CN104696102A - 叠加吸气制氧火箭工作方法 - Google Patents

Abstract

叠加吸气制氧火箭的工作方法，涉及属于航空及航天技术领域。用于空天飞机发动机、空天飞行器发动机。火箭叠加吸气的设计与没有叠加设计火箭区别是，在飞行中消耗同等数量的氧气，前者会产生大得多的火箭推力，这一目的是航天人努力目标。通常工厂里的氧气制造是将空气加压液化后通过不同的压力和温度来分离氧气，也可以经过滤法来分离氧气，这两利方法都需要足够的压力才能使氧气分离，火箭飞行只要能达到足的速度，就可以产生足够的压力来分离氧气。

Description

叠加吸气制氧火箭工作方法

技术领域

叠加吸气制氧火箭的工作方法涉及属于航空及航天技术领域。用于未来空天飞机发动机及空天飞行器发动机。

背景技术

尽管航天飞机比起一次使用的运载火箭前进了一大步，但仍有诸如故障频繁，费用昂贵等许多不足。而空天飞机与航天飞机不同，它的地面设施简单，维护使用方便，操作费用低，在普通的大型机场上就能水平起飞和降落，具有一般航线班机的飞行频率。这种飞机的外型与大型超音速喷气客机相似，更多地具有飞机的优点。，在大气层飞行时，充分利用大气中的氧气。加之它可以上百次的重复使用，真正实现了高效能和低费用的优点。据估算，用它发射近地卫星费用只有航天飞机的1/5，而发射地球同步卫星费用只需1/10。

火箭在飞行中能够制造出足够多的氧气，来满足或补充火箭在太空飞行使用氧气的需求，这样就可以把火箭重量减轻更多，也就是使火箭的运载能力再一次增加，为此设计叠加吸气制氧火箭。

发明内容

叠加吸气制氧火箭的工作方法是由以下设备及部件组成的：头部小火箭1、内吸气涵道2(或、与外吸气涵道)、吸气室4、拉瓦尔喷嘴5、扩散管6、火箭燃烧室7、阀门8、点火处(a)9、燃料加注点(a)10、燃料加注点(b)11、内吸气涵道喇叭口12、燃料加注点(c)13、燃料加注点(d)14、扩散管(b)15、外吸气涵道(b)16、吸气吼17、点火处(b)18、制氧吸气管19、制氧设备20、非氧排出管21组成。

叠加吸气制氧火箭工作方法的工作原理，制氧工厂氧气的制造是把空气加压后利用不同的压加及温度使氧气液化分离氧气或用过滤法分离法，当火箭飞行速度产生的压力达到制氧所需压力时，就可以将空气引入火箭制氧系统中制氧。

附图说明

图1是多根内吸气涵道叠加吸气制氧火箭图，如图1所示，4根内吸气涵道2,从头部小火箭1的前方穿入头部小火箭1的内部至吸气室4穿出，这四根内吸气涵道是从头部小火箭1内部穿过的，空气由这4根内吸气涵道2在头部小火箭拉瓦尔喷嘴喷射火焰的推动下进入扩散管(a)6中,混入空气的火箭燃料在扩散管(a)6中燃烧，产生的高速气流喷入扩散管(b)15(阀门8处于常开状态)时，生产的真空会通过外吸气涵道(b)16及吸气吼17将空气吸入，被扩散管(a)6推入燃烧室7中进行燃烧的，当火箭速度使迎面过来的空气产生的压力达到制氧条件时，另一部份空气经两根制氧吸气管19中,汇入制氧气设备20中，氧气分离后非氧气体及杂质经非氧排出管20排入火箭尾部喷管喇叭口排出。

图2是内外吸气涵道叠加吸气制氧火箭图，如图2所示，4根内吸气涵道2,从头部小火箭1的前方穿入内部到外吸气涵道3穿出(吸气室与外吸气涵道溶合)，空气在内吸气涵道2及外吸气涵道3在头部小火箭拉瓦尔喷嘴火焰的作用下，进入扩散管(a)6中,扩散管(a)6燃料燃烧后产生的高速气流，喷入扩散管(b)15(阀门8处于常开状态)时，这个过程会生产真空，通过外吸气涵道(b)16及吸气吼17将空气吸入，被推入燃烧室7中，另一部份空气经两根制氧吸气管19,汇入制氧气设备20，氧气分离后非氧气体及杂质经非氧排出管21排入火箭尾部喷管的喇叭口排出。

