專利名稱：電磁空天發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種飛行動力系統(tǒng)，同時具備航空和航天兩種功能的動力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
航空發(fā)動機(jī)當(dāng)前主要是渦輪噴氣式發(fā)動機(jī)，另有主要用于導(dǎo)彈的沖壓噴氣發(fā)動機(jī)，當(dāng)前還沒有一種同時滿足航空和航天兩項需要的動力系統(tǒng)。本發(fā)明雖然是能夠同時滿足航空和航天兩項需求的動力系統(tǒng)，但主要是通過從根本上改良渦輪噴氣式航空發(fā)動機(jī)而來，所以與其相關(guān)的主要技術(shù)背景就是航空噴氣式發(fā)動機(jī)?？仗靸捎?，只是這種改良方案的附加功能。另外以這項技術(shù)對沖壓噴氣式發(fā)動機(jī)的改良形成的沖壓電磁發(fā)動機(jī)，也就成為一種必然。渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的核心，有三大部分組成；壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪。渦輪通過轉(zhuǎn)軸， 與壓氣機(jī)相聯(lián)，渦輪將燃燒室產(chǎn)生的能量，以機(jī)械能的形式，通過復(fù)雜的機(jī)械傳遞系統(tǒng)，滿足航空器的動力需求。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，這種機(jī)械動力系統(tǒng)的潛力，已基本挖掘完了，以渦輪噴氣動力系統(tǒng)為核心的各類航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展，已變得越來越困難，越來越低效。其根本瓶頸是什么呢？其根本瓶頸就是機(jī)械動力傳遞方式。電磁空天發(fā)動機(jī)，就是通過以電磁轉(zhuǎn)換方式替代機(jī)械系統(tǒng)的能量傳遞方式，使動力系統(tǒng)擺脫越來越復(fù)雜和沉重的機(jī)械傳動系統(tǒng)，以高效簡潔的電磁能量轉(zhuǎn)換方式做為發(fā)動機(jī)的主要能量轉(zhuǎn)換和傳遞方式。對于渦輪噴氣發(fā)動機(jī)而言，這將具有革命性意義。

發(fā)明內(nèi)容
電磁空天發(fā)動機(jī)的核心組成是；渦輪發(fā)電機(jī)組、電動壓氣機(jī)、傳統(tǒng)燃燒室、航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣電離器、燃燒室加氧裝置、燃燒室進(jìn)出口擋板、太空噴氣舵。渦輪發(fā)電機(jī)組，基本處于現(xiàn)代航空渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的渦輪的位置。其作用有兩大項；第一、盡最大限度提高發(fā)電機(jī)的輸出功率；第二、發(fā)過電的燃?xì)?，?jīng)尾部噴出，為航空器提供飛行動力。這一項功能與現(xiàn)代噴氣發(fā)動機(jī)的作用相同。如何在有限的空間內(nèi)，使渦輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出最大電力，滿足飛行器的需要，關(guān)系到整個系統(tǒng)的成敗。經(jīng)一般分析，保證這一方案成功，渦輪發(fā)電機(jī)需要有一個臨界輸出功率，這一臨界輸出功率，可以通過實驗確定。電動壓氣機(jī)，基本處于現(xiàn)代航空渦輪發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)的位置，它們最大的區(qū)別是變機(jī)械驅(qū)動為電磁驅(qū)動。電磁驅(qū)動的壓氣機(jī)，結(jié)構(gòu)必將大大減化；所有的機(jī)械傳動裝置幾乎全被淘汰；多層的壓氣風(fēng)輪理論上可以僅以一個風(fēng)輪代替；電磁驅(qū)動的風(fēng)輪可以以遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于機(jī)械驅(qū)動的風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速工作，這就使壓氣機(jī)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速擺脫了渦輪轉(zhuǎn)速的限制。電動壓氣機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、效率極高、轉(zhuǎn)速極快的特點(diǎn)。一般認(rèn)為渦輪發(fā)電機(jī)組的臨界功率，主要以能否滿足電動壓氣機(jī)的工作需要，支持電動壓氣機(jī)將飛行器的速度提高到?jīng)_壓效應(yīng)出現(xiàn)時為參照。傳統(tǒng)燃燒室，這是比照現(xiàn)代渦輪噴氣發(fā)動機(jī)變化最少的部分，其變動部分僅僅是為了滿足大氣層外飛行之需要。
