真空能发动机.pdf

高歌，现任北京航空航天大能源动力院动力工程及工程热物理科一级责任教授，航空发动机气动热力国防
重点实验室副主任，长期从事动力工程、工程热物理及流体力领域的教与科研工作，并在基础科研和多科
的应用技术领域取得了一系列的创新性是想克服直流式冲压发动机不能零速起飞的缺点。旋转冲压
发动机内部有一个转子，启动时首先用电力驱动，或是由其它起动机让转子高速旋转，气流进入转子后再
发生冲波，产生高压，利用转子本身的旋转制造一个超声速或者跨声速的入流，在旋转场里提高马赫数，
最后达到冲压的效果。美国一台一百千瓦级的旋转冲压发动机已经试运转成功了。
但旋转冲压发动机运用到航空发动机上有很大的难度，首先要解决发动机直径问题，飞机不可能安装
直径太大的发动机。另外，转子旋转以后燃烧系统如何配置，高超声速气流进来如何变成没有旋转，研制
出来以后能不能在效率、尺寸、推重比等方面和现有的涡轮发动机竞争，这都有待未来发展才能得出定论。
本来冲压发动机就是一个空筒子，现在有一个转子在发动机里面旋转，解决了低速启动的问题，但飞到高速以后，气流冲进来遇到了转子这样一个大障碍物，如何解决，还面临一系列的问题。高歌认为旋转冲压
发动机的前途将取决于一系列关键技术能否得到妥善解决。
脉冲爆震发动机、冲压发动机等这些新技术，依然没有摆脱传统的热机工作原理，只是改进而已，真
正的突破还要在其他方向上寻找。
有关龙卷风原理在航空发动机上的应用，高歌谈到：航空发动机最近显示了一些很有前途的研究方向，
就是有没有可能不利用压力膨胀过程来实现热功转换，而以往所有热机都是压力膨胀实现热功转换的。他
把研究方向瞄向了自然界的龙卷风。龙卷风不是利用压力过程而是利用旋涡，依靠龙卷风式的特殊旋涡的
旋转把热能变成机械能。高歌带领的研究人员已经在这方面做了大量试验和应用研究。
高歌指出，龙卷风的旋转能量来源对于研究大气流体力学的人来说，他们肯定可以明白无误地说，这
是龙卷风外围的热气流的热能提供的旋转能量，但有一些教条的人会说，“热力学上没有这一说法，热能变
成机械能必须要有压力膨胀过程！”实际上龙卷风在旋转过程中遵守着流体力学的一个定理，称为克罗科
（Crocco）定理。这个定理通俗地讲，就是在一个旋涡的外围，如果外边热里边冷，就产生了一个沿半径
方向内指的焓梯度，或是温度梯度，这个焓梯度越大，旋风的旋转强度就越大。如果在龙卷风外围有热量
加入的话，龙卷风就会得以强化。
高歌利用龙卷风的原理开发了一项“余热增推”技术，在不改变核心机的前提下可以轻而易举地获取发
动机推力的增加，增推效果相当可观。这项原理和技术是高歌首创的，并且在航空发动机上得到了验证，
有重大的实用价值。通过“余热增推”技术，