吸火式转子发动机及无人机制造技术

本发明专利技术公开了一种吸火式转子发动机及无人机。吸火式转子发动机，包括固定偏心轴以及外转子机构，固定偏心轴通过轴承支承外转子机构，外转子机构包括五角内转子以及外机匣转子，外机匣转子转动带动外机匣转子型腔内的五角内转子在外机匣转子型腔内作展成运动；五角内转子与外机匣转子有转速差，五角内转子与外机匣转子之间形成多个用于随五角内转子与外机匣转子的相对转动容腔容积大小呈周期性变化的月牙形变化容积腔，外机匣转子的第一端面设有吸火口，外机匣转子的第二端面设有排气口；吸火口、月牙形变化容积腔和排气口三者一一对应布设。平衡性优越、热能利用率高；既减小热阻，提高了热流量，又减轻了结构重量。

Fire absorption type rotor engine and unmanned aerial vehicle

The invention discloses a fire absorption type rotor engine and an unmanned aerial vehicle. Fire suction type rotor engine, comprising a fixed eccentric shaft and the outer rotor mechanism, fixed eccentric shaft supported by the bearing outer rotor, outer rotor mechanism includes five angle rotor and outer rotor casing, five angle rotor outer casing rotor to drive the rotor cavity of the outer casing of the outer casing in the rotor cavity the generating motion; five corners of the outer casing and the inner rotor rotor speed difference, a plurality of rotor with five angle and the outer casing of the rotor relative rotation volume of crescent cavity volume changes the size of the cyclical changes the volume of cavity is formed between the five corners of the outer casing and the inner rotor rotor, the first end of the outer casing the rotor is provided with a suction mouth, the second ends of the outer casing of the rotor is provided with an air outlet; suction burner, crescent shaped volume change chamber and exhaust port three are corresponding layout. The utility model has the advantages of superior balance, high heat utilization rate, reduced thermal resistance, improved heat flow and reduced structural weight.

