一种喷气式发动机喷水加力装置及喷气式发动机的制作方法

1.本实用新型涉及发动机技术领域，具体而言，涉及一种喷气式发动机喷水加力装置及喷气式发动机。


背景技术：

2.发动机(engine)是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，1816年英国(苏格兰)的r.斯特林所发明了第一个外燃机，后被瓦特改良为蒸汽机，汽轮机即以蒸汽机为动力的设备。
3.现有喷气式发动机是以高温气流的压力为动力的设备，针对于喷气发动机的高温气流，在其中加入雾化水，利用水蒸发为高温饱和蒸汽，以水蒸气的压力来提升发动机的动力，达到余热利用，给发动机增加动力的效果。因此，现有技术还有待提高。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种喷气式发动机喷水加力装置及喷气式发动机，其能够针对于现有技术的不足，提出解决方案，具有发动机余热利用，节能，增加动力，发动机温度保护的效果和结构原理不复杂的特点。
5.本实用新型的实施例是这样实现的：
6.第一方面，提出一种喷气式发动机喷水加力装置，设置于发动机本体，包括彼此通过管道连接的喷水结构和喷水加力组件，所述喷水结构设置于发动机本体内，所述喷水加力组件设置于发动机本体外，所述喷水加力组件包括依次连接的压力流量控制器、过滤器、水泵和供水箱；所述压力流量控制器与所述喷水结构通过管道连接。
7.进一步，在本实用新型的一些实施例中，所述喷水结构为雾化喷水器，所述雾化喷水器设置于发动机本体的加力燃烧室内。
8.进一步，在本实用新型的一些实施例中，所述压力流量控制器通过管道经发动机本体的排放口延伸至加力燃烧室处与所述雾化喷水器连接。
9.进一步，在本实用新型的一些实施例中，还包括固定架，所述固定架设置于发动机本体外，所述喷水加力组件，雾化喷水器，管道等通过固定架与发动机本体固定连接。
10.第二方面，还提出了一种喷气式发动机，包括上述的喷水加力装置。
11.进一步，在本实用新型的一些实施例中，所述喷水结构为雾化喷水嘴，所述雾化喷水嘴设置于发动机本体的动力燃烧室。
12.进一步，在本实用新型的一些实施例中，所述压力流量控制器通过管道与所述雾化喷水嘴连接，所述雾化喷水嘴是嵌接固定于发动机本体的动力燃烧室侧壁，所述管道远离所述压力流量控制器的一端贯穿发动机本体外壳与所述雾化喷水嘴连接，全部组件与发动机实现一体化设置。
13.本实用新型实施例至少具有如下优点或有益效果：
14.效果一，增加动力效果。本实用新型通过采用包括彼此通过管道连接的喷水结构
和喷水加力组件，所述喷水结构设置于发动机本体内，所述喷水加力组件设置于发动机本体外，所述喷水加力组件包括依次连接的压力流量控制器、过滤器、水泵和供水箱，所述压力流量控制器与所述喷水结构连接的技术方案；当喷水结构设置于动力燃烧室或者加力燃烧室时，能源燃料在动力燃烧室中燃烧产生高温燃烧气流经过喷水结构时，喷水结构喷洒出清水，两者发生接触，使得清水迅速加热汽化膨胀，气流压力迅速增大实现排出的动力输出增加，从而提高发动机整体动力输出效果。
15.效果二，发动机温度保护。本实用新型同样是通过在动力燃烧室或者加力燃烧室设置的喷水结构，由于动力燃料在动力燃烧室中燃烧后，温度非常高，经过喷水结构后，喷洒出的清水迅速汽化，除了膨胀增加气流压力，提升气流排出时动力以外，还可以使得排出的气流实现一定程度的降温，从而对涡轮机叶片起到一定程度的降温，可以降低叶片制造成本，延长其使用寿命。进而实现整体的发动机温度保护，延长发动机使用寿命。
