[发明专利]喷射推进转子发动机

说明书

技术领域

本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种喷射推进转子发动机。

背景技术

无论是活塞式还是透平式发动机，其结构均相对复杂，效率也不高。而喷管（如火箭喷管等）作为产生推力的发动机，可以以非常高的效率将热能转换成高速运动气体的动能，只要喷管的运动速度足够高就可以获得非常高的推进效率，当喷管的运动速度接近从喷管内喷出的气体的运动速度时，就可以以近乎百分之百的效率把气体的动能全部变成喷管的动能和喷管对外所做的功的和，这种热动力系统结构简单、效率高。然而，喷管很难作为输出旋转动力的发动机使用，因为当喷管作高线速度旋转运动时，会产生巨大的离心力，而现有材料很难承受这一巨大离心力。如果不能使喷管作高线速度圆周运动，就会导致喷管喷射出来的气体的动能中只有一部分变为喷管的动能和喷管对外所做的功，而另外一部分甚至是大部分仍作为气体的动能存在于气体中，最终这部分气体动能不对外做功，而白白浪费掉。因此，由高速喷射获得反冲力，再由反冲力对外做功的传统动力系统效率都较低。

如果能够发明一种效率高的，利用喷管高速喷射工质对外输出旋转动力的新型发动机，就可以大大降低发动机的结构复杂性和制造成本，并大幅度提高发动机的效率。

发明内容

详细分析，以由喷管所喷射的高速气体获得反作用力的能够输出旋转动力的热动力系统的工作机理可以得出这样的结论：如果要想提高这一系统的效率，最重要的途径有三个：一是以尽可能高的效率将热能转换成高速运动气体的动能；二是使喷管以尽可能高的线速度作圆周运动；三是如果没有办法使喷管以相当高的线速度作圆周运动，就必须找到一种可以使已经离开喷管的高速气体的动能变为动力的方法。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案如下：

方案一：一种喷射推进转子发动机，包括主喷管、次喷管、旋转结构体、高压工质源、被动旋转结构体和冷却液体源，所述主喷管和所述次喷管设置在所述旋转结构体上，所述主喷管的工质入口与所述高压工质源连通，所述次喷管的工质入口与所述冷却液体源连通，所述高压工质源的承压能力大于2MPa，所述主喷管的喷射方向以所述旋转结构体迴转圆周的切线为总体指向，所述次喷管的喷射方向与所述主喷管的喷射方向一致，所述旋转结构体对外输出动力，在所述被动旋转结构体上设冲击传动结构，所述主喷管喷射的气流冲击在所述冲击传动结构上推动所述被动旋转结构体转动，所述被动旋转结构体也对外输出动力。

方案二：在方案一的基础上，所述次喷管喷射的气流冲击在所述冲击传动结构上推动所述被动旋转结构体转动。

方案三：在方案一或二的基础上，所述冲击传动结构设为主冲击传动结构和次冲击传动结构，所述主喷管喷射的气流冲击在所述主冲击传动结构上推动所述被动旋转结构体转动，所述次喷管喷射的气流冲击在所述次冲击传动结构上推动所述被动旋转结构体转动。

方案四：在上述任一方案的基础上，所述旋转结构体设置在所述被动旋转结构体的外围；

或所述被动旋转结构体设置在所述旋转结构体的外围；

或所述被动旋转结构体和所述旋转结构体并列设置。

方案五：在上述任一方案的基础上，两个以上所述主喷管的工质入口与一个所述高压工质源连通。

方案六：在上述任一方案的基础上，两个以上所述次喷管的工质入口与一个所述冷却液体源连通。

方案七：在上述任一方案的基础上，所述冷却液体源的承压能力大于1MPa。

方案八：在上述任一方案的基础上，所述主喷管设为拉瓦尔喷管。

方案九：在上述任一方案的基础上，所述次喷管设为拉瓦尔喷管。

方案十：在上述任一方案的基础上，所述高压工质源设置在所述旋转结构体上或设置在所述旋转结构体的连接结构体上。

方案十一：在上述任一方案的基础上，所述冲击传动结构设为导流通道，所述主喷管喷射的气流对所述导流通道冲击传动后自所述导流通道流出时所述被动旋转结构体获得额外推力进一步推动所述被动旋转结构体旋转。

方案十二：在上述任一方案的基础上，所述高压工质源设为内燃燃烧室，所述内燃燃烧室与氧化剂储罐和还原剂储罐连通。

方案十三：在方案一至方案十一中任一方案的基础上，所述高压工质源设为外燃式高压工质发生器。

方案十四：在方案一至方案十一中任一方案的基础上，所述高压工质源设为内燃燃烧室，所述内燃燃烧室与氧化剂储罐、还原剂储罐和膨胀剂储罐连通。