專利名稱：超音速噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)混合動(dòng)力裝置的運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械工程設(shè)計(jì)，具體講，涉及設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)，更為具體地講，涉及飛機(jī)超音速動(dòng)力裝置的運(yùn)行方法。
背景技術(shù)：
在本技術(shù)中已知一種超音速噴氣動(dòng)力裝置的運(yùn)行方法，它包括在進(jìn)口對(duì)空氣進(jìn)行動(dòng)力壓縮、將壓縮空氣送入加力燃燒室、在空氣中激勵(lì)湍流和將熱量加入至空氣中，以及在尾噴管中膨脹燃燒產(chǎn)物。參見由伊諾齊姆采夫·N.V.著、莫斯科國(guó)家國(guó)防工業(yè)出版社1949年出版的“飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)”第50頁(yè)。
進(jìn)行沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)方法的問(wèn)題包括其在亞音速飛行速度下的低效率、飛行速度變換動(dòng)力不充足，以及由于發(fā)動(dòng)機(jī)大的擴(kuò)張引起的液壓壓力的大量損失。
包括渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的超音速噴氣動(dòng)力裝置的另一種常規(guī)運(yùn)行方法包括在進(jìn)口對(duì)空氣進(jìn)行動(dòng)力壓縮、通過(guò)一個(gè)由發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)對(duì)全部空氣進(jìn)行增壓、將壓縮空氣送入燃燒室和將熱量加入至空氣中，以及在驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和尾噴管中膨脹燃燒產(chǎn)物(伊諾齊姆采夫·N.V.著、莫斯科國(guó)家國(guó)防工業(yè)出版社1949年出版的“飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)”第55頁(yè))。
現(xiàn)有技術(shù)方法的缺點(diǎn)在于，在馬赫數(shù)低于1和高于3時(shí)動(dòng)力裝置的效率低下，以及要求對(duì)飛行速度進(jìn)行急劇改變時(shí)動(dòng)力不足。
還知道一種超音速混合噴氣動(dòng)力裝置的運(yùn)行方法，此種超音速混合噴氣動(dòng)力裝置包括沖壓式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，此運(yùn)行方法包括在進(jìn)口對(duì)空氣進(jìn)行動(dòng)力壓縮、采用由發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇對(duì)空氣進(jìn)行增壓、將壓縮空氣送入加力燃燒室、在空氣中激勵(lì)湍流和將熱量加入至空氣中，以及在尾噴管中膨脹燃燒產(chǎn)物，其中部分壓縮空氣被送至驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管中(庫(kù)爾齊納·R.I.著、莫斯科機(jī)械工業(yè)出版1977年出版的“高超音速飛行速度的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)”第141頁(yè))。上述最相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)在亞音速飛行速度下承受著由于渦輪發(fā)電機(jī)組效率低下導(dǎo)致的動(dòng)力裝置的低效率、以及在亞音速和超音速飛行速度下飛行器的低動(dòng)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于改進(jìn)動(dòng)力裝置和飛機(jī)兩者的效率，并提供優(yōu)異的飛行器動(dòng)力，從而提高飛機(jī)的可靠性和飛行安全性。
以上目的是通過(guò)一種運(yùn)行超音速混合噴氣動(dòng)力裝置的方法而實(shí)現(xiàn)的，該方法包括在進(jìn)口對(duì)空氣進(jìn)行動(dòng)力壓縮、應(yīng)用由裝備有進(jìn)氣歧管的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇對(duì)空氣進(jìn)行增壓、將壓縮空氣送入加力燃燒室、在空氣中激勵(lì)湍流和將熱量加入至空氣中，以及在尾噴管中膨脹燃燒產(chǎn)物，一部分壓縮空氣被送入至驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管中，其中驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)是往復(fù)式二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，在超音速飛行狀態(tài)，在保持風(fēng)扇的壓力比接近1的同時(shí)，輸送給風(fēng)扇的功率下降。
為達(dá)到本發(fā)明的目的，在亞音速飛行狀態(tài)下，增加至加力燃燒室內(nèi)壓縮空氣中的熱量被切斷。
可采用風(fēng)扇在壓縮空氣中激勵(lì)湍流，湍流狀態(tài)可通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度加以改變。
一種替代的方法是，可采用風(fēng)扇的整流葉片在壓縮空氣中激勵(lì)湍流，湍流狀態(tài)可通過(guò)調(diào)節(jié)整流葉片的入射角加以改變。
輸送給風(fēng)扇的功率可通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管節(jié)流而降低。
附圖概述

圖1表示了一臺(tái)為實(shí)施本發(fā)明提出的方法的動(dòng)力裝置的示意圖。
最佳實(shí)施例的說(shuō)明詳細(xì)參看附圖1，動(dòng)力裝置包括一個(gè)形狀為超音速進(jìn)氣裝置的進(jìn)口1；一個(gè)風(fēng)扇2，它可以是具有整流葉片3的多級(jí)風(fēng)扇；一個(gè)往復(fù)式二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)4，它具有一個(gè)與風(fēng)扇2相連接的軸；一個(gè)裝有節(jié)流葉片6的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管5；一個(gè)具有燃料供給裝置8的加力燃燒室7；和一個(gè)尾噴管9。
本發(fā)明提出的方法在動(dòng)力裝置中以下述方式實(shí)現(xiàn)。在飛行中，裝填在進(jìn)口1中的空氣被壓縮并被風(fēng)扇2增壓，該風(fēng)扇由往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)4加以旋轉(zhuǎn)，部分壓縮空氣被送入至進(jìn)氣歧管5中以便在發(fā)動(dòng)機(jī)中提供一個(gè)熱力學(xué)過(guò)程。被風(fēng)扇2壓縮和湍流的大部空氣被送入加力燃燒室7，并且在起飛和破壞飛行狀態(tài)，熱量通過(guò)例如向其中噴入和燃燒燃料被加入至空氣中。燃燒產(chǎn)物進(jìn)而在尾噴管9中膨脹以產(chǎn)生排氣推力。
