專利名稱：旋轉式熱力發動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種噴氣推進的旋轉式熱力發動機，它的轉子由從噴射部件噴 出的物質的反作用力旋轉驅動。
背景技術：
用噴射物質的反作用力產生原動力早已為人所知。例如，Goddard的美國 專利2， 637， 166揭示了一種渦輪機，其中用高速噴射物質的反作用力實現渦輪 機的旋轉。Howard的美國專利2， 603， 947揭示了一種用于在一種連續燃燒型發 生器中旋轉的沖壓式噴氣發動機結構。Goddard的美國專利2，544，420揭示了 一種用于在推進裝置，諸如在驅動螺旋槳軸的裝置中提供旋轉動力的燃燒室。 Hart的美國專利2， 499， 863揭示了一種噴射物質推動的旋轉式馬達。
最近，本發明人在旋轉式熱力發動機領域進行了研發，為此，本發明人已 收到了 1995年4月25日授予的美國專利5， 408， 824和1996年10月1日授予 的美國專利5,560， 196。這些專利揭示的內容將被本文引用。
發明內容
本發明的各優點中最明顯的是提供一種改進的旋轉式熱力發動機及其使用 方法。
在本發明的一個方面，噴氣推動的旋轉式發動機包括定子和可操作地接合 于定子的轉子，用于使轉動相對于定子繞轉子軸線旋轉。該轉子包括至少第一 和第二推力物質噴射部件，第一噴射部件限定第一收縮流動區域(convergingflow region)、位于第一收縮流動區域下游的第一擴張流動區域(diverging flow region)以及第一排出口。第二噴射部件限定第二收縮流動區域、位于第 二收縮流動區域下游的第二擴張流動區域以及第二排出口 。轉子還包括至少第 一和第二蒸汽噴射部件，第一蒸汽噴射部件限定第一蒸汽收縮流動區域、位于 第一蒸汽收縮流動區域下游的第一蒸汽擴張流動區域以及第一蒸汽排出口 ，第 二蒸汽噴射部件限定第二蒸汽收縮流動區域、位于第二蒸汽收縮流動區域下游 的第二蒸汽擴張流動區域以及第二蒸汽排出口 ，旋轉式發動機適于并構造成使 蒸汽引導通過第一和第二蒸汽噴射部件的蒸汽排出口。該旋轉式發動機還包括 有上游部分的燃燒區域。旋轉式發動機適于使氧一燃料混合物在燃燒區域發生 燃燒反應而生成燃燒反應產物，燃燒反應產物包括將要通過第一和第二噴射部 件的排出口噴出的至少一部分推力物質。該旋轉式發動機適于使至少一些氧一 燃料混合物在燃燒區域的上游部分內燃燒，使得至少一部分燃燒反應發生在燃 燒區域的上游部分，并且構造成使燃燒區域的上游部分生成的至少一些推力物 質引導通過第一和第二噴射部件的排出口 。
在本發明的再一個方面， 一種方法包括提供噴氣推動的旋轉式發動機，該 旋轉式發動機包括定子、轉子和燃燒區域。轉子可操作地接合于定子，用于使 轉子相對于定子繞轉子軸線旋轉。轉子包括至少一個推力物質噴射部件和至少 一個蒸汽噴射部件，推力物質噴射部件限定收縮流動區域、位于收縮流動區域 下游的推力物質擴張流動區域以及推力物質排出口。蒸汽噴射部件限定蒸汽收 縮流動區域、位于所述蒸汽收縮流動區域下游的蒸汽擴張流動區域以及蒸汽排 出口。燃燒區域至少部分地由轉子形成。旋轉式發動機適于使氧一燃料混合物 在燃燒區域發生燃燒反應而生成燃燒反應產物，該燃燒反應產物包括將要通過 推力物質排出口噴出的至少一部分推力物質。這種方法還包括以使推力物質的 噴射流以超音速從推力物質排出口噴出的方式使噴氣推動的旋轉式發動機運 轉，以及，以使蒸汽的噴射流以超音速從蒸汽排出口噴出的方式使噴氣推動的 旋轉式發動機運轉。
本發明的其它特點和優點將在下面的說明中部分地顯現出來和部分地被指出。
