CN104919167A - 火箭发动机、火箭及火箭发动机的启动方法 - Google Patents
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Abstract
一种火箭发动机、火箭及火箭发动机的启动方法。火箭发动机具备：燃料流路(31～39)、触媒部(51)、涡轮机(12)、第1泵(11)、燃烧室(21)和喷嘴(22)。燃料流路(31～39)用于烃类的燃料流通。触媒部(51)设于燃料流路(31～39)的途中，用于使燃料气化。涡轮机(12)由被气化的燃料驱动。第1泵(11)利用涡轮机(12)的驱动向燃料流路(31～39)供给燃料。燃烧室(21)使从燃料流路(31～39)供给的被气化的燃料和氧化剂燃烧。喷嘴(22)将燃烧室(21)的燃烧气体送出，并与燃料流路(31～39)的一部分进行热交换来进行冷却。
Description
技术领域
本发明涉及火箭发动机，特别涉及将烃作为燃料的液体火箭发动机。
背景技术
已知将烃作为推进剂的液体火箭发动机。该液体火箭发动机具备用于供给推进剂(氧化剂和烃)的涡轮泵。利用涡轮机的旋转来驱动该涡轮泵。该涡轮机将烃作为燃料，并利用在辅助燃烧器中产生的燃烧气体进行旋转，该辅助燃烧器例如将LOX(液氧Liquid Oxygen)作为氧化剂，并被称作气体发生器(副燃烧器)。例如，在非专利文献1中公开了应用了这样的气体发生器循环的液体火箭发动机。
图1是表示记载在该非专利文献1中的液体火箭发动机的结构的概略图。在本图中，左上的图是应用了气体发生器循环的液体火箭发动机。在该火箭发动机中，使用燃料泵和氧化剂泵作为涡轮泵。燃料泵由燃料涡轮机驱动，氧化剂泵由氧化剂涡轮机驱动。而且，燃料涡轮机和氧化剂涡轮机由在气体发生器中燃烧的燃烧气体驱动。
在将这样的气体发生器循环应用于液体火箭发动机的情况下，存在以下问题点。第1问题点是需要一个额外的燃烧器。由于需要一个额外的燃烧器，所以可靠性有可能降低，成本也变高。第2问题点是驱动涡轮机的燃烧气体直接被排放掉。涡轮机驱动后的燃烧气体的能量未被有效利用而变成损失，因此能量损失大。第3问题点是对气体发生器要求极高的可靠性。尽管气体发生器由于伴随着燃烧而动作环境恶劣，但其故障对于火箭发动机来说是致命的。这是因为，在气体发生器发生故障的情况下，液体火箭发动机立刻失去涡轮机驱动力，从而燃料和氧化剂的供给变得困难。这样，火箭发动机的系统并不稳健(robust)。
图1的右上的图是应用了分级燃烧循环的火箭发动机。在该火箭发动机中，在主燃烧器前设置预燃烧器，利用该预燃烧器的预燃烧气体，驱动燃料涡轮机和氧化剂涡轮机，并将该预燃烧气体供给到主燃烧器。在该情况下，由于将涡轮机驱动后的燃烧气体用于进一步燃烧，所以不会发生上述第2问题点。但是，使用所谓的预燃烧器的辅助燃烧器的情况并未改变，从而具有上述第1和第3问题点的情况也未改变。另外，图1的下方的图是应用了利用对液态氢进行气化而膨胀的膨胀循环的火箭发动机。该火箭发动机难以应用到使用烃作为燃料的火箭发动机中。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：George P.Sutton,Oscar Biblarz,“Rocket PropulsionElements”,Seventh Edition,John Wiley&Sons,Inc.p223(Figure6－9),(2001).