图3是外吸气涵道叠加吸气制氧火箭图，如附图3所示，此设计火箭只有外吸气涵道3，空气由外吸气涵道3吸入后，在头部小火箭拉瓦尔喷嘴喷出火焰的作用下使吸入的空气加入燃料后扩散管(a)6中的大喇叭口内燃烧,扩散管(a)6燃烧产生的高速气流，喷入扩散管(b)15(阀门8处于常开状态)时，这个过程会真空，真空通过外吸气涵道(b)16及吸气吼17将空气吸入，被推入吸气室7中，当火箭的速度产生 的压力，使迎面过来的空气能哆达到制氧条件时，另一部份空气经两根制氧吸气管19,汇入制氧气设备20制氧，氧气分离后非氧气体及杂质经非氧排出管21排入火箭尾部喷管喇叭口排出。

图4是单根内吸气涵道叠加吸气制氧火箭图，如图4所示，1根内吸气涵道2，从头部小火箭1前方正中央穿入内部，到头部小火箭1尾部正中央穿出，头部小火箭1尾部拉瓦尔喷嘴5(喷嘴群)，设在内吸气涵道2周围的头部小火箭尾部环形壁上，拉瓦尔喷嘴5群(喷嘴群)的火焰喷射以漏斗状交于一点，在此过程喷射火焰漏斗中心会产生真空为第一次吸气，计算好交点与扩散管的间距或位置(产生真空的重要指标)，射入扩散管(a)6后产生真空为第二次吸气，此设计有拉瓦尔喷嘴效应(美国工程师玩法，乒乓球将乒乓球拍击碎。网上有此资料)，扩散管(a)6产生的高速气流，喷入扩散管(b)15(阀门8处于常开状态)时，此时会生产的真空就是第三次吸气了，真空通过外吸气涵道(b)16及吸气吼17将空气吸入，被推入燃烧室7中，当另一部份空气经两根制氧吸气管19,汇入制氧气设备20，氧气分离后非氧气体及杂质经非氧排出管20排入火箭尾部喷管的喇叭口排出。

图5是树枝状内吸气涵道叠加吸气制氧火箭图，如图5所示，1根内吸气涵道2从头部小火箭1前方正中央穿入内部到头部小火箭1尾部正中央穿出，另外的4根内吸气涵道2由头部小火箭1前方中心外侧穿入头部小火箭1内部,并在头小火箭内部交于正中央的内吸气涵道2上，以树枝状结构连接在正中央的内吸气涵道2上，头部小火箭1尾部拉瓦尔喷嘴5(喷嘴群)，设在内吸气涵道周围的头部小火箭1尾部环形壁，拉瓦尔喷嘴5(喷嘴群)的火焰喷射以漏斗状交于一点，此过程漏斗中会产生真空(液体漩涡的原理)是第一次吸气，并设置好交点在扩散管(a)6的距离或位置(产生真空的重要指标)，射入扩散管(a)6后产生真空为第二次吸气，混入空气的燃料在扩散管(a)6产生的高速气流，喷入扩散管(b)15(阀门8处于常开状态)时，生产的真空会通过外吸气涵道(b)16及吸气吼17将空气吸入，被推入燃烧室7中就成为了第三次吸气，此设计有拉瓦尔喷嘴效应(美国工程师玩法，乒乓球将乒乓球拍击碎。网上有此资料)，使喷入两个扩散管的气体速度更快，另一部份空气经两根制氧吸气管19,汇入制氧气设备20，氧气分离后非氧气体及杂质经非氧排出管21排入火箭尾部喷管的喇叭口排出。

图6是叠加吸气制氧火箭的火箭部件名细表图。

具体实施方式

叠加火箭的二次吸气工作方法。其组成有：头部火箭1、内吸气涵道2(或，与外吸涵道3)，吸气室4、拉瓦尔喷嘴5、扩散管(a)6、后部火箭燃烧室7、阀门8、点火处(a)9、燃料加注点(a)10、燃料加注点(b)11、内吸气涵道喇叭口12、燃料加注点(c)13、燃料加注点(d)这14、扩散管b15、外吸气涵道(b)16、吸气吼17、点火处(b)18、制氧吸气管19、制氧设备20、非氧气体排出管21。由1-21组成。

