专利名称：引射喷气发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷气推进领域，尤其是一种引射喷气发动机。
背景技术：
为了产生推进力，目前有通过风扇产生推进力的发动机，用火箭喷射通道产生推进力的发动机，以及涡轮喷气发动机、涡扇喷气发动机和冲压发动机，然而这些发动机要么结构复杂，要么要求运行速度特别快，这样在某些情况下难以使用，尤其是这些发动机很难作为输出旋转动力的发动机使用。为此，需要发明一种结构更为简单，而且在低速运行时特别是在低速旋转运动时也能获得高效推进力的发动机，这类发动机可以作为输出旋转动力的发动机使用。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提出的技术方案如下
一种引射喷气发动机，包括射流泵、燃烧室和高压泵，所述射流泵的射流泵出口与所述燃烧室连通，所述燃烧室的气体工质出口与喷射通道连通，所述高压泵的流体出口与所述射流泵的动力流体喷嘴连通。在所述高压泵和所述动力流体喷嘴之间设汽化器。在所述喷射通道内或在所述喷射通道的喷射口处设动力透平。所述引射喷气发动机还包括旋转结构体，所述射流泵、所述燃烧室和所述喷射通道设在所述旋转结构体上，所述高压泵经设置在所述旋转结构体旋转中心上的旋转接头与所述动力流体喷嘴连通，所述喷射通道的喷射方向以所述旋转结构体迴转圆周的切线为总体指向，所述喷射通道所产生的推进力推动所述旋转结构体转动并对外输出动力。所述引射喷气发动机还包括旋转结构体，所述燃烧室和所述喷射通道设在所述旋转结构体上，所述射流泵的射流泵外管设置在所述旋转结构体的旋转结构体旋转轴内，所述射流泵的所述动力流体喷嘴与所述引射喷气发动机的机体固连，所述喷射通道的喷射方向以所述旋转结构体迴转圆周的切线为总体指向，所述喷射通道所产生的推进力推动所述旋转结构体转动并对外输出动力。在所述动力流体喷嘴内套装设置燃料喷射导管，燃料源经所述燃料喷射导管与所述燃烧室连通；或在所述旋转结构体旋转轴的内部设置缩扩通道，在所述缩扩通道内设燃料喷射导管，燃料源经所述燃料喷射导管再经所述缩扩通道与所述燃烧室连通。所述射流泵设为由两个或多个所述射流泵以上游所述射流泵的射流泵外管与相邻下游所述射流泵的射流泵外管依次连通的方式构成的外管连通多级射流泵。在所述外管连通多级射流泵的每个或部分所述射流泵的所述射流泵外管的外管连通处设液体导出口。所述引射喷气发动机还包括液体回收腔，所述液体回收腔设置在所述液体导出口的外围，在离心力的作用下所述液体导出口喷射的液体进入所述液体回收腔内，在所述液体回收腔上设排气口 ；所述液体回收腔与所述高压泵的流体入口连通，或所述液体回收腔设为与所述旋转结构体旋转轴密封转动接触，在所述液体回收腔上设高压流体出口，所述液体回收腔设为所述高压泵，所述高压流体出口与所述射流泵的动力流体喷嘴连通。在所述液体回收腔上设冷却空气入口。所述引射喷气发动机还包括反向旋转结构体，在所述反向旋转结构体上设有打击传动结构，所述旋转结构体同轴线套装设置在所述反向旋转结构体内或所述旋转结构体同轴线套装设置在所述反向旋转结构体外，由所述喷射通道喷射的气体工质对所述打击传动结构打击传动推动所述反向旋转结构体向所述旋转结构体的旋转方向的相反方向旋转对外输出动力。所述引射喷气发动机还包括冷凝冷却工质回收壳体，所述引射喷气发动机的排气通道与所述冷凝冷却工质回收壳体连通，在所述冷凝冷却工质回收壳体上设冷凝冷却工质回收壳体液体出口和冷凝冷却工质回收壳体气体出口。所述射流泵设为由两个或两个以上所述射流泵以上游所述射流泵的所述射流泵出口与下游所述射流泵的所述动力流体喷嘴依次连通的方式构成的内外管连通多级射流泵。在所述燃烧室和喷射通道之间设次级射流泵，所述燃烧室的气体工质出口与所述次级射流泵的动力流体喷嘴连通，所述次级射流泵的出口与所述喷射通道连通。在所述冷凝冷却工质回收壳体上设冷却器；和/或在所述冷凝冷却工质回收壳体气体出口上设冷却器。一种提高所述引射喷气发动机的效率和环保性的方法，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，调整即将开始作功的气体工质的温度到2700K以下，即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。本发明的原理是以经过所述高压泵加压的流体为动力，通过射流泵将空气进行引射后与燃料在所述燃烧室内发生燃烧反应形成高温高压工质，所述高温高压工质从所述喷射通道喷出获得推进力。