发明内容
因此，本发明的目的在于提供可靠性更高且能量损失少的、将烃作为燃料的火箭发动机。并且，本发明的其他目的在于提供将烃作为燃料且稳健的火箭发动机。并且，本发明进一步的其他目的在于提供促进了燃料和氧化剂的混合、没有气体的排放、且燃烧效率提高的、将烃作为燃料的火箭发动机。
该发明的这些目的和除此之外的目的和优点可以通过以下的说明和附图而容易地确认。
本发明的火箭发动机具备：燃料流路、触媒部、涡轮机、第1泵、燃烧室和喷嘴。燃料流路用于烃类的燃料流通。触媒部设于燃料流路的途中，用于使燃料气化。涡轮机设于燃料流路的途中，由被气化的燃料驱动。第1泵利用涡轮机的驱动向燃料流路供给燃料。燃烧室使从燃料流路供给的被气化的燃料和氧化剂燃烧。喷嘴将燃烧室的燃烧气体送出，并与燃料流路的一部分进行热交换来进行冷却。
在上述火箭发动机中，燃料流路也可以具备第1路径和第2路径。第1路径将燃料在喷嘴进行热交换并在触媒层进行气化后导向燃烧室。第2路径将燃料直接导向燃烧室。燃烧室也可以使经由第1路径供给的气化的燃料和经由第2路径供给的燃料的混合燃料燃烧。
在上述火箭发动机中，触媒部也可以设在燃料流路的途中的与喷嘴进行热交换的部位处的燃料流路的内部。
在上述火箭发动机中，触媒部利用触媒将燃料热化学分解来进行气化。也可以利用热化学分解的吸热反应对喷嘴进行冷却。
在上述火箭发动机中，触媒部也可以以覆盖燃料流路的内壁的方式形成为层状。
在上述火箭发动机中，触媒部也可以设在燃料流路的途中的比与喷嘴进行热交换的部位更靠后段的位置。
在上述火箭发动机中，触媒部也可以由收纳在容器内的多颗触媒粒形成。
在上述火箭发动机中，还可以具备氧化剂流路和第2泵。氧化剂流路用于氧化剂流通至燃烧室。第2泵利用涡轮机的驱动向氧化剂流路供给氧化剂。涡轮机、第1泵和第2泵被连接在同一旋转轴上。
本发明的火箭具备火箭发动机、燃料箱和氧化剂箱。火箭发动机被记载在上述各段落中的一个段落。燃料箱与火箭发动机的燃料流路连接。氧化剂箱与火箭发动机的氧化剂流路连接。
本发明的火箭发动机的启动方法具备利用压力向燃烧室供给烃类的燃料和氧化剂、并使其燃烧的步骤。还具备如下步骤，当燃烧室通过燃烧而被加热时，利用压力，使燃料在通过热交换对喷嘴进行冷却的同时，向触媒部供给，而使燃料气化。
还具备利用被气化的燃料驱动涡轮机的步骤。还具备如下步骤，利用涡轮机驱动第1泵，并使燃料的一部分在通过热交换对喷嘴进行冷却的同时在触媒部进行气化。还具备利用涡轮机驱动第1泵，并向燃烧室供给剩余的燃料的步骤。还具备利用涡轮机驱动第2泵，并向燃烧室供给氧化剂的步骤。还具备使被气化的燃料、被供给的燃料、和被供给的氧化剂在燃烧室燃烧的步骤。
根据本发明，在将烃作为燃料的火箭发动机中，能够使可靠性更高，并能够减少能量损失。并且，在将烃作为燃料的火箭发动机中，能够提高稳健性。并且，在将烃作为燃料的火箭发动机中，促进了燃料和氧化剂的混合，没有气体的排放，能够使燃烧效率提高。
附图说明
图1是表示记载在非专利文献1中的液体火箭发动机的结构的概略图。
图2是表示第1实施方式的火箭发动机及应用它的火箭的结构的概略图。
图3是表示第1实施方式的火箭发动机的触媒部的一例的概略图。
图4是表示第1实施方式的火箭发动机的启动动作的流程图。
图5是表示第2实施方式的火箭发动机及应用它的火箭的结构的概略图。
具体实施方式
以下，关于本发明的实施方式的火箭发动机及应用它的火箭，参照附图进行说明。
[第1实施方式]
对第1实施方式的火箭发动机及应用它的火箭的结构进行说明。图2是表示本实施方式的火箭发动机及应用它的火箭的结构的概略图。火箭1通过使烃燃料和氧化剂燃烧，并向后方喷出燃烧气体来进行飞行。火箭1具备火箭主体2和火箭发动机3。
