一种可以从零速度启动的航空冲压发动机

技术领域
本实用新型涉及一种可以从零速度启动的航空冲压发动机。这是一种既具有涡扇发动机工作模式，又具有冲压发动机工作模式的航空发动。它可以像涡扇发动机那样把飞机从零速度加速到1马赫，也可以像冲压发动机那样把飞机从1马赫加速到3马赫。
背景技术
冲压发动机具有使飞机加速到8马赫的功能，这是一般涡扇发动机无法做到的，一般的涡扇发动机只能使飞机的速度达到1马赫，就不能使飞机的速度再得到更大的提升。但是，要启动冲压发动机必须要求装有冲压发动机的飞机的速度至少达到1马赫以后，冲入发动机的气流足够大才能使发动机压缩气流产生的推力足够大，才能使冲压发动机点火，才能使飞机的速度大于1马赫。所以一般装有冲压发动机的飞机都是外挂在其它大飞机的下面，当大飞机加速到1马赫时，冲压发动机才能点火，使装有冲压发动机的飞机从大飞机的脱离大飞机飞出。为什么冲压发动机不能像其它涡扇发动机那样点火以后使飞机从零速度加速到1马赫，而必须要求飞机的速度是1马赫时才能启动。这是因为冲压发动机通常由进气道（又称扩压器）（1）、燃烧室（2）、推进喷管（3）、火焰喷嘴（4）和转子（5）五部分组成。高速空气从进气道（1）进入燃烧室（2），由于燃烧室（2）的体积小于进气道（1），空气被压缩，在燃烧室（2）中，煤油从随转子（5）旋转的火焰喷嘴（4）中喷出和空气燃烧后，从推进喷管（3）排出，由于推进喷管（3）的体积大于燃烧室（2）的体积，燃烧室（2）中的气体在推进喷管（3）中发生膨胀，从而对发动机产生推力。空气在发动机里经历了压缩，燃烧，膨胀等3个阶段。如图1所示。它没有像涡扇发动机那样的风扇，也没有压气机，它是利用高速空气自动进入燃烧室（2）中的。如果没有空气吹入发动机的燃烧室（2），发动机就不会产生推力。所以，一般的冲压发动机不会在零速度时对飞机产生推力，启动飞机。同时，涡扇发动机通过压气机（9）可以将气流从进气道（6）吸入燃烧室（7）。在燃烧室（7）中，煤油从随转子（11）旋转的火焰喷嘴（10）中喷出和空气燃烧后，从推进喷管（8）排出，从而产生推力。如图2所示。所以，当冲压发动机的速度为零时，它的进气道（1）到没有空气进入，只有当它的速度达到1马赫时，高数空气从进气道（1）冲入燃烧室（2）。在燃烧室（2）和煤油燃烧后，由于燃烧室（2）空间小于进气道（1），高温气体被压缩后从扩张后的推进喷管（3）喷出。随着国防建设的需要，急需一种可以从零速度启动，使飞机加速到3马赫的发动机。
发明内容
下面介绍一种可以从零速度启动的航空冲压发动机，以及该设计下的航空冲压发动机的结构构造。
技术方案
该冲压发动机分为2种工作模式，分别是低马赫数工作模式，高马赫数工作模式。在低马赫数工作模式下，可调进气道（12）截面面积大，可调进气道（12）的开口面积可以调节。如图7所示，可调进气道（12）的横截面积大于发动机推进喷管（14）的面积，煤油在燃烧室（13）中和氧气发生燃烧，空气膨胀，从推进喷管（14）中喷出，发动机产生向前的动力。可调进气道（12）由一圈可收缩直径的围成类钢管的钢片(33)构成，每个钢片（33）上面都有液压臂（34）驱动，液压臂(34)的一端固定在燃烧室外表面的伸出法兰（37）上面，另外一端固定在钢片(33)外表面上。当液压臂（34）收缩时，钢片(33)就会向外圈移动，所有钢片(33)围成的进气道的横截面就会变大。当液压臂(34)伸出时，钢片(33)就会向里圈移动，所有钢片(33)围成的进气道的横截面就会减小。当围成类钢管收缩后，可调进气道（12）截面的面积就会减少。当围成类钢管放松后，可调进气道（12）截面的面积增大。可调推进喷管（14）由一圈可收缩直径的围成类钢管的钢片(35)构成，每个钢片上面都有液压臂(36)驱动，液压臂(36)的一端固定在燃烧室外表面的伸出法兰（37）上面，另外一端固定在钢片(35)外表面上。当液压臂(36)收缩时，钢片(35)就会向外圈移动，所有钢片围成的进气道的横截面就会变大。当液压臂(36)伸出时，钢片(35)就会向里圈移动，所有钢片(35)围成的进气道的横截面就会减小。当围成类钢管收缩后，可调推进喷管（14）截面的面积就会减少。当围成类钢管放松后，可调进气道（12）截面的面积就会增大。可调压气机（15）随转子（17），将空气吸入发动机的燃烧室（13），在燃烧室（13）中，煤油从随转子（17）旋转的火焰喷嘴（16）中喷出和空气燃烧后，从可调推进喷管（14）排出，可调推进喷管（14）的截面积大，由于可调推进喷管（14）的体积大于燃烧室（13）的体积，燃烧室（13）中的气体在可调推进喷管（14）中发生膨胀，从而对发动机产生推力。在这个工作模式下，由于发动机需要压气机（15）从可调进气道（12

