疊加沖壓制氧火箭工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]疊加沖壓制氧火箭工作方法涉及屬于航空及航天技術(shù)領(lǐng)域。用于未來空天飛機(jī)發(fā)動機(jī)及空天飛行器發(fā)動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]盡管航天飛機(jī)比起一次使用的運(yùn)載火箭前進(jìn)了一大步，但仍有諸如故障頻繁，費(fèi)用昂貴等許多不足。而空天飛機(jī)與航天飛機(jī)不同，它的地面設(shè)施簡單，維護(hù)使用方便，操作費(fèi)用低，在普通的大型機(jī)場上就能水平起飛和降落，具有一般航線班機(jī)的飛行頻率。這種飛機(jī)的外型與大型超音速噴氣客機(jī)相似，更多地具有飛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。，在大氣層飛行時(shí)，充分利用大氣中的氧氣。加之它可以上百次的重復(fù)使用，真正實(shí)現(xiàn)了高效能和低費(fèi)用的優(yōu)點(diǎn)。據(jù)估算，用它發(fā)射近地衛(wèi)星費(fèi)用只有航天飛機(jī)的1/5，而發(fā)射地球同步衛(wèi)星費(fèi)用只需1/10。使用疊加沖壓制氧火箭工作方法，制造的火箭可以使費(fèi)用降至1%.使火箭能夠勝任便大的運(yùn)載能力，飛行中消耗氧氣少，還可在大氣層中制備氧氣為太空飛行準(zhǔn)備，空天飛機(jī)及空天飛行器在即將到來的空間商務(wù)競爭中立于不敗之地。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]疊加沖壓制氧火箭工作方法簡而言之:頭部小火箭火焰噴射驅(qū)動第一套射流吸氣裝置〈內(nèi)吸氣涵道2 (或、與外吸涵道3)，吸氣室4、拉瓦爾噴嘴5、擴(kuò)散管(a)6>，在燃料加注點(diǎn)(a) 10、燃料加注點(diǎn)(b) 11加注火箭燃料，在點(diǎn)火處9點(diǎn)火或用拉瓦爾火焰點(diǎn)火，燃燒產(chǎn)生的噴射動力來驅(qū)動第二套射流吸氣裝置〈擴(kuò)散管(a)6、擴(kuò)散管bl5、外吸氣涵道(b)16、吸氣吼17>燃料加注點(diǎn)(c) 13、燃料加注點(diǎn)(d) 14加注液體、固體燃料及催化劑，在點(diǎn)處(b) 18點(diǎn)火或用擴(kuò)散管(a)6的火焰點(diǎn)火，在火箭燃燒室燃燒，產(chǎn)生的動力推動火箭飛行。
[0004]當(dāng)火箭速度能滿足沖壓吸氣條件時(shí)，頭部小火箭停止工作，由于高速度，使迎面過來的空氣被沖壓到內(nèi)吸涵道2、(或、與外吸氣涵道3)被沖壓到擴(kuò)散管(a)6中，與此同時(shí)在燃料加注點(diǎn)(a) 10及燃料加注點(diǎn)(b) 11加注火箭燃料，在點(diǎn)火處(a)9點(diǎn)火，與空氣混合的燃料在擴(kuò)散管內(nèi)燃燒并噴入擴(kuò)散管(b) 15中，中這個(gè)過程中燃料加注點(diǎn)(c) 13及燃料加注點(diǎn)(d) 14并加注火箭液體、固體火箭燃料及催化劑，被壓入擴(kuò)散管(b) 15混合，此過程會產(chǎn)生真空，真空經(jīng)外吸涵道(b) 16，吸氣吼聲17將已被沖壓空氣及吸入，與此同時(shí)另一部分空氣被沖壓至兩根沖壓吸氣管19中(開啟這兩根管子上的兩個(gè)閥門8，如有需要可在沖壓吸氣管前加注火箭燃料)，匯入擴(kuò)散管(b)15的尾部噴入后部火箭燃燒室7中，在點(diǎn)火處(b) 18或擴(kuò)散管(a) 6火焰點(diǎn)火，噴入火箭燃燒室燃燒，產(chǎn)生的推力使火箭飛行。