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，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射通道，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、射流泵低压气体入口和射流泵出口。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射通道，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、射流泵低压气体入口和射流泵出口 ；所述射流泵可以包括多个射流泵动力流体喷射口，在包括多个射流泵动力流体喷射口的结构中，所述射流泵动力流体喷射口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。本发明所谓的喷射通道是指一切可以通过高速喷射气体获得推进力(反冲力)的通道，即一切可以将气体的热能和压力能变成喷射气体的动能的喷射通道，例如拉瓦尔喷管，以及其他形状的可以高速喷射气体的通道(如可以高速喷射气体的两叶片之间的通道寸y。本发明中的旋转结构体是指一切可以作旋转运动的结构体，如飞轮、可以作旋转运动的杆以及可以作旋转运动的环形结构体等。本发明所谓的迴转圆周指旋转结构体作旋转运动时所形成的轨迹圆周，此轨迹圆周可以是旋转结构体的外围轨迹圆周、内侧轨迹圆周以及旋转结构体外围轨迹圆周和内侧轨迹圆周之间的任何点作旋转运动所形成的轨迹圆周。本发明所谓的以旋转结构体迴转圆周的切线为总体指向，既包括以旋转结构体迴转圆周的切线为完全精确的喷射指向的情况，也包括虽然存在一定程度上的偏角但大体上仍然以旋转结构体迴转圆周的切线为喷射指向的情况。所述迴转圆周的切线可以是外围轨迹圆周的切线、内侧轨迹圆周的切线以及旋转结构体外围轨迹圆周和内侧轨迹圆周之间的任何点作旋转运动所形成的轨迹圆周的切线。本发明所谓的反向旋转结构体是指在接受从所述喷射通道喷射出来的高速气体打击传动时可以作旋转运动的结构体。反向旋转结构体可以单独对外输出动力，可以与旋转结构体分别对外输出动力，也可以与旋转结构体经换向机构(如惰轮等)合并后对外输出动力。本发明中所谓的打击传动结构是指设在反向旋转结构体上的可以接受高速气体打击传动，使反向旋转结构体发生转动的结构，可以是叶状结构、通道状结构等，高速气体在打击传动结构处可以径向流动，也可以轴向流动。在设计所谓打击传动结构时，应尽可能使高速气流对所述打击传动结构打击传动被反射后在以大地坐标系中处于尽可能低速或处于静止状态，以实现对能量最大限度的回收。所述引射喷气发动机正常工作时，自所述喷射通道喷射出来的气流速度大于0. 5 马赫、0. 6马赫、0. 7马赫、0. 8马赫、0. 9马赫、1马赫、2马赫、3马赫、4马赫、5马赫或大于6马赫。本发明中，所谓的动力流体喷嘴是指用于喷射高压流体的喷嘴。本发明中，所谓的高压泵是指泵送液体的液体高压泵，例如齿轮泵、柱塞泵、离心泵等；所述高压泵泵送的液体可以是水以及其他流体，例如气体液化物等；
所谓的气体液化物是指被液化的气体，如液化空气、液氮、液氧、液体二氧化碳、液氦寸。本发明中，所谓的汽化器是指对动力流体进行气化、临界化、超临界化、超超临界化或达到更高压力和温度状态的装置。本发明所谓的冷凝冷却工质回收壳体是指具有冷凝冷却功能的工质回收壳体。所谓冷却器是指可以对冷凝冷却工质回收壳体进行冷却的装置。
为了提高高速气体对反向旋转结构体的打击传动效率，可以在反向旋转结构体的受喷射通道的高速喷射气流打击传动的部位上设缓冲结构，所述缓冲结构的目的是为了减少高速气体的反射作用，以便更有效的将高速气体的动能传递给反向旋转结构体。本发明所谓的缓冲结构可以是多空结构、粗糙表面结构、筛网结构或多栅结构，这些结构能够使高速飞来的气体在撞击具有这些结构的表面时发生停留作用，犹如两个粘弹性体相互撞击，可以更高效地将高速运动气体的动能传给反向旋转结构体。本发明中在所谓的喷射通道作旋转运动的结构中，在喷射通道的设计方面要考虑离心力的影响。本发明所公开的引射喷气发动机可以用陶瓷材料加工。本发明中，在所述喷射通道设置在旋转结构体上的结构中，当喷射通道喷射时获得反推力，而旋转结构体就可以获得扭矩从而旋转，旋转结构体对外输出动力。