動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于火箭領(lǐng)域，具體涉及動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器。本發(fā)明提供的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，采用固態(tài)燃料，并設(shè)置控制元件，從而使所述箭體底部生成適于火箭飛行的拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)。所述控制元件包括箭體外殼，當(dāng)所述固態(tài)燃料燃燒時(shí)外殼下邊沿可隨同所述固態(tài)燃料的燃燒面動(dòng)態(tài)燒蝕消耗。這樣，在火箭的飛行過(guò)程中，可使所述箭體底部動(dòng)態(tài)生成適于火箭飛行的噴管結(jié)構(gòu)，且所產(chǎn)生的丟棄物實(shí)質(zhì)上作為推進(jìn)火箭飛行的工質(zhì)由所述噴管結(jié)構(gòu)噴出，即可及時(shí)的丟棄火箭多余的重物，不產(chǎn)生體積較大的丟棄物，從而提高火箭飛行路徑設(shè)計(jì)的自由程度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于火箭領(lǐng)域，具體涉及動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器。

【背景技術(shù)】
[0002]火箭是以熱氣流高速向后噴出，利用產(chǎn)生的反作用力向前運(yùn)動(dòng)的噴氣推進(jìn)裝置。它自身攜帶燃燒劑與氧化劑，不依賴(lài)空氣中的氧助燃，既可在大氣中，又可在外層空間飛行?，F(xiàn)代火箭可作為快速遠(yuǎn)距離運(yùn)輸工具，可以用來(lái)發(fā)射衛(wèi)星和投送武器戰(zhàn)斗部(如彈頭)。
[0003]傳統(tǒng)的火箭大抵上由火箭外殼、燃料、發(fā)動(dòng)機(jī)等組成?；鸺鈿さ淖饔檬潜Ｗo(hù)火箭內(nèi)部部件以及支撐火箭?；鸺剂先紵龝r(shí)產(chǎn)生的能量為火箭飛行提供動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)控制燃料的燃燒以及火焰的噴射。
[0004]火箭飛行過(guò)程中由于燃料的逐步消耗，原本裝燃料的外殼會(huì)逐步變空，而多余的空殼對(duì)于火箭的推進(jìn)沒(méi)有任何意義，且將成為火箭飛行過(guò)程中攜帶的多余重量，因此為減少整個(gè)火箭的重量，通常是將空殼在空中直接丟棄?，F(xiàn)有的辦法是將火箭做成多級(jí)火箭，每級(jí)火箭都配備發(fā)動(dòng)機(jī)，每用完一級(jí)火箭的燃料就丟棄一級(jí)火箭的空殼。
[0005]因此，僅從丟棄多余重量角度考慮，火箭應(yīng)該制造成無(wú)限多級(jí)，做到可以盡量及時(shí)的丟棄多余重量。但是，火箭級(jí)數(shù)越多火箭的復(fù)雜性就越大，而且每一級(jí)都要有自己的發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣反而增加重量，所以火箭級(jí)數(shù)不能太多?，F(xiàn)有火箭級(jí)數(shù)通常不超過(guò)三級(jí)。所以現(xiàn)有火箭不能做到非常及時(shí)的丟棄多余重量。
[0006]此外，火箭丟棄的外殼可能會(huì)砸到地面的人或物，因此導(dǎo)致丟棄地點(diǎn)不能隨意選擇，因此在一定程度上也會(huì)對(duì)火箭的飛行路線產(chǎn)生限制。
[0007]現(xiàn)有的火箭用發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)控制燃料燃燒和噴射來(lái)為火箭提供動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)的主要組成部分有燃燒室、噴嘴。燃料在燃燒室內(nèi)燃燒然后通過(guò)噴嘴噴出產(chǎn)生動(dòng)力。燃燒室和噴嘴都是用耐高溫、高強(qiáng)度材料做成。有時(shí)這兩個(gè)部分還配備有冷卻裝置，以保護(hù)該機(jī)構(gòu)在高溫下不被燒毀。