圖1是本發明的旋轉式熱力發動機的立體視圖。
圖2是從大致相反的方向看的圖1所示旋轉式熱力發動機的立體視圖。 圖3是通過轉子軸線所在平面截取的、圖1所示旋轉式熱力發動機的主機 部件的剖視圖。
圖4是通過圖3中的線"4-4"所在平面截取的、圖1所示旋轉式熱力發動機 的轉子的剖視圖。
圖5是圖l所示旋轉式熱力發動機的轉子的側視圖。
圖6是通過包括轉子軸線的一個平面截取的、圖1所示旋轉式熱力發動機 的局部放大剖視圖，表示出了轉子的徑向最外部分及其鄰近的環形管道。 圖7是類似于圖6的視圖，它表示出了環形管道的一個可替代實施例。 圖8是圖l所示的旋轉式熱力發動機的工作流程圖。 在所有這些附圖中，對應的標號表示對應的零件。
具體實施例方式
參閱各圖，特別是先看圖1，本發明的旋轉式熱力發動機整體地以標號"2(T 表示。該旋轉式發動機20適合于燃燒各種類型的燃料，以產生旋轉的機械動 力，隨后將機械動力最好是轉換成電功率。
旋轉式發動機20總的包括主機部件22 (示于圖3但在圖1和2中被遮蓋 了)、機殼24、發電機26、空氣供應部件28、過熱器30和沸騰板式熱交換器 32。空氣供應部件28可取地采用電力驅動的增壓器來為主機部件22供應加壓 的空氣。加壓空氣隨后與燃料混合并在主機部件22內燃燒而通過排氣物質的 噴射噴出的反作用力產生旋轉的機械動力。旋轉的機械動力驅動發電機26最 好是耦合于逆變器的直流發電機來發出電功率。排氣物質從主機部件22流出， 流經過熱器30，繼而進入熱交換器32，然后從旋轉式發動機20排出。
圖3所示的主機部件22包括轉子36和定子38。轉子36安裝成可相對于 定子38旋轉，以便把燃料燃燒產生的熱能轉換成轉子相對于定子的、繞自身 軸線X的旋轉運動。
圖4和5示出的轉子36包括多個(4個為較佳)推力物質噴射部件40和多個沿徑向間隔于轉子軸線X的蒸汽噴射部件42。每一推力物質噴射部件40 成形有推力物質通道44的下游部分，每一通道下游部分又包括推力物質收縮 區域46、位于推力物質收縮區域46下游的推力物質擴張區域48以及推力物質 排出口 50。每一推力物質通道44可取的是部分地由推力物質管52形成，推力 物質管52從位于中央的推力物質室54以垂直于轉子軸線X的角度沿徑向向外 延伸，并且然后轉向為繞轉子軸線X向著與轉子的設計轉向相反的方向周向地 延伸，并構造成推力物質排出口，該排出口構造成使推力物質沿轉子軸線X的 大致切線方向噴出。推力物質管52最好是圓形截面的，并且最好是用鈦合金 制成，以使其重量輕，強度高，又耐熱。
轉子36還包括多個(4個為較佳)蒸汽管56，每一蒸汽管56圍繞著對應 的一個推力物質管52。蒸汽管56的內徑大于推力物質管52的外徑，而在其間 形成蒸汽通道58。與推力物質管52相似，蒸汽管56最好也由鈦合金制成并具 有圓形截面。每一蒸汽管56最好沿其長度和圓周在幾個間隔的部位用鎢極惰 性氣體保護焊(tigwelded)焊接于其對應的推力物質管52，以便固定兩者間的 相對位置。每一蒸汽通道58與一個蒸汽噴射部件42連通，使得各蒸汽噴射部 件構成蒸汽通道的下游。與推力物質噴射部件40相似，每一蒸汽噴射部件42 包括蒸汽收縮區域60、位于蒸汽收縮區域60下游的蒸汽擴張區域62以及蒸汽 排出口 64。
