一种旋转喷气转子的制作方法

本发明属于喷气发动机设备技术领域，具体涉及一种旋转喷气转子。

背景技术：

喷气发动机通常是飞行器的动力设备，它能利用高速飞行的气流进入发动机的静止燃烧室产生大量高压气流由尾喷口向后喷射而产生推力，具有结构紧凑、推重比大、推力稳定且易于控制等特点，在高速汽车、飞机、导弹等领域有广泛的应用。然而现有的喷气发动机不能直接应用于旋翼飞行器，如碟形飞行器，因为旋翼飞行器要求输出大转矩，且具有功率与自重比高、轴向结构尺寸小的特点。

技术实现要素：

本发明针对现有喷气发动机存在的不足，提供一种旋转喷气转子，以期具有轴向结构紧凑、热效率高而污染小、输出转矩大而稳定可控、振动噪音小的特点，可应用于旋转喷气发动机的研发。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明所提供的一种旋转喷气转子包括箱体(1)、箱盖(5)、端盖(10)、导电环(11)、中心轴(2)、转盘(6)、火花塞(12)、导流管(4)、阀芯(13)和弹簧(14)；所述箱体(1)、箱盖(5)、端盖(10)、导电环(11)、中心轴(2)和转盘(6)都是轴对称结构，它们的轴线重合，箱体(1)和箱盖(5)固定连接形成转子的机座，箱盖(5)和端盖(10)固定连接，导电环(11)位于机座的内部，导电环(11)的绝缘端面与箱盖(5)的端面接触并固定连接，从导电环(11)的导体上引出点火导线；所述箱体(1)的左端面不同圆周上设有两组轴向的进气孔，一组是高压进气孔(1b)，另一组是低压进气孔(1a)，箱体(1)右端的外圆周上设有径向的排气口(1c)；所述中心轴(2)和转盘(6)固定连接形成可绕轴线转动的回转体，中心轴(2)由轴承(3)支承在箱体(1)的内孔中，转盘(6)位于上述机座的内部并将机座的内腔分隔成集气腔(a)和排气腔(b)，集气腔(a)与上述低压进气孔(1a)相通，排气腔(b)与上述排气口(1c)相通，转盘(6)的左端面与箱体(1)的端面接触形成无间隙的平面滑动副，而转盘(6)的右端外圆柱面与端盖(10)形成间隙配合，转盘(6)中间的外圆面与箱体(1)的内圆面间隙配合；所述转盘(6)的内圆周上设置主燃烧室(6d)，主燃烧室的左侧壁有进气口(6e)，该进气口与上述高压进气孔(1b)间歇相通，主燃烧室(6d)的右侧壁上固定安装火花塞(12)，火花塞(12)的外伸端与导电环(11)的导体接触并可相对滑动；所述转盘(6)的外圆周上设置c形气道(6b)，c形气道(6b)的入口位于转盘(6)的左侧，而c形气道(6b)的出口位于转盘(6)的右侧，c形气道(6b)的入口段是圆柱形孔并经圆锥面过渡到断面渐缩的圆弧形通道，c形气道(6b)的出口是喷嘴(6f)且接近转盘(6)的外圆周；c形气道(6b)入口段的圆柱形孔轴线与转盘(6)的回转平面之间的夹角为α(α＝30～40°)且沿圆柱形孔轴线所在圆周的切线方向，c形气道(6b)出口的喷嘴(6f)方向平行于转盘(6)的回转平面且沿转盘(6)的切线方向；所述阀芯(13)和导流管(4)皆为轴对称结构，两者的轴线重合，阀芯(13)的外圆面与c形气道(6b)入口段的圆柱形孔间隙配合形成环形腔(6a)，阀芯前端与c形气道(6b)入口段的圆锥面之间形成环形腔的出口节流通道，直气道(6c)连通该环形腔和主燃烧室(6d)，所述导流管(4)与c形气道(6b)入口配合定位并固定连接，导流管(4)的内锥孔、阀芯(13)的内孔和c形气道(6b)相通；所述弹簧(14)是螺旋压缩弹簧，位于导流管(4)和阀芯(13)之间，弹簧(14)的作用力始终将阀芯(13)的前端与上述c形气道(6b)入口段的圆锥面保持接触使上述出口节流通道处于关闭状态。

作为一种优化，所述转盘(6)的主燃烧室(6d)是断面为矩形或圆形的环形腔，主燃烧室(6d)左侧壁的进气口(6e)数量m≥2且均匀分布在同一圆周上，主燃烧室(6d)右侧壁上固定安装两个火花塞(12)，两个火花塞(12)位于同一圆周上且沿圆周均布。

作为一种优化，所述转盘(6)上的c形气道(6b)数量n≥2，且沿转盘(6)的圆周均匀分布，形成偏心质量小的轴对称转盘结构，转盘(6)采用耐磨且耐高温材料制造。

作为一种优化，所述阀芯(13)的数量和c形气道(6b)数量相同，阀芯(13)的内孔是光滑的圆柱形通孔，阀芯(13)的外圆面是阶梯形圆柱面，该阶梯形圆柱面与c形气道(6b)的入口段构成上述的环形腔(6a)，阀芯(13)采用耐磨且耐高温材料制造。