火箭主体2具备燃料箱4、氧化剂箱5和控制部6。燃料箱4储存液态的烃燃料。燃料箱4基于控制部6的控制，通过气体加压等手段向火箭发动机3送出燃料。氧化剂箱5储存液态的氧化剂(例如：LOX)。氧化剂箱5基于控制部6的控制，通过气体加压等手段向火箭发动机3送出氧化剂。控制部6是以计算机为例的信息处理装置，具备未图示的处理装置(例如：CPU)、存储装置(例如：RAM、ROM)和接口。还可以具备输入装置(例如：键盘)和输出装置(例如：显示器)。控制部6经由接口至少对燃料箱4、氧化剂箱5和火箭发动机3进行控制。
火箭发动机3从燃料箱4和氧化剂箱5供给液态的烃燃料和氧化剂，使这些燃料和氧化剂燃烧，并向后方喷出燃烧气体。火箭发动机3具备：燃料流路31～39、触媒部51、涡轮机12、第1泵11、第2泵13、燃烧室21、喷嘴22、氧化剂流路41～43、阀V1、阀V2和旋转轴14。
燃料流路31～39是用于烃燃料流通的流路(例如：配管)。触媒部51设于燃料流路31～39的途中，用于使燃料气化。涡轮机12设于燃料流路(31～39)的途中，由被气化的燃料驱动。第1泵11利用涡轮机12的驱动向燃料流路31～39供给燃料。第2泵13利用涡轮机12的驱动向氧化剂流路41～43供给氧化剂。第1泵11和第2泵13是涡轮泵。燃烧室21使从燃料流路31～39供给的燃料(包括被气化的燃料)和氧化剂燃烧。喷嘴22是将燃烧室21的燃烧气体送出的火箭喷嘴。并且，与燃料流路31～39的一部分进行热交换而被冷却。氧化剂流路41～43是用于氧化剂流通至燃烧室21的流路(例如：配管)。阀V1基于控制部6的控制，在燃料流路31～39中，向直接向燃烧室21供给燃料的路径和在与喷嘴22的热交换后向燃烧室21供给燃料的路径中的至少一方供给燃料，或者，停止燃烧的供给。阀V2基于控制部6的控制，在氧化剂流路41～43中，向燃烧室21供给氧化剂，或者，停止氧化剂的供给。旋转轴14与涡轮机12、第1泵11、第2泵13共同连接。通过涡轮机12的驱动，旋转轴14旋转，从而同轴的第1泵11和第2泵13被旋转驱动。
燃料流路31～39是用于烃燃料流通的流路，一端与燃料箱4连接，另一端与燃烧室21连接。其中，燃料流路31一端与燃料箱4连接，另一端与第1泵11的供给口连接。向第1泵11供给燃料箱4的燃料。第1泵11向燃料流路32排出燃料。燃料流路32一端与第1泵11的排出口连接，另一端与阀V1的供给口连接。向阀V1供给从第1泵11排出的燃料。阀V1向燃料流路33和燃料流路39中的至少一方供给来自燃料流路32的燃料。燃料流路33一端与阀V1的一个排出口连接，另一端连接于燃料流路34的一端连接。向燃料流路34供给从阀V1送出的燃料。
燃料流路34设有1条或多条，并被设成在燃烧室21的侧面沿着上下方向，且在喷嘴22的侧面沿着上下方向。特别是在喷嘴22的侧面上，在喷嘴22的前端和后端之间沿上下方向延伸。1条或多条的燃料流路34的途中和另一端与多条燃料流路35的一端连接。向多条燃料流路35供给从燃料流路33供给的燃料。多条燃料流路35沿着左右方向相互平行地设于喷嘴22的壁面。多条燃料流路35一端与1条或多条的燃料流路34的途中及另一端连接。向1条或多条燃料流路36供给从1条或多条燃料流路34供给的燃料。燃料流路36设有1条或多条，并被设成在喷嘴22的侧面沿着上下方向，且在燃烧室21的侧面沿着上下方向。特别是在喷嘴22的侧面上，在喷嘴22的前端和后端之间沿上下方向延伸。1条或多条的燃料流路36的途中和一端与多条燃料流路35的另一端连接。向燃料流路37供给从多条燃料流路35供给的燃料。
