一種航天器上的cl噴管的制作方法
【專利摘要】一種航天器上的CL噴管，把收縮管、CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芎蛿U(kuò)張管依次機(jī)械連接，根據(jù)“流體在管中運(yùn)動(dòng)時(shí)，截面積小處流速大，截面積大處流速小”的原理，把收縮管制成反喇叭型截面積逐漸縮小的金屬管，之后，把燃?xì)饬髟诠苤凶龅谝淮卧鰤杭铀龠\(yùn)動(dòng)后，并達(dá)跨音速；根據(jù)“F·t＝ΔW·V公式，流體在截面積相同管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，管長(zhǎng)流速快”的原理，把燃?xì)饬髟诮孛娣e相同的管中進(jìn)行第二次增壓和加速運(yùn)動(dòng)后并達(dá)數(shù)倍音速；根據(jù)“流體在管中運(yùn)動(dòng)時(shí)，截面積小處流速小，截面積大處流速大”的反原理，把擴(kuò)張管制成正喇叭型截面積逐漸擴(kuò)大的金屬管，把燃?xì)饬骼^續(xù)在管中進(jìn)行第三次提速后，并達(dá)數(shù)十倍音速。
【專利說(shuō)明】—種航天器上的CL噴管
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航天器發(fā)動(dòng)機(jī)上燃?xì)饬髟龃笱b置，尤其是一種能把燃?xì)饬魉俣群蛪毫ν瑫r(shí)增大的CL噴管。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的拉瓦爾噴管是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)最常用的構(gòu)件，由兩個(gè)錐形管構(gòu)成，其中一個(gè)為收縮管，另一個(gè)為擴(kuò)張管。拉瓦爾噴管是推力室的重要組成部分。噴管的前半部是由大變小向中間收縮至一個(gè)窄喉，窄喉之后又由小變大向外擴(kuò)張至箭底。箭體中的氣體受高壓流入噴嘴的前半部，穿過(guò)窄喉后由后半部逸出。這一架構(gòu)可使氣流的速度因噴截面積的變化而變化，使氣流從亞音速到音速，直至加速至跨音速。所以，人們把這種喇叭形噴管叫跨音速噴管。由于它是瑞典人拉瓦爾發(fā)明的，因此也稱為“拉瓦爾噴管”。分析一下拉瓦爾噴管的原理?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)中的燃?xì)饬髟谌紵覊毫ψ饔孟拢?jīng)過(guò)噴管向后運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入噴管的Al，在這一階段，燃?xì)膺\(yùn)動(dòng)遵循“流體在管中運(yùn)動(dòng)時(shí)，截面小處流速大，裁面大處流速小”的原理，因此氣流不斷加速，當(dāng)?shù)秸頃r(shí)，流速已經(jīng)超過(guò)了音速，而跨音速的流體在運(yùn)動(dòng)時(shí)卻不再遵循“截面小處流速大，截面大處流速小”的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快，在A2，燃?xì)饬鞯乃俣缺贿M(jìn)一步加速，為2-3公里/秒，相當(dāng)于音速的7-8倍，這樣就產(chǎn)生了巨大的推力。拉瓦爾噴管實(shí)際上起到了一個(gè)“流速增大器”的作用。其實(shí)，不僅僅是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，飛彈的噴管也是這樣的喇叭形狀的，所以拉瓦爾噴管在武器上有著非常廣泛的應(yīng)用。(選自百度百科拉瓦爾噴管)但是，拉瓦爾噴管把燃?xì)饬鲝姆蠢刃偷氖湛s管Al處，加壓提速到窄喉管處時(shí)把燃?xì)饬魈崴俚娇缫羲伲S后卻沒(méi)有把這高壓高速的燃?xì)饬髟倮^續(xù)進(jìn)行加壓提速，而是采取了減壓提速過(guò)程，導(dǎo)致燃?xì)饬鲗?duì)航天器反作用力的降低，并影響了航天器的速度和浪費(fèi)燃料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有航天器上拉瓦爾噴管燃?xì)饬鲏毫档?、速度慢和反作用力小的不足，本發(fā)明提供一種航天器上的CL噴管，其噴管在原發(fā)動(dòng)機(jī)功率和燃料量不變的情況下，把原燃?xì)饬鞯膲毫退俣仍俅翁岣?，而且增加?duì)航天器的反作用力，同時(shí)節(jié)省燃料。
[0004]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是，把CL噴管的收縮管、CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芎蛿U(kuò)張管依機(jī)械連接；其中，收縮管剖面與CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芮岸撕虲L燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芎蠖伺c擴(kuò)張管剖面分別機(jī)械連接；收縮管是反喇叭型截面積逐漸縮小的耐高壓耐高溫金屬管，CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗苁情L(zhǎng)L、周長(zhǎng)C和截面積前后相等的耐高壓耐高溫金屬管，擴(kuò)張管是正喇叭型截面積逐漸擴(kuò)大的耐高壓耐高溫金屬管；收縮管剖面、CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芮岸?、CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芎蠖撕蛿U(kuò)張管剖面內(nèi)截面積均相等。根據(jù)“流體在管中流動(dòng)時(shí)，裁面積小處流速大，裁面積大處流速小”的原理把收縮管制造成反喇叭型內(nèi)截面積逐漸縮小的耐高壓耐高溫金屬管，當(dāng)燃?xì)饬鬟\(yùn)動(dòng)到反喇叭型收縮管的窄喉處時(shí)，第一次把速度提到跨音速VI，并且燃?xì)饬鲏毫Φ絇l ;之后根據(jù)F.T= AW.V公式，流體在截面積相同管中運(yùn)動(dòng)時(shí)，管長(zhǎng)流速快的原理，(注:管長(zhǎng)到一定量時(shí)，速度與管長(zhǎng)成反比)把CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗苤圃斐?長(zhǎng)L、周長(zhǎng)C和截面積相同耐高溫耐高壓金屬管，其管截面積與收縮管剖面和擴(kuò)張管剖面與喉管處截面積相同并機(jī)械連接。當(dāng)收縮管的跨音速燃?xì)饬魍ㄟ^(guò)CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芎?，第二次把燃?xì)饬髟鰤翰⒓铀俚綌?shù)倍音速V3，(其中F是高壓跨音速氣流，t是燃?xì)饬髟诠苤羞\(yùn)動(dòng)時(shí)間，M是燃?xì)饬髁浚琕是燃?xì)饬魉俣?。最后運(yùn)用恰恰相反的“流體在管中運(yùn)動(dòng)時(shí)，截面積大處流速大，截面積小處流速小”的原理，把擴(kuò)張管制造成截面積逐漸擴(kuò)大的正喇叭型耐高溫耐高壓的金屬管，當(dāng)燃?xì)饬魍ㄟ^(guò)擴(kuò)張管A2后，第三次把燃?xì)饬骷铀俚綌?shù)+倍音速V4。CL噴管的第二種制造結(jié)構(gòu)是把收縮管、擴(kuò)張和CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芤来螜C(jī)械連接；CL噴管的第三種制造結(jié)構(gòu)是把CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗?、收縮管和和擴(kuò)張管依次機(jī)械連接。改變CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗艿闹荛L(zhǎng)C，長(zhǎng)度L和截面積可獲得不同大小的燃?xì)饬鲏毫退俣扰c不同規(guī)格型號(hào)的航天器配套使用。
[0005]本發(fā)明的有益效果是，CL噴管是把收縮管產(chǎn)生的跨音速燃?xì)饬髟僖淮卧贑L燃?xì)饬骷铀僭鰤汗軆?nèi)增加其壓力和提高速度達(dá)數(shù)倍音速，之后，把數(shù)倍音速的燃?xì)饬魍七M(jìn)擴(kuò)張管，使其在管內(nèi)第三次加速，并達(dá)到數(shù)十倍音速，達(dá)到為航天器燃?xì)饬骷铀?、增壓、加大推力和?jié)省燃料的目的。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)步說(shuō)明:
[0007]圖1是拉瓦爾噴管的解折圖
[0008]圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例，收縮管和擴(kuò)張管中間裝有CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗艿腃L
噴管
[0009]圖3是本發(fā)明的第二實(shí)施例，擴(kuò)張管后裝有CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗艿腃L噴管。
[0010]圖4是本發(fā)明的第三實(shí)施例，收縮管前裝有CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗艿腃L噴管。
[0011]圖5是裝在航天器上的CL噴管。
[0012]圖1、收縮管，2、擴(kuò)張管，3、燃?xì)饬鳎?、喉管，5、收縮管前端A16、擴(kuò)張管后端A2，8、喉管截面積最小處，10,CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗埽琁UCL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芮岸耍?2,CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芎蠖耍?3、CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芷示€，14、喉管剖割線，15、收縮管剖面，16、擴(kuò)張管剖面，17、燃?xì)饬骺缫羲貾V點(diǎn)，19、CL燃?xì)饬骷铀僭鰤喝細(xì)饬鰽3，20、CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芎蠖巳細(xì