利用液態(tài)二氧化碳?xì)饣蕴岣唢w行器推力的裝置的制造方法
【專利摘要】一種“利用液態(tài)二氧化碳?xì)饣蕴岣唢w行器推力的裝置”。主要包括有：渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)、空氣壓縮機(jī)、燃燒室、渦輪機(jī)、加力燃燒室、液態(tài)二氧化碳儲罐、單向閥、液態(tài)二氧化碳儲罐輸出總管、支管、自動調(diào)節(jié)閥、加力噴嘴、自控裝置、溫度傳感器、壓力傳感器、可調(diào)節(jié)噴口。以渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)為例，本裝置可利用液態(tài)二氧化碳?xì)饣瘯r的吸熱，氣態(tài)體積膨脹，又是穩(wěn)定的惰性氣體諸特性，降低了該發(fā)動機(jī)的工作溫度；提高了飛行器的推力；降低了渦輪機(jī)、加力燃燒室與可調(diào)節(jié)噴口的表面受高溫燃燒氣體的氧化。優(yōu)化了該發(fā)動機(jī)的運行工況，質(zhì)量，安全、壽命與飛行器的飛行隱蔽性。該裝置可方便地設(shè)置在其他飛行器上。
【專利說明】
利用液態(tài)二氧化碳?xì)饣蕴岣唢w行器推力的裝置
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:本發(fā)明涉及一種“利用液態(tài)二氧化碳?xì)饣蕴岣唢w行器推力的裝置”。 【背景技術(shù)】:當(dāng)前，世界各國對如何提高飛行器，特別是噴氣式飛機(jī)的噴氣發(fā)動機(jī)的推
力，安全運行與壽命，均在進(jìn)行著各種技術(shù)上的研發(fā)與改進(jìn)。包括從制造噴氣發(fā)動機(jī)的材料本身的優(yōu)化，噴氣發(fā)動機(jī)身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，噴氣發(fā)動機(jī)身零部件的加工與組裝工藝與精度的提高，入出噴氣發(fā)動機(jī)腔內(nèi)的空氣動力優(yōu)化等進(jìn)行的研發(fā)與改進(jìn)。進(jìn)而提高飛行器的飛行速度與續(xù)航能力，負(fù)載能力與飛行時的機(jī)動性與靈敏性等?？偠灾绾翁岣唢w行器的噴氣發(fā)動機(jī)的推力，安全運行與壽命，世界各國正在進(jìn)行著多學(xué)科多方法的研發(fā)與改進(jìn)。
[0002]
【發(fā)明內(nèi)容】
:本發(fā)明的目的就是提供一種“利用液態(tài)二氧化碳?xì)饣蕴岣唢w行器推力的裝置”。它是一種利用液態(tài)二氧化碳?xì)饣笏焖傩纬傻臉O大的體積膨脹，來增加由航空燃料燃燒以及壓縮空氣受熱后膨脹的氣體體積，進(jìn)而提高飛行器推力，以及發(fā)動機(jī)的安全運行與運行壽命的裝置。這是因為，高溫燃?xì)庾饔孟?，噴射的液態(tài)二氧化碳迅速氣化。氣化后的二氧化碳體積急速膨脹360倍，繼而產(chǎn)生巨大的氣動后推力。與此同時，液態(tài)二氧化碳?xì)饣倪^程中吸收了大量的熱，繼而降低了發(fā)動機(jī)的工作溫度。為了簡化敘述本說明書，以利于突出本發(fā)明的主題思想；為了簡化描繪本裝置結(jié)構(gòu)與工作原理的總體示意圖，以明了展示該示意圖中所需要重點展示的裝置結(jié)構(gòu)與工作原理；本說明書中省略了關(guān)于航空燃油裝置系統(tǒng)(例如，輸油管道與燃油的加力噴嘴等。)的文字描述以及該裝置系統(tǒng)在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與工作原理總體示意圖中的圖示描繪。