其存在以下不足:其一，發(fā)動(dòng)機(jī)需要采用耐高溫且高強(qiáng)度的材料制作而成，這樣造成發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本較高；其二，發(fā)動(dòng)機(jī)作為火箭的一個(gè)組成部分，在每一級(jí)火箭上均需配備發(fā)動(dòng)機(jī)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)本身的重量通常比較重，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)置也在客觀上加重的整個(gè)火箭的重量；其三，由于受限于發(fā)動(dòng)機(jī)材料的耐熱能力，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的火焰溫度不能過(guò)高，這樣不利于提高整個(gè)火箭的推進(jìn)動(dòng)力；其四，發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是液體燃料火箭，發(fā)動(dòng)機(jī)管道多且容易泄露液體，極易造成危險(xiǎn)；其五，發(fā)動(dòng)機(jī)噴管開(kāi)口通常不能隨著外界氣壓調(diào)節(jié)開(kāi)口大小，使發(fā)動(dòng)機(jī)損失效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，藉以減少如下問(wèn)題:
[0009]1、現(xiàn)有火箭產(chǎn)生丟棄物體積過(guò)大且無(wú)法及時(shí)丟棄火箭多余的重物；
[0010]2、制造成本過(guò)高；
[0011]3、燃料能量利用效率低。
[0012]本發(fā)明提供的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0013]動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，包括箭體，所述箭體內(nèi)填充固態(tài)燃料且所述箭體上設(shè)有隨同固態(tài)燃料燃燒時(shí)動(dòng)態(tài)使所述箭體底部生成適于火箭飛行的拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)的控制元件，所述控制元件包括包裹所述固態(tài)燃料且當(dāng)所述固態(tài)燃料燃燒時(shí)其下端邊沿可隨同所述固態(tài)燃料的燃燒動(dòng)態(tài)燒蝕消耗的外殼。
[0014]具體地，所述箭體內(nèi)設(shè)有若干電極及控制各所述電極放電狀態(tài)的放電控制系統(tǒng)和/或至少一條注入冷卻劑的冷卻通道。
[0015]具體地，所述外殼為由形狀記憶材料制成的記憶外殼，所述記憶外殼記憶的橫截面面積小于所述箭體的橫截面面積。
[0016]具體地，所述記憶外殼表面設(shè)有橫向劃痕和/或構(gòu)成所述記憶外殼材料的內(nèi)部設(shè)有橫向纖維物料。
[0017]具體地,所述控制元件還包括設(shè)于所述箭體內(nèi)且由記憶材料制成的管狀構(gòu)件,所述管狀構(gòu)件記憶的橫截面面積大于管狀構(gòu)件的橫截面面積。
[0018]具體地，所述管狀構(gòu)件表面設(shè)有橫向劃痕和/或其材料內(nèi)部設(shè)有橫向纖維物料。
[0019]具體地，所述控制元件還包括設(shè)于所述箭體內(nèi)部固態(tài)燃料的下方的噴管生成構(gòu)件；所述噴管生成構(gòu)件內(nèi)從上到下貫穿有至少一條形如拉瓦爾噴管的第一通道和/或所述噴管生成構(gòu)件外壁與外殼內(nèi)壁共同構(gòu)成形如拉瓦爾噴管的第二通道。
[0020]具體地，所述動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器內(nèi)部設(shè)有連接所述噴管生成構(gòu)件的牽引爬升機(jī)構(gòu)。
[0021]具體地，所述噴管生成構(gòu)件內(nèi)設(shè)有冷卻裝置，所述噴管生成構(gòu)件表面設(shè)有與所述冷卻裝置連通的冷卻物質(zhì)出口。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提供的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，采用固態(tài)燃料，并設(shè)置控制元件，從而使所述箭體底部生成適于火箭飛行的拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)。所述控制元件包括箭體外殼，當(dāng)所述固態(tài)燃料燃燒時(shí)外殼下邊沿可隨同所述固態(tài)燃料的燃燒面動(dòng)態(tài)燒蝕消耗。