用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的燃燒系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)部件的制作方法
【專利摘要】本披露涉及用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的燃燒系統(tǒng)和部件。任選地被分層以便于引擎啟動的一個噴射系統(tǒng)將一種空氣與燃料混合物提供到一個燃燒室。一個點火系統(tǒng)點燃該混合物。一個火焰穩(wěn)定系統(tǒng)可以被定位成用于與該燃燒室連通，以迫使該空氣與燃料混合物的一個被點燃的流流向該沖壓噴射引擎內(nèi)的旋轉(zhuǎn)中心。該沖壓噴射引擎可以包括一個用于得到改善的排氣效率的分叉定子。點火可以在引擎進(jìn)氣口中發(fā)生。可替代地，點火可以使用一個雙輪轂的被充電系統(tǒng)在該燃燒室內(nèi)發(fā)生。一個沖擊式渦輪機可以使用噴射燃料的再循環(huán)來冷卻一個輪緣轉(zhuǎn)子和/或減少該輪緣轉(zhuǎn)子上的風(fēng)阻。一個密封系統(tǒng)可以減少從一個燃料導(dǎo)管進(jìn)入該引擎進(jìn)氣口中的氣體泄漏。
【專利說明】用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的燃燒系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)部件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本披露涉及旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的領(lǐng)域。更確切地說，本披露涉及用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的燃燒系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)部件。背景[0002]在航空航天應(yīng)用中使用的沖壓噴射引擎在通過一個飛機或?qū)椀南蚯斑\動所致的超音速下將空氣攝入到一個引擎入口中。該空氣被沖壓到一個中心主體與引擎?zhèn)缺谥g的一個較小開口中，從而產(chǎn)生一系列沖擊波。這些沖擊波將該空氣壓縮并減速到亞音速，同時急劇升高工作流壓力和溫度。沖壓噴射作用也可以在一個靜止平臺中通過在一個轉(zhuǎn)盤的輪緣上加工的突出部分上方傳送一個加速空氣流來實現(xiàn)。與轉(zhuǎn)子的高旋轉(zhuǎn)速率相結(jié)合，這產(chǎn)生了相對于轉(zhuǎn)子輪緣的超音速流。輪緣的以超音速旋轉(zhuǎn)的突出部分與靜止引擎之間的相互作用產(chǎn)生一系列沖擊波，這些沖擊波以類似于一個超音速導(dǎo)彈或飛行器上的沖壓噴射入口的方式來壓縮空氣流。
[0003]碳復(fù)合材料和類似材料的出現(xiàn)已經(jīng)使得能夠引入一種加強壁，稱為輪緣轉(zhuǎn)子，用于補償由沖壓噴射引擎的旋轉(zhuǎn)部件產(chǎn)生的離心力。在一個輪緣轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎(R4E)中，入口葉片用沖擊波來壓縮空氣和燃料混合物，燃燒發(fā)生而增加流焓，并且最終，產(chǎn)物被出口葉片以高切線速度加速而產(chǎn)生軸功率。
[0004]仍需要對輪緣轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的改進(jìn)，以便達(dá)到更好的燃料效率和功率輸出。
概述
[0005]在第一方面中，本披露提供一種用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的點火系統(tǒng)。該點火系統(tǒng)包括一個進(jìn)氣口、一個燃料噴射系統(tǒng)以及一個點火器。該點火器在將空氣與燃料接納到燃燒室中之前點燃燃料。
[0006]在第二方面中，本披露提供一種用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的燃燒系統(tǒng)。該燃燒系統(tǒng)包括一個燃燒室、一個噴射系統(tǒng)、一個點火系統(tǒng)以及一個火焰穩(wěn)定系統(tǒng)。該噴射系統(tǒng)將一種空氣與燃料混合物提供到該燃燒室。該點火系統(tǒng)點燃該空氣與燃料混合物。該火焰穩(wěn)定系統(tǒng)被定位成用于與該燃燒室連通，并且被適配成用于迫使該空氣與燃料混合物的一個被點燃的流流向該沖壓噴射引擎內(nèi)的一個旋轉(zhuǎn)中心。
[0007]在第三方面中，本披露提供一種用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的點火系統(tǒng)。該點火系統(tǒng)包括兩個自支撐輪轂、多個電連接以及一個電極。這些支撐輪轂與一個燃燒室同軸地定位。這些電連接在這兩個自支撐輪轂之間施加一個電位差。該電極定位于這兩個自支撐輪轂中的一者上，并且產(chǎn)生用于點燃該燃燒室內(nèi)的燃料的一個火花。
[0008]在第四方面中，本披露提供一種用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的噴射系統(tǒng)。該噴射系統(tǒng)包括:一個外半徑噴射器，用于在一個燃燒室的外周邊附近遞送燃料；以及一個內(nèi)半徑噴射器，用于在該燃燒室的內(nèi)周邊附近遞送燃料。該外半徑噴射器被適配成用于在該燃料比空氣重的情況下在引擎啟動期間遞送燃料，并且在該燃料比空氣輕的情況下在引擎啟動之后遞送燃料。該內(nèi)半徑噴射器被適配成用于在該燃料比空氣輕的情況下在引擎啟動期間遞送燃料，并且在該燃料比空氣重的情況下在引擎啟動之后遞送燃料。