[0003]以渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)為例，當(dāng)飛行器在較低馬赫數(shù)飛行時，空氣經(jīng)內(nèi)涵道被空氣壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入燃燒室與航空燃油混合并燃燒。該氣體在燃燒室內(nèi)與航空燃油混合并燃燒后，形成了高溫膨脹氣體噴出燃燒室。噴出燃燒室的該高溫膨脹氣體直噴向渦輪機(jī)，繼而形成渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)動力。繼而該渦輪機(jī)又將該動力反饋給空氣壓縮機(jī)，作為空氣壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)動力。與此同時，該高溫氣體經(jīng)渦輪機(jī)的進(jìn)一步壓縮后噴入加力燃燒室。繼而通過加力燃燒室與可調(diào)節(jié)噴口噴出，形成飛行器的推進(jìn)力。當(dāng)飛行器在較高馬赫的速度飛行時，渦輪噴氣系統(tǒng)停止運行。此時，空氣通過渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)的外涵道直接進(jìn)入加力燃燒室，并與加力燃燒室內(nèi)的航空燃油混合并燃燒，繼而由可調(diào)節(jié)噴口噴出，形成飛行器的推進(jìn)力。
[0004]由于航空燃油優(yōu)良的燃燒速度與徹底性，在第一時間內(nèi)即與壓縮空氣混合并完成完全燃燒。因此，噴出燃燒室的高溫膨脹氣體，以及在加力燃燒室內(nèi)靠后部位的高溫膨脹氣體均是已燃燒完畢的高溫膨脹氣體。此時，如果在燃燒室與渦輪機(jī)之間的位置摻入適量的液態(tài)二氧化碳進(jìn)行氣化，并不會影響到航空燃油與壓縮空氣在燃燒室內(nèi)的燃燒質(zhì)量。同樣，在加力燃燒室內(nèi)與可調(diào)節(jié)噴口之間的位置摻入適量的液態(tài)二氧化碳，也并不會影響到航空燃油與壓縮空氣在加力燃燒室內(nèi)的燃燒質(zhì)量。當(dāng)然，液態(tài)二氧化碳在氣化過程中所吸收的熱量，會減少這些高溫膨脹氣體的氣態(tài)體積。但是，液態(tài)二氧化碳?xì)饣蟮脑龃蟮臍鈶B(tài)體積，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所減少的這一部分高溫膨脹氣體的氣態(tài)體積。這樣以來，既避開了二氧化碳阻燃的特性，同時又利用了液態(tài)二氧化碳?xì)饣^程中的吸熱特性，以及氣化后快速膨脹并贈大的氣體體積，提高渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)的推力，安全運行與運行壽命。
[0005]該裝置包括有:渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)1、空氣壓縮機(jī)2、燃燒室3、渦輪機(jī)4、加力燃燒室5、液態(tài)二氧化碳儲罐(儲存液態(tài)液態(tài)二氧化碳。)6、單向閥(防止輸經(jīng)總管8內(nèi)的液態(tài)二氧化碳回流。)7、液態(tài)二氧化碳儲罐輸出總管(向支管9、支管12輸送液態(tài)二氧化碳。)8、支管(向燃燒室3與渦輪機(jī)4之間的位置輸送液態(tài)二氧化碳。)9、自動調(diào)節(jié)閥(接收自控裝置15所發(fā)出的指令，調(diào)節(jié)流經(jīng)支管9的液態(tài)二氧化碳的流量。)10、加力噴嘴(設(shè)置于燃燒室3與渦輪機(jī)4之間的位置，以向該處噴射液態(tài)二氧化碳。該液態(tài)二氧化碳遇熱后的迅速氣化膨脹。一是:該氣化后的氣態(tài)二氧化碳急速膨脹提高了對渦輪機(jī)4的旋轉(zhuǎn)推動力。二是:該液態(tài)二氧化碳?xì)饣鼰?，降低了噴出燃燒?的該高溫膨脹氣體的溫度，繼而降低了渦輪機(jī)4的受熱溫度。三是:二氧化碳是穩(wěn)定的惰性氣體，此又降低了渦輪機(jī)4表面受噴出燃燒室3的該高溫膨脹氣體的氧化。進(jìn)而優(yōu)化了渦輪機(jī)4的工況，提高了渦輪機(jī)4的運行質(zhì)量，運行安全與運行壽命。)11、支管(向加力燃燒室5內(nèi)輸送液態(tài)二氧化碳。)