专利名称：热冲压发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷射推进领域，尤其涉及一种冲压发动机。
背景技术：
以空气为氧化剂源的发动机中，除冲压发动机外，其他所有发动机均是通过运动部件(例如活塞、叶轮等)对空气进行压缩，这一过程不但要经过热功转化机构，而且由于运动部件的存在，使系统复杂、制造技术要求和成本高。然而冲压发动机需要发动机作高速运动，这严重影响了冲压发动机的应用。因此，需要发明一种能够在低速运动状态或静止状态，不通过运动部件就能对空气进行压缩的机构。
发明内容
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下一种热冲压发动机，包括通道和加热室，所述通道包括液体入口和气体出口，其中，所述气体出口与推进喷射管连接；所述加热室设置在所述通道的液体入口和气体出口之间，所述通道的液体入口和所述燃烧室之间设有液体螺旋桨，所述通道的气体出口和所述燃烧室之间设有动力涡轮，所述动力涡轮对所述液体螺旋桨输出动力。从所述通道的液体入口进入所述通道的液体经所述液体螺旋桨加压后在所述加热室的作用下气化，气化后的气体对所述动力涡轮作功后从所述通道的气体出口经推进喷射管喷出，所述热冲压发动机工作在液体内。选择性地，所述加热室设置在所述通道上或设置在所述通道内。选择性地，所述加热室设为内燃气化室或外燃气化室。—种热冲压发动机，包括缩扩通道和加热室，在所述缩扩通道的高静压区上设高压流体导出口，在所述缩扩通道的低静压区上设流体喷嘴，所述流体喷嘴的喷射方向以所述流体喷嘴所在处所述流体喷嘴外围的流体的流动方向为总体指向，所述高压流体导出口经流体连通通道与所述流体喷嘴连通，所述加热室设置在所述流体连通通道上或所述加热室设置在所述流体连通通道内。一个所述高压流体导出口经流体连通通道与两个或两个以上所述流体喷嘴连通， 所述流体喷嘴并联设置或串联设置。所述加热室设为内燃加热室，或所述加热室设为外燃加热室。所述缩扩通道的缩扩通道气体出口与推进喷射管连通，或在所述缩扩通道的缩扩通道气体出口内设动力涡轮，或在所述缩扩通道的缩扩通道气体出口处设动力涡轮，或所述缩扩通道的缩扩通道气体出口与活塞发动机燃烧室连通。在所述高压流体导出口和所述加热室之间的所述流体连通通道上设控制阀。所述热冲压发动机还包括压气机，所述压气机的压气机压缩气体出口与所述缩扩通道的缩扩通道流体入口连通，在所述缩扩通道的缩扩通道气体出口内或在所述缩扩通道的缩扩通道气体出口处设动力涡轮，所述动力涡轮对所述压气机输出动力；在所述动力涡轮上设动力输出轴，对外输出旋转动力，或所述动力涡轮的气体出口与推进喷射管连接，对外输出喷气推进动力。于所述缩扩通道内在所述高压流体导出口处或在所述高压流体导出口后方设缩扩通道燃烧室。在所述缩扩通道的前方设增压装置。所述热冲压发动机设在旋转结构体上，所述旋转结构体对外输出旋转动力。所述流体喷嘴与射流泵的动力流体喷嘴连通。在所述缩扩通道的缩扩通道气体出口处，和/或在所述高静压区上，和/或在所述高压流体导出口和所述加热室之间的所述流体连通通道上设冷却器。所述热冲压发动机还包括惯性叶轮，所述惯性叶轮设在所述缩扩通道内，和/或所述惯性叶轮设在所述流体连通通道内。在所述流体连通通道内于所述加热室的上游设压气机，在所述流体连通通道内于所述加热室的下游设动力涡轮，所述动力涡轮对所述压气机输出动力。所述热冲压发动机还包括火箭引射喷管，所述火箭引射喷管设在所述流体连通通道内，和/或所述火箭引射喷管设在所述缩扩通道的气体入口处，和/或所述火箭引射喷管设在所述缩扩通道内，和/或所述火箭引射喷管设在所述缩扩通道的气体出口处，所述火箭引射喷管的气体出口的气体喷射方向以所述火箭引射喷管的气体出口处的所述火箭引射喷管的气体出口外围的气体流动方向为总体指向，所述火箭引射喷管与火箭燃烧室连
ο 在所述缩扩通道内于所述流体喷嘴的后方设乏气导出口。一种提高所述热冲压发动机效率和环保性的方法，调整即将开始作功的气体工质的温度到2000K以下，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，使即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。本发明的原理是，在所述通道内或所述通道上设气化室的结构中，由所述通道的液体入口进入所述通道内的液体在所述气化室的作用下发生气化形成气体工质，此气体工质从所述通道的气体出口喷出获得喷气推进动力或此气体工质推动动力涡轮对外输出旋转动力；在设有所述流体连通通道的结构中，在流体为气体的情况下，所述高静压区内的一部分气体流入所述流体连通通道内，此气体在所述加热室的作用下升温膨胀后自所述流体喷嘴喷出的同时，使所述缩扩通道内的其他气体被加速进入高静压区，所述高静压区内的另一部分气体自所述缩扩通道气体出口喷出获得喷气推进动力或此气体推动动力涡轮对外输出旋转动力；在设有所述流体连通通道的结构中，在流体为液体的情况下，此液体在所述流体喷嘴喷出的高温气体的作用下被气化后进入所述高静压区，所述高静压区内的一部分气体流入所述流体连通通道内，此气体在所述加热室的作用下升温膨胀后自所述流体喷嘴喷出，所述高静压区内的另一部分气体自所述缩扩通道气体出口喷出获得喷气推进动力或此气体推动动力涡轮对外输出旋转动力。