叠加火箭的二次吸气方法的工作原理，如图5所示,头部小火箭1点火后，产生高温、高压的气体，依据《水蒸气喷射真空泵》一文中的<喷射器>工作原理，通过拉瓦尔喷嘴5高速喷入扩散管(a)6中，在这一过程中拉瓦尔喷嘴5与扩散管(a)6之间设有间隙并且间隙与扩散管管口周围会产生真空，真空通过吸气室4、内吸气涵道2将大气层的空气吸入，在燃料加注点(a)10、燃料加注点(b)11加注燃料，在点火处(a)9点火(或由拉瓦尔喷嘴5喷出的火焰点火)，在扩散管(a)6燃烧，高速喷入扩散管(b)15,扩散管(a)6与扩散管(b)15之间设有隙间，间隙与扩散管(b)15管口周围会产生真空，真空通过外吸气涵道(b)16及吸气吼17将空气吸入，在扩散管(a)6喷出的火焰气流的作用下，将空气推入扩散管(b)15中，与此同时燃料加注点(a)14、燃料加注点(b)15加注火箭液体、固体火箭燃料及催化剂，在点火处18点火(或用扩散管<a>6的火焰点火)，在火箭燃烧室燃烧，推动火箭飞行。拉瓦尔喷嘴5(喷嘴群)的火焰以漏斗状喷射，其漏斗中心会产生真空(液体漩涡原理)就会产生一次吸气，在此过程中还有一部份空气经制氧吸气管19汇入制氧设备20、制氧后的非氧气体，经非氧排出管21排入火箭尾部喷管喇叭口排出。

《水蒸气喷射真空泵》及<喷射器>的资料，网上可以搜到。

Claims (10)

1.叠加吸气制氧火箭工作方法。其包括头部小火箭1、内吸气涵道2(或外吸涵道3)，吸气室4、拉瓦尔喷嘴5、扩散管(a)6、后部火箭燃烧室7、阀门8、点火处(a)9、燃料加注点(a)10、燃料加注点(b)11、内吸气涵道喇叭口12、燃料加注点c13、燃料加注点(d)这14、扩散管b15、外吸气涵道(b)16、吸气吼17、点火处(b)18,缺氧吸气管19、制氧设备20、非氧排出管21。由1-21组成的火箭，能够消耗更少的氧气，并可制氧、加注燃料及点火的火箭。

2.在燃料加注点(a)10、燃料加注点(b)11加注火箭燃料/在扩散管(a)6中用点火处(a)9点火。

3.扩散管(a)6的尾部设一个燃烧室及拉瓦尔喷嘴，火焰气流可以通过这个拉瓦尔喷嘴喷入扩散管(b)15。

4.制氧吸气管19接至外吸气涵道16上/制氧吸气管19上设置阀门8/制氧吸气管设置1根、制氧吸气管设置多根。

5.非氧排出管21上设置阀门8/非氧气体经非氧排出管21排至火箭喷管喇叭口处排出/制氧设备设置在制氧系统的两个阀门8之间。

6.在扩散管(a)6高速气流喷入扩散管(b)15，形成真空来驱动第2次吸气方法/在扩散管(b)15中设置的阀门8。

7.在点火处(b)18设在扩散管(b)15处。

8.叠加吸气制氧火箭飞出大气层进入太空，将制氧系统上的所有阀门8关闭，使燃烧室能满足太空火箭飞行需求。

9.关闭所有的阀门8,使燃烧室7满足太空飞行的条件/多个头部小火箭、驱动多个拉瓦尔喷嘴5、火焰喷入1个扩散管(6)、火焰喷入1个扩散管(b)15、为1个火箭燃烧室7提供氧及燃料，火焰喷入1个火箭尾部喷管。

10.多个头部小火箭、驱动多个拉瓦尔喷嘴5、火焰喷入多个扩散管(6)、火焰喷入一个扩散管(b)15、为一个火箭燃烧室7提供氧及燃料，火焰喷入一个火箭尾部喷管。