拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭的工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭的工作方法涉及屬于航空及航天技術(shù)領(lǐng)域。用于未來(lái)的空天飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)及空天飛行器發(fā)動(dòng)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(jiǎn)單，維護(hù)使用方便，操作費(fèi)用低，在普通的大型機(jī)場(chǎng)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?lài)姎饪蜋C(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。空天飛及空天飛行器在即將到來(lái)的空間商務(wù)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭可以在零速起飛、主動(dòng)吸氣及加注燃料是靠頭部小火箭I驅(qū)動(dòng)射流吸氣裝置完成的，進(jìn)入太空時(shí)關(guān)閉所有的閥門(mén)8，使用傳統(tǒng)液氫及液氧燃燒方式飛行、在太空工作完畢返回大氣層，頭部小火箭再一次點(diǎn)火，啟動(dòng)拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣火箭返回地面，拉瓦效應(yīng)火箭的工作原理是依據(jù)美國(guó)工程師利用拉瓦爾噴嘴，一端建立正壓，另一端建立負(fù)壓，使乒乓球達(dá)到超聲速擊碎乒乓球拍(見(jiàn)實(shí)質(zhì)審查參考資料的拉瓦爾噴嘴部份)，將此技術(shù)用在火箭推進(jìn)系統(tǒng)中，使火箭飛行的更快，并且在飛行過(guò)程中有制氧功能。
【附圖說(shuō)明】
[0004]圖1是多根內(nèi)吸氣涵道拉瓦爾喂■嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭圖，如圖1所不，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(guò)的，頭部小火箭點(diǎn)燃后(是需要液氧進(jìn)行燃燒的傳統(tǒng)火箭)，拉瓦爾噴嘴5的火焰噴入擴(kuò)散管6時(shí)會(huì)產(chǎn)生的真空(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的噴射器部份)將空氣經(jīng)四根內(nèi)吸氣涵道2吸至吸氣室4加注火箭燃料，空氣及燃料經(jīng)擴(kuò)散管6進(jìn)入燃燒室7中燃燒，火焰氣流經(jīng)拉瓦爾噴嘴16噴入擴(kuò)散18中，這時(shí)真空室17會(huì)產(chǎn)生真空(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的噴射器部份)拉瓦爾噴嘴16會(huì)產(chǎn)生拉瓦爾噴嘴效應(yīng)(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的拉瓦爾噴嘴部份)，當(dāng)多根內(nèi)吸氣涵道拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭的速度，使迎面而來(lái)的空氣產(chǎn)生的壓力能夠達(dá)到制條件時(shí)，另一部份空氣經(jīng)兩根制氧吸氣管13，匯入制氧氣設(shè)備14進(jìn)行氧氣制造，氧氣分離后非氧氣體及雜質(zhì)經(jīng)非氧排出管15經(jīng)火箭尾部噴管下方排出。