發(fā)動機(jī)進(jìn)氣電離器，是本人申請的一項專利。專利申請?zhí)枮?01010251177. O尚未形成產(chǎn)品。其作用是通過高頻高壓放電，使進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣中的水份被電離成氫和氧，并且使進(jìn)入燃燒室以及被噴離發(fā)動機(jī)尾噴口的氣體呈等離子特性。一般認(rèn)為，經(jīng)過這樣電離的氣體，其中的許多雜質(zhì)可以在燃燒室內(nèi)成為燃料，而且噴出的氣體對飛行器尾部具有等尚子隱身效應(yīng)。燃燒室加氧裝置，是現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)的燃燒室內(nèi)沒有的裝置，專為飛行器進(jìn)入大氣層外所用。在大氣層外，只有加氧，燃燒室內(nèi)的工作才能夠正常進(jìn)行。燃燒室進(jìn)出口擋板，一般只需要其中的一項，進(jìn)口擋板或出口擋板，為了飛行器在大氣層外的飛行。以進(jìn)口擋板為例說明這一裝置的作用；大氣層外，已無氣可進(jìn)，燃燒室內(nèi)的燃燒需要加氧進(jìn)行。將進(jìn)氣口用進(jìn)氣口擋板擋住，才能保證燃?xì)饨?jīng)渦輪發(fā)電機(jī)組，從尾噴口噴出。有進(jìn)口擋板容易被理解，但為什么要設(shè)計出口擋板的選項呢？在大氣層外，沒有了外部氣體的影響，燃燒室產(chǎn)生的氣體，也可以從進(jìn)口噴出，使飛行器倒飛。由于在大氣層外，渦輪發(fā)電機(jī)組基本可以停止工作了，進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)簡單，在大氣層外做排氣道的合理性可能更高，所以留有出口擋板這一選項，以便能夠在大氣層外將進(jìn)氣道作排氣道。太空噴氣舵，在大氣層外，飛行器要變軌，所有的外部氣動布局都已失效。同時由于沒有了外部復(fù)雜的空氣狀態(tài)，能影響飛行器飛行狀態(tài)的僅僅只有從噴口噴出的氣體。噴氣舵就是通過舵板與尾噴口噴出的氣體的互動，使飛行器在大氣層外飛行時，改變飛行方向的技術(shù)。噴氣舵的設(shè)計十分簡單，由套口和舵板構(gòu)成。套口套在發(fā)動機(jī)尾噴口上，可以自由轉(zhuǎn)動，舵板以固定軸同定在套口上。舵板的高度約等于套口的直徑，并可圍自身的固定軸做簡單的擺動，設(shè)計時考慮氣動布局。使用方法也很簡單，通過操縱套口，使舵板軸與飛行器重力線一致時，舵板的簡單擺動動作，就表現(xiàn)為左右擺動，就可以使飛行器的飛行方向做左右調(diào)整；通過操縱套口，使舵板軸與飛行器重力線垂直時，舵板的簡單擺動動作，就表現(xiàn)為上下擺動，就可以使飛行器的飛行方向做上下調(diào)整；由于套口可以做三百六十度的轉(zhuǎn)動， 每轉(zhuǎn)動一個角度，都可以使舵板的簡單擺動產(chǎn)生不同方向的力矩，由此達(dá)到操縱飛行器在大氣層外的飛行軌道。
具體實施例方式I、發(fā)動機(jī)啟動及飛行器初始飛行時發(fā)動機(jī)啟動，電動壓氣機(jī)開始工作，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣電離器開始工作，燃燒室點(diǎn)火并開始工作，熱氣流啟動渦輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組開始發(fā)電。渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力，使得電動壓氣機(jī)進(jìn)入滿負(fù)荷工作狀態(tài)。渦輪發(fā)電機(jī)的輸出功率不斷增大，尾噴口噴出的氣流迅速增大。當(dāng)電磁發(fā)動氣的輸出功率足以推動飛行器滑跑、起飛、加速時，發(fā)動機(jī)和飛行器，就進(jìn)入了大氣層內(nèi)的工作狀態(tài)。2、亞沖壓效應(yīng)工作狀態(tài)由于這種發(fā)動機(jī)在大氣層的工作狀態(tài)會隨著飛行器速度的提高而進(jìn)入沖壓工作狀態(tài)，所以以此為標(biāo)準(zhǔn)，將發(fā)動機(jī)在大氣層中的工作狀態(tài)分為沖壓效應(yīng)工作狀態(tài)與亞沖壓效應(yīng)工作狀態(tài)。處于亞沖壓效應(yīng)的工作狀態(tài)下，發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣，主要通過電動壓氣機(jī)吸入。渦輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電，主要供壓氣機(jī)工作用電。雖著飛行器速度的不斷提高，發(fā)動機(jī)的沖壓工作效應(yīng)就會越來越明顯，直到占據(jù)主要工作狀態(tài)時，發(fā)動機(jī)就進(jìn)入了沖壓工作狀態(tài)。