内燃型自起动冲压喷气发动机的制作方法

本发明涉及发动机技术领域，更具体地说，是涉及内燃型自起动冲压喷气发动机(neiranxing.ziqidong.chongya.fadongji，缩写为nzcf)。

背景技术

飞机动力多采用涡扇机,多重因素制约了涡扇改进,例如:振动限制了风扇(涵道比)增大，音速限制了压气机叶片加长，耐热材质限制了涡前温度的提高等等。涡扇机同时存在致命缺陷,例如:喘振、飞鸟……；涡扇机尤其不适应高超音速飞行。

早期曾有人将小型冲压机安装在旋翼末梢，靠人力转动旋翼，起动冲压发动机，进而直升。现役地空导弹中，第二级多有用冲压机者。冲压机无喘振，不怕飞鸟，更安全，更长寿，更廉价，更适用于超高音速飞行。但至今冲压机尚未实用在飞机上：只因冲压机在零航速下不能启动。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供一种内燃型自起动冲压喷气发动机。

本发明内燃型自起动冲压喷气发动机，通过下述技术方案予以实现，由前级和后级组成，前级和后级的形状相同，都是由球体前管和椎体尾管组成，前级的椎体尾管进入后级的球体前管，前级是内燃型自起动冲压发动机主体，后级是无源推力提升器，相当于大涵道风扇；前级发动机壳体内安装甲醇气化器，甲醇气化器的燃烧室内贴壁缠绕盘管，管路a的一端与高压醇泵相连接，管路a的另一端与盘管一端连接，盘管的另一端连接管路d，管路d的末端出口为甲醇高压喷嘴b，管路d的初始端安装阀门v，与甲醇高压喷嘴相邻设置防风火炬群，防风火炬群由六枚火炬组成，火炬的火焰朝向分别为：前、后、上、下、左、右。

与现有技术相比，本发明与涡扇机相比具有如下效果是：

1.结构简单无比，没有燃气涡轮，没有压气机，没有风扇，工艺至为简单。

2.制造成本低到10^-1级乃至10^-2级。

3.寿命成10倍地延长。

4.飞行成本大幅度下降。

(1)发动机折旧降到10^-2级。

(2)燃料消耗费用只有涡扇机的25％。

5.安全系数以10⁺²倍率提高。

(1)无风扇、无压气机，无高温涡轮，涡扇机这三处常出的故障，对应的在nzcf中都是0。

(2)不怕飞鸟，涡喷机、涡扇机因飞鸟撞入，致使发动机损伤烧毁，导致恶性事故，这个航空界世界性难题，在“nzcf”中化为零了。

(3)nzcf飞行中火焰稳定受控，无熄火，无喘振等涡扇(涡喷)机的痼疾。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明由前级1和后级2组成，前级1和后级2的形状相似，都是由球体前管和椎体尾管组成，前级的椎体尾管进入后级的球体前管，前级1是内燃型自起动冲压发动机主体，后级2是无源推力提升器，相当于大涵道风扇；前级1发动机壳体内安装甲醇气化器，甲醇气化器的燃烧室内贴壁缠绕盘管，管路a的一端与高压醇泵相连接，管路a的另一端与盘管一端连接，盘管的另一端连接管路d，管路的末端出口为甲醇高压喷嘴b，管路d的初始端安装阀门v，与甲醇高压喷嘴相邻设置防风火炬群，防风火炬群由六枚火炬组成，火炬的火焰朝向分别为：前、后、上、下、左、右。

前级1发动机壳体内壁设置耐高温内衬。

“防风火炬群”的防风原理：此火炬群由六枚小火炬组成，火焰朝向分别为：前、后、上、下、左、右。“六朝向”可确保在紊流中火焰稳定。

炬群作用：(1)nzcf起动时火炬群为气化器ab的盘管预加热，令其中甲醇气化，在管中形成高压甲醇气体。(2)“防风火炬群”对喷嘴b射出的高速甲醇气流时刻起点燃作用，飞行中确保nzcf不会熄火。为了突出nzcf主流程，示图中未画出“防风火炬群”。

下面简述nzcf起动过程

(一)预热阶段：

飞行员遥控点燃“防风火炬群”，对气化器盘管加热，使盘管内甲醇气化，形成高压甲醇蒸气。

(二)热机起动：

当“盘管”内甲醇气化达到标定值时，打开喷嘴b上游的阀门“v”，高压甲醇气以高超音速从喷嘴b喷出(g)，并将多倍质量空气(air)激入燃烧室，与甲醇气混合燃烧，混合气对燃烧室的冲击，形成高压，实现压力燃烧，高温高压燃气在前级的尾管内绝热膨胀，高速经尾管喷出，显现推力，完成nzcf的起动。

nzcf起动了，混合气在前级内实现压力燃烧，也同时加热气化器的盘管，盘管内继续充满高压甲醇气，维持了nzcf连续运行。

以下简述额定推力运行数据

设三处观察点：see-ⅰ、see-ⅱ、see-ⅲ，(高压醇气流量1kg*s^-1)

see-i

(1)喷嘴b甲醇气射出速度ug，设计为额定速度ug为

ug＝7000m*s^-1＝m020.588(m01＝340ms^-1)

(2)盘管内甲醇气压强度,pg,

(3)醇气喷射的动能

(4)激入空气流量

设定混合空气冲入燃烧室的速度m03(m03时，冲压喷气发动机热能-动能转化效率η＝0.64…见注释1)

混合气质量

剔除甲醇气流1kg·s^-1，显然，激入前级1的空气质量mair-1＝46.096kg*s^-1。

see-ii

(1)前级中燃烧的热能，eh＝22.703*10⁶j*kg^-1*1kg*s^-1＝22.703*10⁶j*s^-1

(2)前级中燃烧完毕，热气总能量eσ＝醇气喷射动能eg+醇气燃烧热能eh＝(24.5+22.703)*10⁶j*s^-1＝47.203*10⁶j*s^-1，

(3)前级尾管喷气动能为：

冲入前级1的混合气流速度为m33，该级燃气总能量eσ→喷流动能的转化效率＝0.64，故而前级1的尾口喷流动能为

ej1＝eσ*η＝47.203*10⁶j*s^-1*0.64＝30.209*10⁶j*s^-1

(4)前级尾管喷出气流量＝进入前级中混合气流量

mj1＝mm＝47.096kg*s^-1…(前级尾管喷出气流质量mj1＝前级入口混合气流质量mm)(5)前级尾管喷流速度uj1

(6)前级尾喷流体现的推力

f1＝mj1*uj1＝47.096kg*s^-1*1129.258m*s^-1≈53kn

see-iii

(1)后级的尾喷气流速度设定为uj2＝150m*s^-1(此速度低有利节能)

(2)后级的入口混合气流质量m2为

显然，激入后级的空气mair-2为mair-2＝m2-mj1≈2679-47≈

2632kg*s^-1

(3)后级尾喷管体现的推力f2为

f2＝m2*uj1≈2679kg*s^-1*150m*s^-1≈402kn

“nzcf”一流的大推力发动机。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。