超音速内燃航空发动机制造技术

本发明专利技术涉及一种航空发动机，具体为一种超音速内燃航空发动机。目的是为了提高航空发动机的效率，降低航空发动机的造价、维护费、以及燃料费用，结构包括机身，机身内设有离心压缩机、内燃机机组，活塞内燃机、喷气装置，离心压缩机位于机身的前部，所述的内燃机机组位于机身中部，喷气装置位于机身后部。在内燃机机身的前部和中部，安装离心压缩机，采用离心压缩机组对空气进行压缩，活塞内燃机组用于燃烧和膨胀做功，在发动机中部设置压缩燃烧膨胀喷管或者尾部设置冲压燃烧膨胀喷管，产生推力。航空发动机总效率可以达到95％。而且维护费和制造费都极大降低。 1

【技术实现步骤摘要】
超音速内燃航空发动机
本专利技术涉及一种航空发动机，具体为一种超音速内燃航空发动机。
技术介绍
目前，现有的航空发动机主要有三大类：活塞内燃机、燃气轮机和冲压式发动机。活塞内燃机一般只能用于较小功率和较低飞行速度的飞机，在同等较低的飞行速度下，发动机本身热效率比燃气轮机高，但推重比小；燃气轮机，由于属于外燃机，在较低飞行速度下，本身热效率低于同等功率的内燃机，造价高。突出的优点：推重比大、单机功率大；冲压式发动机在高速飞行时热效率最高、推重比最大、造价低，但缺点是：低速飞行时热效率超低，无法从静止状况下自行发动起飞。
技术实现思路
本专利技术目的是为了提高航空发动机的效率，降低航空发动机的造价、维护费、以及燃料费用，提供了一种超音速内燃航空发动机。本专利技术的技术方案是，一种超音速内燃航空发动机，其特征在于：结构包括机身，机身内设有离心压缩机、内燃机机组，活塞内燃机、喷气装置，离心压缩机位于机身的前部，所述的内燃机机组位于机身中部，喷气装置位于机身后部。与现有装置相比，本专利技术的创新之处在于：在内燃机机身的前部和中部，安装离心压缩机，采用离心压缩机组对空气进行压缩，活塞内燃机组用于燃烧和膨胀做功，在发动机中部设置压缩燃烧膨胀喷管或者尾部设置冲压燃烧膨胀喷管，产生推力。如果安装扇叶组，活塞内燃机也可以带动扇叶旋转产生推力；自身排气喷射也产生少量推力。所述的离心压缩机包括离心压缩机组蜗壳，离心压缩机组叶轮、增速箱、所述的离心压缩机组蜗壳中部设有内燃机主轴、内燃机主轴上设有离心压缩机组叶轮、在离心压缩机组叶轮和离心压缩机组蜗壳之间设有增速箱，离心压缩机组叶轮外端设有离心压缩机叶轮盖，在机身前部连接有离心压缩机组前整流罩。所述的内燃机组位于机身中部，内燃机组包括内燃机机箱，所述的内燃机机箱内设有内燃机气缸、内燃机活塞，内燃机主轴轴承、内燃机连杆、内燃机曲轴、内燃机主轴伞齿轮，内燃机主轴、内燃机连杆一端连接内燃机活塞，另一端连接内燃机曲轴，内燃机曲轴外端设有锥齿，在内燃机主轴上设有内燃机主轴伞齿轮，所述的锥齿和内燃机主轴伞齿轮啮合，内燃机气缸内设有内燃机喷油嘴、内燃机高压油管、内燃机火花塞，内燃机进气管，内燃机气缸底部设有内燃机排气门、内燃机进气门，内燃机排气门连接内燃机排气门油冷电磁执行器，内燃机进气门连接内燃机进气门油冷电磁执行器，内燃机进气门连接内燃机进气管，在机身外侧设有内燃机冷却风进口和内燃机润滑油冷却管、内燃机冷却风进口内设有内燃机润滑油泵、内燃机润滑油泵连接内燃机润滑油冷却管。所述的喷气装置包括锥形的内燃机排气喷管、内燃机排气喷管后部连接内燃机排气喷口，在内燃机排气喷管外设有内燃机冷却风道。内燃机冷却风道外侧设有冲压燃烧膨胀喷管燃烧室，冲压燃烧膨胀喷管燃烧室内设有冲压燃烧膨胀喷管喷油嘴及冲压燃烧膨胀喷管火花塞、冲压燃烧膨胀喷管燃烧室内前端设有冲压燃烧膨胀喷管进气环形涵道，后端设有喷口，冲压燃烧膨胀喷管进气环形涵道内设有冲压燃烧膨胀喷管涵道入口导流片，喷口内设有冲压燃烧室出口导流片。