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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。今天，小编为您详细介绍其中一种波转子发动机，也称为冲压转子发动机。
波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。
波转子发动机本质上是绕发动机轴旋转的冲压发动机，其原理是：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。
冲压转子发动机原理示意图一
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。
冲压转子发动机原理示意图二
波转子发动机工作有以下四步：
1.当转子转动时，空气与燃料填充满内腔； 2.进口被封锁，压力开始上升，从而在腔内产生冲击波； 3.压缩空气与燃料燃烧； 4.在燃烧过后，转子转动时，气体通过排气口释放出来。
波转子发动机工作步骤
波转子发动机是美国密西根大学和波兰华沙科技大学正在开发的一种无活塞转子发动机。
密歇根州立大学机械工程教授诺伯特·穆勒(Norbert Müller)是发明者之一，他说，这种紧凑型发动机仅有家用蒸锅大小，需要的部件也比活塞式发动机少得多。这种发动机将不再需要活塞、连杆和汽缸。重量的减轻和燃油效率的提高“能在消耗同样数量燃料的前提下，让一辆装备再生制动装置的插电式混合动力车的行驶距离增加4倍，相应的二氧化碳排放量也会减少 80%”。不仅如此，该系统还能使制造成本降低30%。
新一代发动机原型—波转子发动机
在传统电火花点火发动机中，火花塞引燃汽缸中汽油和空气的混合物，来推进活塞驱动曲柄轴，曲柄轴再带动车轮旋转。柴油发动机是通过活塞来高度压缩燃料和空气，将它们点燃。燃烧的气体膨胀，将活塞推回去，进而带动曲柄轴。
在波—转子发动机设计中，产生动力的过程是在一个旋转的涡轮中进行的。涡轮就像平放在桌面上的电脑风扇(转子)，有许多弯曲的叶片和外壳。压缩后的高温空气和燃料经过位于中央的轴，被导入叶片之间的空隙。当高度压缩的混合气体被点燃时，燃烧的气体在有限空间里急速膨胀而形成冲击波，压缩剩余部分的空气；从外壳上反射回来的冲击波也会进一步压缩和加热空气。最后，经过压缩和加热的气体会在恰当时机通过外壳释放出去。压缩气体在弯曲的叶片上施加的力，和气体喷射产生的力一起，驱动转子旋转，进而带动曲柄轴。 相比于传统的内燃机，波转子发动机不使用以下几点：
1.曲柄轴
2.阀门 3.冷却系统 4.火花塞 5.变速器 6.活塞
波转子发动机与传统内燃机的对比
据波—转子发动机的另一发明人，波兰华沙科技大学(Warsaw University of Technology)的副教授雅努什·皮埃切纳(JanuszPiechna)介绍说，从1906年起，工程师们就开始研究波—转子装置了，而且它们已经被用在了一些赛车的增压器里。但是，穆勒说，里面不稳定的气流非常难控制。要想预测这些间歇性气流极其复杂的非线性行为，需要进行精细的数值计算，这类计算一直都因为太过费时或不够精确而无法达到要求，该问题直到近几年才得以解决。目前，密歇根州立大学和其他一些研究机构正通过高仿真模拟，来辅助叶片几何形状的精密设计，以及精确到零点几秒的燃烧时间控制，期望得到最佳性能。
车辆工程冲击波汽车发动机
1.波转子利用冲击波将能量从高能流体传到低能流体，不仅提高了温度，而且增加了低能流体的压力。
2.如同所有的热力发动机一样，波转子发动机的效率是由冷热两侧之间的温度差来控制的（见卡诺定理）。
发动机中空气燃料混合物与燃烧释放气体的示意图
3.相比于传统的活塞式发动机（往复式发动机），波转子发动机工作在一个更高的峰值温度下，这在理论上会使它更有效。
4.它工作时无需冷却系统，节省了发动机的重量。
5. 相比于涡轮发动机系统，波转子发动机的转速较小，转子叶片的温度较低，这会减轻材料应力，因此对材料的要求不高，同时制造和维护成本也较低。
6.早期的波转子主要是实现轴向流动，其中，将热压缩空气返回到涡轮机的扫气过程是复杂的。而现在的波转子发动机是采用径向和周向流动，利用离心力进行清理。弯曲的通道相比于直通道为相同直径的叶盘提供更大的长度，这使得波的传播时间得到适当调整。
气体径向与轴向流动
相比于传统内燃机设计，波转子发动机有更好的能量利用率，并且可以潜在的节省重量。可能的应用包括可以减少大约1000磅（450kg）的重量的混合动力汽车充电电池。同比与传统的活塞发动机，它有望拥有高达60%的效率、轻30%的重量以及便宜30%的制造价格，以减少90%的排放量。
密西根大学和华沙科技大学的研究人员称：一个原型波转子发动机和发电机可以取代目前的插电式混合动力汽车的备用发电机技术。该研究小组由机械工程诺伯特·穆勒副教授领导，美国能源ARPA-E计划已经给予其250万美金的资金支持。
波转子发动机原型600
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