）中吸入较多的空气，这就使可调进气道（12）的截面积变大。同时，发动机需要从可调推进喷管（14）喷出的气体变多，就需要增大可调推进喷管（14）的截面积。但是，这样产生的推力较小。因为吸入较多的空气就会减小空气的流动速度，排出较多的空气也会减小空气的流动速度，这就降低了排出空气对发动机产生的推力。
在高马赫数工作模式下，可调进气道（18）截面积小，可调进气道（18）的开口面积可以调节。可调进气道（18）的横截面积小于发动机推进喷管（20）的面积，煤油在燃烧室（19）中和氧气发生燃烧，空气膨胀，从推进喷管（20）中喷出，发动机产生向前的动力。可调进气道（18）由一圈可收缩直径的围成类钢管的钢片构成，每个钢管上面都有液压臂驱动，当液压臂收缩时，钢片就会向外圈移动，所有钢片围成的进气道的横截面就会变大。当液压臂伸出时，钢片就会向里圈移动，所有钢片围成的进气道的横截面就会减小。当围成类钢管收缩后，可调进气道（18）截面的面积就会减少。当围成类钢管放松后，可调进气道（18）截面的面积增大。可调推进喷管（20）由一圈可收缩直径的围成类钢管的钢片构成，每个钢管上面都有液压臂驱动，当液压臂收缩时，钢片就会向外圈移动，所有钢片围成的进气道的横截面就会变大。当液压臂伸出时，钢片就会向里圈移动，所有钢片围成的进气道的横截面就会减小。当围成类钢管收缩后，可调推进喷管（20）截面的面积就会减少。当围成类钢管放松后，可调进气道（20）截面的面积就会增大。可调压气机（21）由转轴和一圈安装在转轴上面的风叶片组成。可调压气机（21）的转轴通过轴承转动，支承钢片将轴承和可调进气道（18）连接在一起，支承钢片共36个，它们围成一圈安装在轴承和可调进气道（18）之间。可调压气机（21）上面的叶片全部缩入转子（23）中，如图4，图5所示。相当于，转子（23）上面没有压气机（21），因为压气机就是安装在转子（23）上面的1圈圈风叶片，它像抽烟机一样把空气吸入燃烧室（19）。当压气机（21）的风叶片全部缩入转子（23）中,气流就会不受阻挡的进入燃烧室（19），这就提高了气流在发动机中流动的速度。这些风叶片（21）安装在转子（23）外部，可以被安装在以转子（23）为中心线的齿轮的带动下旋转，最终缩入转子（23）内部。可以使用机械装置将风叶片（21）缩入到转子（23）当中。如图6所示，操作人员使用液压装置将压杆（27）压入冲压发动机，转轴（26）通过齿轮（29）和转轴（24）上面的齿轮（30）相接，转轴（26）通过齿轮（29），齿轮（30）和转轴（24）一起转动，同时带动铁链将风叶片（25）拉入转轴（24）内部。当转轴（26）转动一周后，它上面安装的伸出杆（31）就会伸出到转轴（24）上面，进而将转轴（26）通过弹簧（28）弹出，就会使齿轮（29）和齿轮（30）脱开，也就会使转轴（26）不会随转轴（24）转动，同时也会使和转轴（26）相连的压杆（27）从发动机外壳内部弹出。由于转轴（26）的转动，压杆（27）会卡入转轴（26）上面的凹槽（32）。这就防止转轴（26）弹出后反转，进而使发动机风叶片被风叶片内部的铁链外面的弹簧重新弹回。这就和气流在其它一般冲压发动机中流动的情况一样，相当于取消了压气机（21）。在燃烧室（19）中，煤油从随转子（23）旋转的火焰喷嘴（22）中喷出和空气燃烧后，从可调推进喷管（20）排出，可调推进喷管（20）的截面积小，由于可调推进喷管（20）的体积大于燃烧室（19）的体积，燃烧室（19）中的气体在可调推进喷管（20）中发生膨胀，从而对发动机产生推力。在这个工作模式下，由于发动机不需要压气机（15）从可调进气道（12）中吸入空气，这就使可调进气道（18）的截面积变小。同时，发动机需要从可调推进喷管（20）喷出的气体变快，就需要减小可调推进喷管（20）的截面积。这样产生的推力较大。因为吸入较少的空气就会增加空气的流动速度，排出较小的空气也会提高空气的流动速度，这就提高了排出空气对发动机产生的推力。
本实用新型的有益效果是，采用本设计方案的冲压发动机会从零速度启动飞机，使飞机迅速加速到3马赫。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是某冲压发动机的结构图
图2是某涡扇发动机的结构图
图3是零启动冲压发动机低马赫数时结构图
图4是零启动冲压发动机高马赫数时结构图
图5是零启动冲压发动机高马赫数时转子结构图
图6是零启动冲压发动机高马赫数时转子结构图
图7是零启动冲压发动机可调进气道和推进喷管结构图
在图1中，1.进气道，2. 燃烧室，3. 推进喷管，4.火焰喷嘴，5. 转子。
在图2中，6.进气道，7. 燃烧室，8. 推进喷管，9.压气机，10. 火焰喷嘴，11. 转子。
在图3中，12.可调进气道，13.

