涡流冲压发动机的制作方法

专利名称：涡流冲压发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷气发动机领域，具体是一种涡流冲压发动机。
技术背景
现有的喷气发动机主要有冲压发动机和涡轮、涡扇喷气发动机，它们都存在很 多缺陷。冲压发动机无法在低速下启动，涡轮、涡扇喷气发动机造价太高，它们普遍存 在燃料燃烧不够充分，能耗太高，喷射速度不够高，速度有极限，只能应用于飞行器等 缺陷。发明内容
本发明提供了一种全新结构的涡流冲压发动机，它可以实现低速启动，也可以 实现静态启动，不用很高的速度即可维持工作，它涡流燃烧，燃料燃烧充分，它喷射速 度更高，能量利用率更高。从外围到中心转速递增的涡流中心可产生更高的温度和压 力，使热功转化率更高。燃料集中在涡流中心燃烧，能量集中在涡流中心爆发，从外围 到中心转速递增的涡流可屏蔽高温，可避免缸壁烧损、磨损。喷射气流是一个从外围 到中心转速递增的螺旋气流，具有更快的喷射速度和喷射推力，始终具有加速度，在不 考虑推进阻力的情况下，它可以使飞行器速度无限提高，理论上可实现超光速，它可以 使飞行器产生现有喷气发动机无法实现的超高速，速度可以比现有喷气发动机百倍、千 倍、万倍的提高。它造价低廉，它可以带来喷气发动机的技术革命，可以广泛用于各种 飞机、火箭、飞行器、车、船上。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现
涡流冲压发动机，包括壳体、燃料系和点火系，壳体内腔横截面呈圆形，壳体 内设燃烧室和喷气室，燃烧室设燃烧室进气口和燃烧室出气口，燃烧室出气口连通喷气 室，燃烧室出气口横截面积小于燃烧室最大横截面积，喷气室内腔向喷气方向开口扩 张，燃烧室进气口连接进气室，对应燃烧室4设置燃料系和点火系。燃烧室进气口内设 进气通道，进气通道开口朝向燃烧室内腔横截面切线方向。进气室设有螺旋气流通道。 进气室中部设置圆锥体。进气室设置进气控制装置。进气室连接助燃气体供给装置。进 气控制装置设置密封开关装置。进气室连接风机。燃烧室进气口内设置活动挡板。
本发明的优点在于它充分利用了圆周运动，利用了涡流的作用，使燃料充分 混合，涡流延长了气流在燃烧室的滞留时间，更加有利于燃料充分燃烧，更加有利于维 持燃烧，同时使喷射气流形成一个从外围到中心转速递增的旋转前进的螺旋气流。螺旋 气流形成一个锥形锋面，椎尖高速旋转，螺旋气流就像旋转的弹头一样具有更快的推进 速度和更大的推力，喷气室的开口扩张使喷射气流更加不易受到周围气流的影响，更加 提高了喷射气流的速度。从外围到中心转速递增的涡流中心可产生更高的温度和压力， 使热功转化率更高。燃料集中在涡流中心燃烧，能量集中在涡流中心爆发，从外围到中 心转速递增的涡流可屏蔽高温，可避免缸壁烧损、磨损。进气室的增压大大提高了进气速度，使燃烧室内进气口处形成一个正压环境，大大避免了热堵现象，使涡流冲压发动 机可以低速启动。可以借助风机产生的高速气流或高压气体实现涡流冲压发动机静态启 动，使涡流冲压发动机可以应用于所有飞行器、车船上。
它产生一个始终保持加速度的推力，它对飞行器的推进速度在不考虑推进阻力 的情况下可以无限提高，飞行器将不存在极限速度。它可以使飞行器产生现有喷气发 动机无法实现的超高速，速度可以百倍、千倍、万倍的提高，理论上可实现超光速。推 进气流内众多粒子携带的能量可以更充分地转化为对飞行器的推力，可使飞行器更加节 能，它可以使飞行器产生现有喷气发动机无法实现的超低能耗，可使飞机能耗比现有火 车、轮船、汽车还低。
它可以用于各种车船动力，可利用喷气推力推动车船前进或后退，制造出全新 的喷气动力车船，可带来车船革命，可对现有车船进行改装。车船可取消离合器、变速 器、传动轴、传动轮、螺旋桨等机械传动系统，可带来简化操控程序、提高操控性能、 提高车船速度、减轻轮胎磨损、降低车体重量、降低能耗、平衡车辆前后轴重量分配、 节省车内空间、减轻车轮与铁轨磨损、平衡船体等诸多优点。
它具有低廉的使用成本、超长的使用寿命、超宽的燃料适用范围、超宽的使用 范围，节能环保、重量轻、噪音低、功率大、功率范围宽、体积小等等优点。本涡流冲 压发动机可基本解决机动车、飞行器的噪音污染以及空气污染，本涡流冲压发动机可取 代现有的一切类型喷气发动机，可带来喷气发动机革命。


附图1是本发明实施例之一的主视结构示意附图2是附图1的A-A向剖视结构示意附图3是本发明实施例之二的主视结构示意附图4是本发明实施例之三的主视结构示意附图5是本发明实施例之四的主视结构示意附图6是本发明实施例之五的主视结构示意附图7是本发明实施例之六的主视结构示意图；具体实施方式
