本发明专利技术提供空气能飞行器发动机，包括主舱系统和短舱系统，所述短舱系统配置在飞行器的短舱内，用于采集空气能量并送入主舱系统，同时将外部空气从短舱前方吸入加压后从短舱后方喷出，从而对飞行器产生推力；所述主舱系统配置在飞行器的主舱内，用于将低温能量转换为高温能量，并且将高温能量送入短舱系统，送入短舱的高温能量转换为机械能作为短舱系统的驱动力。本发明专利技术还提供驱动飞行器的方法。本发明专利技术能够消除对化石能源的依赖，使得飞行器的速度得以提升，避免空气污染，使得发动机的制造难度降低，成本下降。成本下降。成本下降。
【技术实现步骤摘要】
空气能飞行器发动机及驱动飞行器的方法
[0001]本专利技术涉及发动机
，具体而言，涉及一种空气能飞行器发动机及驱动飞行器的方法。
技术介绍
[0002]飞机是现代文明的标志之一，但是飞机的油耗占其成本的三分之一以上，其飞行成本也是限制飞机飞行速度提高的原因之一，并且飞行器燃烧油料产生的碳排放和空气污染也是目前比较棘手的问题之一，基于上述原因，使得人类走向空中扩展生存空间的行为受到了限制，现有的航空发动机也因为工艺要求高，生产材料稀缺而发展缓慢。
[0003]1900年普朗克提出了能量的本质是能量子,简称为量子,任何热力学温度绝对0k以上的物体都具有热力学能量,其本质都是量子运动产生的能量.任何单位物质的热力学能量与其热力学温度和比热成正比,同时也等于普朗克能量公式中的能量值；
[0004]E＝TC＝NHV
[0005]其中，E为能量，T为热力学温度，C为物质的比热，N
‑
量子的数量，H为普朗克常数，V为量子的频率。
[0006]由此理论可以看出,我们所处的环境温度都在绝对温度273K附近左右,而地球具有无比丰富的物质，特别有随时可得的水和空气以及环境热源,我们是生活在能量的海洋之中,不应该存在任何能源问题,但现实是我们把环境能源称为低品位能源，是无用的能源，把远高于环境温度的能源称之为高品位能源,才是有用的能源,要产生高品位的能源,目前主要由化石燃料转换而来,特别是飞行器就只能使用航空燃油。因此，在人类开展的碳达峰、碳中和行动中解决飞机的能源是个巨大的难题问题。
技术实现思路
[0007]针对现有技术存在问题中的一个或多个，根据本专利技术的一个方面，提供一种空气能飞行器发动机，包括主舱系统和短舱系统，所述短舱系统配置在飞行器的短舱内，用于采集空气能量并送入主舱系统，同时将外部空气从短舱前方吸入加压后从短舱后方喷出，从而对飞行器产生推力；所述主舱系统配置在飞行器的主舱内，用于将低温能量转换为高温能量，并且将高温能量送入短舱系统，送入短舱的高温能量转换为机械能作为短舱系统的驱动力。
[0008]可选地，所述主舱系统包括变温装置，所述变温装置用于将低温蒸汽转换为高温蒸汽；所述短舱系统包括第一汽轮机、涡轮风扇和第一热交换器，所述第一汽轮机用于将变温装置产生的高温蒸汽转换为机械能，进而驱动涡轮风扇，同时将产生的乏气输送至变温装置，所述涡轮风扇用于将外部空气吸入短舱，进入短舱的所述外部空气通过第一热交换器为第一热交换器中的系统工质提供热能，吸收热能的系统工质转变为低温蒸汽流至变温装置。
[0009]可选地，所述变温装置包括热交换器机构和鼓风机，所述热交换机构具有低压回
路和高压回路，所述鼓风机的进口端与所述热交换机构的低压回路连通，所述鼓风机的出口端与所述热交换机构的高压回路连通。
[0010]可选地，所述热交换机构包括第二热交换器、回热换热器和第三热交换器，所述回热换热器、第三热交换器和鼓风机依次串联，所述第二热交换器与第三热交换器并联。
[0011]可选地，所述变温装置还包括温度调节阀，温度调节阀被配置于变温装置的高压回路中，用于控制鼓风机输出的高温高压蒸汽在第二热交换器和第三热交换器之间的流量分配，从而控制第二热交换器输出的高温蒸汽温度范围。
[0012]可选地，所述热交换机构还包括第四热交换器，所述第四热交换器用于增大第三热交换器高温端的高压回路和低压回路的温差。
[0013]可选地，所述鼓风机和/或第三热交换器和/或第四热交换器和/或第二热交换器设置有保温层。
[0014]可选地，所述主舱系统还包括储液罐，所述储液罐存储有系统工质，所述储液罐具有气体端和液体端，所述储液罐的气体端为变温装置提供低温蒸汽，所述储液罐液体端吸入变温装置中的低温液体；
[0015]可选地，所述系统工质包括制冷剂，所述制冷剂为氮气、R23和空气中的一种或多种。
[0016]可选地，所述主舱系统还包括第二汽轮机、一体式电动机发电机和蓄电池；其中，所述第二汽轮机和第一汽轮机并联在变温装置的低压进口端与变温装置的高压出口端；所述第二汽轮机的机械能端与变温装置机械连接，用于通过机械能驱动变温装置中的鼓风机，所述第二汽轮机的电能端通过一体式电动机发电机与蓄电池电连接，所述第二汽轮机运行时驱动一体式电动机发电机同时作为发电机为蓄电池补充电能；所述蓄电池驱动一体式电动机发电机在启动时作为电动机产生机械能驱动变温装置中的鼓风机。
[0017]可选地，所述主舱系统还包括第二变频器，所述一体式电动机发电机通过第二变频器与蓄电池电连接。
[0018]可选地，所述主舱系统还包括调节阀，所述调节阀用于调节变温装置传输给第二汽轮机的气体工质的流量,从而调节第二汽轮机及鼓风机的转动速度,从而调节飞行器的飞行速度。