這樣，在火箭的飛行過(guò)程中，可使所述箭體底部動(dòng)態(tài)生成適于火箭飛行的拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)，且所產(chǎn)生的丟棄物實(shí)質(zhì)上作為推進(jìn)火箭飛行的工質(zhì)由所述拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)噴出，即可及時(shí)的丟棄火箭多余的重物，不產(chǎn)生體積較大的丟棄物，從而提高火箭飛行路徑設(shè)計(jì)的自由程度。此外，由于該推進(jìn)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以能降低制造成本。由于推進(jìn)器在工作時(shí)將外殼當(dāng)做噴管的一部分，所以該推進(jìn)器容易生成尺寸較大的拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)，而較大的拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)有利于提高燃料的能量利用效率。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明提供的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明提供的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明提供的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]實(shí)施例一
[0028]請(qǐng)參照?qǐng)D1，動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，包括箭體，所述箭體內(nèi)填充固態(tài)燃料Ia且所述箭體上設(shè)有隨同固態(tài)燃料Ia燃燒時(shí)動(dòng)態(tài)使所述箭體底部生成適于火箭飛行的拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)3a的控制元件2a，所述控制元件2a包括包裹所述固態(tài)燃料且當(dāng)所述固態(tài)燃料燃燒時(shí)其下端邊沿可隨同所述固態(tài)燃料的燃燒動(dòng)態(tài)燒蝕消耗的外殼21a。
[0029]本發(fā)明提供的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，采用內(nèi)部填充固態(tài)燃料Ia的箭體，并于所述固態(tài)燃料Ia上設(shè)置控制元件2a，從而使所述箭體底部生成適于火箭飛行的噴管結(jié)構(gòu)3a，同時(shí)還于所述固態(tài)燃料Ia的表面設(shè)有包裹所述固態(tài)燃料Ia且當(dāng)所述固態(tài)燃料Ia燃燒時(shí)其下邊沿可隨同所述箭體一同燒蝕的外殼21a。這樣，在火箭的飛行過(guò)程中，可使所述固態(tài)燃料Ia底部動(dòng)態(tài)生成適于火箭飛行的噴管結(jié)構(gòu)3a，且所產(chǎn)生的丟棄物實(shí)質(zhì)上作為推進(jìn)火箭飛行的工質(zhì)由所述噴管結(jié)構(gòu)3a噴出，即可及時(shí)的丟棄火箭多余的重物，不產(chǎn)生體積較大的丟棄物，從而提高火箭飛行路徑設(shè)計(jì)的自由程度。
[0030]在本實(shí)施例中，所述固態(tài)燃料Ia內(nèi)設(shè)有若干電極5a及控制各所述電極5a放電狀態(tài)的放電控制系統(tǒng)和/或至少一條注入冷卻劑7a的冷卻通道6a。在這里，通過(guò)冷卻通道6a注入冷卻劑7a和控制電極5a的放電狀態(tài)來(lái)控制所述固態(tài)燃料Ia的燃燒速度，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)燃燒面4a形狀的目的。當(dāng)燃燒速度過(guò)快時(shí)，可通過(guò)加大冷卻劑7a的注入量，達(dá)到使所述燃燒面4a降溫甚至熄滅。所述電極5a可向所述燃燒面4a下端放射電弧，從而加快所述燃燒面4a上固態(tài)燃料的燃燒，或者加快某些特定位置的燃燒速度，或者點(diǎn)燃固態(tài)燃料。此夕卜，所述電極5a放電所需的氣體環(huán)境可由所述冷卻通道6a注入的冷卻劑7a氣化來(lái)提供。