拉瓦爾效應(yīng)疊加吸氣制氧火箭工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]拉瓦爾效應(yīng)疊加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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]拉瓦爾效應(yīng)疊加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、內(nèi)吸氣涵道喇叭口 12、燃料加注點13、燃料加注點14、擴散管15、外吸氣涵道16、吸氣吼17、點火處18、制氧吸氣管19、制氧設(shè)備20、非氧排出管21、接瓦爾噴嘴22、真空室23、擴散管24、火箭噴管25、火箭外殼26組成。
[0004]爾效拉瓦效應(yīng)疊加吸氣制氧火箭在飛行中能夠兩次吸入、制造出氧氣，來滿足或補充頭部小火箭及火箭在太空飛行中使用氧氣的需求，這樣就可以把火箭重量減輕更多，也就是使火箭的運載能力再一次增加，也可以在零速起飛、主動吸氣及加注燃料是靠頭部小火箭驅(qū)動射流吸氣裝置完成的，進入太空時關(guān)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，啟動拉瓦爾效應(yīng)疊加吸氣制氧火箭返回地面，拉瓦爾效應(yīng)疊加吸氣火制氧火箭是可以反復(fù)使用的火箭，拉瓦效應(yīng)火箭的工作原理是依據(jù)美國工程師利用拉瓦爾噴嘴，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(zhì)審查參考資料的拉瓦爾噴嘴部份)，使火箭噴管的火焰噴入拉瓦爾效應(yīng)裝置，產(chǎn)生高超聲速噴射火焰，使火箭飛行的速度更快。
【附圖說明】
[0005]圖1是多根內(nèi)吸氣涵道拉瓦爾效應(yīng)疊加吸氣制氧火箭圖，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，空氣由這4根內(nèi)吸氣涵道2在頭部小火箭拉瓦爾噴嘴噴射火焰的推動下進入擴散管6中，混入空氣的火箭燃料在擴散管6中燃燒，產(chǎn)生的高速氣流噴入擴散管15 (閥門8處于常開狀態(tài))時，生產(chǎn)的真空會通過外吸氣涵道16及吸氣吼17將空氣吸入，被擴散管6推入燃燒室7中燃燒，火焰經(jīng)拉瓦爾噴嘴22噴入擴散管24中，拉瓦爾噴嘴22與擴散管23設(shè)有間隙(噴射器工作產(chǎn)生真空的原理，請閱實審參考資料的噴射器部份)，因此真空室23會產(chǎn)生真空，就使得拉瓦噴嘴22產(chǎn)生了拉瓦爾效應(yīng)(拉瓦爾噴嘴22的正壓來自于燃燒至7，負壓來自于真空室23，因此當(dāng)火箭的火焰噴入擴散管24后，從火箭噴管噴出的火焰會以更高的速度噴出，使火箭飛行的更快，當(dāng)火箭速度使迎面過來的空氣產(chǎn)生的壓力達到制氧條件時，另一部份空氣經(jīng)兩根制氧吸氣管19中，匯入制氧氣設(shè)備20中，氧氣分離后非氧氣體及雜質(zhì)經(jīng)非氧排出管20排入火箭尾部噴管喇叭口排出。