[0005]當(dāng)火箭速度產(chǎn)生的沖壓壓力能滿足制氧要求時(shí)，開啟制氧吸氣管20的四個(gè)閥門8，被沖壓的空氣經(jīng)制氧吸氣管20、進(jìn)入制氧設(shè)備21制氧、制氧后的非氧氣體及雜質(zhì)經(jīng)非氧排出管22 (開啟這兩根管上的閥門8)，排入火箭尾部喇B八口排出。
【附圖說明】
[0006]圖1是多根內(nèi)吸氣涵道疊加沖壓制氧火箭圖，如圖1所示，4根內(nèi)吸氣涵道2，從頭部小火箭I的前方穿入頭部小火箭I的內(nèi)部至吸氣室4穿出，這四根內(nèi)吸氣涵道是從頭部小火箭I內(nèi)部穿過的，被沖壓的空氣經(jīng)4根內(nèi)吸氣涵道進(jìn)入擴(kuò)散管(a)6，加入火箭燃料點(diǎn)火后，在擴(kuò)散管(a) 6燃燒產(chǎn)生的高速氣流，噴入擴(kuò)散管(b) 15 (并開啟閥門8)時(shí)，在此生產(chǎn)的真空會通過外吸氣涵道(b) 16及吸氣吼17將已被沖壓的空氣吸入，加入燃料點(diǎn)火燃燒后在燃燒室7中燃燒，使火箭飛行，與此同時(shí)另一部分空氣經(jīng)兩根沖壓吸氣管19 (開啟這兩根管上的閥門8，可將這兩根管設(shè)計(jì)成擴(kuò)散管狀，如需要可在這兩根擴(kuò)散管的小喇叭管口處加火箭燃料)，將沖壓的空氣及火箭燃料匯入擴(kuò)散管15大喇叭口中部，與擴(kuò)散管15內(nèi)的氣體及燃料混合、推入燃燒室7燃燒，使火箭飛行，當(dāng)火箭速度產(chǎn)生的沖壓壓力，能滿足氧氣液化制氧條件時(shí)，開啟兩根制氧吸氣管20 (可以將制氧吸氣管設(shè)計(jì)成擴(kuò)散管狀，使進(jìn)入的空氣進(jìn)一點(diǎn)壓縮，開啟這兩根管上的閥門8)，被沖壓的空氣經(jīng)制氧吸氣管20進(jìn)入制氧設(shè)備21制氧、制氧后的非氧氣體及雜質(zhì)，經(jīng)非氧排出管22排到火箭尾部喇叭口排出。
[0007]圖2是內(nèi)外吸氣涵道疊加沖壓制氧火箭圖，如圖2所示，4根內(nèi)吸氣涵道2，從頭部小火箭I的前方穿入內(nèi)部到外吸氣涵道3穿出(吸氣室與外吸氣涵道溶合)，被沖壓的空氣經(jīng)4根內(nèi)吸氣涵道和外吸氣涵道3進(jìn)入擴(kuò)散管(a)6，加入燃料點(diǎn)燃后，在擴(kuò)散管(a)6燃燒產(chǎn)生的高速氣流，噴入擴(kuò)散管(b)15(并開啟閥門8)，此過程生產(chǎn)的真空會通過外吸氣涵道(b) 16及吸氣吼17將已被沖壓的空氣吸入，加入火箭燃料被推入吸氣室7中、另一部分空氣經(jīng)兩根沖壓吸氣管19 (可將這兩根管設(shè)計(jì)成擴(kuò)散管狀，也可根據(jù)需要在擴(kuò)散管小喇叭管口處加入燃料，開啟這兩根管上的閥門8)，壓入擴(kuò)散管(b) 15的中部，與擴(kuò)散管(b)中的氣體匯合壓入燃燒室7中，使火箭飛行。當(dāng)火箭速度能夠滿足制氧條件時(shí)，開啟制氧吸氣管20上的兩個(gè)閥門8，被沖壓的空氣經(jīng)制氧設(shè)備21制氧，制氧后的非氧氣體及雜質(zhì)，經(jīng)非氧氣體排出管22 (開啟這兩根管上的閥門8)排到火箭尾部喇叭口處排出。
