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发动机科普知识(36):新概念发动机和新能源发动机必将登上历史舞台

发布时间:2015-11-27
发动机科普知识(36):新概念发动机和新能源发动机必将登上历史舞台

??? 新概念发动机主要包括脉冲爆震发动机、特种用途发动机、冲压转子发动机,以及波转子发动机、激波聚焦起爆爆震发动机、离子发动机或等离子体发动机等。
??? 脉冲爆震发动机是一种利用脉冲式爆震波产生推力的新概念发动机,包括吸气式脉冲爆震发动机(PDE)和脉冲爆震火箭发动机(PDRE)两种类型。理论计算认为,这种发动机的性能明显高于带加力的涡轮风扇发动机,当置于发动机外涵的PDE以100Hz的频率工作时,发动机的推力、耗油率和单位推力都比普通带加力燃烧室的发动机改善一倍。
??? 特种用途发动机主要是指微型无人机用的超微型发动机,包括微型活塞式柴油发动机、以燃油或氢为燃料的微型涡喷发动机、微型线性电动机等。这些微型动力大多基于微机电技术(MEMS)、纳米技术、量子技术制造,其共同特点是小巧紧凑,功率密度大,转速高,重量一般不超过10克,尺寸在几毫米至十几毫米之间,功率为几瓦至数十瓦(推力十几克),主要装备尺寸在15厘米以下的各种微型飞行器,广泛用于远距离传感、通信中继、电子干扰、检测生化武器以及近距离作战等。
??? 冲压转子发动机是一种集冲压发动机技术和燃气涡轮发动机技术为一体的新概念发动机。冲压转子发动机本质上是绕发动机轴旋转的冲压发动机,由于高速旋转,使气流以相对马赫数2到3的速度进入冲压转子,经激波压缩过程转变为亚声速,燃烧后加热,在其后的收敛-扩散形拉瓦尔喷管中再次膨胀加速,并以超声速喷出,所以冲压转子本身既是压气机又是燃烧室同时又是涡轮,从而大大简化了发动机的结构。
??? 航空工程师们正在不断探索、试验寻求航空煤油以外的能源作为飞行器用的能源,例如太阳能、核能等,它能使飞行器长期在空中飞行,以该类能源为动力的飞行器可以实现不着陆的长期不间断巡航飞行,人员与物资的转运、补充则通过短距转运飞行器实施,从而可形成重要城市及洲际的环球定期航班,并可作为高空无限航时的侦察、通信中继、环境监测、气象观察等军民用飞行器的动力装置,可部分代替卫星的功能。另外还有些能源具有环保低污染或无污染、储量充足、可再生等特点,如氢、天然气、燃料电池、微波、激光动力、航空生物燃料等。新能源发动机必将在21世纪的航空动力技术上占据重要的一席之地。







旋转阀多燃烧室脉冲爆震发动机结构示意图





采用超微型发动机的微型飞行器










太阳能无人机