[发明专利]冲压转子发动机

说明书

技术领域：本发明涉及一种冲压转子发动机，通过对燃油燃烧做功输出动力的一种装置。

背景技术：目前，公知的发动机有活塞式、三角转子式、涡轮式。活塞发动机依靠燃油在燃烧室内燃烧推动活塞在气缸内做往复直线运动，再由连杆和曲轴将往复运动转化为曲轴旋转运动输出轴功率。活塞发动机的燃油在气缸内产生的膨胀气体不仅不能够向缸外输出喷气推力，还具有体积大、功效低、配器及曲轴连杆机构的零部件在工作过程中产生严重的振动及噪声等缺点；三角转子发动机由燃油燃烧推动茧状壳体内的三角转子作旋轮线旋转，并由与三角转子相联而套在主轴外缘上的大齿轮作偏心运动驱动主轴上的小齿轮转动做功输出轴功率。三角转子发动机的燃油在气缸内产生的膨胀气体同样不能够向缸外输出喷气推力，还具有低扭矩以及偏心振动等缺点；涡轮发动机由压缩机、燃烧室、涡轮机三大部份协同工作输出动力，涡轮发动机通过燃烧室燃烧的膨胀气体驱动涡轮转动能够以喷气推力和轴功率方式输出动力，但是涡轮发动机的燃油燃烧为非等压燃烧，其热力学效率较低，故通常采取增加压气机转速或增加叶轮级数提高增压比、大量喷射燃油以及提高涡轮前温度提高推重比等手段弥补和增加输出功率，从而衍生各机件在极端恶劣条件下的工作特点以及结构复杂、体积庞大、工作稳定性低、高耗油、机械制造难度大等缺点。

发明内容：本发明提供一种冲压转子发动机，通过燃烧缸内燃油在等容燃烧时产生的燃烧能量经动力切换装置切换入喷管内点然喷管内油气混合物共同汇成爆燃能量以冲压喷气推力输出动力的工作方式和切换为由燃烧缸内产生的爆燃能量推动转子转动以轴功率输出动力的工作方式。冲压转子发动机具有输出功率大、结构简单、工作平稳流畅、应用范围广的特点。

本发明解决技术问题所采用的方案是：由压缩缸、气阀、燃烧缸、动力切换装置、喷管等部分共同组成的冲压转子发动机中，由压缩缸内对称设置的两个压气腔承担进气、压缩工作，压缩气经气阀单向传输到燃烧缸中对称设置的两个燃烧腔中喷油、点火，通过动力切换装置将燃烧腔中点火燃烧的燃烧能量切换入喷管内点然喷管内油气混合物共同汇成爆燃能量完成喷气推力输出动力的工作方式和通过动力切换装置将燃烧缸内产生的爆燃能量切换为作用于转子转动推动主轴转动的轴功率输出动力工作方式。

