壓氣機、燃燒室、渦輪三合一，思維又一次被這新型發動機所顛覆
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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，以及波轉子發動機、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。今天，小編為您詳細介紹其中一種波轉子發動機，也稱為衝壓轉子發動機。
波轉子發動機原理
波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。
波轉子發動機本質上是繞發動機軸旋轉的衝壓發動機，其原理是：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，燃燒后加熱，在其後的收斂-擴散形拉瓦爾噴管中再次膨脹加速
，並以超聲速噴出。
衝壓轉子發動機原理示意圖一
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。
衝壓轉子發動機原理示意圖二
波轉子發動機工作有以下四步：
1.當轉子轉動時，空氣與燃料填充滿內腔；
2.進口被封鎖，壓力開始上升，從而在腔內產生衝擊波；
3.壓縮空氣與燃料燃燒；
4.在燃燒過後，轉子轉動時，氣體通過排氣口釋放出來。
波轉子發動機工作步驟
波轉子發動機概念的產生
波轉子發動機是美國密西根大學和波蘭華沙科技大學正在開發的一種無活塞轉子發動機。
密歇根州立大學機械工程教授諾伯特·穆勒(Norbert Müller)是發明者之一，他說，這種緊湊型發動機僅有家用蒸鍋大小，需要的部件也比活塞式發動機少得多。這種發動機將不再需要活塞、連桿和汽缸。重量的減輕和燃油效率的提高「能在消耗同樣數量燃料的前提下，讓一輛裝備再生制動裝置的插電式混合動力車的行駛距離增加4倍，相應的二氧化碳排放量也會減少 80%」。不僅如此，該系統還能使製造成本降低30%。
新一代發動機原型—波轉子發動機
在傳統電火花點火發動機中，火花塞引燃汽缸中汽油和空氣的混合物，來推進活塞驅動曲柄軸，曲柄軸再帶動車輪旋轉。柴油發動機是通過活塞來高度壓縮燃料和空氣，將它們點燃。燃燒的氣體膨脹，將活塞推回去，進而帶動曲柄軸。
在波—轉子發動機設計中，產生動力的過程是在一個旋轉的渦輪中進行的。渦輪就像平放在桌面上的電腦風扇(轉子)，有許多彎曲的葉片和外殼。壓縮后的高溫空氣和燃料經過位於中央的軸，被導入葉片之間的空隙。當高度壓縮的混合氣體被點燃時，燃燒的氣體在有限空間里急速膨脹而形成衝擊波，壓縮剩餘部分的空氣；從外殼上反射回來的衝擊波也會進一步壓縮和加熱空氣。最後，經過壓縮和加熱的氣體會在恰當時機通過外殼釋放出去。壓縮氣體在彎曲的葉片上施加的力，和氣體噴射產生的力一起，驅動轉子旋轉，進而帶動曲柄軸。
相比於傳統的內燃機，波轉子發動機不使用以下幾點：
1.曲柄軸
2.閥門
3.冷卻系統
4.火花塞
5.變速器
6.活塞
波轉子發動機與傳統內燃機的對比
據波—轉子發動機的另一發明人，波蘭華沙科技大學(Warsaw University of Technology)的副教授雅努什·皮埃切納(JanuszPiechna)介紹說，從1906年起，工程師們就開始研究波—轉子裝置了，而且它們已經被用在了一些賽車的增壓器里。但是，穆勒說，裡面不穩定的氣流非常難控制。要想預測這些間歇性氣流極其複雜的非線性行為，需要進行精細的數值計算，這類計算一直都因為太過費時或不夠精確而無法達到要求，該問題直到近幾年才得以解決。目前，密歇根州立大學和其他一些研究機構正通過高模擬模擬，來輔助葉片幾何形狀的精密設計，以及精確到零點幾秒的燃燒時間控制，期望得到最佳性能。
車輛工程衝擊波汽車發動機
波轉子發動機的特點與優勢
1.波轉子利用衝擊波將能量從高能流體傳到低能流體，不僅提高了溫度，而且增加了低能流體的壓力。
2.如同所有的熱力發動機一樣，波轉子發動機的效率是由冷熱兩側之間的溫度差來控制的（見卡諾定理）。
發動機中空氣燃料混合物與燃燒釋放氣體的示意圖
3.相比於傳統的活塞式發動機（往複式發動機），波轉子發動機工作在一個更高的峰值溫度下，這在理論上會使它更有效。
4.它工作時無需冷卻系統，節省了發動機的重量。
5. 相比於渦輪發動機系統，波轉子發動機的轉速較小，轉子葉片的溫度較低，這會減輕材料應力，因此對材料的要求不高，同時製造和維護成本也較低。
6.早期的波轉子主要是實現軸向流動，其中，將熱壓縮空氣返回到渦輪機的掃氣過程是複雜的。而現在的波轉子發動機是採用徑向和周向流動，利用離心力進行清理。彎曲的通道相比於直通道為相同直徑的葉盤提供更大的長度，這使得波的傳播時間得到適當調整。
氣體徑向與軸向流動
研究現狀
相比於傳統內燃機設計，波轉子發動機有更好的能量利用率，並且可以潛在的節省重量。可能的應用包括可以減少大約1000磅（450kg）的重量的混合動力汽車充電電池。同比與傳統的活塞發動機，它有望擁有高達60%的效率、輕30%的重量以及便宜30%的製造價格，以減少90%的排放量。
密西根大學和華沙科技大學的研究人員稱：一個原型波轉子發動機和發電機可以取代目前的插電式混合動力汽車的備用發電機技術。該研究小組由機械工程諾伯特·穆勒副教授領導，美國能源ARPA-E計劃已經給予其250萬美金的資金支持。
波轉子發動機原型600
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