[0019]可选地，所述主舱系统还包括液体加压泵，所述液体加压泵一端与储液罐的液体端连通，另一端与第一热交换器的低温进口端连通，同时液体加压泵与蓄电池连接。
[0020]可选地，所述主舱系统还包括第一变频器，所述液体加压泵的电能端通过第一变频器与蓄电池电连接。
[0021]可选地，所述第一汽轮机的主轴为磁悬浮轴承。
[0022]可选地，所述短舱系统还包括矢量喷嘴，配置在飞行器的短舱的尾端。
[0023]可选地，所述矢量喷嘴出口处设置有反推装置。
[0024]可选地，所述涡轮风扇靠近所述飞行器的短舱远离反推装置的一端。
[0025]根据本专利技术的另一个方面，提供一种利用上述空气能飞行器发动机驱动飞行器的方法，包括：
[0026]通过所述短舱系统采集空气能量并送入主舱系统，同时将外部空气从飞行器的短舱前方吸入加压后从短舱后方喷出，从而对飞行器产生推力；
[0027]通过主舱系统将低温能量转换为高温能量，并且将高温能量送入短舱系统，送入短舱的高温能量转换为机械能驱动短舱系统。
[0028]可选地，包括：
[0029]通过蓄电池向一体式电动机发电机供电，一体式电动机发电机作为电动机使用，通过第二汽轮机驱动鼓风机为变温装置供能，抽取储液罐中的汽态工质将所述汽态工质转变为高温蒸汽，储液罐中的系统工质温度不断降低，变温装置输出的高温蒸汽温度不断升高，当高温蒸汽温度达到目标温度时，开通液体加压泵，使得系统工质变为高压液体；
[0030]液体加压泵产生的高压液体通过第一热交换器和变温装置加热驱动第一汽轮机，第一汽轮机驱动涡轮风扇，涡轮风扇将外部空气吸入飞行器的短舱内，进入飞行器的短舱内的所述外部空气通过第一热交换器为系统工质提供能量；
[0031]吸收热能的系统工质流至所述变温装置,经变温装置进一步加热以后输送至第一汽轮机处形成循环；
[0032]通过变温装置产生的高温蒸汽驱动与第一汽轮机并联的第二汽轮机转动，成为变温装置的驱动动力，同时带动一体式电动机发电机转动，一体式电动机发电机作为发电机发电，从而为所述蓄电池补充电能。
[0033]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种空气能飞行器发动机，其特征在于：包括主舱系统和短舱系统，所述短舱系统配置在飞行器的短舱内，用于采集空气能量并送入主舱系统，同时将外部空气从短舱前方吸入加压后从短舱后方喷出，从而对飞行器产生推力；所述主舱系统配置在飞行器的主舱内，用于将低温能量转换为高温能量，并且将高温能量送入短舱系统，送入短舱的高温能量转换为机械能作为短舱系统的驱动力。2.根据权利要求1所述的空气能飞行器发动机，其特征在于：所述主舱系统包括变温装置，所述变温装置用于将低温蒸汽转换为高温蒸汽；所述短舱系统包括第一汽轮机、涡轮风扇和第一热交换器，所述第一汽轮机用于将变温装置产生的高温蒸汽转换为机械能，进而驱动涡轮风扇，同时将产生的乏气输送至变温装置，所述涡轮风扇用于将外部空气吸入短舱，进入短舱的所述外部空气通过第一热交换器为第一热交换器中的系统工质提供热能，吸收热能的系统工质转变为低温蒸汽流至变温装置；优选地，所述第一汽轮机的主轴为磁悬浮轴承。3.根据权利要求2所述的空气能飞行器发动机，其特征在于：所述变温装置包括热交换器机构和鼓风机，所述热交换机构具有低压回路和高压回路，所述鼓风机的进口端与所述热交换机构的低压回路连通，所述鼓风机的出口端与所述热交换机构的高压回路连通；优选地，所述热交换机构包括第二热交换器、回热换热器和第三热交换器，所述回热换热器、第三热交换器和鼓风机依次串联，所述第二热交换器与第三热交换器并联；优选地，所述变温装置还包括温度调节阀，温度调节阀被配置于变温装置的高压回路中，用于控制鼓风机输出的高温高压蒸汽在第二热交换器和第三热交换器之间的流量分配，从而控制第二热交换器输出的高温蒸汽温度范围；优选地，所述热交换机构还包括第四热交换器，所述第四热交换器用于增大第三热交换器高温端的高压回路和低压回路的温差；优选地，所述鼓风机和/或第三热交换器和/或第四热交换器和/或第二热交换器设置有保温层。4.根据权利要求3所述的空气能飞行器发动机，其特征在于：所述主舱系统还包括储液罐，所述储液罐存储有系统工质，所述储液罐具有气体端和液体端，所述储液罐的气体端为变温装置提供低温蒸汽，所述储液罐液体端吸入变温装置中的低温液体；优选地，所述系统工质包括制冷剂，所述制冷剂为氮气、R23和空气中的一种或多种。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的空气能飞行器发动机，其特征在于：所述主舱系统还包括第二汽轮机、一体式电动机发电机和蓄电池；其中，所述第二汽轮机和第一汽轮机并联在变温装置的低压进口端与变温装置的高压出口端；所述第二汽轮机的机械能端与变温装置机械连接，用于通过机械能驱动变温装置中的鼓风机，所述第二汽轮机的...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴加林，
申请(专利权)人：成都佳灵绿色能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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