一般说来， 本发明的旋转结构体作高速旋转，所以旋转结构体可以直接与其他机械连接，也可以和发电机相连，也可以将旋转结构体作为发电机的转子使用或者发电机的转子设置在旋转结构体上。本发明中冷凝冷却工质回收壳体的设置可以回收喷射通道尾气的热量和工质；当所述冷凝冷却工质回收壳体中的发动机的排气可以全部或部分液化时，或当所述射流泵引射的气体为氧气并在所述燃烧室内采用氢气为燃料时，可以通过对冷凝冷却工质回收壳体抽气使其处于低压或真空状态，以提高发动机的效率。由冷凝冷却工质回收壳体回收来的工质可以直接排放，可以经处理后排放(如经三元催化剂处理等)，也可以经加压加热后重新进入喷射通道，还可以经处理将其中的二氧化碳液化加以回收。一般情况下，喷射通道的运行速度低于喷射通道的喷射速度，所以喷射通道的运动速度越高，效率越高。为此，在所述喷射通道设置在所述旋转结构体上的结构中，本发明中旋转结构体的转速越高，效率也越高。由于高速旋转会产生强大的离心力，很有可能由于现有技术和材料的限制，很难达到希望的转速，所以喷射通道喷射物(尾气)仍然具有很大的动能。因此，设置了反向旋转结构体，将本发明中喷射通道喷射的尾气以近乎切线的总体指向对反向旋转结构体打击传动，进而使反向旋转结构体产生旋转对外输出动力，进一步提高发动机的效率。本发明的原理是利用喷射通道一次性将所述燃烧室内的工质所具有的热能和压力能以尽可能高的效率转换成从喷射通道中喷出的高速气体的动能，所述喷射通道喷口处的高速气体的静压等于或接近喷射通道出口处的环境压强，所谓喷射通道出口处的环境压强可以是大气压强，也可以低于大气压强，如果低于大气压强，必须设置冷凝冷却工质回收壳体，将冷凝冷却工质回收壳体抽成真空，使冷凝冷却工质回收壳体内的压强低于大气压强，这一过程犹如子弹从枪膛中射出一样，尽可能高效地将火药中的能量转换为子弹的动能。在这一转换过程中，依据牛顿第三定律，喷射通道受到的反作用力即推进力，在所述喷射通道设在旋转结构体上的结构中，旋转结构体将发生旋转并可对外输出动力。这与燃气轮机或蒸汽轮机的第一级的工作原理不同，因为在燃气轮机和蒸汽轮机中不可能在第一级就把工质中的热能和压力能变成没有静压(表压)或静压很低的高速气体的动能，在燃气轮机和蒸汽轮机中是通过多级的形式将工质的能量转换成动力。在蒸汽轮机中，喷射通道相邻的动静叶之间或相邻的对转动叶之间均存在相当高的静压，因此，相邻的动静叶之间和对转动叶之间需要尽可能小的间隙以减少叶顶泄漏等能量损失。而本发明所公开的引射喷气发动机则不同，喷射通道将燃烧室内气体工质的所有压力能和热能转换成气体工质的动能(这一过程相当于喷气式发动机的喷管和火箭喷管)并从此过程中获得反向推力；在设有旋转结构体和反向旋转结构体的结构中，离开喷射通道的高速运动气体打击在设在反向旋转结构体上的打击传动结构上，将高速气体的动能变成反向旋转结构体的旋转运动并对外输出动力，在旋转结构体和反向旋转结构体之间不存在或只存在很小的静压，因此避免了在蒸汽轮机和燃气轮机中广泛存在的并严重影响效率的叶顶漏气问题。在本发明所公开的引射喷气发动机中旋转结构体和反向旋转结构体之间可以密封设置，也可以开放设置。本发明中，所述引射喷气发动机正常工作时，所述喷射通道口处的静压与大气压的差值小于 0. OlMPa,0. 02MPa、0. 03MPa、0. 04MPa、0. 05MPa、0. 06MPa、0. 07MPa、0. 08MPa、 0. 09MPa、0. 10MPa、0. llMPa、0. 12MPa、0. 13MPa、0. 14MPa、0. 15MPa、0. 16MPa、0. 17MPa、 0. 18MPa、0. 19MPa 或小于 0. 20MPa。本发明中，旋转结构体和反向旋转结构体之间非密封设置。本发明中，旋转结构体和反向旋转结构体之间开放设置。本发明中，所述次级射流泵设置的目的是利用由所述喷射通道喷射的高速气体引射周边其他气体，增加气体流动质量，进而增加推进力。本发明中可用两个坐标系观察高速气体(包括超音速气体)，一是设在喷射通道上的坐标系，二是设在所述引射喷气发动机机体上的坐标系。在本发明中为了进一步提高系统的效率，设置了反向旋转结构体以对设在所述引射喷气发动机机体上的坐标系中仍高速运动的气体的动能进行回收，在这个过程中，高速气体对反向旋转结构体打击推动反向旋转结构体转动对外输出动力(犹如子弹打击到靶上，迫使靶发生位移，对外作功)。