[0006]圖2是內(nèi)外吸氣涵道疊加吸氣制氧火箭圖，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穿出(吸氣室與外吸氣涵道溶合)，空氣在內(nèi)吸氣涵道2及外吸氣涵道3在頭部小火箭拉瓦爾噴嘴火焰的作用下，進入擴散管6中，擴散管6燃料燃燒后產(chǎn)生的高速氣流，噴入擴散管15 (閥門8處于常開狀態(tài))時，這個過程會生產(chǎn)真空，通過外吸氣涵道16及吸氣吼17將空氣吸入，被推入燃燒室7中燃燒，火焰經(jīng)拉瓦爾噴嘴22噴入擴散管24中，拉瓦爾噴嘴22與擴散管23設(shè)有間隙(噴射器工作產(chǎn)生真空的原理，請閱實審參考資料的噴射器部份)，因此真空室23會產(chǎn)生真空，就使得拉瓦噴嘴22產(chǎn)生了拉瓦爾效應(yīng)(拉瓦爾噴嘴22的正壓來自于燃燒至7，負壓來自于真空室23，因此當(dāng)火箭的火焰噴入擴散管24后，從火箭噴管噴出的火焰會以更高的速度噴出，使火箭飛行的更快，另一部份空氣經(jīng)兩根制氧吸氣管19，匯入制氧氣設(shè)備20，氧氣分離后非氧氣體及雜質(zhì)經(jīng)非氧排出管21排入火箭尾部噴管的喇叭口排出。
[0007]圖3是外吸氣涵道疊加吸氣制氧火箭圖，如附圖3所示，此設(shè)計火箭只有外吸氣涵道3，空氣由外吸氣涵道3吸入后，在頭部小火箭拉瓦爾噴嘴噴出火焰的作用下使吸入的空氣加入燃料后擴散管6中的大喇叭口內(nèi)燃燒，擴散管6燃燒產(chǎn)生的高速氣流，噴入擴散管15(閥門8處于常開狀態(tài))時，這個過程會真空，真空通過外吸氣涵道16及吸氣吼17將空氣吸入，被推入吸氣室7中燃料，火焰經(jīng)拉瓦爾噴嘴22噴入擴散管24中，拉瓦爾噴嘴22與擴散管23設(shè)有間隙(噴射器工作產(chǎn)生真空的原理，請閱實審參考資料的噴射器部份)，因此真空室23會產(chǎn)生真空，就使得拉瓦噴嘴22產(chǎn)生了拉瓦爾效應(yīng)(拉瓦爾噴嘴22的正壓來自于燃燒至7，負壓來自于真空室23，因此當(dāng)火箭的火焰噴入擴散管24后，從火箭噴管噴出的火焰會以更高的速度噴出，使火箭飛行的更快，當(dāng)火箭的速度產(chǎn)生的壓力，使迎面過來的空氣能哆達到制氧條件時，另一部份空氣經(jīng)兩根制氧吸氣管19，匯入制氧氣設(shè)備20制氧，氧氣分離后非氧氣體及雜質(zhì)經(jīng)非氧排出管21排入火箭尾部噴管喇叭口排出。
[0008]圖4是單根內(nèi)吸氣涵道疊加吸氣制氧火箭圖，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，頭部小火箭I尾部拉瓦爾噴嘴5 (噴嘴群)，設(shè)在內(nèi)吸氣涵道2周圍的頭部小火箭尾部環(huán)形壁上，拉瓦爾噴嘴5群(噴嘴群)的火焰噴射以漏斗狀交于一點，在此過程噴射火焰漏斗中心會產(chǎn)生真空為第一次吸氣，計算好交點與擴散管的間距或位置(產(chǎn)生真空的重要指標(biāo))，射入擴散管6后產(chǎn)生真空為第二次吸氣，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)，擴散管6產(chǎn)生的高速氣流，噴入擴散管15 (閥門8處于常開狀態(tài))時，此時會生產(chǎn)的真空就是第三次吸氣了，真空通過外吸氣涵道(b) 16及吸氣吼17將空氣吸入，被推入燃燒室7中燃燒，火焰經(jīng)拉瓦爾噴嘴22噴入擴散管24中，拉瓦爾噴嘴22與擴散管23設(shè)有間隙(噴射器工作產(chǎn)生真空的原理，請閱實審參考資料的噴射器部份)，因此真空室23會產(chǎn)生真空，就使得拉瓦噴嘴22產(chǎn)生了拉瓦爾效應(yīng)(拉瓦爾噴嘴22的正壓來自于燃燒至7，負壓來自于真空室23，因此當(dāng)火箭的火焰噴入擴散管24后，從火箭噴管噴出的火焰會以更高的速度噴出，使火箭飛行的更快，當(dāng)另一部份空氣經(jīng)兩根制氧吸氣管19，匯入制氧氣設(shè)備20，氧氣分離后非氧氣體及雜質(zhì)經(jīng)非氧排出管21排入火箭尾部噴管的喇叭口排出。