在机身前端还设有风扇，风扇包括扇叶组涵道外壳、扇叶组轴，在扇叶组轴外端设有轴芯整流罩，扇叶组轴上由外向内依次设有扇叶组1级动叶，扇叶组1级静叶，扇叶组2级动叶，扇叶组2级静叶；扇叶组轴最内端连接内燃机主轴；所述的扇叶组1级静叶及扇叶组2级静叶和扇叶组轴之间通过扇叶组轴承连接，扇叶组1级静叶及扇叶组2级静叶外端与扇叶组涵道外壳连接。在扇叶组涵道外壳上设有扇叶组润滑油箱，扇叶组润滑油泵，扇叶组润滑油冷却管，扇叶组润滑油泵将扇叶组润滑油箱内的润滑油泵出，并且通过扇叶组润滑油冷却管注入到7扇叶组轴承内。与现有的航空发动机相比较，现有的航空发动机受高温合金材料限制，燃气轮机燃烧温度很难超过1600℃。而本申请技术方案由于使用了内燃机燃烧温度可以轻易超过2500℃，燃油效率高。气缸可以有效冷却，其本身温度不高(≤300℃)，不需要特别的高温合金材料，应用此技术可以大大降低航空发动机的造价及维护费。应用此技术的内燃机对燃油没有特殊要求，可以降低燃油成本。应用此技术的3倍音速飞行的航空发动机总效率可以达到95％，超过现有的最先进的85％；造价及维护费低至20％。超音速航空发动机单机功率可以达到300000kw，推力超过30吨，而其外径≤1.6米。特别是超音速航空发动机在亚音速飞行时，效率比现有的涡扇航空发动机效率高一倍。其推重比与现有的涡扇航空发动机相当(或略大)，外径和长度也相当。附图说明图1为本专利技术的结构图之一；图2为本专利技术的构造图之二；图3为图1的A-A剖视图；图4为图1的B-B剖视图；图5为图4的C-C剖视图；图中：1轴芯整流罩、2扇叶组轴、3扇叶组1级动叶、4扇叶组涵道外壳、5扇叶组1级静叶、6扇叶组2级动叶、7扇叶组轴承、8扇叶组2级静叶、9扇叶组润滑油冷却管、10扇叶组润滑油箱、11叶轮入口密封、12扇叶组润滑油泵、13离心压缩机组叶轮、14增速箱、15离心压缩机组蜗壳、16内燃机冷却风进口、17内燃机润滑油泵、18内燃机润滑油冷却管、19内燃机气缸、20内燃机活塞、21内燃机气缸套、22内燃机排气门、23内燃机进气门、24内燃机排气喷管、25冲压燃烧膨胀喷管涵道入口导流片、26冲压燃烧室出口导流片、27内燃机冷却风道喷口、28内燃机排气喷口、29冲压燃烧膨胀喷管喷口、30保温材料、31冲压燃烧膨胀喷管燃烧室、32冲压燃烧膨胀喷管火花塞、33冲压燃烧膨胀喷管火焰稳定器、34冲压燃烧膨胀喷管喷油嘴、35内燃机排气门油冷电磁执行器、36内燃机进气门油冷电磁执行器、37冲压燃烧膨胀喷管进气环形涵道、38内燃机气缸盖、39启动马达、40发电机、41内燃机主轴轴承、42内燃机连杆、43内燃机曲轴、44内燃机主轴伞齿轮、45发动机安装架、46内燃机连杆轴承盖、47主轴中部轴承、48内燃机主轴、49离心压缩机组高压密封排气孔、50离心压缩机组高压密封、51离心压缩机叶轮盖、52离心压缩机叶轮锁紧螺母、53离心压缩机组前整流罩、54压缩燃烧膨胀喷管离心压缩机叶轮入口密封、55内燃机机箱、56内燃机进气管、57内燃机喷油嘴、58内燃机高压油管、59内燃机火花塞、60压缩燃烧膨胀喷管离心压缩机叶轮盖、61压缩燃烧膨胀喷管离心压缩机叶轮。具体实施方式如图1、2所示意，一种超音速内燃航空发动机，结构包括机身，机身内设有离心压缩机、内内燃机组，喷气装置，离心压缩机位于机身的前部，所述的内燃机组位于机身中部，喷气装置位于机身的后部。