12、自動調(diào)節(jié)閥(接收自控裝置15所發(fā)出的指令，調(diào)節(jié)流經(jīng)支管12的液態(tài)二氧化碳的流量。)13、加力噴嘴(向加力燃燒室5噴射液態(tài)二氧化碳。為了保障加力燃燒室5內(nèi)的航空燃油的充分燃燒，該加力噴嘴14設(shè)置在加力燃燒室5與可調(diào)節(jié)噴口 20之間的位置。一是:該氣化后的氣態(tài)二氧化碳急速膨脹提高了飛行器的推動力。二是:該液態(tài)二氧化碳?xì)饣^程中的吸熱，繼而降低了加力燃燒室5與可調(diào)節(jié)噴口 20的受熱溫度。三是:二氧化碳是穩(wěn)定的惰性氣體，此又降低了加力燃燒室5與可調(diào)節(jié)噴口 20的表面受該高溫膨脹氣體的氧化。進(jìn)而優(yōu)化了加力燃燒室5與可調(diào)節(jié)噴口 20的工況，提高了加力燃燒室5與可調(diào)節(jié)噴口 20的運行質(zhì)量，運行安全與運行壽命。四是:經(jīng)可調(diào)節(jié)噴口 20噴出的已降低了溫度的氣體，減少了熱輻射，繼而高了飛行器的飛行隱蔽性能。)14、自控裝置(接收來自溫度傳感器16、壓力傳感器17反饋的溫度與壓力信息，控制液態(tài)二氧化碳在渦輪機(jī)4處的噴射流量。接收來自溫度傳感器18、壓力傳感器19所反饋的溫度與壓力信息，控制液態(tài)二氧化碳在加力燃燒室5內(nèi)的噴射流量，繼而使之達(dá)到:既不會影響航空燃油與壓縮空氣混合燃燒質(zhì)量，又能最大發(fā)揮液態(tài)二氧化碳?xì)饣瘍?yōu)點的氣化噴射流量。)15、溫度傳感器(將渦輪機(jī)4處的溫度信息反饋給自控裝置15。)16、壓力傳感器(將渦輪機(jī)4處的壓力信息反饋給自控裝置15。)17、溫度傳感器(將加力燃燒室5內(nèi)的溫度信息反饋給自控裝置15。)18、壓力傳感器(將加力燃燒室5內(nèi)的壓力信息反饋給自控裝置15。)19。可調(diào)節(jié)噴口 20。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0007]1.利用液態(tài)二氧化碳?xì)饣^程中的吸熱特性，降低了渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)的工作溫度。
[0008]2.利用二氧化碳是穩(wěn)定的惰性氣體這一特性，降低了渦輪機(jī)、加力燃燒室與可調(diào)節(jié)噴口的表面受高溫膨脹氣體的氧化。
[0009]3.同等結(jié)構(gòu)與工作條件下的渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)，利用液態(tài)二氧化碳?xì)饣髿鈶B(tài)體積的急速膨脹提高了渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)的推動力，繼而提高了飛行器的推動力。
[0010]4.利用液態(tài)二氧化碳?xì)饣^程中的吸熱特性，降低了可調(diào)節(jié)噴口所噴射出的高溫膨脹氣體的溫度，繼而高了飛行器的飛行隱蔽性能。
[0011]5.在同等條件下可優(yōu)化渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)的運行工況，運行質(zhì)量，運行安全與運行壽命。
[0012]6.液態(tài)二氧化碳的參入使用，節(jié)約了一部分航空燃油，也符合節(jié)能減排。
[0013]7該裝置結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，特別是不會影響渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)的整體機(jī)構(gòu)。
[0014]8.該裝置可方便地設(shè)置在其他飛行器上。
[0015]【附圖說明】:圖1:為本裝置結(jié)構(gòu)與工作原理的總體示意圖。