轉子36的推力物質室54可取地具有大致的圓柱形內部容積66，它由對中 于轉子軸線X的圓柱形氣室壁68限定。圓柱形氣室壁68的第一軸向端部70 從轉子36的其余部分沿軸向伸出并可取地敞開于轉子36的外部。氣室的相反 的第二軸向端部72由端壁74封閉，該端壁74最好是向氣室54的內部容積66 內拱凸的。多個引導葉片76較佳地從圓柱形氣室壁68沿徑向向內伸入推力物 質室54的內部容積66，并且在軸向是從推力物質室端壁74伸出。引導葉片 76和端壁74的拱凸形狀構造成適合于在旋轉式發動機20工作過程中轉子36 繞其軸線旋轉時增大氣流從推力物質室54進入推力物質管52的效率。
中央蒸汽管78沿軸向對中于轉子軸線X并在推力物質室54的內部容積66 內延伸，中央蒸汽管78的軸向一端固定于推力物質室54的端壁74，而另一端 延伸超出圓柱形氣室壁68的軸向端部70。鄰接于推力物質室54的端壁74的多個蒸汽導管80將中央蒸汽管78連接于多個蒸汽管56，使得中央蒸汽管和蒸 汽導管構成轉子36的蒸汽通道58的組成部分。
這一較佳實施例的轉子36還包括多個腹板82、多個喉部密封板84、 一對 平圓形的阻力板86以及驅動軸88。每一腹板82定向為垂直于轉子軸線X并且 較佳地沿軸向對中于蒸汽管56的中心，使得每一腹板82把鄰接的一對蒸汽管 互相連接起來。每一喉部密封板84的軸向寬度，在其鄰接于一個推力物質排 出口 50的終止處可取地等于蒸汽管56的直徑，而在鄰接于一個蒸汽噴射部件 42的終止處它變成更窄了 (如圖5所示)。阻力板86定向成垂直于轉子軸線 X，并固定于蒸汽管56的沿軸向兩個相對的側面。驅動軸88沿軸向對中于轉 子軸線X，并從轉子沿軸向向推力物質室54和中央蒸汽管78的相反方向延伸。 驅動軸88構造成能將旋轉式發動機20的轉子36發出的旋轉機械動力傳遞給 發電機26，以便產生電功率。
主機部件22的定子38較佳地圍繞著轉子36的一部分。有多個空氣軸承把 轉子36安裝成可相對于定子38旋轉。第一空氣軸承90支承轉子36的氣室壁 68的第一軸向端70，而第二空氣軸承92支承轉子36的驅動軸88。還有，第 三空氣軸承94支承轉子36的中央蒸汽管78。空氣軸承可較佳地用于減少旋轉 摩擦及其產生的熱量，若是用一般的滾子或球軸承，在旋轉式發動機20的工 作過程中，由于轉子36相對于定子38的高速旋轉，摩擦和生熱就會較嚴重。
主機部件22的定子38較佳地包括筒狀的燃燒室96、環狀的空氣室98、蒸 汽通道100以及環狀的管道102。燃燒室96較佳地對中于轉子軸線X并且是圓 柱形的，其半徑遠小于R，這個R是轉子軸線X和推力物質噴射部件40的噴射 流中心線CL之間的距離。較佳的是，燃燒室穿過氣室壁68的第一軸向端70 部分地延伸進轉子36的推力物質室54。定子38的空氣進口室98圍繞著轉子 軸線X并限定一個空氣通道，該通道連通于旋轉式發動機20的空氣供應部件 28、定子38的燃燒室96以及燃燒室96和轉子36的氣室壁68之間的區域。 定子38的蒸汽通道100連通于旋轉式發動機20的過熱器30和轉子36的中央 蒸汽管78。
定子較佳地還包括燃料供應管路104、多個火花鎢絲(tungusten spark wire) 106以及多個混合葉片108。燃料供應管路構造成適合于從燃料源(未示)向燃燒室96提供燃料。火花鎢絲構造成能點燃供應到燃燒室96的燃料。混合 葉片108設置在燃燒室內并構造成能與向燃燒室供應的燃料和空氣相混合。
定子38的環形管道102圍繞著轉子36的推力物質噴射部件40和蒸汽噴射 部件42，并且通過定子38的阻力板110固定于定子的其余部分，該定子阻力 板110定位成沿軸向鄰接于轉子的阻力板86。這一較佳實施例的環形管道102 詳細地示于圖6，并且較佳地包括環形收縮區域112、圍繞著環形收縮區域的 環形擴張區域114以及圍繞著環形擴張區域的環形端壁116。環形端壁116較 佳地是弧形斷面的，并且較佳地被環形外壁118包圍著，該環形外壁118也是 弧形斷面的，并且與管道102的環形端壁116之間有間隔，而在其間形成了環 形第一蒸汽通道120。還有一對環形第二蒸汽通道122設置在管道102的沿軸 向相對的兩側。