[0009]圖5是樹枝狀內(nèi)吸氣涵道疊加吸氣制氧火箭圖，如圖5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4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，并在頭小火箭內(nèi)部交于正中央的內(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，頭部小火箭I尾部拉瓦爾噴嘴5 (噴嘴群)，設(shè)在內(nèi)吸氣涵道周圍的頭部小火箭I尾部環(huán)形壁，拉瓦爾噴嘴5 (噴嘴群)的火焰噴射以漏斗狀交于一點，此過程漏斗中會產(chǎn)生真空(液體漩渦的原理)是第一次吸氣，并設(shè)置好交點在擴散管6的距離或位置(產(chǎn)生真空的重要指標(biāo))，射入擴散管6后產(chǎn)生真空為第二次吸氣，混入空氣的燃料在擴散管6產(chǎn)生的高速氣流，噴入擴散管15 (閥門8處于常開狀態(tài))時，生產(chǎn)的真空會通過外吸氣涵道16及吸氣吼17將空氣吸入，被推入燃燒室7中燃料，火焰經(jīng)拉瓦爾噴嘴22噴入擴散管24中，拉瓦爾噴嘴22與擴散管23設(shè)有間隙(噴射器工作產(chǎn)生真空的原理，請閱實審參考資料的噴射器部份)，因此真空室23會產(chǎn)生真空，就使得拉瓦噴嘴22產(chǎn)生了拉瓦爾效應(yīng)(拉瓦爾噴嘴22的正壓來自于燃燒至7，負壓來自于真空室23，因此當(dāng)火箭的火焰噴入擴散管24后，從火箭噴管噴出的火焰會以更高的速度噴出，使火箭飛行的更快，另一部份空氣經(jīng)兩根制氧吸氣管19，匯入制氧氣設(shè)備20，氧氣分離后非氧氣體及雜質(zhì)經(jīng)非氧排出管21排入火箭尾部噴管的喇叭口排出。
[0010]圖6是疊加吸氣制氧火箭的火箭部件名細表圖。
【具體實施方式】
[0011]拉瓦爾效應(yīng)疊加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、內(nèi)吸氣涵道喇叭口 12、燃料加注點13、燃料加注點14、擴散管15、外吸氣涵道16、吸氣吼17、點火處(b) 18、制氧吸氣管19、制氧設(shè)備20、非氧排出管21、接瓦爾噴嘴22、真空室23、擴散管24、火箭噴管25、火箭外殼26組成。
[0012]疊加火箭的二次吸氣方法的工作原理，如圖5所示，頭部小火箭I點火后，拉瓦爾噴嘴5(噴嘴群)的火焰以漏斗狀噴射，其漏斗中心會產(chǎn)生真空(液體漩渦原理)就會產(chǎn)生一次吸氣、產(chǎn)生高溫、高壓的氣體，依據(jù)《水蒸氣噴射真空泵》一文中的〈噴射器〉工作原理，通過拉瓦爾噴嘴5高速噴入擴散管(a) 6中，在這一過程中拉瓦爾噴嘴5與擴散管6之間設(shè)有間隙并且間隙與擴散管管口周圍會產(chǎn)生真空，真空通過吸氣室4、內(nèi)吸氣涵道2將大氣層的空氣吸入，在燃料加注點10、燃料加注點11加注燃料，在點火處9點火(或由拉瓦爾噴嘴5噴出的火焰點火)，在擴散管6燃燒，高速噴入擴散管15，擴散管6與擴散管15之間設(shè)有隙間，間隙與擴散管15管口周圍會產(chǎn)生真空就是第三次吸氣，真空通過外吸氣涵道16及吸氣吼17將空氣吸入，在擴散管6噴出的火焰氣流的作用下，將空氣推入擴散管15中，與此同時燃料加注點14、燃料加注點15加注火箭液體、固體火箭燃料及催化劑，在點火處18點火(或用擴散管6的火焰點火)，在火箭燃燒室7燃燒，火焰經(jīng)拉瓦爾噴嘴22噴入擴散管24中，拉瓦爾噴嘴22與擴散管23設(shè)有間隙(噴射器工作產(chǎn)生真空的原理，請閱實審參考資料的噴射器部份)，因此真空室23會產(chǎn)生真空，就使得拉瓦噴嘴22產(chǎn)生了拉瓦爾效應(yīng)(拉瓦爾噴嘴22的正壓來自于燃燒至7，負壓來自于真空室23，因此當(dāng)火箭的火焰噴入擴散管24后，從火箭噴管噴出的火焰會以更高的速度噴出，使火箭飛行的更快，在此過程中還有一部份空氣經(jīng)制氧吸氣管19匯入制氧設(shè)備20、制氧后的非氧氣體，經(jīng)非氧排出管21排入火箭尾部噴管喇叭口排出。