本发明中，所谓总体指向是指两股流体流之间的夹角小于90度。本发明中，所谓的冷却器是指一切可以对气体进行降温的装置，例如散热器、混合式降温器(与冷流体混合降低气体温度的装置)等，其目的是对即将被压缩的气体、在压缩过程中的气体和已经被压缩的气体进行降温。
本发明中，所谓作功机构是指活塞作功机构或动力透平等作功机构，其作用是利用由燃烧室来的工质进行膨胀作功；所谓作功机构燃烧室是指为所述作功机构提供工质的燃烧室。本发明中，所谓的串联设置是指在流体流动的流动流上处于上下游关系的设置方式，所谓的并联设置是指在流体流动的流动流上处于同一流动界面上，不存在上下游关系的设置方式。本发明中，所谓的后方是指在流体流动的流动流上处于下游的位置；所谓的前方是指在流体流动的流动流上处于上游的位置。本发明中，所谓的上游是指在流体流动的流动流上处于来流方向的位置，当把流体流动的流动流比作河流时，所谓的上游相当于河流的上游；所谓的下游是指在流体流动的流动流上处于去流方向的位置，当把流体流动的流动流比作河流时，所谓的下游相当于河流的下游。本发明中，当所述流体连通通道连通的所述低静压区处于同一个所述流体连通通道连通的所述高静压区的上游时，利用了正反馈作用，提高对气体的压缩作用以及提高对流体的加速作用；所谓正反馈作用是指所述热冲压发动机运动速度越快，所述通道和所述缩扩通道内的工质流动速度越快，所述静压区的压力也越大；所述流体连通通道内的压力越大，从所述流体喷嘴喷出的工质速度也就越快，从所述流体喷嘴喷出的工质速度越快，所述静压区的压力也就越大，所述静压区的压力越大，所述流体连通通道内的压力也就越大。本发明中，在所述热冲压发动机启动时，所述通道在液体中具有一定的初速度，或液体以一定的初速度向所述通道内流入。本发明中，在所述热冲压发动机启动时，所述缩扩通道在液体中具有一定的初速度，或液体以一定的初速度向所述缩扩通道内流入；或所述流体连通通道中的流体具有一定的初速度。本发明中，在所述热冲压发动机启动时，所述缩扩通道在气体中具有一定的初速度，或气体以一定的初速度向所述缩扩通道内流入；或所述流体连通通道中的气体具有一定的初速度。本发明中，所述热冲压发动机可以设为鱼雷发动机；所述热冲压发动机可以设为在水下工作的发动机。本发明中，所述热冲压发动机设为鱼雷发动机是指用本发明所公开的热冲压发动机代替鱼雷的发动机。本发明中，所述乏气导出口是指将经射流泵做功膨胀后与被引射气体没有混合或混合程度较小的温度较高的气体(即乏气)导出的气体出口，设置所述乏气导出口的目的是为了将经所述加热室加热后再经所述流体喷嘴喷射出的对所述缩扩通道入口处的气体进行了引射作功但没有混合或没有完全混合的气体导出，以提高所述热冲压发动机的效率。本发明中，不设所述流体连通通道的热冲压发动机适用于水下工作；设置所述流体连通通道的所述热冲压发动机适用于水下工作，也适用于在大气中工作。当设置所述回流管的所述热冲压发动机在大气中工作时，可以用作一切大气层飞行器的发动机，包括飞机发动机、导弹发动机等。
本发明中所述的加热器可以设为锅炉。本发明中，所谓的火箭引射喷管是指以引射为目的的火箭喷管。设置所述火箭引射喷管的目的是为了启动所述热冲压发动机，或在特殊情况下作为辅助手段增加所述热冲压发动机的输出功率，或在特殊情况下作为辅助手段保证所述热冲压发动机正常工作。本发明中，所谓的惯性叶轮是指具有一定转动惯量的叶轮机构，它在气流作用下发生旋转，旋转的速度因流量变化而变化，但由于其自身存在转动惯量，所以其转速变化会滞后气体流动速度的变化，它的目的是维持气流流动的平稳性，增加所述热冲压发动机的易控性，以保持所述热冲压发动机的平稳工作；其工作原理是当气体流速突然增加时，所述惯性叶轮会将气体流动动能的一部分变成自身的旋转动能，从而减缓气体流动速度的激增，当气体流速突然减小时，所述惯性叶轮会将自身的旋转动能变成推动气体流动的能量， 从而减缓气体流动速度的锐减。在实际实施中，要根据实际情况确定该所述惯性叶轮的尺寸、形状以及转动惯量的大小。本发明中，所述惯性叶轮可以设为经离合器与启动马达连接，所述惯性叶轮作为所述热冲压发动机的启动压气机使用。本发明中，流体流速发生变化时会引起静压的变化(所谓静压是指在与流体流动方向相垂直的方向上的压强)，从而形成静压高低不同的区域，所谓的低静压区是指静压低的区域，所谓高静压区是指静压高的区域。