圖7示出了可替代的管道124，它包括環形喉部區域126，該喉部區域的軸 向寬度近似等于轉子36的推力物質排出口 50的寬度。與圖6所示的管道102 的較佳實施例類似，這一可替代管道124也包括圍繞著環形喉部區域126的環 形擴張區域128、圍繞著環形擴張區域的環形端壁130以及環形外壁132，該 環形外壁132間隔于管道的環形端壁130，而在其間形成了環形蒸汽通道134。
旋轉式發動機20的工作示意地表示于圖8。在運轉時，空氣供應部件28 通過多級離心風機增壓器抽進空氣，并把空氣較佳地以60-70磅每平方英寸之 間的壓力提供給主機部件22。或者，添加氧或用氧替代供應給旋轉式發動機 20的空氣(本說明書中把空氣和/氧統稱為空氣)。 一旦在定子38的空氣室 98內的空氣被引導而使空氣流的一部分進入定子38的燃燒室96，以及使一部 分空氣流繞過燃燒室而在燃燒室96與轉子36的氣室壁68之間流動，在燃燒 室96與氣室壁68之間流動的空氣流就起著冷卻燃燒室96的壁的作用，并將 靠近主機部件22的第一空氣軸承90的氣室壁68保持在相對低的溫度。
旋轉式發動機20構造成適合于燃燒各種類型的燃料，諸如甲垸、丙垸、天 然氣、汽油、柴油以及煤油。如圖8所示以及下面還將詳細說明，可將提供給 轉子36的一些過熱蒸汽混合于燃料使燃料在進入燃燒室96之前羥基化。燃燒 室96內的混合葉片108可確保由燃料供應管路104供應的燃料和空氣室98提 供的空氣在燃燒室內充分混合。火花鎢絲106用于初始點燃燃料和空氣混合物。但是，在旋轉式發動機20的運轉過程中， 一旦空氣和燃料混合物被點燃，燃 燒就會一直進行直到停止燃料供應。
一些被引入推力物質室54的未反應的物質，例如氮、過量的和旁通的空氣、
氧、水等，混合在燃燒反應的產物中，但它們不是燃燒反應的一部分。燃燒反
應產物和未反應的物質(將它們統稱為"推力物質")從推力物質室54流入 轉子36的推力物質管52。雖然空氣和燃料混合物的燃燒初始發生在定子38的 燃燒室96內，但是在空氣和燃料混合物進入轉子36的推力物質室54以及流 過推力物質通道44的其他部分過程中，燃燒將繼續進行。這樣，燃燒既在定 子38內的區域進行也在轉子36內的區域進行。推力物質室54內的引導葉片 76幫助使推力物質轉向進入轉子36的推力物質管52。通過將旋轉式發動機20 的燃燒區域定位在轉子36的推力物質排出口 50的上游，可以減少推力物質噴 射部件40的燃燒中斷現象，甚至可能消除。
主機部件22的定子38構造成可使通過定子38的蒸汽通道100供應的蒸汽 擴張進入轉子36的中央蒸汽管78。來自定子38的蒸汽通道100的蒸汽在進入 轉子36的中央蒸汽管78之前較佳地先過熱至800。 F左右，這一點下面還將 討論。當蒸汽流過轉子的中央蒸汽管78的內部進入蒸汽管56時，蒸汽被熱的 推力物質進一步加熱。
流過轉子36的推力物質通道44的推力物質最終到達推力物質噴射部件40。 隨著推力物質流經推力物質噴射部件40的推力物質收縮區域46，推力物質的 流速增加到近似馬赫數l，隨后推力物質進入推力物質擴張區域48，在那里它 進一步被加速，最終以較佳地近似馬赫數2. 7的速度從推力物質排出口 50噴 出。同樣，隨著蒸汽在蒸汽通道58內流動，它最終流經轉子36的蒸汽噴射部 件42，在那里蒸汽流經蒸汽收縮區域60和蒸汽擴張區域62時被加速到馬赫數 3. 3的超音速，并且就以這樣的速度從轉子36的蒸汽排出口 64噴出。本技術 領域的人應該理解，通過調整氣流流經的通道的截面面積和/或相對于氣流將 排放入的環境的總壓力或總溫度改變氣流的總壓力或總溫度，可以控制可壓縮 氣流的噴出速度。
