一種沖壓噴氣發(fā)動機的制作方法
【專利說明】一種沖壓噴氣發(fā)動機
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及一種沖壓噴氣發(fā)動機，尤其是涉及一種液態(tài)空氣助力沖壓噴氣發(fā)動機。
[0003]
【背景技術】
[0004]沖壓噴氣發(fā)動機是一種利用迎面氣流進入發(fā)動機后減速，使空氣提高靜壓的一種空氣噴氣發(fā)動機。它通常由進氣道(又稱擴壓器)、燃燒室、推進噴管三部組成。沖壓發(fā)動機沒有壓氣機(也就不需要燃氣渦輪)，所以又稱為不帶壓氣機的空氣噴氣發(fā)動機。
[0005]沖壓發(fā)動機主要是利用高速迎面氣流進入發(fā)動機后減速使空氣增壓的航空發(fā)動機。通常由進氣道、燃燒室和噴管組成。航空器飛行時迎面氣流在通過進氣道的過程中將動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?，?jīng)壓縮后的空氣進入燃燒室與燃料混合進行等壓燃燒，生成的高溫燃氣在噴管中膨脹加速后排出，產(chǎn)生推力。沖壓發(fā)動機結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，成本低。在飛行馬赫數(shù)大于3的條件下使用，有較高的經(jīng)濟性。它的缺點是不能自行起動，一般須用其它發(fā)動機作為助推器，俟飛行器達到一定飛行速度后才能有效工作。它一般使用煤油做為燃料。推力的產(chǎn)生與渦輪噴氣發(fā)動機一樣，是由于高速排氣所產(chǎn)生的反作用力。
[0006]其工作原理是:當飛機運動時，空氣流以高速沖進發(fā)動機中，于是空氣速度就下降，壓力便上升。當壓力剛剛達到最大值時，就由噴油嘴噴射燃料，開始燃燒，使得發(fā)動機燃燒室中空氣溫度和壓力急速地增大，然后這種炙熱的空氣與燃燒產(chǎn)物相混合的氣體，便以更大的速度從發(fā)動機噴管噴射出來。噴氣流的速度比進口的空氣速度大得多，因而就造成反作用推力，使得飛機運動。氣流噴出速度愈大，推力也就愈大。
[0007]總之，沖壓發(fā)動機的構(gòu)造簡單、重量輕、推重比大、成本低。但它的缺點是不能自行起動，須用其他發(fā)動機作為助推器，俟飛行器達到一定飛行速度后才能有效工作。因沒有壓氣機，不能在靜止的條件下起動，所以一直不適合作為普通飛機的動力裝置，應用場合受了限制。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明設計了一種沖壓噴氣發(fā)動機，其解決的技術問題是(I)現(xiàn)有沖壓噴氣發(fā)動機不能自行起動，須用其他發(fā)動機作為助推器，俟飛行器達到一定飛行速度后才能有效工作。(2)現(xiàn)有沖壓噴氣發(fā)動機燃燒段產(chǎn)生大量的熱量未能被充分利用，效率較低也就造成了燃料的浪費，同時也造成對環(huán)境的較大污染。
[0010]為了解決上述存在的技術問題，本發(fā)明采用了以下方案:
一種沖壓噴氣發(fā)動機，包括進氣道(14)、燃燒室(5)和尾噴管，其特征在于:在所述進氣道(14)入口端有空氣引流結(jié)構(gòu)，所述空氣引流結(jié)構(gòu)包括高壓空氣輸入管(2)、高壓氣腔
(3)以及噴嘴(1)，高壓氣腔(3)連接在進氣道(14)上，高壓空氣輸入管(2)中的高壓空氣進入到高壓氣腔(3)中并通過噴嘴進入到進氣道(14)內(nèi)實現(xiàn)借助流體力學的科恩達效應產(chǎn)生帶有一定壓力的空氣氣流。
[0011]進一步，所述高壓氣腔(3)為環(huán)形高壓氣腔，環(huán)形高壓氣腔固定附著在進氣道
(14)外壁上，噴嘴為多個并環(huán)形分布在進氣道(14)內(nèi)壁上；噴嘴(I)為圓形、扁形或連續(xù)環(huán)形縫隙結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高壓高速氣流噴射。
[0012]進一步，液態(tài)空氣儲箱(17)中裝有超低溫液態(tài)空氣，液態(tài)空氣儲箱(17) —個輸出端輸出的液態(tài)空氣經(jīng)過電氣化器(19)處理后通過液態(tài)空氣輸入管(7)進入到氣化換熱器
(8)中氣化，所述氣化換熱器(8)設置在燃燒室(5)的末端與燃燒后的高溫氣體進行換熱，氣化后的高壓空氣通過高壓管道進入到所述高壓氣腔(3)中。
[0013]進一步，所述氣化換熱器(8)環(huán)形結(jié)構(gòu)并固定連接在燃燒室(5)末端的內(nèi)壁上。
[0014]進一步，在所述液態(tài)空氣儲箱(17)與所述電氣化器(19)之間的管道上設有高壓液態(tài)空氣泵(18)。
[0015]進一步，所述高壓管道包括氣化空氣輸出管(9)和高壓空氣輸入管(2)，氣化空氣輸出管(9)和高壓空氣輸入管(2)之間設有渦輪機(16)，所述氣化換熱器(8)氣化形成的高壓空氣推動渦輪機(16)轉(zhuǎn)動并帶動發(fā)電機(4)產(chǎn)生電力。