)饬鲏毫3，21、CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芎蠖巳細(xì)饬魉俣萔3，22、燃?xì)饬魍ㄟ^(guò)CL噴管后的壓力P4，23、燃?xì)饬魍ㄟ^(guò)CL噴管后的速度V4，24、拉瓦爾噴管燃?xì)饬魉俣萔2，25、原拉瓦爾噴管燃?xì)饬2，26、擴(kuò)張管后端，27、燃?xì)饬魍ㄟ^(guò)CL加速增壓管后的燃?xì)饬魉俣萔5，28、燃?xì)饬魍ㄟ^(guò)CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芎蟮娜細(xì)饬鲏毫5，29、收縮管前端，30、燃燒劑箱及輸送系統(tǒng)，31、氧化劑葙及輸送系統(tǒng),32、噴注器,33、拉瓦爾噴管,34、航天器外殼,35、燃燒室,36、CL噴管，38、喉管處燃?xì)饬鲏毫l，39、喉管處燃?xì)饬魉俣萔l，40、收縮管AO處燃?xì)饬鞒跛俣龋?1、收縮管A處燃?xì)饬鲏毫O。
【具體實(shí)施方式】
[0013]在圖1中，拉瓦爾噴管是把收縮管(I)和擴(kuò)張管(2)機(jī)械連接，當(dāng)拉瓦爾噴管工作時(shí)，燃?xì)饬?3)進(jìn)入截面積逐漸縮小的反喇叭型收縮管(I)內(nèi)，其到達(dá)喉管(4)處時(shí)，把燃?xì)饬鲏毫_(dá)到Pl (38)并把燃?xì)饬魉俣忍嶂量缫羲賄l (39)，這些高壓高速燃?xì)饬髦苯恿魅虢孛娣e逐漸擴(kuò)大的正喇叭型擴(kuò)張管(2)，其燃?xì)饬魉俣冗M(jìn)一步加速，并達(dá)到數(shù)倍音速V2 (24)，燃?xì)饬鲏毫腜l (38)降到P2 (25)。
[0014]在圖2所示實(shí)施例中，CL噴管把收縮管(I)、CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗?10)和擴(kuò)張管(2)依次機(jī)械連接。其中，收縮管剖面(15)與CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芮岸?11)和CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芎蠖?12)與擴(kuò)張管剖面(16)分別機(jī)械連接；收縮管(I)是反喇叭型截面積逐漸縮小的耐高壓耐高溫金屬管，CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗?10)是長(zhǎng)L、周長(zhǎng)C和截面積前后相等的耐高壓耐高溫金屬管，擴(kuò)張管(2)是正喇叭型截面積逐漸擴(kuò)大的耐高壓耐高溫金屬管；收縮管剖面(15)、CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芮岸?11)、CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芎蠖?12)和擴(kuò)張管剖面(16)內(nèi)截面積均相等。當(dāng)CL噴管工作時(shí)，燃?xì)饬?3)進(jìn)入反喇叭型收縮管
(I)內(nèi)，其管內(nèi)截面積逐漸縮小，燃?xì)饬髯裱傲黧w在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，截面積小處流速大，截面積大處流速小”的原理，當(dāng)把燃?xì)饬鬟\(yùn)動(dòng)到截面積小的喉管(4)處時(shí)，其燃?xì)饬鞫冗_(dá)到跨音速V1 (39)，其燃?xì)饬鲏毫P1 (38);當(dāng)跨音速氣流V1 (39)繼續(xù)通過(guò)長(zhǎng)L、截面積和周長(zhǎng)C相同的CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗?10)時(shí)，其燃?xì)饬饔肿裱紽*t=的力學(xué)原理，SP:“流體在截面積相同管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)距離長(zhǎng)速度快”管長(zhǎng)到一定量時(shí)，運(yùn)動(dòng)距離越長(zhǎng)，速度越慢”的原理，把跨音速燃?xì)饬鱒1 (39)提速到數(shù)倍音速V3 (21)，同時(shí)把燃?xì)饬鲏毫1 (38)提高到P3(20);最后，數(shù)倍音速V3(21)燃?xì)饬骼^續(xù)進(jìn)入截面積逐漸擴(kuò)大耐高壓耐高溫?cái)U(kuò)張管(2)并遵循:“流體在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，截面積大處流速大，截面積小處流速小”的相反原理，把燃?xì)饬鬟\(yùn)動(dòng)進(jìn)到擴(kuò)張管(2)的A2處時(shí)，其燃?xì)饬魉俣葟腣3 (21)提到數(shù)十倍音速V4 (23)，其燃?xì)饬鬟M(jìn)入擴(kuò)張管(2)A2處時(shí)，其燃?xì)饬鲏毫σ矎腜3(20)到？4(22)。