[0006]圖2是多根內(nèi)吸氣涵道及單個(gè)外吸氣涵道拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭圖，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 (吸氣室4與外吸氣涵道3溶合)穿出，頭部小火箭點(diǎn)燃后(是需要液氧進(jìn)行燃燒的傳統(tǒng)火箭)，拉瓦爾噴嘴5的火焰噴入擴(kuò)散管6時(shí)會(huì)產(chǎn)生的真空(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的噴射器部份)空氣經(jīng)四根內(nèi)吸氣涵道2及外吸氣涵道3吸入加注火箭燃料，空氣及燃料經(jīng)擴(kuò)散管6進(jìn)入燃燒室7中燃燒，火焰氣流經(jīng)拉瓦爾噴嘴16噴入擴(kuò)散18中，這時(shí)真空室17會(huì)產(chǎn)生真空(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的噴射器部份)拉瓦爾噴嘴16會(huì)產(chǎn)生拉瓦爾噴嘴效應(yīng)(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的拉瓦爾噴嘴部份)，當(dāng)多根內(nèi)吸氣涵道及單個(gè)外吸氣涵道拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭的速度，使迎面而來(lái)的空氣產(chǎn)生的壓力能夠達(dá)到制條件時(shí)，另一部份空氣經(jīng)兩根制氧吸氣管13，匯入制氧氣設(shè)備14進(jìn)行氧氣制造，氧氣分離后非氧氣體及雜質(zhì)經(jīng)非氧排出管15經(jīng)火箭尾部噴管下方排出。
[0007]圖3是單個(gè)外吸氣涵道拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭圖，如附圖3所示，頭部小火箭點(diǎn)燃后(是需要液氧進(jìn)行燃燒的傳統(tǒng)火箭)，拉瓦爾噴嘴5的火焰噴入擴(kuò)散管6時(shí)會(huì)產(chǎn)生的真空(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的噴射器部份)將空氣經(jīng)單個(gè)外吸氣涵道3吸至吸氣室4加注火箭燃料，空氣及燃料經(jīng)擴(kuò)散管6進(jìn)入燃燒室7中燃燒，火焰氣流經(jīng)拉瓦爾噴嘴16噴入擴(kuò)散18中，這時(shí)真空室17會(huì)產(chǎn)生真空(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的噴射器部份)拉瓦爾噴嘴16會(huì)產(chǎn)生拉瓦爾噴嘴效應(yīng)(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的拉瓦爾噴嘴部份)，當(dāng)單個(gè)外吸氣涵道拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭的速度，使迎面而來(lái)的空氣產(chǎn)生的壓力能夠達(dá)到制條件時(shí)，另一部份空氣經(jīng)兩根制氧吸氣管13，匯入制氧氣設(shè)備14進(jìn)行氧氣制造，氧氣分離后非氧氣體及雜質(zhì)經(jīng)非氧排出管15經(jīng)火箭尾部噴管下方排出。
[0008]圖4是單內(nèi)吸氣涵道(帶拉爾噴嘴群)拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭圖，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，頭部小火箭點(diǎn)燃后，火焰噴入擴(kuò)散管6會(huì)產(chǎn)生真空(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的噴射器部份)空氣經(jīng)樹(shù)枝狀內(nèi)吸氣涵道2吸至吸氣室4加注火箭燃料，空氣及燃料經(jīng)擴(kuò)散管5進(jìn)入燃燒室7中燃燒，火焰氣流經(jīng)拉瓦爾噴嘴16噴入擴(kuò)散18中，這時(shí)真空室17會(huì)產(chǎn)生真空(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的噴射器部份)拉瓦爾噴嘴16會(huì)產(chǎn)生拉瓦爾噴嘴效應(yīng)(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的拉瓦爾噴嘴部份)，當(dāng)單內(nèi)吸氣涵道(帶拉爾噴嘴群)拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭的速度，使迎面而來(lái)的空氣產(chǎn)生的壓力能夠達(dá)到制條件時(shí)，另一部份空氣經(jīng)兩根制氧吸氣管13，匯入制氧氣設(shè)備14進(jìn)行氧氣制造，氧氣分離后非氧氣體及雜質(zhì)經(jīng)非氧排出管15經(jīng)火箭尾部噴管下方排出。