[0009]在第五方面中，本披露提供一種旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎，包括:一個轉(zhuǎn)子、被定位在該轉(zhuǎn)子內(nèi)的一個燃燒室、一個噴射系統(tǒng)、一個點火系統(tǒng)、以及被定位在該轉(zhuǎn)子的下游的一個定子。該噴射系統(tǒng)將一種空氣與燃料混合物提供到該燃燒室。該點火系統(tǒng)點燃該空氣與燃料混合物。該定子包括多個出口葉片，這些出口葉片具有一種分叉形狀以用于減少從這些出口葉片退出的氣體的壓力。
[0010]在第六方面中，本披露提供一種用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的沖擊式渦輪機。該沖擊式渦輪機包括:一個旋轉(zhuǎn)燃燒室、被定位在該旋轉(zhuǎn)燃燒室周圍并且與其鄰近的一個輪緣轉(zhuǎn)子、一個燃料進(jìn)口、兩個燃料導(dǎo)管、以及一個噴射器。一個第一燃料導(dǎo)管從該燃料進(jìn)口運載燃料通過該旋轉(zhuǎn)燃燒室的一個外壁內(nèi)的一個腔，并且沿著該輪緣轉(zhuǎn)子的一個內(nèi)部面運載。一個第二燃料導(dǎo)管進(jìn)一步圍繞該旋轉(zhuǎn)燃燒室運載該燃料，沿著該輪緣轉(zhuǎn)子的一個外部面運載，并且返回朝向該燃料進(jìn)口運載。該噴射器從該第二導(dǎo)管接收該燃料并且用于將該燃料噴射到該旋轉(zhuǎn)燃燒室中。
[0011]在第七方面中，本披露提供一種旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎，該引擎包括:一個燃料噴射系統(tǒng)、一個燃燒室、一個進(jìn)氣口、一個燃料導(dǎo)管、以及一個密封系統(tǒng)。該進(jìn)氣口將空氣接納到該燃燒室中。該燃料導(dǎo)管將燃料從該燃料噴射系統(tǒng)運載到該燃燒室中。該密封系統(tǒng)減少從該燃料導(dǎo)管進(jìn)入該進(jìn)氣口的氣體泄漏。
[0012]通過閱讀以下參考附圖僅借助于實例給出的對本披露的說明性實施例的非限制性說明，上述特征和其他特征將變得更加清楚。
附圖的簡要說明
[0013]參考附圖僅通過舉例來說明本披露的實施例，在附圖中:
[0014]圖1是根據(jù)一個實施例的一個輪緣轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎(R4E)的側(cè)視局部剖開視圖；
[0015]圖2是示出圖1的R4E的一些部件的分解視圖；
[0016]圖3是從一個前角所見的圖1的R4E的透視局部剖開視圖；
[0017]圖4是從一個后角所見的圖1的R4E的透視局部剖開視圖；
[0018]圖5是圖1的R4E的側(cè)視完全剖開視圖；
[0019]圖6是從一個后角所見的圖1的R4E的透視完全剖開視圖；
[0020]圖7是圖1的R4E的一個噴射系統(tǒng)的側(cè)視剖開視圖；
[0021]圖8展示了圖1的R4E的一個點火系統(tǒng)的第一實例；
[0022]圖9a示出了圖1的R4E的一個點火系統(tǒng)的第二實例；
[0023]圖9b示出了圖9a的一個輪轂的細(xì)節(jié)；
[0024]圖10是圖1的R4E的一個火焰穩(wěn)定系統(tǒng)的透視剖開視圖；
[0025]圖11是示意圖，示出了包括圖10的火焰穩(wěn)定系統(tǒng)的一個燃燒室中的氣體流；
[0026]圖12是示意圖，示出了包括圖10的火焰穩(wěn)定系統(tǒng)的燃燒室中的溫度梯度；
[0027]圖13示出了圖1的R4E的出口葉片的細(xì)節(jié)；
[0028]圖14示出了一個R4E的實施例中的一個沖擊式渦輪機；
[0029]圖15示出了圖14的沖擊式渦輪機中的一條燃料路徑；
[0030]圖16示出了在根據(jù)一個實施例的R4E的靜態(tài)零件與動態(tài)零件之間的一個氣體密封系統(tǒng)的細(xì)節(jié)；
[0031]圖17是一個R4E的局部前方剖開視圖，示出了圖16的氣體密封系統(tǒng)的放置；
[0032]圖18是示出了 R4E概念的一個實例的透視局部剖開視圖；
[0033]圖19是一個R4E原型設(shè)計的透視分解視圖；
[0034]圖20是圖19的R4E原型的側(cè)視截面圖，以mm單位示出了尺寸；
[0035]圖21是圖19的R4E原型的細(xì)節(jié)的透視圖，示出了一個火花位置；
[0036]圖22是圖19的R4E原型內(nèi)的一個簡化轉(zhuǎn)子的示意圖；
[0037]圖23是根據(jù)一個實施例的一個柔性輪轂的自由體受力圖；
[0038]圖24示出了 一種AS4/PEEK管制造；
[0039]圖25示出了圖19的原型R4A的內(nèi)部部件；并且
[0040]圖26示出了一個測試臺流體模塊的橫截面。
詳細(xì)說明
[0041 ] 在圖式的說明中，相同數(shù)字表示本披露的相同元件。
用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎中的燃燒系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)部件的概念
[0042]本披露介紹對用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的燃燒系統(tǒng)做出的改進(jìn)。這些改進(jìn)中的一些適用于各種類型的沖壓噴射引擎，包括但不限于輪緣轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎(R4E)的應(yīng)用。在此呈現(xiàn)的沖壓噴射引擎的各種實施例不同于較早期的設(shè)備的地方在于它們的燃燒系統(tǒng)的配置的一個或多個以下方面:
[0043]在啟動與運行階段之間可以修改的一種噴射配置；
[0044]提供輪緣轉(zhuǎn)子減阻和冷卻的一個沖擊式渦輪機；
[0045]兩個點火系統(tǒng)，包括以下至少一者:
[0046]一個進(jìn)氣點火系統(tǒng)；以及
[0047]一個雙輪轂集成火花點火系統(tǒng)；
[0048]一個用于高g場燃燒的火焰穩(wěn)定系統(tǒng)，根據(jù)一個連通燃燒室來適配；
[0049]一個出口葉片配置，根據(jù)一個連通燃燒室來適配；