这样，燃料流路34～36沿着燃烧室21和喷嘴22的表面设置。而且，燃料流路34～36的燃料相对地是低温，燃烧室21和喷嘴22的燃烧气体相对地是高温。即，燃料流路34～36相对地是低温，燃烧室21和喷嘴22相对地是高温。因此，燃料流路34～36与燃烧室21和喷嘴22进行热交换，对燃烧室21和喷嘴22进行冷却。另一方面，燃料流路34～36的燃料通过该热交换而被加热。
并且，燃料流路34～36的至少一部分包括触媒部51。触媒部51通过热化学分解反应将烃燃料变换成烃数小的燃料。该反应后的燃料沸点低，因此气化。即，在燃料流路34～36(的至少一部分)中，通过触媒部51中的热化学分解反应使液体燃料气化。此时，该热化学分解反应是吸热反应。因此，在燃料流路34～36(的至少一部分)中，通过该吸热反应，还能够对燃烧室21和喷嘴22进行冷却。
图3是表示本实施方式的火箭发动机的触媒部的一例的概略图。该图表示燃料流路34～36的剖视图。也可以在构成燃料流路34～36的配管50中配置触媒，来构成触媒部51。在该图的例子中，以覆盖配管50的内壁的方式呈层状形成触媒。但是，若配管50不封闭，则也可以使用粒状和环状的触媒。作为触媒部51的触媒，从反应效率的方面出发优选的是，H－ZSM－5触媒这样的沸石类触媒；铂触媒、钯触媒、铑触媒这样的PGM(Platinum GroupMetals：铂金族)类触媒；高表面积的氧化物类触媒中的至少一种或复合它们而成的触媒。并且，作为触媒，更优选的是，担载铂金族元素的沸石类触媒或担载铂金族元素的高表面积的氧化物类触媒、或者具有这两者。
再次参照图2，燃料流路37一端与1条或多条的燃料流路36连接，另一端与涡轮机12的供给口连接。向涡轮机12供给在燃料流路34～36中被气化的燃料。涡轮机12利用被气化的燃料而旋转，并使旋转轴14旋转。通过该旋转轴14的旋转来驱动第1泵11和第2泵13。燃料流路38一端与涡轮机12的排出口连接，另一端与燃料流路39的途中连接。向燃料流路39(的途中)供给使涡轮机12旋转的被气化的燃料。燃料流路39一端与阀V1的另一个排出口连接，另一端与燃料室21连接。向燃烧室21供给从阀V1送出的燃料和从燃料流路38供给的被气化的燃料中的至少一方。
即，燃料流路31～39可以看作具备第1路径(31～39)和第2路径(31，32，39)。但是，第1路径(31～39)使燃料在喷嘴22处进行热交换，并在触媒部51中被气化后导向燃烧室21。触媒部51设于燃料流路31～39的途中处的与喷嘴22进行热交换的部位的燃料流路的内部。第2路径(31，32，39)将燃料直接导向燃烧室21。然后，燃烧室21使经由第1路径(31～39)供给的已气化的燃料和经由第2路径(31，32，39)供给的燃料中的一方的燃料或混合双方而成的混合燃料燃烧。
氧化剂流路41～43是供氧化剂流通的流路(路径)，一端与氧化剂箱5连接，另一端与燃烧室21连接。其中，氧化剂流路41一端与氧化剂箱5连接，另一端与第2泵13的供给口连接。向第2泵13供给氧化剂箱5的氧化剂。第2泵13向氧化剂流路42排出氧化剂。氧化剂流路42一端与第2泵13的排出口连接，另一端与阀V2的供给口连接。向阀V2供给从第2泵13排出的氧化剂。阀V2向氧化剂流路43供给自氧化剂流路42的氧化剂。氧化剂流路43一端与阀V2的一个排出口连接，另一端与燃料室21连接。向燃烧室21供给从阀V2送出的氧化剂。
接下来，对本实施方式的火箭发动机的动作进行说明。
1.启动动作
