疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭的工作方法
【技術領域】
[0001]疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭的工作方法涉及屬于航空及航天技術領域。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】
[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。疊加巨型火箭二次吸氣的方法，使火箭在大氣層內(nèi)能夠勝任便大的運輸飛行重量并在大氣層中消耗更少的氧氣，空天飛及空天飛行器在即將到來的空間商務競爭中立于不敗之地，為了這個目標我們應努力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭是由以下設備及部件組成的:頭部小火箭1、內(nèi)吸氣涵道2 (或、與外吸氣涵道3)、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、拉瓦爾噴嘴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、制氧設備20、非氧排出管21、拉瓦爾噴嘴22、真空室23、擴散管24、火箭噴管25、火箭外殼26組成。
[0004]疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭在飛行中能夠兩次吸入空氣、能夠將拉瓦爾噴嘴效應(請閱實質審查參考資料中的拉瓦爾噴嘴部分)的技術用在火箭推進及制造氧氣系統(tǒng)中，制造出的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，使火箭的運載能力再一次增加，也可以在零速起飛、主動吸氣及使燃料與空氣混合是靠頭部小火箭驅動射流吸氣裝置完成的，進入太空時關閉所有的閥門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，使疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭返回地面，疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭是可以反復使用的火箭，疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭的拉瓦爾推進及制氧的工作原理是依據(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(見實質審查參考資料的拉瓦爾噴嘴部份)，將此技術使用在火箭推進及制氧系統(tǒng)中，使火箭飛行的更快，火箭飛行中氧氣效率更尚O
【附圖說明】
[0005]圖1是疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭圖，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，頭部小火箭I (是需要液氧工作的傳統(tǒng)火箭)點火工作后，拉瓦爾噴嘴5噴射的火焰，噴入擴散管6中，吸氣室4會產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料中的噴射器部分)，真空將空氣由這4根內(nèi)吸氣涵道2吸至吸氣室4、在燃料加注點10、燃料加注點11加注火箭燃料，在拉瓦爾噴嘴的火焰氣流的推動下，空氣及火箭燃料進入擴散管6的大喇叭口中燃燒，產(chǎn)生的火焰氣流噴入擴散管15(開啟此管上的閥門8)時，外吸氣涵道16生產(chǎn)的真空(請閱實質審查參考資料噴射器部份)，真空通過外吸氣涵道16及吸氣吼17將空氣吸入，在燃料加注點13、燃料加注點14加注燃料，被擴散管6的火焰推入擴散管15中，使火箭燃料與空氣在擴散管15中混合，用點火處18點火(或擴散管6點火)，在燃燒室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24設有間隙，因此真空室23會產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料中的噴射器部分)，拉瓦噴嘴22會產(chǎn)生了拉瓦爾效應(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)，因此當火焰經(jīng)擴散管24從火箭噴管25噴出時，使火箭飛行的更快，當火箭飛行的速度使迎面過來的空氣產(chǎn)生的壓力達到制氧條件時，空氣經(jīng)兩根制氧吸氣管20 (將此管的空氣進口處設計成拉瓦爾噴嘴，開啟此管上的閥門8)的拉瓦爾噴嘴，撞入制氧氣設備21制氧，氧氣分離后的非氧氣體及雜質經(jīng)非氧排出管21進入真空室23經(jīng)擴散管24續(xù)經(jīng)火箭噴管25排出。制氧吸氣管19的拉瓦爾噴嘴效應的正壓來自于火箭飛行中使空氣產(chǎn)生的沖壓壓力，負壓來自于真空室23，這樣在制氧過程中就有拉瓦爾噴嘴效應(請閱實質審查參考資料中的拉瓦爾噴嘴部分)，使火箭中飛行中制氧效率更高。