本发明中，图43是气体工质的温度T和压力P的关系图，O-A-H所示曲线是通过状态参数为^SK和0. IMPa的0点的气体工质绝热关系曲线；B点为气体工质的实际状态点，E-B-D所示曲线是通过B点的绝热关系曲线，A点和B点的压力相同；F-G所示曲线是通过2800K和10MPa(即目前内燃机中即将开始作功的气体工质的状态点)的工质绝热关系曲线。本发明中，图43中的ρ = CTh中的K是气体工质绝热指数，P是气体工质的压力， T是气体工质的温度，C是常数。本发明中，所谓的类绝热关系包括下列三种情况1.气体工质的状态参数(即工质的温度和压力)点在所述工质绝热关系曲线上，即气体工质的状态参数点在图43中 O-A-H所示曲线上；2.气体工质的状态参数(即工质的温度和压力)点在所述工质绝热关系曲线左侧，即气体工质的状态参数点在图43中O-A-H所示曲线的左侧；3.气体工质的状态参数(即工质的温度和压力)点在所述工质绝热关系曲线右侧，即气体工质的状态参数点在图43中O-A-H所示曲线的右侧，但是气体工质的温度不高于由此气体工质的压力按绝热关系计算所得温度加1000K的和、加950K的和、加900K的和、加850K的和、加800K的和、加750K的和、加700K的和、加650K的和、加600K的和、加550K的和、加500K的和、加 450K的和、加400K的和、加350K的和、加300K的和、加250K的和、加200K的和、加190K 的和、加180K的和、加170K的和、加160K的和、加150K的和、加140K的和、加130K的禾口、 加120K的和、加IlOK的和、加100K的和、加90K的和、加80K的和、加70K的和、加60K的和、加50K的和、加40K的和、加30K的和或不高于加20K的和，即如图43所示，所述气体工质的实际状态点为B点，A点是压力与B点相同的绝热关系曲线上的点，A点和B点之间的温差应小于 1000K、900K、850K、800K、750K、700K、650K、600K、550K、500K、450K、400K、350K、300K、250K、200K、190Κ、180Κ、170Κ、160Κ、150Κ、140Κ、130Κ、120Κ、110Κ、100Κ、90Κ、80Κ、70Κ、 60Κ、50Κ、40Κ、30Κ 或小于 20Κ。本发明中，所谓类绝热关系可以是上述三种情况中的任何一种，也就是指即将开始作功的气体工质的状态参数(即气体工质的温度和压力)点在如图43所示的通过B点的绝热过程曲线E-B-D的左侧区域内。本发明中，所谓的即将开始作功的气体工质是指即将膨胀作功的气体工质。本发明中，将即将开始作功的气体工质的状态参数(即气体工质的温度和压力) 符合类绝热关系的发动机系统(即热动力系统)定义为低熵发动机。本发明中，调整所述冷却器的冷却强度，调整所述加热室的加热强度，调整所述加热室气体出口的流动阻力，使所述加热室出口处的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。本发明中，调整所述冷却器的冷却强度，调整所述缩扩通道高静压区的气体的温度和压力，进而调整即将开始作功的气体工质的温度到2000Κ以下，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上。本发明中，即将开始作功的气体工质是指作功机构燃烧室内的气体工质。本发明中，所谓的流体连通通道是指将所述高静压区内的气体流送到所述低静压区内的连通通道，其作用是利用高静压区和低静压区的静压压差将工质输送到所述流体喷嘴；所谓的控制阀可以是受控阀或自由逆止阀，所谓自由逆止阀是指靠压差打开或关闭的单向阀，其作用是防止所述流体连通通道内的流体倒流。本发明中，所谓的通道是指流体流道的空间，例如管道等。本发明中，所谓缩扩通道是指具有缩扩区域的通道；所谓缩扩区域是指所述通道的流通截面积由大变小或由小变大的区域；所谓缩扩通道包括文丘里管、冲压发动机进气道等；所谓冲压发动机进气道是指冲压发动机中的将高速气体转换成高压气体的进气通道。本发明中，所谓气化室是指一切可以将进入通道内的液体进行气化的空间或装置，包括内燃气化室、外燃气化室等，其能源可以是燃料，也可以是电能、微波等；所谓内燃气化室是指将氧化剂、还原剂和需要被气化的液体注入燃烧室内，在氧化剂和还原剂发生燃烧化学反应的产物直接与需要被气化的液体混合，将热量传递给需要被气化的液体的同时发生气化过程或临界化过程或超超临界化过程或达到更高的压力和温度状态的过程的装置；所谓的外燃气化室是指气化锅炉；本发明中，所谓加热室是指一切可以将进入通道内的气体进行加热升温的空间或装置，包括内燃加热室、外燃加热室等，其能源可以是燃料，也可以是电能、微波等；所谓内燃加热室是指内燃燃烧室；所谓的外燃加热室是指加热锅炉；所述喷射管可以是拉瓦尔喷管，或其他类型的喷管；所谓的增压装置是将气体进行增压的装置，它与压气机的区别在于，其出口处的压力较低，其目的在于增加所述缩扩通道内的气体的流动速度。