[0016]進一步，液態(tài)空氣儲箱(17)另一個輸出端通過液態(tài)空氣加力供管(10)與液態(tài)空氣噴腔(22 )連接，液態(tài)空氣噴腔(22 )設置在尾噴管的前段內(nèi)壁上，液態(tài)空氣噴腔(22 )上設有多個液態(tài)空氣噴嘴(13)，液態(tài)空氣噴嘴(13)釋放出來的液態(tài)空氣吸收燃燒室(5)燃燒生成的高溫氣體熱量發(fā)生膨脹并在尾噴管中形成加力膨脹段(11)。
[0017]進一步，所述液態(tài)空氣加力供管(10)上設有液態(tài)空氣助力泵(21 )。
[0018]進一步，還包括一電控系統(tǒng)(15)，所述電控系統(tǒng)(15)分別控制高壓液態(tài)空氣泵
[18]、電氣化器(19)、發(fā)電機(20)以及液態(tài)空氣助力泵(21)的工作。
[0019]進一步，所述燃燒室(5)中包括多個燃料噴管(6)和燃料供管(4)，多個燃料噴管(6 )并聯(lián)在所述燃料供管(4 )上，多個燃料噴管(6 )沿著所述燃燒室(5 )內(nèi)壁做環(huán)形分布以實現(xiàn)流體力學的科恩達效應，帶動更多氣體高速流動。
[0020]該沖壓噴氣發(fā)動機與傳統(tǒng)沖壓噴氣發(fā)動機相比，具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明由于在進氣道中有空氣引流設計，通過輸入少量的液態(tài)空氣氣化得到的高壓空氣噴射，帶動周圍的空氣，在一端高速輸出大量的較低壓氣流，因而可以實現(xiàn)沖壓噴氣發(fā)動機在靜止的條件下的起動，并且也解決了使用該發(fā)動機的飛行器在失速情況下沖壓噴氣發(fā)動工作穩(wěn)定性問題。
[0021](2)本發(fā)明由于液態(tài)空氣吸收燃燒室燃燒生成的高溫氣體熱量發(fā)生膨脹并在尾噴管中形成加力膨脹段，使得液態(tài)空氣迅速氣化，在膨脹過程中能輸出巨大的推力，并且可以充分利用燃料產(chǎn)生的熱值，改進燃料燃燒效率，減少對環(huán)境的破壞。
[0022](3)本發(fā)明由于多個燃料噴管沿著燃燒室內(nèi)壁做環(huán)形分布，燃燒的氣體也帶動周邊氣流實現(xiàn)流體力學的科恩達效應，高速輸出大量的低壓氣流。
[0023](4)本發(fā)明沖壓噴氣發(fā)動機由于無旋轉(zhuǎn)件，使得發(fā)動機重量更小、噪音小、發(fā)動機進出氣口形狀不受限制、抗外物沖擊的能力強、對材料耐高溫要求降低以及降低了材料成本。
[0024](5)本發(fā)明利用液態(tài)空氣吸收燃料產(chǎn)生的熱能膨脹做功，增加推力的同時，也大大降低噴射氣體的溫度，大大降低了紅外特性和紫外特性，除了又環(huán)保作用，還在軍事領域作戰(zhàn)裝備紅外隱身方面有明顯作用。
[0025]
【附圖說明】
[0026]圖1:本發(fā)明沖壓噴氣發(fā)動機的軸向剖視圖；
圖2:本發(fā)明沖壓噴氣發(fā)動機的控制部件連接方框示意圖。
[0027]附圖標記說明:
I一噴嘴；2—高壓空氣輸入管；3—高壓氣腔；4一燃料供管；5—燃燒室；6—燃料噴管；7一液態(tài)空氣輸入管；8—氣化換熱器；9一氣化空氣輸出管；10—液態(tài)空氣加力供管；11一加力膨脹段；12—尾噴口 ；13—液態(tài)空氣噴嘴；14一進氣道；15—電控系統(tǒng)；16—潤輪機；17—液態(tài)空氣儲箱；18—高壓液態(tài)空氣泵；19一電氣化器；20—發(fā)電機；21—液態(tài)空氣助力泵；22—液態(tài)空氣噴腔。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合圖1和圖2，對本發(fā)明做進一步說明:
如圖1所示，一種沖壓噴氣發(fā)動機，包括進氣道14、燃燒室5和尾噴管，在進氣道14入口端有空氣引流結(jié)構(gòu)，空氣引流結(jié)構(gòu)包括高壓空氣輸入管2、高壓氣腔3以及噴嘴I，高壓氣腔3連接在進氣道14上，高壓空氣輸入管2中的高壓空氣進入到高壓氣腔3中并通過噴嘴進入到進氣道14內(nèi)實現(xiàn)流體力學的科恩達效應。高壓氣腔3為環(huán)形高壓氣腔，環(huán)形高壓氣腔固定附著在進氣道14外壁上，噴嘴為多個并環(huán)形分布在進氣道14內(nèi)壁上。環(huán)形高壓氣腔可以實現(xiàn)更好的科恩達效應效果；噴嘴可以是圓形，也可以是扁形，也可以是連續(xù)環(huán)形縫隙式，均可以實現(xiàn)高壓高速氣流噴射。
[0029]此外，燃燒室5中包括多個燃料噴管6和燃料供管4，多個燃料噴管6并聯(lián)在燃料供管4上，多個燃料噴管6沿著燃燒室5內(nèi)壁做環(huán)形分布以實現(xiàn)流體力學的科恩達效應。
[0030]本發(fā)明沖壓噴氣發(fā)動機使用的空氣引流結(jié)構(gòu)中高壓空氣來自液態(tài)空氣儲箱17，該液態(tài)空氣儲箱17不僅僅為高壓氣腔3提供高壓氣源，還為尾噴管中的加力膨脹段11提供膨脹氣源，具體結(jié)構(gòu)如下: