专利名称：仿生发动机及其实现方法
技术领域：
本发明属于发动机技术领域，涉及一种仿生发动机及其实现方法。
背景技术：
当代发动机种类多，也占领了各个领域，这里只以热效率高的活塞式发动机为例， 以汽油机当参照机略述如下衡量发动机的优劣，主要是热效率，就是发动机输出的有效功与工质发出的总功之比，汽油机仅有η =0. 22-0.3，实用机随机抽样数据比该值还要低3-5%，对环境影响方面，IOOKff的发动机，一年内向大气排放CO达600kg，NO达40kg，烟尘占排气量的3_8%。影响因素1.冷却耗能约30%，高者达35. 5%，其中循环耗能12_20% .2.低能(利用不到的能量)功耗达40%，这是热力学理论根据当代发动机的结构原理给的定论，因为(1)发动机的四个冲程仅膨胀是对外作功，其余3个冲程都是消耗能量。(2)在膨胀冲程中力的授受不理想，当活塞压缩到上止点时，理论上为点火膨胀开始。而实际上因燃烧膨胀需要时间，所以发动机的设计者就预给予了一个10° -30°的点火提前角，而工况变化引发的振动，燃油的不匹配，地域环境，季节的变化使之所引发的与设计者给定的状态不一定相匹配，使膨胀可能提前，这将产生反压性干扰。或滞后则造成过后燃烧，即使正好在上始点膨胀，这时的机构状态是；活塞销、连杆、曲轴偏心臂连成一直线，膨胀力通过回转中心，无力矩不能作功！此时的高压能量不能利用，当然惯性、飞轮使曲轴越过死点，而力矩随正弦曲线变化，力的授受最理想位置是曲轴偏心臂与水平线成士45°范围处，但为了减少返程的背压力阻抗，使发动机能连续正常运行，设计者不得不将排气门提前40° -80°启开，也就是在最理想的-10° -50°工作的位置启开。工作压力陡速下降输出功停止。这时从排气门流出的乏气温度达1200-1700K，流速达600-720M/S， 排量达60-70%。这已达到和超过当今燃气轮机的工况。膨胀功不能有效利用。3.由于膨胀初期温度达^OOK,极易产生NOx，又因氧化剂分布不勻。空气过量(大于标准量)系数ζ = 0.88-0.96。直接造成4%以上的燃料损失，成为CO和烟尘排放污染环境。4.工质充量(填充量)系数Ψ =0.7-0. 9，加上扫气不彻底，机构的复杂，空间利用率低，零件多而精度要求高，随机协调难度大。 5.换气过程，工质温度陡变，流场温度变化频率高，造成气缸套蠕变大，发动机寿命短。6.对燃料有苛求，受季节地域环境限制，使用范围窄。7.活塞有效功输出是断续的，即作功的时间利用率不足15%。追索原因因四个冲程在一个缸室中完成，各冲程所需特殊要求相互制约干扰，协调机构多，故障点就多。众所周知专业化能达到高效率，专能能找最佳规律，发动机的四个冲程要有各自独立的流场，让工质单向运行，1951年德国汪克尔开创了发动机由往复式改为旋转式，各流场独立，这是一大进步。但是他带来了如以转子的曲面形体与定子的旋轮线形体匹对吻合运行，实质上是一种形而上学的视野观，不以相对论的动态观看问题，从常温常态下看来可行。可它在高温下工作，温度梯度大，相吻合零件线性尺寸差大，膨胀不一，曲面多点吻合，密封难度大，导致流场间串气、失压、失控。不像齿轮啮合，单一节径，同形曲面，相对滑动量少，又有按l/2n递推原则的正压力，相互有弹性变形来弥补，可是这类形体密封是不可逾越的障碍。燃气轮机虽然也是旋转式工质单向运行，但流场(工质作功或积聚的场所)零部件多而复杂，需要高温耐热合金，制造难度大、噪声大，热效率更低，仅利用了部分动能，工质势能和内能基本上没利用。以上情况表明，想提高当前发动机的热效率，优化结构的难度相当大，只有脱胎换骨式的根本变革，才有望攻克难点。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题是提供一种仿生发动机及其实现方法，该仿生发动机及其实现方法结构独特、热效率高。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为一种仿生发动机，整机包括前后两套双姻能转子定子副和中间的涡轮副；主轴包括输入轴与输出轴，主轴平行贯通转子定子副与涡轮副中；输入轴上安装有压气轮、用于驱动油泵的凸轮、前后两件姻能转子、涡轮和同步齿轮，输出轴上安装有对应的一套前后两件姻能转子、涡轮和同步齿轮，输出轴外伸输出端，输出轴和输入轴通过同步齿轮同步做功；仿生发动机的机体上设有蓄压器；双姻能转子定子副包括能定子和转子； 每一个双姻能转子定子副中，姻能定子上设有上下对称的两个型腔，2个转子分别置该2个型腔中形成A、B、C、D主流场，A为进气主流场、C为进油与催化剂流场，B和D均为膨胀排放流场，能定子的右侧设燃烧室，姻能定子的左侧设M能热交换腔，_能定
子的上壁设有进气道，下壁设有进油、催化剂道，右壁设有循环注水道和润滑油管过道，在B 和D主流场的尾端设置交叉控作道；涡轮副包括涡轮定子和涡轮，涡轮定子套的右侧设有冷却水蓄压室，涡轮定子套的两个型腔中设有波阔穴；燃烧室包括2个主燃烧室、2个预燃烧室、安装火花塞的火花塞孔和进气道；火花塞孔贯通2个主燃烧室和2个预燃烧室；燃烧室内设有多个蓄压室和多条进气道，每一个蓄压室与3或4条进气道相通，每一个蓄压室通过一个喷嘴与主燃烧室连接， 喷嘴的喷口与主燃烧室的内壁相切；有两条进气道分别直通2个预燃烧室。涡轮定子套的每一个型腔中的过热蒸汽波阔穴为3个，且尺寸不一致。一种仿生发动机的实现方法，采用前述的仿生发动机的结构，步骤如下通过皮带轮驱动输入轴旋转，输入轴与输出轴通过同步齿轮啮合，压气轮、凸轮姻能转子和涡轮及同步齿轮一道旋转；输入轴带动压气轮将空气送入蓄压器进入姻能定子中主流场，凸轮驱动油泵将燃油经燃油入射口进入主流场，能转子旋转，将空气经氧化剂入射通道、燃油经燃油催
化剂混合入射通道进入燃烧室，氧化剂入射通道通氧化剂流道，燃油依次经燃油催化剂混合入射通道和燃油引射通道引射到氧化剂流道即进气道，燃油和空气在氧化剂流道混合进入蓄压室，再经喷嘴切向喷入主燃烧室，成球形涡流即环流工质团，氧化剂流道中的两条直通预燃室，在火花塞孔点火，明火流在砂丘效应作用下吸入环流工质团，在主燃烧室内形成空中焰核即涡流火焰中心稳定燃烧，燃烧形成的高压燃气从主燃烧室两旁通道给力姻能转子，从而驱动能转子及叶片做功，乏气经导向器驱动涡轮转子的叶片做功；冷却水形成蒸汽在涡轮定子的涡轮主流场作功后继续受波阔穴作用完成蒸汽垫底，产生高温度差燃气特效作功，然后乏气经涡轮定子套的能热交换道传热交换后，最后从尾管排出。主燃烧室的燃烧过程辐射热作用在弥散的催化剂云上成白炽态，催化剂与水蒸气作用(H 2 O + CC O+H 热离解成CO和H2氢气与氧气结合燃烧，N与 H2作用形成氨气，避免了有害气体的直接排放。所述的催化剂为颗粒直径为0. 03-0. 05mm的碳微粒。(其原理与煤气发生器的工作原理相同)本发明的有益效果本发明的工质遵循
吸气一"^压缩一"^膨胀一"^排放Ig冲压(大型机二
级)工质(作功的物质元)单向运行，因为是仿生结构，氧化剂与燃料有各自的吸气、 压缩流场，各流场独立、各具特色。1.吸气流场(1)氧化剂流场拥有最大的吸气域，设计者可以优选到最佳态(空气过量系数 ‘1. 1< ξ < 1.6’)，与压缩流场无定界，互容70°。(2)燃料流场为保护燃油预热的需要，同时吸入了水蒸汽，又为了能让水蒸汽热离解和大型机烧重油时的裂化，随程吸入催化剂和裂解剂，即吸入了颗粒状燃料和重油裂解料。2.压缩流场全程对工质进行预热，氧化剂流场在与吸气流场重迭区预压，压缩至端点时燃油在压缩空气管喉效应(引射现象)作用进行引射式混气(包括启动初期燃油雾化)。在燃料流场大型机烧重油时，激烈地将重油借水蒸汽与裂解剂的作用裂化为轻质油至气化。3.膨胀流场混合(在图6中的氧化剂流道6-4)后的工质，从导流道切向进入球形燃烧室，因入射流场散度和所形成的界面旋度构成环流，形成稳定涡流流场。又因各导流道至点火区的路程，预燃室的路程仅是主燃室的1/4-1/3，所以它优先到达点火区，以明火流在砂丘效应(大气流对沙漠搬沙造丘的背面形成的稀气涡流现象)的作用下点燃主燃室并形成焰核而稳定燃烧，在膨胀流场作功。(参看图6)a.新鲜工质切向进入燃烧室，处在火焰区的最外层成为燃气与流场表面间的气垫、有效地保护燃烧室，自身被预热而焓增(内能增加)。b.高速运行的工质中弥散着催化剂云，在热辐射的作用下使水蒸汽激烈热离解， 热离解的吸热作用又控制该层的温度，成为流场的双层保护。c.预燃室的另一个特色功能既稳妥地保护火花塞，又连续地对中隔机构进行冷却。d.膨胀流场空间大，比吸气、压缩两流场的总和还大，是排放流场的五倍。压缩比大也不产生爆震，而将能量连续有序梯级转化。e.杜绝了偏心式运行结构，震动从源头遏制。4.排放流场短而集中，既减少了膨胀流场的背压力，有机地将过热蒸汽导前燃气10° -30°以气垫方式同入射的燃气通过导向器在涡轮上作功，因温差大而产生高焓降 (工质从高能位陡降至低能位，高速释放能量作功，工质动能充分利用，势能内能得到有效利用)。5.涡轮接受双向的燃气作功，平衡了整体的轴向力，因与姻能(指能作技术功的能)转子共轴，能量迭加，结构甚为紧凑。本发明的仿生发动机遵循生物的生化原理，按照结构力学的刚柔原则，满足热力学的热力机制条件，顺应物理化学广谱效应的状态等优势嫁接技术构筑流场，以催化剂云的方式将缸内直接吸入颗粒状燃料具有特殊燃烧机理的，形态似旋转活塞式发动机的模式，又具有燃气轮机的结构，潜存透平机内涵的工质多元化的复合式发动机，这种发动机将能源高效利用与从源头遏制NxOy的产生，达到科学地保护环境相融到自然和谐之双稳态高度的全新发动机。本发明有效地利用了传热学的经典焰核热辐射1.3传热能，属于持续的辐射，其机理完全不同于常规发动机的断续热辐射，因该能与授体绝对温度的四次方成正比，传速是光速，将能量辐射在弥散的催化剂云上，使之成白炽态，与水蒸气作用
(H 2 O + Cc O + H 2 热离解(在流场中，⑶与氧气结合燃烧，N与氢气
作用形成NH3，环保)，其吸热作用有效地保护机体，大大地降低了材料的蠕变，提高了材料的耐疲劳强度。更重要的是创建了新一代内燃机的燃烧理论，即在缸内直接吸入颗粒状燃料，特殊式燃烧的基础理论技术，并形成可控制机制，这是人们早已梦寐已求的高新技术， 本机率先运用。是科学地仿真生物无氧酵解，是高能基质在发动机中的典范体现，是高热效率巨变的根基。本发明结构简单紧奏体积仅是汽油机的1/3-2/5，因采用了旋转式，无冲程变换，气化连续燃烧，省去了配气机构，分电器、化油器，冷却水箱，没有曲轴和曲轴箱，整体系对称仿生结构，力系平衡，工作平稳，无振动，无噪声，出力大，对燃料不苛求，不受环境季节影响，适应范围广，是家居、旅游、边远山区、空中摩托等的轻巧动力，更是海、陆、空等大型机器的理想动力。本机各流场温度很稳定，基本上无波动，延长了材料的耐疲劳强度，更是陶瓷发动机的理想机型，当采用高温耐热陶瓷时，机型将更小，体重更轻是高空最理想的留空时间最长的飞行器原动力。