由此可见，喷射通道和设置在反向旋转结构体上接受打击的打击传动结构之间不存在静压联系， 也不存在相互作用(相当于枪体和靶之间的关系，虽然枪体受子弹反射的作用获得推力，靶也在子弹的作用下获得推力，但枪体和靶之间不村在相互作用)；同理，旋转结构体和反向旋转结构体之间没有静压联系，也不存在相互作用；而是喷射通道与高速气体在分离界面处(犹如枪口处)的相互作用，以及反向旋转结构体和高速气体在接受高速气体打击传动处的相互作用。由此不难看出，旋转结构体和反向旋转结构体之间的相互关系与传统对转蒸汽轮机和燃气轮机的相邻对转叶之间的关系是完全不同的。一是本发明的旋转结构体与反向旋转结构体均发生旋转；二是按照牛顿第三定律，本发明中旋转结构体所受的力是由于高压气体的喷射而得到的，反向旋转结构体的旋转是受到高速气体的冲击而得到的，而传统的汽轮机和燃气轮机是靠压差的变化而得到的；三是本发明中自喷射通道喷射出来的气体的速度一般说来都较快，这就使喷射通道内的能量全部或绝大部分变成了高速运动的气体的动能。由于喷射通道的运动速度低于其喷射速度，所述高速运动的气体仍然具有相当的能量，使这些气体撞击到反向旋转结构体上可以对高速运动气体的动能进行回收。在旋转结构体和反向旋转结构体之间只考虑高速运动气体的动能作用，而不存在静压作用；四是本发明中的旋转结构体和反向旋转结构体不存在压比的关联，而在汽轮机和燃气轮机中则不然。并且旋转结构体和反向旋转结构体之间的空间内不存在静压作用，因此可以设为开放式，而在汽轮机和燃气轮机中则不然。本发明中，旋转结构体和反向旋转结构体之间的相互作用可以用另外一种形式加以说明，如果将旋转结构体喷出的高速气体比作传统的喷气式发动机喷出的高速气体流， 而反向旋转结构体就是传统的喷气式发动机喷出的高速气体流所打击到的并被推动的物体，例如被吹动的树叶、草和路面的石块，这些物体都会被高速气体流打击传动发生运动。由于旋转结构体和反向旋转结构体之间不存在静压作用，所以本发明所公开的系统中不存在通道顶(即所谓叶顶)漏气问题。本发明中所公开的结构不仅可以制造大型引射喷气发动机，也可以制造微型引射喷气发动机。微型引射喷气发动机的效率远高于微型燃气轮机，而且结构简单。在本发明中所公开的引射喷气发动机中，一般说来，旋转结构体和反向旋转结构体的转速的旋转方向不同，而且在很多结构中可能会相互套装，如果旋转结构体的旋转轴和反向旋转结构体的旋转轴也套装设置，这样就会造成两旋转轴之间的转速差过大造成润滑困难磨损过快的问题，为降低这一转速差，可以在两个相互对转套装的轴之间设静止轴套以减少相对转速。本发明所谓的静止轴套是指处于静止状态的隔离轴套，静止轴套设置在相互套装相互对转的旋转轴和被动旋转轴之间，其目的是降低旋转结构体的旋转轴和反向旋转结构体的旋转轴之间的相对转速差，以形成良好的润滑条件，增加寿命和可靠性。本发明所谓的旋转轴是指与旋转结构体或反向旋转结构体相连的转动轴。本发明中，所谓的缩扩通道是指截面积变化的通道，其目的是在所述燃料喷射导管不与旋转轴接触的前提下，将燃料导入所述燃烧室，这个过程实质是以燃料为动力流体的射流过程，在这个过程中，一部分气体被燃料射流到燃烧室内。这种结构克服了旋转接头的摩擦损失和泄漏问题。本发明中，图25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IOMPa (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25中的
ρ = 中的2是气体工质绝热指数c是气体工质的压力，τ是气体工质的温度f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25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25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25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的和、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25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、 300Κ、250Κ、200Κ、190Κ、180Κ、170Κ、160Κ、150Κ、140Κ、130Κ、120Κ、110Κ、100K、90K、80K、70K、 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25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所述燃烧室的气体工质出口处的气体工质。