高效喷气发动机的制作方法

专利名称:高效喷气发动机的制作方法
高效喷气发动机属于航空喷气发动机技术领域：
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到八十年代初，已探明的世界石油总储量共约一千二百亿吨。而世界石油每年的使用量在不断增加，在六十年代末是二十余亿吨。七十年代末增至三十余亿吨。据估计，到九十年代末包括化学工业对石油的需要在内，可能高达七十亿吨。因此作为主要能源的石油正面临资源枯竭的危险。如照目前的储量和开采量计算，仅能开采三、四十年。石油资源的匮乏和价格的上涨，直接威协到航空运输业的发展，不解决能源，空运交通的发展就成了问题(摘自《航空知识》杂志1984年11期22页钱永年写的“液氢燃料旅客机”一文)。
增加航程。这是未来高速旅客机的一个主要发展方向。什么是增加航程的关键呢？是燃料。现代重型飞机象个飞行油罐。目前，增加航程的主要办法是拼命地多带油，机翼，机身中一切可以利用的空隙都盛满了油，有时在机翼下面还另外挂几个副油箱。一架载客180人的巨型高速飞机，起飞前可能加油50-100吨，要占飞机总重量的一半。这种情况，随着飞行速度的不断增长将越来越严重……(摘自《未来的交通》92-93页)。
提高涡轮风扇喷气发动机的热效率，不但可以使飞机少带燃料。减轻燃料和燃料箱的重量，同时，还可节省大量能源。
“高效喷气发动机”就是为了提高涡轮风扇喷气发动机的热效率、节省能源而设计的。
目前、涡轮风扇喷气发动机是将燃油用喷油咀喷成雾粒到燃烧室进行燃烧的，由于雾化，燃烧的时间短，燃气喷射速度快，不可能将燃油所含热能最大限度利用起来。为了使燃油所含热能最大限度地利用起来，我想把喷灯或煤气灯的燃烧原理用于涡轮风扇喷气发动机燃烧室进行燃烧。喷灯或煤气灯是利用它自身燃烧的热力对燃料加热，汽化。因此，它燃烧的不是煤油，而是煤气。因为相等重量的煤油和煤气燃烧时，煤气燃得快(摘自《汽车构造》中册62页，人民交通出版社印刷二厂1973年7月第一版)。所以，煤气燃烧不但速度比煤油燃烧快、温度比煤油燃烧高;同时，燃烧也要完全、彻底些。因此，将喷灯或煤气灯的燃烧方法用于涡轮风扇喷气发动机，不但可以提高涡轮风扇喷气发动机的热效率，节省能源，同时还可以使喷气发动机排出的废气污染空气的程度大大减小，对环境保护起很大作用。
在热机常识一书中谈到，要想提高热机的效率，最根本的办法是尽量提高它的最高温度，或者尽量降低它的最低温度。即提高它的温度差。在喷气发动机中，降低它的最低温度是没有办法的，唯一提高它的热效率的途径就是提高它的最高温度，将喷灯或煤气灯的燃烧方法用于喷气发动机燃烧室进行燃烧，则是提高喷气发动机最高温度的最好方法。
高效喷气发动机的构造请见图1，在燃烧室1的中间装一个吸热管5，燃油(航空煤油)在经过吸热管5时，受热汽化，由喷咀6喷出进行燃烧。
由于燃灯或煤气灯都要向油箱打气，依靠空气的压力将燃油压出去经吸热管到喷咀进行燃烧，如果喷气发动机也象喷灯或煤气灯那样向油箱打气的话，不但使用起来很不方便，同时油箱壁要经受得起空气的压力得有一定的厚度，由于喷气发动机耗油量较大，这样，大大加重了整个飞机的重量，为了减小油箱的重量，必须把油箱分为普通油箱和压力油箱，普通油箱8装大量的燃油，压力油箱7装少量的燃油，压力油箱7的燃油进入发动机燃烧室1进行燃烧。普通油箱8中的燃油用输油泵2不断地向压力油箱7输送燃油(请见图1)。由于普通油箱8不受空气压力，故油箱壁就不需要造得那样厚实，这样便可以减轻油箱的重量。
由于“高效喷气发动机”采用喷灯或煤气灯燃烧的方法进行燃烧，因此，燃烧的最高温度比普通喷气发动机燃烧的最高温度高得多，因此，涡轮机叶片很可能经受不了。这样，可以将涡轮机及其叶片取消(见图1)，取消了涡轮机，压气机4又没有动力来驱动它转动，为了使压气机4有动力来驱动它转动，可在两边机翼上各装一台活塞式发动机，用皮带传动方法驱动压气机4转动(请见图2)。
可能有人提出反对意见，在喷气式飞机上装活塞式发动机岂不是增加了整个飞机的重量吗？怎样看待这个问题呢？如果整个喷气发动机的功率是100000马力，驱动压气机4转动的活塞式发动机的功率是1000马力，那么，活塞式发动机的功率是整个喷气发动机功率的1%，1%功率的活塞式发动机，对整个喷气式飞机的重量影响不大，何况纯活塞式发动机的飞机并没有淘汰，还在继续使用。
用活塞式发动机代替涡轮机驱动压气机转动，一方面不存在涡轮机叶片经受不住高温的问题，也不存在涡轮机叶片折断的问题，对飞行安全起一定的作用，并可提高燃气的喷射速度(因为取消了要消耗一定燃气能量的涡轮机)。同时，因为燃气轮机(即涡轮机)的热效率还不如活塞式发动机的热效率高。所以，用活塞式发动机代替涡轮机驱动压气机，更有利于提高喷气发动机的热效率。
