爆轟沖壓火箭工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]爆轟沖壓火箭工作方法涉及屬于航空及航天技術(shù)領(lǐng)域。用于未來(lái)空天飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)及空天飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)，美國(guó)宇航局研制的X-43A超音速實(shí)驗(yàn)飛機(jī)，成功完成了速度約為10馬赫(即每小時(shí)11260公里)的試驗(yàn)飛行。這一速度創(chuàng)下了新的世界紀(jì)錄。
【背景技術(shù)】
[0002]高超音速飛行時(shí)(Ma>6.0)，進(jìn)氣道出口溫度迅速增加，例如飛行馬赫數(shù)Ma = 6.0,燃燒室進(jìn)口的馬赫數(shù)若仍然限制在Ma = 0.2左右時(shí)，則相應(yīng)的氣流溫度大約為1600K，飛行馬赫數(shù)Ma = 10時(shí)，氣流在燃燒室進(jìn)口的溫度可高達(dá)3600K。這樣高的溫度，氣流對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)壁面的單位熱流量很大；燃燒室進(jìn)口空氣的溫度很高，燃料燃燒所放出熱量的相當(dāng)一部分可能消耗在燃燒產(chǎn)物的離解上，使燃燒效率很低；進(jìn)氣道和尾噴管中氣流的壓力變化很大，氣流動(dòng)能損失會(huì)很大；由于尾噴管進(jìn)口與出口的壓力比很大，且燃?xì)庠谄渲型Ａ舻臅r(shí)間太短，離解的產(chǎn)物來(lái)不及復(fù)合，離解所消耗的熱量收回的很少。上述因素都說(shuō)明，高超音速飛行時(shí)如果仍然采用亞音速燃燒，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的性能將嚴(yán)重的惡化，若飛行馬赫數(shù)Ma = 10，采用煤油作燃料的亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)將不能產(chǎn)生推力。如果減小氣流在進(jìn)氣道中的減速增壓程度，使進(jìn)氣道出口保持超聲速流動(dòng)，同時(shí)使燃燒室的整個(gè)燃燒過(guò)程都在超音速條件下進(jìn)行，就有可能減小向發(fā)動(dòng)機(jī)壁面的熱流；減小進(jìn)氣道和尾噴管中的動(dòng)能損失；減小燃燒產(chǎn)物離解所造成的熱能損失。因此高超音速飛行時(shí)，要使發(fā)動(dòng)機(jī)具有滿意的性能，應(yīng)該采用超聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，即爆轟沖壓火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]爆轟沖壓火箭簡(jiǎn)而言之:就是將炸藥爆炸強(qiáng)度在可控制的狀態(tài)下作為沖壓火箭(已審報(bào)專利，在進(jìn)行中)的推進(jìn)劑，使火箭在超高聲速飛行中，有足夠的推力、并能夠在飛行中沖壓吸氣，減少攜帶氧氣爆轟沖壓火箭的組成:由頭部小火箭1、內(nèi)吸氣涵道2(或、與外吸涵道3、吸氣室4、拉瓦爾噴嘴5、擴(kuò)散管(a) 6、火箭燃燒室7、閥門8、沖壓吸氣管9、燃料加注點(diǎn)(a) 10、燃料加注點(diǎn)bll、內(nèi)吸氣涵道喇叭12、點(diǎn)火藥處13。
【附圖說(shuō)明】
[0004]圖1是多根內(nèi)吸氣涵道爆轟沖壓火箭圖，如圖所示:當(dāng)火箭達(dá)到某個(gè)速度時(shí)，頭部小火箭以外的傳統(tǒng)火箭燃料停止供給，空氣經(jīng)4根內(nèi)吸氣涵道2，進(jìn)入吸氣室4，噴入擴(kuò)散管6中，將不同種類的液體、固體炸藥、氧化劑及催化劑通過(guò)燃料加注點(diǎn)(a) 10及燃料加注點(diǎn)(b) 11加入，在點(diǎn)火處13點(diǎn)火，點(diǎn)火后的物料在擴(kuò)散管6將爆轟調(diào)整至初始爆炸狀態(tài)，噴入火箭燃燒室7爆炸達(dá)到最大值，爆震波推動(dòng)火箭飛行，與此同時(shí)另一部分空氣經(jīng)沖壓吸氣管9，并開(kāi)啟個(gè)系統(tǒng)上的閥門8(如果需要可在這根管上空氣進(jìn)口處加注火箭推進(jìn)劑〈炸藥>及設(shè)置點(diǎn)火處)，匯入擴(kuò)散管6的大喇叭口，至燃燒室7爆轟，以極高的速度由火箭尾部噴管噴出，推動(dòng)火箭飛行。