3、沖壓效應(yīng)工作狀態(tài)由于電動壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)非常簡單，以至于當(dāng)飛行器高速飛行時，壓氣風(fēng)輪停止工作，整個發(fā)動機(jī)就自動進(jìn)入了沖壓工作狀態(tài)。而且由于其電磁驅(qū)動的本性，使其工作進(jìn)入了不可思議的超高效狀態(tài)。這種超高效的工作狀態(tài)可以表述為；第一、自動進(jìn)氣，電動壓氣機(jī)的消耗降為零；第二、由于進(jìn)氣電離氣的工作，即使燃燒室暫停供給燃料，經(jīng)過燃燒室噴出的氣體也能在相當(dāng)程度上保持高溫膨脹，有效支持渦輪發(fā)電機(jī)工作。渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電支持進(jìn)氣電離器工作，進(jìn)氣電離器使空氣熱膨脹并且電離產(chǎn)生可燃燒物質(zhì)，節(jié)省燃料維持高速的性能達(dá)到了出神出化的程度；第三、與非電磁驅(qū)動的沖壓發(fā)動機(jī)相比，其效果就顯而易見了?？梢灶A(yù)見，由電磁空天發(fā)動機(jī)演化而來的“沖壓電磁發(fā)動機(jī)”將使導(dǎo)彈擁有長久的留空時間。沖壓效應(yīng)工作狀態(tài)，是這種發(fā)動機(jī)在大氣層中工作的理想狀態(tài)。4、大氣層外飛行進(jìn)入大氣層以外，壓氣機(jī)，進(jìn)氣電離器的工作就可以停止了。進(jìn)而渦輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電需求也大大減小。發(fā)動機(jī)關(guān)閉進(jìn)口檔板后，燃燒室內(nèi)自動供氧，飛行器以發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的尾氣獲得飛行動力，靠太空噴氣舵調(diào)整飛行方向，改變飛行軌道。5、重返大氣層或下降飛行飛行器所具有的強(qiáng)大勢能，通過電磁發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)換，可以成為支持飛行器長久飛行的動力，它與一般的飛行器的勢能動能轉(zhuǎn)換，不是一個概念。電磁發(fā)動機(jī)具有將阻力變動力的效果。6、等離子隱身的客觀效果發(fā)動機(jī)進(jìn)氣電離器，在強(qiáng)大的電力支持下，不僅有效地使進(jìn)氣增溫、電離產(chǎn)生可用燃料，還使氣體等離子化。等離子氣體通過燃燒室后經(jīng)尾噴口噴出，對飛行器的后半部自然產(chǎn)生等離子隱身效果。假定飛行器受導(dǎo)彈攻擊時，在維持自身高速飛行的狀態(tài)下，僅需將尾部朝向來襲導(dǎo)彈，就可以得到等離子體的有效保護(hù)。綜上所述，經(jīng)過電磁功能轉(zhuǎn)換的航空渦輪噴氣發(fā)動機(jī)，終于從繁雜而沉重的機(jī)械傳動系統(tǒng)中解放出來，通過電磁驅(qū)動而大大簡化的壓氣機(jī)，為現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)的進(jìn)步，產(chǎn)生了革命性的影響。壓氣機(jī)的革命，使得渦輪噴氣發(fā)動機(jī)同時具備了沖壓發(fā)動機(jī)的功效，航空效率大大提高，實現(xiàn)這一切革命意義的根本就是以電磁能量轉(zhuǎn)換方式替代機(jī)械能量轉(zhuǎn)換方式和機(jī)械傳動系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.以電磁驅(qū)動替代機(jī)械力驅(qū)動的飛行器動力系統(tǒng)。
2.為渦輪噴氣發(fā)動機(jī)提供進(jìn)氣的電動壓氣機(jī)。
3.導(dǎo)彈用沖壓式電磁發(fā)動機(jī)。
4.以渦輪發(fā)電機(jī)、電動壓氣機(jī)、為核心部件組成的飛行用動力系統(tǒng)。
5.燃燒室進(jìn)出口檔板。
6.太空噴氣舵。
全文摘要
電磁空天發(fā)動機(jī)，是以電磁驅(qū)動方式替代機(jī)械力驅(qū)動做為航空發(fā)動機(jī)的主要動力形式、以電磁能量轉(zhuǎn)換模式替代現(xiàn)代航空渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的機(jī)械能量傳遞系統(tǒng)。使航空發(fā)動機(jī)擺脫了沉重繁雜的機(jī)械傳動系統(tǒng)，以電磁能量轉(zhuǎn)換方式獲得了多種動態(tài)能量轉(zhuǎn)換機(jī)會，使得發(fā)動機(jī)的綜合效率獲得了前所未有的提升。電磁驅(qū)動所引起的壓氣機(jī)革命，又使電磁航空發(fā)動機(jī)能夠充分運(yùn)用沖壓效應(yīng)。電磁轉(zhuǎn)換、沖壓發(fā)電、進(jìn)氣電離三大功能，使電磁空天發(fā)動機(jī)擁有了優(yōu)異的動力性能。
文檔編號F23R3/04GK102606344SQ20111002872
公開日2012年7月25日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者葛泓杉 申請人:葛泓杉