本发明中，所谓的射流泵是指通过动力流体引射非动力流体，两流体相互作用从一个出口排出的装置，所谓的射流泵可以是气体射流泵(即喷射泵)，也可以是液体射流泵；所谓的射流泵可以是传统射流泵，也可以是非传统射流泵。本发明中，所谓的传统射流泵是指由两个套装设置的管构成的，向内管提供高压动力流体，内管高压动力流体在外管内喷射，在内管高压动力流体喷射和外管的共同作用下使内外管之间的其他流体(从外管进入的流体)沿内管高压动力流体的喷射方向产生运动的装置；所谓射流泵的外管可以有缩扩区，外管可以设为文丘里管，内管喷嘴可以设为拉瓦尔喷管，所谓的缩扩区是指外管内截面面积发生变化的区域；所述射流泵至少有三个接口或称通道，即动力流体喷嘴、射流泵低压流体入口和射流泵流体出口。本发明中，所谓的非传统射流泵是指由两个或两个以上相互套装设置或相互并列设置的管构成的，其中至少一个管与动力流体源连通，并且动力流体源中的动力流体的流动能够引起其他管中的流体产生定向流动的装置；所谓射流泵的管可以有缩扩区，可以设为文丘里管，管的喷嘴可以设为拉瓦尔喷管，所谓的缩扩区是指管内截面面积发生变化的区域；所述射流泵至少有三个接口或称通道，即动力流体喷嘴、射流泵低压流体入口和射流泵流体出口 ；所述射流泵可以包括多个射流泵动力流体喷嘴，在包括多个射流泵动力流体喷嘴的结构中，所述射流泵动力流体喷嘴可以布置在所述射流泵低压气体入口的管道中心区，也可以布置在所述射流泵低压气体入口的管道壁附近，所述射流泵动力流体喷嘴也可以是环绕所述射流泵低压气体入口管道壁的环形喷嘴。本发明中，所述射流泵包括多级射流泵，多股射流泵和脉冲射流泵等。本发明中，根据压缩领域和发动机领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统。本发明的有益效果如下本发明所述的热冲压发动机在没有运动部件的前提下，就可以产生喷射推进动力或旋转动力。
图1是本发明实施 歹1的结构示意图
图2是本发明实施 歹2的结构示意图
图3是本发明实施 歹3的结构示意图
图4是本发明实施 歹4的结构示意图
图5是本发明实施 歹5的结构示意图
图6是本发明实施 歹6的结构示意图
图7是本发明实施 歹7的结构示意图
图8是本发明实施 歹8的结构示意图
图9是本发明实施 歹9的结构示意图
图10是本发明实施列10的结构示意图
图11是本发明实施列11的结构示意图
图12是本发明实施列12的结构示意图
图13是本发明实施列13的结构示意图
图14是本发明实施列14的结构示意图
图15是本发明实施列15的结构示意图
图16是本发明实施列16的结构示意图
图17是本发明实施列17的结构示意图
图18是本发明实施例18的结构示意图；图19是本发明实施例19的结构示意图；图20是本发明实施例20的结构示意图；图21是本发明实施例21的结构示意图；图22是本发明实施例22的结构示意图；图23是本发明实施例23的结构示意图；图M是本发明实施例M的结构示意图；图25是本发明实施例25的结构示意图；图沈是本发明实施例沈的结构示意图；图27是本发明实施例27的结构示意图；图28是本发明实施例28的结构示意图；图四是本发明实施例四的结构示意图；图30是本发明实施例30的结构示意图；图31是本发明实施例31的结构示意图；图32是本发明实施例32的结构示意图；图33是本发明实施例33的结构示意图；图34是本发明实施例34的结构示意图；图35是本发明实施例35的结构示意图；图36是本发明实施例36的结构示意图；图37是本发明实施例37的结构示意图；图38是本发明实施例38的结构示意图；图39是图38的A-A向剖视图；图40是本发明实施例39的结构示意图；图41是本发明实施例40的结构示意图；图42是本发明实施例41的结构示意图；图43是气体工质的压力P和温度T的关系图，图中1缩扩通道、2加热室、3流体连通通道、4推进喷射管、5动力涡轮、6压气机、8缩扩通道燃烧室、9增压装置、12液体螺旋桨、16冷却器、20旋转结构体、30射流泵、31动力流体喷嘴、99活塞发动机燃烧室、66压气机压缩气体出口、102高静压区、103高压流体导出口、101通道液体入口、110通道气体出口、104低静压区、105流体喷嘴、201内燃气化室、202外燃气化室、203内燃加热室、204外燃加热室、200气化室、1010通道、108缩扩通道气体出口、109缩扩通道流体入口、501动力输出轴、600惯性叶轮、900火箭燃烧室、500火箭引射喷管、555乏气导出口、1200控制阀、5555乏气导出管。
具体实施例方式实施例1
