拉瓦尔喷嘴效应叠加冲压火箭工作方法
【技术领域】
[0001]拉瓦尔喷嘴效应叠加冲压火箭工作方法涉及属于航空及航天技术领域。用于未来空天飞机发动机及空天飞行器发动机。
【背景技术】
[0002]尽管航天飞机比起一次使用的运载火箭前进了一大步，但仍有诸如故障频繁，费用昂贵等许多不足。而空天飞机与航天飞机不同，它的地面设施简单，维护使用方便，操作费用低，在普通的大型机场上就能水平起飞和降落，具有一般航线班机的飞行频率。这种飞机的外型与大型超音速喷气客机相似，更多地具有飞机的优点。，在大气层飞行时，充分利用大气中的氧气。加之它可以上百次的重复使用，真正实现了高效能和低费用的优点。据估算，用它发射近地卫星费用只有航天飞机的1/5，而发射地球同步卫星费用只需1/10。
【发明内容】
[0003]拉瓦尔喷嘴效应叠加冲压火箭工作方法简而言之:头部小火箭I (是需要液氧进行工作的传统火箭)启动后火焰喷射驱动第一套射流吸气装置〈内吸气涵道2 (或、与外吸涵道3)、吸气室4、拉瓦尔喷嘴5、扩散管6称为第一套射流吸气装置 >，在燃料加注点10、燃料加注点11加注火箭燃料，在点火处9点火，燃料与空气在扩散管6的大喇叭口中燃烧，产生的喷射动力驱动第二套射流吸气装置(吸气孔17、外吸气涵道16、扩散管6、扩散管15称为第二套射流吸气装置)在燃料加注点13、燃料加注点14加注液体、固体燃料及催化剂，在点处18点火，在火箭燃烧室7中燃烧。
[0004]当火箭飞行速度能够满足冲压吸气条件时，头部小火箭停止工作，由于火箭飞行的高速度，使迎面过来的空气被冲压到内吸涵道2(或、与外吸气涵道3)外吸气涵道16中，被冲压到扩散管6中，与此同时在燃料加注点10及燃料加注点11加注火箭燃料，与空气混合的燃料经扩散管6进入扩散管15中，与此同时在燃料加注点13及燃料加注点14加注火箭液体、固体火箭燃料及催化剂，空气经外吸气涵道16及吸气孔17被冲压至扩散管15中，空气及燃料在此混合，与此同时另一部分空气被冲压至两根冲压吸气管19 (开启这两根管子上的两个阀门8，如有需要可在冲压吸气管前端加注火箭燃料及设置点火处)，汇入扩散管15的大喇叭口处，用点火处18点火，喷入火箭燃烧室7中燃烧。
[0005]在箭燃烧室7中燃烧的火焰气流经拉瓦尔喷嘴20喷入拉瓦尔喷嘴效应装置(拉瓦尔喷嘴20、真空室21、扩散管22，拉瓦喷嘴尔效应装置所指的就是这3个部份)，拉瓦尔喷嘴效应火箭的工作原理是依据美国工程师利用拉瓦尔喷嘴，一端建立正压，另一端建立负压，使乒乓球达到超声速击碎乒乓球拍(见实质审查参考资料的拉瓦尔喷嘴部份)，将此技术用在火箭推进系统中，产生超高声速火焰气流，使火箭飞行的速度更快并在飞行中有双次冲压吸气功能及双次加注火箭燃料，此火箭可以在零速起飞、主动吸气及加注燃料是靠头部小火箭(是利用液氢、液氧工作的传统火箭)驱动射流吸气装置完成的，当火箭的速度能够满足冲压吸气条件时，头部小火箭I停止工作，进入冲压吸气工作方式，进入太空时关闭所有的阀门8，使用传统液氢及液氧燃烧方式飞行、在太空工作完毕返回大气层，头部小火箭再一次点火，启动拉瓦尔喷嘴效应叠加冲压火箭返回地面，拉瓦尔喷嘴效应叠加冲压火箭是可以反复用使的火箭。
【附图说明】