[0016]【具體實施方式】:本發(fā)明包括有:渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)1、空氣壓縮機(jī)2、燃燒室
3、渦輪機(jī)4、加力燃燒室5、液態(tài)二氧化碳儲罐6、單向閥7、液態(tài)二氧化碳儲罐輸出總管8、支管9、自動調(diào)節(jié)閥10、加力噴嘴11、支管12、自動調(diào)節(jié)閥13、加力噴嘴14、自控裝置15、溫度傳感器16、壓力傳感器17、溫度傳感器18、壓力傳感器19。可調(diào)節(jié)噴口 20。
[0017]以渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)I為例，當(dāng)飛行器在較低馬赫數(shù)飛行時，空氣經(jīng)內(nèi)涵道被空氣壓縮機(jī)2壓縮后進(jìn)入燃燒室3與航空燃油混合并燃燒。該氣體在燃燒室3內(nèi)與航空燃油混合并燃燒后，形成了高溫膨脹氣體噴出燃燒室3。噴出燃燒室3的該高溫膨脹氣體噴向渦輪機(jī)4。此時，液態(tài)二氧化碳從液態(tài)二氧化碳儲罐6輸出，經(jīng)過單向閥7，繼而通過液態(tài)二氧化碳儲罐輸出總管8。然后，流入支管9并經(jīng)過自動調(diào)節(jié)閥10，再經(jīng)加力噴嘴11噴入燃燒室3與渦輪機(jī)4之間的位置。繼而，氣化后的二氧化碳?xì)怏w與噴出燃燒室3的該高溫膨脹氣體一同形成渦輪機(jī)4的旋轉(zhuǎn)動力。繼而該渦輪機(jī)4又將該動力反饋給空氣壓縮機(jī)2，作為空氣壓縮機(jī)2的旋轉(zhuǎn)動力。與此同時，加力噴嘴14接收自控裝置15的指令，停止向噴入加力燃燒室5與可調(diào)節(jié)噴口 20之間的位置噴射液態(tài)二氧化碳。繼而，該高溫混合氣體經(jīng)渦輪機(jī)4的進(jìn)一步壓縮后噴入加力燃燒室5。繼而通過加力燃燒室5與可調(diào)節(jié)噴口 20噴出，形成飛行器的推進(jìn)力。當(dāng)飛行器在較高馬赫的速度飛行時，渦輪噴氣系統(tǒng)停止運行。此時，空氣通過渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)I的外涵道直接進(jìn)入加力燃燒室5，并與加力燃燒室5內(nèi)的航空燃油混合并燃燒，繼而由可調(diào)節(jié)噴口 20噴出，形成飛行器的推進(jìn)力。與此同時，液態(tài)二氧化碳從液態(tài)二氧化碳儲罐6輸出，經(jīng)過單向閥7，繼而通過液態(tài)二氧化碳儲罐輸出總管8，經(jīng)支管12并經(jīng)過自動調(diào)節(jié)閥13、再經(jīng)加力噴嘴14，噴入加力燃燒室5與可調(diào)節(jié)噴口 20之間的位置。與此同時，加力噴嘴11接收自控裝置15的指令停止向噴入燃燒室3與渦輪機(jī)4之間的位置噴射液態(tài)二氧化碳。
[0018]在渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)I的運行的同時，液態(tài)二氧化碳從液態(tài)二氧化碳儲罐6輸出，經(jīng)過單向閥7，繼而通過液態(tài)二氧化碳儲罐輸出總管8。然后，一路流入支管9并經(jīng)過自動調(diào)節(jié)閥10，再經(jīng)加力噴嘴11設(shè)置在燃燒室3與渦輪機(jī)4之間的位置。另一路，經(jīng)支管12并經(jīng)過自動調(diào)節(jié)閥13、再經(jīng)加力噴嘴14，噴入加力燃燒室5與可調(diào)節(jié)噴口 20之間的位置。加力噴嘴11設(shè)置在燃燒室3與渦輪機(jī)4之間的位置。加力噴嘴14設(shè)置在加力燃燒室5與可調(diào)節(jié)噴口 20之間的位置。自控裝置15接收來自溫度傳感器16、壓力傳感器17反饋的溫度與壓力信息，控制液態(tài)二氧化碳在渦輪機(jī)4處的噴射流量。