[0050]一個分叉的出口定子，用來使引擎的功率最大化；以及[0051 ] 一個密封系統(tǒng)，用來使冷卻、反應(yīng)物和燃燒產(chǎn)物分離。
[0052]一些沖壓噴射引擎實施例可以包括上文列出的改進(jìn)中的一個、若干個或全部。
[0053]現(xiàn)在參考附圖，其中圖1是根據(jù)一個實施例的一個輪緣轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎(R4E)的側(cè)視局部剖開視圖。圖2是示出圖1的R4E的一些部件的分解視圖。R4E100總體上包括一個進(jìn)氣口 102，也稱為入口，還包括一個轉(zhuǎn)子104、一個定子106、一個出口 108以及一個輸出動力軸HO。沖壓噴射葉片112和沖擊式渦輪機葉片組件(后面的圖上示出)是分多個區(qū)段來構(gòu)造，從而允許在旋轉(zhuǎn)速度增加時展開。如上文所表達(dá)，離心荷載由一個輪緣轉(zhuǎn)子114支撐。零件是通過在多個電極118上滑動以允許變形而組裝在一個輪轂116上。一個滑動接頭120也可以由一個柔性接頭(未示出)代替。
[0054]圖3到圖6上提供其他R4E100的視圖。圖3是從一個前角所見的圖1的R4E的透視局部剖開視圖。圖4是從一個后角所見的圖1的R4E的透視局部剖開視圖。圖5是圖1的R4E的側(cè)視完全剖開視圖。圖6是從一個后角所見的圖1的R4E的透視完全剖開視圖。下文介紹在圖1到圖6上出現(xiàn)的一些元件。 噴射
[0055]圖7是圖1的R4E的一個噴射系統(tǒng)的側(cè)視剖開視圖。圖7詳細(xì)說明在圖5上由虛線A-A識別的一個區(qū)域。燃料可以在已經(jīng)預(yù)混合的R4E100的一個燃燒室121中遞送或者在形成一種分層噴射的兩個噴射器中遞送:在進(jìn)氣口的外半徑上的一個噴射器122(頂部)，以及在進(jìn)氣口的內(nèi)半徑上的一個噴射器124(底部)。對于一種輕氣體，例如氫氣，頂部外半徑噴射器122使用由箭頭“g”說明的高離心力重力場(g場)的作用來遞送燃料并且進(jìn)而使混合最大化。由于氫氣比空氣輕，因此浮力往往在箭頭126所示的方向上將氫氣推向旋轉(zhuǎn)中心。另一方面，底部內(nèi)半徑噴射器124也使用g場來在箭頭128所示的方向上在內(nèi)半徑上遞送燃料。這種技術(shù)用來在燃燒室的底部上獲得一種濃混合物，用來幫助用最少量的燃料進(jìn)行點火。
[0056]對于比空氣重的燃料，例如丙烷或液體燃料，頂部和底部噴射的使用是相反的:底部124使混合最大化，并且頂部122往往在外半徑上使燃料分層。
[0057]分層噴射因此在R4E100的各個使用階段期間使用引擎的g場的作用來使由于浮力作用所致的混合最大化或最小化點火
[0058]開發(fā)了兩種點火技術(shù):在引擎進(jìn)氣口中的流動點火，以及用于在旋轉(zhuǎn)框架中的點火的一種雙輪轂配置。
進(jìn)氣點火
[0059]本披露介紹了用進(jìn)氣口中的火焰對一個旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎進(jìn)行點火。圖8展示了圖1的R4E的一個點火系統(tǒng)的第一實例。進(jìn)氣點火的概念是在引擎的在燃燒室121之前的一個前部區(qū)段中點燃空氣與燃料混合物。圖1的R4E100的元件在圖8上再現(xiàn)。在圖8上添加了一個點火點130，該點火點具有一個點火器(未特定示出)，用于點燃一個火焰132，該火焰?zhèn)鞑サ饺紵?21中?；鹧?32是在位于進(jìn)氣口 102中的點火點130處起始。點火器點燃被接納到進(jìn)氣口 102中的空氣，該空氣是與經(jīng)由噴射器122和124中的一者或兩者被接納的燃料混合的?；鹧?32接著在引擎中傳播，并且對燃燒室121進(jìn)行點火。用于一個引燃火焰的燃料可以在點火器之前的一個點噴射，可以來自分層噴射器122和124 (頂部、底部)中的一者或兩者，或者在軸向速度高于火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊那闆r下可以完全預(yù)混合。在點火點130處的點火器可以包括一個火花塞、一個電熱塞或一個火花源(熔融金屬)。
[0060]進(jìn)氣點火概念可以在小規(guī)模引擎應(yīng)用中應(yīng)用，因為從存在旋轉(zhuǎn)零件的燃燒室121移除點火零件使復(fù)雜性和死料最小。
雙輪轂火花點火
[0061]本披露介紹了一種雙輪轂配置,具有一個電正性輪轂和一個電負(fù)性輪轂。圖9a示出了圖1的R4E的一個點火系統(tǒng)的第二實例。圖9b示出了圖9a的一個輪轂的細(xì)節(jié)。即刻參見圖9a和圖9b，使用一種雙輪轂配置來在兩個輪轂116A和116B上施加一個電位差。在早先的圖上將這兩個輪轂示出為輪轂116。輪轂116A和116B與燃燒室121同軸地定位。如圖示，一個輪轂116A具有稍微小于另一個輪轂116B的直徑，使得電極118的尖端突出到燃燒室121中。根據(jù)燃燒室121的希望形狀以及根據(jù)輪轂116AU16B和燃燒室121的相對放置，可以使用其他輪轂配置。輪轂116A和116B通過一個電隔離器135彼此分離，并且通過另一個電隔離器139與燃燒室121分離。輪轂116A和116B例如通過使用滾珠軸承(未示出)或等效的支撐件而自支撐在R4E100的旋轉(zhuǎn)軸線上，并且不會將任何荷載傳遞到輪緣轉(zhuǎn)子114上。
[0062]如圖9a上所示，對輪轂116A充負(fù)電，同時對輪轂116B充正電。在兩個輪轂116A與116B之間的電位差產(chǎn)生一個火花，在圖8上標(biāo)識為“火花2”;這個火花也可以在輪轂116A具有高于輪轂116B的電壓或電荷電位的情況下在燃燒室中產(chǎn)生。這兩個輪轂中的一個可以接地，同時對另一個輪轂充正電或充負(fù)電?？梢岳缤ㄟ^對輪轂116A施加一個正電荷以及通過將輪轂116B接地來實現(xiàn)電位差。在兩個輪轂上產(chǎn)生電位差或電荷差的其他方式是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員眾所周知的。電位差在燃燒室121中產(chǎn)生火花2，從而點燃空氣與燃料混合物。