【技术实现步骤摘要】
吸火式转子发动机及无人机
本专利技术涉及航空飞行器发动机
，特别地，涉及一种吸火式转子发动机。此外，本专利技术还涉及一种包括上述吸火式转子发动机的无人机。
技术介绍
斯特林发动机是一种由外部供热使气体在不同温度下作周期性压缩和膨胀的闭式循环往复式发动机，工质不与外界交换，有封闭的理论热力循环过程(定容加热—等温吸热膨胀—定容冷却—等温放热收缩)。吸火式热气发动机俗称真空发动机，是对γ型外燃加热的常压空气斯特林发动机的一种减化和改进。吸火式热气发动机的开式理论热力过程是：吸入热气(火焰)—定容冷却—等温放热收缩—排出乏气。吸火式热气发动机采用固定缸体，并采用活动阀门为动力活塞对固定缸体内进行配气，活动阀门的急停运动的撞击加速度大，限制了发动机转速，且伴随有噪音；吸火口和排气口的开闭通过同一个活动阀门控制实现并轮流使用，排气时会排出部分带火焰的热气，导致热能流失。
技术实现思路
本专利技术提供了一种吸火式转子发动机，以解决现有吸火式热气发动机，活动阀门的急停运动的撞击加速度大，限制了发动机转速，且伴随有噪音；吸火口和排气口的开闭通过同一个活动阀门控制实现并轮流使用，排气时会排出部分带火焰的热气，导致热能流失的技术问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种吸火式转子发动机，包括固定于发动机基座上并用于作为外转子发动机的内支架的固定偏心轴以及套设于固定偏心轴外并用于转动做功的外转子机构，固定偏心轴通过轴承支承外转子机构，外转子机构包括五角内转子以及外机匣转子，外机匣转子转动带动外机匣转子型腔内的五角内转子在外机匣转子型腔内作展成运动；五角内转子与外机匣转子有转速差，五角内转子与外机匣转子之间形成多个用于随五角内转子与外机匣转子的相对转动容腔容积大小呈周期性变化的月牙形变化容积腔，外机匣转子的第一端面设有用于月牙形变化容积腔容积变大过程中将带火焰的热气吸入月牙形变化容积腔内的吸火口，外机匣转子的第二端面设有用于月牙形变化容积腔容积变小过程中将月牙形变化容积腔内降温后的乏气排出的排气口；吸火口、月牙形变化容积腔和排气口三者一一对应布设。进一步地，吸火口处于月牙形容器变化为最大容积状态时的第一端面外露壁体上；排气口处于月牙形容器变化为最小容积状态时的第二端面外露壁体上。进一步地，外机匣转子为旋转对称结构，外机匣转子包括气缸、封盖于气缸前端的排气端盖以及封盖于气缸后端的吸火端盖，吸火端盖形成的端面为外机匣转子的第一端面，吸火口均匀排布于吸火端盖的端面上，排气端盖形成的端面为外机匣转子的第二端面，排气口均匀排布于排气端盖的端面上。进一步地，吸火端盖附近设有用于将吸入的带火焰热气导入到相应的吸火口的火焰导流罩，排气端盖附近设有用于收集排放的乏气的乏气收集罩；火焰导流罩和乏气收集罩固接于固定偏心轴上。进一步地，火焰导流罩的输入端连有用于将带火焰的热气引向火焰导流罩并与散发在外机匣转子表面的热量进行热交换以提高导入热气的热量的引气斗；乏气收集罩的输出端连有用于将排气口排出的乏气回收并将乏气热量引向引气斗进行热量回收的回气回热管。进一步地，固定偏心轴通过花键机械连接在发动机基座的安装节上；固定偏心轴内具有用于引入润滑油的空气道。进一步地，气缸外设有用于加快气缸内腔散热的散热片，散热片上设有用于为散热片提供喷淋水以加快散热片散热的喷淋水冷装置以及用于收集使用后的废水的收集装置。进一步地，外机匣转子与五角内转子的转速比为5：4，五角内转子与外机匣转子的型腔配合形成五个隔离的月牙形变化容积腔。进一步地，固定偏心轴通过固定偏心轴外表面的外齿轮啮合于五角内转子内表面的内齿圈上，内齿圈与外齿轮之间的位置之差为齿轮中心距，齿轮中心距由固定偏心轴的偏心距保证；五角内转子偏心设于外机匣转子的型腔中，五角内转子在外机匣转子的型腔中作展成运动；五角内转子和外机匣转子的转动方向相同，且处于同一根固定偏心轴上；五角内转子外表面开设有用于将吸入的带火焰热气分配到相应月牙形变化容积腔内的吸火配气槽以及用于将相应月牙形变化容积腔内的乏气引导排出的排气配气槽。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种无人机，其包括上述吸火式转子发动机，无刷电动机通过皮带传动连接并起动吸火式转子发动机，由吸火式转子发动机驱动无刷电动机发电和/或驱动螺旋桨产生推力。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术吸火式转子发动机，既利用了吸火式热气发动机的原理，直接吸入高温燃气，简化了斯特林发动机的高温传热过程，使开放气室容积增加的过程中气压接近大气压强；又利用了转缸发动机散热性能良好的特点，利用在空气中高速旋转的散热片冷却封闭空间的热气，使封闭空间容积缩小的过程中气压小于大气压强。结构简单，只需要很少的附件，容易制造和维护。平衡性优越，有自转运动的外转子缸体组件和五角转子组件，没有往复运动活塞，没有摆动的连杆，没有旋转的曲轴，没有不平衡惯性力且分区吸进热气——散热——排出乏气，热力性能比吸火式活塞式热气发动机有了显著提升。扭矩比普通的吸火式热气发动机和常压封闭式斯特林发动机高，因为在吸火式转子发动机中燃气吸入后，已经转移到了缸体的低温区并良好地封闭起来，高温气体与缸壁的相对速度也高，内部辐射和对流传热系数较高，外部冷却空气与散热片的相对速度也高，外部对流传热系数较高，能较快地冷却气体，产生较大的真空度。热能利用率高，由于吸火口和排气口分开，工质单向流动，换气率高、温差大。火焰不会被排气吹散，绝大部分被吸入发动机。普通斯特林发动机的外露火焰的外焰一部分直接流入周围的冷却空气中，热短路损失大。实际上吸火式转子发动机吸入常压高温(100℃以上)水蒸气，在气缸内封闭冷凝，也会产生真空度而驱动气缸旋转。吸火式转子发动机工作气压低，无暴发力，可采用薄壁结构的缸体和缸盖。既减小热阻，提高了热流量，又减轻了结构重量。可以与外转子无刷电动机同轴组合或机械传动，扭矩匹配，结构紧凑，很好地解决发动机电起动和发电及冷却问题。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的吸火式转子发动机的结构示意图；图2是本专利技术优选实施例的吸火端盖部位的结构示意图；图3是本专利技术优选实施例的排气端盖部位的结构示意图；图4是本专利技术优选实施例的回气回热系统的结构示意图；图5是本专利技术优选实施例的火焰导流罩部分的结构示意图。图例说明：1、固定偏心轴；2、外转子机构；201、五角内转子；202、外机匣转子；2021、气缸；2022、排气端盖；2023、吸火端盖；3、月牙形变化容积腔；4、吸火口；5、排气口；6、火焰导流罩；7、吸火配气槽；8、乏气收集罩；9、引气斗；10、回气回热管；11、空气道；12、散热片；13、喷淋水冷装置；14、排气配气槽。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。图1是本专利技术优选实施例的吸火式转子发动机的结构示意图；图2是本专利技术优选实施例的吸火端盖部位的结构示意图；图3是本专利技术优选实施例的排气端盖部位的结构示意图；图4是本专利技术优选实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸火式转子发动机，包括固定于发动机基座上并用于作为外转子发动机的内支架的固定偏心轴(1)以及套设于所述固定偏心轴(1)外并用于转动做功的外转子机构(2)，所述固定偏心轴(1)通过轴承支承所述外转子机构(2)，其特征在于，所述外转子机构(2)包括五角内转子(201)以及外机匣转子(202)，所述外机匣转子(202)转动带动所述外机匣转子(202)型腔内的所述五角内转子(201)在所述外机匣转子(202)型腔内作展成运动；所述五角内转子(201)与所述外机匣转子(202)有转速差，所述五角内转子(201)与所述外机匣转子(202)之间形成多个用于随所述五角内转子(201)与所述外机匣转子(202)的相对转动容腔容积大小呈周期性变化的月牙形变化容积腔(3)，所述外机匣转子(202)的第一端面设有用于所述月牙形变化容积腔(3)容积变大过程中将带火焰的热气吸入所述月牙形变化容积腔(3)内的吸火口(4)，所述外机匣转子(202)的第二端面设有用于所述月牙形变化容积腔(3)容积变小过程中将所述月牙形变化容积腔(3)内降温后的乏气排出的排气口(5)；所述吸火口(4)、所述月牙形变化容积腔(3)和所述排气口(5)三者一一对应布设。...

