組合式火箭發(fā)動機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種組合式火箭發(fā)動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[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(jī)技術(shù)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(jī)與渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機(jī)的深入研究，從20世紀(jì)80年代起就已經(jīng)開始了相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的研究。其中火箭基組合循環(huán)發(fā)動機(jī)就是將火箭與沖壓發(fā)動機(jī)進(jìn)行有效的組合的組合式發(fā)動機(jī)，并且在不同的工作條件下，使得兩種不同的發(fā)動機(jī)發(fā)揮各自的最大性能優(yōu)勢，從而成功實(shí)現(xiàn)航空航天動力推進(jìn)的最佳組合。而渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機(jī)則是將渦輪發(fā)動機(jī)與沖壓發(fā)動機(jī)進(jìn)行有效組合的一種組合式發(fā)動機(jī)。當(dāng)然這兩種組合式發(fā)動機(jī)在不同的航天航空任務(wù)中均能發(fā)揮特有的作用，如在低空進(jìn)行高超音速飛行時，選擇航程遠(yuǎn)，耗油低的渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機(jī)。然而在實(shí)際工程使用過程中，渦輪沖壓組合循環(huán)發(fā)動機(jī)由于組成部件十分復(fù)雜，同時對渦輪發(fā)動機(jī)技術(shù)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(jī)雖然結(jié)構(gòu)相對簡單，但其整體性能已無法再進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種組合式火箭發(fā)動機(jī)，其能簡化發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)，并提高發(fā)動機(jī)整體的熱力學(xué)效率、動力系統(tǒng)的性能以及經(jīng)濟(jì)性能。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種組合式火箭發(fā)動機(jī)，其包括外殼、固定導(dǎo)向柱、爆震發(fā)動機(jī)、外進(jìn)氣道、第二燃燒室以及固體藥柱。
[0005]外殼具有:空氣入口，設(shè)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(shè)置于外殼的后端。
[0006]固定導(dǎo)向柱設(shè)有多個燃料入口，燃料入口設(shè)置于固定導(dǎo)向柱的外側(cè)表面上，連通外部的燃料供給裝置。
[0007]爆震發(fā)動機(jī)包括中心錐體、殼體、第一燃燒室、多個內(nèi)進(jìn)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(jìn)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(dǎo)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(shè)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(nèi)進(jìn)氣道，各內(nèi)進(jìn)氣道的一端經(jīng)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(nèi)。多個氧化劑輸出管設(shè)置于前體內(nèi)，各氧化劑輸出管一端經(jīng)由第二閥與氧化劑儲罐連通，另一端與對應(yīng)的內(nèi)進(jìn)氣道連通。多個燃料輸入管設(shè)置于前體內(nèi)，各燃料輸入管一端與對應(yīng)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(nèi)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(shè)置在中心錐體的后體內(nèi)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(jìn)管設(shè)置在中心錐體的后體內(nèi)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(jīng)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(shè)置在中心錐體的后體內(nèi)且開口設(shè)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(jìn)管和第一燃燒室。
[0008]外進(jìn)氣道設(shè)置于外殼和爆震發(fā)動機(jī)之間，一端連通于外殼的空氣入口。
[0009]第二燃燒室設(shè)置于外殼內(nèi)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(jìn)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(nèi)且位于第二燃燒室內(nèi)，且內(nèi)部中空以供空氣流動。
[0011]其中，所述組合式火箭發(fā)動機(jī)啟動時，外部的空氣無法通入經(jīng)由內(nèi)進(jìn)氣道進(jìn)入第一燃燒室，啟動第二閥，氧化劑儲罐內(nèi)的氧化劑經(jīng)由氧化劑輸出管以及內(nèi)進(jìn)氣道進(jìn)入第一燃燒室，并與經(jīng)由燃料入口、燃料輸入管、燃料收集管、燃料輸出管、燃料進(jìn)管以及燃料噴口進(jìn)入第一燃燒室的燃料反應(yīng)，完成所述組合式火箭發(fā)動機(jī)的啟動；所述組合式火箭發(fā)動機(jī)啟動后，打開第一閥并關(guān)閉第二閥，從外部引射大量的空氣經(jīng)由內(nèi)進(jìn)氣道進(jìn)入第一燃燒室、經(jīng)由外進(jìn)氣道進(jìn)入第二燃燒室，所述組合式火箭發(fā)動機(jī)在以后的運(yùn)行過程中，空氣與進(jìn)入第一燃燒室的燃料爆震燃燒，經(jīng)由殼體的出口噴出高溫燃?xì)獠⒔?jīng)由第二燃燒室以及超聲速噴口快速排出以產(chǎn)生推力；由殼體的出口噴出的高溫燃?xì)饨?jīng)過第二燃燒室時，點(diǎn)燃固體藥柱，固體藥柱與經(jīng)由外進(jìn)氣道流入的空氣反應(yīng)燃燒并產(chǎn)生高溫燃?xì)?，高溫燃?xì)饨?jīng)由超聲速噴口快速排出以產(chǎn)生推力；當(dāng)固體藥柱燃盡后，由殼體的出口噴出的高溫燃?xì)庵械奈慈既剂吓c經(jīng)由外進(jìn)氣道流入的空氣再次反應(yīng)燃燒以產(chǎn)生推力。
