加壓提高壓縮比，由“進(jìn)氣控制片(動片3、定片4) ”進(jìn)入燃燒室28 (此前燃燒室處于負(fù)壓狀態(tài))，氫輔料(氧化劑或其他燃油)立即膨脹充滿燃燒室28，同步由另一條進(jìn)氫燃料管道25，及電控制進(jìn)氫燃料口 26，從燃燒室28的中部多頭均勻進(jìn)入，達(dá)到燃?xì)?氫、氧)充分混合，在電控制線連接道10，電子點火器6作用下，充分燃燒化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生強(qiáng)大的膨脹氣流，膨脹氣流通過“排氣控制片(動片8、定片7) ”進(jìn)入旋轉(zhuǎn)筒體(B)，由于反向渦旋葉片與筒壁組成中空的反向三維渦旋葉道22，此時膨脹氣體分為兩股，一股在渦旋葉道軸心中空部分由熱膨脹氣流沖壓噴口 18，直接產(chǎn)生沖壓動力源；另一股沿反向葉道驅(qū)動葉道22熱膨脹旋轉(zhuǎn)氣流葉道19旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生動力源，驅(qū)動“旋轉(zhuǎn)筒體(B)—主軸一帶動的筒體㈧一㈧機(jī)前端的引擎一旋轉(zhuǎn)筒體(B)外周連接的直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子”同步旋轉(zhuǎn)，由此持續(xù)地、循環(huán)地作功。[0037]圖6是本發(fā)明的“熱機(jī)六程序”熱效率示意圖。傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)通常有“進(jìn)氣、壓縮、燃燒、做功”四個程序，這時燃燒室的工作環(huán)境處于“常溫常壓(即PtlVtl / Ttl)一高溫高壓(即PmVm / Tm) ”熱機(jī)的熱效率能C=PmVm / T-P0V0 / Ttl的差值。為了提高發(fā)動機(jī)熱效率，若加大PmVm / Tm的方式受到了限制，當(dāng)前已達(dá)到了極限狀態(tài)。于是出現(xiàn)了另一條思路，通過熱機(jī)氣缸燃燒前的超低溫、超低壓(負(fù)壓)(即PJe / Te)方式來提高熱效率值，有C=PmVm /Tm-PeVe / Te)。其中:分別為:
[0038]C=C^C2= (PfflVffl / Tffl-P0V0 / T0)+ (P0V0 / T0-PeVe / Te)。
[0039]當(dāng)前流行的方法是冷卻(制造超低溫值)，有(涵道)空氣冷卻、氮冷卻(以上屬外泠卻)，氫冷卻(以上有分別屬外泠卻及內(nèi)泠卻)。本發(fā)明提出熱機(jī)六程序工作制，即“汲氣(負(fù)壓)一進(jìn)(燃)氣一壓縮一燃燒一做功一排氣”，多了個汲氣(負(fù)壓)(絕緣作用)與(主動)排氣，二個工作程序，制造了完整的(PJe / Te)內(nèi)冷、負(fù)壓工作環(huán)境，確保超低溫，超低壓為熱機(jī)前端工作條件，提高了熱機(jī)工作效率(含減少燃燒室器壁的溫差變化)，也創(chuàng)造了周邊材料工作的良好環(huán)境。其中:負(fù)壓、排氣二個工作程序源自于旋轉(zhuǎn)筒體(B)反向渦葉做功后的慣性作用，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，對燃燒器內(nèi)的空氣(氣體)進(jìn)行抽空作用，從主動排氣到汲氣負(fù)壓，制造發(fā)動機(jī)進(jìn)氣前的低溫(絕緣)、負(fù)壓工作環(huán)境。
[0040]圖7是本發(fā)明的“六程序控制”控制片工作示意圖。發(fā)動機(jī)的控制是通過進(jìn)氣控制片(3.4)及排氣控制片(7，8)各自的組成。其中進(jìn)排氣動片(3，8)各設(shè)置有符合周期性程序工作要求環(huán)向布置的固定位置的點孔(a，b，c，e, f，g)及進(jìn)排氣定片(4，7)設(shè)置有符合周期性程序工作要求環(huán)向布置的固定位置的點孔(O)。當(dāng)主軸24帶動進(jìn)排氣動片(3，8)與進(jìn)排氣定片(4，7)之間的點孔產(chǎn)生周期性的“啟，閉”?！傲绦蚩刂啤笨刂破M(jìn)排氣動片依序排列(g，a, b, c, f, e)點孔；進(jìn)排氣動片依序，(O),其中:(I)排氣點孔(O)直徑大于進(jìn)氣點孔。(2)b-c間有金屬導(dǎo)線連接以電子點火。