另外，需要指出的是，本發(fā)明采用的冷卻通道6a和電極5a均是可隨同所述固態(tài)燃料Ia上燃燒面4a的推進(jìn)動(dòng)態(tài)燒蝕，且冷卻通道6a、電極5a及由冷卻通道6a注入的冷卻劑7a氣化后所產(chǎn)生的氣體均可隨同固態(tài)燃料Ia燃燒氣化所述產(chǎn)生的氣體一起由所述噴管結(jié)構(gòu)3a噴出，亦即，所述冷卻通道6a、電極5a及由冷卻通道6a注入的冷卻劑7a氣化后所產(chǎn)生的氣體應(yīng)當(dāng)視為推動(dòng)火箭飛行的工質(zhì)的一部分。更具體地，所述電極5a及冷卻通道6a均沿所述固態(tài)燃料Ia的軸向方向且并行于所述固態(tài)燃料Ia的軸向設(shè)置。另外，在本實(shí)施例中，亦可通過(guò)適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)各所述電極5a的機(jī)械強(qiáng)度，從而加強(qiáng)所述固態(tài)燃料Ia的機(jī)械強(qiáng)度。
[0031]此外，可通過(guò)在所述箭體上增加探測(cè)所述電極5a電感的電感檢測(cè)設(shè)備，從而得知電極的長(zhǎng)度，進(jìn)而換算出固態(tài)燃料Ia的余量。通過(guò)探測(cè)所述電極5a的電阻的電阻檢測(cè)設(shè)備，從而得知火焰燃燒的溫度，進(jìn)而換算出固態(tài)燃料Ia燃燒的快慢以及該火箭推進(jìn)器是否已經(jīng)關(guān)機(jī)。
[0032]此外，通過(guò)控制所述冷卻通道6a上冷卻劑7a的液面距離所述燃燒面4a的距離，來(lái)調(diào)控所述燃燒面4a的面積大小。具體是這樣的，當(dāng)所述冷卻劑7a距離所述燃燒面4a較遠(yuǎn)時(shí)，所述燃燒面4a上的燃燒焰將點(diǎn)燃所述冷卻通道6a上沒(méi)有冷卻劑7a的部分，在這種情況下，所述冷卻通道6a上沒(méi)有冷卻劑7a的部分也成為了所述燃燒面4a的一部分，從而使所述燃燒面4a總的面積比較大。因此，通過(guò)調(diào)整所述冷卻劑7a距離所述燃燒面4a距離，可以調(diào)節(jié)所述燃燒面4a的面積。
[0033]在實(shí)施例中，所述外殼21a為由形狀記憶材料制成的記憶外殼，所述記憶外殼記憶的橫截面面積小于所述固態(tài)燃料Ia的橫截面面積。所述記憶外殼具體的制作方式可以如下:首先使所述記憶外殼記住一橫截面相對(duì)于所述固態(tài)燃料Ia的橫截面較小的形狀，再將所述記憶外殼的橫截面擴(kuò)大成可包裹所述固態(tài)燃料Ia的結(jié)構(gòu)，從而完成在所述固態(tài)燃料Ia上設(shè)置記憶外殼的過(guò)程。
[0034]上述制作所述記憶外殼采用的形狀記憶材料可以是記憶合金或高分子熱縮材料。用形狀記憶材料制作所述固態(tài)燃料Ia的外殼，該材料是箭體的結(jié)構(gòu)材料為箭體提供機(jī)械支撐，同時(shí)該材料也動(dòng)態(tài)生成拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是消耗材料，同時(shí)也是一種推進(jìn)工質(zhì)。
[0035]其中，所述記憶合金可是如下的配方Au-Cd、Ag-Cd> Cu-Zn> Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn>Cu-Zn-S1、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga, In-T1、Au-Cu-Zn、NiAl, Fe-Pt, T1-N1、T1-N1-Pd、T1-Nb, U-Nb和Fe-Mn-Si中的一種。所述高分子熱縮材料又稱(chēng)高分子形狀記憶材料，是高分子材料與輻射加工技術(shù)交叉結(jié)合的一種智能型材料。普通高分子材料如聚乙烯、聚氯乙烯等通常是線形結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)電子加速器等放射源的輻射作用變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后，這些材料就會(huì)具備獨(dú)特的“記憶效應(yīng)”，擴(kuò)張、冷卻定型的材料在受熱后可以重新收縮恢復(fù)原來(lái)的形狀。熱縮材料的記憶性能可用于制作熱收縮管材、膜材和異形材，主要特性是加熱收縮包覆在物體外表面，能夠起到絕緣、防潮、密封、保護(hù)和接續(xù)等作用，收縮材料的徑向收縮率可達(dá)50%?80%。
