专利名称：一种可重复使用的太空进入运载火箭系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可重复使用的太空进入运载火箭的1.5级共生混合运载火箭体系及整体推进系统。
对于有成本效益地进入太空通常可接受的前提是使用完全可重复使用的运载火箭，因为硬件的成本可以分摊在多次发射上，这与消耗性的运载火箭相反，消耗性的运载火箭必须为每一次单独的空间发射制造，付费以及消耗。另一个对进入太空的成本有显著影响的运载火箭因素是运载火箭的设计级数。运载火箭的开发和运转成本与其构成级数成正比。因此，进入太空的最佳方法应是包括单级入轨的可循环使用的运载火箭，因为它完全可重复使用，且只有一级。
增加运载火箭级数的好处是可以减小整个运载工具的尺寸，同时对推进技术水平有一定的要求，该推进技术水平与运载火箭技术成反比。多级运载火箭往往不需要太高的的推进技术；相反，减少推进器的级数则需要加大运载工具的尺寸并要求更高的推进器技术水平。最近NASA有关单级入轨可重复使用的运载火箭的研究证明还没有支持并使该方法可行的技术。
因此，为使可重复使用的运载火箭切实可行，人们集中在用两级入轨运载火箭方法来实现有成本效益地进入太空。两级入轨方法实现了运载火箭的完全可重复使用，但据估计它需要以下条件(1)相对高的不可重现的研究成本；和相对复杂的运载工具结构。两级可重复使用的运载火箭研究成本之所以不可重现的原因在于，它需要有完全可重复使用的回程助推器和对可重复使用的轨道飞行器的开发过程。而且，可重复使用两级入轨运载火箭方法所固有的相对复杂性在一定程度上抵消了可重复使用的成本效益，并导致重现成本的提高。
发明内容
因而，本发明的目的在于提供一种可重复使用的运载火箭系统，使其能够提供有成本效益地进入太空。
本发明更进一步的目的是提供一种可重复使用的运载火箭系统，使其具有1.5级共生混合运载火箭体系及整体推进系统。
前述目的通过本发明所述可重复使用的运载火箭系统来实现。
依照本发明，该可重复使用的运载火箭系统主要包括一可重复使用的运载火箭，至少一个与可重复使用的运载火箭相连的消耗性的推进器和一个搭载在运载火箭上的氧化剂系统。该氧化剂系统能提供最好是气体状态的氧化剂给至少一个消耗性推进器装置。在本发明的最佳实施例中，该至少一个消耗性推进器装置包括一个混合火箭燃烧室。
本发明所述可重复使用的运载火箭系统的其它细节、目的以及由此带来的优点体现在下述的详细描述和附图中，其中附图中相同的附图标记表示相同的构件。
图2是氧化剂供给系统的示意图，用于对可重复使用的运载火箭系统中所用的混合火箭燃烧室提供气态氧化剂。
从
图1可以看出，可重复使用运载火箭10有一内置的氧化剂箱14，内装液态氧化剂，如液态氧。运载火箭10还有一内置的燃料箱16，如液态氢箱。而且，该运载火箭10包括一个和多个主发动机18，氧化剂箱14和燃料箱16通过输送管线(未示出)和控制阀(未示出)连接到发动机上。
运载火箭10具有一个连接有负载(未示出)的整流罩19和机翼20，使其能够在地球大气层中飞行。运载火箭10还有多个控制面22和24，用于在地球大气层中的飞行的过程中提供俯仰、滚转及偏航控制。运载火箭10可以有也可以没有机组舱室。
如前面所提到的，本发明所述运载火箭系统有一个和多个消耗性推进器装置12捆在运载火箭10的外表面。最好是有两个消耗性推进器装置12捆在运载火箭10外表面的每一侧。该推进器装置包括现有技术中所知的合适推进器装置。在本发明系统的优选实施例中，每个消耗性推进器装置12包括一混合火箭燃烧室。为了操作适当，每一混合火箭燃烧室都需要从氧化剂箱14接收氧化剂，最好以气体状态以使运转稳定有力。为达到这个目的，如图2所示，运载火箭10具有氧化剂输送系统28，它包括与氧化剂箱14相通的预燃烧器30和涡轮泵34，多个输送管线32将输送系统28连接到混合火箭燃烧室12上。输送系统28和输送管线32位于运载火箭10的内部，可以重复使用。