16.效果三，结构原理不复杂。本实用新型不大改变原有的发动机结构，只是在其原发动机上增设喷水结构，喷水结构的输入端利用输水管和固定架体与发动机本体连接；或者喷水结构和发动机一体化设置，结构原理不复杂，建造使用成本低廉，推广使用过程中不存在成本的壁垒，能够带来较好的企业效益。
17.效果四，水的蒸发增压效果是利用了发动机将要喷出的高温气流的余热，节能增力，有很好的社会效益。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本实用新型实施例1结合发动机的整体结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例2结合发动机的整体结构示意图；
21.图3为本实用新型实施例3结合发动机的整体结构示意图；
22.图4为本实用新型实施例1的第一种雾化喷水器剖面结构示意图；
23.图5为本实用新型实施例1的第二种雾化喷水器剖面结构示意图；
24.图标：1-进气口，2-进气通道，3-进气风扇，4-主轴，5-压缩机，6-动力燃烧室，7-涡轮机，8-加力燃烧室，9-出气部，10-出气口，11-输水管，12-压力流量控制器，13-过滤器，14-水泵，15-供水箱，16-固定架，17a-雾化喷水器一，17b-雾化喷水器二，18-发动机本体，19-外涵道，20-内涵道，21-分配器，22-雾化喷水嘴，23-雾化喷水器座，24-加强圈，25-喷油嘴一，26-喷油嘴二，27-第一喷水头，28-第二喷水头。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以倾斜。
30.在本实用新型实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
31.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.需要提前说明的是，本实用新型的雾化喷水器有多种形式，此处列举两例，可以如图4所示17a型，也可以如图5所示17b型。
33.实施例1
34.请参照图1，图4(或者图5)所示。具体如图1，图5所示为本实用新型的第一种实施例。这里需要说明的是，本实施例的喷水结构采用的是如图4所示的雾化喷水器一17a(也可用图5雾化喷水器二17b)；本实施例采用的雾化喷水器一17a包括雾化喷水器座23，雾化喷水器座23上按圆周均布有多个分配器21，每个分配器21上有多个从内向外排列的雾化喷水嘴22，外圆周设加强圈24。该实施例雾化喷水器一17a设置于加力式喷气式发动机的加力燃烧室8内的前部，通过输水管11经发动机尾端出气口10与设于发动机本体外部的喷水加力装置组件：压力流量控制器12，过滤器13，水泵14，供水箱15依次连接，以上全部组件通过固定架16与发动机本体连接固定。
35.本实施例提出一种喷气式发动机喷水加力装置，设置于图1所示的加力式喷气发动机本体上，加力式喷气发动机本体设置有彼此连接的进气部、送气部和出气部9；在本实施例中，所述进气部包括进气口1和进气通道2，所述进气口1设置有进气风扇3，所述进气口1连通有进气通道2，所述进气通道2连通有送气部，所述送气部包括外涵道19和内涵道20，所述外涵道19与所述加力燃烧室8连通，所述内涵道20中设置有压缩机5，所述内涵道20与所述动力燃烧室6连接，动力燃烧室6设置有喷油嘴一及点火装置，动力燃烧室6的出口后部设置有涡轮机7，所述涡轮机7，压缩机5和进气风扇3通过主轴4连接；动力燃烧室6与加力燃
烧室8连接，加力燃烧室8的前部设置有喷油嘴一及点火装置，后续设置有雾化喷水器一17a；加力燃烧室8与出气部9连接，出气部9设有出气口10。
