一种海陆空通用内循环涡轮发动机实现方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种海陆空通用内循环涡轮发动机实现方法。

背景技术

发动机是一种能够把其它形式的能持续转化为机械能的装置。现有发动机包括航空涡喷涡扇发动机、燃油燃气涡轮蒸汽机、曲轴飞轮内燃发动机、电池马达组件等。

但航空涡喷涡扇发动机主要不足是制作材料要求极耐高温高压耐疲劳老化,尾喷温度过高、燃料消耗快、红外特征明显不利于隐身。以加热空气产生推力和升力的航空发动机制造和使用成本高，并让制造更大功率更大推重比更长使用寿命的航空发动机成了很难完成的任务。燃油燃气涡轮蒸汽机与本方案中部分部件相似，但燃油燃气涡轮蒸汽机的工作介质为外循环，有增压涡轮无减压涡轮，非本方案的工作介质内循环并使用了减压涡轮。工作介质外循环让介质的质量极大，无法用于航空和陆上行驶。曲轴飞轮内燃发动机一般功率小震动却很大，要求功率大则发动机质量和体积马上变得很大，用于航空用途无法令人满意。电池马达组件可用于海陆空三种移动状态，但目前电池储电量小能量密度过小，用于长途飞行、多人共乘飞行无法令人满意。针对现有发动机以上的不足本发明提出一种海陆空通用内循环涡轮发动机实现方法。

发明内容

本发明针对现有热能发动机和电池马达技术无法满足海陆空一套设备三种移动状态的缺点和不足，提出一种利用涡轮先增压再减压内循环工作介质，同时输出机械能和电能，也可断开机械能输出部件只单独输出电能，可瞬时输出大功率也可以以小功率输出，功率可变可调的全新热能发动机。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种海陆空通用内循环涡轮发动机实现方法，包括以下步骤：

第一步，设置由储室、增压涡轮、减压涡轮传带发电机、旋转做功组件、单向阀、流体介质循环管道组成的发动机；

第二步，将工作介质预先存于储室，并对储室加热产生膨胀气体；

第三步，因单向阀的阻挡作用膨胀气体只流向增压涡轮，膨胀气体经增压涡轮增压后沿管道流向旋转做功组件，被消耗掉部分能量后沿管道流向减压涡轮传带发电机，在此被彻底降压后沿管道流入单向阀，重新进入储室，重新加热后流向增压涡轮，使得工作介质周而复始在流体介质循环管道内循环。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述工作介质采用纯水或液态二氧化碳。

作为本技术方案的进一步改进方案：对储室加热的方式为采用燃烧器进行加热储室，燃烧器的燃料包括燃气或者燃油。

作为本技术方案的进一步改进方案：燃烧器通过外燃方式进行加热储室。

作为本技术方案的进一步改进方案：燃烧器内置储室中，采用内燃方式进行加热储室，燃烧器的燃料包括按一定比例混合的氢气和氧气。

作为本技术方案的进一步改进方案：可将燃烧器的燃料废气进行收集重新进入燃烧器燃烧以提高燃料利用率。

作为本技术方案的进一步改进方案：燃烧器产生的废气净化处理后再排出，以改善环境空气质量。

作为本技术方案的进一步改进方案：当不需要旋转做功组件旋转时，可断开本方案中的旋转做功组件，使得流体介质循环管道内的工作介质只驱动减压涡轮传带发电机，产生的电能进入蓄电池或车轮电机，实现一台发动机在海陆空三种移动状态下均可高效低耗使用无需更换的目的。

作为本技术方案的进一步改进方案：因管内压力和介质流量不是定值，根据实际需求可变，典型的，增压涡轮和减压涡轮传带发电机之间的压力差为30兆帕,流体介质循环管道内的工作介质为每秒50升，发动机的功率约为1500千瓦。

作为本技术方案的进一步改进方案：可用于将普通轿车改成飞行汽车，典型的，当发动机用于地面行驶时，发动机断续启动，瞬时输出功率约为150千瓦；典型的，当发动机用于空中飞行时，发动机连续启动，瞬时输出功率约为1500千瓦。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明设计的发动机在海陆空三种移动状态均可使用，成本最优，无需更换或停机，且燃料利用率高，燃料种类多样，做功模式和应用场合多样，使用寿命长，使用维护成本低。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明提出的一种海陆空通用内循环涡轮发动机实现方法的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、储室；2、增压涡轮；3、减压涡轮传带发电机；4、旋转做功组件；5、单向阀；6、流体介质循环管道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明实施例中，一种海陆空通用内循环涡轮发动机实现方法，包括以下步骤：

第一步，设置由储室1、增压涡轮2、减压涡轮传带发电机3、旋转做功组件4、单向阀5、流体介质循环管道6组成的发动机；

第二步，将工作介质预先存于储室1，工作介质采用纯水或液态二氧化碳，并对储室1加热产生膨胀气体；

第三步，因单向阀5的阻挡作用膨胀气体只流向增压涡轮2，膨胀气体经增压涡轮2增压后沿管道流向旋转做功组件4，被消耗掉部分能量后沿管道流向减压涡轮传带发电机3，在此被彻底降压后沿管道流入单向阀5，重新进入储室1，重新加热后流向增压涡轮2，，使得工作介质周而复始在流体介质循环管道6内循环，经历吸热膨胀--涡轮增压--做功--涡轮减压，将燃料能量转变为旋转机械能和电能输出。

需要说明的是，对储室1加热的方式为采用燃烧器进行加热储室1，燃烧器的燃料包括燃气或者燃油，燃烧器的燃烧方式包括通过外燃方式进行加热储室1。并且可将收集燃烧器的废气进行收集重新进入燃烧器以提高燃料利用率，最后再将燃烧器产生的废气净化处理后再排出，以改善环境空气质量。或将燃烧器内置储室1中，采用内燃方式进行加热储室1，此时燃烧器的燃料包括按一定比例混合的氢气和氧气。

当增压减压涡轮组之间的压力差为30兆帕,管道内气体流量为每秒50升时，本方案的发动机功率约为1500kw,足以垂直起降并在空中驱动一台5人座汽车高速飞行，因而可将一辆普通轿车改成飞行汽车。

本方案无曲轴无飞轮直接采用高压高速流体驱动旋转做功组件4，显著减少震动和减轻发动机质量，与旋转做功组件4相连的外部涡轮或扇叶旋转驱动空气获得升力或前进动力，无高温能量排出，相比航空涡喷涡扇涡轴涡桨发动机显著降低油耗和费用；本方案采用降压涡轮传带发电机的方式让管内流体介质彻底降压，与增压涡轮配合形成可让介质在管道内自主循环流动的压力差，功率大效率高，运行平稳安全可靠，没有曲轴飞轮发动机震动大功率小的问题。当飞行汽车不需要在空中飞行只在路面行驶时，可断开本方案中的旋转做功组件4，只驱动减压涡轮传带发电机3，产生的电能进入蓄电池或车轮电机，实现一台发动机在海陆空三种移动状态下均可高效低耗使用无需更换的目的。功率可变可调，切换下发动机的做功模式即可，显著降低设备和使用成本。本方案可利用的燃料种类繁多，普通加油加气加电站均可，无需额外增加能量补充站点，为应用普及打下基础。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。