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，调整进入所述燃烧室内的原工质的温度、压力和流量，调整向所述燃烧室导入燃料的量，调整所述燃烧室导出气体工质的量，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。本发明中，为了调整进入所述燃烧室内的原工质的温度、压力和流量，可以调整所述高压泵的压力和流量。本发明中，所谓原工质是指流入所述燃烧室的工质。本发明所谓的旋转接头是指两个相互配合的偶件，其中一个偶件的转速与另一个偶件的转速不同，两个偶件内均设有流体通道，设置在不同偶件的流体通道之间相互连通， 以实现流体由一个偶件流向另一个偶件的器件，本发明所谓的旋转接头包括单通道旋转接头、双通道旋转接头和三通道旋转接头。在实际发动机中，可根据想要通过旋转接头提供的流体的种类数选择接头的种类。本发明所谓的单通道旋转接头是指两个相互配合的偶件，其中一个偶件的转速与另一个偶件的转速不同，两个偶件内均设有流体通道，设置在不同偶件的流体通道之间相互连通，以实现一种流体由一个偶件流向另一个偶件的器件。本发明所谓的双通道旋转接头是指两个相互配合的偶件，其中一个偶件的转速与另一个偶件的转速不同，两个偶件内均设有两类流体通道，设置在不同偶件的同类流体通道之间相互连通，以实现两种流体分别由一个偶件流向另一个偶件的器件。本发明所谓的三通道旋转接头是指两个相互配合的偶件，其中一个偶件的转速与另一个偶件的转速不同，两个偶件内均设有三类流体通道，设置在不同偶件的同类流体通道之间相互连通，以实现三种流体分别由一个偶件流向另一个偶件的器件。本发明中，“所述引射喷气发动机的排气通道与所述冷凝冷却工质回收壳体连通” 是指只要能够使所述引射喷气发动机的排气进入所述冷凝冷却工质回收壳体所需要的相互连通关系，例如所述冷凝冷却工质回收壳体设置在所述引射喷气发动机的所述喷射通道外围。本发明中，根据喷射推进领域的公知技术，应在必要的地方设置必要的部件、单元或系统，如喷油器、火花塞、传感器等。
本发明的有益效果如下1、本发明结构简单，制造成本低，可靠性高。
2、本发明大幅度提高了现有发动机的效率。
图1为本发明的实施例1的示意图；图2为本发明的实施例2的示意图；图3为本发明的实施例3的示意图；图4为本发明的实施例4的示意图；图5为本发明的实施例5的示意图；图6为本发明的实施例6的示意图；图7和图8为本发明的实施例7的示意图；图9为本发明的实施例8的示意图；图10为本发明的实施例9的示意图；图11和图12为本发明的实施例10的示意图；图13为本发明的实施例11的示意图；图14为本发明的实施例12的示意图；图15为本发明的实施例13的示意图；图16、17和图18为本发明的实施例14的示意19和图20为本发明的实施例15的示意图；图21为本发明的实施例16的示意图；图22,23和图M为本发明的实施例17的示意25是气体工质的温度T和压力P的关系图，图中
1射流泵、2燃烧室、3高压泵、4喷射通道、6汽化器、7动力透平、8旋转结构体、9旋转接头、10反向旋转结构体、11冷凝冷却工质回收壳体、12液体回收腔、13冷却空气入口、 15引射喷气发动机的机体、20燃料喷射导管、21燃料源、25缩扩通道、101动力流体喷嘴、 103射流泵出口、104射流泵外管、108外管连通多级射流泵、109外管连通处、110液体导出口、122壁内通道、200液体导出通道、801旋转结构体旋转轴、1001打击传动结构、1010环形动力流体喷嘴、1101冷凝冷却工质回收壳体液体出口、1102冷凝冷却工质回收壳体气体出口、1111次级射流泵、8011高压流体出口、11011冷却器。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的引射喷气发动机，包括射流泵1、燃烧室2和高压泵3，所述射流泵1的射流泵出口 103与所述燃烧室2连通，所述燃烧室2的气体工质出口与喷射通道4连通，所述高压泵3的流体出口与所述射流泵1的动力流体喷嘴101连通。经过所述高压泵3加压的动力流体，通过射流泵1将空气进行引射后与燃料在所述燃烧室2内发生燃烧反应，形成高温高压工质，所述高温高压工质从所述喷射通道4喷出获得推进力。