[0015]圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例，是在原拉瓦爾噴管后端加裝CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗?br> (10)，其結(jié)構(gòu)是:收縮管(I)、擴(kuò)張管(2)和CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗?10))依次機(jī)械連接，當(dāng)CL噴管工作時(shí)，燃?xì)饬?3)到達(dá)喉管(4)處時(shí)，其速度達(dá)跨音速V1 (39)、壓力達(dá)P1 (38)，之后，跨音速燃?xì)饬鱒1 (39)通過(guò)擴(kuò)張管(2)到達(dá)A2 (6)處時(shí)，其燃?xì)饬魉俣冗_(dá)七?八倍音速，其壓力至P2 (25)處，最后，七?八倍左右音速的燃?xì)饬骼^續(xù)通過(guò)長(zhǎng)L、周長(zhǎng)和截面積相同的CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗?10)，當(dāng)其燃?xì)饬鞯竭_(dá)A3 (19)處時(shí)，其燃?xì)饬魉俣冗_(dá)數(shù)十倍音速V5 (27)，其燃?xì)饬鲏毫5 (28)也在P2 (25)處到P5 (28)。
[0016]圖4是本發(fā)明的第三實(shí)施例，是在原拉瓦爾噴管前加裝CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗?10)其結(jié)構(gòu)是:燃?xì)饬魇紫韧ㄟ^(guò)長(zhǎng)L，截面積和周長(zhǎng)C相同的CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗?10)，燃?xì)饬髟诠苤羞\(yùn)動(dòng)到CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芎蠖?12)處，其速度％(21)達(dá)數(shù)倍音速，其壓力到P3(20；，其燃?xì)饬骼^續(xù)通過(guò)截面積逐漸縮小的收縮管(I)，當(dāng)?shù)竭_(dá)喉管(4)時(shí)，燃?xì)饬魉俣冗_(dá)數(shù)倍音速V1 (39)，其燃?xì)饬鲏毫Φ絇1 (38)，最后數(shù)倍音速的燃?xì)饬鱒1 (39)，通過(guò)A2處后其速度再次提升至V4 (23)，燃?xì)饬鲏毫σ矎腜2到P4 (22)。
[0017]圖5是航天器上的CL噴管，，在航天器外殼(34)內(nèi)裝有CL噴管(36)，其上裝置有擴(kuò)張管(2)、CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗?10)和收縮管(I)機(jī)械連接；燃燒劑葙及輸送系統(tǒng)(30)、氧化劑箱及輸送系統(tǒng)(31)和噴注器(32)與燃燒室(35)機(jī)械連接。
【權(quán)利要求】
1.一種航天器上的CL噴管，把收縮管(I)、CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗?10)和擴(kuò)張管(2)依次機(jī)械連接，其特征是:收縮管剖面(15)與CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芮岸?11)和CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芎蠖?12)與擴(kuò)張管剖面(16)機(jī)械連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天器上的CL噴管，其特征是:收縮管(I)是一反喇叭型截面積逐漸縮小的耐高溫耐高壓金屬管；CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗?10)是一長(zhǎng)L、截面積和周長(zhǎng)C前后相等的耐高溫耐高壓金屬管，擴(kuò)張管(2)是一正喇叭型截面積逐漸擴(kuò)大的耐高溫耐高壓金屬管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天器上的CL噴管，其特征是:收縮管剖面(15)、CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芮岸?11)、CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗芎蠖?12)和擴(kuò)張管剖面(16)的周長(zhǎng)C和截面積均相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的第二實(shí)施例一種航天器上的CL噴管，其特征是，收縮管(I)、擴(kuò)張管(2)和CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗?10)依次機(jī)械連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的第三實(shí)施例一種航天器上的CL噴管，其特征是，CL燃?xì)饬骷铀僭鰤汗?10)、收縮管(I)和擴(kuò)張管(2)依次機(jī)械連接。
【文檔編號(hào)】F02K1/00GK103541831SQ201210239379
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月11日
【發(fā)明者】崔廉 申請(qǐng)人:崔廉