[0009]圖5是拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭設(shè)備及部件明細(xì)表。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖4所示:頭部小火箭I點(diǎn)火后，產(chǎn)生高溫、高壓的火焰氣流，由拉瓦爾噴嘴5(噴嘴群)的火焰以漏斗狀噴射交于一點(diǎn)，漏斗狀火焰中心會(huì)產(chǎn)生真空(原理近似于流體漩渦)，拉瓦爾噴嘴5 (噴嘴群)將吸入的空氣高速?lài)娚渲翑U(kuò)散管6中，這時(shí)吸氣室4會(huì)產(chǎn)生真空(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的噴射器部份)，真空經(jīng)吸氣室4加強(qiáng)對(duì)吸氣涵道2空氣吸入的力度，與此同時(shí)燃料加注點(diǎn)10、燃料加注點(diǎn)11加注火箭液體燃料、固體燃料及催劑，燃料與空氣在擴(kuò)散管6混合，火處9點(diǎn)火或用拉瓦爾噴嘴5的火焰點(diǎn)火，在火箭燃燒室7燃燒，火焰氣流經(jīng)拉瓦爾噴嘴16噴入擴(kuò)散18中，這時(shí)真空室17會(huì)產(chǎn)生真空(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的噴射器部份)拉瓦爾噴嘴16會(huì)產(chǎn)生拉瓦爾噴嘴效應(yīng)(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的拉瓦爾噴嘴部份)，當(dāng)多根內(nèi)吸氣涵道拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭的速度，使迎面而來(lái)的空氣產(chǎn)生的壓力能夠達(dá)到制條件時(shí)，另一部份空氣經(jīng)兩根制氧吸氣管13，匯入制氧氣設(shè)備14進(jìn)行氧氣制造，氧氣分離后非氧氣體及雜質(zhì)經(jīng)非氧排出管15經(jīng)火箭尾部噴管下方排出。
[0011]拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭可以在零速起飛、主動(dòng)吸氣及加注燃料是靠頭部小火箭I驅(qū)動(dòng)射流吸氣裝置完成的，進(jìn)入太空時(shí)關(guān)閉所有的閥門(mén)8，使用傳統(tǒng)液氫及液氧燃燒方式飛行、在太空工作完畢返回大氣層，頭部小火箭再一次點(diǎn)火，啟動(dòng)拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭返回地面，拉瓦爾噴嘴效應(yīng)火箭的工作原理是依據(jù)美國(guó)工程師利用拉瓦爾噴嘴，一端建立正壓，另一端建立負(fù)壓，使乒乓球達(dá)到超聲速擊碎乒乓球拍(見(jiàn)實(shí)質(zhì)審查參考資料的拉瓦爾噴嘴部份)，將此技術(shù)用在火箭推進(jìn)系統(tǒng)中，使火箭飛行的更快，并且在飛行過(guò)程中有制氧功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭的工作方法是由以下設(shè)備及部件組成的:頭部小火箭1、內(nèi)吸氣涵道2 (或、與外吸氣涵道)、吸氣室4、拉瓦爾噴嘴5、擴(kuò)散管組成6、火箭燃燒室7、閥門(mén)8、點(diǎn)火處9、燃料加注點(diǎn)(a) 10、燃料加注點(diǎn)(b) 11、內(nèi)吸氣涵喇叭口 12、制氧吸氣管13、制氧設(shè)備14、非氧排出管15、拉瓦爾噴嘴16、真空室17、擴(kuò)散管18、火箭噴管19、火箭外殼組成。2.利用頭部小火箭I噴出的火焰為噴入擴(kuò)散管的燃料點(diǎn)火/內(nèi)吸氣涵道12設(shè)計(jì)為喇叭口狀/可將頭部小火箭隔成數(shù)個(gè)小室、形成多個(gè)吸氣涵道，將頭部小火箭隔成數(shù)個(gè)小室、形成多個(gè)頭部小火箭/多枚頭部小火箭1、驅(qū)動(dòng)多個(gè)射流吸氣裝置用管道連通、上一級(jí)的排氣作為次級(jí)的吸氣的多級(jí)增壓系統(tǒng)/制氧吸氣管13可以是單根、也可以是多根、制氧設(shè)備14可以是單臺(tái)、也可以是多臺(tái)/非氧排出管可以是單根、也可以是多根。