吸氣制氧火箭的工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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。用于未來空天飛機發(fā)動機及空天飛行器發(fā)動機。
【背景技術(shù)】
[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(shè)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噴氣客機相似，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(fù)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1/10?？仗祜w及空天飛行器在即將到來的空間商務(wù)競爭中立于不敗之地，為了這個目標(biāo)我們應(yīng)努力。
[0003]吸氣制氧火箭的工作目的:火箭在大氣層飛行中，用火箭燃料換取火箭在太空中及頭部小火箭所需用的氧氣，使火箭只需攜帶起飛及加速至制氧條件的頭部小火箭所需氧氣，使火箭發(fā)射的成本降至一個新的低點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]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、擴散管組成6、火箭燃燒室7、閥門8、點火處9、燃料加注點(a) 10、燃料加注點(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組成。
[0005]吸氣制氧火箭工作方法的工作原理，制氧工廠氧氣的制造是把空氣加壓后利用不同的壓加及溫度分離氧氣或用過濾法分離法，當(dāng)火箭飛行速度使迎面空氣產(chǎn)生的壓力，達到制氧所需壓力時，經(jīng)制氧設(shè)備使氧氣液化分離或使用過濾法來分離氧氣。
【附圖說明】
[0006]圖1是多根內(nèi)吸氣涵道吸氣制氧火箭圖，如圖1所示，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)部穿過的，空氣經(jīng)四根內(nèi)吸氣涵道2至吸氣室4，一部分空氣經(jīng)擴散管6進入燃燒室7，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，氧氣分離后非氧氣體及雜質(zhì)經(jīng)非氧排出管15排入經(jīng)火箭尾部噴管的喇叭口排出。
[0007]圖2是內(nèi)外吸氣涵道吸氣制氧火箭圖，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 (吸氣室與外吸氣涵道溶合)穿出，空氣經(jīng)四根內(nèi)吸氣涵道2及外吸氣涵道3，一部分空氣經(jīng)擴散管進入燃燒室7，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，氧氣分離后非氧氣體及雜質(zhì)經(jīng)非氧排出管15排入火箭尾部噴管的喇叭排出。
[0008]圖3是外吸氣涵道火箭圖，如附圖3所示，此設(shè)計只有外吸氣涵道3?？諝饨?jīng)外吸氣涵道3，一部分空氣經(jīng)擴散管6進入燃燒室7，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，氧氣分離后非氧氣體及雜質(zhì)經(jīng)非氧排出管15排入火箭尾部噴管的喇叭口排出。
[0009]圖4是樹枝狀內(nèi)吸氣涵道吸氣制氧火箭圖，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，另外的四根內(nèi)吸氣涵道2由頭部小火箭I前方中心外側(cè)穿入頭部小火箭I內(nèi)部，并在頭小火箭I內(nèi)部交于中央的內(nèi)吸氣涵道2上，以樹枝狀結(jié)構(gòu)連接在正中央的內(nèi)吸氣涵道2上，在頭小火箭尾部空出，空氣經(jīng)樹枝狀內(nèi)吸氣涵道2至吸氣室4，一部分空氣經(jīng)擴散管進入燃燒室7，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，氧氣分離后非氧氣體及雜質(zhì)經(jīng)非氧排出管15排入火箭尾部噴管喇叭口排出。
