沖壓拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭工作方法
【技術領域】
[0001]沖壓拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭工作方法屬于航空及航天技術領域。用于空天飛機發(fā)動機及空天飛行器發(fā)動機。
【背景技術】
[0002]盡管航天飛機比起一次使用的運載火箭前進了一大步，但仍有諸如故障頻繁，費用昂貴等許多不足。而空天飛機與航天飛機不同，它的地面設施簡單，維護使用方便，操作費用低，在普通的大型機場上就能水平起飛和降落，具有一般航線班機的飛行頻率。這種飛機的外型與大型超音速客機相似，更多地具有飛機的優(yōu)點。在大氣層飛行時，充分利用大氣中的氧氣。加之它可以上百次的重復使用，真正實現(xiàn)了高效能和低費用的優(yōu)點。據(jù)估算，用它發(fā)射近地衛(wèi)星費用只有航天飛機的1/5，而發(fā)射地球同步衛(wèi)星費用只需1/5。，還有可能將費用降至1%，這是多么有誘惑力的巨大節(jié)省能源及金錢的好方法??！這使空天飛機在即將到來的空間商務競爭中立于不敗之地。

【發(fā)明內容】

[0003]沖壓拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭可以在零速起飛、主動吸氣及燃料與空氣的混合是靠頭部小火箭I驅動射流吸氣裝置(內吸氣涵道2〈或、與外吸氣涵道3>、吸氣室4、拉瓦爾噴嘴5、擴散管6為射流吸氣裝置)完成的，當火箭的速度使迎面需來的空氣產(chǎn)生的壓力能夠滿足沖壓吸氣條件時，進入沖壓吸氣工作方式，沖壓的壓力能夠滿足制氧條件時，在飛行中可以制造氧氣，進入太空時關閉所有的閥門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火，使沖壓拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭返回地面，沖壓拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭是可以反復使用的火箭，沖壓拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭的工作原理是依據(jù)美國工程師將拉瓦爾噴嘴，一端建立正壓，另一端建立負壓，使乒乓球達到超聲速擊碎乒乓球拍(見實質審查參考資料的拉瓦爾噴嘴部份)，將此技術用在火箭推進及制氧系統(tǒng)中，使火箭飛行的更快及制氧效率更高。
【附圖說明】
[0004]圖1是多根內吸氣涵道沖壓拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭圖，如圖1所示，當火箭速度產(chǎn)生的壓力，能夠滿足沖壓吸氣條件時，頭部小火箭I停止工作，由于高速將大氣層的空氣沖壓至4根內吸氣涵道2，續(xù)至吸氣室4，在燃料加注點10、燃料加注點11加注火箭液體及固體燃料、使火箭燃料及空氣進入擴散管中混合，空氣經(jīng)過擴散管6 (此管上的閥門處于常開狀態(tài))進入箭燃燒室7。另一部分空氣，由吸氣室4經(jīng)兩根沖壓吸氣管16 (根據(jù)需要將這兩根管的空氣進口處設計成拉瓦光爾噴嘴，開啟這兩根管上的閥門8，可以在空氣進口處加注燃料及設置點火處)，在點火處9點火，空氣及燃料在燃燒室7中燃燒產(chǎn)生的火焰氣流經(jīng)拉瓦爾噴嘴17，噴入擴散管19中，拉瓦爾噴嘴17與擴散管19設有間隙，真空室18會產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料中的噴射器部份)，拉瓦噴嘴17會產(chǎn)生了拉瓦爾噴嘴效應(拉瓦爾噴嘴17的正壓來自于燃燒室7，負壓來自于真空室18，因此當火焰從火箭噴管20噴出后，使火箭飛行的更快，當火箭飛行的速度產(chǎn)生的壓力能夠滿足制氧條件時，空氣被沖壓至制氧吸氣管13(將此管的空氣進口處設計成拉瓦爾噴嘴，開啟此管上的閥門8)的拉瓦爾噴嘴、撞入制氧設備14制氧、制氧后的非氧氣體及雜質經(jīng)非氧氣體排出管15 (開啟這兩根管上的閥門8)，排入真空室18、經(jīng)擴散管19從火箭噴管20排出，制氧吸氣管13的拉瓦爾噴嘴的正壓來自于被沖壓進來的空氣，負壓來自于真空室18，為此制氧過程就有了拉瓦爾效應，因此火箭在飛行中制氧的效率會更高。