[0036]火箭在飛行過(guò)程中，所述固態(tài)燃料Ia上的固體燃料由其底部隨著其燃燒面4a的逐漸上移，所述記憶外殼將動(dòng)態(tài)形成火箭噴管中常用的拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)。眾所述周知，拉瓦爾噴管由三個(gè)部分構(gòu)成，分別為收縮管31a、擴(kuò)張管33a及連接收縮管31a和擴(kuò)張管33a的喉管32a組成。
[0037]下面介紹所述記憶外殼形成拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)各管段的過(guò)程。由于所述記憶外殼各個(gè)部分受熱時(shí)間的不同，離所述燃燒面4a越遠(yuǎn)的記憶外殼的部分溫度越高，離所述燃燒面4a越近的記憶外殼的部分溫度越低。距離燃燒面較近的記憶外殼部分受熱進(jìn)行收縮而形成所述收縮管31a ;距離燃燒面較遠(yuǎn)且連接所述收縮管31a的記憶外殼部分受熱時(shí)間相對(duì)于所述收縮管31a受熱時(shí)間更多，呈充分收縮形成所述喉管32a ;距離燃燒面更遠(yuǎn)且連接所述喉管32a的記憶外殼部分由于受熱時(shí)間較長(zhǎng)，已經(jīng)呈軟化狀態(tài)，且由于受到所述燃燒面4a上燃燒工質(zhì)所產(chǎn)生的高壓氣體的壓力的影響，此部分的記憶外殼將向外側(cè)擴(kuò)張從而形成所述擴(kuò)張管33a。因此，在本實(shí)施例中，所述固態(tài)燃料Ia燃燒的過(guò)程中，所述記憶外殼隨著所述固態(tài)燃料Ia燃燒面4a的推進(jìn)過(guò)程，其下部將呈現(xiàn)出火箭噴管結(jié)構(gòu)中常用的拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)。另外，隨著所述燃燒面4a的推進(jìn)，所述收縮管31a將逐步變成喉管32a，所述喉管32a將逐步變成軟化擴(kuò)張管33a，而擴(kuò)張管33a隨著其溫度的提高，將開(kāi)始熔化或氣化而脫離所述記憶外殼。由此可見(jiàn)，在本實(shí)施例中，所述固態(tài)燃料Ia的燃燒過(guò)程中，其上的記憶外殼將動(dòng)態(tài)形成拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)，且記憶材料制成的記憶外殼可隨著所述固態(tài)燃料Ia上所述燃燒面4a的推進(jìn)動(dòng)態(tài)的形成及動(dòng)態(tài)燒毀，整個(gè)燃燒過(guò)程中始終沒(méi)有體積較大的丟棄物出現(xiàn)。
[0038]為了防止因所述記憶外殼在燒蝕過(guò)程中出現(xiàn)所述擴(kuò)張部33a末端燒蝕不均勻而造成生成的拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)不佳，作為本實(shí)施例進(jìn)一步的改進(jìn)，所述記憶外殼表面設(shè)有橫向劃痕和/或所述記憶外殼材料內(nèi)部設(shè)有橫向纖維物料。這樣，可使得所述記憶外殼燒蝕更為均勻。
[0039]另外，作為本實(shí)施例進(jìn)一步的改進(jìn)，所述固態(tài)燃料Ia中心設(shè)有一棒狀件或管狀件22a。由于所述喉管32a的橫截面面積較小，而所述棒狀件或管狀件22a占據(jù)所述喉管32a橫截面面積較大，能減小通過(guò)所述喉管32a的通氣面積，使得通過(guò)喉管32a的氣流更快。這樣，可有效降低制作所述記憶外殼的記憶材料所需的收縮能力，從而降低所述記憶外殼的制作難度。
[0040]在本實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)生成和燒毀拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0041]1、采用記憶材料制作而成的記憶外殼對(duì)記憶材料的耐熱性要求降低。
[0042]在本實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器在飛行過(guò)程中能動(dòng)態(tài)生成燃燒室。當(dāng)所述燃燒室內(nèi)溫度高壓力大時(shí)，所述記憶外殼將在較短時(shí)間內(nèi)受熱熔化或氣化，此時(shí)所述拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)呈整體較短且喉管32a較為粗短。反之，當(dāng)所述燃燒室內(nèi)溫度低壓力小時(shí)，所述拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)將呈整體較長(zhǎng)且喉管32a細(xì)長(zhǎng)。