3.頭部小火箭I上的拉瓦爾噴嘴5，可以為管狀，截面可為三角形，多邊形/內(nèi)吸氣涵道由頭部小火箭I的內(nèi)部穿過(guò)的設(shè)計(jì)方法/在燃料加注點(diǎn)10/燃料加注點(diǎn)11加注火箭燃料/使頭部小火箭(需用液氫的傳統(tǒng)火箭)驅(qū)動(dòng)射流吸氣裝置產(chǎn)生的真空，為火箭飛行中吸入空氣/拉瓦爾噴嘴16的火焰噴入擴(kuò)散管18中，使真空室17產(chǎn)生真空(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的噴射器部份)使拉瓦爾噴嘴16產(chǎn)生拉瓦爾效應(yīng)(請(qǐng)閱實(shí)質(zhì)審查參考資料的拉瓦爾噴嘴部份)，將此技術(shù)用在火箭推進(jìn)系統(tǒng)上，使火箭飛行的更快。4.拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣制氧火箭可以在零速起飛、主動(dòng)吸氣及加注燃料是靠頭部小火箭I驅(qū)動(dòng)射流吸氣裝置完成的，進(jìn)入太空時(shí)關(guān)閉所有的閥門(mén)8，使用傳統(tǒng)液氫及液氧燃燒方式飛行、在太空工作完畢返回大氣層，頭部小火箭再一次點(diǎn)火，啟動(dòng)拉瓦爾噴嘴效應(yīng)吸氣火箭返回地面，拉瓦效應(yīng)火箭的工作原理是依據(jù)美國(guó)工程師利用拉瓦爾噴嘴，一端建立正壓，另一端建立負(fù)壓，使乒乓球達(dá)到超聲速擊碎乒乓球拍(見(jiàn)實(shí)質(zhì)審查參考資料的拉瓦爾噴嘴部份)，將此技術(shù)用在火箭推進(jìn)系統(tǒng)中，使火箭飛行的更快，并且在飛行過(guò)程中有制氧功能。5.多根內(nèi)吸氣涵道--------1枚頭部小火箭1--------1個(gè)吸氣室4-------1個(gè)拉瓦爾噴嘴5------1個(gè)擴(kuò)散管地6-----1個(gè)點(diǎn)火處9-----1個(gè)燃料加注點(diǎn)10、11――I個(gè)燃燒室7--------1個(gè)拉瓦爾噴嘴16-------1個(gè)真空室17-------1個(gè)擴(kuò)散管18-------1個(gè)火箭噴管/多根內(nèi)吸氣涵道--------多個(gè)枚頭部小火箭1--------1個(gè)吸氣室4-------1個(gè)拉瓦爾噴嘴5------1個(gè)擴(kuò)散管6-----1個(gè)點(diǎn)火處9-----1個(gè)燃料加注點(diǎn)10、11——I個(gè)燃燒室?--------1個(gè)拉瓦爾噴嘴16-------1個(gè)真空室17-------1個(gè)擴(kuò)散管18-------1個(gè)火箭噴管/多根內(nèi)吸氣涵道--------多個(gè)枚頭部小火箭1--------多個(gè)吸氣室4-------1個(gè)拉瓦爾噴嘴5------1個(gè)擴(kuò)散管6-----1個(gè)點(diǎn)火處9-----1個(gè)燃料加注點(diǎn)10、11——I個(gè)燃燒室7--------1個(gè)拉瓦爾噴嘴16-------1個(gè)真空室17-------1個(gè)擴(kuò)散管18-------1個(gè)火箭噴管/多根內(nèi)吸氣涵道--------多個(gè)枚頭部小火箭1--------多個(gè)吸氣室4-------多個(gè)拉瓦爾噴嘴5------1個(gè)擴(kuò)散管6-----1個(gè)點(diǎn)火處9-----1個(gè)燃料加注點(diǎn)10、11——I個(gè)燃燒室7--------1個(gè)拉瓦爾噴嘴16-------1個(gè)真空室17-------1個(gè)擴(kuò)散管18-------1個(gè)火箭噴管/多根內(nèi)吸氣涵道--------多個(gè)枚頭部小火箭1--------多個(gè)吸氣室4-------多個(gè)拉瓦爾噴嘴5------多個(gè)擴(kuò)散管6-----1個(gè)點(diǎn)火處9-----