[0007]图1是多根内气涵道拉瓦尔效应叠加冲压火箭图，如图1所示，4根内吸气涵道2，从头部小火箭I的前方穿入头部小火箭I的内部至吸气室4穿出，第一次吸气由头部小火箭驱动第I套射流吸气装置，加注火箭燃料，点火后在扩散管6大喇叭口中燃烧，产生的火焰气流驱动第2套射流吸气装置，加注火箭燃料，点火后在火箭燃烧室7中燃烧，当满足冲压吸气条件时，头小火箭停止工作(可根据飞行测式选择头部小火箭是否停止工作)空气经第I套及第2套射流吸气装置(拉瓦尔喷嘴没有工作)进入，加注火箭燃料，另一部份空气经冲压吸气管19将空气汇入扩散管15大喇叭口中，点火后进入火箭燃烧室7中燃烧，根据需要选择阀门8的启闭状态，产生的火焰气流经拉瓦尔喷嘴20喷入拉瓦尔喷嘴效应装置，使火箭飞行的更快。
[0008]图2是多根内吸气涵道及单根外气涵道拉瓦尔效应叠加冲压火箭图，如图2所示，4根内吸气涵道2，从头部小火箭I的前方穿入内部到外吸气涵道3穿出(吸气室4与外吸气涵道3溶合)，第I次吸气由头部小火箭驱动第I套射流吸气装置，加注火箭燃料，点火后在扩散管6大喇叭口中燃烧，产生的火焰气流驱动第2套射流吸气装置，加注火箭燃料，在火箭燃烧室7中燃烧，当满足冲压吸气条件时，头小火箭停止工作(可根据飞行测式选择头部小火箭是否停止工作)空气经第一套及第2套射流吸气装置(拉瓦尔喷嘴没有工作)进入，加注火箭燃料，另一部份空气经冲压吸气管19汇入扩散管15中，点火后进入火箭燃烧室7中燃烧，根据需要选择阀门8的启闭状态，产生的火焰气流经拉瓦尔喷嘴20喷入拉瓦尔喷嘴效应装置，使火箭飞行的更快。
[0010]图3是单根外吸气涵道叠加冲压火箭图，如附图3所示，第一次吸气由头部小火箭驱动第I套射流吸气装置，加注火箭燃料，点火后在扩散管6大喇叭口中燃烧，产生的火焰气流驱动第2套射流吸气装置，加注火箭燃料，点火后在火箭燃烧室7中燃烧，当满足冲压吸气条件时，头小火箭停止工作(可根据飞行测式选择头部小火箭是否停止工作)空气经第I套及第2套射流吸气装置(拉瓦尔喷嘴没有工作)进入，加注火箭燃料，另一部份空气经冲压吸气管19将空气汇入扩散管15大喇叭口中，点火后进入火箭燃烧室7中燃烧，根据需要选择阀门8的启闭状态，产生的火焰气流经拉瓦尔喷嘴20喷入拉瓦尔喷嘴效应装置，使火箭飞行的更快。
[0011]图4是单根内气涵道(带有喷嘴群)叠加冲压火箭图，如图4所示，I根内吸气涵道2，从头部小火箭I前方正中央穿入内部到头部小火箭I尾部正中央穿出，头部小火箭I尾部拉瓦尔喷嘴5 (喷嘴群)，设在内吸气涵道2周围的头部小火箭尾部环形壁上，拉瓦尔喷嘴5(喷嘴群)的火焰喷射以漏斗状交于一点，计算好交点与扩散管间的距离，漏斗中心会产生真空(类似于液体漩涡原理)称之为第一次吸气，第2次吸气由头部小火箭驱动第I套射流吸气装置，加注火箭燃料，点火后在扩散管6大喇叭口中燃烧，产生的火焰气流驱动第2套射流吸气装置称之为第3次吸气，加注火箭燃料，点火后在火箭燃烧室7中燃烧，使火箭飞，当满足冲压吸气条件时，头小火箭停止工作(可根据飞行测式选择头部小火箭是否停止工作)空气经第I套及第2套射流吸气装置(拉瓦尔喷嘴没有工作)进入，加注火箭燃料，另一部份空气经冲压吸气管19将空气汇入扩散管15大喇叭口中，点火后进入火箭燃烧室7中燃烧，根据需要选择阀门8的启闭状态，产生的火焰气流经拉瓦尔喷嘴20喷入拉瓦尔喷嘴效应装置，使火箭飞行的更快。