【主權(quán)項】
1.[0001]拉瓦爾效應(yīng)疊加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、內(nèi)吸氣涵道喇叭口 12、燃料加注點.13、燃料加注點14、擴散管15、外吸氣涵道16、吸氣吼17、點火處18、制氧吸氣管19、制氧設(shè)備20、非氧排出管21、接瓦爾噴嘴22、真空室23、擴散管24、火箭噴管25、火箭外殼26組成。 [0002]在燃料加注點10、燃料加注點11加注火箭燃料/在擴散管6中用點火處9點火/在擴散管15中設(shè)置的閥門8/在點火處18位置的設(shè)置/擴散管6的尾部設(shè)一個燃燒室及拉瓦爾噴嘴，火焰氣流可以通過這個拉瓦爾噴嘴噴入擴散管15/制氧吸氣管19接至外吸氣涵道16上/制氧吸氣管19上設(shè)置閥門8/制氧吸氣管設(shè)置I根、制氧吸氣管設(shè)置多根。 [0003]非氧排出管21上設(shè)置閥門8/非氧氣體經(jīng)非氧排出管21排至火箭噴管喇叭口處排出/制氧設(shè)備設(shè)置在制氧系統(tǒng)的兩個閥門8之間/在擴散管6高速氣流噴入擴散管.15，形成真空來驅(qū)動第2次吸氣方法。 [0004]單根內(nèi)吸氣涵道2(帶拉瓦爾噴嘴)--------1枚頭部小火箭1----------1個接瓦爾噴嘴5--------1個燃料加注點10-------1個燃料加注點11---------1個擴散管6-----1個點火處9--------1個外吸氣涵道16-------1個吸氣孔17--------1個燃料加注點13------1個燃料加注點14-----1個擴散管15------1個點火處18------1個燃料室7---------1個制氧吸氣管19--------1個制氧設(shè)備20---------1個非氧排氣管21--------1個拉瓦爾噴嘴22------1個真空室23-----1個擴散管24-----1個火箭噴管25-------1個火箭外殼26/單根內(nèi)吸氣涵道2 (帶拉瓦爾噴嘴)--------多枚頭部小火箭1----------1個接瓦爾噴嘴5--------1個燃料加注點10-------1個燃料加注點11---------1個擴散管6-----1個點火處9--------1個外吸氣涵道16-------1個吸氣孔17--------1個燃料加注點13------1個燃料加注點14-----1個擴散管15------1個點火處18------1個燃料室7---------1個制氧吸氣管19--------1個制氧設(shè)備.20---------1個非氧排氣管21--------1個拉瓦爾噴嘴22------1個真空室23-----1個擴散管24——I個火箭噴管25-------1個火箭外殼26/單根內(nèi)吸氣涵道2 (帶拉瓦爾噴嘴)--------多枚頭部小火箭1----------多個接瓦爾噴嘴5--------1個燃料加注點10-------1個燃料加注點11---------1個擴散管6-----1個點火處9--------1個外吸氣涵道16-------1個吸氣孔17--------1個燃料加注點13------1個燃料加注點14-----1個擴散管15------1個點火處18------1個燃料室7---------1個制氧吸氣管19--------1個制氧設(shè)備20---------