本发明具有高热效率本机真正属于接近定容、恒温、恒压绝热的热力过程，高场效应流场。工作稳定性高，可靠性高，所以热效率按计算η >0.5，是当代发动机的2-3倍， 又因冷却水能量的利用，减少了烟能的损失，热辐射能的利用，燃料气化燃烧，辅助机构少。球形温度场，热流损失少等。本发明的仿生发动机启动快，维护方便，使用寿命长，冷却水润滑油全系内流，整体固化，对环境不苛求，无振动，声音小体积小可与电机媲美。上述表明，本发明的仿生发动机将以崭新面貌替代当代发动机，以优异的性能为人类服务。
图1为仿生发动机的整体结构图(主视图)；图2为姻能定子套结构图，其中图a为主视图，图b右视图、图c为左视图，图d俯视图，图e为图a中的E向视图，图f为图e中的F向视图，图g为图a中的G处放大图，图 h为图g中的H-H处(向图g的左方看)的剖面视图。图3为涡轮定子套结构图；图a为主视图(图3a的左方对应图7的下方)，图b为俯视图。图4为姻能转子结构图，图a为主视图，图b为左视图；图5为涡轮转子结构图；图a为主视图，图b为左视图；图6为燃烧室结构图；图a为整体结构图，图b为沿着图a的水平中心线剖开向上的视图，图c为沿着图a的水平中心线剖开向下的视图；图7为仿生发动机的整体结构图(左视图)；标号说明A、B、C、D为姻能定子套中的4个主流场，Ia-输入轴，Ib-输出轴，2_姻
能定子套，3.涡轮定子套，4.姻能转子，5.涡轮，6.燃烧室，7.机座，8.尾管，9.启动轮，
10.压气轮，11.同步齿轮，12.凸轮，13.油泵(燃油、润滑油、水三位一体)，14.蓄压器， 15.导向器；2-1主流场，2-1-1转子密封腔，2-2燃烧室腔，2-3燃油入射口，2-4氧化剂入口，
2-5催化剂入口(碳微粒，粒度直径为0.03-0. 05。)，2-6 M能热交换腔，2-6-1乏气通道，
2-7冷却水入口，2-7-1冷却水循环道，2-8交叉控作道(包括图2b右下方的水平孔和斜孔， 使得工质工作蠕动有序，由于多个交叉控作道倾斜，使燃气在主流场以螺旋形式运动)，2-9 氧化剂入射通道，2-10燃油催化剂混合入射通道，2-11密封流进口，2-12蒸汽密封流进口，
2-13火花塞腔。3-1涡轮主流场，3-2冷却水蓄压室，3-3 能热交换通道，3-4过热蒸汽波阔穴，
3-5腔间贯通道；4-1叶片工作腔，4-2压力平衡腔，4-3密封盘腔，4-4主轴配合部，4_5主流场压入口作用是平衡叶片的受力，使得叶片前后压力平衡，4-6转子前后压力平衡室，4-7叶片背压力室，4-8叶片润滑通道；
5-1叶片，5-2轴向轴承腔，5-3主轴配合部；6-1主燃烧室，6-2预燃烧室，6-3燃油引射通道，6-4氧化剂流道，6-5密封室腔， 6-6小蓄压腔，6-7喷嘴，6-8火花塞孔。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步说明。实施例1 参见图1-7，一种仿生发动机，整机包括前后两套双姻能转子定子副和中间的涡轮副；主轴包括输入轴与输出轴，主轴平行贯通转子定子副与涡轮副中；输入轴上安装有压气轮、用于驱动油泵的凸轮、前后两件姻能转子、涡轮和同步齿轮，输出轴上安装有对应的一套前后两件姻能转子、涡轮和同步齿轮，输出轴外伸输出端，输出轴和输入轴通过同步齿轮同步做功；仿生发动机的机体上设有蓄压器；双能转子定子副包括能定子和转子；每一个双姻能转子定子副中，姻能定子上设有上下对称的两个型腔，2个转子分别置该2个型腔中形成A、B、C、D主流场，A为进气主流场、C为进油与催化剂流场，B和D均为膨胀排放流场，能定子的右侧设燃烧室，姻能定子的左侧设Mj能热交换腔，_能定子的上壁设有进气道，下壁设有进油、催化剂道，右壁设有循环注水道和润滑油管过道，在B 