36.在具体实施时，本实用新型在工作时，空气在进气风扇3的作用下从进气口进入进气通道2，进入后，其中部分经内涵道20进入到压气机5进行压缩后进入动力燃烧室6，在动力燃烧室6中通过喷油嘴一喷射出燃料，并充分燃烧，生成高温燃烧气流，气体膨胀，气流压力提升；高压高温燃烧气流在通过涡轮机7推动涡轮机7旋转工作，高压高温燃烧气流再通过雾化喷水器时，雾化喷水器喷洒出清水，雾状清水和高温燃烧气流两者发生接触，由于温度很高，使得清水迅速加热汽化膨胀，气流压力迅速增大，实现排出的动力输出增加，实现加力效果。
37.在具体实施时，本实施例实用新型的基本工作原理是这样实现的：
38.在进气风扇3的作用下，空气流从进气口1进入进气通道2，在进气通道2内气流分两路，第一路经外涵道19直接进入加力燃烧室8，作为二次燃烧加力的备用气流；第二路经内涵道20进入压缩机压缩提压后进入动力燃烧室6，在动力燃烧室内喷油嘴一25喷入燃油并燃烧，气流温度可达1800k以上，气流膨胀压力迅速提高；高温高压气流再进入涡轮机7，推动涡轮机7运转；涡轮机7通过主轴4与压缩机5，进气风扇3连接并一体运转，形成了一个工作循环；对涡轮机7做功后的高温高压气流再进入加力燃烧室8与外涵道气流混合；混合后的气流进一步膨胀增压经出气部9，出气口10喷出，气流喷出的反作用力使发动机获得推动力；
39.在发动机需要获得更大推动力的情况下，在加力燃烧室8中通过喷油嘴二再次喷入燃油与外涵道19进来的气流混合并燃烧提高气流的温度，气流再次膨胀增压，使发动机获得更大的推动力；
40.本实用新型是在加力燃烧室8中装置雾化喷水器17a(或17b)，雾化喷水器由分配器21，雾化喷水嘴22，雾化喷水器座23，加强圈24；组成；雾化喷水器的最大直径小于出气口10的直径，可从出气口10直接装入加力燃烧室8中；雾化喷水器通过输水管11与设置在发动机外部的雾化喷水结构组件—压力流量控制器12，过滤器13，水泵14，供水箱15连接；雾化喷水器17a(或17b)，输水管11，压力流量控制器12，过滤器13，水泵14，供水箱15通过设置在发动机尾部外面的固定架16与发动机本体18固定连接；
41.水泵14从供水箱15中吸取水并加压，水通过过滤器13滤去杂质经压力流量控制器12定时定量通过输水管11进入雾化喷水器座23，水进一步的进入各个分配器21，再从雾化喷水嘴22喷出；
42.水从雾化喷水器中以雾状喷入高温高压气流中，水受热蒸发生成高温饱和蒸汽，体积迅速膨胀，气流压力提升，水蒸气加入气流后也增加了气流的质量，使从发动机尾端出气口10喷出的气流增加了压力和质量，发动机获得更大推力；
43.实施例2
44.请参照图2所示，本实施例提供一种加力式喷气式发动机喷水加力装置，本实施例与实施例1基本一致，区别技术特征在于，不是独立的雾化喷水结构，雾化喷水结构与加力式喷气发动机本体做一体化设计，喷水结构为雾化喷水嘴22；所述多个雾化喷水嘴22圆周均布设置于发动机本体的动力燃烧室6出口处侧壁，所述管道远离所述压力流量控制器12的一端贯穿发动机本体外壳与所述雾化喷水嘴22连接，实现一体化设置。具体如图2所示。
45.本实施例提出了另一种加力式喷气式发动机喷水加力装置方案，以原加力式喷气式发动机为基础，将雾化喷水嘴22设在燃烧室出口处按圆周多点均布；输水管11，压力流量控制器12，过滤器13，水泵14，供水箱15按发动机整体要求合理布局；
46.本实施例的运作原理与图1基本一致，所不同的是雾化喷水嘴22的位置设在燃烧室出口处，雾化水在此处与高温高压气流混合就开始蒸发膨胀给气流增力压力，增加压力后的气流可对涡轮机7做功，更好的发挥了雾化喷水加力装置的效能；雾化水蒸发吸热降低了气流的温度，可使涡轮机7在较低温度环境下工作，对发动机有一定的保护作用，涡轮机7叶片可不用耐特高温度的材料制造，降底了制造成本。