[0006]圖2是多根內(nèi)吸氣涵道及單個外吸氣涵道疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭圖，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4與外吸氣涵道3溶合)，頭部小火箭點火工作后，拉瓦爾噴嘴5的火焰噴入擴散管6中，外吸氣涵道3會產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料中的噴射器部分)，真空通過單根外吸氣涵道及多根內(nèi)吸氣涵道將空氣吸入，在燃料加注點10、燃料加注點11加注燃料，被拉瓦爾噴嘴5的火焰將空氣及火箭燃料推入擴散管6，用點火處9點火(或拉瓦爾噴嘴5的火焰點火)，在擴散管6大喇叭口中燃燒，產(chǎn)生的火焰氣流噴入擴散管15 (開啟此管上的閥門8)時，外吸氣涵道16會生產(chǎn)真空，真空通過外吸氣涵道16及吸氣吼17將空氣吸入，在燃料加注點13、燃料加注點14加注火箭燃料，用點火處18點火(或用擴散管6的火焰點火)，進入燃燒室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24設有間隙，真空室23會產(chǎn)生真空(請閱實審參考資料的噴射器部份)，就使得拉瓦噴嘴22產(chǎn)生了拉瓦爾效應(拉瓦爾噴嘴22的正壓來自于燃燒室7，負壓來自于真空室23，請閱實質審查參考資料中的拉瓦爾噴嘴部分)，因此當火焰經(jīng)擴散管24，從火箭噴管25噴出時，使火箭飛行的更快，另一部份空氣經(jīng)兩根制氧吸氣管19(將此管的空氣進口處設計成拉瓦爾噴嘴，開啟這兩根管上的閥門8)，撞入制氧氣設備20，氧氣分離后非氧氣體及雜質經(jīng)非氧排出管21排入真空室23經(jīng)擴散管24從火箭噴管25排出，因為是將拉瓦噴嘴效應使用在火箭飛行制氧過程中，所以會使制氧效率更高。
[0007]圖3是單個外吸氣涵道疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭圖，如附圖3所示，頭部小火箭I點火工作后，拉瓦爾噴嘴5的火焰，噴入擴散管6中，外吸氣涵道3會產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料噴射器部份)，真空將空氣經(jīng)外吸氣涵道3吸入，在燃料加注點10、燃料加注點11加入火箭燃料，被拉瓦爾噴嘴5的火焰氣流將其推入擴散管6中，用點火處9點火或用拉瓦爾噴嘴火焰點火，在擴散管6中的大喇叭口中燃燒，產(chǎn)生的高速火焰氣流，噴入擴散管15 (閥門8處于常開狀態(tài))時，外吸氣涵道16會真空，真空通過外吸氣涵道16及吸氣吼17將空氣吸入，在燃料加注點13、燃料加注點14加注火箭燃料，用點火處18點火(或擴散管6的火焰點火)，進入燃燒室7中燃燒，產(chǎn)生的火焰氣流經(jīng)拉瓦爾噴嘴22噴入擴散管24中，拉瓦爾噴嘴22與擴散管24設有間隙，因此真空室23會產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料噴射器部份)，就使得拉瓦噴嘴22產(chǎn)生了拉瓦爾效應(拉瓦爾噴嘴22的正壓來自于燃燒室7，負壓來自于真空室23)，因此當火箭的火焰經(jīng)擴散管24從火箭噴管噴出，使火箭飛行的更快，當火箭的速度產(chǎn)生的壓力，使迎面過來的空氣能夠達到制氧條件時，另一部份空氣經(jīng)兩根制氧吸氣管19(將此管的空氣進口處設計成拉瓦爾噴嘴，開啟這兩根管上的閥門8)，撞入制氧氣設備20制氧，氧氣分離后非氧氣體及雜質經(jīng)非氧排出管21排入真空室23經(jīng)擴散管24從火箭噴管25排出，因為是將拉瓦噴嘴效應使用在火箭飛行制氧過程中，所以會使制氧效率更高。