为了使所述引射喷气发动机更高效环保工作，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，可调整即将开始作功的气体工质的温度到2700K以下，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2
如图2所示的引射喷气发动机，其与实施例1的区别在于在所述高压泵3和所述动力流体喷嘴101之间设汽化器6。所述汽化器6中的液体工质设为气体液化物。本方案的工作过程是先用高压泵3将汽化器6中的液体加压，然后对汽化器6加热使其中的液体汽化成为高压蒸气，高压蒸气作为动力流体进入射流泵工作。即本方案提供了另一种产生高压动力流体的方法。实施例3
如图3所示的引射喷气发动机，其与实施例1的区别在于在所述喷射通道4的喷射口处设动力透平7。具体实施时，还可以在所述喷射通道4内设动力透平7。实施例4
如图4所示的引射喷气发动机，其与实施例1的区别在于所述引射喷气发动机还包括旋转结构体8，所述射流泵1、所述燃烧室2和所述喷射通道4设在所述旋转结构体8上，所述高压泵3经设置在所述旋转结构体8旋转中心上的旋转接头9与所述动力流体喷嘴101 连通，所述喷射通道4的喷射方向以所述旋转结构体8迴转圆周的切线为总体指向，所述喷射通道4所产生的推进力推动所述旋转结构体8转动并对外输出动力。在本方案中，当喷射通道4喷射流体时获得反推力，旋转结构体8因此可以获得转矩从而旋转，对外输出旋转动力。实施例5
如图5所示的引射喷气发动机，其与实施例4的区别在于所述引射喷气发动机还包括反向旋转结构体10，在所述反向旋转结构体10上设有打击传动结构1001，所述旋转结构体 8同轴线套装设置在所述反向旋转结构体10内，由所述喷射通道4喷射的气体工质对所述打击传动结构1001打击传动推动所述反向旋转结构体10向所述旋转结构体8的旋转方向的相反方向旋转对外输出动力。喷射通道4和设置在反向旋转结构体10上接受打击的打击传动结构1001之间不存在静压联系，也不存在相互作用。由于旋转结构体8和反向旋转结构体10之间不存在静压作用，所以本方案所公开的系统中不存在通道顶部的漏气问题
具体实施时，所述旋转结构体8还可以同轴线套装设置在所述反向旋转结构体10夕卜。实施例6
如图6所示的引射喷气发动机，其与实施例5的区别在于所述引射喷气发动机还包括冷凝冷却工质回收壳体11，所述引射喷气发动机的排气通道与所述冷凝冷却工质回收壳体 11连通，在所述冷凝冷却工质回收壳体11上设冷凝冷却工质回收壳体液体出口 1101和冷凝冷却工质回收壳体气体出口 1102。冷凝冷却工质回收壳体11的设置可以回收喷射通道尾气的热量和工质。在具体实施中，当所述冷凝冷却工质回收壳体11中的发动机的排气发生液化时，或当所述射流泵 1引射的气体为氧气并在所述燃烧室2内采用氢气为燃料时，可以通过对冷凝冷却工质回收壳体11抽气使其处于低压或真空状态，以提高发动机的效率。实施例7
如图7所示的引射喷气发动机，其与实施例1的区别在于所述引射喷气发动机还包括旋转结构体8，所述燃烧室2和所述喷射通道4设在所述旋转结构体8上，所述射流泵1 的射流泵外管104设置在所述旋转结构体8的旋转结构体旋转轴801内，所述射流泵1的所述动力流体喷嘴101与所述引射喷气发动机的机体15固连，所述喷射通道4的喷射方向以所述旋转结构体8迴转圆周的切线为总体指向，所述喷射通道4所产生的推进力推动所述旋转结构体8转动并对外输出动力；在所述动力流体喷嘴101内套装设置燃料喷射导管 20，燃料源21经所述燃料喷射导管20与所述燃烧室2连通。图8是所述旋转结构体8的 A-A剖视图。实施例8
如图9所示的引射喷气发动机，其与实施例7的区别在于在所述旋转结构体旋转轴 801的内部设置缩扩通道25，所述燃料喷射导管20设置在所述缩扩通道25内，燃料源21 经所述燃料喷射导管20再经所述缩扩通道25与所述燃烧室2连通。实施例9
如图10所示的引射喷气发动机，其与实施例7的区别在于所述射流泵1设为外管连通多级射流泵108，所述外管连通多级射流泵108由两个或多个所述射流泵，以上游所述射流泵的射流泵外管104与相邻下游所述射流泵1的射流泵外管104依次连通的方式构成。实施例10
