噴氣發動機及飛機的制作方法

本發明涉及發動機技術領域，尤其是涉及一種噴氣發動機及飛機。

背景技術：

發動機是一種能夠把其它形式的能轉化為機械能的機器，包括如內燃機(汽油發動機等)、外燃機(斯特林發動機、蒸汽機等)、電動機等。如內燃機通常是把化學能轉化為機械能。發動機既適用于動力發生裝置，也可指包括動力裝置的整個機器(如：汽油發動機、航空發動機)。發動機最早誕生在英國，所以，發動機的概念也源于英語，它的本義是指那種“產生動力的機械裝置”。

傳統的噴氣發動機使用的是軸流式壓氣機或離心式壓氣機。軸流式壓氣機的工作原理是通過螺旋槳葉片的旋轉進行加壓，將空氣壓入燃燒室。離心式壓氣機的原理是利用離心力將空氣拋進燃燒室。傳統的噴氣發動機是軸流式壓氣機和離心式壓氣機，這兩種壓氣機的氣體的進入方式都是是從壓氣機的螺旋槳葉片處進入。

不管是離心壓氣機還是軸流式壓氣機，都會造成噴氣發動機的阻力加大。并且傳統的軸流式壓氣機或離心式壓氣機的長度較長，占用空間大，重量大，結構復雜。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種噴氣發動機及飛機，以緩解了現有技術中存在的噴氣發動機的長度較長、結構復雜的技術問題。

