[发明专利]旋喷发动机

说明书

本发明是一种直喷推力、旋转扭力共同做功的旋转喷气发动机(旋喷发动机)。

旋喷发动机是结合了活塞发动机和喷气发动机原理，实现喷气发动机的推力技术优点和活塞发动机扭力优点的结合。汲取了活塞发动机压缩混合气后燃爆扭力大和喷气发动机旋转做功连续优点，克服活塞发动机无效震动、余热浪费和喷气发动机的高能耗低扭矩缺点，发明了旋喷发动机。旋喷发动机结构简单，效率高，燃烧完全，是区别传统活塞、转子、喷气、涡轮发动机结构特点，可以在对称旋转运动中连续做功，是利用液体燃料、气体燃料燃烧膨胀推动旋转轮做功的发动机，是活塞往复发动机技术的替代技术。

当前广泛应用在汽车、发电机、轮船、飞机上的燃料发动机是活塞发动机、喷气涡轮发动机以及日本马子达公司的转子发动机。没有检索到使用旋转轮压气、旋转扭力做功、尾气喷射气流直接产生推力的旋喷发动机。旋喷发动机是近百年来人们广泛研究探索的一项新技术，一直没有发明应用在汽车或飞行器上、做功效率超越活塞发动机或喷气发动机的旋喷发动机。传统活塞发动机结构复杂效率低，而涡轮喷气发动机推力大转矩小，无法直接应用在低速飞行器和汽车等领域。为了提高转矩、充分使用气流推力，根据环保、节能、高效的技术要求，在发动机领域成熟技术基础上，设计了旋喷发动机。

旋喷发动机相对于往复式活塞发动机来说，结构简单、重量轻、体积小、容易制造、成本低；旋喷发动机适应燃料范围更多，可以使用液体燃料、气体燃料，通过更换叶轮表面材料还可以使用化学燃料。由于采用模块设计，可以组合使用，适应不同功率要求。

旋喷发动机结构如图1(后45度斜视)、图2(俯视刨面)、图3(侧视)所示，前部增压进气道(①)用来为压气轮(②)提供高压空气以及缸内外冷却气流。增压进气风扇和发电机转子支撑复合在一起，直接在主轴(③)驱动下旋转。主轴两侧平行排布两根压气轮轴，三根轴一端安装变比齿轮组(④)，用来驱动压气轮和做功轮(⑤)。中心轴上还增加了润滑油泵以及启动机、动力输出离合器、尾部喷气换能做功轮(⑥)。在压气轮以及做功轮上分别安装缸体(⑦)、缸盖，确保各轮工作密封。一台旋喷发动机基本上由三套轮轴组成，也可以是两套或四套(图6①②)，本次采用三套设计。

三轴旋喷发动机由两个压气轮组(图4②)和一个做功轮(图4①)旋转排列成动态压气腔(图4③)和做功腔(图4④)。压气轮组围绕自身轴旋转，做功轮围绕中心轴旋转。为确保压气轮与做功轮能够完成压缩气体、形成做功腔、喷油腔，前端进气口开在压气开始角度内(图4⑤)，后端喷气口开在做功旋转角度内(图4⑥)，每个轮组轴端都安装变比齿轮(图4⑦)。变比齿轮确保中心轴带动做功轮旋转90度时压气轮旋转180度。压气轮180度旋转完成压缩气体与形成做功腔体任务。旋转发动机做功后尾气直接喷射，为回收低转速状态尾气能量，在尾喷口设计了换能涡轮，换能涡轮在整流尾喷气体同时也可以转换部分喷射推力为旋转扭力，辅助中心轴惯性连续旋转和克服吸气涡轮工作带来的阻力。中心轴上还安装润滑油泵，通过变比齿轮和各轴油道形成润滑油循环系统，给压气轮和轴承润滑以及散热。

旋喷发动机工作循环是：两个压气轮(图5②)在变比齿轮带动下通过进气道(图4⑤)吸如空气并旋转压缩缸内(图5④)混合气，压缩后的混合气在压气轮(图5②)和做功轮(图5①)形成的做功腔内(图5③)被火花塞点火燃烧。燃烧膨胀气体推动做功轮旋转，开始做功。做功轮和压气轮被膨胀气体推动继续旋转时，使做功腔体变形移动，到达和后喷气孔(图4⑥)连通状态，开始喷射燃烧后的气体。做功轮和后喷气孔存在5度旋转角度，爆燃气流继续喷射排放同时也产生动能推动做功轮继续旋转，两套轮组同时做功、排气、继续压气，这样就形成一个做功循环。每个做功循环压气轮旋转180度，做功轮旋转90度，做功轮360度旋转做功8次。每个做功循环同时完成吸气、喷油、压缩。依次完成点火、做功、喷气、缸内气流冷却。

旋喷发动机是连续旋转运行，没有了活塞发动机的往复运动，不需要连杆、曲轴以及气门等复杂结构。结构简单。但制造精度要求比较高，每个压气缸内壁和做功轮接触面均需要高精度打磨，压气轮也需要安装密闭刮片。采用润滑油辅助密闭。压气轮2根轴上油道和油泵、中心轴上四条油道形成润滑油循环。