47.实施例3
48.如图3所示为本实用新型的第三种实施例。一种没有加力燃烧室8的喷气式发动机与喷水结构一体化设计方案。
49.具体结构如下：本实施例设置于发动机本体，所述发动机本体设置有彼此连接的进气部、送气部和出气部9，所述进气部包括进气口1和进气风扇3，进气通道2；所述进气风扇3设置于发动机的进气口1，所述进气口1另一端连通有进气通道2，所述进气通道2与所述送气部连通，所述进送气部包括外涵道19和内涵道20，所述外涵道19与所述装置内涵道本体外部连通，所述内涵道20处装有压缩机5，内涵道的压缩机后端与动力燃烧室6连接，所述动力燃烧室6的尾部设置有涡轮机7，所述动力燃烧室6与出气部9连接，出气部9设有出气口10。所述压缩机5、涡轮机7和进气风扇3通过轴4连接。所述喷水结构包括雾化喷水嘴22，所述雾化喷水嘴22通过输水管11连接有装置组件，所述装置组件设置于所述发动机本体外部。所述装置组件包括依次连接的压力流量控制器12、过滤器13、水泵14和供水箱15，所述喷水装置组件和发动机本体18一体化设置。
50.在具体实施时，本实用新型的基本工作原理是这样实现的：在进气风扇3的作用下，空气流从进气口1进入进气通道2，在送气部内气流分两路，分别进入外涵道19内涵道20；进入内涵道20的气流经压缩机压缩增压进入动力燃烧室6，喷油嘴一喷出燃油并燃烧，气体受热膨胀，气流温度,压力迅速提高，高温高压气流经动力燃烧室出口时，雾化喷水嘴22喷出雾状水与高温高压气流混合，水受热蒸发生成高温饱和蒸汽，体积迅速膨胀，气流压力再提升并作用在涡轮机7上推动涡轮机7旋转；涡轮机7，压缩机5，进气风扇3通过主轴4连接实现联动；对涡轮机7作过功的高温高压混合气流通过出气部9的出气口10喷出；进入外涵道19的气流从内涵道20本体外壁掠过与尾喷气流混合；水蒸气对气流的增压作用和增加气流的质量作用,其效果是提升了发动机的推力；水的蒸发吸热降低了气流的温度，可使涡轮机7在较低温度环境下工作，对发动机有一定的保护作用；气流降温后,涡轮机7叶片可不用耐特高温度的材料制造，降低了制造成本。
51.图3只显示了一体化设计中雾化喷水嘴22的位置；供水箱15、水泵14、过滤器13、压力流量控制器12等根据一体化优化设计方案统筹安排。
52.综上，本实用新型的实施例提供一种在喷气式发动机的高温燃气流中，通过喷水结构喷入雾状水产生高温饱和蒸汽,用蒸汽的彭胀力增加气流压力,使从发动机尾口喷出的气流有更高的压力.更高的速度和更多的气体质量,从而使发动机获得更高的推力和速度。本实用新型有对发动机余热利用实现节能,增加发动机动力和对发动机有一定的保护作用,提高发动机使用寿命的效果。具体效果如下：
53.第一方面：独立型喷水加力装置。喷水加力装置独立于与发动机本体，通过固定架固定喷水加力组件：
54.效果一：独立型喷水加力装置，应用于有加力燃烧室8的喷气式发动机上，不需要对原发动机进行改造，实施简便省事，成本低廉，原理不复杂有较好的企业效益；
55.效果二：独立型喷水加力装置，雾化喷水器设在加力燃烧室8中，雾状水喷入高温高压燃气流中迅速蒸发成饱和蒸汽，在水蒸气膨胀力地作用下气流压力提高，发动机获得更高推力；
56.效果三：水蒸气增加了气流的质量，喷出气流的质量越大，发动机获得的推力越大；
57.效果四：雾状水喷在加力燃烧室8中的高温气流中蒸发，利用蒸汽做功是对高温气流余热的再利用，有节约能源和降低发动机运行成本的效果；
58.第二方面：喷水加力装置与发动机本体一体化设置
59.效果五，雾化喷水嘴22设在动力燃烧室出口处，高温气流在进入涡轮机7前就获得了水蒸气的增压效果，增压气流对涡轮机7作功，发挥了双重的加力效果；
