冲压拉瓦尔喷嘴效应推进及制氧火箭工作方法
【技术领域】
[0001]冲压拉瓦尔喷嘴效应推进及制氧火箭工作方法属于航空及航天技术领域。用于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1/5。，还有可能将费用降至1%，这是多么有诱惑力的巨大节省能源及金钱的好方法啊！这使空天飞机在即将到来的空间商务竞争中立于不败之地。
【发明内容】
[0003]冲压拉瓦尔喷嘴效应推进及制氧火箭可以在零速起飞、主动吸气及燃料与空气的混合是靠头部小火箭I驱动射流吸气装置(内吸气涵道2〈或、与外吸气涵道3>、吸气室4、拉瓦尔喷嘴5、扩散管6为射流吸气装置)完成的，当火箭的速度使迎面需来的空气产生的压力能够满足冲压吸气条件时，进入冲压吸气工作方式，冲压的压力能够满足制氧条件时，在飞行中可以制造氧气，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，使冲压拉瓦尔喷嘴效应推进及制氧火箭返回地面，冲压拉瓦尔喷嘴效应推进及制氧火箭是可以反复使用的火箭，冲压拉瓦尔喷嘴效应推进及制氧火箭的工作原理是依据美国工程师将拉瓦尔喷嘴，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及制氧系统中，使火箭飞行的更快及制氧效率更高。
【附图说明】
[0004]图1是多根内吸气涵道冲压拉瓦尔喷嘴效应推进及制氧火箭图，如图1所示，当火箭速度产生的压力，能够满足冲压吸气条件时，头部小火箭I停止工作，由于高速将大气层的空气冲压至4根内吸气涵道2，续至吸气室4，在燃料加注点10、燃料加注点11加注火箭液体及固体燃料、使火箭燃料及空气进入扩散管中混合，空气经过扩散管6 (此管上的阀门处于常开状态)进入箭燃烧室7。另一部分空气，由吸气室4经两根冲压吸气管16 (根据需要将这两根管的空气进口处设计成拉瓦光尔喷嘴，开启这两根管上的阀门8，可以在空气进口处加注燃料及设置点火处)，在点火处9点火，空气及燃料在燃烧室7中燃烧产生的火焰气流经拉瓦尔喷嘴17，喷入扩散管19中，拉瓦尔喷嘴17与扩散管19设有间隙，真空室18会产生真空(请阅实质审查参考资料中的喷射器部份)，拉瓦喷嘴17会产生了拉瓦尔喷嘴效应(拉瓦尔喷嘴17的正压来自于燃烧室7，负压来自于真空室18，因此当火焰从火箭喷管20喷出后，使火箭飞行的更快，当火箭飞行的速度产生的压力能够满足制氧条件时，空气被冲压至制氧吸气管13(将此管的空气进口处设计成拉瓦尔喷嘴，开启此管上的阀门8)的拉瓦尔喷嘴、撞入制氧设备14制氧、制氧后的非氧气体及杂质经非氧气体排出管15 (开启这两根管上的阀门8)，排入真空室18、经扩散管19从火箭喷管20排出，制氧吸气管13的拉瓦尔喷嘴的正压来自于被冲压进来的空气，负压来自于真空室18，为此制氧过程就有了拉瓦尔效应，因此火箭在飞行中制氧的效率会更高。
[0005]图2是多根内吸气涵道与单个外吸气涵道冲压拉瓦尔喷嘴效应推进及制氧火箭图，如附图2所示，当火箭速度能够满足冲压吸气条件时，头部小火箭停止工作，由于高速可将大气层的空气冲压到4根内吸气涵道2及外吸气涵道3，在燃料加注点10、燃料加注点11加注火箭液体、固体燃料及催化剂，进入扩散管6，另一部分空气，由外吸气涵道3经两根冲压吸气管16(根据需要可以将这两根管设计成拉瓦尔喷嘴，在这两根管的空气进口处设置加注燃料及点火处、并开启这两根管道上的阀门8)，空气进入扩