图4是表示本实施方式的火箭发动机的启动动作的流程图。首先，通过控制部6的控制，直接向燃烧室21供给燃料箱4的液体的烃燃料。与此同时，通过控制部6的控制，向燃烧室21供给氧化剂箱5的氧化剂(步骤S01)。具体地，利用气体的压力，经由燃料流路31－第1泵11－燃料流路32－阀V11－燃料流路39向燃烧室21供给燃料箱4的燃料。同时，通过控制部6的控制，利用气体的压力，经由氧化剂流路41－第2泵13－氧化剂流路42－阀V12向燃烧室21供给氧化剂箱5的氧化剂。由此，燃料和氧化剂燃烧。其结果为，燃烧室21和喷嘴22通过燃烧(燃烧气体)而被加热。在该情况下，不仅通过气体加压，也经由未驱动的第1泵11和第2泵13供给燃料和氧化剂，因此燃料和氧化剂的流量不多。
接下来，控制部6确认通过燃烧的加热而燃烧室21上升至规定的温度的情况(步骤S2)。燃烧室21的温度例如由温度传感器(未图示)判定。或者，通过在供给燃料和氧化剂后，经过规定的时间，也可以看作上升至上述规定的温度。或者，也可以测量其他参数，来判定是否上升到了上述规定的温度。
然后，在确认了已上升至规定的温度的情况下，通过控制部6的控制，不仅直接向燃烧室21供给燃料，也经由热交换器(燃料流路34～36)向燃烧室21供给燃料(步骤S03)。具体地，通过控制部6的控制，使阀V1的开度变化，不仅使燃料流向燃料流路39，也使燃料流向燃料流路33。即，通过气体加压，经由燃料流路31－第1泵11－燃料流路32－阀V11－燃料流路39向燃烧室21供给燃料箱4的燃料，同时经由阀V11－燃料流路33向燃料流路34－燃料流路35－燃料流路36供给燃料箱4的燃料。此时，燃料流路34－燃料流路35－燃料流路36的燃料与燃烧室21和喷嘴22进行热交换，并对燃烧室21和喷嘴22进行冷却。与此同时，设于燃料流路34－燃料流路35－燃料流路36的至少一部分的触媒部51对该燃料进行热化学分解而气化，并通过吸热反应对喷嘴22进行冷却。
在燃料流路34－燃料流路35－燃料流路36的至少一部分中被气化的燃料经由燃料流路37被供给到涡轮机12，并驱动涡轮机12。经由燃料流路38－燃料流路39向燃烧室21供给用于驱动涡轮机12的气化的燃料。利用涡轮机12的驱动，来驱动第1泵11。由此，第1泵11从供给口吸入燃料箱4的燃料，并从排出口将其排出。同时，利用涡轮机12的驱动，来驱动第2泵13。由此，第2泵13从供给口吸入氧化剂箱5的氧化剂，并从排出口将其排出。其结果为，在燃料侧，利用第1泵11的驱动，向燃料流路31～39供给期望的流量的燃料。其结果为，燃料的一部分在燃料流路34～36中被气化，并与剩余的液体燃料在燃料流路39中混合而向燃烧室21供给。并且，在氧化剂侧，利用第2泵13的驱动，向燃烧室21供给期望的流量的氧化剂。由此，在燃烧室21中进行持续的燃烧。
如上所述，启动本实施方式的火箭发动机3。
2.稳定动作
利用涡轮机12的驱动，来驱动第1泵11。由此，第1泵11稳定地经由燃料流路31从供给口吸入燃料箱4的燃料，并从排出口经由燃料流路32向阀V1排出。同时，利用涡轮机12的驱动，来驱动第2泵13。由此，第2泵13稳定地经由氧化剂流路41从供给口吸入氧化剂箱5的氧化剂，并从排出口经由氧化剂流路42向阀V2排出。
利用阀V11的开度，经由阀V11－燃料流路33向燃料流路34－燃料流路35－燃料流路36供给燃料的一部分。另一方面，经由阀V11－燃料流路39向燃烧室21供给剩余的燃料。该燃料的一部分在燃料流路34－燃料流路35－燃料流路36中，与燃烧室21和喷嘴22进行热交换，对它们进行冷却。与此同时，该燃料的一部分利用燃料流路34－燃料流路35－燃料流路36的至少一部分的触媒部51，被热化学分解而气化，利用该吸热反应对燃烧室21和喷嘴22进行冷却。被气化的燃料经由燃料流路37被供给到涡轮机12，并驱动涡轮机12。经由燃料流路38－燃料流路39向燃烧室21供给用于驱动涡轮机12的气化的燃料。