60.效果六：雾化喷水嘴22设在动力燃烧室出口处，水蒸发吸热，降低了气流的温度，使涡轮机7处在较低温度的工作环境下，涡轮机7叶片可不用耐特高温材料制作，降低了制造成本；
61.效果七：较低温度的气流对发动机起到一定的保护作用，可延长发动机的使用寿命；
62.效果八：一体化设计使发动机更紧凑；
63.效果九：发动机尾喷气流降温并混有大量水蒸气，可降低远红外侦察功能，对战斗机隐身性能有一定提高。
64.综上，本实用新型的实施例提供一种喷气式发动机的喷水加力装置，其能够针对于现有技术的不足，具体提出增加喷水结构，利用清水在高温下的迅速汽化，膨胀带来的高压，实现动力的提升，具有增加动力效果，发动机温度保护，余热利用节能，结构原理不复杂的特点，非常适合在发动机技术领域内进行推广使用。通过喷水结构在加力燃烧室8内给燃烧高温气流中喷入雾化水产生高温饱和蒸汽,用蒸汽的彭胀力增加气流压力,使从发动机尾口喷出的气流有更高的压力.更高的速度和更多的气体质量,从而使发动机获得更高的推力和速度。本实用新型有对发动机余热利用节能,增加发动机动力和对发动机有一定的保护作用,提高发动机使用寿命的效果。
65.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种喷气式发动机喷水加力装置，设置于发动机本体，其特征在于，包括彼此通过管道连接的喷水结构和喷水加力组件，所述喷水结构设置于发动机本体内，所述喷水加力组件设置于发动机本体外，所述喷水加力组件包括依次连接的压力流量控制器、过滤器、水泵和供水箱，所述压力流量控制器与所述喷水结构连接。2.根据权利要求1所述的喷气式发动机喷水加力装置，其特征在于，所述喷水结构为雾化喷水器，所述雾化喷水器设置于发动机本体的加力燃烧室。3.根据权利要求2所述的喷气式发动机喷水加力装置，其特征在于，所述压力流量控制器通过管道经发动机本体的排放口延伸至加力燃烧室处与所述雾化喷水器连接。4.根据权利要求3所述的喷气式发动机喷水加力装置，其特征在于，还包括固定架，所述固定架设置于发动机本体外，所述喷水加力组件及雾化喷水器和连接管道通过固定架连接固定在发动机本体上。5.根据权利要求1所述的喷气式发动机喷水加力装置，其特征在于，所述喷水结构为雾化喷水嘴，所述雾化喷水嘴设置于发动机本体的动力燃烧室。6.根据权利要求5所述的喷气式发动机喷水加力装置，其特征在于，所述压力流量控制器通过管道与所述雾化喷水嘴连接，所述雾化喷水嘴是嵌接固定于发动机本体的动力燃烧室侧壁，所述管道远离所述压力流量控制器的一端贯穿发动机本体外壳与所述雾化喷水嘴连接，实现一体化设置。7.一种喷气式发动机，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的喷水加力装置。

技术总结
本实用新型提供一种喷气式发动机喷水加力装置，涉及发动机技术领域。包括彼此通过管道连接的喷水结构和喷水加力组件，所述喷水结构设置于发动机本体内，所述喷水加力组件设置于发动机本体外，所述喷水加力组件包括依次连接的压力流量控制器、过滤器、水泵和供水箱，所述压力流量控制器与所述喷水结构连接。该装置具有发动机余热利用，增加发动机动力和对发动机有温度保护的效果，有结构原理不复杂的特点。增加发动机动力和对发动机有一定的保护作用,提高发动机使用寿命的效果。本实用新型还提供一种应用有上述喷水加力装置的喷气式发动机，具有相同的有益效果。具有相同的有益效果。具有相同的有益效果。


技术研发人员：高嘉玺
受保护的技术使用者：高嘉玺
技术研发日：2022.10.24
技术公布日：2023/6/7