本发明的主体结构是涡流冲压发动机，包括壳体1、燃料系2和点火系3，壳 体1内腔横截面呈圆形，壳体1内设燃烧室4和喷气室16，燃烧室4设燃烧室进气口 5和 燃烧室出气口 15，燃烧室出气口 15连通喷气室16，燃烧室出气口 15横截面积小于燃烧 室4最大横截面积，喷气室16内腔向喷气方向开口扩张，燃烧室进气口 5连接进气室6， 对应燃烧室4设置燃料系2和点火系3。
壳体1是本发明涡流冲压发动机的主体，可以使用多种合金材料铝合金、 不锈钢、钛合金、合金钢等，可以采用铸造工艺一次成型，也可以使用粉末冶金技术制 造，也可以使用高强陶瓷，可以用陶瓷材料一次性烧制而成，可以大大提高使用寿命。 壳体上可以加保温层来减少能量损耗，可以在壳体上设置很多辅助设施，可以直接将壳 体安装在飞行器或车船上。
燃料系2包括燃料管、燃料泵、雾化喷头等，涡流冲压发动机可使用液体、气 体、固体粉末、混合燃料等，可根据不同的燃料选用不同的燃料供给输送装置。液体或 气体燃料可以用燃料管直接输送，液体燃料稍微加压输送，液体燃料可在燃料管口设雾 化喷嘴，气体燃料可以利用气体压力自然输送，固体燃料可用气流输送。可设置点火 燃料，可用易燃燃料点火，涡流冲压发动机点火后即可使用任意燃料了，控制燃料供给 量，即可控制涡流冲压发动机功率输出大小。可使用煤炭作为航空燃料，只需将煤炭磨 成煤粉，加以净化，用高速气流输送即可，可使用常规燃料点火，点火后即可使用煤粉 了，使用煤炭可大大降低燃料成本，可解决石油危机。
点火系3包括电源、开关、高压变压器、电路、火花塞等，点火器可以用火花 塞，也可用高压电极，也可用等离子点火器。电源可以设置发电机，也可以直接利用外 部电源。
壳体1内腔横截面呈圆形，壳体1内设燃烧室4和喷气室16，可使燃烧 室4和喷气室16内可以形涡流。燃烧室和喷气室的中心轴线的长度比例可以选择 0.618 0.382，燃烧室和喷气室中心轴线的长度之和与燃烧室最大横截面直径的比例可 以选择1 0.382。
燃烧室4设燃烧室进气口 5和燃烧室出气口 15，燃烧室进气口 5开设在燃烧室 4的圆形侧壁上，可更好地使燃烧室4内形成涡流。燃烧室出气口 15开设在燃烧室4内 腔中心轴线上，可更好的形成螺旋推进的喷气。燃烧室出气口 15的面积与燃烧室进气口 5的面积的比例可以选择1 1至0.618 1之间，燃烧室进气口 5可以选择长方形或梯 形，长方形的长边或梯形的高与燃烧室的中心轴线平行，长方形的长边或梯形的高的长 度与燃烧室4中心轴线的长度的比例可以选择0.618 1至0.382 1之间。
燃烧室出气口 15连通喷气室16，使燃烧室喷出的高温高压气体直接进入喷气 室。
燃烧室出气口 15横截面面积小于燃烧室4最大横截面积，有利于提高燃烧室压 力，提高燃烧室蓄热能力，可更好地使燃烧室维持燃烧。燃烧室出气口直径与燃烧室最 大横截面直径比例可选择0.382 1。
喷气室16内腔向喷气方向开口扩张。可以更好的提高喷气速度，更好的利用能 量。燃烧室4与喷气室16内壁要制作的线条流畅，形成流线状，特别是燃烧室出气口 15 处更要线条流畅，使气流运动顺畅。
燃烧室进气口 5连接进气室6，进气室6可以汇聚气流，可提高燃烧室进气口 5 处的气体压力，进气室6可以根据需要采用密闭或开口。进气室6密闭时，可直接向进 气室6内供给高压气体或高压氧气，可使发动机实现静态启动，使发动机可以在大气层 内和太空中均可正常工作。进气室6开口时，开口朝向运动前方，加高进气室6，可利用 前进气流提高进气压力。
对应燃烧室4设置燃料系2和点火系3。燃料管口可设在燃烧室4中，可设在 燃烧室进气口5附近，可利用进气更好的混合燃料；燃料管口也可设在燃烧室4中心轴 线上，可使燃料直接进入涡流中心，可更有利于降低燃烧室和喷气室内壁温度，可更有 利于维持稀薄燃烧，更好地避免回火、热堵。可设置双燃料管，点火燃料管设在燃烧室 进气口 5附近，工作燃料管设在燃烧室4中心轴线上，可更好地实现点火，维持工作；燃料管口也可设在进气室6中靠近燃烧室进气口5附近，有利于燃料更好的雾化、混合；使 用固体火箭燃料时，可以将燃料管口设在燃烧室4中，可直接利用火箭燃料实现静态启 动。将点火器安装在燃烧室内即可，可以安装在燃烧室出气口 15附近，可以降低点火时 的回火。涡流冲压发动机一旦点火即可关闭点火系，可大大延长点火系的使用寿命。
燃烧室进气口 5内设进气通道7，进气通道7开口朝向燃烧室4内腔横截面切线 方向。可以使气流沿燃烧室4横截面切线方向进入燃烧室4，在燃烧室4内壁的作用下， 在燃烧室4中形成一个从外围到中心转速递增的涡流。
进气室6设有螺旋气流通道8。进气室6底部倾斜，沿燃烧室4外壁螺旋向上形 成一个圆环状螺旋气流通道8，螺旋气流通道8可以使气流形成一个沿燃烧室4外壁旋转 前进的高压气流。