每一个涡轮泵34具有调节和/或关闭每一个混合火箭燃烧室12的能力。每一个涡轮泵34可用现有技术所知的任何合适的控制系统来控制。
操作中，在加速阶段时，推动力由主发动机18和消耗性推进器装置12提供。当消耗性推进器装置12的燃料用完时，从氧化剂箱14送来的氧化剂流被涡轮泵34切断。消耗性推进器装置然后以现有技术中所知的方式消耗掉，如靠爆炸螺栓来释放将每个消耗性推进器装置12安装到运载火箭10上的束缚物(未示出)。所有的输送管线32、前燃烧喷嘴30和涡轮泵34则留在运载火箭10内以备再次使用。
本发明所述发射运载火箭系统的方法可用于科学和商业上的空间探索，以及军事上的空间应用。本发明所述运载火箭系统提供了一种负担得起且具有成本效益的太空进入运载火箭系统，因为它运用了低成本的消耗性推进器装置。而且，该运载火箭系统安全可靠。
权利要求
1.一种可重复使用的运载火箭系统包括一可重复使用的运载火箭；至少一个连接在所述可重复使用的运载火箭上的消耗性推进器装置；和一个搭载在所述运载火箭上的氧化剂系统，所述氧化剂系统为所述至少一个消耗性推进器装置提供氧化剂。
2.如权利要求1所述的可重复使用的运载火箭系统，其特征在于所述氧化剂系统包括为所述至少一个消耗性推进器装置提供气态形式的所述氧化剂的装置。
3.如权利要求2所述的可重复使用的运载火箭系统，其特征在于所述氧化剂提供装置包括一氧化剂预燃烧器和一将所述气态氧化剂供应到所述至少一个消耗性推进器装置的输送管线。
4.如权利要求1所述的可重复使用的运载火箭系统，其特征在于所述至少一个消耗性推进器装置包括一混合火箭燃烧室。
5.如权利要求1所述的可重复使用的运载火箭系统，其特征在于所述可重复使用的运载火箭具有至少一个主发动机，并且所述氧化剂系统将所述氧化剂供应给至少一个主发动机。
6.如权利要求1所述的可重复使用的运载火箭系统，其进一步包括所述至少一个消耗性推进器装置为至少一个混合火箭燃烧室；和调节和关闭所述至少一个混合火箭燃烧室的装置。
7.如权利要求6所述的可重复使用的运载火箭系统，其进一步包括安装在所述可重复使用的运载火箭上的多个混合火箭燃烧室。
8.一种可重复使用的运载火箭系统包括一个具有至少一个发动机的可重复使用的运载火箭，该发动机在加速阶段提供推动力；两个捆在所述可重复使用的运载火箭的相对侧的混合火箭燃烧室；一个位于所述可重复使用的运载火箭内部的液态氧化剂箱；和一个从所述液态氧化剂箱向每个所述混合火箭燃烧室输送液态氧化剂的输送系统。
9.如权利要求8所述的可重复使用的运载火箭系统，其特征在于所述输送系统包括用于每个混合火箭燃烧室的氧化剂预燃烧器和在每个所述预燃烧器和一所述混合火箭燃烧室之间延伸的输送管线。
10.如权利要求9所述的可重复使用的运载火箭系统，其特征在于每个所述输送管线具有一泵，该泵具有独立的调节和关闭能力。
11.如权利要求8所述的可重复使用的运载火箭系统，其进一步包括一液态燃料箱，位于可重复使用的运载火箭的内部，每个所述发动机从所述燃料箱接收燃料，从所述氧化剂箱接收氧化剂。
12.如权利要求11所述的可重复使用的运载火箭系统，其特征在于所述燃料箱内装液态氢，所述氧化剂箱内装液态氧。
全文摘要
本发明涉及一种可重复使用的太空进入运载火箭系统，它包括一可重复使用的运载火箭，至少一个连接到该可重复使用的运载火箭上的消耗性推进器装置，一个搭载在该运载火箭上的氧化剂系统。该氧化剂系统优选可以以气态形式向至少一个的消耗性推进器装置提供氧化剂。在最佳实施例中，该至少一个的消耗性推进器装置包括一混合火箭燃烧室。
文档编号F02K9/42GK1421673SQ02158439
公开日2003年6月4日 申请日期2002年11月16日 优先权日2001年11月30日
发明者E·D·卡西拉斯, C·W·谢菲尔, C·R·乔尔纳, R·C·帕斯利 申请人:联合工艺公司