同時(shí)，拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)的形態(tài)也對(duì)所述燃燒室4a內(nèi)溫度有影響，較長(zhǎng)拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)和細(xì)長(zhǎng)喉管結(jié)構(gòu)其氣體排出阻力大，從而有利于提高燃燒室溫度。短拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)和粗短喉管結(jié)構(gòu)氣體排出阻力小，有利于降低燃燒室溫度，低燃燒室溫度有利于保護(hù)拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)，從而降低了對(duì)形成拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)的記憶外殼耐熱性的要求。
[0043]2、動(dòng)態(tài)生成的拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)其喉管32a開(kāi)口大小自適應(yīng)，有利于提高動(dòng)能轉(zhuǎn)化率。
[0044]在本實(shí)施例中，整個(gè)拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)生成。外界氣壓，是影響所述噴管結(jié)構(gòu)3a開(kāi)口大小的一個(gè)重要因素。當(dāng)火箭在低空飛行時(shí)，因外界氣壓較大，將使所述噴管結(jié)構(gòu)3a的開(kāi)口較小，這樣將使所述噴管結(jié)構(gòu)3a噴出壓強(qiáng)較高的氣體。當(dāng)火箭在高空飛行時(shí)，外界氣壓小，所述噴管結(jié)構(gòu)3a受到較小的外界氣壓，其開(kāi)口較大，這樣將使所述噴管結(jié)構(gòu)3a噴出壓強(qiáng)較低的氣體。由此可見(jiàn)，本實(shí)施例中動(dòng)態(tài)生成的拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)上的所述噴管結(jié)構(gòu)3a開(kāi)口大小可自動(dòng)根據(jù)外界氣壓調(diào)節(jié)其動(dòng)能的輸出狀態(tài)，有利于提高動(dòng)能的轉(zhuǎn)化率。
[0045]3、記憶外殼氣化產(chǎn)生動(dòng)能，提高燃燒工質(zhì)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化率。
[0046]外殼被燒蝕時(shí)部分或者全部被氣化，氣體從箭體尾部噴出產(chǎn)生動(dòng)能。這部分動(dòng)能實(shí)際是火箭的尾氣余熱轉(zhuǎn)化而來(lái)，相當(dāng)于提高了火箭火焰動(dòng)能轉(zhuǎn)化率。
[0047]4、使整個(gè)火箭推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，安全可靠。
[0048]由于本實(shí)施例的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器各部分都盡量承擔(dān)多種功能，因而其結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，而簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)有利降低制造成本，且各個(gè)部分之間的出現(xiàn)制造誤差而影響整個(gè)的性能的幾率下降，從而提高了其安全性。
[0049]5、火箭震動(dòng)小
[0050]火箭震動(dòng)主要來(lái)自燃燒室內(nèi)燃料的不穩(wěn)定燃燒，過(guò)大的震動(dòng)容易影響火箭的安全性及影響運(yùn)送的人或物的安全。本實(shí)施例中，火箭的飛行過(guò)程中，由于所述記憶外殼處于高溫狀態(tài)，其形成的拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)處于一個(gè)較柔軟的狀態(tài)或者高彈性的橡膠狀態(tài)，此狀態(tài)能有效的緩沖震動(dòng)。此外，某些固態(tài)燃料本身也是橡膠狀高彈性物質(zhì)，其本身也具有緩沖震動(dòng)能力。
[0051]6、生成大噴管，提高火箭動(dòng)能轉(zhuǎn)化率