[0012]图5是多根枝叉树枝状内气涵道叠加冲压火箭图，如图5所示，I根内吸气涵道2从头部小火箭I前方正中央穿入内部到头部小火箭I尾部正中央穿出，另外的四根内吸气涵道2，由头部小火箭I前方正中心外侧，穿入头部小火箭I内部，并在头小火箭I内部交于正中央的内吸气涵道2上，以树枝状结构连接的正中央的内吸气涵道2上，头部小火箭I尾部拉瓦尔喷嘴5 (喷嘴群)，设在正中央内吸气涵道2周围的头部小火箭I尾部环形壁，拉瓦尔喷嘴5 (喷嘴群)的火焰喷射以漏斗状交于一点，并设置好交点在扩散管的距离(这是产生真空的重要指标)，拉瓦尔喷嘴的火焰以漏斗状喷射，漏斗中会产生真空(近似流体漩涡)是第一次吸气，第2次吸气由头部小火箭I驱动第I套射流吸气装置，加注火箭燃料，点火后在扩散管6大喇叭口中燃烧，产生的火焰气流驱动第2套射流吸气装置称之为第3次吸气，加注火箭燃料，点火后在火箭燃烧室7中燃烧，使火箭飞，当满足冲压吸气条件时，头小火箭停止工作(可根据飞行测式选择头部小火箭是否停止工作)空气经第I套及第2套射流吸气装置(拉瓦尔喷嘴没有工作)进入，加注火箭燃料，另一部份空气经冲压吸气管19将空气汇入扩散管15大喇叭口中，点火后进入火箭燃烧室7中燃烧，根据需要选择阀门8的启闭状态，产生的火焰气流经拉瓦尔喷嘴20喷入拉瓦尔喷嘴效应装置，使火箭飞行的更快。
[0013]图6是拉瓦尔效应叠加冲压火箭的设备及部件名细表。
【具体实施方式】
[0014]叠加冲压火箭工作方法。其设备部件的组成:头部小火箭1、内吸气涵道2 (或、与外吸涵道3)，吸气室4、拉瓦尔喷嘴5、扩散管6、火箭燃烧室7、阀门8、点火处9、燃料加注点10、燃料加注点11、内吸气涵道喇叭口 12、燃料加注点13、燃料加注点这14、扩散管15、外吸气涵道6、吸气吼17、点火处18、冲压吸气管19、拉瓦尔喷嘴20、真空室21、扩散管22、火箭喷管23、火箭外壳24。
[0015]拉瓦尔效应叠加冲压火箭工作方法原理，如图1所示，头部小火箭I (是需要液氧进行工作的传统火箭)启动工作后，驱动第I套射流吸气装置(会产生真空，请阅实质审查参考资料喷射器部份)时行第I次吸气，加注火箭燃料，点火后在火箭燃烧室7中燃烧，当火箭飞行速度能够满足冲压条件时，头部小火箭停止工作(可根据飞行测式确定头部小火箭是否停止工作)，大气层的空气被冲压至第I套射流吸气装置及第2套射流吸气装置，加注火箭燃料及点火后在火箭燃烧室7中燃烧，与此同时另一部分空气被冲压至两根冲压吸气管19，汇入扩散管15的大喇叭处，在点火处18点火后，进入火箭燃烧室7中燃烧，根据需要选择阀门8的启闭状态，产生的火焰气流经拉瓦尔喷嘴20喷入拉瓦尔喷嘴效应装置(请阅实质审查参考资料拉瓦尔喷嘴部份)，使火箭飞行的更快。
[0016]主动吸气及加注燃料是靠头部小火箭I (需要液氧的传统火箭)驱动两套射流吸气装置完成的，进入太空时关闭所有的阀门8，使用传统液氢及液氧燃烧方式飞行、在太空工作完毕返回大气层，头部小火箭再一次点火，启动拉瓦尔喷嘴效应叠加冲压火箭返回地面，此火箭是可以反复使用的火箭。
【主权项】
1.拉瓦尔喷嘴效应叠加冲压火箭工作方法:由头部小火箭1、内吸气涵道2(或、与外吸涵道3)，吸气室4、拉瓦尔喷嘴5、扩散管6、火箭燃烧室7、阀门8、点火处9、燃料加注点10、燃料加注点11、内吸气涵道喇叭口 12、燃料加注点13、燃料加注点这14、扩散管15、外吸气涵道16、吸气吼17、点火处18、冲压吸气管19、拉瓦尔喷嘴20、真空室21、扩散管22、火箭喷管23、火箭外壳24组成。2.叠加冲压可理解为:2级冲压吸气，多级冲压吸气/拉瓦尔喷嘴群火焰以漏斗状喷射交于一点，漏斗中心产生的负压/冲压吸气管19进气口处设置燃料加注点/扩散管6大喇叭口一端作为燃料室/在燃料加注点13、燃料加注点14加注火箭燃料及催化剂/在扩散管15中设计的阀门8。3.扩散管6喷出的火焰，为扩散管15点火/设计I根冲压吸气管、设计多根冲压吸气管/关闭所有的阀门8，使燃烧室7满足太空飞行的条件8。4.