[0041]“六程序控制”控制片工作流程中:
[0042](ge)、有進(jìn)氣動片點(g)與進(jìn)氣定片點(O)，實施“啟”；(進(jìn)氣)
[0043]排氣動片點(g)與排氣定片點(O),實施“閉”；
[0044](ga)、有進(jìn)氣動片點(a)與進(jìn)氣定片點(O)，實施“閉”；(壓縮)
[0045]排氣動片點(a)與排氣定片點(O),實施“閉”；[0046](ba)、有進(jìn)氣動片點(b)與進(jìn)氣定片點(O)，實施“閉”；(點火燃燒)
[0047]排氣動片點(b)與排氣定片點(O)，實施“閉”；
[0048](cb)、有進(jìn)氣動片點(C)與進(jìn)氣定片點(O)，實施“閉”
[0049]排氣動片點(C)與排氣定片點(O)，實施“啟”；(做功)
[0050](fc)、有進(jìn)氣動片點(f)與進(jìn)氣定片點(O)，實施“閉”；
[0051]排氣動片點(f)與排氣定片點(O),實施“啟”；(排氣)
[0052](ef)、有進(jìn)氣動片點(e)與進(jìn)氣定片點(O)，實施“閉”；
[0053]排氣動片點(e)與排氣定片點(O)，實施“啟”；(汲氣負(fù)壓)
[0054]其中，(做功)支撐發(fā)動機(jī)的(壓縮)(排氣)(汲氣負(fù)壓)(發(fā)電)工作。旋轉(zhuǎn)筒體(B)外殼具有較大質(zhì)量數(shù)值以支持旋轉(zhuǎn)慣性。
[0055]進(jìn)一步地，所述的高速氣流下如何最大地保持軸向氣流以提高葉片的工作效率，是當(dāng)前旋轉(zhuǎn)機(jī)械(如噴泵等)的難題。本發(fā)明的發(fā)動機(jī)也存在旋轉(zhuǎn)控制片所設(shè)的點孔，在高速旋轉(zhuǎn)下的定片與動片的“啟，閉”時間很短，為保持高壓軸向氣流下能有最大的通過量，關(guān)鍵點是正反向渦旋葉片的形狀構(gòu)造起決定作用，鑒于正反向三維渦旋葉道符合流體力學(xué)原理，使流體在葉道內(nèi)實施軸向態(tài)-旋轉(zhuǎn)態(tài)之間無阻礙的有序流動，以發(fā)揮氣流最大的工作效率。其中:
[0056](I)正向弧形渦旋葉片30，沿軸向周期性環(huán)繞中，葉片環(huán)向半徑自大而小，葉道(空間)自大而小，螺矩自小而大，葉片弧度(與水平軸的傾角)成形，由垂直到水平。力學(xué)特征:徑向力是中心大邊界小，軸向力自小而大的壓力，氣流由旋轉(zhuǎn)態(tài)(燃料口切向進(jìn)入)自洽有序地轉(zhuǎn)成軸向態(tài)，確保流體(垂直孔洞)經(jīng)過進(jìn)入控制片。
[0057](2)反向弧形渦旋葉片21，沿軸向周期性環(huán)繞中，葉片環(huán)向半徑自小而大，葉道(空間)自小而大，螺距自大而小，葉片弧度(與水平軸的傾角)成形由水平到垂直。力學(xué)特征:徑向力是中心小邊界大，軸向力自大而??；熱膨脹氣流在旋轉(zhuǎn)筒體(B)機(jī)內(nèi)一部分氣流直接在筒體軸心中空部分進(jìn)行沖壓；另一部分熱膨脹氣流被引入反向渦旋葉道22，熱膨脹氣流由軸向態(tài)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)態(tài)推動反向弧形渦旋葉片21旋轉(zhuǎn)最大限度地發(fā)揮做功。旋轉(zhuǎn)的葉道帶動旋轉(zhuǎn)筒體(B) 20——主軸24——帶動筒體(A) 29實施壓縮——旋轉(zhuǎn)筒體(B)本身的旋轉(zhuǎn)帶動直流發(fā)電機(jī)(D) 23轉(zhuǎn)子。
[0058]圖8是本發(fā)明的“直流發(fā)電機(jī)裝置”示意圖。所述的直流發(fā)電機(jī)裝置(D)23，包括機(jī)旋轉(zhuǎn)筒體(B) 20,外殼33,電樞繞組13,磁場源,抱箍式離合器11,其特征在于電樞繞組13,磁場源，環(huán)抱設(shè)置于旋轉(zhuǎn)筒體(B)外殼33及支架12上,工作時合上抱箍式離合器11,電樞繞組13成為轉(zhuǎn)子，磁場源成為電極磁鐵(定子)14，依籍旋轉(zhuǎn)筒體(B)機(jī)的帶動旋轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電。