從推力物質噴射部件40和蒸汽噴射部件42噴出的推力物質和蒸汽的反作 用力驅動轉子36較佳地以18， 000轉/分鐘的轉速旋轉。定子38的阻力板110與轉子36的阻力板86之間的空氣由于轉子相對于定子的旋轉運動被從其間抽
出，從而造成部分真空，它可以降低作用在轉子上的阻力。
蒸汽噴射部件42較佳地行走圍繞轉子軸線X走過一個環形路徑，它沿徑向 處在推力物質噴射部件40行走的環形路徑的外面。在圖6所示的定子38的環 形管道102的結構中，蒸汽噴射部件42行走的環形路徑相對于轉子軸線X是 沿徑向定位為使蒸汽噴射部件42位于環形管道102的環形收縮區域112內， 接近環形擴張區域114。轉子36的喉部密封件84的漸窄性質使喉部密封件具 有類似于環形管道102的輪廓的輪廓，并且允許喉部密封件84有效地起到環 形管道102的徑向內邊界的作用。這樣，從推力物質噴射部件40和蒸汽噴射 部件42噴出的推力物質和蒸汽(統稱為排氣物質)必須通過環形管道102的 環形收縮區域112，在其中排氣物質的流動截面收縮因而流動減速。環形管道 102的環形收縮區域112構造成可使排氣物質的流速減速至馬赫數1. 0，然后， 推力物質流(exhaust matter flow)進入環形管道102的環形擴張區域114，它 使流動速度進一步降低到亞音速。這樣，環形管道102的環形收縮區域112和 環形擴張區域114起到降低排氣物質的流速的作用，使得轉子的路徑內不會產 生強烈的沖擊波。與從推力物質噴射部件40噴出的排氣物質的速度相比，從 蒸汽噴射部件42噴出的蒸汽的相對較高的速度可使作用于從推力物質噴射部 件40噴出的推力物質的背壓降低，這樣可提高發動機的效率，同時又能防止 噴射部件40、 42走過的環形路徑內形成強烈沖擊波。隨著排氣物質流被減速， 物質流的動能損失由靜態壓力和溫度的升高來補償，這將增加可用于過熱器中 的放熱的熱量(到底的循環(bottoming cycle))。
一旦排氣物質流流過環形管道102的環形擴張區域114，排氣物質流就沿 著環形管道102的環形端壁116沿周向流動，直到它最終流經延伸穿過環形管 道102的環形端壁116的排出口 (未示)被排入旋轉式發動機20的過熱器30。 這樣，環形管道102就構成排氣物質流經過的排出區域的一部分。為了回收排 氣物質流的一些熱量，用流經環形外壁118與環形端壁116之間形成的第一蒸 汽通道120的蒸汽冷卻環形管道102的環形端壁116。另外，讓蒸汽流經環形 管道102的第二蒸汽通道122，讓它去冷卻形成環形管道102的環形收縮區域 112和環形擴張區域114的壁面，這樣進一步從排氣物質流回收熱量。在圖7所示的旋轉式發動機實施例中， 一個可替代的管道124具有環形喉 部區域126，其軸向寬度近似等于轉子的推力物質噴射部件40的推力物質排出 口50的寬度。這樣，從轉子36流出的排氣物質流流經替代管道124的環形喉 部區域126時速度將降低很少。隨著排氣物質流到達替代管道124的環形擴張 區域128，它遇到不連續性，這促生一個波，該波通過管道124的環形擴張區 域128內的駐定沖擊波使排氣物質流降速至亞音速。從這一觀點來看，可替代 管道的作用與這一實施例的環形管道102相同。