如图1所示的热冲压发动机，包括通道1010和加热室2，所述通道1010包括液体入口 101和气体出口 110，其中，所述气体出口 110与推进喷射管4连接；所述加热室2设置在所述通道1010的液体入口 101和气体出口 110之间，所述通道1010的液体入口 101和所述加热室2之间设有液体螺旋桨12，所述通道1010的气体出口 110和所述加热室2之间设有动力涡轮5，所述动力涡轮5对所述液体螺旋桨12输出动力，从所述通道1010的液体入口 101进入所述通道1010的液体经所述液体螺旋桨12加压后在所述加热室2的作用下气化，气化后的气体对所述动力涡轮5作功后从所述通道1010的气体出口 110经推进喷射管4喷出，使所述热冲压发动机获得相反方向的推力；所述热冲压发动机工作在液体内。具体实施时，所述加热室2可设置在所述通道1010上或设置在所述通道1010内； 还可将加热室壁设成波纹状，以增加传热面积、提高效率。为了提高所述热冲压发动机的效率和环保性，在具体实施时，可通过调整进入加热室内的液体的量和对加热室内液体的加热强度，进而调整即将开始作功的气体工质的温度到2000K以下，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，使即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系，以大幅度提高所述热冲压发动机的效率和环保性。实施例2如图2所示的热冲压发动机，其与实施例1的区别在于所述加热室2设为了内燃气化室201，具体地用在了鱼雷上作为鱼雷的动力装置，也即本发明所谓的鱼雷发动机。实施例3如图3所示的热冲压发动机，其与实施例2的区别在于所述内燃气化室201设为了外燃气化室202。实施例4如图4所示的热冲压发动机，包括缩扩通道1和加热室2，在所述缩扩通道1的高静压区102上设高压流体导出口 103，在所述缩扩通道1的低静压区104上设流体喷嘴105， 所述流体喷嘴105的喷射方向以所述流体喷嘴105所在处所述流体喷嘴105外围的流体的流动方向为总体指向，所述高压流体导出口 103经流体连通通道3与所述流体喷嘴105连通，所述加热室2设置在所述流体连通通道3上或所述加热室2设置在所述流体连通通道 3内。为了提高所述热冲压发动机效率和环保性，在具体实施时，可通过调整进入加热室内的气体的量和对进入加热室内气体的加热强度(比如控制燃料的喷入量)进行控制， 使即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系，以大幅度提高所述热冲压发动机的效率和环保性。不仅如此，还可以调整燃料的热值(例如使用不同浓度的酒精水溶液作为燃料)达到调整燃料的放热量和燃烧化学反应后工质摩尔数的目的，使即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。实施例5如图5所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于一个所述高压流体导出口 103经流体连通通道3与3个所述流体喷嘴105连通，所述流体喷嘴105并联设置。实施例6如图6所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于一个所述高压流体导出口 103经流体连通通道3与3个所述流体喷嘴105连通，其中两个所述流体喷嘴105并联设置，另一个与前两个串联设置。实施例7如图7所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于一个所述高压流体导出口 103经流体连通通道3与2个所述流体喷嘴105连通，所述的两个流体喷嘴105分别设置在不同的低静压区104中。实施例8如图8所示的热冲压发动机，其与实施例1的区别在于所述加热室2设为内燃气化室201。实施例9如图9所示的热冲压发动机，其与实施例1的区别在于所述加热室2设为外燃气化室202。实施例10如图10所示的热冲压发动机，其与实施例1的区别在于所述加热室2设为外燃气化室202，所述通道1010设为缩扩通道。实施例11如图11所示的热冲压发动机，其与实施例1的区别在于所述加热室2设为内燃气化室201。实施例12如图12所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于所述加热室2设为内燃加热室203。实施例13如图13所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于所述加热室2设为外燃加热室204。实施例14