进气室6中部设置圆锥体9。进气室6开口朝向运动前方时，可设置圆锥体9， 圆锥体9底面可以与燃烧室4外壁最大横截面相等，圆锥体9的锥尖角可以选择55.62 度，可以使气流运动顺畅，减轻气流摩擦。圆锥体9可以更好的提高燃烧室进气口 5处 的进气压力。
进气室6设置进气控制装置10。进气室6开口朝向运动前方时，可以在进气端 设置进气控制装置10。进气控制装置10可以设置成旋转活动挡板或阀门，旋转调节活动 挡板的角度即可控制进气量，进气控制装置10可利用电脑自动控制。进气控制装置10 可以避免飞行器高速运动时进气量过大，可避免发动机因进气量过大造成进气室内气体 压力过大，可避免燃烧室进气口 5因气流摩擦造成烧损，可避免涡流冲压发动机超负荷 运行造成烧损，可更好的控制发动机功率。控制进气量和燃料供给量即可控制发动机功 率。
进气室6连接助燃气体供给装置12。助燃气体可采用氧气或空气，可以将进 气室6直接密封，直接向进气室6供给氧气，利用氧气流量控制装置作为进气控制装置 10，可使涡流冲压发动机静态启动，可以在大气层内或太空中工作。缺点是增加氧气携 带量，优点是简化发动机结构，彻底杜绝氮氧化物等的排放，可以使排放更加环保，可 用于各种航空航天飞行器、车船等。可制造出全新的喷气动力车船，可带来车船革命， 可对现有车船进行改装。控制氧气供给量和燃料供给量即可控制发动机功率，添加燃料 的同时添加氧气即可。
进气控制装置10设置密封开关装置14。密封开关装置14可以采用阀门，可更 好的控制进气，密封开关装置14完全关闭后可使进气室6形成密闭空间。为减少氧气携 带量，进气控制装置10设置密封开关装置14，涡流冲压发动机启动时，将密封开关装置 14完全关闭，将高压氧气直接充入进气室6，使涡流冲压发动机开始工作。当飞行器达 到一定速度时，打开密封开关装置14，使空气开始冲入进气室6，逐渐关闭助燃气体供 给装置12，可节约氧气，大大减少氧气携带量。当飞行器到达太空时再关闭密封开关装 置14，同时打开助燃气体供给装置12，即可使涡流冲压发动机在太空中工作。涡流冲压 发动机用于航空飞行器时，可实现静态启动，飞行器启动、低速运动时，关闭密封开关 装置14、打开助燃气体供给装置12，飞行器高速运动后打开密封开关装置14、关闭助燃 气体供给装置12，可使用空气，可减少氧气携带量。密封开关装置14可采用自动阀控制 开关和流量，控制气体供给量和燃料供给量即可控制发动机功率，添加燃料的同时添加氧气即可。
进气室6连接风机11。风机11直径可以与进气室直径相同，风机11可设在涡 流冲压发动机中。风机11也可设在其它位置，可通过风管与涡流冲压发动机连接。风 机11设在涡流冲压发动机中时，风机11直径可以与燃烧室外部直径相等，风机11出气 口正对进气室的圆锥体，风机11周围设置进气通道，风机11与进气室6之间用板材连 接固定，板材相互之间构成进气通道。风机可以实现涡流冲压发动机的静态启动，使用 时用外部电源启动风机旋转产生高压气流，高压气流使涡流冲压发动机实现点火。当飞 行器运动速度达到一定程度时即可关闭风机11，当飞行器运动速度降到一定程度时重新 启动风机11。为启动风机11运转，可以另设发电电源，可以利用风能、太阳能等带动 发电机发电用于带动风机11运转同时也用于其它需要。风机11设在涡流冲压发动机中 时，也可利用风机11发电，飞行器一旦实现高速运动关闭风机后，高速气流可以带动风 机叶轮高速旋转，可以利用风机叶轮带动发电机发电，可以将发电线圈与起动线圈同时 装在风机电机内。在进气室进气端设置进气控制装置10，可以避免飞行器高速运动时进 气量过大，可更好的控制发动机功率，控制发动机进气量和燃料供给量即可控制发动机 功率。为减轻气流对风机电机部位的摩擦，可在风机电机上安装锥形罩，锥形罩锥尖朝 向气流，锥尖角可选用阳.62度。
燃烧室进气口 5内设置活动挡板13。活动挡板13贴在燃烧室进气口 5内沿上， 从燃烧室内将进气口 5盖住，当火箭运动到一定速度时，气流将活动挡板13逐渐冲开， 进气量逐渐加大，使燃烧室4内开始形成涡流，使涡流冲压发动机开始正常工作。可以 使用各种火箭燃料点火，可以将火箭燃料装在进气室圆锥体内，火箭燃料点火后在燃烧 室4中形成高压气体，高压气体喷出推动火箭运动，实现静态启动，火箭燃料的装入量 保证火箭运行速度达到打开活动挡板13即可，活动挡板13打开后，涡流冲压发动机即可 使用常规燃料。
为了减轻气流对进气室内壁的摩擦，可以在进气室内壁以及圆锥体表面设置螺 纹，为减轻气流对燃烧室、喷气室内壁的摩擦，也可以在燃烧室、喷气室内壁设置螺 纹，螺纹与气流作用，可以在进气室、燃烧室、喷气室内壁形成一层保护性气体附面 层，可以降低内壁的磨损。
