連續爆轟疊加沖壓火箭工作方法
【技術領域】
[0001]連續爆轟疊加沖壓火箭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動機及空天飛行器發動機，美國宇航局研制的X-43A超音速實驗飛機，成功完成了速度約為10馬赫(即每小時11260公里)的試驗飛行。這一速度創下了新的世界紀錄。
【背景技術】
[0002]高超音速飛行時(Ma>6.0)，進氣道出口溫度迅速增加，例如飛行馬赫數Ma = 6.0,燃燒室進口的馬赫數若仍然限制在Ma = 0.2左右時，則相應的氣流溫度大約為1600K，飛行馬赫數Ma = 10時，氣流在燃燒室進口的溫度可高達3600K。這樣高的溫度，氣流對發動機壁面的單位熱流量很大；燃燒室進口空氣的溫度很高，燃料燃燒所放出熱量的相當一部分可能消耗在燃燒產物的離解上，使燃燒效率很低；進氣道和尾噴管中氣流的壓力變化很大，氣流動能損失會很大；由于尾噴管進口與出口的壓力比很大，且燃氣在其中停留的時間太短，離解的產物來不及復合，離解所消耗的熱量收回的很少。上述因素都說明，高超音速飛行時如果仍然采用亞音速燃燒，沖壓發動機的性能將嚴重的惡化，若飛行馬赫數Ma = 10，采用煤油作燃料的亞燃沖壓發動機將不能產生推力。如果減小氣流在進氣道中的減速增壓程度，使進氣道出口保持超聲速流動，同時使燃燒室的整個燃燒過程都在超音速條件下進行，就有可能減小向發動機壁面的熱流；減小進氣道和尾噴管中的動能損失；減小燃燒產物離解所造成的熱能損失。
【發明內容】
[0003]連續爆轟疊加沖壓火箭簡而言之:就是將炸藥爆炸的強度在可控制的狀態下作為疊加沖壓火箭(已審報專利，在進行中)的推進劑，使火箭在超高聲速飛行中制氧，連續爆轟疊加沖壓火箭的組成:由頭部小火箭1、內吸氣涵道2 (或、與外吸涵道3、吸氣室4、拉瓦爾噴嘴5、擴散管(a) 6、火箭燃燒室7、閥門8、點火處a9、燃料加注點(a) 10、燃料加注點bll、內吸氣涵道喇叭口燃料加注點(b) 12、燃料加注點cl3、燃料加注點dl4、擴散管bl5、外吸氣涵道bl6、吸氣吼17、點火處bl8、沖壓吸氣管19，能夠在零速飛、速度能滿足沖壓條件時可以沖壓吸氣(停止頭部小火箭的驅動吸氣方式)，當飛出大氣層關閉所有的閥門8，進入燃燒液氫、液氧飛行傳統模式，在太空工作完成后返回大氣層，頭部小火箭再次點火驅動吸氣，啟動爆轟疊加沖壓火箭，重新返回地面，此火箭是可以反復使用的火箭。
[0004]相同的火箭，疊加與沒有疊加相比在大氣層中消耗相同數量的液氧飛行時，疊加火箭的推力可以大幾倍甚至于大十幾倍，疊加火箭適應于建造大推力火箭，由于火箭推進劑是使用的炸藥，速度可達高超聲速飛行。
【附圖說明】
[0005]圖1是連續爆轟疊加沖壓火箭圖，如圖所示，頭部小火箭I點燃后(是需要提供液氧及傳統火箭燃料的傳統火箭)，將高速火焰氣流噴入擴散管a6中，吸氣室4產生負壓，將空氣由4根內吸氣涵道2，將空氣吸至吸氣室4后被壓入擴散管a6中，這四根內吸氣涵道是從頭部小火箭I內部穿過的，在燃料加點alO、燃料加注點bll加注火箭推進劑，在點火處a9點火后，物料在擴散管a6大喇叭口處產生爆轟，產生的高速火焰噴入擴散管b 15中，夕卜吸氣涵道bl6會產生負壓，將空氣由吸氣孔17及外吸氣涵道bl6吸入，在燃料加注點cl3、燃料加注點dl4加注火箭推進劑，與空氣混合的火箭推進劑被推入擴散管bl5中，在處火處bl8(或利用擴散管a6的火焰點火)點火，混合空氣的火箭推進劑進入燃燒室7中產生爆轟，另一部分空氣經吸氣孔17、沖壓吸氣管19(開啟這根管上的閥門8，根據需要可以在沖壓吸氣管bl5空氣進口處加注火箭推進劑及設置點火處)，匯入擴散管bl5的大喇叭口，續進入燃料室7燃燒，在火箭尾部噴管噴出，推動火箭飛行。