如图14所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于在所述缩扩通道1的缩扩通道气体出口 108内设动力涡轮5，所述动力涡轮5对外输出动力。实施例15如图15所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于所述缩扩通道1的缩扩通道气体出口 108与推进喷射管4连通。实施例16如图16所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于所述缩扩通道1的缩扩通道气体出口 108与活塞发动机燃烧室99连通。实施例17如图17所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于在所述高压流体导出口 103和所述加热室2之间的所述流体连通通道3上设控制阀1200。实施例18如图18所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于所述热冲压发动机还包括压气机6，所述压气机6的压气机压缩气体出口 66与所述缩扩通道1的缩扩通道流体入口 109连通，在所述缩扩通道1的缩扩通道气体出口 108内或在所述缩扩通道1的缩扩通道气体出口 108处设动力涡轮5，所述动力涡轮5对所述压气机6输出动力；在所述动力涡轮5上设动力输出轴501，对外输出旋转动力。实施例19如图19所示的热冲压发动机，其与实施例18的区别在于在所述高压流体导出口 103的下游设有缩扩通道燃烧室8。实施例20如图20所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于所述热冲压发动机还包括压气机6，所述压气机6的压气机压缩气体出口 66与所述缩扩通道1的缩扩通道流体入口 109连通，在所述缩扩通道1的缩扩通道气体出口 108内或在所述缩扩通道1的缩扩通道气体出口 108处设动力涡轮5，所述动力涡轮5对所述压气机6输出动力，所述动力涡轮 5的气体出口与推进喷射管4连接。实施例21如图21所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于于所述缩扩通道1内在所述高压流体导出口 103处设缩扩通道燃烧室8。实施例22如图22所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于于所述缩扩通道1内在所述高压流体导出口 103的后方设缩扩通道燃烧室8。实施例23如图23所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于在所述缩扩通道1的前方设增压装置9。实施例M如图M所示的热冲压发动机，其与实施例23的区别在于于所述缩扩通道1内在所述高压流体导出口 103的后方设缩扩通道燃烧室8。实施例25如图25所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于所述热冲压发动机设在旋转结构体20上，所述旋转结构体20对外输出旋转动力。实施例沈如图沈所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于所述流体喷嘴105与射流泵30的动力流体喷嘴31连通，以进一步增加所述热冲压发动机的进气量以提高效率。实施例27如图27所示的热冲压发动机，其与实施例12的区别在于在所述缩扩通道1的缩扩通道流体入口 109处和流体喷嘴105内设惯性叶轮600，在所述高静压区102上和在所述高压流体导出口 103和所述内燃加热室203之间的所述流体连通通道3上设冷却器16。在具体实施时，可通过调整进入所述内燃加热室203内的气体的量(比如在进入内燃加热室203前的所述连通通道3上设控制阀对进入所述内燃加热室203内的气体的量进行控制)以及通过所述冷却器16对进入所述内燃加热室203内的气体的温度进行控制和对进入所述内燃加热室203内气体的温度即加热室的加热强度(比如控制燃料的喷入量)进行控制，使即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系，以大幅度提高所述热冲压发动机的效率和环保性。
实施例观如图28所示的热冲压发动机，其与实施例12的区别在于在所述流体连通通道3 的高压流体导出口 103内设惯性叶轮600，在所述低静压区104上和所述高压流体导出口 103和所述内燃加热室203之间的所述流体连通通道3上设冷却器16。实施例四如图四所示的热冲压发动机，其与实施例12的区别在于在所述流体连通通道3 的内燃加热室203的入口处设惯性叶轮600，在所述缩扩通道气体出口 108处，和在所述高压流体导出口 103和所述内燃加热室203之间的所述流体连通通道3上设冷却器16。实施例30如图30所示的热冲压发动机，其与实施例12的区别在于在所述流体连通通道3 的内燃加热室203的出口处设惯性叶轮600，在所述高压流体导出口 103和所述内燃加热室 203之间的所述流体连通通道3上设冷却器16。实施例31如图31所示的热冲压发动机，其与实施例30的区别在于所述惯性叶轮600设置在所述流体连通通道3的流体喷嘴105内。