如图11和图12所示的引射喷气发动机，其与实施例9的区别在于所述引射喷气发动机还包括液体回收腔12，在所述外管连通多级射流泵108的每个或部分所述射流泵1的所述射流泵外管104的外管连通处109，设液体导出口 110，所述液体回收腔12设置在所述液体导出口 110的外围，在离心力的作用下所述液体导出口 110喷射的液体进入所述液体回收腔12内，在所述液体回收腔12上设排气口 14，在所述液体回收腔12上设高压流体出口 8011 ；所述液体回收腔12与所述高压泵3的流体入口连通(如图12所示)，或所述液体回收腔12设为与所述旋转结构体旋转轴801密封转动接触，所述液体回收腔12设为所述高压泵3，所述高压流体出口 8011与所述射流泵1的动力流体喷嘴101连通(如图11所示)。实施例11
如图13所示的引射喷气发动机，其与实施例10的区别在于在所述液体回收腔12上设冷却空气入口 13。实施例12
如图14所示的引射喷气发动机，其与实施例7的主要区别在于所述高压泵3经壁内通道122与环形动力流体喷嘴1010连通，所述壁内通道122的设置是为了对所述燃烧室2 进行冷却。实施例13
如图15所示的引射喷气发动机，其与实施例9的主要区别在于在所述射流泵1的壁内设液体导出通道200。实施例14
如图16所示的引射喷气发动机，其与实施例9的主要区别在于所述引射喷气发动机转结构体10，在所述反向旋转结构体10上设有打击传动结构1001，见图17， 所述旋转结构体8同轴线套装设置在所述反向旋转结构体10内，由所述喷射通道4喷射的气体工质对所述打击传动结构1001打击传动推动所述反向旋转结构体10向所述旋转结构体8的旋转方向的相反方向旋转对外输出动力。图17是一种所述旋转结构体8的B-B剖视图，图18是另一种所述旋转结构体8的B-B剖视图。实施例15
如图19和图20所示的引射喷气发动机，其与实施例1的区别在于所述射流泵1设为由两个或两个以上所述射流泵1以上游所述射流泵1的所述射流泵出口 103与下游所述射流泵1的所述动力流体喷嘴101依次连通的方式构成的内外管连通多级射流泵111。其中， 图19中设有两个所述射流泵1，图20中设有三个所述射流泵1。实施例16
如图21所示的引射喷气发动机，其与实施例1的主要区别在于在所述燃烧室2和喷射通道4之间设次级射流泵1111，所述燃烧室2的气体工质出口与所述次级射流泵1111的动力流体喷嘴101连通，所述次级射流泵1111的出口与所述喷射通道4连通。在具体实施中，本方案也可象实施例15那样，在燃烧室2的前面加装多级射流泵，如图21中的内外管连通多级射流泵111。实施例17
如图22、23和图M所示的引射喷气发动机，其与实施例6的区别在于在所述冷凝冷却工质回收壳体11上设冷却器11011 (如图22所示);在所述冷凝冷却工质回收壳体11上和所述冷凝冷却工质回收壳体气体出口 1102上设冷却器11011 (如图23所示)；在所述燃烧室2和喷射通道4之间设次级射流泵1111 (如图M所示)。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
1.一种引射喷气发动机，包括射流泵(1)、燃烧室(2)和高压泵(3)，其特征在于所述射流泵(1)的射流泵出口( 103 )与所述燃烧室(2 )连通，所述燃烧室(2 )的气体工质出口与喷射通道(4)连通，所述高压泵(3)的流体出口与所述射流泵(1)的动力流体喷嘴(101)连ο
2.如权利要求1所述引射喷气发动机，其特征在于在所述高压泵(3)和所述动力流体喷嘴(101)之间设汽化器(6)。
3.如权利要求1或2所述引射喷气发动机，其特征在于在所述喷射通道(4)内或在所述喷射通道(4)的喷射口处设动力透平(7)。
4.如权利要求1或2所述引射喷气发动机，其特征在于所述引射喷气发动机还包括旋转结构体(8 )，所述射流泵(1 )、所述燃烧室(2 )和所述喷射通道(4)设在所述旋转结构体 (8)上，所述高压泵(3)经设置在所述旋转结构体(8)旋转中心上的旋转接头(9)与所述动力流体喷嘴(101)连通，所述喷射通道(4)的喷射方向以所述旋转结构体(8)迴转圆周的切线为总体指向，所述喷射通道(4)所产生的推进力推动所述旋转结构体(8)转动并对外输出动力。
5.如权利要求1或2所述引射喷气发动机，其特征在于所述引射喷气发动机还包括旋转结构体(8)，所述燃烧室(2)和所述喷射通道(4)设在所述旋转结构体(8)上，所述射流泵(1)的射流泵外管(104)设置在所述旋转结构体(8)的旋转结构体旋转轴(801)内，所述射流泵(1)的所述动力流体喷嘴(101)与所述引射喷气发动机的机体(15)固连，所述喷射通道(4)的喷射方向以所述旋转结构体(8)迴转圆周的切线为总体指向，所述喷射通道(4) 所产生的推进力推动所述旋转结构体(8)转动并对外输出动力。