单根内吸气涵道(带拉瓦尔喷嘴群)----------1枚头部小火箭--------1个吸气室4--------1个拉瓦尔喷嘴5-------1个燃料加注点10、燃料加注点11------1个扩散管6-----1个外吸气涵道16、吸气孔17--------1个燃料加注13、燃料加注点14--------1个点火处18-------1个冲压吸气管19---------1个燃烧室7------1个拉瓦尔喷嘴20------1个真空室21----------1个扩散管22-------1个火箭喷管/单根内吸气涵道(带拉瓦尔喷嘴群)----------多枚头部小火箭--------1个吸气室4--------1个拉瓦尔喷嘴5-------1个燃料加注点10、燃料加注点11------1个扩散管6-----1个外吸气涵道16、吸气孔17--------1个燃料加注13、燃料加注点14--------1个点火处18-------1个冲压吸气管19---------1个燃烧室7------1个拉瓦尔喷嘴20------1个真空室21----------1个扩散管22-------1个火箭喷管/单根内吸气涵道(带拉瓦尔喷嘴群)----------多枚头部小火箭--------多个吸气室4--------1个拉瓦尔喷嘴5-------1个燃料加注点10、燃料加注点11------1个扩散管6-----1个外吸气涵道16、吸气孔17--------1个燃料加注13、燃料加注点14--------1个点火处18-------1个冲压吸气管19---------1个燃烧室7------1个拉瓦尔喷嘴20------1个真空室21----------1个扩散管22-------1个火箭喷管/单根内吸气涵道(带拉瓦尔喷嘴群)----------多枚头部小火箭--------多个吸气室4--------多个拉瓦尔喷嘴5-------1个燃料加注点10、燃料加注点11------1个扩散管6-----1个外吸气涵道16、吸气孔17--------1个燃料加注13、燃料加注点14--------1个点火处18-------1个冲压吸气管19---------1个燃烧室7------1个拉瓦尔喷嘴20------1个真空室21----------1个扩散管22-------1个火箭喷管/单根内吸气涵道(带拉瓦尔喷嘴群)----------多枚头部小火箭--------多个吸气室4--------多个拉瓦尔喷嘴5-------多个燃料加注点10、燃料加注点11------1个扩散管6-----1个外吸气涵道16、吸气孔17--------1个燃料加注13、燃料加注点14--------1个点火处18-------1个冲压吸气管19---------1个燃烧室7------1个拉瓦尔喷嘴20------1个真空室21----------1个扩散管22-------1个火箭喷管/单根内吸气涵道(带拉瓦尔喷嘴群)----------多枚头部小火箭--------多个吸气室4--------多个拉瓦尔喷嘴5-------多个燃料加注点10、燃料加注点11------多个扩散管6-----1个外吸气涵道16、吸气孔17--------1个燃料加注13、燃料加注点14--------1个点火处18-------1个冲压吸气管19---------1个燃烧室7------1个拉瓦尔喷嘴20------1个真空室21----------1个扩散管22-------1个火箭喷管/单根内吸气涵道(带拉瓦尔喷嘴群)----