[0063]電連接在兩個輪轂116A與116B之間施加電位差。在一個實施例中，可以用一個固定電極136與輪轂116B之間的一個火花(火花I)或者用一個電刷(未示出)來對該正輪轂116B進(jìn)行充電。可以通過輪轂116A與一個電極138之間的一個火花(火花3)、一個電刷(未示出)或者直接通過軸承或流體力學(xué)襯套(同樣未示出)來對該負(fù)輪轂116A進(jìn)行放電。燃燒室121中的火花2可以在兩個電極118之間發(fā)生從而點燃燃料，或者在一個電極118與燃燒室121中的一個導(dǎo)體(未示出)之間發(fā)生。這個導(dǎo)體可以實現(xiàn)為一個涂層或者添加到燃燒室121的一個小零件。
[0064]雖然在圖9b的輪轂116上示出了多個電極118，但實施例可以依賴于每一輪轂116上的單個電極118，火花2是在單對的電極118之間產(chǎn)生。另外，即使電極108可以定位在輪轂116A和116B的圓周上的多個位置處，從而形成多對電極118，輪轂116A和116B上的電荷的釋放也可以在任何給定時間以隨機方式在任一單對的電極118上產(chǎn)生火花2。本文因此介紹了在一個連通燃燒室的單個點對一個旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎進(jìn)行點火。
[0065]另外，在電極上滑動的葉片允許輪緣轉(zhuǎn)子的伸長。圖2的滑動接頭120(或上文提到的柔性接頭)可以定位在自支撐輪轂116A和116B與沖壓噴射引擎100的輪緣轉(zhuǎn)子114之間。
燃燒
[0066]此處介紹具有高g場燃燒的根據(jù)旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎而適配的一個連通燃燒室的配置。包括定位在入口葉片上的三個火焰穩(wěn)定器的一種配置的實例是根據(jù)旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎中的連通燃燒室來適配。一個頂部火焰穩(wěn)定器可以用一種正配置附接到入口葉片上。一個豎直火焰穩(wěn)定器是從底部到頂部配置。還介紹一個底部火焰穩(wěn)定器。
[0067]圖10是圖1的R4E的一個火焰穩(wěn)定系統(tǒng)的透視剖開視圖。用于在R4E100周圍傳送沖壓噴射的單個連續(xù)燃燒室121用來使體積最大化并且用單個點火點進(jìn)行點火。放置火焰穩(wěn)定器以使燃燒效率最大化。在一個實施例中，將第一火焰穩(wěn)定器140放置在燃燒室的頂部上以允許火焰從向外到向內(nèi)傳播?？梢詫⒁粋€第二火焰穩(wěn)定器142添加到燃燒室的底部以將沖壓噴射引擎與單個點火點連接在一起。一個第三火焰穩(wěn)定器144可以將頂部豎直地連接到底部。火焰穩(wěn)定器140、142和144可以放置于一個入口葉片146上。在一些變體中，包括一些或全部這三(3)個火焰穩(wěn)定器140、142和144的一個火焰穩(wěn)定器組可以放置在定位于轉(zhuǎn)子104周圍的多個入口葉片146中的每一者上，或放置在所有入口葉片146上。得益于本披露的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易想到其他變體和組合。
[0068]頂部火焰穩(wěn)定器140允許火焰在輪緣轉(zhuǎn)子114的一側(cè)上維持。與早先已知的概念的差異在于正配置。并不是輪緣轉(zhuǎn)子114中的材料移除，是添加的材料迫使流動流向旋轉(zhuǎn)中心并且使用于維持火焰的零速度區(qū)最大化。這種正配置可以使用底部火焰穩(wěn)定器144來為流動向下轉(zhuǎn)彎流出足夠的空間。另一個差異在于適用于連通燃燒室121的配置。在所示的實施例中，對每一個入口葉片146附加一個火焰穩(wěn)定器,并且該火焰穩(wěn)定器垂直于流而放置。
[0069]圖11是示意圖，示出了包括圖10的火焰穩(wěn)定系統(tǒng)的一個燃燒室中的氣體流。圖12是示意圖，示出了包括圖10的火焰穩(wěn)定系統(tǒng)的燃燒室中的溫度梯度。包含空氣與燃料的混合物的反應(yīng)物150進(jìn)入燃燒室121。反應(yīng)物150在頂部火焰穩(wěn)定器140下游的一個點火點152處點燃，并且被頂部火焰穩(wěn)定器140在向下方向上推向旋轉(zhuǎn)中心158。當(dāng)轉(zhuǎn)子沒有產(chǎn)生任何離心力(Og)時，這產(chǎn)生在頂部火焰穩(wěn)定器140后部的零速度的一個區(qū)160，實質(zhì)上接近燃燒室121的外半徑。在低離心力的條件下，火焰鋒總體上遵循一條近似直的線162，并且燃燒產(chǎn)物156被沿著出口葉片148排出。在轉(zhuǎn)子104的高速度下，在高離心力(例如，400000g)下，火焰鋒總體上遵循線164，并且被朝向旋轉(zhuǎn)中心158驅(qū)動，從而到達(dá)實質(zhì)上接近燃燒室121的內(nèi)半徑的一個火焰鋒末端154。
[0070]返回到圖10，包括噴射器122和124中的任一者或兩者的噴射系統(tǒng)將形成反應(yīng)物150的空氣與燃料混合物提供到燃燒室121。上文說明的這些點火系統(tǒng)中的一個點火系統(tǒng)點燃空氣與燃料混合物。與燃燒室121連通的火焰穩(wěn)定系統(tǒng)迫使空氣與燃料混合物的所得點燃的流朝向沖壓噴射引擎100內(nèi)的旋轉(zhuǎn)中心158?；鹧娣€(wěn)定系統(tǒng)可以針對高離心力重力場(g場)燃燒而適配。在各種實施例中，火焰穩(wěn)定系統(tǒng)可以包括頂部火焰穩(wěn)定器140、豎直火焰穩(wěn)定器144以及底部火焰穩(wěn)定器142中的一者或多者?；鹧娣€(wěn)定系統(tǒng)可以定位在燃燒室121的一個或多個入口葉片146上。燃燒室121還可以包括能夠承受超音速出口速度的多個彎曲出口葉片148。