【技术特征摘要】
1.一种吸火式转子发动机，包括固定于发动机基座上并用于作为外转子发动机的内支架的固定偏心轴(1)以及套设于所述固定偏心轴(1)外并用于转动做功的外转子机构(2)，所述固定偏心轴(1)通过轴承支承所述外转子机构(2)，其特征在于，所述外转子机构(2)包括五角内转子(201)以及外机匣转子(202)，所述外机匣转子(202)转动带动所述外机匣转子(202)型腔内的所述五角内转子(201)在所述外机匣转子(202)型腔内作展成运动；所述五角内转子(201)与所述外机匣转子(202)有转速差，所述五角内转子(201)与所述外机匣转子(202)之间形成多个用于随所述五角内转子(201)与所述外机匣转子(202)的相对转动容腔容积大小呈周期性变化的月牙形变化容积腔(3)，所述外机匣转子(202)的第一端面设有用于所述月牙形变化容积腔(3)容积变大过程中将带火焰的热气吸入所述月牙形变化容积腔(3)内的吸火口(4)，所述外机匣转子(202)的第二端面设有用于所述月牙形变化容积腔(3)容积变小过程中将所述月牙形变化容积腔(3)内降温后的乏气排出的排气口(5)；所述吸火口(4)、所述月牙形变化容积腔(3)和所述排气口(5)三者一一对应布设。2.根据权利要求1所述的吸火式转子发动机，其特征在于，所述吸火口(4)处于月牙形容器变化为最大容积状态时的第一端面外露壁体上；所述排气口(5)处于月牙形容器变化为最小容积状态时的第二端面外露壁体上。3.根据权利要求1所述的吸火式转子发动机，其特征在于，所述外机匣转子(202)为旋转对称结构，所述外机匣转子(202)包括气缸(2021)、封盖于所述气缸(2021)前端的排气端盖(2022)以及封盖于所述气缸(2021)后端的吸火端盖(2023)，所述吸火端盖(2023)形成的端面为所述外机匣转子(202)的第一端面，所述吸火口(4)均匀排布于所述吸火端盖(2023)的端面上，所述排气端盖(2022)形成的端面为所述外机匣转子(202)的第二端面，所述排气口(5)均匀排布于所述排气端盖(2022)的端面上。4.根据权利要求3所述的吸火式转子发动机，其特征在于，所述吸火端盖(2023)附近设有用于将吸入的带火焰热气导入到相应的所述吸火口(4)的火焰导流罩(6)，所述排气端盖(2022)附近设有用于收集排放的乏气的乏气收集罩(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞亭，范丽萍，
申请(专利权)人：中国南方航空工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43