本发明实施例之一的结构是壳体1内腔横截面呈圆形，壳体1内设燃烧室4和 喷气室16，燃烧室4设燃烧室进气口 5和燃烧室出气口 15，燃烧室出气口 15连通喷气室 16，燃烧室出气口 15横截面积小于燃烧室4最大横截面积，喷气室16内腔向喷气方向开 口扩张，燃烧室进气口 5连接进气室6，对应燃烧室4设置燃料系2和点火系3。进气口 6内设进气通道7，进气通道7开口朝向燃烧室4内腔横截面切线方向。进气室6设有螺 旋气流通道8。进气室6中部设置圆锥体9。
本实施例可作为机载火箭发动机使用，可利用飞机前进速度实现涡流冲压发动 机点火启动。
本发明实施例之二的结构是在实施例一的结构基础上，进气室6设置进气控 制装置10。进气控制装置10可利用电脑自动控制。本实施例可作为机载火箭发动机使 用，可利用前进速度实现涡流冲压发动机点火启动。可用于超高速火箭上，可以避免火 箭高速运动时进气量过大，可避免发动机因进气量过大造成熄火，可避免造成进气室内气体压力过大，避免燃烧室进气口 5因气流摩擦造成烧损，可避免涡流冲压发动机超负 荷运行造成烧损，可更好的控制发动机功率。控制发动机进气量和燃料供给量即可控制 发动机功率。
本发明实施例之三的结构是在以上实施例的结构基础上，进气室6连接助燃 气体供给装置12。可以将进气室6直接密封，直接向进气室6供给氧气，利用氧气流量 开关控制装置作为进气控制装置，可使涡流冲压发动机静态启动，可以在大气层内或太 空中运行，缺点是增加氧气携带量，优点是简化发动机结构，彻底杜绝氮氧化物等的排 放，可以使排放更加环保，可用于各种航空航天飞行器、车船、潜水器等。可制造出全 新的喷气动力车船，可带来车船革命，可对现有车船进行改装。控制氧气供给量和燃料 供给量即可控制发动机功率，添加燃料的同时添加氧气即可。
本发明实施例之四的结构是在以上实施例的结构基础上，进气控制装置10设 置密封开关装置14。密封开关装置14可以采用阀门，可更好的控制进气，可以将密封开 关装置14完全关闭，使进气室6形成密闭空间，将高压氧气直接充入进气室6，使涡流 冲压发动机正常工作。启动时将密封开关装置14完全关闭，将高压氧气直接充入进气室 6，使涡流冲压发动机开始工作，当飞行器达到一定速度时，打开密封开关装置14，使空 气开始冲入进气室6，逐渐关闭助燃气体供给装置12，可减少氧气携带量，当飞行器到 达太空时再关闭密封开关装置14，同时打开助燃气体供给装置12，即可使涡流冲压发动 机在太空中维持工作。本实施例可应用在所有的航空、航天飞行器领域，用于航空飞行 器时，可实现静态启动，飞行器高速运动后可使用空气，可减少氧气携带量，飞行器低 速运动时，关闭密封开关装置14、打开助燃气体供给装置12即可，控制气体供给量和燃 料供给量即可控制发动机功率，添加燃料的同时添加氧气即可。
本发明实施例之五的结构是在以上实施例的结构基础上，进气室6连接风机 11。本实施例可以实现涡流冲压发动机的静态启动，使用时用外部电源启动风机旋转产 生高压气流，高压气流使涡流冲压发动机实现点火，当飞行器运动速度达到一定程度时 即可关闭风机，当飞行器运动速度降到一定程度时重新启动风机。为启动风机运转，飞 行器上可以另设风机发电电源。风机设在涡流冲压发动机中时，可利用风机发电，飞行 器一旦实现高速运动关闭风机后，高速气流可以带动风机叶轮高速旋转，可以利用风机 叶轮带动发电机发电，可以将发电线圈与起动线圈同时装在风机电机内。在进气室进气 端设置进气控制装置10，可以避免飞行器高速运动时进气量过大，可更好的控制发动机 功率，控制发动机进气量和燃料供给量即可控制发动机功率。为减轻气流对风机电机部 位的摩擦，可在风机电机上安装锥形罩，锥形罩锥尖朝向气流，锥尖角可选用55.62度。
本实施例可应用在所有飞机上，可取代现有的所有喷气发动机，可大大降低飞 机发动机制造成本，大大降低能耗、降低排放，大大提高飞行速度。本实施例涡流冲压 发动机也可以用于各种车船动力，可利用车船前进动能、风能、刹车能或太阳能发电， 利用电瓶蓄电，用电能带动涡流冲压发动机内风机工作，使涡流冲压发动机维持工作。 可利用涡流冲压发动机产生的推力推动车船前进或后退，制造出全新的喷气动力车船， 可带来车船革命，可对现有车船进行改装。
本发明实施例之六的结构是在以上实施例的结构基础上，燃烧室进气口 5内 设置活动挡板13。活动挡板13贴在燃烧室进气口 5内沿上，从燃烧室内将进气口 5盖住，当火箭运动到一定速度时，气流将活动挡板13逐渐冲开，进气量逐渐加大，使燃烧 室4内开始形成涡流，使涡流冲压发动机正常工作。可以使用各种火箭燃料点火，可以 将火箭燃料装在进气室圆锥体内，火箭燃料点火后在燃烧室4中形成高压气体，高压气 体喷出推动火箭运动，实现静态启动，火箭燃料的装入量保证火箭运行速度达到打开活 动挡板13即可，活动挡板13打开后，涡流冲压发动机即可使用常规燃料。本实施例可 应用在航空飞行器领域，可简化结构，不用携带太多氧气，大大减轻重量。