[0071]返回到圖8，上文介紹的進(jìn)氣點火概念可以與圖10的火焰穩(wěn)定系統(tǒng)相結(jié)合來使用。底部火焰穩(wěn)定器142的幾何形狀允許從點燃的空氣與燃料混合物獲得的火焰得益于離心加速，從而在燃燒室121內(nèi)穩(wěn)定。豎直火焰穩(wěn)定器144允許火焰抵抗離心力重力場內(nèi)的浮力而傳播。頂部火焰穩(wěn)定器140維持燃燒室內(nèi)的火焰?？傮w上，燃燒室121的火焰穩(wěn)定系統(tǒng)通過從進(jìn)氣口 102捕獲火焰并且將火焰朝向燃燒室121的頂部傳播，來允許極端離心力重力場內(nèi)的點火。
出口葉片
[0072]圖13示出了圖1的R4E的出口葉片的細(xì)節(jié)。在所有沖壓噴射引擎在燃燒室121中連通的實施例中，不存在用來使流保持平行于入口葉片146的壁。因此，該流可以在燃燒期間軸向地轉(zhuǎn)向，并且不使用直的出口葉片。彎曲的葉片148類似于一個超音速渦輪機定子，用來使流盡可能切線地轉(zhuǎn)向。首先使用一個前緣半徑166來針對速度角進(jìn)行適配。流隨后亞音速地向上轉(zhuǎn)向到喉部168。該流在喉部168處達(dá)到I馬赫，并且在一個超音速噴嘴中膨脹。
[0073]具有一個喉部168和一個噴嘴的彎曲出口葉片148因此可以從亞音速速率變?yōu)槌羲偎俾省?br> 出口定子
[0074]本文介紹的定子配置允許降低轉(zhuǎn)子104之后的壓力。這增加了出口切線速度，并且因此增加了輸出功率。在轉(zhuǎn)子104的出口處的高速度隨后首先通過分叉而被轉(zhuǎn)換為壓力，并且隨后隨著流的旋轉(zhuǎn)而朝向軸向方向。最終，出口壓力向大氣壓力降低。定子106的一些配置可以增加輸出功率，在一些實施例中該增加高達(dá)25%。
[0075]返回到圖1，如圖示的定子106具有一種截頭圓錐形狀，它的圓周在旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎100的出口 108的方向上分叉大約7度(7° )。另外，如圖1中可以見到，定子106可以包括進(jìn)一步彎曲以增加面積的多個葉片170。因此，在一個實施例中，R4E100包括轉(zhuǎn)子104、定位于轉(zhuǎn)子104內(nèi)的燃燒室121、形成用于將空氣與燃料混合物提供到燃燒室121的噴射系統(tǒng)的噴射器122和124中的一者或兩者、上文說明的用于點燃空氣與燃料混合物的點火系統(tǒng)中的一者，以及定位于轉(zhuǎn)子104下游的具有用于減少從出口葉片退出的氣體的壓力的分叉形狀的定子106。定子106可以例如具有7度的分叉。定子106可以進(jìn)一步包括多個內(nèi)部彎曲葉片170，這些葉片170例如在偏離引擎100的旋轉(zhuǎn)軸線20度到60度之間的范圍(圖1中示出了大約45度的范圍)內(nèi)彎曲。這些葉片170可以進(jìn)一步在它們的末端處彎曲而與引擎100的旋轉(zhuǎn)軸線對準(zhǔn)，從而從該旋轉(zhuǎn)軸線垂直地延伸。
沖擊式潤輪機
[0076]根據(jù)本披露的一個方面，在沖壓噴射引擎與輪緣轉(zhuǎn)子114之間可以使用一個沖擊式渦輪機。圖14示出了一個R4E的實施例中的一個沖擊式渦輪機。當(dāng)使用氣態(tài)氫氣作為燃料時，來自燃料的高壓力可以通過一個沖擊式渦輪機172在軸功率中變換并且用作輪緣轉(zhuǎn)子114冷卻。氫氣首先被一個輸入定子174上的多個噴嘴加速，這產(chǎn)生高速度并且降低靜態(tài)溫度。動能隨后通過沖擊式渦輪機172而恢復(fù)，并且氫氣的低溫流提供了燃燒室121與輪緣轉(zhuǎn)子114之間的冷卻。隨后在輪緣轉(zhuǎn)子114的外表面上引導(dǎo)氫氣以使風(fēng)阻損失最小并且維持一個可以接受的溫度。最終，在燃燒室121中噴射氫氣。在一些實施例中，輸入定子配置154可以使輸出功率增加高達(dá)5%。
[0077]如果使用液體氫氣，那么可以直接在輪緣轉(zhuǎn)子114周圍噴射極低溫液體，用于冷卻和風(fēng)阻降低。沖擊式渦輪機172可以由吸入低溫氣態(tài)氫氣的冷卻葉片(未示出)代替。最終在燃燒室121中噴射氫氣。
[0078]圖15示出了圖14的沖擊式渦輪機中的一條燃料路徑。沖擊式渦輪機172包括一個旋轉(zhuǎn)燃燒室121。輪緣轉(zhuǎn)子114被定位在該旋轉(zhuǎn)燃燒室114周圍并且與其鄰近。在形成燃料進(jìn)氣口的一個高壓腔176中噴射燃料。一個第一燃料導(dǎo)管178通過入口定子174和沖擊式渦輪機172中的通路而形成，用于從燃料進(jìn)口運載燃料通過該旋轉(zhuǎn)燃燒室121的一個外部壁180內(nèi)的一個腔182，并且沿著輪緣轉(zhuǎn)子114的內(nèi)部面184運載。一個第二燃料導(dǎo)管186進(jìn)一步圍繞旋轉(zhuǎn)燃燒室121運載燃料，沿著輪緣轉(zhuǎn)子114的外部面188運載，并且返回朝向燃料進(jìn)口 176運載。燃料是在噴射器122處從第二導(dǎo)管186接收。噴射器122朝向該旋轉(zhuǎn)燃燒室121將燃料遞送到進(jìn)氣口 102中。進(jìn)入以及圍繞該旋轉(zhuǎn)部件的燃料的流動使輪緣轉(zhuǎn)子114和旋轉(zhuǎn)燃燒室121冷卻。
[0079]在一些應(yīng)用中，燃料是一種氣態(tài)燃料，在它通過第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管時它的壓力減小。其結(jié)果，進(jìn)入以及圍繞該旋轉(zhuǎn)燃燒室121的燃料的流動減少了輪緣轉(zhuǎn)子114上的風(fēng)阻。
[0080]在一個實施例中，可以對沖擊式渦輪機172進(jìn)行適配以在腔182中使用低溫燃料，例如氫氣或其他輕氣體。在引擎周圍經(jīng)過的低溫燃料(H2、CH4)可以冷卻輪緣轉(zhuǎn)子114的外部表面188，同時也使風(fēng)阻損失最小。在一種變體中，可以在輪緣轉(zhuǎn)子114以及定位于輪緣轉(zhuǎn)子114與沖壓噴射引擎之間的自吸入冷卻葉片(未示出)周圍噴射低溫燃料。
密封系統(tǒng)
