組合式火箭發(fā)動機的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及發(fā)動機領域，尤其涉及一種組合式火箭發(fā)動機。
【背景技術】
[0002]近年來，伴隨著對高超音速飛行器及單級入軌動力系統(tǒng)的研究的不斷深入，吸氣式組合循環(huán)發(fā)動機技術得到了快速的發(fā)展，特別是對火箭基組合循環(huán)發(fā)動機與渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機的深入研究，從20世紀80年代起就已經開始了相關應用技術的研究。其中火箭基組合循環(huán)發(fā)動機就是將火箭與沖壓發(fā)動機進行有效的組合的組合式發(fā)動機，并且在不同的工作條件下，使得兩種不同的發(fā)動機發(fā)揮各自的最大性能優(yōu)勢，從而成功實現航空航天動力推進的最佳組合。而渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機則是將渦輪發(fā)動機與沖壓發(fā)動機進行有效組合的一種組合式發(fā)動機。當然這兩種組合式發(fā)動機在不同的航天航空任務中均能發(fā)揮特有的作用，如在低空進行高超音速飛行時，選擇航程遠，耗油低的渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機。然而在實際工程使用過程中，渦輪沖壓組合循環(huán)發(fā)動機由于組成部件十分復雜，同時對渦輪發(fā)動機技術要求也過于苛刻而受到很大的發(fā)展限制;而火箭沖壓組合循環(huán)發(fā)動機雖然結構相對簡單，但其整體性能已無法再進一步提高。
【實用新型內容】
[0003]鑒于【背景技術】中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種組合式火箭發(fā)動機，其能簡化發(fā)動機的結構，并提高發(fā)動機整體的熱力學效率、動力系統(tǒng)的性能以及經濟性會K。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種組合式火箭發(fā)動機，其包括外殼、固定導向柱、爆震發(fā)動機、外進氣道、第二燃燒室以及固體藥柱。
[0005]外殼具有:空氣入口，設置于外殼的前端，呈環(huán)形，連通外部大氣；以及超聲速噴口，設置于外殼的后端。
[0006]固定導向柱設有多個燃料入口，燃料入口設置于固定導向柱的外側表面上，連通外部的燃料供給裝置。
[0007]爆震發(fā)動機包括中心錐體、殼體、第一燃燒室、多個內進氣道、氧化劑儲罐、多個氧化劑輸出管、多個燃料輸入管、燃料收集管、多個燃料輸出管、燃料進管以及多個燃料噴口。中心錐體具有:前體，從外殼的前端伸出且后部連接于固定導向柱；以及后體，位于外殼中，與中心錐體的前體一體形成。殼體圍繞整個后體并固定設置于前體后部的外表面，與整個后體的外表面圍成軸向延伸的第一燃燒室，第一燃燒室在軸向上的末端為出口；多個內進氣道，各內進氣道的一端經由第一閥與空氣入口連通，另一端與第一燃燒室連通。氧化劑儲罐收容于前體內。多個氧化劑輸出管設置于前體內，各氧化劑輸出管一端經由第二閥與氧化劑儲罐連通，另一端與對應的內進氣道連通。多個燃料輸入管設置于前體內，各燃料輸入管一端與對應的燃料入口連通。燃料收集管在中心錐體的前體和后體之間并位于中心錐體的前體和后體內部，連通燃料輸入管，收集由燃料輸入管輸入的燃料。多個燃料輸出管設置在中心錐體的后體內并且周向分布、徑向延伸，各燃料輸出管的一端連通燃料收集管。燃料進管設置在中心錐體的后體內部，呈環(huán)形，與所述多個燃料輸出管的另一端均連通，接收經由所述多個燃料輸出管通入的燃料。多個燃料噴口周向均勻分布在設置在中心錐體的后體內且開口設于中心錐體的后體的外表面上并徑向延伸，各燃料噴口連通燃料進管和第一燃燒室。
[0008]外進氣道設置于外殼和爆震發(fā)動機之間，一端連通于外殼的空氣入口。
[0009]第二燃燒室設置于外殼內的位于殼體與中心錐體的后體后方的空間，前端連通于第一燃燒室的出口以及外進氣道的另一端，后端連通于外殼的超聲速噴口。
[0010]固體藥柱收容并固定于外殼內且位于第二燃燒室內，且內部中空以供空氣流動。
[0011]其中，所述組合式火箭發(fā)動機啟動時，外部的空氣無法通入經由內進氣道進入第一燃燒室，啟動第二閥，氧化劑儲罐內的氧化劑經由氧化劑輸出管以及內進氣道進入第一燃燒室，并與經由燃料入口、燃料輸入管、燃料收集管、燃料輸出管、燃料進管以及燃料噴口進入第一燃燒室的燃料反應，完成所述組合式火箭發(fā)動機的啟動;所述組合式火箭發(fā)動機啟動后，打開第一閥并關閉第二閥，從外部引射大量的空氣經由內進氣道進入第一燃燒室、經由外進氣道進入第二燃燒室，所述組合式火箭發(fā)動機在以后的運行過程中，空氣與進入第一燃燒室的燃料爆震燃燒，經由殼體的出口噴出高溫燃氣并經由第二燃燒室以及超聲速噴口快速排出以產生推力；由殼體的出口噴出的高溫燃氣經過第二燃燒室時，點燃固體藥柱，固體藥柱與經由外進氣道流入的空氣反應燃燒并產生高溫燃氣，高溫燃氣經由超聲速噴口快速排出以產生推力；當固體藥柱燃盡后，由殼體的出口噴出的高溫燃氣中的未燃燃料與經由外進氣道流入的空氣再次反應燃燒以產生推力。
