[实用新型]风动透平冲压发动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及热能与动力领域，尤其是一种风动透平冲压发动机。

背景技术

传统冲压发动机需要做高速运动才能获得足够高的气体压力，进而才能获得满意的燃烧环境，所以冲压发动机存在必须作高速运动(一般说来要达到数马赫以上)才能有效工作的难题。然而作如此高速的运动会产生一系列难以解决的问题，所以目前作为喷气式发动机被广泛应用的仍然是涡轮喷气发动机和涡扇发动机，这两种发动机由于转动轴和燃气透平都处于高温燃气之中，所以难以制造，成本也高，而且燃气透平的转速也很难达到更高的水平，由于燃气透平很难达到更高的水平，所以这两类发动机也很难在更高速度下使用。

如果能够发明一种充分利用冲压发动机和涡轮喷气发动机以及含涡扇发动机的各自优点，又能躲避在燃烧室内设置动力涡轮这一结构的新型发动机，就可以使喷气发动机的制造成本大幅度降低。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提出的技术方案如下：

一种风动透平冲压发动机，包括冲压进气道、燃烧室、推进喷管和风动透平，所述冲压进气道与所述燃烧室连通，所述燃烧室与所述推进喷管连通，在所述冲压进气道的前方和/或内部设压气机，所述风动透平对所述压气机输出动力。

所述压气机设在所述冲压进气道的前部。

所述压气机设在所述冲压进气道的中部。

所述压气机设在所述冲压进气道的后部。

所述压气机设在位于所述燃烧室前的所述冲压进气道的高静压区内。

所述风动透平经变速器对所述压气机输出动力。

所述变速器设为磁齿轮变速器。

所述风动透平和所述压气机在与前进方向垂直的方向上并列设置。

所述风动透平冲压发动机还包括氧化剂源，在所述燃烧室上设高压氧化剂导入口，所述氧化剂源经氧化剂高压泵与所述高压氧化剂导入口连通。

所述风动透平冲压发动机还包括火箭发动机，所述火箭发动机与所述推进喷管并列设置。

所述风动透平冲压发动机还包括风动透平涵道，所述风动透平设在所述风动透平涵道内，所述冲压进气道设在所述风动透平涵道内。

所述风动透平冲压发动机还包括风动透平涵道，所述风动透平设在所述风动透平涵道内，所述风动透平涵道设在所述冲压进气道内。

所述风动透平冲压发动机还包括风动透平涵道，所述风动透平设在所述风动透平涵道内，所述冲压进气道和所述风动透平涵道并列设置。

本实用新型的原理是利用冲压发动机作直线、曲线或圆周运动时在冲压发动机进气道以外形成的相对高速运动的气流推动风动透平，此风动透平对设置在冲压发动机燃烧室上游的压气机输出动力，此压气机将已进入冲压发动机进气道和/或将要进入冲压发动机进气道的气流进行增速增压，此被增速增压的气流在冲压发动机进气道的增压区内将动能转换成压力能，压力进一步提高，形成高效燃烧条件。进气和燃料在燃烧室内燃烧后通过推进喷管高速喷出，使冲压发动机获得推动力。

冲压发动机是目前结构最为简单的发动机，但是由于它的结构和循环形式使得高速气流只能对自身压缩，这样就要求高速气流具有相当高的速度(即动能)才能使燃烧室内的压力达到应有的高度，形成良好燃烧效率和高速喷射气流，为冲压发动机实现高推动力创造条件。为了实现这一过程，就必须使冲压发动机的运动速度达到数马赫以上，这样严重限制了冲压发动机实际应用。本实用新型所公开的风动透平冲压发动机的实质就是利用一部分高速气流帮助另一部分高速气流达到所需要的冲压条件和静压压力，实现冲压发动机的高效工作，其实质是把冲压压力和由风动透平所带动的压气机所产生的气体压力相叠加，以提高冲压发动机内燃烧反应前的气流的压力。

本实用新型所公开的风动透平冲压发动机由于在燃烧室以及在燃烧室以后的高温气流中不需要耐高温的造价昂贵的动力涡轮，所以可以制造出成本低的喷气发动机，可以用于制造各类飞行器，如飞机、导弹等。

本实用新型中，所谓的风动透平是指在气流作用下输出动力的透平(即叶轮机构)；所谓的冲压进气道是指冲压发动机的进气道(也称为扩压器)，高速气流在其内部将动能转化成压力能；所谓推进喷管是指将高温高压气体的能量变成气体的动能高速喷射获得反作用力的喷管；所谓压气机是指叶轮式压气机，空气在压气机内被升压；所谓风动透平涵道是指内部设有风动透平的气体通道，其作用是利用高速气流更有效地推到风动透平。