[0081]在一種變體中，曲徑密封件使一個旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎100中的不同氣體交換最小，并且在不同氣體區(qū)段之間存在一個粘滯泵。圖16示出了在根據(jù)一個實施例的R4E的靜態(tài)零件與動態(tài)零件之間的一個氣體密封系統(tǒng)的細(xì)節(jié)。圖17是一個R4E的局部前方剖開視圖，示出了圖16的氣體密封系統(tǒng)的放置?？梢允褂妹芊饧硎估鐨錃獾热剂吓c輪緣轉(zhuǎn)子114、進(jìn)氣口 102中的引擎流動路徑以及輪轂116的中心分離。在R4E100配置的一些實施例中可以使用兩種類型的密封件:曲徑密封件190和粘滯泵192。曲徑密封件190的想法是使流動路徑的長度最大化，并且使路徑的高度最小，如圖16所示。粘滯泵192具有多個葉片，這些葉片建立一個壓力梯度來平衡壓力差和離心力。
[0082]R4E100的一個實施例因此可以包括一個或多個根據(jù)上文說明的實施例的一種燃料噴射系統(tǒng)，這些實施例包括:噴射器122和124，燃燒室121，用于將空氣接納到燃燒室121中的進(jìn)氣口 102，形成用于將燃料從燃料噴射系統(tǒng)運載到燃燒室121中的燃料導(dǎo)管的導(dǎo)管178和186的組合，以及用于減少從燃料導(dǎo)管178、186進(jìn)入進(jìn)氣口 102的氣體泄漏的一個密封系統(tǒng)。密封系統(tǒng)的一些實施例可以包括一個或多個粘滯泵192。在其他實施例中，一個或多個曲徑密封件可以形成該密封系統(tǒng)。在再其他實施例中，在密封系統(tǒng)中可以存在粘滯泵192與曲徑密封件190的組合。
高功率密度輪緣轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的原型
[0083]如燃燒系統(tǒng)及其部件的概念的以上說明中所表達(dá)，輪緣轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎(R4E)是一種推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計，它有可能改善功率密度并減少常規(guī)燃?xì)廨啓C的復(fù)雜性，因此成為對未來運輸和固定動力系統(tǒng)的一種受關(guān)注的替代。這個部分提出了一種概念證明原型的設(shè)計，它可以維持560m/s(200000rpm)和瞬時燃燒，這是通過一個集成點火系統(tǒng)來起始。在沖壓噴射引擎葉片周圍使用一個高強度碳PEEK復(fù)合材料繞組來支撐高g荷載，并且它包括火焰穩(wěn)定器。
對原型的介紹
[0084]在圖18中展示了一種新型的低成本高功率密度引擎R4E的概念證明的設(shè)計，該圖是示出了 R4E概念的透視局部剖開視圖。
[0085]一個線性沖壓噴射引擎使用氣體在高馬赫數(shù)下的可壓縮性質(zhì)，在一個合適形狀的流動通道中實現(xiàn)一個完全開放的布雷頓(Brayton)循環(huán)，而不需要傳統(tǒng)的壓縮機和渦輪機。與常規(guī)兆瓦級燃?xì)廨啓C的大約4000個旋轉(zhuǎn)零件相比，較少數(shù)目的零件減少了設(shè)計和制造成本。在一個旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎中，沖壓噴射形狀以高角速度圍繞一條中心軸線自旋，使得引擎入口中的空氣流是超音速的。隨后在單個級中實現(xiàn)完整的熱動力循環(huán)，該單個級包含單個旋轉(zhuǎn)組件內(nèi)的壓縮、燃燒和膨脹。原型的實現(xiàn)概念是除了一個順應(yīng)性接頭之外還使用圍繞沖壓噴射引擎葉片周圍的高強度碳纖維輪緣轉(zhuǎn)子來承受在超音速輪緣速度下發(fā)生的極高離心荷載。考慮到對于500kW標(biāo)稱功率的單元，7.6kff/kg的預(yù)測是可能的，R4E設(shè)計的簡單性進(jìn)一步帶來功率密度改善的可能。效率預(yù)期是相等的或者稍微低于相當(dāng)規(guī)模的燃?xì)廨啓C。
[0086]考慮到其特性，R4E技術(shù)的一種用途是在短持續(xù)時間中需要高功率密度的用途。大的飛行器使用燃?xì)廨啓C作為輔助動力單元(APU)產(chǎn)生動力來啟動第一引擎并對機載附件提供動力。運載這種額外的死料涉及到高成本。作為一個實例，在波音747上，普惠公司(Pratt&ffhitney) PW90IaAPU 的等效軸動力是 1136kw (1543Hp)，功率密度為 3.4kW/kg，包括發(fā)電機。對于涉及個人空中交通工具(PAV)和噴氣背包的應(yīng)用，還希望高功率密度與高可靠性的組合，但沒有常規(guī)燃?xì)廨啓C的高成本。
[0087]小型燃?xì)廨啓C也可以用于混合電動交通工具(HEV)以減少動力傳動系的總體成本。通過化石燃料引擎提供動力的一個距離延伸器可以用來延伸交通工具的行程，而不必攜帶額外的電池。多個汽車和燃?xì)廨啓C制造商已經(jīng)投資數(shù)百萬美元來開發(fā)這種技術(shù)，例如捷豹(Jaguar)的C-X75混合跑車原型。
原型設(shè)計
[0088]對若干結(jié)構(gòu)概念進(jìn)行評估，并且在圖19中不出了選定的概念，圖19是一個R4E原型設(shè)計的透視分解圖。圖20是圖19的R4E原型的側(cè)視截面圖，以mm單位示出了尺寸。由碳PEEK高強度熱塑性復(fù)合材料制成的輪緣轉(zhuǎn)子部分地支撐沖壓噴射引擎葉片的離心力。在碳纖維的內(nèi)部部分中加工一個“V”凹槽以充當(dāng)一個倒轉(zhuǎn)的火焰穩(wěn)定器，它改善了由于施加在燃燒氣體上的浮力所致的火焰?zhèn)鞑ァ?br> [0089]由于可靠性和容易實現(xiàn)而已經(jīng)選擇了一種火花點火系統(tǒng)。也可以使用激光點火，但對于建立原型來說并不考慮激光點火，原因在于用經(jīng)過的轉(zhuǎn)子葉片對點火進(jìn)行定時的復(fù)雜同步。
