[发明专利]一种动力装置

说明书

本发明涉及一种动力装置，动力装置包括螺旋形的气体流动通道；螺旋形的气体流动通道实现了轴向流动和周向流动的合成；螺旋形的气体流动通道包括进气段、中间段、排气段；螺旋形的气体流动通道绕轴向旋转时，外部空气被进气段吸入并提高总压后进入中间段；燃料在进气段或中间段中与空气混合；中间段包括燃烧室，实现燃料的燃烧并形成高温高压的燃气，燃气在排气段膨胀做功后排出到外部；做功的力可分解为轴向力和切向力；或仅为切向力；轴向力输出为推力，切向力输出为扭矩并驱动螺旋形的气体流动通道继续绕轴向旋转；通过对螺旋形的气体流动通道的设计使得做功的力在轴向上和切向上可以有合理的分配以实现推力类动力装置和扭矩类动力装置。

技术领域

本发明涉及动力机械领域，特别是涉及一种动力装置。

背景技术

现有动力装置存在这样一种技术：叶轮由大量叶片和轮盘构成；空气由多级叶轮组成的压气机吸入并提高总压后进入燃烧室与燃料混合燃烧，形成高温高压的燃气，燃气进入由一级或多级叶轮组成的涡轮膨胀做功，一部分膨胀功驱动涡轮旋转并带动同轴压气机继续吸入和空气总压，另一部分膨胀功则从涡轮出口沿发动机轴向向后喷射产生推力；各级叶轮间还有矫直气流的静子叶轮。现有动力装置输出的动力主要有轴向力和切向力两种，也就是只有推力和扭矩两类动力装置；由此而知，涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机或类似的发动机属于推力类动力装置，而涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机、螺浆风扇发动机、燃气轮机或类似的发动机属于扭矩类动力装置。

应用现有技术的推力类动力装置在吸入和提高空气总压、混入燃料燃烧并膨胀做功后排出的过程中，推力是由流经动力装置内外壁面的气流对动力装置各个部件上的作用力而产生的，但是气体在各个部件上的作用力的轴向分力并不都是与推力方向相同的，例如涡轮、静子等部件受到的就是与推力方向相反的轴向分力，因此必然造成推力损失、结构受力不均的问题。同时，动力装置的转子和静子是由大量的叶片和轮盘构成的叶轮组成，整体的可靠性较低；而且转子和静子的叶尖间隙还进一步增加了二次流的损耗。

应用现有技术的扭矩类动力装置与推力类动力装置结构及工作原理类似，只不过更多的膨胀功用于驱动涡轮产生扭矩，更少或几乎没有能量用于喷射产生推力。

应用现有技术的动力装置结构复杂、零部件数量繁多、整体可靠性低；受涡轮和静子本身技术方案的制约，动力装置反向损耗、推力损失、结构受力不均的问题明显；同时还有叶尖间隙增加的二次流损耗，进一步降低了应用现有技术的动力装置的效率。

发明内容

本发明的目的是简化结构，尝试取消涡轮部件、静子部件，降低二次流和反向损耗，使动力装置受力更加均匀，同时提高动力装置的可靠性和效率。

为达上述目的，本发明提供了一种具有螺旋形的气体流动通道的动力单元以及具有同样的螺旋形的气体流动通道的动力装置；螺旋形的气体流动通道实现了轴向流动和周向流动的合成；螺旋形的气体流动通道绕轴向旋转时，外部的空气被螺旋形的气体流动通道吸入并提高总压，在螺旋形的气体流动通道中与燃料混合实现燃烧并形成燃气，燃气在螺旋形的气体流动通道中膨胀做功后排出到外部；做功的力可分解为轴向力和切向力；或仅为切向力；轴向力输出为推力，切向力输出为扭矩并驱动螺旋形的气体流动通道继续绕轴向旋转并吸入和提高空气总压；通过对螺旋形的气体流动通道的设计使得做功的力在轴向上和切向上可以有合理的分配以实现推力类动力装置和扭矩类动力装置。

动力单元的技术方案

提供一种动力单元，所述动力单元是包括压缩功能、燃烧功能和推进功能的螺旋结构；

所述动力单元前后贯通；所述动力单元包括压缩分段、燃烧分段和推进分段，所述压缩分段、所述燃烧分段、所述推进分段沿所述螺旋结构依次设置；所述压缩分段、所述推进分段均具有沿所述螺旋结构形成的气体流动通道；形成用于气体从所述压缩分段进入，流经所述燃烧分段并从所述推进分段排出到外部的螺旋形的气体流动路径；