[0005]圖2是多根內吸氣涵道與單個外吸氣涵道沖壓拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭圖，如附圖2所示，當火箭速度能夠滿足沖壓吸氣條件時，頭部小火箭停止工作，由于高速可將大氣層的空氣沖壓到4根內吸氣涵道2及外吸氣涵道3，在燃料加注點10、燃料加注點11加注火箭液體、固體燃料及催化劑，進入擴散管6，另一部分空氣，由外吸氣涵道3經(jīng)兩根沖壓吸氣管16(根據(jù)需要可以將這兩根管設計成拉瓦爾噴嘴，在這兩根管的空氣進口處設置加注燃料及點火處、并開啟這兩根管道上的閥門8)，空氣進入擴散管6的大喇叭口與大喇叭口中的空氣與燃料混合，在點火處9點火，在燃燒室7中燃燒產(chǎn)生的火焰氣流經(jīng)拉瓦爾噴嘴17噴入擴散管19中，拉瓦爾噴嘴17與擴散管19設有間隙(這是產(chǎn)生真空的重要指示)，真空室18會產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料的噴射器部份)，使得拉瓦噴嘴17會產(chǎn)生拉瓦爾噴嘴效應(拉瓦爾噴嘴17的正壓來自于燃燒室7，負壓來自于真空室18，因此當火焰從火箭噴管20噴出后，使火箭飛行的更快，當火箭的飛行速度使空氣產(chǎn)生的沖壓壓力能夠滿足制氧壓力時，空氣被沖壓至制氧吸氣管13(將此管的空氣進口處設計成拉瓦爾噴嘴，開啟此管上的閥門8)的拉瓦爾噴嘴、撞入制氧設備14制氧、制氧后的非氧氣體及雜質經(jīng)非氧氣體排出管15(開啟這兩根管上的閥門8)，排入真空室18、經(jīng)擴散管19從火箭噴管20排出，制氧吸氣管13的拉瓦爾噴嘴的正壓來自于被沖壓進來的空氣，負壓來自于真空室18，為此制氧過程就有了拉瓦爾效應，因此火箭在飛行中制氧的效率會更高。
[0006]圖3是單個外吸氣涵道沖壓拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭圖，如圖3所示，當火箭速度能滿足沖壓吸氣條件時，頭部小火箭I停止工作，高速度使空氣產(chǎn)生的壓力，將大氣層的空氣沖壓到外吸氣涵道3，在燃料加注點10、燃料加注點11加注火箭燃料，另一部分空氣，由外吸氣涵3被沖壓進入兩根沖壓吸氣管道16 (根據(jù)需要可以將這兩根管設計成拉瓦爾噴嘴，在空氣進口處設置燃料加注點及點火處，并開啟這兩根管道上的閥門8)，匯入擴散管6的大喇叭口與擴散管6的中的空氣與火箭燃料一同被推入火箭燃燒室7中，在點火處9點火，在燃燒室7中燃燒產(chǎn)生的火焰氣流經(jīng)拉瓦爾噴嘴17噴入擴散管19中，拉瓦爾噴嘴17與擴散管19設有間隙(是產(chǎn)生真空的重要指示)，真空室18會產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料的噴射器部份)，拉瓦噴嘴17會產(chǎn)生了拉瓦爾噴嘴效應(拉瓦爾噴嘴17的正壓來自于燃燒室7，負壓來自于真空室18)，因此當火焰從火箭噴管20噴出后，使火箭飛行的更快，當火箭飛行的速度使空氣產(chǎn)生的壓力，能滿足制氧條件時，空氣被沖壓至制氧吸氣管13(將此管的空氣進口處設計成拉瓦爾噴嘴，開啟此管上的閥門8)的拉瓦爾噴嘴、撞入制氧設備14制氧、制氧后的非氧氣體及雜質經(jīng)非氧氣體排出管15(開啟這兩根管上的閥門8)，排入真空室18、經(jīng)擴散管19從火箭噴管20排出，制氧吸氣管13的拉瓦爾噴嘴的正壓來自于被沖壓進來的空氣，負壓來自于真空室18，為此制氧過程就有了拉瓦爾效應，因此火箭在飛行中制氧的效率會更高。
