[實用新型]旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821212957.2
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN209195572U
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設計）人: 計自飛;張會強;吳嘉奇;段瑞澤
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: F02K3/06
• 分類號: F02K3/06;F02C3/14;F02C7/22;F01D25/24;F23R3/28;F23R3/60;F23R3/58;F23R3/10
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 張婷婷;張向琨

本實用新型提供了一種旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機，其包括：外涵單元、內(nèi)涵單元、轉(zhuǎn)動單元、燃料供給單元、點火器。旋轉(zhuǎn)爆震燃燒段相當于傳統(tǒng)發(fā)動機的燃燒室，而內(nèi)涵氣體出口相當于傳統(tǒng)燃燒室出口。由于旋轉(zhuǎn)爆震燃燒段采用旋轉(zhuǎn)爆震燃燒技術，因而在同等燃燒室溫升水平下熵增最小，從而顯著提高了發(fā)動機的熱效率、降低了耗油率。并且，由于旋轉(zhuǎn)爆震燃燒段內(nèi)的爆震燃燒產(chǎn)物的內(nèi)能幾乎全部轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動單元的筒體、風扇轉(zhuǎn)子以及壓氣機轉(zhuǎn)子的機械能，從而風扇轉(zhuǎn)子、壓氣機轉(zhuǎn)子與筒體一起高速旋轉(zhuǎn)，進而無需設置渦輪部件。這種方式與傳統(tǒng)發(fā)動機采用渦輪部件帶動壓氣機旋轉(zhuǎn)的方式相比，大大提升了燃燒室出口溫度、顯著減小了發(fā)動機質(zhì)量，由此提升了發(fā)動機的推重比。

技術領域

本實用新型涉及發(fā)動機技術領域，尤其涉及一種旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機。

背景技術

航空發(fā)動機的推重比直接影響飛行器的飛行性能和有效載荷，而提高推重比的途徑主要有提升總體性能和減重。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的航空發(fā)動機的減重空間十分有限，且一般采用等壓燃燒方式，從而限制了航空發(fā)動機的熱效率和燃料經(jīng)濟性的顯著提升。因此，在燃燒方式和發(fā)動機結(jié)構(gòu)形式上的革新是顯著提升航空發(fā)動機的推重比和燃料經(jīng)濟性的希望所在。

實用新型內(nèi)容

鑒于背景技術中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機，其采用旋轉(zhuǎn)爆震燃燒方式并將旋轉(zhuǎn)爆震燃燒產(chǎn)物的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動單元的機械能，從而無需通過渦輪部件帶動壓氣機旋轉(zhuǎn)，提升了發(fā)動機的推重比。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機，其包括：外涵單元、內(nèi)涵單元、轉(zhuǎn)動單元、燃料供給單元以及點火器。

外涵單元包括：外殼體，具有外涵空氣入口以及外涵空氣出口；以及外涵支撐組件，固定設置于外殼體中。

內(nèi)涵單元固定于外涵單元并沿軸向位于外涵支撐組件的下游，包括：內(nèi)殼體，具有內(nèi)涵空氣入口以及內(nèi)涵氣體出口；以及內(nèi)涵支撐組件，固定設置于內(nèi)殼體中。

轉(zhuǎn)動單元包括：筒體，轉(zhuǎn)動連接于外涵支撐組件和內(nèi)涵支撐組件；風扇轉(zhuǎn)子，固定于筒體并沿軸向位于外涵支撐組件與內(nèi)殼體之間；以及壓氣機轉(zhuǎn)子，固定于筒體并沿軸向位于風扇轉(zhuǎn)子的下游。

燃料供給單元固定設置于內(nèi)殼體。點火器固定設置于內(nèi)殼體。

外涵單元的外殼體與外涵支撐組件、轉(zhuǎn)動單元的筒體、內(nèi)涵單元的內(nèi)殼體形成外涵氣流通道，外涵氣流通道連通于外涵空氣入口以及外涵空氣出口，轉(zhuǎn)動單元的風扇轉(zhuǎn)子位于外涵氣流通道內(nèi)。

內(nèi)涵單元的內(nèi)殼體與內(nèi)涵支撐組件、轉(zhuǎn)動單元的筒體形成內(nèi)涵氣流通道，內(nèi)涵氣流通道具有增壓段、隔離段以及旋轉(zhuǎn)爆震燃燒段，增壓段連通于內(nèi)涵空氣入口，旋轉(zhuǎn)爆震燃燒段連通于內(nèi)涵氣體出口，轉(zhuǎn)動單元的壓氣機轉(zhuǎn)子位于增壓段內(nèi)。

其中，外部空氣經(jīng)由外涵空氣入口、外涵氣流通道、內(nèi)涵空氣入口以及內(nèi)涵氣流通道的增壓段向隔離段內(nèi)供入空氣，燃料供給單元向隔離段后部內(nèi)供入燃料氣，空氣和燃料氣在隔離段后部內(nèi)混合后流入旋轉(zhuǎn)爆震燃燒段內(nèi)。

點火器對旋轉(zhuǎn)爆震燃燒段內(nèi)的混合氣體進行點火，混合氣體旋轉(zhuǎn)爆震燃燒且旋轉(zhuǎn)爆震燃燒后產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物帶動轉(zhuǎn)動單元的筒體旋轉(zhuǎn)運動，風扇轉(zhuǎn)子和壓氣機轉(zhuǎn)子隨著筒體一起旋轉(zhuǎn)運動，且旋轉(zhuǎn)爆震燃燒段內(nèi)的爆震燃燒后的燃燒產(chǎn)物經(jīng)由內(nèi)涵氣體出口排出。

旋轉(zhuǎn)運動的風扇轉(zhuǎn)子對外涵氣流通道內(nèi)的空氣壓縮做功，外涵氣流通道內(nèi)被壓縮后的空氣一部分經(jīng)由外涵空氣出口排出、一部分經(jīng)由內(nèi)涵空氣入口進入內(nèi)涵氣流通道的增壓段。

旋轉(zhuǎn)運動的壓氣機轉(zhuǎn)子對增壓段內(nèi)的空氣壓縮做功，增壓段內(nèi)被壓縮后的空氣流入隔離段、并與燃料供給單元供入的燃料氣混合。