燃烧室，14. 可调推进喷管，15. 可调压气机，16. 火焰喷嘴，17. 转子。
在图4中，18.可调进气道，19. 燃烧室，20. 可调推进喷管，21. 可调压气机，22. 火焰喷嘴，23. 转子。
在图5中，24.风叶片缩入的转子。
在图6中，24.发动机中心转子，25.风叶，26.被中心转子带动的转子，27.将转子压入发动机的压入杆，28.压入杆上面的弹簧，29.拉动风叶片内部铁链的转子上面安装的齿轮，30.中心转子上面安装的齿轮，31.转子26上面的伸出杆，32.转子26上面的凹槽。
在图7中，33.组成可调进气道的钢片，34.可调进气道上面的液压臂，35.组成推进喷管的钢片，36. 推进喷管上面的液压臂，37. 燃烧室外表面的伸出法兰。
具体实施方式
在图1中，进气道（1）的后端与燃烧室（2）的前端相连，燃烧室（2）的后端与推进喷管（3）的前端相连。火焰喷嘴（4）安装在转子（5）的中部，随转子（5）一起转动。
在图2中，进气道（6）的后端与燃烧室（7）的前端相连，燃烧室（7）的后端与推进喷管（8）的前端相连。压气机（9）安装在转子（11）的前端，随转子（11）一起转动。火焰喷嘴（10）安装在转子（11）的中部，随转子（11）一起转动。
在图3中，可调进气道（12）的后端与燃烧室（13）的前端相连，燃烧室（13）的后端与可调推进喷管（14）的前端相连。可调压气机（15）安装在转子（17）的前端，随转子（17）一起转动。火焰喷嘴（16）安装在转子（17）的中部，随转子（17）一起转动。
在图4中，可调进气道（18）的后端与燃烧室（19）的前端相连，燃烧室（19）的后端与可调推进喷管（20）的前端相连。可调压气机（21）安装在转子（23）的前端，随转子（23）一起转动。火焰喷嘴（22）安装在转子（23）的中部，随转子（23）一起转动。
在图5中，压气机安装在转子（24）上，压气机的风叶片缩入转子（24）中。
在图6中，压气机安装在转子（24）上，压气机的风叶片被内部安装的铁链上面的弹簧弹出，又被压气机的风叶片（25）被转子（26）带动的铁链拉入到转子（24）中。转子（26）被齿轮（29），（30）带动发生转动，伸出杆（31）随转子（26）转动一周后，随着转子（26）的转动，将与转子(26)相连的铁链缠到转子（26）上面。随着风页片内部的铁链缠到转子（26）上面，铁链便拉动像电视机室内天线一样可伸缩的风叶缩进中心转子（24）中。转子（26）和转子（24）相互平行，它们通过齿轮（29），（30）一起转动。随转子（26）的转动，伸出杆（31）便接触到中心转子（24）上面，进而将转子（26）向外顶出。在最终造成转子（24）上面的齿轮（29），和中心转子（24）上面的齿轮（30）脱开，这样转子（26）便不会随着转子（24）转动了，这就防止转子（24）一直转动，拉断铁链。压入杆（27）随着转子（26）的转动卡到凹槽（32）里面，这就防止了，转子（24）不随中心转子（30）转动以后发转，被拉入到中心转子（24）里面的风叶片（25）弹出。
在图7中，36个钢片（33）围成一圈组成可调进气道（12）。36个钢片（35）围成一圈组成推进喷管（14）。液压臂(34)的一端固定在燃烧室外表面的伸出法兰（37）上面，另外一端固定在钢片(33)外表面上。液压臂(36)的一端固定在燃烧室外表面的伸出法兰（37）上面，另外一端固定在钢片(35)外表面上。

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

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