[0090]在沖壓噴射引擎與輪緣轉(zhuǎn)子之間未提供隔熱，因為這個引擎主要是針對瞬時高溫用途而設(shè)計。在560m/s下，估計葉片溫度是流的總溫度，在無燃燒的情況下為458K。因此，高性能7075T6鋁對于輪轂是合適的。從燃燒室加工三個孔以允許電極到達(dá)中心圓盤。一個加工的聚酰亞胺零件電隔離中心圓盤與輪轂。在中心圓盤中旋入鋁電極以提供一個點火源，該點火源可以承受操作期間的高g場。最終，在直徑上的0.2_的過盈配合圍繞輪轂和葉片而保持輪緣轉(zhuǎn)子。
[0091]對三個電極限定高電壓的一個聚酰亞胺絕緣體(杜邦公司Vespel?SCP-50094)被使用愛瑪森康明(Emerson & Cuming) Eccobond?104粘合劑膠粘到組件。通過使用一個電刷來將高電壓供應(yīng)到引擎，該電刷與壓入配合在中心圓盤上的一個鋼銷接觸。使用相同技術(shù)在引擎的軸上將引擎電接地。
[0092]通過大約1.5mm的氣隙在這3個電極與沖壓噴射葉片之間隨機地產(chǎn)生火花，與碳纖維輪緣轉(zhuǎn)子沒有接觸，如圖21所示，圖21是圖19的R4E原型的細(xì)節(jié)的透視圖，示出了一個火花位置。電極是由A17075T6鋁合金制成，在下部部分上具有I到64個引線。實驗已經(jīng)表明六個引線可以抵抗910N的拉伸荷載，在200000rpm下根據(jù)有限元分析(FEA)這得到安全因數(shù)3。轉(zhuǎn)子組件的總體重量是79克，不包括實驗裝置的驅(qū)動軸。
結(jié)構(gòu)原理
[0093]圖22是圖19的R4E原型內(nèi)的一個簡化轉(zhuǎn)子的示意圖。在圖22中，示出了在組裝之前的尺寸。該圖呈現(xiàn)一個簡化轉(zhuǎn)子，具有4個相異部件:輪轂，柔性接頭，沖壓噴射引擎葉片，以及輪緣轉(zhuǎn)子。柔性接頭的順應(yīng)性防止輪緣轉(zhuǎn)子的分離。圖23是根據(jù)一個實施例的一個柔性輪轂的自由體受力圖。將該柔性輪轂?zāi)Ｐ突癁榻M合了純彎曲與圓周應(yīng)力的一個梁。
原型制造
[0094]碳纖維輪緣轉(zhuǎn)子是使用一種自動化纖維放置(AFP)技術(shù)來制造。圖24示出了一種AS4/PEEK管制造。在這種研究中使用的材料是由氰特工程材料公司(Cytec EngineeredMaterials)提供的AS4/PEEK (APC-2)熱塑性單元帶。使用一個直徑為56.4mm的鋼心軸來滾出6.35mm寬、0.18mm厚的帶，如圖24中呈現(xiàn)。
[0095]AS4/PEEK熱塑性管是在單個纖維定向(90° )上制造。在纖維放置過程中對每一股施加2.5mm的偏移，以提供交錯并且分布邊緣效應(yīng)。在絞合開始之前，使用一個紅外加熱管將心軸預(yù)熱到大約80°C。在制造過程中，通過原位合并來將熱塑性單元帶纏繞在心軸上。使用一個熱氣體(氮氣)炬作為夾點加熱器，用來使該熱塑性帶熔化。借助于一個壓實輥在夾點上施加壓力。表 1列出用于制造的AFP處理參數(shù)，這些參數(shù)是根據(jù)先前的實驗選擇的。
表1:用于AS4/PEEK管制造的AFP處理參數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的點火系統(tǒng)，該點火系統(tǒng)包括: 一個進(jìn)氣口； 一個燃料噴射系統(tǒng)； 一個點火器，用于在將空氣與燃料接納到一個燃燒室中之前點燃燃料。
2.如權(quán)利要求1所述的點火系統(tǒng)，其中該點火器是選自一個電熱塞、一個火花塞以及一個火花源所組成的群組。
3.如權(quán)利要求1所述的點火系統(tǒng)，其中該點火器在該進(jìn)氣口中點燃該燃料。
4.如權(quán)利要求1所述的點火系統(tǒng)，其中該空氣與該燃料是在該進(jìn)氣口中混合的。
5.如權(quán)利要求1所述的點火系統(tǒng)，包括位于該進(jìn)氣口的外半徑上的一個噴射器以及位于該進(jìn)氣口的內(nèi)半徑上的一個噴射器。
6.如權(quán)利要求1所述的點火系統(tǒng)，其中該噴射系統(tǒng)為一個引燃火焰提供燃料。
7.一種組合,包括: 如權(quán)利要求1所述的點火系統(tǒng)； 該燃燒室；以及 一個火焰穩(wěn)定系統(tǒng)，該火焰穩(wěn)定系統(tǒng)被定位成用于與該燃燒室連通、并且被適配成用于使該燃燒室內(nèi)的一種被點燃的空氣與燃料混合物穩(wěn)定。
8.一種用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎`的燃燒系統(tǒng)，該燃燒系統(tǒng)包括: 一個燃燒室； 一個噴射系統(tǒng)，用于將一種空氣與燃料混合物提供到該燃燒室； 一個點火系統(tǒng)，用于點燃該空氣與燃料混合物；以及 一個火焰穩(wěn)定系統(tǒng)，該火焰穩(wěn)定系統(tǒng)被定位成用于與該燃燒室連通、并且被適配成用于迫使該空氣與燃料混合物的一個被點燃的流流向該沖壓噴射引擎內(nèi)的一個旋轉(zhuǎn)中心。
9.如權(quán)利要求8所述的燃燒系統(tǒng)，其中該火焰穩(wěn)定系統(tǒng)包括被定位在該燃燒室的頂部處的一個第一火焰穩(wěn)定器、從該燃燒室的底部到頂部豎直地配置的一個第二火焰穩(wěn)定器、以及被定位于該燃燒室的底部處的一個第三火焰穩(wěn)定器。
10.如權(quán)利要求8所述的燃燒系統(tǒng)，其中該火焰穩(wěn)定系統(tǒng)被定位于該燃燒室的一個入口葉片上。
11.如權(quán)利要求8所述的燃燒系統(tǒng)，其中該火焰穩(wěn)定系統(tǒng)包括被定位于該燃燒室的多個入口葉片中的每一者上的一個火焰穩(wěn)定器。
12.如權(quán)利要求8所述的燃燒系統(tǒng)，其中該燃燒室包括被適配成用于在超音速出口速度下使用的多個彎曲的出口葉片。
13.如權(quán)利要求8所述的燃燒系統(tǒng)，其中該火焰穩(wěn)定系統(tǒng)是針對高離心力重力場(g場)燃燒而適配的。
14.如權(quán)利要求8所述的燃燒系統(tǒng)，其中該點火系統(tǒng)在該燃燒室的接納之前點燃該空氣與燃料混合物。