[0005]圖2是爆轟沖壓火箭圖，如圖所示:當(dāng)火箭飛行速度達(dá)到某個(gè)值，頭部小火箭以外的傳統(tǒng)火箭燃料停止供給，空氣從4根內(nèi)吸涵道2和外吸氣涵道3，進(jìn)入擴(kuò)散管6，在燃料加注點(diǎn)(a) 10、燃料加注點(diǎn)(b) 11加注爆轟火箭炸藥，用點(diǎn)火處13點(diǎn)火，將炸藥爆轟的速度調(diào)整至穿過(guò)擴(kuò)散管6時(shí)為初始狀態(tài)，進(jìn)入燃燒室7爆炸達(dá)到最大值，與此同時(shí)另一部分空氣經(jīng)沖壓吸氣管9，并打開(kāi)這根管上的閥門8(如果需要可在這根管上的空氣進(jìn)口處加注火箭推進(jìn)劑〈炸藥 >、設(shè)置點(diǎn)火處)與擴(kuò)散管6的大喇叭口尾部匯合至燃燒室7，在燃燒室爆炸達(dá)到最大值，爆轟波推動(dòng)火箭飛行。
[0006]圖3是內(nèi)外吸氣涵道爆轟沖壓火箭圖，如圖所示:當(dāng)火箭飛行速度達(dá)到某個(gè)值，頭部小火箭以外的傳統(tǒng)火箭燃料停止供給，空氣經(jīng)內(nèi)、外吸氣涵道進(jìn)入擴(kuò)散管6，將不同種類的液體、固體炸藥、氧化劑及催化劑通過(guò)燃料加注點(diǎn)(a) 10及燃料加注點(diǎn)(b) 11加入，用點(diǎn)火處13點(diǎn)燃，當(dāng)被點(diǎn)燃爆轟物料經(jīng)過(guò)擴(kuò)散管6時(shí)調(diào)整到初始爆炸狀態(tài)，噴入火箭燃燒室7爆炸達(dá)到最大值，與此同時(shí)另一部分空氣經(jīng)沖壓吸氣管9，并開(kāi)啟這根管上的閥門8(如果需要可在這根管上空氣進(jìn)口處加注火箭炸藥及設(shè)置點(diǎn)火處)，匯入擴(kuò)散管6的大喇叭口尾部，至燃燒室7爆炸，以極高的速度由火箭尾部噴管噴出，爆震波推動(dòng)火箭飛行。
[0007]圖4是單根內(nèi)吸氣涵道爆轟沖壓火箭圖，如圖所示:當(dāng)火箭飛行速度達(dá)到某個(gè)值，頭部小火箭以外的傳統(tǒng)火箭燃料停止供給，空氣經(jīng)內(nèi)吸氣涵道2，進(jìn)入擴(kuò)散管6中，與此同時(shí)將不同種類的液體、固體炸藥、氧化劑及催化劑通過(guò)燃料加注點(diǎn)(a) 10及燃料加注點(diǎn)(b) 11加入，在點(diǎn)火處13點(diǎn)火，點(diǎn)燃的爆炸物料在擴(kuò)散管6調(diào)整至初始爆炸狀態(tài)，噴入火箭燃燒室7爆炸達(dá)到最大值，爆震波推動(dòng)火箭飛行。
[0008]圖5是樹枝狀內(nèi)吸氣涵道爆轟沖壓火箭圖，如圖所示:當(dāng)火箭飛行速度達(dá)到某個(gè)值，停止傳統(tǒng)火箭燃料供給，空吸經(jīng)樹根狀內(nèi)吸氣涵道2，將空氣進(jìn)入擴(kuò)散管6中，與此同時(shí)將不同種類的液體、固體炸藥、氧化劑及催化劑通過(guò)燃料加注點(diǎn)(a) 10及燃料加注點(diǎn)(b)ll加入，在點(diǎn)火處13點(diǎn)火，當(dāng)爆轟物料經(jīng)過(guò)擴(kuò)散管6時(shí)調(diào)整到初爆狀態(tài)，，噴入火箭燃燒室7爆炸達(dá)到最大值，與此同時(shí)另一部分空氣經(jīng)沖壓吸氣管9，并開(kāi)啟個(gè)系統(tǒng)上的閥門8(如果需要可在這根管上空氣進(jìn)口處加注火箭炸藥及設(shè)置點(diǎn)火處)，匯入擴(kuò)散管6的尾部，匯合至燃燒室7爆轟以極高的速度由火箭尾部噴管噴出，爆震波推動(dòng)火箭飛行。
[0009]圖6是爆轟沖壓火箭的設(shè)備/部件明細(xì)表圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1所示，爆轟沖壓火箭工作方法設(shè)備及部件的組成:由頭部小火箭1、內(nèi)吸氣涵道2、吸氣室4、拉瓦爾噴嘴5、擴(kuò)散管6、火箭燃燒室7、閥門8、沖壓吸氣管道9、燃料加注點(diǎn)(a) 10、燃料加注點(diǎn)(b) 11、內(nèi)吸氣涵道喇叭口 12、點(diǎn)火處13。
[0011]爆轟沖壓火箭工作方法的工作原理，如圖1所示，頭部小火箭I點(diǎn)火后，產(chǎn)生高溫、高壓的火焰氣體，依據(jù)《水蒸氣噴射真空泵》一文中的〈噴射器 > 工作原理，