本发明通过以下方法达到目的：各形状、结构相同的两部分缸体、转子、滑块等零部件组成压缩缸和燃烧缸，由压缩缸内对称设置的两个压气腔承担空气压缩工作，压缩气经过气阀单向输出.按工作方式需要由喷气推力输出动力的工作方式时，动力切换装置将压缩气输入燃烧缸内的两个燃烧腔和喷管中，由燃烧缸内燃油点火燃烧产生的燃烧能量进入喷管内点然喷管内油气混合物共同汇成爆燃能量以冲压喷气推力方式输出动力，按工作方式需要由轴功率输出动力的工作方式时，动力切换装置关闭向喷管内输送压缩气及燃油，由燃烧腔点火燃烧的膨胀气体作用于转子转动推动主轴转动输出轴功率.其特点是：两个圆环状壳体轴向前后串联构成压缩缸体和燃烧缸体.压缩缸体的两端由进端盖和输出端盖固定密封连接，在压缩缸体与两侧端盖密封连接构成的空间内安装由转子芯、两块相互套接的转子外轮和转子弹簧组成的前转子，安装的前转子将压缩缸体与两侧端盖密封连接所构成的空间分隔成两个位置对称、封闭的压气腔，由进气端盖、输出端盖、压缩缸体、前转子等零部件共同组成压缩缸.燃烧缸体的两端由输入端盖和排出端盖固定密封连接，在燃烧缸体与两侧端盖密封连接构成的空间内内装与前转子结构、形状相同的后转子，安装的后转子将燃烧缸体与两侧端盖密封连接所构成的空间分隔成两个位置对称、封闭的燃烧腔，由输入端盖、排出端盖、燃烧缸体、后转子等零部件共同组成燃烧缸.在进气端盖上对称设置两处进气口，进气口是空气进入压缩缸内两个压气腔的入口，在输出端盖上对称设置两处气出孔，气出孔是压缩气输出压缩缸外的出口，在输入端盖上对称设置两处气入孔，气入孔是压缩气输入燃烧缸内两个燃烧腔的入口，在排出端盖上分别对称设置两处喷入口和两处废气口.喷入口是以冲压喷气推力输出动力时爆燃气体高速喷入喷管的入口，废气口是做功废气排出的出口.在压缩缸与燃烧缸之间设置由阀盘、进气阀片、出气阀片组成的气阀，在进气阀片上对称设置两处阀片进气口，两处阀片进气口与两处气出孔分别由导气管相互连接，在出气阀片上对称设置两处阀片出气口，两处阀片出气口与两处气入孔分别由分流管相互连接，其中，分流管的支管进入喷管内，在喷管壁上还设置有喷油孔.在阀盘上对称设置两条弧形阀盘气口.压缩缸内两个压气腔中的压缩气分别经导气管连接气阀，压缩气通过气阀的单向输送一部分经分流管进入燃烧缸内的两个燃烧腔中，一部分进入喷管.在燃烧缸与喷管间设置有切换板，在切换板上对称设置有与排出端盖上两处喷入口相对应的通道口，当通道口切换到与喷入口对合位置时，燃烧腔的爆燃气体进入喷管，使喷管内经分流管进入的压缩气与燃油混合后的油气混合物迅速爆燃，膨胀气体和爆燃波能高速从喷管喷出产生推力，当通道口切换到与喷入口遮挡关闭位置时，分流管关闭向喷管输送压缩气，供油系统停止向喷管喷油，燃烧腔内的燃烧膨胀气体作用于后转子转动推动主轴转动输出轴功率.从压缩缸体外壁穿过内壁对称设置一弧形滑块通道，在通道内分别安装弧形前滑块，前滑块延伸入压缩缸内由前滑块端头与前转子工作面密封接触，前转子转动时，前滑块端头受前转子工作面的切线推力与滑块弹簧的弹性力的共同作用使前滑块在滑块通道内作弧线周期性往复滑动.前滑块滑动延伸入压缩缸内与压缩缸壁和前转子工作面相对应的面共同组成压气腔壁面，通过前转子转动，伴随前滑块延伸入压缩缸内长度的变化导致由前滑块组成的压气腔壁面积发生变化但位置未改变，由压缩缸体组成的压气腔壁面积及位置和由前转子工作面组成的压气腔壁面积及位置均发生变化，使压气腔的形状和体积发生周期性改变.从燃烧缸体外壁穿过内壁对称设置一弧形滑块通道，在通道内分别安装与前滑块组成及形状相同的后滑块，后转子转动时，两个燃烧腔的形状和体积发生与压气腔的形状和体积同样的周期性改变.当前、后转子转动的工作面与前、后滑块端头密封接触，随着转子轴心到转子工作面与滑块端头接触处的半径增大时，由前、后转子工作面的切线推力将前、后滑块在滑块通道内作离心弧线滑动，当前、后转子到达上止点时，前、后转子端头与前、后滑块接触的切线推力消失，由滑块弹簧的弹性力将前、后滑块在滑块通道内作向心弧线回缩滑动到转子轴心与转子工作面的最小半径位置.通过前、后转子的转动和前、后滑块以及滑块弹簧的共同作用，始终保持压缩腔、燃烧腔的形状和体积周期性变化和前、后转子工作面与前、后滑块密封接触.在燃烧缸体上还对称设置两处喷油孔和火花塞，在喷管上也设置有喷油孔.在前滑块和后滑块的顶部设置有配合前滑块和后滑块在滑块通道内作弧线往复滑动的滑块弹簧.主轴穿过进气端盖、前转子、输出端盖、阀盘、进气阀片、出气阀片、输入端盖、后转子、排出端盖、切换板.主轴与进气端盖、输出端盖、进气阀片、出气阀片、输入端盖、排出端盖旋转密封连接.主轴与切换板经轴承支撑连接.主轴与前转子、阀盘、后转子固定密封连接.前转子和后转子两端面分别与两侧端盖内壁旋转密封连接，前转子和后转子两端头分别与压缩缸体内壁和燃烧缸体内壁旋转密封连接，前滑块和后滑块端头分别与前转子和后转子工作面密封接触，前滑块和后滑块两侧面分别与相对应的两侧端盖内壁为弧线往复滑动密封连接，阀盘与两侧的进气阀片和出气阀片旋转密封连接.切换板与两侧的排出端盖、喷管密封连接，切换板上的通道口与喷入口遮挡切换连接.前转子在转动过程中周期性遮挡进气端盖内壁上的进气口，后转子在转动过程中周期性遮挡排出端盖内壁上的喷入口和废气口.