本發明提供的噴氣發動機，包括：從上到下依次設置在殼體內的風扇、集氣缸體、壓氣機和渦輪；

還包括套設在所述壓氣機外部的燃燒室缸體，所述燃燒室缸體內設有多個燃燒室，多個所述燃燒室沿所述壓氣機的周向設置；

所述集氣漏斗與所述壓氣機的進氣口通過第一氣管連接，所述壓氣機的出氣口與所述燃燒室通過第二氣管連接；

外界空氣依次經過所述風扇、所述集氣室、所述壓氣機和所述燃燒室，并從內涵道噴管噴出。

進一步地，所述壓氣機包括第一級壓氣機、第二級壓氣機和第三級壓氣機；

所述渦輪包括第一級渦輪、第二級渦輪和風扇渦輪；

所述第一級渦輪與所述第一級壓氣機連接；

所述第二級渦輪與所述第二級壓氣機連接；

所述風扇渦輪與所述第三級壓氣機連接。

進一步地，所述風扇通過第一軸與所述風扇渦輪連接；

所述第三級壓氣機通過第一軸與所述風扇渦輪連接；

所述第二級壓氣機通過第二軸與所述第二級渦輪連接；

所述第一級壓氣機通過第三軸與所述第一級渦輪連接；

所述第二軸與所述第三軸為中空軸，所述第二軸套設于所述第一軸外部，且所述第二軸與所述第一軸之間設有第一軸承；

所述第三軸套設于所述第二軸外部，且所述第三軸與所述第二軸之間設有第二軸承。

進一步地，所述燃燒室為管型燃燒室。

進一步地，所述殼體上設有支架；

所述第一軸與所述支架之間設有第三軸承。

進一步地，所述壓氣機包括：至少兩段缸體、主傳動軸、旋轉活塞組件、隔板組件；

所述旋轉活塞組件安裝在所述主傳動軸上，所述主傳動軸可旋轉的安裝在所述缸體的內腔中；

所述隔板組件可轉動地安裝在兩段所述缸體的分段處；

所述隔板組件、所述旋轉活塞組件與所述缸體的內壁能組成密閉的氣室；

所述缸體上分別設有進氣口和出氣口。

進一步地，所述缸體為環形，包括上缸體和下缸體，所述上缸體的內壁上設有所述進氣口和環形第一凹槽，所述下缸體的內壁上設有所述出氣口和環形第二凹槽；

所述旋轉活塞組件上設有與所述第一凹槽和所述第二凹槽配合的密封圈；

所述上缸體和所述下缸體通過緊固件連接后形成可容納所述旋轉活塞組件的空間。

進一步地，所述旋轉活塞組件包括第一齒輪和盤面；

所述齒輪設置在所述主傳動軸上；

所述盤面上設有活塞桿，所述活塞桿上設有活塞；

所述密封圈設置在所述盤面上。

進一步地，所述隔板組件包括第二轉軸、第二齒輪和轉動板；

所述第二轉軸可轉動地設置在所述缸蓋上；

所述轉動板上設有能使所述活塞通過的缺口。

本發明還提供了一種飛機，包括所述的噴氣發動機。

本發明帶來的有益效果為：

本發明提供的噴氣發動機，包括：風扇、集氣缸體、燃燒室缸體和壓氣機；集氣缸體內設有集氣漏斗，燃燒室缸體套設在壓氣機外，且燃燒室缸體內設有燃燒室；燃燒室沿壓氣機的周向設置；風扇、集氣缸體、燃燒室缸體從上到下依次設置；集氣漏斗與壓氣機的進氣口通過第一氣管連接，壓氣機的出氣口與燃燒室通過第二氣管連接；壓氣機和風扇分別通過渦輪驅動，外界空氣依次經過風扇，集氣室、壓氣機燃燒室，一部分空氣和高溫燃氣驅動渦輪和風扇渦輪旋轉，渦輪高速旋轉產生推力令一部分高溫高壓氣體從內涵道噴管噴出，產生推力。燃燒室缸體套設在壓氣機外，且燃燒室缸體內設有燃燒室；燃燒室沿壓氣機的周向設置；通過這種設計來縮短噴氣發動機的長度，以便降低噴氣發動機的復雜性。還可以節省噴氣發動機占用的空間。集氣缸體設置在風扇之后，占用的面積比例并不大，這樣就會形成更大的涵道比，有利于增大推力。集氣缸體上面的集氣漏斗起到了收集空氣并形成基礎的壓縮的效果，能提升空氣進入第一氣管的可能性。集氣缸體、燃燒室和壓氣機的位置形成了最小的阻力可能。本發明提供的噴氣發動機長度短，占用空間小，重量輕，結構簡單。

本發明還提供了一種飛機，包括本發明提供的噴氣發動機，使用本發明提供的噴氣發動機的飛機可以節省噴氣發動機占用的飛機機內的空間，增大飛機內部的可用空間。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的噴氣發動機的結構示意圖；

圖2為圖1的局部放大圖；

圖3為本發明實施例提供的燃燒室缸體的俯視圖；

圖4為本發明實施例提供的集氣缸體的俯視圖；

圖5為本發明實施例提供的壓氣機的結構示意圖。

圖標：1－壓氣機；2－風扇；5－渦輪；7－集氣缸體；8－燃燒室缸體；11－上缸體；12－下缸體；13－主傳動軸；32－第一齒輪；33－盤面；41－第二轉軸；42－第二齒輪；43－轉動板；431－缺口；61－緊固件；62－安裝孔；111－進氣口；121－出氣口；331－活塞桿；3311－活塞；15－第一級壓氣機；16－第二級壓氣機；17－第三級壓氣機；71－集氣漏斗；81－燃燒室；51－第一級渦輪；52－第二級渦輪；53－風扇渦輪；91－第一軸；92－第二軸；93－第三軸；100－殼體；102－支架；103－第三軸承；105－分段處；1041－第一氣管；1042－第二氣管。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

圖1為本發明實施例提供的噴氣發動機的結構示意圖；圖2為圖1的局部放大圖；圖3為本發明實施例提供的燃燒室缸體的俯視圖；圖4為本發明實施例提供的集氣缸體的俯視圖；圖5為本發明實施例提供的壓氣機的結構示意圖。

實施例一

如圖1－5所示，本發明提供的噴氣發動機，包括：從上到下依次設置在殼體100內的風扇2、集氣缸體7、壓氣機1和渦輪；燃燒室缸體8套設在壓氣機1外，燃燒室缸體8內設有多個燃燒室81，多個燃燒室81沿壓氣機1的周向設置；集氣漏斗71與壓氣機1的進氣口111通過第一氣管1041連接，壓氣機1的出氣口121與燃燒室81通過第二氣管1042連接；外界空氣依次經過風扇2，集氣室、壓氣機1和燃燒室81，從內涵道噴管噴出。