如果是军用战斗机，速度又在超音速以上，那么，活塞式发动机只作驱动压气机的作用。活塞式发动机与喷气式发动机的功率比是1%或1/200(喷气式发动机的功率是100或200，活塞式发动机的功率是1)。
如果是民航运输机，速度又在每小时1500公里以下，活塞式发动机除了用来驱动压气机以外，还可以把活塞式发动机的功率加大些，把喷气发动机与活塞式发动机的功率比调整为3比2(喷气式发动机的功率是3，活塞式发动机的功率是2)。并在两边的机翼上的活塞式发动机的前端各装一个螺旋桨，搞成螺桨喷气式飞机。目前，螺桨喷气式飞机世界上已经有了，不过，目前世界上已有的螺桨喷气式飞机的螺旋桨是涡轮机驱动的，而我设想的螺桨喷气式飞机的螺旋桨是活塞式发动机驱动的，因为活塞式发动机的热效率比涡轮机的热效率高。所以，用活塞式发动机驱动的螺桨喷气式飞机的热效率高于用涡轮机驱动的螺桨喷气式飞机的热效率。
带活塞式发动机的螺桨喷气式飞机，如果喷气发动机损坏或发生故障，只要活塞式发动机还是好的，飞机仍然可以继续飞行，这样，对飞行安全就有了更可靠的保证。
带活塞式发动机的螺桨喷气式飞机，在低速飞行或在机场进入起飞线滑行时(时速在500公里以下)，可以把喷气发动机的油门关掉，并分离活塞式发动机与喷气发动机压气机的动力，单靠活塞式发动机驱动螺旋桨飞行，这样可以使带活塞式发动机的螺桨喷气式飞机更加节省燃油。因为喷气发动机只有在高速飞行时，对燃油的利用率(即热效率)要好一些，喷气发动机在低速(时速在300公里以下)飞行时，对燃油的利用率(即热效率)变坏。
说明书续页图一高效喷气发动机构造示意图1.燃烧室;2.输油泵;3.传动皮带;4.压气机;
5.吸热管;6.喷咀;7.压力油箱;8.普通油箱。
图二高效喷气发动机传动装置示意9.活塞式发动机曲轴;10.皮带轮;11.传动皮带;
12.压气机轴。
权利要求
1.(一)申请号85102431、发明创造名称为高效喷气发动机的专利申请，属于航空喷气发动机技术领域：
。高效喷气发动机是将喷灯或煤气灯的燃烧原理用于喷气发动机燃烧室进行燃烧(现有喷气发动机是用喷油咀将燃油喷或雾粒到燃烧室进行燃烧的，由于燃烧时间很短，燃料没有来得及充分燃烧便排入大气之中。因此，燃料所含热能没有充分利用起来，故热效率较低。现有涡轮喷气发动机的热效率只有23%左右、喷灯或煤气灯的燃烧原理是利用燃料自身燃烧产生的热力对燃料加热、汽化，因而它燃烧的不是煤油而是煤气。(二)由于煤气燃烧比煤油燃烧速度快、温度高。同时，煤气燃烧比煤油燃烧完全、彻底，所以，高效喷气发动机能够大幅度地提高现有喷气发动机的热效率，估计能够将现有涡轮喷气发动机的热效率由23%提高到40%以上。由于煤气燃烧比较完全、彻底、废气污染空气的程度将大大减小。
2.(一)用活塞式发动机代替涡轮机驱动压气机压气、一方面因为活塞式发动机的热效率比涡轮机的热效率高。(涡轮机、即燃气轮机的热效率只有20%左右。而活塞式汽油机的热效率是25～30%)。另一方面增压比和燃烧室的温度不受涡轮进口温度的影响，一般涡轮机叶片只能承受600℃～700℃的温度，超过这个温度，涡轮机叶片的强度和性能将大大变坏。甚至损坏，用活塞式发动机代替涡轮机驱动压气机压气可以去掉涡轮机，只要燃烧室壁经受得了，燃烧室的温度提高到2000℃也没有问题。提高了喷气发动机燃烧室的温度两倍左右。所以，能够大大提高喷气发动机的热效率。(二)由于活塞式发动机比涡轮轮机的寿命高。因而用活塞式发动机代替涡轮机驱动压气机压气的高效喷气发动机的使用寿命比现有涡轮喷气发动机的使用寿命高。
3.任何单位或个人，未经我的许可都不得在喷气发动机燃烧室中采用喷灯或煤气灯的燃烧方法进行燃烧。同时，不能在喷气发动机上采用活塞式发动机代替涡轮机驱动压气机压气。即不得为生产经营目的制造，使用或销售其上述产品。
4.任何单位或个人制造上述产品，都必须与我订立书面实施许可合同。向我支付专利使用费，被许可人无权允许合同以外的任何单位或个人实施上述专利。
专利摘要
本发明属于航空喷气发动机技术领域：
。它是为了提高喷气发动机的热效率而设计的。高效喷气发动机的特点是热效率高，耗油少，废气污染小。主要用于喷气式飞机。高效喷气发动机是将喷灯或煤气灯的燃烧原理用于喷气发动机燃烧室燃烧。因而燃烧的不是煤油，而是煤气。由于煤气燃烧比煤油燃烧速度快，温度高，所以能够提高喷气发动机的热效率。
文档编号F02B43/04GK85102431SQ85102431
公开日1987年6月10日 申请日期1985年4月1日
发明者桂光照 申请人:桂光照