离心压缩机包括离心压缩机组蜗壳15，离心压缩机组叶轮13、增速箱14、所述的离心压缩机组蜗壳15中部设有内燃机主轴48、内燃机主轴48上设有离心压缩机组叶轮13、在离心压缩机组叶轮13和离心压缩机组蜗壳15之间设有增速箱14，离心压缩机组叶轮13外端设有离心压缩机叶轮盖51，在机身前部连接有离心压缩机组前整流罩53。具体而言，用于内燃机进气的离心压缩机组由叶轮进气盖、1级叶轮、扩压回流器、2级叶轮、蜗壳、高压密封、叶轮轴、轴承等组成(也可以采用1级压缩，特别是超音速飞行时，1级足够)。结构原理与普通斜流离心压缩机相同。其润滑冷却系统与扇叶组共用。叶轮轴通过增速箱与主轴相连。高压密封采用梳齿密封，泄漏气体回叶轮进气口或内燃机冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超音速内燃航空发动机，其特征在于：结构包括机身，机身内设有离心压缩机、

【技术特征摘要】
1.一种超音速内燃航空发动机，其特征在于：结构包括机身，机身内设有离心压缩机、内内燃机组，喷气装置，离心压缩机位于机身的前部，所述的内燃机组位于机身中部，喷气装置位于机身的后部。2.根据权利要求1所述的超音速内燃航空发动机，其特征在于：离心压缩机包括离心压缩机组蜗壳(15)，离心压缩机组叶轮(13)、增速箱(14)、所述的离心压缩机组蜗壳(15)中部设有内燃机主轴(48)、内燃机主轴(48)上设有离心压缩机组叶轮(13)、在离心压缩机组叶轮(13)和离心压缩机组蜗壳(15)之间设有增速箱(14)，离心压缩机组叶轮(13)外端设有离心压缩机叶轮盖(51)，在机身前部连接有离心压缩机组前整流罩(53)。3.根据权利要求1所述的超音速内燃航空发动机，其特征在于：所述的内燃机组位于机身中部，内燃机组包括内燃机机箱(55)，内燃机机箱(55)内设有内燃机气缸(19)、内燃机活塞(20)，内燃机主轴轴承(41)、内燃机连杆(42)、内燃机曲轴(43)、内燃机主轴伞齿轮(44)，内燃机主轴(48)、内燃机连杆(42)一端连接内燃机活塞(20)，另一端连接内燃机曲轴(43)，内燃机曲轴(43)外端设有锥齿，在内燃机主轴(48)上设有内燃机主轴伞齿轮(44)，所述的锥齿和内燃机主轴伞齿轮(44)啮合，内燃机气缸(19)内设有内燃机喷油嘴(57)、内燃机高压油管(58)、内燃机火花塞(59)，内燃机进气管(56)，内燃机气缸(19)底部设有内燃机排气门(22)、内燃机进气门(23)，内燃机排气门(22)连接内燃机排气门油冷电磁执行器(35)，内燃机进气门(23)连接内燃机进气门油冷电磁执行器(36)，内燃机进气门(23)连接内燃机进气管(56)，在机身外侧设有内燃机进气管(56)，内燃机进气管(56)一端和内燃机进气门(23)连通，另一端和离心压缩机组蜗壳(15)连通。4.根据权利要求1所述的超音速内燃航空发动机，其特征在于：喷气装置包括锥形的内燃机排气喷管(24)、内燃机排气喷管(24)后部连接内燃机排气喷口(28)，在内燃机排气喷管(24)外设有内燃机冷却风道(27)。5.根据权利要求1所述的超音速内燃航空发动机，其特征在于：还包括冲压燃烧膨胀喷管系统，内燃机冷却风道(27)外侧设有冲压燃烧膨胀喷管系统，冲压燃烧膨胀喷管系统包括冲压燃烧膨胀喷管燃烧室(31)，冲压燃烧膨胀喷管燃烧室内(31)设有冲压燃烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹国泉，张英辰，
申请(专利权)人：邹国泉，张英辰，
类型：发明
国别省市：山西,14