具體而言，外界空氣依次經過風扇2，集氣室、壓氣機1燃燒室81，一部分空氣和高溫燃氣驅動渦輪和風扇渦輪53旋轉，渦輪高速旋轉產生推力令一部分高溫高壓氣體從內涵道噴管噴出，產生推力。燃燒室缸體8套設在壓氣機1外，且燃燒室缸體8內設有燃燒室81；燃燒室81沿壓氣機1的周向設置，通過這種設計來縮短噴氣發動機的長度，以便降低噴氣發動機的復雜性。還可以節省噴氣發動機占用的空間。集氣缸體7設置在風扇2之后，占用的面積比例并不大，這樣就會形成更大的涵道比，有利于增大推力。集氣缸體7上面的集氣漏斗71起到了收集空氣并形成基礎的壓縮的效果，能提升空氣進入第一氣管1041的可能性。集氣缸體7、燃燒室81和壓氣機1的位置形成了最小的阻力可能。本發明提供的噴氣發動機長度短，占用空間小，重量輕，結構簡單。

具體而言，風扇2轉動，將外界空氣吸入本實施例所述的噴氣發動機，外界空氣經過集氣缸體7中的集氣漏斗71后，進入壓氣機1中壓縮，形成的高壓空氣進入燃燒室81，在燃燒室81與燃油混合燃燒，形成高溫、高壓的氣體，高溫、高壓的氣體含有巨大的能量，部分傳遞給風扇渦輪53和渦輪，用以對應的驅動風扇2和壓氣機1，另一部分從內涵道噴管噴出，產生推力。

本發明提供的噴氣發動機啟動時，由電動機帶動轉子旋轉，同時壓氣機1開始工作，然后在壓氣機1提供的壓縮空氣達到了點火之后，就開始打開燃油并進行點火。當燃油點火成功后，渦輪開始在燃燒室81噴出的高溫氣體下轉動，隨后帶動轉子旋轉，這時就可以停下電動機并脫開電動機的連接。

本實施例的可選方案中，壓氣機1包括第一級壓氣機15、第二級壓氣機16和第三級壓氣機17；渦輪包括第一級渦輪51、第二級渦輪52和風扇渦輪53；第一級渦輪51與第一級壓氣機15連接；第二級渦輪52與第二級壓氣機16連接；風扇渦輪53與所述第三級壓氣機17。

第一級渦輪51驅動第一級壓氣機15；第二級渦輪52驅動第二級壓氣機16；風扇渦輪53驅動第三級壓氣機17。

需要說明的是壓氣機1可以包括多級，渦輪也可以包括多級渦輪。本實施例中，三級只是示例，并不做限制。

本實施例所述的壓氣機1包括第一級壓氣機15、第二級壓氣機16和第三級壓氣機17；渦輪包括第一級渦輪51和第二級渦輪52為優選方案。

本實施例的可選方案中，風扇2通過第一軸91與風扇渦輪53連接；第三級壓氣機17通過第一軸91與風扇渦輪53連接；第二級壓氣機16通過第二軸92與第二級渦輪52連接；第一級壓氣機15通過第三軸93與第一級渦輪51連接；第二軸92與第三軸93為中空軸，第二軸92套設于第一軸91外部，且第二軸92與第一軸91之間設有第一軸承；第三軸93套設于第二軸92外部，且第三軸93與第二軸92之間設有第二軸承。

需要說明的是，渦輪可以包括多級渦輪，有幾個渦輪，就有幾個軸與之對應。本實施例中，三級只是示例，并不做限制。

本噴氣發動機的軸有兩個區域。前端是一個區域，后端是一個區域。前端是風扇2軸，有幾個風扇2就對應著幾個軸。后端是渦輪軸，有幾種渦輪就對應著幾個軸。噴氣發動機使用的是旋轉活塞式壓氣機1，壓氣機1布局在燃燒室81的內部，燃燒室81被設計在壓氣機1外面包圍著壓氣機1，通過這種設計來縮短噴氣發動機的長度，以便降低噴氣發動機的復雜性。還可以為飛機節省噴氣發動機占用的機內空間，增大飛機內部的可用空間。

