[发明专利]一种吸水增程节能减排绿色航空发动机

说明书

本发明涉及一种吸水增程节能减排绿色航空发动机，在原有喷气发动机结构基础上增加了吸水储水装置，该装置由吸水进气口、主储水箱、导热片、树脂焚烧通道、储水箱压水传动杆、尾喷水口输水导管、尾部蒸发水箱、尾喷水口、机身至发动机水仓连接口以及加热片漏水口组成。利用高性能吸水材料在高空大气层中吸收水分，注入燃烧室，参与提高喷气式发动机的推力。吸水材料中的水分在燃烧室中吸热蒸发成水蒸气，这一过程消耗了部分热能，实现降温保护。同时涵道内流动工质的整体温度被降低，喷气尾焰温度也随之降低，减少热能耗散。本发明不仅可以运用在飞机上，还可用于火箭发射初期阶段，鱼雷潜行，及其他陆地飞行器大气层内的推进，具有广泛应用潜力。

技术领域

本发明属于能源动力及航空航天领域，涉及一种吸水增程节能减排绿色航空发动机。

背景技术

喷气发动机是一种通过喷气产生推力的反作用式发动机。广义上的喷气发动机包括火箭发动机和空气喷气发动机。火箭发动机的燃料和氧化剂均由飞行器携带，以燃料种类分为固体燃料火箭发动机和液体燃料火箭发动机,特点是能在大气层外工作；空气喷气发动机不自带氧化剂而从大气中吸取空气作为氧化剂，包括冲压发动机、脉冲发动机、涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机等。

对于喷气式航空发动机，其基本原理为牛顿第三定律，该定律表述为：“作用在一物体上的每一个力都有一方向相反大小相等的反作用力。”就飞机推进而言，“物体”是通过发动机时受到加速的空气。产生这一加速度所需的力，必然有一大小相等方向相反的反作用力作用在发动机上，此即为飞机飞行的推进力。喷气发动机用类似于螺旋桨/发动机组合的方式产生推力。二者均靠短时间内将大量气体向后推来实现飞机的推进，前者是以比较低速的大量空气滑流的形式，而后者是以极高速的燃气喷气流形式。根据动量定理，可估算发动机的推力为：

F＝W_oc_o-W_ic_i

其中W_i为被吸入发动机的空气质量流量(Kg/s),c_i为进气流速(m/s),W_o为排出发动机的燃气质量流量(Kg/s),c_o为燃气喷出流速(m/s)。由上面公式可知，燃气的质量流量以及燃气喷出的流速越大，发动机的动力越足。

涡轮喷气发动机具有加速快、设计简便等优点，是较早实用化的喷气发动机类型。但如果要让涡喷发动机提高推力，则必须增加燃气在涡轮前的温度和增压比，这将会使排气速度增加而损失更多动能，于是产生了提高推力和降低油耗的矛盾。而涡喷发动机油耗大，对于商业民航机来说是个致命弱点。

由于飞机自身携带燃料量有限，飞行距离便受到限制。现有的解决措施有两种，一是设计携带燃料量更大的飞机，二是实行空中加油。现代化的空中加油作业多用于军用战斗机，需要飞行员正确且细心的操作，以及加油机与受油机的配合协调，才能安全完成加油任务。安全可靠且高效地增加飞行航程手段仍在探索中。

此外，喷气式发动机高温尾气排放不仅意味着能量的浪费，对发动机本身的耐热性也产生了极大的挑战。一些喷气式发动机采用航空燃油降温，必然导致燃油的浪费，这也限制了飞机的性能和飞行里程。

同时，航空燃料燃烧生成的温室气体如二氧化碳等，会造成温室效应，影响人类生存环境，少量的含硫含氮气体还会导致环境污染。

大气层中除了含有氮气、氧气等空气主要成分外，还含有水分，云层中的水分储存量巨大。氮气的物理化学性质相对稳定，不活泼。氧气是常见的氧化剂，可以参与燃烧反应。水作为一种常见物质，相变潜热大，具有很好的利用价值。如果将空气中尤其是云层中的水分收集起来对喷气式发动机加以利用，对增加发动机推力，降低排放尾气温度以及减少温室气体排放有着极大的潜力。

综上所述，提高推力，增加飞行里程而尽可能不增加油耗，减小能源浪费和有害气体排放，是研发新型喷气式发动机，提升现有发动机工作效能的关键所在。

发明内容