[0059]本發(fā)明的對比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點:
[0060]1、目前，國內(nèi)外對渦輪/渦扇以及正在研制的渦葉(含三維渦旋葉道)構(gòu)造，主要依靠渦葉/渦輪/渦扇參數(shù)進(jìn)行排列組合，很難取得有效成果，必須依賴數(shù)學(xué)模型。發(fā)明人創(chuàng)建性地發(fā)現(xiàn)“圓對數(shù)”這一種新數(shù)學(xué)分析方法，合理地處理了 “大維膜問題(高冪多元隨機(jī)拓樸動力三維空間矩陣)”，建立了流體力學(xué)(三維渦旋力)的數(shù)學(xué)模型，能以最小的代價制成正反向渦葉(葉道)，突破性地解決新型發(fā)動機(jī)渦葉制造的關(guān)鍵性難題，確保發(fā)動機(jī)氣流的最大工作效率。其中合理的連續(xù)渦葉比渦輪/渦扇構(gòu)造，更能避免了超高速旋轉(zhuǎn)附生的湍流現(xiàn)象，使氣流在渦葉內(nèi)比現(xiàn)有渦輪/渦扇(葉道)內(nèi)具有最大的有效工作面積。
[0061]2、氫動力發(fā)動機(jī)的燃料為液氫，氫燃料輔助材料(液氧)，鑒于液(固，氣)氫與液氧(固，氣)不能混合同時進(jìn)入燃燒室，現(xiàn)有技術(shù)不能長期連續(xù)加注氫燃料。本發(fā)明提出二條回路的燃料專輸?shù)?，分別輸送液氫、液氧，解決了可長期連續(xù)加注燃料，(也適用在輸送燃料油及液氫冷卻)，通過氫冷卻加上負(fù)壓低溫形成低溫發(fā)動機(jī)。
[0062]3、直流發(fā)電機(jī)早在二戰(zhàn)時就已問世，它的不足在于只在高速飛行時才開始工作，因此機(jī)上還需配備一臺其他類型的引擎。本發(fā)明提出在旋轉(zhuǎn)筒體外殼上裝置電驅(qū)繞組，成為大口徑的電機(jī)轉(zhuǎn)子，在同樣轉(zhuǎn)速的條件下，大口徑的繞組具有較高的線(磁切割)速度提前發(fā)電，又可(通過操控離合器)在不發(fā)電條件下直接進(jìn)行發(fā)動機(jī)工作，省去或減少專用發(fā)電設(shè)備，以供啟動或應(yīng)急使用。
[0063]4、研制超高音速飛機(jī)面臨的一大難題,就是材料問題，當(dāng)飛機(jī)以6至8馬赫的速度飛行，對發(fā)動機(jī)的工作頻率必然很高，加上發(fā)動機(jī)的燃燒室內(nèi)急劇地加熱、降溫。如據(jù)媒體介紹的英國的“氮冷卻”(包括其他傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)的外冷卻)采用外冷卻方式，透過燃燒室側(cè)壁冷卻，對材料品質(zhì)、制作很苛求。本發(fā)明比傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)多了“排氣、汲氣”二個工作程序，可以在燃燒器內(nèi)部實施主動快速排氣、汲氣產(chǎn)生低溫負(fù)壓，使燃燒室于燃燒前內(nèi)的空氣處于低密度、低溫負(fù)壓絕緣空氣狀態(tài)；使燃燒室內(nèi)高低溫的急劇變化對周圍影響遠(yuǎn)小于外冷卻式，對材料要求相對不苛求，這是從改進(jìn)發(fā)動機(jī)工作程序來解決材料制作的難題，目前國內(nèi)外資料尚無發(fā)動機(jī)“內(nèi)冷低溫-真空負(fù)壓”的資料。
[0064]5、發(fā)動機(jī)的多功能使用問題，本發(fā)明不僅僅是合理地解決“機(jī)電一體化”和“沖壓-旋轉(zhuǎn)”一體化問題，還可在制造旋轉(zhuǎn)筒體(B的反向渦葉及反向三維渦旋葉道的寬度，大小的變化，調(diào)節(jié)“沖/旋-比”，改變飛行速度。又因發(fā)動機(jī)為獨立的長筒形部件，可另行單獨安裝供飛機(jī)垂直起降。
[0065]6、當(dāng)“沖(壓)”為零時，成為純旋轉(zhuǎn)機(jī)械，主軸前后部分都可直接帶動連接件(如:汽車的離合器、船泊的水下推進(jìn)器、螺旋漿，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，燃汽輪機(jī)，水輪機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械)，以及廣泛地適用于以“渦葉(三維渦旋葉道)”為主體的轉(zhuǎn)動件的機(jī)械。