经由阀V2－氧化剂流路43向燃烧室21供给氧化剂。由此，在燃烧室21中，被气化的燃料、液体燃料和液体的氧化剂被混合并燃烧。
如上所述，本实施方式的火箭发动机3稳定地动作。
在本实施方式中，使烃燃料的全部流量中的一部分流向冷却用的燃料流路34～36以用于燃烧室21和喷嘴22的冷却。利用在该冷却用的燃料流路34～36中设置的触媒部51使烃热化学分解成气体状态。由此，用作不燃烧而驱动氧化剂和燃料的供给用的涡轮泵(第1泵11、第2泵13)的涡轮机12的驱动用气体。优选向冷却用的燃料流路34～36供给燃料的全部流量中的50％～80％。在比50％少的情况下，无法得到燃料流路34～36的充分的冷却效果。在比80％多的情况下，燃料流路34～36被过度冷却而难以引起热化学分解。
并且，在本实施方式中，使驱动涡轮机12的气化的燃料与剩余的液体燃料混合并导入燃烧室21使其燃烧。由此，能够使全部的燃料不浪费地用于燃烧室21的燃烧，能够降低能量损失。
并且，在本实施方式中，向燃烧室21供给的燃料变成液体燃料和气体燃料的混合流，因此在燃烧室21中，能够容易地混合燃料和氧化剂。其结果为，能够促进燃烧。由此，能够进一步提高燃烧效率。
在本实施方式中，能够削减非专利文献1这样的气体发生器(辅助燃烧器)。由此，能够减轻火箭发动机的质量，并且能够进一步提高其可靠性。并且，在本实施方式中，当使用如非专利文献1这样的气体发生器(辅助燃烧器)时，不产生排出的燃烧气体，因此能够降低能量损失，能够进一步提高能量效率。而且，在本实施方式中，不使用非专利文献1这样的副燃烧室的燃烧气体，而利用使用了燃烧室的热的热化学分解反应气体来驱动涡轮机，因此能够大幅减少涡轮机驱动系统的故障的概率。
[第2实施方式]
对第2实施方式的火箭发动机及应用它的火箭的结构进行说明。在本实施方式中，在不是燃料流路的配管而成分体地设置触媒部这一点上与第1实施方式不同。以下，主要对不同点进行说明。
图5是表示本实施方式的火箭发动机及应用它的火箭的结构的概略图。在本实施方式的火箭发动机3a中，触媒部52不在燃料流路34～燃料流路36的至少一部分的配管内，而在燃料流路37的途中，作为触媒反应器而被设成分体。换言之，在第1实施方式中，触媒部51是燃料流路34～燃料流路36也是触媒部51，但在本实施方式中，触媒部52是独立的触媒反应器，并设于燃料流路的途中。即，设在燃料流路31～39的途中的、比燃料与喷嘴22进行热交换的部位更靠后段的位置。具体地，触媒部52设在燃料流路37a和燃料流路37b之间。这里，燃料流路37a一端与燃料流路36的另一端连接，另一端与触媒部52连接。燃料流路37b一端与触媒部52连接，另一端与涡轮机12的供给口连接。
触媒部52具备容器和设在该容器内的触媒。对于触媒的种类，可以使用与第1实施方式相同的触媒。但是，触媒部52具有容器形状，因此能够几乎不必注意压力损失地在内部容纳多个具有粒状或环状等形状的触媒。通过使对燃烧室21和喷嘴22进行冷却而成为高温的烃燃料通过该触媒部52，能够容易地引起热化学分解反应，形成气体状的燃料。另外，在该情况下，在燃料流路34～燃料流路36中未设置触媒部51。
在本实施方式中，也可以得到与第1实施方式相同的效果。
