本發(fā)明涉及到火箭發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，特別涉及到一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)載人航天、深空探測(cè)和空間站建設(shè)的發(fā)展，火箭作為一種動(dòng)力運(yùn)載工具發(fā)揮這非常重要的作用。從某一方面來(lái)說(shuō)，火箭的性能決定著人類深空探測(cè)、空間站建設(shè)、載人航天、衛(wèi)星事業(yè)等航天的發(fā)展?jié)摿?。而火箭的性能則主要取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)裝置，一個(gè)擁有高比沖、高比推力、高推力和高能量效率的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)裝置決定著火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能。當(dāng)前的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)主要可分為液體推進(jìn)劑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、固體推進(jìn)劑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、氣體推進(jìn)劑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等化學(xué)推進(jìn)劑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)以及電熱火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，但是采用化學(xué)推進(jìn)劑的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)雖然推力較大，但是比沖不高，能量效率不高，無(wú)法滿足進(jìn)一步發(fā)展的深空探測(cè)。而電熱火箭發(fā)動(dòng)機(jī)雖然比沖較大，但是推力非常弱小，且所需的電力設(shè)備非常巨大，自身載荷大，也不適應(yīng)深空探索、空間站建設(shè)和載人航天工程。為了進(jìn)一步發(fā)展航天事業(yè)，滿足人們對(duì)太空探測(cè)，載人航天、高荷載衛(wèi)星的發(fā)射、空間站的建設(shè)和維護(hù)，需要一種高比沖、強(qiáng)推力、能量高效利用、可以使航天器姿態(tài)靈活調(diào)整的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，以滿足人類不斷發(fā)展的航天飛行。
本發(fā)明是為了有效解決當(dāng)前火箭發(fā)動(dòng)機(jī)主要以液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)為主，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)比沖小，能源利用率低，推力不足的問(wèn)題，提出一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以太陽(yáng)系的太陽(yáng)輻射，深空中的宇宙射線和引力波作為能源來(lái)源渠道，通過(guò)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)將太陽(yáng)輻射能量、宇宙射線能量以及引力波能量進(jìn)行集中存儲(chǔ)，利用存儲(chǔ)的能量對(duì)夸克、質(zhì)子、電子、氣體離子等帶電粒子進(jìn)行加速加壓，形成高速電子流，然后通過(guò)超導(dǎo)磁場(chǎng)系統(tǒng)將高速電子流進(jìn)行磁約束后噴出，利用反向作用力是火箭騰飛。利用能量收集、存儲(chǔ)系統(tǒng)，可以有效擴(kuò)展能量來(lái)源通道，有效提高了能量利用效率，通過(guò)粒子加速器對(duì)帶電粒子的加速形成高速粒子流，可以大大增強(qiáng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的比沖和主推力，從而不斷滿足深空探索、載人航天、高荷載衛(wèi)星、空間站建設(shè)、航天器飛行對(duì)高比沖、高推力、高持續(xù)時(shí)間的運(yùn)載火箭的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有火箭發(fā)動(dòng)機(jī)主要以液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)為主，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)比沖小，能源利用率低，推力不足的問(wèn)題的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括但不限于能量收集系統(tǒng)、能量存儲(chǔ)系統(tǒng)、帶電粒子存儲(chǔ)系統(tǒng)、加熱加壓系統(tǒng)和噴嘴系統(tǒng)。噴嘴系統(tǒng)包括但不限于粒子約束系統(tǒng)和粒子噴出系統(tǒng)。粒子約束系統(tǒng)包括但不限于超導(dǎo)磁場(chǎng)系統(tǒng)。能量收集系統(tǒng)可以收集太陽(yáng)輻射能量、宇宙射線能量、引力波能量及其他電磁能量。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)可以將能量收集系統(tǒng)收集的能量進(jìn)行存儲(chǔ)。帶電粒子存儲(chǔ)系統(tǒng)可以存儲(chǔ)的帶電粒子包括但不限于夸克、電子、質(zhì)子和氣體電離子。加熱加壓系統(tǒng)是利用能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的能量為帶電粒子進(jìn)行加熱加壓的系統(tǒng)。超導(dǎo)磁場(chǎng)系統(tǒng)的磁場(chǎng)包括可變磁場(chǎng)系統(tǒng)和穩(wěn)恒磁場(chǎng)系統(tǒng)。超導(dǎo)磁場(chǎng)系統(tǒng)可以讓帶電粒子按照自然頻率進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。加熱加壓系統(tǒng)包括但不限于粒子直線加速器、粒子同步加速器、粒子環(huán)形加速器、粒子同步回旋加速器系統(tǒng)。