工作原理本发明涡流冲压发动机可以在低速条件下启动，当达到一定运行速 度时，气流冲进进气室，在进气室中形成一个围绕燃烧室外壁向进气口方向旋转前进的 高压气流，气流通过进气通道沿燃烧室横截面切线方向冲进燃烧室，在燃烧室内壁的作 用下形成一个从外围到中心转速递增的涡流，当圆内各点作圆周运动时，受到的阻力从 圆外围到圆中心递减时，就会使进入这个圆周运动的场中的气体形成一个从外围到中心 转速递增的涡流气旋，气流需要同时沿着圆周运动的旋转轴方向做推进运动才能使这个 涡流气旋形成并且维持存在，就像水的漩涡运动、龙卷风的气流运动，涡流气旋的中心 具有更快的推进速度，推进速度也是从外围到中心递增，形成一个锥形锋面气流，使涡 流中心的旋转气流具有更快的推进速度和更大的推力。涡流气旋可以使新进入的燃料混 合气自动进入涡流中心，燃料在涡流中心燃烧产生热能，热能加快了涡流气旋从外围到 中心转速递增，加快了涡流中心转速，涡流使能量更多的汇聚在涡流中心，使涡流中心 形成更高的温度和压力，同时涡流可屏蔽能量，可降低涡流外围的温度和压力，降低对 燃烧室内壁的烧损，降低对涡流冲压发动机材料的要求，发动机可以使用一般的材料， 可以大大降低造价。
它充分利用了圆周运动和流体运动，利用了涡流使燃料充分混合，充分燃烧， 涡流延长了气流在燃烧室的滞留时间，更加有利于维持燃烧，同时使喷射气流形成一个 从外围到中心转速递增的涡旋推进气流，涡旋推进气流形成一个锥形锋面，椎尖高速旋 转，涡旋推进气流就像旋转的弹头一样具有更快的推进速度和更大的推力，喷射气流更 加不易受到周围气流的影响，更加提高了喷射气流的速度，同时化解了喷气噪音，使喷 气噪音很小。
燃烧室中的涡流旋转的转速与运动速度同步提高，进入燃烧室的物质会被自动 卷入涡流中心，就像水的漩涡一样。热带风暴、台风、龙卷风、水流的漩涡等都是一个 从外围到中心转速递增的涡流，该涡流都具有三个环区，从涡流中心向外依次是旋转 轴区域的柱状低压区、环筒状高压区、环筒状低压区。柱状低压区产生一个向外的斥 力，环筒状低压区产生一个向内的引力，引力和斥力共同作用产生了压力，产生了环筒 状高压区。
台风的三环结构可以说明问题，水的漩涡最明显，最直观，最容易观察到，水 的漩涡中心是空腔区，该区域压力也相应的最低，空腔区周围的水流速度最高，该区域 的压力也相应的最高，越往漩涡外围水流的速度越低，压力也相应的越低。
燃料燃烧使涡流中心产生高温、高压，随着运动速度的提高，环筒状高压区压 力同步提高，温度随压力提高同步提高，燃烧室中涡流中心产生出一个超高温高压的环 筒状高压区，运动速度很高时，涡流中心的环筒状高压区的温度和压力会很高。
燃烧室出气口收缩使燃烧室出气口区域的涡流中心的气体压力大大提高。燃料燃烧反应在涡流中心环筒状高压区发生，涡流可屏蔽能量，热反应与燃烧室内壁不直接 接触，不会对燃烧室内壁产生任何影响，从外围到中心转速递增的涡流实现了能量的隔 离，实现了涡流中心的超高温高压，解决了超高温高压环境的创造和控制难题。
涡流大大延长了燃料在燃烧室的运动距离和驻留时间，涡流内粒子相互之间都 存在相对运动，使燃料粒子与氧粒子更好的反应，特别是在涡流中心的环筒状高压区 内，粒子相互之间存在的相对运动速度更快，相互之间的摩擦压力更大，外界环境条件 温度更高，压力更大，可使燃料更快、更充分的与氧粒子反应，使燃料彻底燃烧充分， 同时可以实现燃料稀薄燃烧，可更好的维持燃烧。这些特点使发动机使用煤粉作燃料 时，也可以很轻松的做到燃料燃烧充分。
运动速度越高，燃烧室中涡流中心环筒状高压区的温度压力越高，能量集中在 涡流中心环筒状高压区爆发，高压气流总是向压力低的区域运动，涡流中心旋转轴区域 的柱状低压区自然就形成气流通道，也可称作能量通道，能量沿该通道紧贴环筒状高压 区内壁直接喷出，能量通道进一步提高了气流运动速度，提高了涡流中心的旋转速度， 提高了涡流的引力场效应，能量通道进一步避免了能量向涡流外围运动。燃烧室喷气口 的逐渐收缩更加剧了能量向环筒状高压区内壁运动，促使能量沿涡流中心旋转轴区域的 柱状低压区喷出，避免了燃烧室壁受到能量冲击。
涡流外围环筒状低压区内所有的点都向涡流中心运动，涡流外围环筒状低压区 可以改变向涡流外围运动的能量的运动方向，可化解向涡流外围运动的能量。涡流可起 到对能量的屏蔽作用，使能量难以传递到涡流外围，使燃烧室壁所受的温度和压力没有 多大变化。从外围到中心转速递增的涡流屏蔽能量，使燃烧室壁所受的温度和压力始终 不会太高，使燃烧室壁温度始终维持在一个稳定的范围内，使燃烧室不会被破坏。涡 流以及涡流中心的能量通道使燃烧室不易磨损、烧损，也使燃烧室内壁不会受到高压影 响，大大提高了发动机使用寿命，降低了发动机材料要求。