散管6的大喇叭口与大喇叭口中的空气与燃料混合，在点火处9点火，在燃烧室7中燃烧产生的火焰气流经拉瓦尔喷嘴17喷入扩散管19中，拉瓦尔喷嘴17与扩散管19设有间隙(这是产生真空的重要指示)，真空室18会产生真空(请阅实质审查参考资料的喷射器部份)，使得拉瓦喷嘴17会产生拉瓦尔喷嘴效应(拉瓦尔喷嘴17的正压来自于燃烧室7，负压来自于真空室18，因此当火焰从火箭喷管20喷出后，使火箭飞行的更快，当火箭的飞行速度使空气产生的冲压压力能够满足制氧压力时，空气被冲压至制氧吸气管13(将此管的空气进口处设计成拉瓦尔喷嘴，开启此管上的阀门8)的拉瓦尔喷嘴、撞入制氧设备14制氧、制氧后的非氧气体及杂质经非氧气体排出管15(开启这两根管上的阀门8)，排入真空室18、经扩散管19从火箭喷管20排出，制氧吸气管13的拉瓦尔喷嘴的正压来自于被冲压进来的空气，负压来自于真空室18，为此制氧过程就有了拉瓦尔效应，因此火箭在飞行中制氧的效率会更高。
[0006]图3是单个外吸气涵道冲压拉瓦尔喷嘴效应推进及制氧火箭图，如图3所示，当火箭速度能满足冲压吸气条件时，头部小火箭I停止工作，高速度使空气产生的压力，将大气层的空气冲压到外吸气涵道3，在燃料加注点10、燃料加注点11加注火箭燃料，另一部分空气，由外吸气涵3被冲压进入两根冲压吸气管道16 (根据需要可以将这两根管设计成拉瓦尔喷嘴，在空气进口处设置燃料加注点及点火处，并开启这两根管道上的阀门8)，汇入扩散管6的大喇叭口与扩散管6的中的空气与火箭燃料一同被推入火箭燃烧室7中，在点火处9点火，在燃烧室7中燃烧产生的火焰气流经拉瓦尔喷嘴17喷入扩散管19中，拉瓦尔喷嘴17与扩散管19设有间隙(是产生真空的重要指示)，真空室18会产生真空(请阅实质审查参考资料的喷射器部份)，拉瓦喷嘴17会产生了拉瓦尔喷嘴效应(拉瓦尔喷嘴17的正压来自于燃烧室7，负压来自于真空室18)，因此当火焰从火箭喷管20喷出后，使火箭飞行的更快，当火箭飞行的速度使空气产生的压力，能满足制氧条件时，空气被冲压至制氧吸气管13(将此管的空气进口处设计成拉瓦尔喷嘴，开启此管上的阀门8)的拉瓦尔喷嘴、撞入制氧设备14制氧、制氧后的非氧气体及杂质经非氧气体排出管15(开启这两根管上的阀门8)，排入真空室18、经扩散管19从火箭喷管20排出，制氧吸气管13的拉瓦尔喷嘴的正压来自于被冲压进来的空气，负压来自于真空室18，为此制氧过程就有了拉瓦尔效应，因此火箭在飞行中制氧的效率会更高。
[0007]图4是多根枝叉树枝状内吸气涵道冲压拉瓦尔喷嘴效应推进及制氧火箭图，如图4所示，当火箭飞行的速度头部小火箭I停止工作，火箭的高速度使空气产生的冲压压力能满足冲压吸气条件时，，将大气层的空气冲压至多根枝叉树枝状内吸气涵道2中，经内吸气涵道喇叭口 12，进入扩散管6中，在燃料加注点10、燃料加注点11加注火箭液体及固体燃料、另一部分空气经两根冲压吸气管道16 (根据需要可以将这两根管设计成拉瓦瓦尔喷嘴，这两根管空气进口处设置燃料加注点及点火处，并开启这两个管道上的阀门8)，汇入扩散管6大喇叭口中，续进入火箭燃烧室7中，在点火处9点火，在燃烧室7中燃烧产生的火焰气流经拉瓦尔喷嘴17喷入扩散管19中，拉瓦尔喷嘴17与扩散管19设有间隙(间隙的距离是产生真空的重要指示)，真空室18会产生真空(请阅实质审查参考资料的喷射器部份)，拉瓦喷嘴17会产生了拉瓦尔喷嘴效应(拉瓦尔喷嘴17的正压来自于燃烧室7，负压来自于真空室18，请阅实质审查参考资料中的拉瓦尔喷嘴部分)，因此当火焰从火箭喷管20以喷出后，使火箭飞行的更快，当火箭的速度产生的压力能够满足制氧条件时，空气被冲压至制氧吸气管13(将此管的空气进口处设计成拉瓦尔喷嘴，开启此管上的阀门8)的拉瓦尔喷嘴、撞入制氧设备14制氧、制氧后的非氧气体及杂质经非氧气体排出管15 (开启这两根管上的阀门8)，排入真空室18、经扩散管19从火箭喷管20排出，制氧吸气管13的拉瓦尔喷嘴的正压来自于被冲压进来的空气，负压来自于真空室18，为此制氧过程就有了拉瓦尔效应，因此火箭在飞行中制氧的效率会更高。
[0008]图5是冲压拉瓦尔喷嘴效应推进及制氧火箭设备及部件名细表。
【具体实施方式】
[0009]冲压拉瓦尔喷嘴效应推进及制氧火箭由以下设备及部件的组成，头部小火箭1、内吸气涵道2 (或、与外吸气涵道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(a) 10、燃料加注点(b) 11、拉瓦尔喷嘴12、制氧吸气管13、制氧设备
14、非氧排出管15，冲压吸气管16、拉瓦尔喷嘴17、真空室18、扩散管19、火箭喷管20、火箭外壳21。
[0010]如图4所示:头部小火箭I点火后，产生高温、高压的火焰气流，从拉瓦尔喷嘴5(喷嘴群)的火焰以漏斗状喷射，交于一点，漏斗状火焰中心会产生真空(原理近似于流体漩涡)，将空气经树枝状内吸气涵道2吸入至吸气室4中，并高速喷射至扩散管6中，拉瓦尔喷嘴5(喷嘴群)的火焰以漏斗状交于一点，火焰交点与扩散管6之间设置好距离(是真空产生重要指标)，将空气吸入被拉与喷嘴5 (喷嘴群)喷入扩散管6中，吸气室4会产生真空(请阅实质审查参考资料中的喷射器部分)，真空会增强吸气及拉瓦尔喷嘴5 (喷嘴群)的强度，在燃料加注点10、燃料加注点11加注火箭液体、固体燃料及催剂，在扩散管6混合，在点火处9点燃，在燃烧室7中燃烧产生的火焰气流经拉瓦尔喷嘴17，喷入扩散管19中，拉瓦尔喷嘴17与扩散管19设有间隙，因此真空室18会产生真空(请阅实质审查参考资料的喷射器部份)，使得拉瓦喷嘴17产生了拉瓦尔喷嘴效应(拉瓦尔喷嘴17的正压来自于燃烧室7，负压来自于真空室18，因此当火焰从火箭喷管20喷出后，使火箭飞行的更快，当飞行速度能够满足冲压吸条件时，头部小火箭停止工作，一部分空气及燃料，经吸气室4进入扩散管6中，在燃料加注点10、燃料加注点11加注燃料，另一部分空气经两根冲压吸气管16(开启这系统上的阀门8，可将冲压吸气管设计成拉瓦尔喷嘴状，如果需要也可以在这两根管空气进口处设置燃料加注点及点火处)汇入扩散管6的大喇叭口中与扩散管6中的空气与火箭燃料一同进入燃烧室7中，在点火处9点火后，在燃料室7中燃烧，在燃烧室7中燃烧产生的火焰气流经拉瓦尔喷嘴17，喷入扩散管19中，拉瓦尔喷嘴17与扩散管19设有间隙，因此真空室18会产生真空(请阅实质审查参考资料的喷射器部份)，使得拉瓦喷嘴17产生了拉瓦尔喷嘴效应(拉瓦尔喷嘴17的正压来自于燃烧室7，负压来自于真空室18，因此当火焰从火箭喷管20喷出后，使火箭飞行的更快。当火箭飞行的速度使空气产生的冲压压力能够满足制氧条件时，空气被冲压至制氧吸气管13(将此管的空气进口处设计成拉瓦尔喷嘴，开启此管上的阀门8)的拉瓦尔喷嘴、撞入制氧设备14制氧、制氧后的非氧气体及杂质经非氧气体排出管15(开启这两根管上的阀门8)，排入真空室18、经扩散管19从火箭喷管20排出，制氧吸气管13的拉瓦尔喷嘴的正压来自于被冲压进来的空气，负压来自于真空室18，为此制氧过程就有了拉瓦尔效应，因此火箭在飞行中制氧的效率会更高。
