[发明专利]一种喷气旋转发动机

权利要求书

1.一种喷气旋转发动机，其特征在于，它由机体(1)、喷气转子(2)、燃油系(3)、燃气系(4)、起动系(5)、功率输出装置(6)六部分构成；

喷气转子(2)的外形和质量分布相对于转轴严格对称，并具有足够大的结构强度，转子通过转轴、轴承安装在机体(1)上；在转子内部设有两条或两条以上相互之间分布对称的转子气路(7)和转子油路(8)；每条转子气路(7)由进气口(11)、离心空气压缩管(12)、燃烧室(13)、喷射管(14)四部分构成；进气口(11)在转子端面轴心附近，离心空气压缩管(12)连通进气口(11)和燃烧室(13)，燃烧室(13)在转子外侧，燃烧室(13)到轴心的距离远大于进气口(11)到轴心的距离，喷射管(14)的入口在燃烧室(13)，出口在转子侧面，喷射管(14)的中心线一般与转子切线平行，也可以跟转子切线有一小的夹角；燃烧室(13)和喷射管(14)的内壁衬有隔热耐温材料；转子油路(8)由进油孔(15)、离心燃油增压管(16)、喷油咀(17)三部分构成；进油孔(15)在转子轴心并通过转动密封件与供油管相连通，离心燃油增压管(16)连通进油孔(15)和喷油咀(17)，喷油咀(17)的开口在燃烧室(13)；以上方案适合于采用液体燃料的喷气旋转发动机；根据所用燃料不同，喷气转子(2)还有另外两种方案：一种是气体燃料式，其结构特点是没有转子油路(8)，气体燃料在进入转子前先与空气混合，再通过进气口(11)进入转子气路(7)；还有一种是火箭燃料式，其特点是自带有液体燃料和液体氧化剂，不需要空气即可工作，因而喷气转子(2)没有进气口(11)和离心空气压缩管(12)；火箭燃料式喷气旋转发动机的运转特性是燃烧室(13)的工作压力跟转子转速无关，发动机不需外加起动装置可自己起动；

燃油系(3)由燃油箱(21)、供油速度控制器(22)、供油管(23)、转子油路(8)几部分构成，供油速度控制器(22)能根据所发出的指令以及喷气旋转发动机运转工况给出合适的供油速度；

燃气系(4)的最完整组成方案由空气滤清器(31)、进气管(32)、前级空气压缩装置(33)、转子气路(7)、后级燃气能量转化装置(34)、排气管(35)构成；其中只有转子气路(7)是燃气系(4)不可缺少的核心部分；最简单的燃气系(4)结构方案仅有转子气路(7)构成；另外一种方案是燃气系(4)设有前级空气压缩装置(33)，但没有后级燃气能量转化装置(34)；前级空气压缩装置(33)的结构为一离心压缩机或轴流压缩机，它可以由喷气转子(2)驱动，也可以由后级燃气能量转化装置(34)驱动；后级燃气能量转化装置(34)可以为一涡轮机构，也可以为一活塞机构，其功能是把高压高速的燃气能量转化为机械功，后级燃气能量转化装置(34)与喷气转子(2)之间的气流参数耦合方式可以采用速度耦合，即喷气转子(2)喷出的气体压力基本等于大气压，燃气能量主要以动能形式存在，后级能量转化装置(34)的作用是把燃气的动能转化为旋转功；也可以采用压力耦合，即转子(2)喷出的气体速度基本为零，压力大于大气压，后级燃气能量转化装置(34)的作用是把燃气的压力势能转化为旋转功；

起动系(5)由起动机(41)、起动电路(42)、点火器(43)构成；起动机(41)的作用是在喷气旋转发动机起动时驱动喷气转子(2)转动，并使喷气转子(2)获得起动所必要的初速度；点火器(43)装在燃烧室(13)内，起动电路(42)和点火器(43)的共同作用是在喷气旋转发动机起动时，给燃烧室(13)进行初始点火；当喷气旋转发动机起动之后正常运转时，起动系(5)停止工作；

功率输出装置(6)的方案有四种：一是由喷气转子(2)的转轴直接输出，即由喷气转子(2)的转轴直接或通过齿轮传动驱动负载，是最普通的输出方式；二是由后级燃气能量转化装置(34)输出，这种方案的特点是喷气转子(2)仅作为燃气发生装置工作，它所产生的高压燃气在后级燃气能量转化装置(34)中转化为机械能，并驱动负载作功；三是以螺旋桨的方式输出，这种方案的结构特点是喷气转子(2)本身就做成外形为螺旋桨状，燃烧室(13)和喷射管(14)就设在桨叶的外端，喷气旋转发动机工作时，喷射管(14)直接推动螺旋桨转动；四是轴向推力输出，其结构特点是喷气转子(2)的喷射管(14)并不与转子切向平行，而是有一轴向分量，在喷气旋转发动机工作时，喷射管(14)喷出的气流除了有一切向推力推动转子转动外，还可产生一轴向推力；

喷气旋转发动机的每个部件可以有不同方案，这些方案相互组合可以给出多种不同形式的喷气旋转发动机，每种组合的基本要求是各部件之间能够相互配合并能安装成一个谐调一致的整体；

2.根据权利要求1给出的一种喷气旋转发动机，其特征在于，参数之间的基本关系是η＝V²/(W₀²+V²)，P＝0.13S_kρ₀W₀³η(1-η-T₀/T)/(1-η)⁵，其中，V为燃烧室(13)转动线速度；T为燃烧产物温度；S_κ为喷射管(14)临界截面面积；η为理想热功转化效率；P为发动机理想功率；ρ₀为进气口(11)空气密度；T₀为进气口(11)空气温度；W₀为进气口(11)空气最大喷射速度。