[发明专利]一种冲压喷气发动机

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种冲压喷气发动机，尤其是涉及一种液态空气助力冲压喷气发动机。

 

背景技术

冲压喷气发动机是一种利用迎面气流进入发动机后减速，使空气提高静压的一种空气喷气发动机。它通常由进气道（又称扩压器）、燃烧室、推进喷管三部组成。冲压发动机没有压气机（也就不需要燃气涡轮），所以又称为不带压气机的空气喷气发动机。

冲压发动机主要是利用高速迎面气流进入发动机后减速使空气增压的航空发动机。通常由进气道、燃烧室和喷管组成。航空器飞行时迎面气流在通过进气道的过程中将动能转变为压力，经压缩后的空气进入燃烧室与燃料混合进行等压燃烧，生成的高温燃气在喷管中膨胀加速后排出，产生推力。冲压发动机结构简单，重量轻，成本低。在飞行马赫数大于3的条件下使用,有较高的经济性。它的缺点是不能自行起动，一般须用其它发动机作为助推器，俟飞行器达到一定飞行速度后才能有效工作。它一般使用煤油做为燃料。推力的产生与涡轮喷气发动机一样，是由于高速排气所产生的反作用力。

其工作原理是：当飞机运动时，空气流以高速冲进发动机中，于是空气速度就下降，压力便上升。当压力刚刚达到最大值时，就由喷油嘴喷射燃料，开始燃烧，使得发动机燃烧室中空气温度和压力急速地增大，然后这种炙热的空气与燃烧产物相混合的气体，便以更大的速度从发动机喷管喷射出来。喷气流的速度比进口的空气速度大得多，因而就造成反作用推力，使得飞机运动。气流喷出速度愈大，推力也就愈大。

总之，冲压发动机的构造简单、重量轻、推重比大、成本低。但它的缺点是不能自行起动，须用其他发动机作为助推器，俟飞行器达到一定飞行速度后才能有效工作。因没有压气机，不能在静止的条件下起动，所以一直不适合作为普通飞机的动力装置，应用场合受了限制。

 

发明内容

本发明设计了一种冲压喷气发动机，其解决的技术问题是（1）现有冲压喷气发动机不能自行起动，须用其他发动机作为助推器，俟飞行器达到一定飞行速度后才能有效工作。（2）现有冲压喷气发动机燃烧段产生大量的热量未能被充分利用，效率较低也就造成了燃料的浪费，同时也造成对环境的较大污染。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案： 

一种冲压喷气发动机，包括进气道（14）、燃烧室（5）和尾喷管，其特征在于：在所述进气道（14）入口端有空气引流结构，所述空气引流结构包括高压空气输入管（2）、高压气腔（3）以及喷嘴（1），高压气腔（3）连接在进气道（14）上，高压空气输入管（2）中的高压空气进入到高压气腔（3）中并通过喷嘴进入到进气道（14）内实现借助流体力学的科恩达效应产生带有一定压力的空气气流。

进一步，所述高压气腔（3）为环形高压气腔，环形高压气腔固定附着在进气道（14）外壁上，喷嘴为多个并环形分布在进气道（14）内壁上；喷嘴（1）为圆形、扁形或连续环形缝隙结构实现高压高速气流喷射。

进一步，液态空气储箱（17）中装有超低温液态空气，液态空气储箱（17）一个输出端输出的液态空气经过电气化器（19）处理后通过液态空气输入管（7）进入到气化换热器（8）中气化，所述气化换热器（8）设置在燃烧室（5）的末端与燃烧后的高温气体进行换热，气化后的高压空气通过高压管道进入到所述高压气腔（3）中。

进一步，所述气化换热器（8）环形结构并固定连接在燃烧室（5）末端的内壁上。

进一步，在所述液态空气储箱（17）与所述电气化器（19）之间的管道上设有高压液态空气泵（18）。

进一步，所述高压管道包括气化空气输出管（9）和高压空气输入管（2），气化空气输出管（9）和高压空气输入管（2）之间设有涡轮机（16），所述气化换热器（8）气化形成的高压空气推动涡轮机（16）转动并带动发电机（4）产生电力。

进一步，液态空气储箱（17）另一个输出端通过液态空气加力供管（10）与液态空气喷腔（22）连接，液态空气喷腔（22）设置在尾喷管的前段内壁上，液态空气喷腔（22）上设有多个液态空气喷嘴（13），液态空气喷嘴（13）释放出来的液态空气吸收燃烧室（5）燃烧生成的高温气体热量发生膨胀并在尾喷管中形成加力膨胀段（11）。

进一步，所述液态空气加力供管（10）上设有液态空气助力泵（21）。

进一步，还包括一电控系统（15），所述电控系统（15）分别控制高压液态空气泵（18）、电气化器（19）、发电机（20）以及液态空气助力泵（21）的工作。