發動機課堂｜新概念發動機和新能源發動機

新概念發動機主要包括脈衝爆震發動機、特種用途發動機、衝壓轉子發動機、波轉子發動機、激波聚焦起爆爆震發動機、離子發動機或等離子體發動機等。

脈衝爆震發動機是一種利用脈衝式爆震波產生推力的新概念發動機，包括吸氣式脈衝爆震發動機（PDE）和脈衝爆震火箭發動機（PDRE）兩種類型。理論計算認為，這種發動機的性能明顯高於帶加力的渦輪風扇發動機，當置於發動機外涵的PDE以100Hz頻率工作時，發動機的總推力、單位推力以及耗油率都比普通帶加力燃燒室的發動機改善一倍。

旋轉閥多燃燒室脈衝爆震發動機結構示意圖

爆震發動機工作原理圖

特種用途發動機主要是指微型無人機用的超微型發動機，包括微型活塞式柴油發動機、以燃油或氫為燃料的微型渦噴發動機、微型線性電動機等。這些微型動力大多基於微機電技術(MEMS)、納米技術、量子技術製造，其共同特點是小巧緊湊，功率密度大，轉速高，重量一般不超過10克，尺寸在幾毫米至十幾毫米之間，功率為幾瓦至數十瓦（推力十幾克），主要裝備尺寸在15厘米以下的各種微型飛行器，廣泛用於遠距離感測、通信中繼、電子干擾、檢測生化武器以及近距離作戰等。

採用超微型發動機的微型飛行器

微型活塞發動機

衝壓轉子發動機是一種集衝壓發動機技術和燃氣渦輪發動機技術為一體的新概念發動機。衝壓轉子發動機本質上是繞發動機軸旋轉的衝壓發動機，由於高速旋轉，使氣流以相對馬赫數2到3的速度進入衝壓轉子，經激波壓縮過程轉變為亞聲速，燃燒後加熱，在其後的收斂-擴散形拉法爾噴管中再次膨脹加速，並以超聲速噴出，所以衝壓轉子本身既是壓氣機又是燃燒室同時又是渦輪，從而大大簡化了發動機的結構。

航空工程師們正在不斷探索、試驗尋求航空煤油以外能源作為飛行器用的能源，例如太陽能、核能等，它能使飛行器長期在空中飛行，以該類能源為動力的飛行器可以實現不著陸的長期不間斷巡航，人員與物資的轉運、補充則通過短距轉運飛行器實施，從而可形成重要城市及洲際的環球定期航班，並可作為高空無限航時的偵察、通信中繼、環境監測、氣象觀察等軍民用飛行器的動力裝置，可部分代替衛星的功能。另外還有些能源具有環保低污染或無污染、儲量充足、可再生等特點，如氫、天然氣、燃料電池、微波、激光動力、航空生物燃料等。新能源發動機必將在21世紀的航空動力技術上佔據重要的一席之地。

太陽能動力飛機

氫能源汽車

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  文章來源於中國航空學會動力分會。



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  主要內容來源於劉大響院士、陳光教授撰寫的航空動力科普書《航空發動機：飛機的心臟》。



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  加工編輯：Ｇ＠航空知識

風上風雲｜雲端故事

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