附圖說(shuō)明
附圖1為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
由圖可知，一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括但不限于能量收集系統(tǒng)、能量存儲(chǔ)系統(tǒng)、帶電粒子存儲(chǔ)系統(tǒng)、加熱加壓系統(tǒng)和噴嘴系統(tǒng)。噴嘴系統(tǒng)包括但不限于粒子約束系統(tǒng)和粒子噴出系統(tǒng)。粒子約束系統(tǒng)包括但不限于超導(dǎo)磁場(chǎng)系統(tǒng)。能量收集系統(tǒng)可以收集太陽(yáng)輻射能量、宇宙射線能量、引力波能量及其他電磁能量。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)可以將能量收集系統(tǒng)收集的能量進(jìn)行存儲(chǔ)。帶電粒子存儲(chǔ)系統(tǒng)可以存儲(chǔ)的帶電粒子包括但不限于夸克、電子、質(zhì)子和氣體電離子。加熱加壓系統(tǒng)是利用能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的能量為帶電粒子進(jìn)行加熱加壓的系統(tǒng)。超導(dǎo)磁場(chǎng)系統(tǒng)的磁場(chǎng)包括可變磁場(chǎng)系統(tǒng)和穩(wěn)恒磁場(chǎng)系統(tǒng)。超導(dǎo)磁場(chǎng)系統(tǒng)可以讓帶電粒子按照自然頻率進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。加熱加壓系統(tǒng)包括但不限于粒子直線加速器、粒子同步加速器、粒子環(huán)形加速器、粒子同步回旋加速器系統(tǒng)。
火箭發(fā)動(dòng)機(jī)包含的能量收集系統(tǒng)在靜態(tài)、發(fā)射和太空運(yùn)行時(shí)均可以收集來(lái)自太陽(yáng)的輻射能量和宇宙射線能量，也能收集引力波能量，并通過(guò)能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行存儲(chǔ)。帶電粒子存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)包括但不限于夸克、質(zhì)子、電子、氣體電離子等帶電粒子。在火箭需要發(fā)射升空時(shí)，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)和粒子存儲(chǔ)系統(tǒng)的閘門同時(shí)打開(kāi)進(jìn)入加熱加壓系統(tǒng)，這是啟動(dòng)粒子直線加速器或者粒子同步加速器或者粒子環(huán)形加速器或者粒子同步回旋加速器系統(tǒng)，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中的能量使上述加速器進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)加速粒子，由于要獲得高速的粒子流，為了避免狹義相對(duì)論效應(yīng)，優(yōu)選同步環(huán)形加速器，粒子在加速到1000萬(wàn)電子伏時(shí)，通過(guò)控制加速器中的磁場(chǎng)將高速粒子流引出進(jìn)入噴嘴系統(tǒng)，為了約束粒子流，在噴嘴系統(tǒng)設(shè)置有超導(dǎo)磁場(chǎng)系統(tǒng)，利用可變的超導(dǎo)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的強(qiáng)度設(shè)置在讓粒子的圓周運(yùn)動(dòng)頻率保持在粒子的自然頻率上，同時(shí)在磁場(chǎng)方向上，由于并未受到洛侖磁力的作用，粒子在磁場(chǎng)方向做勻速運(yùn)動(dòng)，在噴嘴尾部射出粒子流，利用反向作用力，推動(dòng)火箭的騰飛。
火箭發(fā)動(dòng)機(jī)利用能量收集、存儲(chǔ)系統(tǒng)，收集來(lái)自太空的天然自帶的能量，有效降低了人為供給的化學(xué)能、電能等能量，可以有效擴(kuò)展能量來(lái)源通道，有效提高了能量利用效率，通過(guò)粒子加速器對(duì)帶電粒子的加速形成高速粒子流，可以大大增強(qiáng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的比沖和主推力，通過(guò)超導(dǎo)磁場(chǎng)系統(tǒng)使得粒子流垂直于磁場(chǎng)的方向上按粒子流的自然頻率做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在平行于磁場(chǎng)的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可以使得高溫高壓高速粒子流約束在某一狹窄空間范圍內(nèi)，避免對(duì)噴嘴設(shè)施的損傷，通過(guò)加速階段和螺旋階段的粒子從噴嘴噴出，利用粒子流的高能量和源源不斷的宇宙能量可以滿足滿足深空探索、載人航天、高荷載衛(wèi)星、空間站建設(shè)、航天器飛行對(duì)高比沖、高推力、高持續(xù)時(shí)間的運(yùn)載火箭的需求。