[0007]圖4是多根枝叉樹枝狀內吸氣涵道沖壓拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭圖，如圖4所示，當火箭飛行的速度頭部小火箭I停止工作，火箭的高速度使空氣產(chǎn)生的沖壓壓力能滿足沖壓吸氣條件時，，將大氣層的空氣沖壓至多根枝叉樹枝狀內吸氣涵道2中，經(jīng)內吸氣涵道喇叭口 12，進入擴散管6中，在燃料加注點10、燃料加注點11加注火箭液體及固體燃料、另一部分空氣經(jīng)兩根沖壓吸氣管道16 (根據(jù)需要可以將這兩根管設計成拉瓦瓦爾噴嘴，這兩根管空氣進口處設置燃料加注點及點火處，并開啟這兩個管道上的閥門8)，匯入擴散管6大喇叭口中，續(xù)進入火箭燃燒室7中，在點火處9點火，在燃燒室7中燃燒產(chǎn)生的火焰氣流經(jīng)拉瓦爾噴嘴17噴入擴散管19中，拉瓦爾噴嘴17與擴散管19設有間隙(間隙的距離是產(chǎn)生真空的重要指示)，真空室18會產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料的噴射器部份)，拉瓦噴嘴17會產(chǎn)生了拉瓦爾噴嘴效應(拉瓦爾噴嘴17的正壓來自于燃燒室7，負壓來自于真空室18，請閱實質審查參考資料中的拉瓦爾噴嘴部分)，因此當火焰從火箭噴管20以噴出后，使火箭飛行的更快，當火箭的速度產(chǎn)生的壓力能夠滿足制氧條件時，空氣被沖壓至制氧吸氣管13(將此管的空氣進口處設計成拉瓦爾噴嘴，開啟此管上的閥門8)的拉瓦爾噴嘴、撞入制氧設備14制氧、制氧后的非氧氣體及雜質經(jīng)非氧氣體排出管15 (開啟這兩根管上的閥門8)，排入真空室18、經(jīng)擴散管19從火箭噴管20排出，制氧吸氣管13的拉瓦爾噴嘴的正壓來自于被沖壓進來的空氣，負壓來自于真空室18，為此制氧過程就有了拉瓦爾效應，因此火箭在飛行中制氧的效率會更高。
[0008]圖5是沖壓拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭設備及部件名細表。
【具體實施方式】
[0009]沖壓拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭由以下設備及部件的組成，頭部小火箭1、內吸氣涵道2 (或、與外吸氣涵道3)、吸氣室4、拉瓦爾噴嘴5、擴散管6?；鸺紵?、閥門8、點火處9、燃料加注點(a) 10、燃料加注點(b) 11、拉瓦爾噴嘴12、制氧吸氣管13、制氧設備
14、非氧排出管15，沖壓吸氣管16、拉瓦爾噴嘴17、真空室18、擴散管19、火箭噴管20、火箭外殼21。
[0010]如圖4所示:頭部小火箭I點火后，產(chǎn)生高溫、高壓的火焰氣流，從拉瓦爾噴嘴5(噴嘴群)的火焰以漏斗狀噴射，交于一點，漏斗狀火焰中心會產(chǎn)生真空(原理近似于流體漩渦)，將空氣經(jīng)樹枝狀內吸氣涵道2吸入至吸氣室4中，并高速噴射至擴散管6中，拉瓦爾噴嘴5(噴嘴群)的火焰以漏斗狀交于一點，火焰交點與擴散管6之間設置好距離(是真空產(chǎn)生重要指標)，將空氣吸入被拉與噴嘴5 (噴嘴群)噴入擴散管6中，吸氣室4會產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料中的噴射器部分)，真空會增強吸氣及拉瓦爾噴嘴5 (噴嘴群)的強度，在燃料加注點10、燃料加注點11加注火箭液體、固體燃料及催劑，在擴散管6混合，在點火處9點燃，在燃燒室7中燃燒產(chǎn)生的火焰氣流經(jīng)拉瓦爾噴嘴17，噴入擴散管19中，拉瓦爾噴嘴17與擴散管19設有間隙，因此真空室18會產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料的噴射器部份)，使得拉瓦噴嘴17產(chǎn)生了拉瓦爾噴嘴效應(拉瓦爾噴嘴17的正壓來自于燃燒室7，負壓來自于真空室18，因此當火焰從火箭噴管20噴出后，使火箭飛行的更快，當飛行速度能夠滿足沖壓吸條件時，頭部小火箭停止工作，一部分空氣及燃料，經(jīng)吸氣室4進入擴散管6中，在燃料加注點10、燃料加注點11加注燃料，另一部分空氣經(jīng)兩根沖壓吸氣管16(開啟這系統(tǒng)上的閥門8，可將沖壓吸氣管設計成拉瓦爾噴嘴狀，如果需要也可以在這兩根管空氣進口處設置燃料加注點及點火處)匯入擴散管6的大喇叭口中與擴散管6中的空氣與火箭燃料一同進入燃燒室7中，在點火處9點火后，在燃料室7中燃燒，在燃燒室7中燃燒產(chǎn)生的火焰氣流經(jīng)拉瓦爾噴嘴17，噴入擴散管19中，拉瓦爾噴嘴17與擴散管19設有間隙，因此真空室18會產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料的噴射器部份)，使得拉瓦噴嘴17產(chǎn)生了拉瓦爾噴嘴效應(拉瓦爾噴嘴17的正壓來自于燃燒室7，負壓來自于真空室18，因此當火焰從火箭噴管20噴出后，使火箭飛行的更快。