实施例32如图32所示的热冲压发动机，其与实施例12的区别在于在所述流体连通通道3 内于所述内燃加热室203的上游设压气机6，在所述流体连通通道3内于所述内燃加热室 203的下游设动力涡轮5，所述动力涡轮5对所述压气机6输出动力，在所述高压流体导出口 103和所述内燃加热室203之间的所述流体连通通道3上设冷却器16。实施例33如图33所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于所述流体连通通道3设置在所述缩扩通道1内，并且在所述流体连通通道3内于所述加热室2的上游设压气机6， 在所述流体连通通道3内于所述加热室2的下游设动力涡轮5，所述动力涡轮5对所述压气机6输出动力，所述高压流体导出口 103的下游设有缩扩通道燃烧室8。实施例34如图34所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于所述热冲压发动机还包括火箭引射喷管500，所述火箭引射喷管500设在所述流体连通通道3内，所述火箭引射喷管500的气体出口的气体喷射方向以所述火箭引射喷管500的气体出口处的所述火箭引射喷管500的气体出口外围的气体流动方向为总体指向，所述火箭引射喷管500与火箭燃烧室900连通。具体实施时，所述火箭引射喷管500还可以设在所述缩扩通道1的气体入口处，和 /或所述火箭引射喷管500设在所述缩扩通道1内，和/或所述火箭引射喷管500设在所述缩扩通道1的气体出口处，以使所述热冲压发动机更易启动、更高效。实施例35如图35所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于所述流体喷嘴105设为环绕所述缩扩通道1的气体入口的管道壁的环形喷嘴，所述流体连通通道3和所述加热室 2设置在所述缩扩通道1的管道壁内。实施例36
如图36所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于将所述流体喷嘴105设置在处于所述高静压区102下游的所述低静压区104内，在所述缩扩通道1内在低静压区 104后方设缩扩通道燃烧室8，巧妙地形成了传统冲压发动机的嵌套结构。实施例37如图37所示的热冲压发动机，其与实施例4的区别在于所述流体连通通道3设置在所述缩扩通道1内，于所述缩扩通道1中在高静压区102内，在所述高压流体导出口 103后方设缩扩通道燃烧室8。实施例38如图38和39所示的热冲压发动机，其与实施例15的区别在于在所述缩扩通道 1内于所述流体喷嘴105的后方设乏气导出口 555，所述乏气导出口 555处的乏气经乏气导出管5555在推进喷射管4前排出缩扩通道1外，以提高所述热冲压发动机的效率；在乏气导出口 555处即中心A处，乏气的浓度最浓，B处乏气的浓度比A处低，径向离乏气导出口 555的距离越大，乏气的浓度越低、被压缩的新鲜空气的浓度越高。实施例39如图40所示的热冲压发动机，其与实施例15的区别在于在所述缩扩通道1内于所述流体喷嘴105的后方设乏气导出口 555，所述乏气导出口 555处的乏气通过乏气导出管 5555经推进喷射管4排出，以提高所述热冲压发动机的效率。实施例40如图41所示的热冲压发动机，其与实施例38的区别在于在所述缩扩通道1内在所述高压流体导出口 103的后方设缩扩通道燃烧室8，以使所述热冲压发动机具有更高的功率。实施例41如图42所示的热冲压发动机，其与实施例39的区别在于在所述缩扩通道1内在所述高压流体导出口 103的后方设缩扩通道燃烧室8，以使所述热冲压发动机具有更高的功率。显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1.一种热冲压发动机，包括通道(1010)和加热室O)，其特征在于所述通道(1010) 包括液体入口(101)和气体出口(110)，其中，所述气体出口(110)与推进喷射管⑷连接； 所述加热室( 设置在所述通道(1010)的液体入口(101)和气体出口(110)之间，所述通道(1010)的液体入口 (101)和所述加热室(2)之间设有液体螺旋桨(12)，所述通道(1010) 的气体出口(110)和所述加热室( 之间设有动力涡轮(5)，所述动力涡轮( 对所述液体螺旋桨(12)输出动力。
2.根据权利要求1所述的热冲压发动机，其特征在于所述加热室( 设置在所述通道(1010)上或设置在所述通道(1010)内。
3.如权利要求1所述热冲压发动机，其特征在于所述加热室(2)设为内燃气化室 (201或外燃气化室(202)。
4.一种热冲压发动机，包括缩扩通道(1)和加热室O)，其特征在于在所述缩扩通道 (1)的高静压区(102)上设高压流体导出口(103)，在所述缩扩通道(1)的低静压区(104) 上设流体喷嘴(105)，所述流体喷嘴(10 的喷射方向以所述流体喷嘴(10 所在处所述流体喷嘴10 外围的流体的流动方向为总体指向，所述高压流体导出口(10 经流体连通通道C3)与所述流体喷嘴(10 连通，所述加热室( 设置在所述流体连通通道C3)上或所述加热室( 设置在所述流体连通通道(3)内。
