[發明專利]超音速轉子發動機

有效

• 申請號: 201110186547.1
• 申請日: 2011-07-05
• 公開（公告）號: CN102278233A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 靳北彪
• 申請（專利權）人: 靳北彪
• 主分類號: F02K9/97
• 分類號: F02K9/97;F02K7/14;F02K1/00;F02K9/62;F02K9/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及熱能與動力領域，尤其是一種轉子發動機。

背景技術

無論是活塞式還是透平式發動機，其結構均相對復雜，效率也不高。而超音速噴射通道體(如火箭噴管等)作為產生推力的發動機，可以以非常高的效率將熱能轉換成超音速氣體的動能，只要超音速噴射通道體的運動速度足夠高就可以獲得非常高的推進效率，當超音速噴射通道體的運動速度接近從超音速噴射通道體內噴出的超音速氣體的運動速度時，就可以百分之百的把超音速氣體的動能全部變成超音速噴射通道體的動能和超音速噴射通道體對外所做的功這兩部分能量之和。這種熱動力系統結構簡單、效率高，但是超音速噴射通道體很難作為輸出旋轉動力的發動機使用，因為當超音速噴射通道體作高線速度旋轉運動時，會產生巨大的離心力，而現有材料很難承受這一巨大離心力。如果不能使超音速噴射通道體作高線速度圓周運動，就會導致超音速噴射通道體噴射出來的氣體的動能中只有一部分變為超音速噴射通道體的動能和超音速噴射通道體對外所做的功，而另外一部分甚至是大部分仍作為氣體的動能存在于氣體中，最終這部分氣體動能不對外作功，而白白浪費掉。因此，由超音速噴射獲得反沖力，再由反沖力對外作功的動力系統效率都較低。

如果能夠發明一種新型熱動力系統(發動機)，可以利用超音速噴射通道體的超音速噴射對外高效輸出旋轉動力，就可以制造出結構極其簡單、效率非常高的發動機。

發明內容

詳細分析，以由超音速噴射通道體所噴射的超音速氣體獲得反作用力的能夠輸出旋轉動力的熱動力系統的工作機理可以得出這樣的結論：如果要想提高這一系統的效率，最重要的途徑有三個：一是以盡可能高的效率將熱能轉換成超音速氣體的動能；二是使超音速噴射通道體(火箭噴管、沖壓發動機噴管等)以盡可能高的線速度作圓周運動；三是如果沒有辦法使超音速噴射通道體以相當高的線速度作圓周運動，就必須找到一種可以回收已經離開超音速噴射通道體的高速氣體的動能的方法。

為了實現上述目的，本發明提出的技術方案如下：

一種超音速轉子發動機，包括超音速噴射通道、旋轉結構體和高壓工質源，所述超音速噴射通道設置在所述旋轉結構體上，所述超音速噴射通道的工質入口與所述高壓工質源連通，所述高壓工質源3的承壓能力大于2MPa，所述超音速噴射通道的噴射方向以所述旋轉結構體迴轉圓周的切線為總體指向，所述旋轉結構體對外輸出動力。

所述超音速轉子發動機正常工作時，自所述超音速噴射通道噴射出來的氣流速度大于2馬赫。

所述超音速轉子發動機還包括被動旋轉結構體，在所述被動旋轉結構體上設沖擊傳動結構，所述超音速噴射通道噴射的氣流沖擊在所述沖擊傳動結構上推動所述被動旋轉結構體轉動，所述被動旋轉結構體也對外輸出動力。

所述旋轉結構體設置在所述被動旋轉結構體的外圍；

或所述被動旋轉結構體設置在所述旋轉結構體的外圍；

或所述被動旋轉結構體和所述旋轉結構體并列設置。

兩個或多個所述超音速噴射通道的工質入口與一個所述高壓工質源連通。

所述超音速噴射通道設為拉瓦爾噴管。

所述高壓工質源設置在所述旋轉結構體上或設置在所述旋轉結構體的連接結構體上或設置在所述超音速轉子發動機的機體上；

在所述高壓工質源設置在所述超音速轉子發動機的機體上的結構中，所述高壓工質源經單通道旋轉接頭與所述超音速噴射通道連通。

所述沖擊傳動結構設為導流通道，所述超音速噴射通道噴射的氣流對所述導流通道沖擊傳動后自所述導流通道流出時所述被動旋轉結構體獲得額外推力進一步推動所述被動旋轉結構體旋轉。

所述高壓工質源設為火箭燃燒室，所述火箭燃燒室設在所述旋轉結構體和/或所述旋轉結構體的連接結構體上，在所述旋轉結構體上和/或所述旋轉結構體的連接結構體上設氧化劑儲罐和還原劑儲罐，所述氧化劑儲罐和所述還原劑儲罐與所述火箭燃燒室連通。

所述高壓工質源設為火箭燃燒室，所述火箭燃燒室設在所述旋轉結構體和/或所述旋轉結構體的連接結構體上，在所述超音速轉子發動機的機體上設氧化劑儲罐和還原劑儲罐；

所述氧化劑儲罐和所述還原劑儲罐經預混器再經單通道旋轉接頭與所述火箭燃燒室連通，所述氧化劑儲罐中的氧化劑和所述還原劑儲罐中的還原劑在所述火箭燃燒室中燃燒；

或所述氧化劑儲罐和所述還原劑儲罐經雙通道旋轉接頭中的不同通道與所述火箭燃燒室連通，所述氧化劑儲罐中的氧化劑和所述還原劑儲罐中的還原劑在所述火箭燃燒室中混合后燃燒。