旋风外围可以将物体卷入旋风内，燃烧室内涡流跟旋风很相似，紧贴燃烧室内 壁的气体会被卷入气旋中，使燃烧室内壁处的气体压力很低，燃烧室内涡流转速很高 时，甚至形成负压。温度和压力成正比，燃烧室内涡流转速很高时，燃烧室内壁处的气 体温度和压力很低，这时的气体是燃料混合气，燃烧室内涡流转速很高时，涡流基本被 包裹在燃料混合气中。
热能通过辐射传递到燃烧室内壁后，被不断卷入涡流的气流带走，使燃烧室内 壁温度不会上升，热对流的传热方向与气流运动方向同向，热传导的传热速度远远低于 气流运动速度，所以热量不断地被卷入涡流的气流带走，带入涡流中心，使燃烧室内壁 保持相对较低的温度。传统冷却一般都采用外冷却，通过对缸体外壁冷却，通过缸体传 递热量，实现热平衡，造成了能量的大量损耗，也造成了缸壁烧损，使缸内温度受材料 限制无法实现更高的温度。本发动机实现了缸壁的内冷却，避免了能量损耗，避免了缸 壁烧损，解决了超高温环境的控制难题，解决了缸体材料问题，缸体材料使用常规材料 即可。
涡流产生的引力场效应使喷气形成一个从外围到中心温度逐渐提高的螺旋推进 的喷射气流，喷射气流外围的温度相对较低，使喷气室内壁的温度不会高。燃烧室出 气口的收缩，可以很好的保证燃烧室维持燃烧，同时可以保证燃料混合气都被卷入涡流中，燃烧室出气口内壁处的气体压力也不高，跟燃烧室内壁处的压力差不多，这些都大 大降低了燃烧室和喷气室的材料要求。
燃料最终在喷气室内燃尽，高温高压气体从喷气室喷出做功。在燃烧室内可以 看成是内燃，在喷气室内可以看成是外燃，内外燃相结合，最终实现燃料彻底燃尽、能 量充分转化。内燃更好的维持燃烧，外燃更好的充分做功。
运动速度和运动距离决定了能量释放的快慢和多少。喷气螺旋推进，大大提高 了喷气运动距离和喷气速度，使喷气更好的释放能量，使排气温度大大降低。再加上涡 流中心区产生的超高温高压大大提高了与外界的温差，所以大大提高了发动机的热工转 化效率，使发动机热效率非常高，使发动机非常节能。涡流燃烧使燃料充分燃烧，使发 动机非常环保。
物体从静止到高速运动，速度都是逐渐提升的，喷气发动机的喷气动力的反作 用力作用于飞行器，使飞行器获得了推力。推力来自喷射气流内众多粒子相互之间对 反作用力的传递以及喷射气流与外界空气的摩擦力。飞行器运动速度接近喷气速度时， 以飞行器为参照系飞行器外界的空气向飞行器前进方向的反方向以飞行器运动速度前 进，导致喷射气流与外界空气的摩擦力很小，最终导致不产生推力，使飞行器的加速能 力越来越差，导致飞行器速度在空气阻力的作用下难以再提高。如果喷射气流能够始终 遇到与飞行器运动方向和速度基本一致的空气，喷射气流将始终保持对飞行器的推力。
传统喷气发动机喷出的气流是直线运动的喷射气流，喷射气流横截面内众多粒 子基本都是以均勻一致的速度推进，喷射气流内众多粒子相互之间对反作用力的传递能 力很差，这就导致飞行器使用传统喷气发动机时，速度达到一个临界速度后，受阻力影 响速度难以再提升，在不考虑推进阻力的情况下速度也难以再提高。
从外围到中心转速递增的涡旋推进气流内众多粒子相互之间运动速度存在巨大 差异，涡旋推进气流横截面内不同区域粒子的推进速度存在巨大差异，涡旋推进气流横 截面内从中心到外围粒子的推进速度递减，运动速度慢的粒子远离飞行器的速度更慢， 运动速度快的粒子远离飞行器的速度更快，运动速度快的粒子会遇到运动速度慢的粒 子，导致众多粒子相互之间形成链式传递，它们对喷气反作用力的传递能力极高。从外 围到中心转速递增的涡旋推进气流源源不断地提供了与飞行器运动方向和速度基本一致 的粒子，这些粒子更好的传递了反作用力，它们对反作用力的传递能力与飞行器速度无 关。这些粒子将反作用力最终传递到了涡旋推进气流中心，使涡旋推进气流中心始终 产生一个速度与涡旋推进气流中心推进速度基本相等的推进力，该推进力速度始终大于 飞行器前进速度，该推进力速度减去飞行器前进速度基本等于涡旋推进气流中心推进速 度。
物体从高空坠落时，受引力影响，物体坠落速度会逐渐加快，使物体高速坠 落。涡旋推进气流对飞行器产生的推力与引力具有异曲同工之效，涡旋推进气流即使推 进速度不高，也可以使飞行器速度逐渐提高，逐渐不断地使飞行器形成极高的速度，在 不考虑推进阻力的情况下速度可以无限提高。它可以使飞行器产生现有喷气发动机无法 实现的超高速，速度可以比现有喷气发动机百倍、千倍、万倍的提高。