[0008]圖4是單根內(nèi)吸氣涵道疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭圖，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)，設在內(nèi)吸氣涵道2周圍的頭部小火箭尾部環(huán)形壁上，當頭部小火箭點火后，拉瓦爾噴嘴5群(噴嘴群)的火焰噴射以漏斗狀交于一點，噴射火焰漏斗中心會產(chǎn)生真空(流體漩渦的原理)為第一次吸氣，計算好拉瓦爾噴嘴5 (噴嘴群)火焰交點與擴散管6的間距(產(chǎn)生真空的重要指標)，噴入擴散管6中，吸氣室4會產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料噴射器部份)為第二次吸氣，在燃料加注點10、燃料加注點11加注火箭燃料，用點火處9點火(或拉瓦爾噴嘴5的火焰點火)，在擴散管6的大喇叭口燃燒產(chǎn)生的高速火焰氣流噴入擴散管15 (閥門8處于常開狀態(tài))時，外吸氣涵道16會生產(chǎn)的真空(請閱實質審查參考資料噴射器部份)就是第三次吸氣了，真空通過外吸氣涵道16及吸氣吼17將空氣吸入，在燃料加注點10、燃料加注點11加注火箭燃料，在燃燒室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24設有間隙，因此真空室23會產(chǎn)生真空(請閱實審參考資料的噴射器部份)，就使得拉瓦噴嘴22產(chǎn)生了拉瓦爾效應(拉瓦爾噴嘴22的正壓來自于燃燒室7，負壓來自于真空室23)，因此當火箭的火焰噴入擴散管24從火箭噴管25噴出，使火箭飛行的更快，當火箭飛行的速度使迎面而來的空氣產(chǎn)生的沖壓壓力能滿足制氧條件時，空氣經(jīng)兩根制氧吸氣管19(將此管的空氣進口處設計成拉瓦爾噴嘴，開啟此管上的閥門8)，空氣撞入制氧氣設備20制氧，氧氣分離后非氧氣體及雜質經(jīng)非氧排出管21排入真空室23經(jīng)擴散管24從火箭噴管25排出，因為是將拉瓦噴嘴效應使用在火箭飛行制氧過程中，所以會使制氧效率更高。
[0009]圖5是多根枝叉樹枝狀內(nèi)吸氣涵道疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭圖，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，以樹枝狀結構連接在正中央的內(nèi)吸氣涵道2上，頭部小火箭I尾部拉瓦爾噴嘴5 (噴嘴群)，設在內(nèi)吸氣涵道周圍的頭部小火箭I尾部環(huán)形壁，當頭部小火箭點火工作后，拉瓦爾噴嘴5 (噴嘴群)的火焰噴射以漏斗狀交于一點，漏斗中會產(chǎn)生真空(液體漩渦的原理)是第一次吸氣，并設置好交點在擴散管6的距離(產(chǎn)生真空的重要指標)，射入擴散管6后產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料噴射器部份)為第二次吸氣，在燃料加注點10，燃料加注點11加注火箭燃料，用點火處9點火(拉瓦爾噴嘴5點火)，在擴散管6的大喇叭口中燃燒，產(chǎn)生的高速火焰氣流噴入擴散管15 (閥門8處于常開狀態(tài))時，外吸氣涵道16會生產(chǎn)的真空(請閱實質審查參考資料噴射器部份)真空通過外吸氣涵道16及吸氣吼17將空氣吸入，在燃料加注點13、燃料加注點14加注火箭燃料，用點火處18點火(或擴散管6的火焰點火)，在燃燒室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24設有間隙，因此真空室23會產(chǎn)生真空(請閱實審參考資料的噴射器部份)，就使得拉瓦噴嘴22產(chǎn)生了拉瓦爾效應(拉瓦爾噴嘴22的正壓來自于燃燒室7，負壓來自于真空室23)，因此當火箭的火焰噴入擴散管24從火箭噴管25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 (將此管前端設計成拉瓦爾噴嘴，開啟此管上的閥門)，空氣撞入制氧氣設備20制氧，氧氣分離后非氧氣體及雜質經(jīng)非氧排出管21排入真空室23經(jīng)擴散管24從火箭噴管25排出，因為是將拉瓦噴嘴效應使用在火箭飛行制氧過程中，所以會使制氧效率更高。
[0010]圖6是疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭設備及部件名細表圖。
【具體實施方式】
[0011]疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭是由以下設備及部件組成的: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、拉瓦爾噴嘴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]疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭的工作原理，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)，真空通過多根枝叉樹枝狀內(nèi)吸氣涵道2、拉瓦爾噴嘴12將空氣吸入，被拉瓦爾噴嘴5高速火焰氣流噴入擴散管6中，在這一過程中拉瓦爾噴嘴5與擴散管6管口之間設有間