和D主流场的尾端设置交叉控作道；涡轮副包括涡轮定子和涡轮，涡轮定子套的右侧设有冷却水蓄压室，涡轮定子套的两个型腔中设有波阔穴；燃烧室包括2个主燃烧室、2个预燃烧室、安装火花塞的火花塞孔和进气道；火花塞孔贯通2个主燃烧室和2个预燃烧室；燃烧室内设有多个蓄压室和多条进气道，每一个蓄压室与3或4条进气道相通，每一个蓄压室通过一个喷嘴与主燃烧室连接， 喷嘴的喷口与主燃烧室的内壁相切；有两条进气道分别直通2个预燃烧室。涡轮定子套的每一个型腔中的过热蒸汽波阔穴为3个，且尺寸不一致。参见图2的姻能定子套结构图，渗透工质的工作过程的脉络通道全境，主流场工质入射，姻能转子将空气燃油送入燃烧室形成环流工质团再与催化剂结合，形成焰核稳定燃烧，从而产生有序燃气流膨胀作功；其中交叉控作道(包括图加右下方的水平孔和斜孔)使得工质工作蠕动有序，由于多个交叉控作道倾斜，使燃气在主流场以螺旋形式运动。参见图3的涡轮定子套结构图，冷却水吸热成干度高的过热蒸汽，波阔穴为燃气垫底形成高温度差波阔穴位类似于搓衣板式的型面，造成气流跳跃式振动前进，起到降速与增大燃气接触面，蒸汽温度不大于600k，而燃气温度为1500-1800K，蒸汽提前10-30角度
到达，自然就工质垫底了，产生高焓降特效作功，前后的姻能定子套中的主流场以及涡轮的主流场都贯通。涡轮起到平衡作用。参见图4的姻能转子结构图，潜存流场间压力对转子叶片内外压力形成的工质流蠕动万向效应，产生转子高效功能机制，主流场压入口的作用是平衡叶片的受力，使得叶片前后压力平衡。在涡轮转子中，燃气作功有序流与温控冷却水蒸汽流互惠并正反给力于叶面作功，消震又平衡了轴向力。参见图6的燃烧室结构图，本仿生发动机的燃烧机理，是通过仿照太阳永恒运作的客观规律，构建热应变工质稳定环流，形成空中焰核(即像太阳的空中火球)，实现焰核永恒运作热辐射机制。本实施例的的结构为使工质的能量达到有序高效梯级转换，在转速高，工质不可能陡速焓降，即作一次功不可能将能量耗尽的状态下，采用将作完第一次功的工质，在紧密相连的导向器导向下，进行第二次作功。(大型机有两级涡轮)尔后用残热在流场区间套高密度的热交换环节中，对新鲜工质预热和平衡机体温度。为此，将结构仿生物特征，有效放大，符合球形温度场原理对称布局，杜绝偏心式运行结构，消除流场震动，运动付万向性运作，流场间零距离而科学衔接，空间充分利用，进而按结构力学的刚柔原则，贴切生物活动肌链运动规律，达到力系柔性无损传递，交叉映射控作，螺旋料峭响应，将元件高度轻量化。符合热力学热力机制条件特性，仿真生物无氧酵解的应激催化特征，科学地构成特殊橄榄状焰核热辐射高能基质(超微人造太阳)，高速超强催化激活入射工质，破解分子团原子化，在高密度容区热应变，仿真生物腑腔蠕动态流场多维扰动动态效应，开创高场效应的热力过程稳定流场。 上述互容物理化学的效应方法，达到稳妥反应消声吸震，使发动机悠静和谐稳定运行，真正成为球形温度场，无明显温度梯度，全方位符合生物基本特性。真正做到接近绝热的热力过程。整机采用双轴即输入轴和输出轴(见附图1)，双姻能转子定子副相对、前后各一，涡轮副置于双姻能转子定子副之间，输出轴、输入轴均贯通与各自相对应的流场。主流场以姻能转子定子副两两相对双向左右构成(参见图加，进气方为左，进油