5.如权利要求4所述热冲压发动机，其特征在于一个所述高压流体导出口(103)经流体连通通道C3)与两个或两个以上所述流体喷嘴(10 连通，所述流体喷嘴(10 并联设置或串联设置。
6.如权利要求4或5所述热冲压发动机，其特征在于所述加热室(2)设为内燃加热室(203)，或所述加热室(2)设为外燃加热室(204)。
7.如权利要求4或5所述热冲压发动机，其特征在于所述缩扩通道(1)的缩扩通道气体出口(108)与推进喷射管(4)连通，或在所述缩扩通道(1)的缩扩通道气体出口(108) 内设动力涡轮(5)，或在所述缩扩通道(1)的缩扩通道气体出口(108)处设动力涡轮(5)， 或所述缩扩通道(1)的缩扩通道气体出口(108)与活塞发动机燃烧室(99)连通。
8.如权利要求4或5所述热冲压发动机，其特征在于在所述高压流体导出口(103)和所述加热室⑵之间的所述流体连通通道⑶上设控制阀(1200)。
9.如权利要求4或5所述热冲压发动机，其特征在于所述热冲压发动机还包括压气机(6)，所述压气机(6)的压气机压缩气体出口(66)与所述缩扩通道(1)的缩扩通道流体入口(109)连通，在所述缩扩通道(1)的缩扩通道气体出口(10 内或在所述缩扩通道(1) 的缩扩通道气体出口(108)处设动力涡轮(5)，所述动力涡轮( 对所述压气机(6)输出动力；在所述动力涡轮(5)上设动力输出轴(501)，或所述动力涡轮(5)的气体出口与推进喷射管⑷连接。
10.如权利要求4或5所述热冲压发动机，其特征在于于所述缩扩通道(1)内在所述高压流体导出口(103)处或在所述高压流体导出口(10 后方设缩扩通道燃烧室(8)。
11.如权利要求4或5所述热冲压发动机，其特征在于在所述缩扩通道(1)的前方设增压装置(9)。
12.如权利要求4或5所述热冲压发动机，其特征在于所述热冲压发动机设在旋转结构体00)上，所述旋转结构体00)对外输出旋转动力。
13.如权利要求4或5所述热冲压发动机，其特征在于所述流体喷嘴(105)与射流泵 (30)的动力流体喷嘴(31)连通。
14.如权利要求4或5所述热冲压发动机，其特征在于在所述缩扩通道(1)的缩扩通道气体出口(108)处，和/或在所述高静压区(10 上，和/或在所述高压流体导出口(103) 和所述加热室( 之间的所述流体连通通道( 上设冷却器(16)。
15.如权利要求4或5所述热冲压发动机，其特征在于所述热冲压发动机还包括惯性叶轮(600)，所述惯性叶轮(600)设在所述缩扩通道(1)内，和/或所述惯性叶轮(600)设在所述流体连通通道(3)内。
16.如权利要求4或5所述热冲压发动机，其特征在于在所述流体连通通道(3)内于所述加热室( 的上游设压气机(6)，在所述流体连通通道C3)内于所述加热室( 的下游设动力涡轮(5)，所述动力涡轮( 对所述压气机(6)输出动力。
17.如权利要求4或5所述热冲压发动机，其特征在于所述热冲压发动机还包括火箭引射喷管(500)，所述火箭引射喷管(500)设在所述流体连通通道(3)内，和/或所述火箭引射喷管(500)设在所述缩扩通道(1)的气体入口处，和/或所述火箭引射喷管(500)设在所述缩扩通道(1)内，和/或所述火箭引射喷管(500)设在所述缩扩通道(1)的气体出口处，所述火箭引射喷管(500)的气体出口的气体喷射方向以所述火箭引射喷管(500)的气体出口处的所述火箭引射喷管(500)的气体出口外围的气体流动方向为总体指向，所述火箭引射喷管(500)与火箭燃烧室(900)连通。
18.如权利要求4或5所述热冲压发动机，其特征在于在所述缩扩通道(1)内于所述流体喷嘴(105)的后方设乏气导出口(555)。
19.一种提高权利要求1、4或5所述热冲压发动机效率和环保性的方法，其特征在于 调整即将开始作功的气体工质的温度到2000K以下，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，使即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。
全文摘要
本发明公开了一种热冲压发动机，包括缩扩通道和加热室，在所述缩扩通道的高静压区上设高压流体导出口，在所述缩扩通道的低静压区上设流体喷嘴，所述流体喷嘴的喷射方向以所述流体喷嘴所在处所述流体喷嘴外围的流体的流动方向为总体指向，所述高压流体导出口经流体连通通道与所述流体喷嘴连通，在所述流体连通通道上设所述加热室。本发明在没有运动部件的前提下，就可以产生喷射推进动力或旋转动力。
文档编号F02K3/08GK102374069SQ201110167398
公开日2012年3月14日 申请日期2011年6月21日 优先权日2010年6月21日
发明者靳北彪 申请人:靳北彪