从外围到中心转速递增的涡旋推进气流内众多粒子运动有序，使反作用力传递 有序，不会使反作用力相互碰撞导致能量损失，涡旋推进气流内众多粒子携带的能量可更充分地转化为对飞行器的推力，可使飞行器更加节能。它可以使飞行器产生现有喷气 发动机无法实现的超低能耗，甚至可使飞机能耗比现有汽车、火车、轮船还低，同时可 以大大提高飞行器续航能力，几倍的提高航程。飞行器的前进阻力主要来自空气阻力， 汽车、火车、轮船的前进阻力除了来自空气阻力外还更多的来自地面摩擦或水流摩擦， 所以飞行器的前进阻力更小，只要采用更有效地推进方法即可使飞行器能耗大大降低。
涡流冲压发动机上的进气室对气流的增压大大提高了燃烧室进气口处的进气速 度，使燃烧室进气口处形成一个正压环境，涡流大大延长了运动距离，这些都大大避免 了热堵，使涡流冲压发动机可以低速启动。可以借助风机或压缩气体产生的高压气流实 现涡流冲压发动机静态启动，使涡流冲压发动机可以应用于所有飞行器、车船上。涡 流冲压发动机用在机载飞行器上，可利用飞机前进速度实现点火，可大大降低飞行器造 价。可以大大提高飞行器速度，速度比传统飞行器可以百倍、千倍、万倍的提高，它比 传统喷气发动机可以几倍的提高航程，可以大大缩小飞行器体积和重量，其航空、航天 价值巨大。它造价低廉，它可以带来喷气发动机的技术革命，可以广泛用于各种飞机、 飞船、火箭、飞行器、车船上。
涡流冲压发动机用在飞机上时，与现有喷气发动机安装方法基本一致。涡流冲 压发动机用在直升飞机上时，可取消螺旋桨、传动系等，保留尾翼。在直升机上方设置 一道或多道横梁，在横梁两端分别安装一个或多个涡流冲压发动机，涡流冲压发动机喷 气方向朝下即可。涡流冲压发动机工作使直升机起降，用尾翼保持直升机平衡、改变直 升机运动方向，尾翼风扇可用电机带动，直升机上设置发电电源即可，大型直升机尾翼 也可改成喷气式的，可用涡流冲压发动机取代风扇。可以制造出超大型直升机，运载量 甚至可以超过万吨巨轮，可以起吊、运输大型货物。本直升机飞行速度更高，能耗更 低，垂直起降，飞行高度不限，可以贴地飞行。本直升机底部装上车轮，涡流冲压发动 机装在可控旋转装置上，使涡流冲压发动机喷气方向可以立面旋转，即可使直升机即可 以在地上跑又可以在天上飞，成为地空交通工具。小型直升机可取代小汽车、客车，中 型直升机可取代货车，大型直升机可取代火车、轮船，可解决交通拥堵危机，可带来交 通革命。
涡流冲压发动机用在车船上，车船可取消离合器、变速器、传动轴、传动轮、 螺旋桨等机械传动系统，可带来简化底盘设施、简化操控程序、提高操控性能、提高加 速能力、提高车船速度、减轻轮胎磨损、降低车体重量、降低能耗、平衡车辆前后轴重 量分配、节省车内空间、可取消电气化铁路、减轻车轮与铁轨磨损、平衡船体等诸多优点ο
车船上可安装一台或多台涡流冲压发动机，可通过旋转涡流冲压发动机的喷气 方向实现车船调头，还可利用涡流冲压发动机喷气动力帮助车辆下坡、制动。涡流冲压 发动机喷气方向与水平面平行喷气，可更充分的利用喷气动力，避免能量损耗。
涡流冲压发动机用在摩托车上时，直接将涡流冲压发动机装在摩托车后部即 可；涡流冲压发动机用在小汽车上时，可将涡流冲压发动机装在汽车后部，可腾出原来 的发动机舱用作行李箱和吸能区，可使车辆前后轴重心更加协调平衡，更有利于车辆操 控。可在汽车后部车顶、行李箱盖或底盘设置安装涡流冲压发动机的可控水平旋转装 置，用电机控制水平旋转装置旋转实现涡流冲压发动机的喷气方向调头。使涡流冲压发动机向斜上方喷气，可利用喷气动力提高车轮与地面之间的附着力，使汽车更安全，可 使汽车实现更高的速度。设置安装涡流冲压发动机的可控水平旋转装置车辆转弯随动系 统，可利用喷气动力协助车辆保持平衡，减轻车辆侧倾、侧滑、甩尾，大大提高车辆过 弯能力。设置水平旋转装置车辆强力制动180度旋转系统，可利用涡流冲压发动机喷气 动力帮助车辆更好的实现紧急制动、长距离制动，缩短制动距离。涡流冲压发动机安装 在汽车底盘上时，可使安装涡流冲压发动机的可控水平旋转装置旋转轴与重力线成一定 倾斜角度，使汽车倒车时涡流冲压发动机向斜下方喷气，减轻倒车时汽车底部受高温气 体影响。涡流冲压发动机用于赛车将创造汽车运动史上的极限高速；
涡流冲压发动机用在火车上时，可在火车头内部两侧设置多个安装涡流冲压发 动机的可控水平旋转装置，使涡流冲压发动机喷气部位不超出火车两侧，使涡流冲压发 动机喷气方向与火车前进方向呈一定倾斜角度，向火车两侧倾斜喷气，即可实现火车头 的推进与后退；涡流冲压发动机用在动车组上时，可在每节车厢底盘两侧均设置多个安 装涡流冲压发动机的可控水平旋转装置，安装多台涡流冲压发动机，使涡流冲压发动机 喷气方向与火车前进方向呈一定倾斜角度，向火车两侧倾斜喷气，即可实现动车组的前 进与后退，使涡流冲压发动机向斜上方喷气，可利用喷气动力提高车轮与铁轨之间的附 着力，可彻底避免火车脱轨、翻车，可使火车更安全，可使动车组能够实现地面运动的 极限高速，可大大超过磁悬浮列车的速度；