15.—種用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的點火系統(tǒng),該點火系統(tǒng)包括: 兩個自支撐輪轂，是與一個燃燒室同軸地定位的； 多個電連接，用于在這兩個自支撐輪轂之間施加一個電位差； 一個第一電極，是被定位于這兩個自支撐輪轂中的第一者上，用于產(chǎn)生用于點燃該燃燒室內(nèi)的燃料的一個火花。
16.如權(quán)利要求15所述的點火系統(tǒng),其中該火花是在該第一電極與被定位于這兩個自支撐輪轂中的第二者上的一個第二電極之間產(chǎn)生的。
17.如權(quán)利要求15所述的點火系統(tǒng),其中該火花是在該第一電極與該燃燒室的一個導(dǎo)體之間產(chǎn)生的。
18.一種用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的噴射系統(tǒng)，該噴射系統(tǒng)包括: 一個外半徑噴射器，用于在一個燃燒室的外周邊附近遞送燃料；以及 一個內(nèi)半徑噴射器，用于在該燃燒室的內(nèi)周邊附近遞送燃料； 其中: 該外半徑噴射器被適配成用于在該燃料比空氣重的情況下在引擎啟動期間遞送燃料、并且在該燃料比空氣輕的情況下在引擎啟動之后遞送燃料；并且 該內(nèi)半徑噴射器被適配成用于在該燃料比空氣輕的情況下在引擎啟動期間遞送燃料、并且在該燃料比空氣重的情況下在引擎啟動之后遞送燃料。
19.如權(quán)利要求18所述的噴射系統(tǒng)，其中該沖壓噴射引擎的一個高離心力重力場(g場)使由于浮力作用所致的在引擎啟動之后的空氣與燃料混合最大化。
20.如權(quán)利要求18所述的噴射系統(tǒng)，其中該沖壓噴射引擎的一個高離心力重力場(g場)使由于浮力作用所致的在引擎啟動期間的空氣與燃料混合最小化。
21.一種旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎，包括: 一個轉(zhuǎn)子； 一個燃燒室，被定位在該轉(zhuǎn)子內(nèi)； 一個噴射系統(tǒng)，用于將一種空氣與燃料混合物提供到該燃燒室； 一個點火系統(tǒng)，用于點燃該空氣與燃料混合物；以及 一個被定位在該轉(zhuǎn)子的下游的定子，該定子包括多個出口葉片，這些出口葉片具有一種分叉形狀以用于減少從這些出口葉片退出的氣體的壓力。
22.如權(quán)利要求21所述的旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎，其中該定子具有7度的分叉。
23.如權(quán)利要求21所述的旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎，其中該定子包括多個內(nèi)部彎曲葉片。
24.如權(quán)利要求23所述的旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎，其中這些葉片是在偏離該引擎的一條旋轉(zhuǎn)軸線20度到60度之間的一個范圍內(nèi)彎曲的。
25.如權(quán)利要求24所述的旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎，其中這些葉片進(jìn)一步在它們的末端處彎曲而與該引擎的該旋轉(zhuǎn)軸線對準(zhǔn)，從而從該旋轉(zhuǎn)軸線垂直地延伸。
26.一種用于旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎的沖擊式渦輪機，該沖擊式渦輪機包括: 一個旋轉(zhuǎn)燃燒室； 一個輪緣轉(zhuǎn)子，被定位在該旋轉(zhuǎn)燃燒室周圍并且與其鄰近； 一個燃料進(jìn)口； 一個第一燃料導(dǎo)管，用于從該燃料進(jìn)口運載燃料通過該旋轉(zhuǎn)燃燒室的一個外壁內(nèi)的一個腔、并且沿著該輪緣轉(zhuǎn)子的一個內(nèi)部面運載； 一個第二燃料導(dǎo)管，用于進(jìn)一步圍繞該旋轉(zhuǎn)燃燒室運載該燃料、沿著該輪緣轉(zhuǎn)子的一個外部面運載、并且返回朝向該燃料進(jìn)口運載；以及 一個噴射器，用于從該第二導(dǎo)管接收該燃料并且用于將該燃料噴射到該旋轉(zhuǎn)燃燒室中。
27.如權(quán)利要求26所述的沖擊式渦輪機，其中進(jìn)入和圍繞該旋轉(zhuǎn)部件的該燃料的一個流冷卻了該輪緣轉(zhuǎn)子。
28.如權(quán)利要求26所述的沖擊式渦輪機，其中進(jìn)入和圍繞該旋轉(zhuǎn)燃燒室的該燃料的一個流冷卻了該旋轉(zhuǎn)燃燒室。
29.如權(quán)利要求26所述的沖擊式渦輪機，其中該燃料是一種氣態(tài)燃料，在該氣態(tài)燃料通過該第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管時該氣態(tài)燃料的壓力減小，因而進(jìn)入和圍繞該旋轉(zhuǎn)燃燒室的該燃料的一個流減少了該輪緣轉(zhuǎn)子上的風(fēng)阻。
30.一種旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎，包括: 一個燃料噴射系統(tǒng)； 一個燃燒室； 一個進(jìn)氣口，用于將空氣接納到該燃燒室中； 一個燃料導(dǎo)管，用于將燃料從該燃料噴射系統(tǒng)運載到該燃燒室中；以及 一個密封系統(tǒng)，用于減少從該燃料導(dǎo)管進(jìn)入該進(jìn)氣口中的氣體泄漏。
31.如權(quán)利要求30所述的旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎，其中該密封系統(tǒng)包括一個粘滯泵。
32.如權(quán)利要求30所述的旋轉(zhuǎn)沖壓噴射引擎，其中該密封系統(tǒng)包括多個曲徑密封件。
【文檔編號】F02C3/14GK103703229SQ201280036022
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月16日
【發(fā)明者】吉恩-塞巴斯蒂安·普朗特, 馬蒂厄·皮卡德, 大衛(wèi)·蘭考特 申請人:索克普拉科學(xué)與工程公司