方为右，两个能定子套，按催化剂入口分前后)。转子置中将曲面型部分为上下两腔，下腔为吸气，压缩流场，上腔为膨胀排放流场，左部和右部完全相同。图加，上方进气，下方进油。仅是分氧化剂与燃料的吸气压缩之别，燃烧室在定子套的右侧，对称式分布。使膨胀力置偏(形成扭矩)消除死点。(参看附图加)涡轮副置于前后能转子定子副之间，让工质在两两姻能转子定子副作功后， 相继双向在涡轮上作功，排气在腹部，在管道中有螺旋冷凝管，主要是降低排气背压力，收集NH3。启动、油、气、水等供给系统在整机前端。三、方法生物内在的自动调节功能启发让发动机要长期连续运转，在高温区的冷却要达到自行调节，冷却水不循环，使之逐步吸热至干度高的过热蒸汽，让其中3/4直接在涡轮上导前燃气10° -30°以气垫式，同燃气在涡轮上作功，因温度较燃气低许多，能动地保护、冷却了涡轮，更使燃气在涡轮上产生高焓降而提高热效率 ’另1/4与燃油同步进入流场，一方面帮助燃油气化，另一方面防止燃油在温度高的流场中预热时碳化，并帮助催化剂(大型机还有裂解剂)下步化学反应时创造条件，进入燃烧室后在催化剂云受热幅射的作用下热离体，由于流场有了富裕的H2和CO，H2是一个活泼元素，CO是夺&高手，有效地防止NOx的形成而生成NH3，NOx是破坏环境的有害气体，NH3是可收集的化工原料或农用肥料，由于吸气流场的吸气域大，使空气过量系数ξ >2. 2，杜绝烟尘发生条件，因而是高环保性能的发动机。四、工作过程启动电动机驱动皮带轮9输入轴Ia旋转，输入轴Ia与输出轴Ib通过同步齿轮传动，装配其上的进气压气轮10、姻能转子4(前后两件)和它两之间的涡轮5及同步齿轮 11 一道旋转，附带凸轮12驱动油泵13 (燃油、润滑油、水三位一体)。通过同步齿轮11带动输出轴lb，当输入轴Ia转，压气轮10将空气送入蓄压器14，空气(即氧化剂)进入能定子2中主流场2-1，凸轮12驱动油泵13，将燃油经2-3进入相对的主流场2_1，双姻能转子4旋转运作，将空气经氧化剂入射通道2-9、燃油经燃油催化剂混合入射通道2-10进入燃烧室6，氧化剂入射通道2-9通氧化剂流道6-4，燃油依次经燃油催化剂混合入射通道2-10 和燃油引射通道6-3引射到氧化剂流道即进气道6-4，燃油和空气在氧化剂流道6-4混合进入蓄压室6-6，再经喷嘴6-7切向喷入主燃烧室6-1，成球形涡流即环流工质团，氧化剂流道6-4中的两条直通预燃室6-2(图6a最中间的2条通道)，在火花塞孔6_8点火，明火流在砂丘效应作用下吸入环流工质团，在主燃烧室内形成空中焰核即涡流火焰中心稳定燃烧，燃烧形成的高压燃气从主燃烧室两旁通道给力姻能转子4，从而驱动姻能转子4及叶片4-1做功，乏气经导向器15驱动涡轮转子的叶片做功；冷却水形成蒸汽在涡轮定子3的涡轮主流场3-1作功后继续受波阔穴3-4作用完成蒸汽垫底(冷却水形成的过热蒸汽超前燃气10° -30°角度)，产生高温度差(达1500K
以上)燃气作功，然后乏气经涡轮定子套的低能热交换道3-3传热交换后乏气全面铺开
速降，增大散热面，将热能传输给工质，最后从尾管排出。排出的乏气温度低于Μ0Κ。(催
化剂在机震和能转子4作用下入能定子2的流场2-1)。
权利要求
1.一种仿生发动机，其特征在于整机包括前后两套双姻能转子定子副和中间的涡轮副；主轴包括输入轴与输出轴，主轴平行贯通转子定子副与涡轮副中；输入轴上安装有压气轮、用于驱动油泵的凸轮、前后两件姻能转子、涡轮和同步齿轮，输出轴上安装有对应的一套前后两件姻能转子、涡轮和同步齿轮，输出轴外伸输出端，输出轴和输入轴通过同步齿轮同步做功；仿生发动机的机体上设有蓄压器；双能转子定子副包括能定子和转子；每一个双姻能转子定子副中，姻能定子上设有上下对称的两个型腔，2个转子分别置该2个型腔中，形成A、B、C、D主流场，A为进气主流场、C为进油与催化剂流场，B和D均为膨胀排放流场，姻能定子的右侧设燃烧室，能定子的左侧设％能热交换腔，■能定子的上壁设有进气道，下壁设有进油、催化剂道，右壁设有循环注水道和润滑油管过道，在B 