在起飛和亞音速飛行情況下，往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)4的軸在其額定功率下運(yùn)行以提供由風(fēng)扇2產(chǎn)生的最高壓力比。
進(jìn)口1中的壓力比隨飛行速度增加而增加，為保持動(dòng)力裝置中的最佳壓力比，并限制加力燃燒室7中氣體的溫度，往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)4的功率例如通過(guò)采用節(jié)流葉片6限制壓縮空氣流入進(jìn)氣歧管5而加以減少，從而將動(dòng)力裝置的運(yùn)行從發(fā)動(dòng)機(jī)一壓縮模式切換至沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)模式。與大部分相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)中已知的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)模式相反，這里采用風(fēng)扇2保持壓力比接近于1不會(huì)對(duì)進(jìn)口中的壓縮空氣的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻力，只有少部分發(fā)動(dòng)機(jī)功率被消耗用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇2。應(yīng)指出的是，應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)作為驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)以實(shí)施本發(fā)明提出的方法時(shí)，由于其穩(wěn)定和有效運(yùn)行的范圍狹窄而不能提供一個(gè)可接收的動(dòng)力裝置效率。此外，由于應(yīng)用風(fēng)扇2可急劇地增加壓力比，使用往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)在寬的范圍內(nèi)具有優(yōu)異加速性能可實(shí)質(zhì)上提高沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力。這種情況下，在飛行狀態(tài)急劇變化時(shí)，加力燃燒室7進(jìn)口處壓力增加將防止喘振，而在沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中在此情況下會(huì)出現(xiàn)喘振。
往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)異效率通過(guò)切斷對(duì)加力燃燒室7的燃料供應(yīng)將動(dòng)力裝置切換至超高旁路風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)模式也為飛機(jī)在亞音速飛行時(shí)提供了獨(dú)特的效率。這樣的運(yùn)行狀態(tài)在例如當(dāng)特殊裝置的空中靜止偵察、或當(dāng)動(dòng)力裝置在商用飛機(jī)中使用時(shí)是必不可少的。
應(yīng)用風(fēng)扇2和整流葉片3在裝填的空氣中激勵(lì)湍流的可能性使得加力燃燒室7的長(zhǎng)度可大大減少，同時(shí)確保裝填于其中的空氣能完全燃燒。
因此，本發(fā)明能確保飛機(jī)在從起飛至高超音速飛行的所有飛行狀態(tài)下具有最高效率，而且由于顯著地提高了飛機(jī)動(dòng)力以及往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，從而提高了飛機(jī)的可靠性和安全性。
權(quán)利要求
1.一種超音速混合噴氣動(dòng)力裝置的運(yùn)行方法，它包括在進(jìn)口對(duì)空氣進(jìn)行動(dòng)力壓縮；應(yīng)用風(fēng)扇對(duì)空氣增壓，該風(fēng)扇由裝有進(jìn)氣歧管的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；將壓縮空氣送入加力燃燒室；在空氣中激勵(lì)湍流和給空氣加熱；以及在尾噴管中膨脹燃燒產(chǎn)物，部分壓縮空氣被送入至驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管中；其中所述驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)是往復(fù)式二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，在超音速飛行狀態(tài)下，在保持風(fēng)扇的壓力比接近1的同時(shí)，輸送給風(fēng)扇的功率下降。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在亞音速飛行狀態(tài)時(shí)，增加至加力燃燒室內(nèi)壓縮空氣的熱量被切斷。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用風(fēng)扇在壓縮空氣中激勵(lì)湍流，湍流狀態(tài)通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度而加以改變。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)風(fēng)扇的整流葉片在壓縮空氣中激勵(lì)湍流，湍流狀態(tài)可通過(guò)調(diào)節(jié)整流葉片的入射角加以改變。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，輸送給風(fēng)扇的功率可通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管節(jié)流而加以降低。
全文摘要
一種超音速混合噴氣動(dòng)力裝置的運(yùn)行方法包括在進(jìn)口對(duì)空氣進(jìn)行動(dòng)力壓縮；應(yīng)用風(fēng)扇對(duì)空氣增壓，該風(fēng)扇由裝有進(jìn)氣歧管的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；將壓縮空氣送入加力燃燒室；在空氣中激勵(lì)湍流和給空氣加熱；以及在尾噴管中膨脹燃燒產(chǎn)物，部分壓縮空氣被送入至驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管中，其中所述驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)是往復(fù)式二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，在超音速飛行狀態(tài)下，在保持風(fēng)扇的壓力比接近1的同時(shí)，輸送給風(fēng)扇的功率下降。
文檔編號(hào)F02K3/08GK1239534SQ97180222
公開日1999年12月22日 申請(qǐng)日期1997年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月4日
發(fā)明者耶夫蓋尼·尼古拉耶維奇·扎哈洛夫, 根尼亞·喬 申請(qǐng)人:耶夫蓋尼·尼古拉耶維奇·扎哈洛夫, 根尼亞·喬