[0008]圖3是外吸氣涵道疊加沖壓制氧火箭圖，如附圖3所示，被沖壓的空氣，經(jīng)外吸氣涵道3進(jìn)入擴(kuò)散管(a) 6，加入火箭燃料點(diǎn)火后在擴(kuò)散管(a) 6燃燒產(chǎn)生的高速氣流，噴入擴(kuò)散管(b)15(開啟閥門8)中，這個(gè)過程會生產(chǎn)的真空，真空通過外吸氣涵道(b)16及吸氣吼17將已被沖壓的空氣及燃料吸入，點(diǎn)火后被推入吸氣室7中燃燒，另一部分被沖壓了的空氣經(jīng)兩根沖壓吸氣管19 (可將兩兩根管設(shè)計(jì)成擴(kuò)散管狀，如有需要可在這兩根擴(kuò)散管小喇叭管口處加注燃料，開啟這兩根擴(kuò)散管上的閥門8)，匯入擴(kuò)散管15中部，與擴(kuò)散管15中的氣體匯合，被推入燃燒室7中燃燒。當(dāng)火箭速度使沖壓的壓力能滿足氧氣液化制條件時(shí)，開啟制氧系統(tǒng)上的四個(gè)閥門8，被沖壓的空氣經(jīng)沖壓吸氣管20 (可將這兩個(gè)管設(shè)計(jì)成擴(kuò)散管狀，使空氣進(jìn)一步壓縮)，進(jìn)入制氧設(shè)備21制氧，制氧后的非氧氣體及雜質(zhì)，經(jīng)非氧氣體排出管22，排至火箭尾部喇叭口處排出。
[0009]圖4是單根內(nèi)吸氣涵道疊加沖壓制氧火箭圖，如圖4所示，I根內(nèi)吸氣涵道2，從頭部小火箭I前方正中央穿入內(nèi)部，到頭部小火箭I尾部正中央穿出，頭部小火箭I尾部拉瓦爾噴嘴5 (噴嘴群)，設(shè)在內(nèi)吸氣涵道2周圍的頭部小火箭尾部環(huán)形壁上，拉瓦爾噴嘴5(噴嘴群)的火焰噴射以漏斗狀交于一點(diǎn)，漏斗中內(nèi)會產(chǎn)生真空(原理近似于流體漩渦)，將空氣吸入經(jīng)內(nèi)吸氣涵道喇叭口壓縮，被拉瓦爾噴嘴5(噴嘴群)的火焰氣流噴入擴(kuò)散管(6)中，這個(gè)過程會產(chǎn)生真空，設(shè)置好交點(diǎn)與擴(kuò)散管間的距離或位置(是產(chǎn)生另一次真空的重要指示)，在射入擴(kuò)散管(a) 6后產(chǎn)生的真空為第二次吸氣，此設(shè)計(jì)有拉瓦爾噴嘴效應(yīng)(美國工程師玩法，乒乓球?qū)⑵古仪蚺膿羲?。網(wǎng)上有此資料)，在燃料加注點(diǎn)(a) 10、燃料加注點(diǎn)(b) 11加注燃料、在點(diǎn)火處(a) 9點(diǎn)火(或用拉瓦爾噴嘴5〈噴嘴群 > 點(diǎn)火)，混合空氣的火箭燃料在擴(kuò)散管(a) 6中燃燒，產(chǎn)生的高速氣流噴入擴(kuò)散管(b) 15 (開啟閥門8)，設(shè)置好擴(kuò)散管(a)6與擴(kuò)散管(b)15之間的間隙(產(chǎn)生真空的重要指標(biāo))，生產(chǎn)的真空(中就成為了第三次吸氣)會經(jīng)外吸氣涵道(b) 16及吸氣吼17將空氣吸入，被推入燃燒室7。當(dāng)火箭飛行速度能夠滿足沖壓吸氣條件時(shí)，頭部小火箭停止工作，空氣經(jīng)內(nèi)吸氣涵道2、吸氣室4、擴(kuò)散管(a)6、外吸氣涵道(b) 16、吸氣吼17、擴(kuò)散管(b) 15及兩根沖壓吸氣管19，開啟這兩個(gè)系統(tǒng)上的閥門8、在各燃料加注點(diǎn)加注火箭燃料，在各點(diǎn)火處點(diǎn)火，在燃燒室7燃燒。當(dāng)火箭速度產(chǎn)生的沖壓壓力能夠滿足制氧條件時(shí)，開啟制氧系統(tǒng)上的所有閥門8，空氣經(jīng)制氧吸氣管20，進(jìn)入制氧設(shè)備21，制氧后的非氧氣體及雜質(zhì)，經(jīng)非氧排出管22將其排至火箭尾部噴管喇叭口處排出。
[0010]圖5是樹枝狀內(nèi)吸氣涵道疊加沖壓制氧火箭圖，如圖5所示，I根內(nèi)吸氣涵道2從頭部小火箭I前方正中央穿入內(nèi)部到頭部小火箭I尾部正中央穿出，另外的四根內(nèi)吸氣涵道2由頭部小火箭I前方正中心外側(cè)穿入頭部小火箭I內(nèi)部，并在頭小火箭I內(nèi)部交于正中央的內(nèi)