[0066]7、采用連續(xù)的周期性環(huán)繞渦葉，具有比渦輪/渦扇產(chǎn)生較長的連續(xù)的作用時間、空問、距離。其中:
[0067](a)能產(chǎn)生較大的作用力(加速度)，有利于提高工效。
[0068](b)葉片與流體摩擦小(符合流體力學(xué)原理)，渦葉葉片無沖擊氣流現(xiàn)象，有效克服湍流。
[0069](C)對燃料品質(zhì)要求相村較松，可適應(yīng)較寬的燃料使用范圍，(從液態(tài)到固體顆料及混合燃料皆可使用)。
[0070]8、燃燒室構(gòu)造簡單，二個半圓球的拼合氣缸，內(nèi)部除了一個主軸外有較大的可容，又能均勻分布燃料的燃燒空間。由主軸直接驅(qū)動的“六程序控制”裝置，突破了現(xiàn)有活塞式發(fā)動機(jī)簡接驅(qū)動的“四程序控制”裝置，便于實施“負(fù)壓低溫”發(fā)動機(jī)。
[0071]9、發(fā)動機(jī)構(gòu)造及工作合理，使發(fā)動機(jī)長壽、安全、環(huán)保、大容量、大功率的發(fā)動機(jī)。
[0072]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙向渦葉內(nèi)冷負(fù)壓航空氫動力發(fā)動機(jī)，其特征在于，它包括: 壓縮筒體(A)，旋轉(zhuǎn)筒體(B)，正反向弧形渦旋葉片及三維渦旋葉道，燃燒室(C)，直流發(fā)電機(jī)(D)，熱機(jī)六程序控制片，主軸24 ;依序通過一根主軸24串接聯(lián)動工作。
2.如權(quán)利要求1所述的一種雙向渦葉內(nèi)冷負(fù)壓航空氫動力發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述的正、反向弧形渦旋渦葉由多條(至少一條)連續(xù)的長條形弧形螺旋葉片的在壓縮筒體(A)或旋轉(zhuǎn)筒體(B)內(nèi)沿軸向多周期性環(huán)繞，與壓縮筒體(A)及主軸，或旋轉(zhuǎn)筒體(B)內(nèi)壁組成正反向多條三維渦旋葉道；這種連續(xù)的長條正反向組成的渦葉(葉道)稱雙向渦葉，有別于非連續(xù)的短條形渦輪或渦扇。
3.如權(quán)利要求1所述的一種雙向渦葉內(nèi)冷負(fù)壓航空氫動力發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述的燃燒室(C)，包括由二個半圓球形成球殼，與貫穿的主軸，兩端的定片分別固定于燃燒室(C)球殼縱軸向留孔處，含(1-3)個圓孔，及動片與貫穿的主軸24接合，含六個圓孔或點，密合封圈，以及電控燃燒器點火和電控氫燃料進(jìn)氣控制裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的一種雙向渦葉內(nèi)冷負(fù)壓航空氫動力發(fā)動機(jī)，所述的熱機(jī)六程序，其特征在于，發(fā)動機(jī)工作程序的控制是通過燃燒室兩端進(jìn)氣排氣控制各自的的定片含1-3個圓孔，及動片含六個圓孔或點，上述孔點在定片動片約相對旋轉(zhuǎn)中組成周期性的啟與閉，由此形成負(fù)壓一進(jìn)氣一壓縮一燃燒一膨脹做功一排氣一負(fù)壓汲氣形成的熱機(jī)工作六程序；排氣孔直徑大于進(jìn)氣孔點。
5.如權(quán)利要求1所述的一種雙向渦葉內(nèi)冷負(fù)壓航空氫動力發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述的直流發(fā)電機(jī)裝置(D)，包括(B)機(jī)旋轉(zhuǎn)筒體，含電樞繞組旋轉(zhuǎn)筒體外周裝置的電樞繞組，電機(jī)磁場源，沿外周設(shè)置的抱箍式離合器及其附屬直流發(fā)電機(jī)裝置；工作時合上抱箍式離合器置于旋轉(zhuǎn)筒體(B)機(jī)外周的電樞繞組成為定子，轉(zhuǎn)子的動力源依籍旋轉(zhuǎn)筒體(B)機(jī)內(nèi)熱膨脹氣流對反向三維渦旋葉道的驅(qū)動做功。
【文檔編號】F02C6/00GK103807022SQ201410052227
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】汪一平 申請人:汪一平