當火箭飛行的速度使空氣產(chǎn)生的沖壓壓力能夠滿足制氧條件時，空氣被沖壓至制氧吸氣管13(將此管的空氣進口處設計成拉瓦爾噴嘴，開啟此管上的閥門8)的拉瓦爾噴嘴、撞入制氧設備14制氧、制氧后的非氧氣體及雜質經(jīng)非氧氣體排出管15(開啟這兩根管上的閥門8)，排入真空室18、經(jīng)擴散管19從火箭噴管20排出，制氧吸氣管13的拉瓦爾噴嘴的正壓來自于被沖壓進來的空氣，負壓來自于真空室18，為此制氧過程就有了拉瓦爾效應，因此火箭在飛行中制氧的效率會更高。
[0012]進入太空后關閉所有閥門8，使燃燒室7能滿足太空飛行需要。
【主權項】
1.沖壓拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭是由以下設備及部件組成:由頭部小火箭1、內吸氣涵道2 (或、與外吸氣涵道3)、吸氣室4、拉瓦爾噴嘴5、擴散管6，火箭燃燒室7、閥門8、點火處9、燃料加注點10、燃料加注點11、拉瓦爾噴嘴12、制氧吸氣管13、制氧設備14、非氧排出管15、沖壓吸氣管16，拉瓦爾噴嘴17、真空室18、擴散管19、火箭噴管20、火箭外殼21組成。2.利用火箭飛行使空氣產(chǎn)生的沖壓的壓力來制氧/瓦瓦爾噴嘴12的位置設置/制氧吸氣管16上設置的閥門8、非氣排出管15上設置的閥門8/制氧吸氣管13上設置的閥門8/擴散管6上的閥門8的位置設置/燃料加注點10及燃料加注點11位置的設置/沖壓吸氣管16可以設計成拉瓦爾噴嘴，也可以設計成管狀，還可以在此管空氣進口處設置燃料加注點及點火處/可將制氧吸氣管13設計成管狀、拉瓦爾噴嘴狀、喇叭口狀/將拉瓦爾噴嘴效應技術，應用在火箭飛行的制氧及推進系統(tǒng)中。3.噴射器(請閱實質審查參考資料噴射器部份)真空工作原理，用在火箭在大氣層中吸氣工作中/拉瓦爾噴嘴效應裝置(拉瓦爾噴嘴17、真空室18、擴散管19)的設計/沖壓吸氣管16的進氣管，接至樹枝狀內吸氣涵2的枝叉上/制氧吸氣管13的進氣，接至樹枝狀內吸氣涵2的枝叉上/當火箭速度使沖壓的壓力能夠滿足沖壓吸氣條件時，頭部小火箭I停止工作，進入沖壓吸氣方式/火箭在大氣層飛行中制造氧氣/吸氣火箭飛出大氣層進入太空，關閉閥門8使火箭燃燒室7能滿足太空飛行要求。4.多根內吸氣涵道-------1枚頭部小火箭1-------1個吸氣室4-----1個拉瓦爾噴嘴5------1個擴散管6-------1個燃料加注點10、燃料加注點11-------1個沖壓吸氣管16------1個點火處9------1個制氧吸氣管13-----1個制氧設備14-------1個非氧排出管15------1個火箭燃燒室7-------1個拉瓦爾噴嘴17-----1個真空室18------1個擴散管19-------1個火箭噴管20/多根內吸氣涵道-------多枚頭部小火箭1-------1個吸氣室4-----1個拉瓦爾噴嘴5------1個擴散管6-------1個燃料加注點10、燃料加注點11-------1個沖壓吸氣管16------1個點火處9------1個制氧吸氣管13-----1個制氧設備14-------1個非氧排出管15------1個火箭燃燒室7-------1個拉瓦爾噴嘴17——I個真空室18------1個擴散管19-------1個火箭噴管20/多根內吸氣涵道-------多枚頭部小火箭1-------多個吸氣室4——I個拉瓦爾噴嘴5------1個擴散管6-------1個燃料加注點10、燃料加注點11-------1個沖壓吸氣管16------1個點火處9------1個制氧吸氣管13-----1個制氧設備14-------1個非氧排出管15------1個火箭燃燒室7-------1個拉瓦爾噴嘴17-----1個真空室18------1個擴散管19-------1個火箭噴管20/多根內吸氣涵道-------多枚頭部小火箭1-------多個吸氣室4——多個拉瓦爾噴嘴5------1個擴散管6-------1個