[0010]圖5是吸氣制氧火箭部件名細表圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖4所示:頭部小火箭I點火后，產(chǎn)生高溫、高壓的火焰氣體，由拉瓦爾噴嘴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)，真空經(jīng)內(nèi)吸氣涵道2將空氣吸入并高速噴射至擴散管6中，依據(jù)《水蒸氣噴射真空泵》一文中的〈噴射器 > 工作原理，，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(shè)置好距離和位置(是真空產(chǎn)生重要指標(biāo))，此設(shè)計有拉瓦爾噴嘴效應(yīng)(美國工程師玩法，乒乓球?qū)⑵古仪蚺膿羲?。網(wǎng)上有此資料)，產(chǎn)生的真空經(jīng)吸氣室4、樹枝狀內(nèi)吸氣涵道2將大氣層的空氣吸入，吸入后的空氣由于拉瓦爾噴嘴效應(yīng)，以及高的速度噴入擴散管6續(xù)進入后部的火箭燃燒室7中，與此同時燃料加注點(a) 10、燃料加注點(b) 11加注火箭液體燃料、固體燃料及催劑，加注的燃料與空氣中的氧氣在擴散管6均勻混合，用拉瓦爾噴嘴5或火處9點火，在后部火箭燃燒室7燃燒，產(chǎn)生高速氣流經(jīng)火箭尾部噴管噴出，使火箭飛行，當(dāng)火箭飛行速度產(chǎn)生的壓力，能哆滿足制氧條件時，另一部分空氣經(jīng)制氧吸氣管13(開啟這個系統(tǒng)上的閥門8)，將空氣壓入制氧設(shè)備14中制氧，制氧后的非氧氣體及雜質(zhì)，經(jīng)非氧排出管15排入火箭尾部噴管的喇叭口排出。
[0012]進入太空后關(guān)閉火箭上的所有閥門8，使火箭燃燒室7能滿足太空飛行需要。
[0013]《水蒸氣噴射真空泵》及〈噴射器> 的資料，網(wǎng)上可以搜到。
【主權(quán)項】
1.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、擴散管組成6、火箭燃燒室7、閥門8、點火處9、燃料加注點(a) 10、燃料加注點(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組成，1-15組成的火箭，可以在飛行中將大氣層中的氧氣吸入供飛行使用，又可以在飛行中制造氧氣，供在大氣層飛行使用氧氣的補充及飛出大氣層后太空飛行使用。
2.吸氣制氧火箭的工作方法個頭部小火箭1，設(shè)有多個拉瓦爾噴嘴5、噴射至多根擴散管6、來為多個火箭燃燒室7提供氧氣、燃燒后火焰氣流匯入后部火箭燃燒室7的I個尾部噴管。
3.吸氣制氧火箭的工作方法:I個頭部小火箭1，設(shè)有多個拉瓦爾噴嘴5、噴射至I根擴散管6中、來為I個火箭燃燒室7提供氧氣的方法/吸氣制氧火箭的工作方法中個頭部小火箭1、設(shè)有多個拉瓦爾噴5、噴射至多根擴散管6中、來為I個火箭燃燒室7提供氧氣的方法。
4.由多個頭部小火箭1、多個拉瓦爾噴嘴5的火焰、噴射至I根擴散管6中、匯入I個火箭燃燒室7燃燒使火箭飛行，/由多個頭部小火箭1、多個拉瓦爾噴嘴6、噴射至多根擴散管6中、匯入I個火箭燃燒室7燃燒，使火箭飛行。
5.由I個頭部小火箭1、多個拉瓦爾噴嘴5的火焰、噴射至多根擴散管6中、來完成為多個后部火箭燃燒室7提供氧氣、燃燒后火焰匯入I個火箭尾部噴管噴射高速氣流/由多個頭部小火箭1、多個拉瓦爾噴嘴5、噴射至多根擴散管6中、來完成為多個后部火箭燃燒室7提供氧氣、燃燒后火焰匯入I個火箭尾部噴管噴射高速氣流。
6.由多個頭部小火箭1、多個拉瓦爾噴嘴5、噴射至多根擴散管6中、來完成為多個后部火箭燃燒室7提供氧氣，各燃燒室火箭噴管以管束狀匯入I個火箭尾部喇叭噴管中、噴管噴射高速氣流使火箭飛行/內(nèi)吸氣涵道設(shè)計為管狀。
7.利用頭部小火箭I噴出的火焰為噴入擴散管的燃料點火/內(nèi)吸氣涵道設(shè)計為喇叭口狀。
8.可將頭部小火箭隔成數(shù)個小、形成多個頭部小火箭/多枚頭部小火箭1、驅(qū)動多個射流吸氣裝置用管道連通、上一級的排氣作為次級的吸氣的多級增壓系統(tǒng)、為一個火箭燃燒室7提供氧氣的方法/多枚頭部小火箭1，驅(qū)動多個射流吸氣裝置用管道連通，上一級的排氣作為次級的吸氣多級增壓系統(tǒng)，為一個火箭燃燒室7提供氧氣的方法。
9.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/在吸氣火箭工作方法中，內(nèi)吸氣涵道由頭部小火箭I的內(nèi)部穿過的設(shè)計方法/在燃料加注點(a) 10/燃料加注點(b) 11加注火箭燃料。
【專利摘要】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。用于空天飛機發(fā)動機、空天飛行器發(fā)動機及導(dǎo)彈。通常工廠里的氧氣制造是將空氣加壓液化后通過不同的壓力和溫度來分離氧氣，也可以經(jīng)過濾法來分離氧氣，這兩利方法都需要足夠的壓力才能使氧氣分離，火箭飛行只要能達到足的速度，就可以產(chǎn)生足夠的壓力來分離氧氣。
【IPC分類】F02K7-12, F02K9-72
【公開號】CN104675557
【申請?zhí)枴緾N201510001347
【發(fā)明人】杜善驥
【申請人】杜善驥
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月4日