涡流冲压发动机用在快艇、轮船等上时，可取消螺旋桨，可更加节能，提高航 速，可在船体两侧水线以上或甲板上设置多个安装涡流冲压发动机的可控立面旋转装 置，安装多台涡流冲压发动机，涡流冲压发动机安装在船体两侧时，可通过改变船体两 侧的涡流冲压发动机输出动力的大小和方向，直接利用喷气动力实现船体转弯、调头。 涡流冲压发动机喷气方向与水平面呈倾斜角度，向斜下方喷气，可利用喷气动力更好的 平衡船体，减轻船体受风浪影响颠簸摇晃，使船只运行更安全。可减少船体吃水深度， 减少船体与水流之间的摩擦阻力，提高船体运行速度，甚至可以使船近乎飞离水面，使 船近乎飞起来，形成水面飞行船，可大大提高船速。可利用电脑技术，设置自动旋转 调节装置，根据船速自动调节好喷气方向与水平面的倾斜角度，可更充分的利用喷气能 量、保持船体平衡。可控立面旋转装置旋转轴与水平面平行，可使可控立面旋转装置作 立面旋转，使涡流冲压发动机安装在船体两侧时，更好的协调、平衡船体。
涡流冲压发动机用在潜水器上时，可取消螺旋桨，可降低前进噪音，可更加节 能，提高航速，提高续航能力。涡流冲压发动机可采用本发明实施例之三的结构，可在 潜水器两侧设置多个可控立面旋转装置，可控立面旋转装置旋转轴与水平面平行，可使 可控立面旋转装置作立面旋转。将涡流冲压发动机安装在可控立面旋转装置上，可直接 将涡流冲压发动机浸在水中，发动机熄火时，将发动机喷气方向朝下，可利用发动机内 气体始终将水排开，可避免发动机内进水。发动机一旦进水，将发动机喷气方向朝下， 打开高压氧气，利用高压氧气将发动机内进水排出即可。设置多个点火器，每个点火器 电路均单独控制，可更好地保证点火成功。
发动机就是将燃料燃烧产生的热能转化为动能的工具，一台完美的发动机需具 有两个基本条件1、使燃料尽量充分燃烧，2、使能量尽量充分转化。另外它还要具 有简单的结构、简单的生产条件、低廉的造价、低廉的使用成本、超长的使用寿命、节能环保、重量轻、噪音低等条件。本涡流冲压发动机完全具备了这些条件，它实现了 燃料的最佳燃烧，实现了燃料燃烧产生的热能转化为动能的最佳方案。
本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描 述的技术内容均为公知技术。
权利要求
1.涡流冲压发动机，包括壳体(1)、燃料系(2)和点火系(3)，其特征在于壳体(1) 内腔横截面呈圆形，壳体(1)内设燃烧室(4)和喷气室(16)，燃烧室(4)设燃烧室进气口 (5)和燃烧室出气口(15)，燃烧室出气口(15)连通喷气室(16)，燃烧室出气口(15)横截 面积小于燃烧室(4)最大横截面积，喷气室(16)内腔向喷气方向开口扩张，燃烧室进气 口(5)连接进气室(6)，对应燃烧室⑷设置燃料系(2)和点火系(3)。
2.根据权利要求1所述的涡流冲压发动机，其特征在于燃烧室进气口(5)内设进气 通道(7)，进气通道(7)开口朝向燃烧室(4)内腔横截面切线方向。
3.根据权利要求1所述的涡流冲压发动机，其特征在于进气室(6)设有螺旋气流通 道(8)。
4.根据权利要求1所述的涡流冲压发动机，其特征在于进气室(6)中部设置圆锥体(9)。
5.根据权利要求1所述的涡流冲压发动机，其特征在于进气室(6)设置进气控制装 置(10)。
6.根据权利要求5所述的涡流冲压发动机，其特征在于进气室(6)连接助燃气体供 给装置(12)。
7.根据权利要求5或6任一项所述的涡流冲压发动机，其特征在于进气控制装置(10)设置密封开关装置(14)。
8.根据权利要求1、2、3、4或5任一项所述的涡流冲压发动机，其特征在于进气 室(6)连接风机(11)。
9.根据权利要求1、2、3、4或5任一项所述的涡流冲压发动机，其特征在于燃烧 室进气口(5)内设置活动挡板(13)。
全文摘要
涡流冲压发动机，包括壳体、燃料系和点火系，壳体内腔横截面呈圆形，壳体内设燃烧室和喷气室，燃烧室设燃烧室进气口和燃烧室出气口，燃烧室出气口连通喷气室，燃烧室出气口横截面面积小于燃烧室最大横截面积，喷气室内腔向喷气方向开口扩张，燃烧室进气口连接进气室，对应燃烧室设置燃料系和点火系。采用全新的进气方式，使发动机可以实现静态启动，充分利用圆周运动和流体运动，形成一个从外围到中心转速递增的涡流，利用涡流使燃料燃烧充分，避免燃烧室烧损，形成一个从外围到中心转速递增的螺旋喷射气流，该气流可以使飞行器速度无限提高，可以使飞行器产生现有喷气发动机无法实现的超高速，速度可以比现有喷气发动机百倍、千倍、万倍的提高。
文档编号F02K7/10GK102022223SQ20101050500
公开日2011年4月20日 申请日期2010年10月4日 优先权日2010年10月4日
发明者陈久斌 申请人:陈久斌