作为一种优化，所述c形气道(6b)入口段的圆柱形孔轴线与转盘(6)的回转平面之间的夹角α＝35°。

与现有技术相比，本发明具有以下技术优点：

1、本转子将轴向的混合燃气通过转盘的主燃烧室和c形气道产生大流量的高压气流从转盘外周上的切向喷嘴高速喷出产生推力，推力在转盘上形成力偶矩推动转盘高速转动并输出动力。由于推力没有波动，转盘输出的转矩稳定性好。

2、混合燃气在主燃烧室燃烧后产生高温高压气流经过直气道进入环形腔，阀芯在气压的作用下克服弹簧作用力自动打开环形腔的出口节流通道产生高速射流，低压气流经低压气口、集气腔、导流管和阀芯内孔被吸入c形气道内与环形腔喷射的高温气流混合并进行二次燃烧、升温和增压，形成数倍于混合燃气量的喷嘴气流质量，可大大提高喷嘴射流的推力、燃料的燃烧质量和热利用率而减少废气污染。因此，本转子能设置主燃烧室的压力，输出力矩大、热效率高而污染小。

3、本转子具有轴向结构紧凑、转盘的动平衡性能好、运行平稳等特点。

附图说明

图1是本发明旋转喷气转子的主视结构示意图。

图2是旋转喷气转子的k-k剖面结构示意图。

图3是旋转喷气转子的m-m剖面结构示意图。

图中：1、箱体；1a、低压气孔；1b、高压气孔；1c、排气孔；2、中心轴；3、轴承；4、导流管；5、箱盖；6、转盘；6a、环形腔；6b、c形气道；6c、直气道；6d、主燃烧室；6e、进气口；6f、喷嘴；7、圆螺母组；8、键；9、o形圈；10、端盖；11、导电环；12、火花塞；13、阀芯；14、弹簧；a、集气腔；b、排气腔；p0、低压气；p1、混合燃气；p2、废气。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。

在图1中，中心轴2依次穿过轴承3和转盘6的内孔由圆螺母组7(包括圆螺母和止动垫圈)进行轴向固定，其中轴承3内圈由中心轴2的轴肩定位，转盘6的内孔端面与轴承3的内圈端面接触；中心轴2和转盘6的之间安装键9进行周向定位。两个火花塞12对称于转盘轴线，通过螺纹连接固定安装在主燃烧室6d的右侧壁上，阀芯13、弹簧14和导流管4依次装入转盘6的c形气道6b的入口段并用螺栓固定连接导流管4和转盘6，由此形成轴对称的回转体。

导电环11与箱盖5用空心螺柱和螺母固定连接并引出点火导线。将装配的上述回转体从轴向插入箱体1，轴承3的外圈与箱体1的内孔配合定位，转盘6的左端面与箱体1的内端面在中心轴2的轴向力作用下保持无间隙平面接触并能相对滑动；箱盖5与箱体1通过螺栓固定连接形成机座，转盘6将机座内空间分隔为集气腔a和排气腔b，火花塞12的外伸端与导电环11的导体保持接触，端盖10与箱盖5轴线重合并用螺栓固定连接，端盖10与中心轴2之间安装o形圈以防止异物进入。

低压气口1a连通集气腔a以便箱体外的低压气p0自由进入，高压气口1b与进气口6e间歇连通以便高压混合燃气p1进入主燃烧室6d。

图2中，转盘6位于箱体1的圆柱形空间内，转盘6的外圆与箱体1不接触，留有热膨胀间隙；转盘6的端面上设置4个周向均布的进气口6e以增加进气通量，4条c形气道6b位于主燃烧室6d的外侧且沿转盘6的圆周均匀分布，c形气道6b的入口和出口位于转盘的两侧，入口端安装导流管4，出口设置喷嘴6f，喷嘴6f位于转盘的外边缘以增加喷射推力的力臂，4条径向布置的直气道6c连通主燃烧室6d和对应的环形腔6a。

图3中，转盘6的主燃烧室6d位于转盘的一侧，c形气道6b的入口轴线与转盘6的回转面夹角α＝35°，阀芯13的外圆面与c形气道6b入口段内圆柱面间隙配合形成环形腔6a且阀芯13能轴向移动，阀芯前端与c形气道6b入口段的内圆锥面之间形成环形腔6a的出口节流通道，阀芯后端与导流管4之间安装弹簧14，导流管4与c形气道6b的入口端由螺栓固定连接，阀芯前端在弹簧力的作用下使环形腔的出口节流通道处于关闭状态，导流管4和阀芯13的内孔始终与c形气道保持连通状态。直气道6c连通环形腔6a和主燃烧室6d，进气口6e位于主燃烧室的左侧壁上。

转子工作时，高压混合燃气p1通过高压气口1b和进气口6e进入主燃烧室，火花塞12点燃气体燃烧产生的高温高压气体经直气道6c进入环形腔6a，阀芯13在气压的作用下克服弹簧14阻力自动打开环形腔6a的出口节流通道产生高温喷射气流；常温的低压气p0经低压口进入集气腔a并通过导流管被吸入c形气道与高温喷射气流混合，经升温和增压后形成流量更大、压力稳定的气流从喷嘴喷出，收集在排气腔b内的废气从排气口1c排出。转盘圆周上切向布置的喷嘴射流产生推力形成力偶矩推动转盘高速转动并输出力矩。由于低压气和混合燃气在c形气道的混合形成数倍于混合燃气量的喷嘴气流质量，大大提高了喷嘴射流的推力、燃料的燃烧质量和热利用率而减少了废气污染。由于喷嘴的射流是连续的，因此产生的推力没有波动，输出力矩稳定性好。