同時，接收來自溫度傳感器18、壓力傳感器19所反饋的溫度與壓力信息，控制液態(tài)二氧化碳在加力燃燒室5內(nèi)的噴射流量，繼而使之達(dá)到并保持:既不會影響航空燃油與壓縮空氣混合燃燒質(zhì)量，又能最大發(fā)揮液態(tài)二氧化碳?xì)饣瘍?yōu)點的氣化噴射流量。溫度傳感器16是將渦輪機(jī)4處的溫度信息反饋給自控裝置15、壓力傳感器17是將渦輪機(jī)4處的壓力信息反饋給自控裝置15、溫度傳感器18是將加力燃燒室5與可調(diào)節(jié)噴口 20之間的位置的溫度信息反饋給自控裝置15、壓力傳感器是19將加力燃燒室5與可調(diào)節(jié)噴口 20之間的位置的壓力信息反饋給自控裝置15?？烧{(diào)節(jié)噴口 20是調(diào)節(jié)所噴出的氣流推力的大小與方向。
【主權(quán)項】
1.一種利用液態(tài)二氧化碳?xì)饣蕴岣唢w行器推力的裝置，以渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)為例，其特征包括有:渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機(jī)(I)、空氣壓縮機(jī)(2)、燃燒室(3)、渦輪機(jī)(4)、加力燃燒室(5)、液態(tài)二氧化碳儲罐￠)、單向閥(7)、液態(tài)二氧化碳儲罐輸出總管(8)、支管(9)、自動調(diào)節(jié)閥(10)、加力噴嘴(11)、支管(12)、自動調(diào)節(jié)閥(13)、加力噴嘴(14)、自控裝置(15)、溫度傳感器(16)、壓力傳感器(17)、溫度傳感器(18)、壓力傳感器(19)、可調(diào)節(jié)噴口(20);液態(tài)二氧化碳儲罐(6)用來儲存液態(tài)液態(tài)二氧化碳；單向閥(7)是防止輸經(jīng)總管(8)內(nèi)的液態(tài)二氧化碳回流；液態(tài)二氧化碳儲罐輸出總管⑶向支管(9)、支管(12)輸送液態(tài)二氧化碳；支管(9)是向燃燒室(3)與渦輪機(jī)(4)之間的位置輸送液態(tài)二氧化碳；自動調(diào)節(jié)閥(10)接收自控裝置(15)所發(fā)出的指令，調(diào)節(jié)流經(jīng)支管(9)的液態(tài)二氧化碳的流量；加力噴嘴(11)設(shè)置于燃燒室(3)與渦輪機(jī)(4)之間的位置，以向該處噴射液態(tài)二氧化碳；支管(12)是向加力燃燒室(5)內(nèi)輸送液態(tài)二氧化碳；自動調(diào)節(jié)閥(13)接收自控裝置(15)所發(fā)出的指令，調(diào)節(jié)流經(jīng)支管(12)的液態(tài)二氧化碳的流量；加力噴嘴(14)向加力燃燒室5內(nèi)噴射液態(tài)二氧化碳，為了保障加力燃燒室(5)內(nèi)的航空燃油的充分燃燒，該加力噴嘴(14)設(shè)置在加力燃燒室(5)與可調(diào)節(jié)噴口(20)之間的位置；自控裝置(15)接收來自溫度傳感器(16)、壓力傳感器(17)反饋的溫度與壓力信息，控制液態(tài)二氧化碳在渦輪機(jī)(4)處的噴射流量；接收來自溫度傳感器(18)、壓力傳感器(19)所反饋的溫度與壓力信息，控制液態(tài)二氧化碳在加力燃燒室(5)內(nèi)的噴射流量；溫度傳感器(16)的功能是將渦輪機(jī)(4)處的溫度信息反饋給自控裝置(15);壓力傳感器(17)的功能是將渦輪機(jī)(4)處的壓力信息反饋給自控裝置15 ;溫度傳感器(18)的功能是將加力燃燒室(5)與可調(diào)節(jié)噴口(20)之間的位置的溫度信息反饋給自控裝置；壓力傳感器(19)的功能是將加力燃燒室(5)與可調(diào)節(jié)噴口(20)之間的位置的壓力信息反饋給自控裝置(15);可調(diào)節(jié)噴口(20)是調(diào)節(jié)所噴出的氣流推力的大小與方向；該裝置可方便地設(shè)置在其他飛行器上。
【文檔編號】F02K9/56GK105888882SQ201410853360
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月25日
【發(fā)明人】王正鉉
【申請人】王正鉉