[0012]本實用新型的有益效果如下:
[0013]在根據本實用新型的組合式火箭發(fā)動機中，將爆震發(fā)動機與固體藥柱集成在外殼內，而爆震發(fā)動機中燃料的燃燒以及固體藥柱的燃燒生成的高溫燃氣能夠大幅度增大所述組合式火箭發(fā)動機產生的推力，進而提高了所述組合式火箭發(fā)動機的熱力學效率以及動力系統(tǒng)的性能;爆震發(fā)動機設置于外殼的前端，縮小了第一燃燒室的尺寸，節(jié)省內部空間，簡化所述組合式火箭發(fā)動機的結構；同時，節(jié)省的內部空間能夠增加固體藥柱的體積，提升所述組合式火箭發(fā)動機的動力系統(tǒng)的性能；當固體藥柱燃盡后，由殼體的出口噴出的高溫燃氣中的未燃燃料與經由外進氣道流入的空氣再次反應燃燒以產生推力，避免燃料的浪費，提高了所述組合式火箭發(fā)動機的經濟性能。
【附圖說明】
[0014]圖1為根據本實用新型的組合式火箭發(fā)動機的示意圖；
[0015]圖2為根據本實用新型的組合式火箭發(fā)動機的一個角度的剖視圖；
[0016]圖3為圖2所示的組合式火箭發(fā)動機沿線A-A作出的剖視圖；
[0017]圖4為圖2所示的組合式火箭發(fā)動機沿線B-B作出的剖視圖；
[0018]圖5為根據本實用新型的組合式火箭發(fā)動機的另一個角度的剖視圖；
[0019]圖6為圖5所示的組合式火箭發(fā)動機的圓圈部分的放大圖；以及
[0020]圖7為圖5所示的組合式火箭發(fā)動機沿線C-C作出的剖視圖。
[0021]其中，附圖標記說明如下:
[0022]I外殼35氧化劑儲罐
[0023]11空氣入口36氧化劑輸出管
[0024]12超聲速噴口37燃料輸入管
[0025]2 固定導向柱38燃料收集管
[0026]21燃料入口39燃料輸出管
[0027]3 爆震發(fā)動機3A燃料進管
[0028]31中心錐體3B燃料噴口
[0029]311前體4外進氣道
[0030]312后體5第二燃燒室[0031 ]32殼體6固體藥柱
[0032]33第一燃燒室Vl第一閥
[0033]331 出口V2第二閥
[0034]34內進氣道
【具體實施方式】
[0035]下面參照附圖來詳細說明本實用新型的的組合式火箭發(fā)動機。
[0036]參照圖1至圖7，根據本實用新型的組合式火箭發(fā)動機包括外殼1、固定導向柱2、爆震發(fā)動機3、外進氣道4、第二燃燒室5以及固體藥柱6。
[0037]外殼I具有:空氣入口 11，設置于外殼I的前端，呈環(huán)形，連通外部大氣；以及超聲速噴口 12，設置于外殼I的后端。
[0038]固定導向柱2設有多個燃料入口21，燃料入口 21設置于固定導向柱2的外側表面上，連通外部的燃料供給裝置。
[0039]爆震發(fā)動機3包括中心錐體31、殼體32、第一燃燒室33、多個內進氣道34、氧化劑儲罐35、多個氧化劑輸出管36、多個燃料輸入管37、燃料收集管38、多個燃料輸出管39、燃料進管3A以及多個燃料噴口 3B。中心錐體31具有:前體311，從外殼I的前端伸出且后部連接于固定導向柱2;以及后體312，位于外殼I中，與中心錐體31的前體311 —體形成。殼體32圍繞整個后體312并固定設置于前體311后部的外表面，與整個后體312的外表面圍成軸向延伸的第一燃燒室33，第一燃燒室33在軸向上的末端為出口 331;多個內進氣道34，各內進氣道34的一端經由第一閥Vl與空氣入口 11連通，另一端與第一燃燒室33連通。氧化劑儲罐35收容于前體311內。多個氧化劑輸出管36設置于前體311內，各氧化劑輸出管36—端經由第二閥V2與氧化劑儲罐35連通，另一端與對應的內進氣道34連通。多個燃料輸入管37設置于前體311內，各燃料輸入管37—端與對應的燃料入口 21連通。燃料收集管38在中心錐體31的前體311和后體312之間并位于中心錐體31的前體311和后體312內部，連通燃料輸入管37，收集由燃料輸入管37輸入的燃料。多個燃料輸出管39設置在中心錐體31的后體312內并且周向分布、徑向延伸，各燃料輸出管39的一端連通燃料收集管38。燃料進管3A設置在中心錐體31的后體312內部，呈環(huán)形，與所述多個燃料輸出管39的另一端均連通，接收經由所述多個燃料輸出管39通入的燃料。多個燃料噴口 3B周向均勻分布在設置在中心錐體31的后體312內且開口設于中心錐體31的后體312的外表面上并徑向延伸，各燃料噴口 3B連通燃料進管3A和第一燃燒室33。
[0040]外進氣道4設置于外殼I和爆震發(fā)動機3之間，一端連通于外殼I的空氣入口 11。
[0041 ]第二燃燒室5設置于外殼I內的位于殼體32與中心錐體31的后體312后方的空間，前端連通于第一燃燒室33的出口 331以及外進氣道4的另一端，后端連通于外殼I的超聲速噴口 12。
[0042]固體藥柱6收容并固定于外殼I內且位于第二燃燒室5內，且內部中空以供空氣流動。
[0043]其中，所述組合式火箭發(fā)動機啟動時，外部的空氣無法通入經由