6.如权利要求5所述引射喷气发动机，其特征在于在所述动力流体喷嘴(101)内套装设置燃料喷射导管(20 )，燃料源(21)经所述燃料喷射导管(20 )与所述燃烧室(2 )连通；或在所述旋转结构体旋转轴(801)的内部设置缩扩通道(25 )，在所述缩扩通道(25 )内设燃料喷射导管(20)，燃料源(21)经所述燃料喷射导管(20)再经所述缩扩通道(25)与所述燃烧室(2)连通。
7.如权利要求1、2或6所述引射喷气发动机，其特征在于所述射流泵(1)设为由两个或多个所述射流泵(1)以上游所述射流泵(1)的射流泵外管(104)与相邻下游所述射流泵 (1)的射流泵外管(104)依次连通的方式构成的外管连通多级射流泵(108)。
8.如权利要求7所述引射喷气发动机，其特征在于在所述外管连通多级射流泵(108) 的每个或部分所述射流泵(1)的所述射流泵外管(104)的外管连通处(109)设液体导出口 (110)。
9.如权利要求8所述引射喷气发动机，其特征在于所述引射喷气发动机还包括液体回收腔(12)，所述液体回收腔(12)设置在所述液体导出口(110)的外围，在离心力的作用下所述液体导出口(110)喷射的液体进入所述液体回收腔(12)内，在所述液体回收腔(12) 上设排气口(14);所述液体回收腔(12)与所述高压泵(3)的流体入口连通，或所述液体回收腔(12)设为与所述旋转结构体旋转轴(801)密封转动接触，在所述液体回收腔(12) 上设高压流体出口(8011)，所述液体回收腔(12)设为所述高压泵(3)，所述高压流体出口 (8011)与所述射流泵(1)的动力流体喷嘴(101)连通。
10.如权利要求9所述引射喷气发动机，其特征在于在所述液体回收腔(12)上设冷却空气入口(13)。
11.如权利要求4或5所述引射喷气发动机，其特征在于所述引射喷气发动机还包括反向旋转结构体(10)，在所述反向旋转结构体(10)上设有打击传动结构(1001 )，所述旋转结构体(8)同轴线套装设置在所述反向旋转结构体(10)内或所述旋转结构体(8)同轴线套装设置在所述反向旋转结构体(10)外，由所述喷射通道(4)喷射的气体工质对所述打击传动结构(1001)打击传动推动所述反向旋转结构体(10)向所述旋转结构体(8)的旋转方向的相反方向旋转对外输出动力。
12.如权利要求1、2、6、8、9或10所述引射喷气发动机，其特征在于所述引射喷气发动机还包括冷凝冷却工质回收壳体(11)，所述引射喷气发动机的排气通道与所述冷凝冷却工质回收壳体(11)连通，在所述冷凝冷却工质回收壳体(11)上设冷凝冷却工质回收壳体液体出口(1101)和冷凝冷却工质回收壳体气体出口(1102)。
13.如权利要求1、2、6、8、9或10所述引射喷气发动机，其特征在于所述射流泵(1)设为由两个或两个以上所述射流泵(1)以上游所述射流泵(1)的所述射流泵出口(103)与下游所述射流泵(1)的所述动力流体喷嘴(101)依次连通的方式构成的内外管连通多级射流泵(111)。
14.如权利要求1所述引射喷气发动机，其特征在于在所述燃烧室(2)和喷射通道 (4)之间设次级射流泵(1111)，所述燃烧室(2)的气体工质出口与所述次级射流泵(1111) 的动力流体喷嘴(101)连通，所述次级射流泵(1111)的出口与所述喷射通道(4)连通。
15.如权利要求12所述引射喷气发动机，其特征在于在所述冷凝冷却工质回收壳体 (11)上设冷却器(11011);和/或在所述冷凝冷却工质回收壳体气体出口(1102)上设冷却器(11011)。
16.一种提高如权利要求1、2、6、8、9、10、14或15所述引射喷气发动机的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压力到15MPa以上，调整即将开始作功的气体工质的温度到2700K以下，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
本发明公开了一种引射喷气发动机，包括射流泵、燃烧室和高压泵，所述射流泵的出口与所述燃烧室连通，所述燃烧室的气体工质出口与喷射通道连通，所述高压泵的流体出口与所述射流泵的动力流体喷嘴连通。本发明大幅度提高了现有发动机的效率。
文档编号F02K7/16GK102374070SQ201110266268
公开日2012年3月14日 申请日期2011年9月8日 优先权日2011年4月22日
发明者靳北彪 申请人:靳北彪