并且，在将触媒部设在直径小的燃料流路中的情况下，制造成本有可能上升。但是，在本实施方式中，设置制造容易的专用的触媒反应器作为触媒部，因此能够抑制制造成本上升。并且，在将触媒部设置在直径小的燃料流路中的情况下，有可能导致压力损失的增大。但是，在本实施方式中，设置了制造容易的专用的触媒反应器作为触媒部，因此能够抑制压力损失的增大。而且，与燃烧推进剂的燃烧室相比较，触媒部52的动作温度变低，动作环境得以缓和。由此，能够进一步防止积碳这样的现象。
本发明不限定于上述各实施方式，在本发明的技术思想的范围内，各实施方式显然能够进行适当变形或变更。
本申请是基于日本国专利申请号(JP2013-030410)主张条约上的优先权。在此通过引用而加入了其公开内容。
Claims (10)
1.一种火箭发动机，其具备：
燃料流路，其用于烃类的燃料流通；
触媒部，其设于所述燃料流路的途中，用于使燃料气化；
涡轮机，其设于所述燃料流路的途中，由所述被气化的燃料驱动；
第1泵，其利用所述涡轮机的驱动向所述燃料流路供给所述燃料；
燃烧室，其使从所述燃料流路供给的所述被气化的燃料和氧化剂燃烧；
喷嘴，其将所述燃烧室的燃烧气体送出，并与燃料流路的一部分进行热交换来进行冷却。
2.根据权利要求1所述的火箭发动机，其中，
所述燃料流路具备：
第1路径，其将所述燃料在所述喷嘴处进行所述热交换和在所述触媒部进行所述气化后导向所述燃烧室；
第2路径，其将所述燃料直接导向所述燃烧室，
所述燃烧室使经由所述第1路径供给的所述被气化的燃料和经由所述第2路径供给的所述燃料的混合燃料燃烧。
3.根据权利要求1或2所述的火箭发动机，其中，
所述触媒部设在所述燃料流路的途中的与所述喷嘴进行热交换的部位处的所述燃料流路的内部。
4.根据权利要求3所述的火箭发动机，其中，
所述触媒部利用触媒将所述燃料热化学分解来进行所述气化，
也利用所述热化学分解的吸热反应对所述喷嘴进行冷却。
5.根据权利要求3或4所述的火箭发动机，其中，
所述触媒部以覆盖所述燃料流路的内壁的方式形成为层状。
6.根据权利要求1或2所述的火箭发动机，其中，
所述触媒部设在所述燃料流路的途中的比与所述喷嘴进行热交换的部位更靠后段的位置。
7.根据权利要求6所述的火箭发动机，其中，
所述触媒部由收纳在容器内的多颗触媒粒形成。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的火箭发动机，其中，
所述火箭发动机还具备：
氧化剂流路，其用于所述氧化剂流通至所述燃烧室；
第2泵，其利用所述涡轮机的驱动向所述氧化剂流路供给所述氧化剂，
所述涡轮机、所述第1泵和所述第2泵被连接在同一旋转轴上。
9.一种火箭，其具备：
权利要求1～8中任意一项所述火箭发动机；
燃料箱，其与所述火箭发动机的燃料流路连接；
氧化剂箱，其与所述火箭发动机的氧化剂流路连接。
10.一种火箭发动机的启动方法，其具备：
利用压力向燃烧室供给烃类的燃料和氧化剂、并使其燃烧的步骤；
当所述燃烧室通过燃烧而被加热时，利用压力，使所述燃料在通过热交换对喷嘴进行冷却的同时，向触媒部供给，使所述燃料气化的步骤；
利用所述被气化的燃料驱动涡轮机的步骤；
利用所述涡轮机驱动第1泵，使所述燃料的一部分在通过热交换对所述喷嘴进行冷却的同时，在所述触媒部中气化的步骤；
利用所述涡轮机驱动第1泵，向所述燃烧室供给剩余的所述燃料的步骤；
利用所述涡轮机驱动第2泵，向所述燃烧室供给所述氧化剂的步骤；
使所述被气化的燃料、所述被供给的燃料、和所述被供给的氧化剂在所述燃烧室燃烧的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150916 |