[0052]現(xiàn)有的火箭由于噴管重量以及制造工藝等原因，不能制造出尺寸較大的噴管，使得火箭動(dòng)能轉(zhuǎn)換率不高。用本實(shí)施例提供的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，火箭噴管可以由所述外殼21a生成，且可以生成體積較大的噴管，有利于把更多尾氣熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能。
[0053]實(shí)施例二
[0054]請(qǐng)參照?qǐng)D2，本實(shí)施例相對(duì)于實(shí)施例一，其不同點(diǎn)在于，控制元件的設(shè)置方式不同。在本實(shí)施例中，所述控制元件2b包括包裹所述固態(tài)燃料且當(dāng)所述固態(tài)燃料Ib燃燒時(shí)其下端邊沿可隨同所述固態(tài)燃料的燃燒動(dòng)態(tài)燒蝕消耗的外殼21b，還包括設(shè)于所述箭體內(nèi)且由記憶材料制成的管狀構(gòu)件22b，所述管狀構(gòu)件22b記憶的橫截面面積大于管狀構(gòu)件22b的橫截面面積。當(dāng)所述箭體上的固態(tài)燃料Ib燃燒時(shí)，所述管狀構(gòu)件22b將隨著燃燒面4b的推移逐漸恢復(fù)原始的記憶截面，始其下部形成較大截面積的膨脹狀態(tài)。這樣，所述管狀構(gòu)件22b將與所述外殼21b —同構(gòu)成拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)。
[0055]需要指出的是，在本實(shí)施例中，所述外殼21b也可以采用記憶材料制成，以便于生成所述拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，在本實(shí)施例中，與實(shí)施例一中所述記憶外殼類(lèi)似的，所述管狀構(gòu)件22b表面設(shè)有橫向劃痕和/或其材料內(nèi)部設(shè)有橫向纖維物料。這樣，可使得所述管狀構(gòu)件22b燒蝕更為均勻。
[0056]實(shí)施例三
[0057]請(qǐng)參照?qǐng)D3，本實(shí)施例相對(duì)于實(shí)施例一或?qū)嵤┒洳煌c(diǎn)在于:控制元件的設(shè)置方式不同。在本實(shí)施例中，所述控制元件2c包括包裹所述固態(tài)燃料且當(dāng)所述固態(tài)燃料Ic燃燒時(shí)其下端邊沿可隨同所述固態(tài)燃料Ic的燃燒動(dòng)態(tài)燒蝕消耗的外殼21c，還包括設(shè)于所述箭體內(nèi)部固態(tài)燃料Ic下方的噴管生成構(gòu)件22c ;所述噴管生成構(gòu)件22c內(nèi)從上到下貫穿有至少一條形如拉瓦爾噴管的第一通道221c和/或所述噴管生成構(gòu)件22c外壁與所述外殼21c內(nèi)壁共同構(gòu)成形如拉瓦爾噴管的第二通道222c。這樣，在火箭的飛行過(guò)程中，所述固態(tài)燃料Ic燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氣體可通過(guò)形如拉瓦爾噴管的所述第一通道221c和/或第二通道222c噴出。
[0058]作為本實(shí)施例進(jìn)一步的改善，所述動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器內(nèi)部設(shè)有連接所述噴管生成構(gòu)件22c的牽引爬升機(jī)構(gòu)23c。隨著所述固態(tài)燃料Ic的消耗，燃燒面4c的上移，所述牽引爬升機(jī)構(gòu)23c牽引所述噴管生成構(gòu)件22c上行，從而保證拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)始終位于所述箭體的底端。
[0059]進(jìn)一步，所述噴管生成構(gòu)件22c內(nèi)設(shè)有冷卻裝置，所述噴管生成構(gòu)件22c表面設(shè)有與所述冷卻裝置連通的冷卻物質(zhì)出口。
[0060]下面介紹本實(shí)施例的工作原理:
[0061]在火箭的飛行過(guò)程中，所述燃燒面4c上燃燒生成的氣體經(jīng)過(guò)所述噴管生成構(gòu)件2c時(shí)，由于此處氣體通過(guò)的面積較小，氣體的速度將急劇的上升，并超過(guò)音速。超過(guò)音速的氣體繼續(xù)向所述外殼21c呈擴(kuò)張的下端的部分繼續(xù)加速產(chǎn)生推力。隨著所述固態(tài)燃料Ic上固體燃料的消耗，燃燒面4c的上移，所述牽引爬升機(jī)構(gòu)23c牽引所述噴管生成構(gòu)件22c上行。同時(shí)，所述外殼21c下端也同時(shí)逐漸被尾氣燒蝕消耗。另外，所述冷卻裝置的冷卻液體可以?xún)?chǔ)存在所述噴管生成構(gòu)件22c內(nèi)或者通過(guò)輸送管道從火箭前段輸送過(guò)來(lái)。其中，冷卻液體受熱蒸發(fā)后生成的氣體可以從所述冷卻物質(zhì)出口排出，也可提供火箭飛行的部分動(dòng)力。