[0012]本發(fā)明的有益效果如下:
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的組合式火箭發(fā)動機(jī)中，將爆震發(fā)動機(jī)與固體藥柱集成在外殼內(nèi)，而爆震發(fā)動機(jī)中燃料的燃燒以及固體藥柱的燃燒生成的高溫燃?xì)饽軌虼蠓仍龃笏鼋M合式火箭發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的推力，進(jìn)而提高了所述組合式火箭發(fā)動機(jī)的熱力學(xué)效率以及動力系統(tǒng)的性能；爆震發(fā)動機(jī)設(shè)置于外殼的前端，縮小了第一燃燒室的尺寸，節(jié)省內(nèi)部空間，簡化所述組合式火箭發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)；同時，節(jié)省的內(nèi)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(jī)的動力系統(tǒng)的性能；當(dāng)固體藥柱燃盡后，由殼體的出口噴出的高溫燃?xì)庵械奈慈既剂吓c經(jīng)由外進(jìn)氣道流入的空氣再次反應(yīng)燃燒以產(chǎn)生推力，避免燃料的浪費(fèi)，提高了所述組合式火箭發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能。
【附圖說明】
[0014]圖1為根據(jù)本發(fā)明的組合式火箭發(fā)動機(jī)的示意圖；
[0015]圖2為根據(jù)本發(fā)明的組合式火箭發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)沿線B-B作出的剖視圖；
[0018]圖5為根據(jù)本發(fā)明的組合式火箭發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)沿線C-C作出的剖視圖。
[0021]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0022]1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(dǎo)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(jī)3A燃料進(jìn)管
[0028]31中心錐體3B燃料噴口
[0029]311前體4外進(jìn)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VI第一閥
[0033]331 出口V2 第二閥
[0034]34內(nèi)進(jìn)氣道
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的的組合式火箭發(fā)動機(jī)。
[0036]參照圖1至圖7，根據(jù)本發(fā)明的組合式火箭發(fā)動機(jī)包括外殼1、固定導(dǎo)向柱2、爆震發(fā)動機(jī)3、外進(jìn)氣道4、第二燃燒室5以及固體藥柱6。
[0037]外殼1具有:空氣入口 11，設(shè)置于外殼1的前端，呈環(huán)形，連通外部大氣；以及超聲速噴口 12，設(shè)置于外殼1的后端。
[0038]固定導(dǎo)向柱2設(shè)有多個燃料入口 21，燃料入口 21設(shè)置于固定導(dǎo)向柱2的外側(cè)表面上，連通外部的燃料供給裝置。
[0039]爆震發(fā)動機(jī)3包括中心錐體31、殼體32、第一燃燒室33、多個內(nèi)進(jìn)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(jìn)管3A以及多個燃料噴口 3B。中心錐體31具有:前體311，從外殼1的前端伸出且后部連接于固定導(dǎo)向柱2 ;以及后體312，位于外殼1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(shè)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(nèi)進(jìn)氣道34，各內(nèi)進(jìn)氣道34的一端經(jīng)由第一閥VI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(nèi)。多個氧化劑輸出管36設(shè)置于前體311內(nèi)，各氧化劑輸出管36 —端經(jīng)由第二閥V2與氧化劑儲罐35連通，另一端與對應(yīng)的內(nèi)進(jìn)氣道34連通。多個燃料輸入管37設(shè)置于前體311內(nèi)，各燃料輸入管37 —端與對應(yīng)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(nèi)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(shè)置在中心錐體31的后體312內(nèi)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(jìn)管3A設(shè)置在中心錐體31的后體312內(nèi)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(jīng)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(shè)置在中心錐體31的后體312內(nèi)且開口設(shè)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(jìn)管3A和第一燃燒室33。
[0040]外進(jìn)氣道4設(shè)置于外殼1和爆震發(fā)動機(jī)3之間，一端連通于外殼1的空氣入口 11。
[0041]第二燃燒室5設(shè)置于外殼1內(nèi)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(jìn)氣道4的另一端，后端連通于外殼1的超聲速噴口 12。
[0042]固體藥柱6收容并固定于外殼1內(nèi)且位于第二燃燒室5內(nèi)，且內(nèi)部中空以供空氣流動。
[0043]其中，所述組合式火箭發(fā)動機(jī)啟動時，外部的空氣