1個非氧排氣管21--------1個拉瓦爾噴嘴.22------1個真空室23-----1個擴散管24-----1個火箭噴管25-------1個火箭外殼.26/單根內(nèi)吸氣涵道2(帶拉瓦爾噴嘴)--------多枚頭部小火箭1----------多個接瓦爾噴嘴5--------多個燃料加注點10-------1個燃料加注點11---------1個擴散管.6-----1個點火處9--------1個外吸氣涵道16-------1個吸氣孔17--------1個燃料加注點13------1個燃料加注點14-----1個擴散管15------1個點火處18------1個燃料室7---------1個制氧吸氣管19--------1個制氧設(shè)備20---------1個非氧排氣管.21--------1個拉瓦爾噴嘴22------1個真空室23-----1個擴散管24-----1個火箭噴管25-------1個火箭外殼26/單根內(nèi)吸氣涵道2 (帶拉瓦爾噴嘴)--------多枚頭部小火箭1----------多個接瓦爾噴嘴5--------多個燃料加注點10-------多個燃料加注點11---------1個擴散管6-----1個點火處9--------1個外吸氣涵道16-------1個吸氣孔17--------1個燃料加注點13------1個燃料加注點14-----1個擴散管15------1個點火處18------1個燃料室7---------1個制氧吸氣管19--------1個制氧設(shè)備.20---------1個非氧排氣管21--------1個拉瓦爾噴嘴22------1個真空室23-----1個擴散管24——I個火箭噴管25-------1個火箭外殼26/單根內(nèi)吸氣涵道2 (帶拉瓦爾噴嘴)--------多枚頭部小火箭1----------多個接瓦爾噴嘴5--------多個燃料加注點10-------多個燃料加注點11---------多個擴散管6-----1個點火處9--------1個外吸氣涵道16-------1個吸氣孔17--------1個燃料加注點13------1個燃料加注點14-----1個擴散管15------1個點火處18------1個燃料室7---------1個制氧吸氣管19--------1個制氧設(shè)備20---------1個非氧排氣管21--------1個拉瓦爾噴嘴.22------1個真空室23-----1個擴散管24-----1個火箭噴管25-------1個火箭外殼.26/單根內(nèi)吸氣涵道2 (帶拉瓦爾噴嘴)--------多枚頭部小火箭1----------多個接瓦爾噴嘴5--------多個燃料加注點10-------多個燃料加注點11---------多個擴散管.6-----1個點火處9--------1個外吸氣涵道16-------1個吸氣孔17--------1個燃料加注點13------1個燃料加注點14-----1個擴散管15------1個點火處18------1個燃料室7---------1個制氧吸氣管19--------1個制氧設(shè)備20---------1個非氧排氣管.21--------1個拉瓦爾噴嘴22------1個真空室23-----1個擴散管24-----1個火箭噴管.25-------1個火箭外殼26/單根內(nèi)吸氣涵道2 (帶拉瓦爾噴嘴)--------多枚頭部小火箭丨----------多個接瓦爾噴嘴5--------多個燃料加注點10-------多個燃料加注點.11---------多個擴散管6-----多個點火處9--------1個外吸氣涵道16-------1個吸氣孔17--------1個燃料加注點13------1