和D主流场的尾端设置交叉控作道；涡轮副包括涡轮定子和涡轮，涡轮定子套的右侧设有冷却水蓄压室，涡轮定子套的两个型腔中设有波阔穴；燃烧室包括2个主燃烧室、2个预燃烧室、安装有火花塞的火花塞孔和进气道； 火花塞孔贯通2个主燃烧室和2个预燃烧室；燃烧室内设有多个蓄压室和多条进气道， 每一个蓄压室与3或4条进气道相通，每一个蓄压室通过一个喷嘴与主燃烧室连接，喷嘴的喷口与主燃烧室的内壁相切；有两条进气道分别直通2个预燃烧室。
2.根据权利要求1所述的仿生发动机，其特征在于，涡轮定子套的每一个型腔中有过热蒸汽波阔穴为3个，且尺寸不一致。
3.—种仿生发动机的实现方法，其特征在于，采用权利要求1-2所述的仿生发动机的结构，步骤如下通过皮带轮驱动输入轴旋转，输入轴与输出轴通过同步齿轮啮合，压气轮、凸轮姻能转子和涡轮及同步齿轮一道旋转；输入轴带动压气轮将空气送入蓄压器进入能定子中主流场(2-1)，凸轮驱动油泵将燃油经燃油入射口(2- 进入主流场0-1)，姻能转子(4)旋转，将空气经氧化剂入射通道0-9)、燃油经燃油催化剂混合入射通道Q-10)进入燃烧室(6)，氧化剂入射通道(2-9)通氧化剂流道(6-4)，燃油依次经燃油催化剂混合入射通道Q-10)和燃油引射通道(6-3)引射到氧化剂流道即进气道(6-4)，燃油和空气在氧化剂流道(6-4)混合进入蓄压室(6-6)， 再经喷嘴(6-7)切向喷入主燃烧室(6-1)，成球形涡流即环流工质团，氧化剂流道(6-4)中的两条直通预燃室(6-2)，在火花塞孔(6-8)点火，明火流在砂丘效应作用下吸入环流工质团，在主燃烧室内形成空中焰核稳定燃烧，燃烧形成的高压燃气从主燃烧室两旁通道给力姻能转子G)，从而驱动姻能转子(4)及叶片(4-1)做功，乏气经导向器(15)驱动涡轮转子的叶片做功；冷却水形成蒸汽在涡轮定子(3)的涡轮主流场(3-1)作功后继续受波阔穴(3-4)作用完成蒸汽垫底，产生高温度差燃气作功，然后乏气经涡轮定子套的M能热交换道(3-3)传热交换后，最后从尾管排出。
4.根据权利要求3所述的仿生发动机的实现方法，其特征在于，主燃烧室的燃烧过程辐射热作用在弥散的催化剂云上成白炽态，催化剂与水蒸气作用热离解成CO和吐氢气与氧气结合燃烧，N与H2作用形成氨气，避免了有害气体的直接排放。
5.根据权利要求4所述的仿生发动机的实现方法，其特征在于，所述的催化剂为颗粒直径为0. 03-0. 05mm的碳微粒。
全文摘要
本发明公开了一种仿生发动机及其实现方法，整机包括前后两套双火用能转子定子副和中间的涡轮副；主轴包括输入轴与输出轴，主轴平行贯通转子定子副与涡轮副中；输入轴上安装有压气轮、用于驱动油泵的凸轮、前后两件火用能转子、涡轮和同步齿轮，输出轴上安装有对应的一套前后两件火用能转子、涡轮和同步齿轮，输出轴外伸输出端，输出轴和输入轴通过同步齿轮同步做功；每一个双火用能转子定子副中，火用能定子上设有上下对称的两个型腔，2个转子分别置该2个型腔中形成A、B、C、D主流场，在B和D主流场的尾端设置交叉控作道。该仿生发动机结构独特、热效率高，是一种革命性的发动机。
文档编号F02C3/32GK102418561SQ201110228428
公开日2012年4月18日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年8月10日
发明者谢本武 申请人:谢本武