本實施例的可選方案中，燃燒室81為管型燃燒室81。

管形燃燒室81中的每個管形火焰筒有單獨的外套，組成一個單管燃燒室81。一臺噴氣發動機可以有若干個單管燃燒室81，沿周向裝在噴氣發動機上，其中幾個燃燒室81裝有點火裝置。各燃燒室81之間通過聯焰管來傳焰和均壓。管形燃燒室81易調試，強度與剛性好、裝拆與維護方便。

本實施例的可選方案中，殼體100上設有支架102；所述第一軸91與所述支架102之間設有第三軸承103。支架102可以用于支撐第三軸承103和轉子。

如圖5所示，本實施例的可選方案中，壓氣機1包括：至少兩段缸體、主傳動軸13、旋轉活塞3311組件和隔板組件；旋轉活塞3311組件安裝在主傳動軸13上，主傳動軸13可旋轉的安裝在缸體的內腔中；隔板組件可轉動的安裝在兩段缸體的分段處105；隔板組件、旋轉活塞3311組件能與缸體的內壁組成密閉的氣室；缸體上分別設有進氣口111和出氣口121。

本發明提供的壓氣機1包括：至少兩段缸體、主傳動軸13、旋轉活塞3311組件和隔板組件。壓氣機1在主傳動軸13的帶動下進行工作，主傳動軸13帶動旋轉活塞組件和隔板旋轉，活塞3311組件由該主傳動軸13直接驅動，氣體從進氣口111進入缸體內，推動旋轉活塞3311組件在缸體內轉動，同時隔板組件也在缸體內有序的轉動，通過旋轉活塞3311組件將氣體壓入隔板組件、旋轉活塞3311組件與缸體的內壁組成的密閉氣室中，隨著旋轉活塞3311組件的轉動，氣體被壓縮，之后氣體從出氣口121排出。結構簡單，并且壓縮空氣效率高，可以替代傳統的軸流式壓氣機1應用在噴氣發動機之中。

本實施例的可選方案中，缸體為環形，包括上缸體11和下缸體12，上缸體11的內壁上設有進氣口111和環形第一凹槽，下缸體12的內壁上設有出氣口121和環形第二凹槽；旋轉活塞3311組件上設有與第一凹槽和第二凹槽配合的密封圈；上缸體11和下缸體12通過緊固件61連接后形成可容納旋轉活塞3311組件的空間。

圓環缸體被分成若干段，將圓環缸體分成2段是一種優選方案，實際上可以是2段到N段。在圓環缸體上的每一段都有兩個小洞，一個是進氣口111，一個是出氣口121。當旋轉活塞3311在飛速旋轉的時候，必須有出氣口121讓壓縮的空氣出離，也必須有進氣口111讓活塞3311的后部能吸入空氣。

另外，缸體分成上下兩部分，組裝起來后才形成整個圓環缸體。這是為了能將旋轉活塞3311組件安裝進入圓環缸體之內而進行的設計。

本實施例的可選方案中，旋轉活塞3311組件包括第一轉軸31、第一齒輪32和盤面33；第一轉軸31與主傳動軸13連接；盤面33上設有活塞桿331，活塞桿331上設有活塞3311；密封圈設置在盤面33上。

旋轉活塞3311組件活塞桿331的末端有活塞3311，當旋轉活塞3311組件旋轉的時候，活塞3311就在圓環缸體內進行圓周運動。需要說明的是，壓縮是間歇式的，僅當轉動板43隔開兩段缸體時才是壓縮運動。另外，旋轉活塞3311組件的盤面33上還有一個圓環密封圈和圓環缸體緊密貼合，形成密封效果，以便活塞3311在轉動的時候，圓環缸體不會漏氣。優選的，活塞3311為圓形。