隙，并且間隙與擴散管6管口周圍會產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料噴射器部份)，真空通過吸氣室4、拉瓦爾噴嘴12、多根枝叉樹枝狀內(nèi)吸氣涵道2將空氣吸氣入，在燃料加注點10、燃料加注點11加注火箭燃料，被吸入的空氣與火箭燃料一同被拉瓦爾噴嘴5的火焰推入擴散管6的大喇叭口中燃燒，在點火處9點火(或由拉瓦爾噴嘴5噴出的火焰點火)，擴散管6燃燒的火焰氣流高速噴入擴散管15，擴散管6與擴散管15之間設有隙間，間隙與擴散管15管口周圍會產(chǎn)生真空(請閱實質審查參考資料噴射器部份)，真空通過外吸氣涵道16及吸氣吼17將空氣吸入，在燃料加注點13、燃料加注點14加注火箭液體、固體火箭燃料及催化劑經(jīng)擴散管15，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24設有間隙，真空室23會產(chǎn)生真空(請閱實審參考資料的噴射器部份)，就使得拉瓦噴嘴22產(chǎn)生了拉瓦爾效應(拉瓦爾噴嘴22的正壓來自于燃燒室7，負壓來自于真空室23)，因此當火箭的火焰噴入擴散管24從火箭噴管25噴出，使火箭飛行的更快，當火箭飛行的速度使空氣產(chǎn)生的壓力，能夠滿足制氧條件時，空氣經(jīng)制氧吸氣管19 (將此管的空氣進口處設計成拉瓦噴嘴狀，開啟這兩根管上的閥門8)，空氣撞入制氧設備20制氧、制氧后的非氧氣體及雜質，經(jīng)非氧排出管21排入真空室23經(jīng)擴散管24從火箭噴管25排出，因為是將拉瓦噴嘴效應使用在火箭飛行制氧過程中，所以會使制氧效率更高。
[0013]疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭工作方法，涉及屬于航空及航天技術領域，有3次吸氣、制氧等功能，可以在零速起飛、主動吸氣及與燃料混合是靠頭部小火箭驅動射流吸氣裝置完成的，進入太空時關閉所有的閥門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，使此火箭返回地面，此火箭是可以反復使用的火箭，“拉瓦爾噴嘴效應”推進及制氧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(見實質審查參考資料的拉瓦爾噴嘴部份)，此火箭就是將“拉瓦爾噴嘴效應”技術用在火箭推進及制氧系統(tǒng)中，使火箭飛行更快、制氧效率更高。
【主權項】
1.疊加吸氣拉瓦爾噴嘴效應推進及制氧火箭的工作方法是由以下設備及部件組成的: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、燃燒室7、閥門8、點火處9、燃料加注點10、燃料加注點11、拉瓦爾噴嘴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。2.在燃料加注點10、燃料加注點11加注火箭燃料/在燃料加注點13、燃料加注點14加注火箭燃料/點火處9的位置設置/在擴散管15中設置的閥門8/在點火處18位置設置/擴散管6的尾部設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，使火箭有更強的功率/制氧吸氣管19接至外吸氣涵道16上/制氧吸氣管19上設置閥門8。3.非氧排出管21上設置閥門8/被沖壓的空氣經(jīng)制氧吸氣管19的拉瓦爾噴嘴，撞入制氧設備20制氧，非氧氣體經(jīng)非氧排出管21排至真空室24所形成的“拉爾噴嘴效應”使用的火箭飛行中的制氧系統(tǒng)中/制氧設備設置在制氧系統(tǒng)的兩個閥門8之間/在擴散管6火焰氣流高速噴入擴散管15中，形成真空來驅動火箭吸氣方法/制氧吸氣管的空氣進口處設計成拉瓦爾噴嘴。4.多根內(nèi)吸氣涵道2-----------1頭部小火箭1------------1吸氣室4---------1拉拉爾噴嘴5-------1擴散管6--------10、11燃料加注點--------------1拉瓦爾噴嘴12---------1擴散管15-------1外吸氣涵道16-------1吸氣孔17--------1點火處18--------1制氧吸氣管19-------1制氧設備20------1非氧排出管21-----1拉瓦爾噴嘴22-------1真空室23--------1擴散管24--------1火箭噴嘴管25/多根內(nèi)吸氣涵道2-----------多頭部小火箭1------------1吸氣室4---------1拉拉爾噴嘴5-------1擴散管6--------10、11燃料加注點--------------1拉瓦爾噴嘴12---------1擴散管15-------1外吸氣涵道16-------1吸氣孔17--------1點火處18--