從轉子36噴出的排氣物質， 一流出主機部件22的環形管道102就進入過 熱器30。該過熱器30包括大致的筒形通道，該通道具有許多充滿蒸汽的小管 子(未示)從中穿過。在過熱器的這些蒸汽管內流動的蒸汽與主機部件22的 環形管道102的第一蒸汽通道120連通。同時，在過熱器30內熱量被從排氣 物質流傳遞給流經過熱器的蒸汽管的蒸汽。
從過熱器流出的排氣物質進入沸煮板式熱交換器32，使交換器內的水轉變 成蒸汽，這樣進一步降低排氣物質流的溫度并從其回收熱量。最后，排氣物質 經由排氣管從熱交換器32和旋轉式發動機20排出。排氣管構造成可將排氣物 質排入旋轉式發動機的外部環境，或者排入一個可將排氣物質從旋轉式發動機 輸送出去的廢氣系統。
如上所述和圖8所示，應該理解，用從轉子出來的排氣物質流使蒸汽過熱， 而蒸汽最終供應給轉子36的中央蒸汽管78。隨著水供應到旋轉式發動機20的 沸煮板式熱交換器32，水被轉變成蒸汽，隨后蒸汽又進入旋轉式發動機20的 過熱器32，在其中水被加熱到遠高于其沸點的溫度。蒸汽在流經過熱器30之 后進入環形管道102的第一和第二蒸汽通道120、 122，在其中蒸汽被進一步加 熱。可選擇性地將從環形管道102出來的一部分過熱蒸汽用于使向定子38的 燃燒室96供應的燃料烴基化，而其余的過熱蒸汽進入轉子36的中央蒸汽管78。 在轉子內，熱量被進一步地從推力物質通道44內的排氣物質流經由推力物質 管52的熱傳導傳遞給蒸汽通道58內的蒸汽流。這樣，在本發明的這一實施例 的旋轉式發動機20內，蒸汽的作用是作為到底的循環的一部分，在這種循環 中排氣的盡可能多的熱能被通過用蒸汽冷卻排氣來回收。
鑒于上述，應能認識到，本發明的幾個目的和其它優良效果都可以達到。還應理解，本發明的各個目的及其優點可以互相獨立地實現。例如，本發明的 許多原理可用在不包括任何燃燒室的蒸汽噴射旋轉式發動機中(即轉子只由蒸 汽驅動)。這樣，在本發明的范圍內，在上述構造中可以做出各種各樣的改變， 所以，應該認識到，以上描述的和附圖表示的全部內容都是示例性的，而沒有 限制本發明的意思。
權利要求
1. 一種噴氣推動的旋轉式發動機，包括定子；可操作地接合于所述定子的轉子，用于使所述轉子相對于所述定子繞轉子軸線旋轉，所述轉子包括至少第一和第二推力物質噴射部件，所述第一推力物質噴射部件限定第一收縮流動區域、位于第一收縮流動區域下游的第一擴張流動區域以及第一排出口，所述第二推力物質噴射部件限定第二收縮流動區域、位于第二收縮流動區域下游的第二擴張流動區域以及第二排出口，所述轉子還包括至少第一和第二蒸汽噴射部件，所述第一蒸汽噴射部件限定第一蒸汽收縮流動區域、位于第一蒸汽收縮流動區域下游的第一蒸汽擴張流動區域以及第一蒸汽排出口，所述第二蒸汽噴射部件限定第二蒸汽收縮流動區域、位于第二蒸汽收縮流動區域下游的第二蒸汽擴張流動區域以及第二蒸汽排出口，旋轉式發動機適于并構造成使蒸汽引導通過所述第一和第二蒸汽噴射部件的蒸汽排出口；以及有上游部分的燃燒區域，旋轉式發動機適于使氧—燃料混合物在所述燃燒區域發生燃燒反應而生成燃燒反應產物，該燃燒反應產物包括將要通過所述第一和第二推力物質噴射部件的排出口噴出的至少一部分推力物質，該旋轉式發動機適于使至少一些氧—燃料混合物在所述燃燒區域的所述上游部分內燃燒，使得至少一部分燃燒反應發生在所述燃燒區域的所述上游部分，旋轉式發動機適于并構造成使所述燃燒區域的所述上游部分生成的至少一些推力物質引導通過所述第一和第二推力物質噴射部件的排出口。
2. 如權利要求l所述的噴氣推動的旋轉式發動機，其特征在于，所述燃燒 區域的所述上游部分至少部分地由所述定子形成。