本實施例的可選方案中，隔板組件包括第二轉軸41、第二齒輪42和轉動板43；第二轉軸41可轉動的設置在缸蓋上；轉動板43上設有能使活塞3311通過的缺口431。

第二轉軸41可以是轉動軸、旋轉軸，第二轉軸41可以通過軸承安裝后設置在缸蓋上，只要是能第二轉軸41旋轉即可。

在本發明實施例中，每當轉動板43旋轉到以缺口431處對準主傳動軸13時，旋轉活塞3311就剛好運動到兩個分段之間，然后剛好可以穿過轉動板43，接著進入另一個分段的圓環缸體。

隔板組件安裝在圓環缸體的分段處105，當轉動板43上的缺口431處朝向主傳動軸13時，圓環缸體的兩個分段之間的空間就會連接在一起，此時，旋轉活塞3311能夠經過。當隔板組件的其他部位，沒有開口的部位堵住圓環缸體截面時，此時兩個分段缸體之間的空間被隔斷開來。這時，就會形成一段密閉的氣室，活塞3311在這個扇圓環形的氣室中可以進行壓縮氣體的動作。

轉動板43上面的缺口431的形狀：既能夠保證旋轉活塞3311，又使隔板組件、旋轉活塞3311組件與缸體的內壁組成密閉的氣室。實際上就是旋轉活塞3311組件的活塞3311和盤面33進行旋轉時拖曳而成的形狀。通常是一個圓和一個桿沿著一個圓弧拖曳而成的形狀。具體的形狀要拖曳到多大，要按實驗結果來確定。

壓氣機1還包括缸蓋；缸蓋包括上缸蓋和下缸蓋；上缸蓋和下缸蓋上分別設有支撐架和固定架；上缸蓋設置在上缸體11的上方，且上缸蓋與上缸體11通過緊固件連接；下缸蓋設置在所述下缸體12的下方，且下缸蓋與所述下缸體12通過緊固件連接。

因為圓環缸體是分段的，分段之間還是完全不連接的，只能通過將不同分段裝在壓氣機1缸蓋上面來固定，通過上缸蓋和下缸蓋可以將分段的缸體組成一個整體。安裝時，通過使用緊固件穿過設置在缸蓋上的安裝孔分別將上缸蓋和上缸體11、下缸蓋和下缸體12安裝在一起。

本實施例的可選方案中，活塞3311呈圓型。

需要說明的是，多個隔板組件：用于在缸體的分段之間形成密封和連通兩種效果，和活塞3311通過齒輪體系進行同步，當旋轉活塞3311轉動一圈的時候，隔板組件也轉動了N圈。而每當活塞3311要在圓環缸體內經過兩個分段之間的地方的時候，隔板組件必然轉動到缺口431處與圓環缸體截面重合的時候，這樣旋轉活塞3311才能通過分段之間的間隙。隔板組件和旋轉活塞組件之間的運動關系可以通過齒輪組來實現，但并不限于齒輪組。

綜上所述，本使用新型提供的噴氣發動機具有以下優點：

1、阻力比傳統的噴氣發動機更小，因為集氣缸體7占用的面積比傳統的軸流式壓氣機和離心式壓氣機都要小，從而阻力更小。燃燒室81和旋轉活塞式壓氣機都有集氣缸體7在前面擋著，因此不再增加額外的阻力。

2、更大的涵道比，集氣缸體7占用的面積很小，因此風扇2可以有更大的面積用于增大涵道比。因此可以更有效的增加推力。

3、更短的長度：因為使用了旋轉活塞式壓氣機，并將旋轉活塞式壓氣機和燃燒室81同一區域放置，所以節省了傳統的軸流式壓氣機1或離心式壓氣機1的長度占用，因此能夠使噴氣發動機的整機長度更短。

4、更輕的重量：因為旋轉活塞式壓氣機的效率更高，組件重量更輕，所以使噴氣發動機的整機重量可以做到更輕。

實施例二

本發明還提供了一種飛機，包括噴氣發動機。

本發明還提供了一種飛機，包括本發明提供的噴氣發動機，使用本發明提供的噴氣發動機的飛機可以節省噴氣發動機占用的飛機機內的空間，增大飛機內部的可用空間。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。