[0062]另外，需要指出的是，在本實(shí)施例中，也可在所述固態(tài)燃料Ic上設(shè)置實(shí)施例一中述及的電極及冷卻通道的控制方式；還可類(lèi)似實(shí)施例一中述及的設(shè)計(jì)方式，在所述外殼上設(shè)置橫向劃痕和/或所述外殼材料內(nèi)部設(shè)有橫向纖維物料，在此不作贅述。
[0063]此外，在本實(shí)施例中，所述外殼21c亦可采用記憶材料制作而成，且記憶材料記憶的內(nèi)徑大于所述固態(tài)燃料Ic的外徑。這樣，在火箭的飛行過(guò)程中，隨著所述燃燒面4c的推移，所述外殼21c的下端將自動(dòng)擴(kuò)大，從而形成利于噴口形成的擴(kuò)張管段。
[0064]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，包括箭體，所述箭體內(nèi)填充固態(tài)燃料且所述箭體上設(shè)有隨同固態(tài)燃料燃燒時(shí)動(dòng)態(tài)使所述箭體底部生成適于火箭飛行的拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)的控制元件，所述控制元件包括包裹所述固態(tài)燃料且當(dāng)所述固態(tài)燃料燃燒時(shí)其下端邊沿可隨同所述固態(tài)燃料的燃燒動(dòng)態(tài)燒蝕消耗的外殼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，其特征在于:所述箭體內(nèi)設(shè)有若干電極及控制各所述電極放電狀態(tài)的放電控制系統(tǒng)和/或至少一條注入冷卻劑的冷卻通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，其特征在于:所述外殼為由形狀記憶材料制成的記憶外殼，所述記憶外殼記憶的橫截面面積小于所述箭體的橫截面面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，其特征在于:所述記憶外殼表面設(shè)有橫向劃痕和/或構(gòu)成所述記憶外殼材料的內(nèi)部設(shè)有橫向纖維物料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，其特征在于:所述控制元件還包括設(shè)于所述箭體內(nèi)且由記憶材料制成的管狀構(gòu)件，所述管狀構(gòu)件記憶的橫截面面積大于管狀構(gòu)件的橫截面面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，其特征在于:所述管狀構(gòu)件表面設(shè)有橫向劃痕和/或其材料內(nèi)部設(shè)有橫向纖維物料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，其特征在于:所述控制元件還包括設(shè)于所述箭體內(nèi)部固態(tài)燃料的下方的噴管生成構(gòu)件；所述噴管生成構(gòu)件內(nèi)從上到下貫穿有至少一條形如拉瓦爾噴管的第一通道和/或所述噴管生成構(gòu)件外壁與外殼內(nèi)壁共同構(gòu)成形如拉瓦爾噴管的第二通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，其特征在于:所述動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器內(nèi)部設(shè)有連接所述噴管生成構(gòu)件的牽弓I爬升機(jī)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動(dòng)態(tài)火箭推進(jìn)器，其特征在于:所述噴管生成構(gòu)件內(nèi)設(shè)有冷卻裝置，所述噴管生成構(gòu)件表面設(shè)有與所述冷卻裝置連通的冷卻物質(zhì)出口。
【文檔編號(hào)】F02K9/32GK104074628SQ201310097993
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月25日
【發(fā)明者】劉志偉 申請(qǐng)人:劉志偉