3. 如權利要求l所述的噴氣推動的旋轉式發動機，其特征在于，旋轉式發 動機構造成并適于使所述推力物質以第一超音速從所述第一和第二推力物質 噴射部件的排出口噴出，該旋轉式發動機還構造成并適于使蒸汽以第二超音速 從所述第一和第二蒸汽噴射部件的蒸汽排出口噴出，所述第二超音速高于所述 第一超音速。
4. 如權利要求3所述的噴氣推動的旋轉式發動機，其特征在于，所述第一推力物質噴射部件的第一排出口定位成沿徑向處于所述第一蒸汽噴射部件的 第一蒸汽排出口以內，所述第二推力物質噴射部件的第二排出口定位成沿徑向 處于所述第二蒸汽噴射部件的第二蒸汽排出口以內。
5. 如權利要求l所述的噴氣推動的旋轉式發動機，其特征在于，在所述推 力物質被從所述第一推力物質噴射部件的所述排出口噴出時，所述第一推力物 質噴射部件適于使所述推力物質的噴射流以超音速從所述第一推力物質噴射 部件的所述排出口噴出，并且所述燃燒區域的所述上游部分至所述轉子軸線的 間隔距離不超過R的90%，這里R是所述轉子軸線與所述噴射流中心線之間的 最短距離。
6. 如權利要求5所述的噴氣推動的旋轉式發動機，其特征在于，所述燃燒 區域的所述上游部分至所述轉子軸線的間隔距離不超過R的75%。
7. 如權利要求6所述的噴氣推動的旋轉式發動機，其特征在于，所述燃燒 區域的所述上游部分至所述轉子軸線的間隔距離不超過R的50%。
8. 如權利要求7所述的噴氣推動的旋轉式發動機，其特征在于，所述燃燒 區域的所述上游部分至所述轉子軸線的間隔距離不超過R的25%。
9. 一種方法，包括提供噴氣推動的旋轉式發動機，該旋轉式發動機包括定子、轉子和燃燒區 域，所述轉子可操作地接合于所述定子，用于使所述轉子相對于所述定子繞轉 子軸線旋轉，所述轉子包括至少一個推力物質噴射部件和至少一個蒸汽噴射部 件，所述推力物質噴射部件限定推力物質收縮流動區域、位于所述推力物質收 縮流動區域下游的推力物質擴張流動區域以及推力物質排出口 ，所述蒸汽噴射 部件限定蒸汽收縮流動區域、位于所述蒸汽收縮流動區域下游的蒸汽擴張流動 區域以及蒸汽排出口，所述燃燒區域至少部分地由所述轉子形成，旋轉式發動 機適于使氧一燃料混合物在所述燃燒區域發生燃燒反應而生成燃燒反應產物， 該燃燒反應產物包括將要通過所述推力物質排出口噴出的至少一部分推力物 質；以使推力物質的噴射流以超音速從所述推力物質排出口噴出的方式使所述 噴氣推動的旋轉式發動機運轉；以及以使蒸汽的噴射流以超音速從所述蒸汽排出口噴出的方式使所述噴氣推動 的旋轉式發動機運轉。
全文摘要
一種噴氣推動的旋轉式發動機包括定子和轉子，轉子可操作地接合于定子，用于使轉子相對于定子繞定子軸線旋轉。轉子包括至少第一和第二推力物質噴射部件，第一推力物質噴射部件限定第一收縮流動區域、位于第一收縮流動區域下游的第一擴張流動區域以及第一排出口，第二推力物質噴射部件限定第二收縮流動區域、位于第二收縮流動區域下游的第二擴張流動區域以及第二排出口。旋轉式發動機還包括有上游區域的燃燒區域，并適于使氧—燃料混合物在燃燒區域發生燃燒反應而生成燃燒反應產物，該燃燒反應產物包括將要通過第一和第二推力物質噴射部件的排出口噴出的至少一部分推力物質。旋轉式發動機適于使至少一些氧—燃料混合物在燃燒區域的上游部分內燃燒，使得至少一部分燃燒反應發生在燃燒區域的上游部分，旋轉式發動機構造成使燃燒區域的上游部分生成的至少一些推力物質引導通過第一和第二推力物質噴射部件的排出口。
文檔編號F01D1/32GK101413439SQ200810173318
公開日2009年4月22日 申請日期2002年8月20日 優先權日2001年8月20日
發明者A·施羅特 申請人:創新能量股份有限公司