[0012]进入太空后关闭所有阀门8，使燃烧室7能满足太空飞行需要。
【主权项】
1.冲压拉瓦尔喷嘴效应推进及制氧火箭是由以下设备及部件组成:由头部小火箭1、内吸气涵道2 (或、与外吸气涵道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、拉瓦尔喷嘴12、制氧吸气管13、制氧设备14、非氧排出管15、冲压吸气管16，拉瓦尔喷嘴17、真空室18、扩散管19、火箭喷管20、火箭外壳21组成。2.利用火箭飞行使空气产生的冲压的压力来制氧/瓦瓦尔喷嘴12的位置设置/制氧吸气管16上设置的阀门8、非气排出管15上设置的阀门8/制氧吸气管13上设置的阀门8/扩散管6上的阀门8的位置设置/燃料加注点10及燃料加注点11位置的设置/冲压吸气管16可以设计成拉瓦尔喷嘴，也可以设计成管状，还可以在此管空气进口处设置燃料加注点及点火处/可将制氧吸气管13设计成管状、拉瓦尔喷嘴状、喇叭口状/将拉瓦尔喷嘴效应技术，应用在火箭飞行的制氧及推进系统中。3.喷射器(请阅实质审查参考资料喷射器部份)真空工作原理，用在火箭在大气层中吸气工作中/拉瓦尔喷嘴效应装置(拉瓦尔喷嘴17、真空室18、扩散管19)的设计/冲压吸气管16的进气管，接至树枝状内吸气涵2的枝叉上/制氧吸气管13的进气，接至树枝状内吸气涵2的枝叉上/当火箭速度使冲压的压力能够满足冲压吸气条件时，头部小火箭I停止工作，进入冲压吸气方式/火箭在大气层飞行中制造氧气/吸气火箭飞出大气层进入太空，关闭阀门8使火箭燃烧室7能满足太空飞行要求。4.多根内吸气涵道-------1枚头部小火箭1-------1个吸气室4-----1个拉瓦尔喷嘴5------1个扩散管6-------1个燃料加注点10、燃料加注点11-------1个冲压吸气管16------1个点火处9------1个制氧吸气管13-----1个制氧设备14-------1个非氧排出管15------1个火箭燃烧室7-------1个拉瓦尔喷嘴17-----1个真空室18------1个扩散管19-------1个火箭喷管20/多根内吸气涵道-------多枚头部小火箭1-------1个吸气室4-----1个拉瓦尔喷嘴5------1个扩散管6-------1个燃料加注点10、燃料加注点11-------1个冲压吸气管16------1个点火处9------1个制氧吸气管13-----1个制氧设备14-------1个非氧排出管15------1个火箭燃烧室7-------1个拉瓦尔喷嘴17——I个真空室18------1个扩散管19-------1个火箭喷管20/多根内吸气涵道-------多枚头部小火箭1-------多个吸气室4——I个拉瓦尔喷嘴5------1个扩散管6-------1个燃料加注点10、燃料加注点11-------1个冲压吸气管16------1个点火处9------1个制氧吸气管13-----1个制氧设备14-------1个非氧排出管15------1个火箭燃烧室7-------1个拉瓦尔喷嘴17-----1个真空室18------1个扩散管19-------1个火箭喷管20/多根内吸气涵道-------多枚头部小火箭1-------多个吸气室4——多个拉瓦尔喷嘴5------1个扩散管6-------1个