[0006]圖2是連續爆轟疊加沖壓火箭圖，如圖所示，頭部小火箭I點燃后(是需要提供液氧及傳統火箭燃料的傳統火箭)，將高速火焰氣流噴入擴散管a6中，產生負壓將空氣由4根內吸氣涵道2、外吸氣涵3 (吸氣室4與外吸氣涵道溶合)，壓入擴散管a6中，這四根內吸氣涵道是從頭部小火箭I內部穿過的，在燃料加點alO、燃料加注點bll加注火箭推進劑，在點火處a9點火后，物料在擴散管a6大喇叭口處產生爆轟，產生的高速火焰噴入擴散管b 15中，外吸氣涵道bl6會產生負壓，將空氣由吸氣孔17及外吸氣涵道bl6吸入，在燃料加注點cl3、燃料加注點dl4加注火箭推進劑，與空氣混合的火箭推進劑被推入擴散管bl5中，在處火處bl8 (或利用擴散管a6的火焰點火)點火，混合空氣的火箭推進劑進入燃燒室7中產生爆轟，另一部分空氣經吸氣孔17、沖壓吸氣管19(開啟這根管上的閥門8，根據需要可以在沖壓吸氣管bl5空氣進口處加注火箭推進劑及設置點火處)，匯入擴散管bl5的大喇叭口，續進入燃料室7爆轟，在火箭尾部噴管噴出，推動火箭飛行。
[0007]圖3是連續爆轟疊加沖壓火箭圖，如圖所示，頭部小火箭I點燃后(是需要提供液氧及傳統火箭燃料的傳統火箭)，將高速火焰氣流噴入擴散管a6中，產生負壓將空氣由外吸氣涵道3吸入、壓入擴散管a6中，在燃料加點alO、燃料加注點bll加注火箭推進劑，在點火處a9點火后(或用頭部小火箭的火焰點火)，物料在擴散管a6大喇叭口處產生爆轟，產生的高速火焰噴入擴散管bl5中，外吸氣涵道bl6會產生負壓，將空氣由吸氣孔17及外吸氣涵道b 16吸入，在燃料加注點c13、燃料加注點dl4加注火箭推進劑，與空氣混合的火箭推進劑被推入擴散管bl5中，在點火處bl8 (或利用擴散管a6的火焰點火)點火，混合空氣的火箭推進劑進入燃燒室7中產生爆轟，另一部分空氣經吸氣孔17、沖壓吸氣管19 (開啟這根管上的閥門8，根據需要可以在沖壓吸氣管bl5空氣進口處加注火箭推進劑及設置點火處)匯入擴散管bl5的大喇叭口，續進入燃料室7產生爆轟，在火箭尾部噴管噴出，推動火箭飛行。
[0008]圖4是連續爆轟疊加沖壓火箭圖，如圖所示，I根內吸氣涵道2從頭部小火箭I前方正中央穿入內部到頭部小火箭I尾部正中央穿出，拉瓦爾噴嘴5群(噴嘴群)，設在內吸氣涵道2周圍的頭部小火箭I尾部環形壁，拉瓦爾噴嘴5群(噴嘴群)的火焰噴射以漏斗狀交于一點，交點的中心點軸向與頭部小火箭I正中央內吸氣涵2道軸向重合，漏斗中會產生負壓，并設置好交點與擴散管a6的距離(這個距離是產生負壓的重要指示)，射入擴散管a6后也會產生負壓，在燃料加點alO、燃料加注點bll加注火箭推進劑，在點火處a9點火后，物料在擴散管a6大喇叭口處產生爆轟，產生的高速火焰噴入擴散管bl5中，外吸氣涵道bl6會產生負壓，將空氣由吸氣孔17及外吸氣涵道bl6吸入，在燃料加注點cl3、燃料加注點dl4加注火箭推進劑，與空氣混合的火箭推進劑被推入擴散管bl5中，在處火處bl8(或利用擴散管a6的火焰點火)點火，混合空氣的火箭推進劑進入燃燒室7中產生爆轟，另一部分空氣經吸氣孔17、沖壓吸氣管19(開啟這根管上的閥門8，根據需要可以在沖壓吸氣管bl5空氣進口處加注火箭推進劑及設置點火處)，匯入擴散管bl5的大喇叭口，續進入燃料室7產生爆轟，在火箭尾部噴管噴出，推動火箭飛行。
[0009]圖5是連續爆轟疊加沖壓火箭圖，如圖所示，I根內吸氣涵道2從頭部小火箭I前方正中央穿入內部到頭部小火箭I尾部正中央穿出，另外4根內吸氣涵道，由頭部小火箭I前方中央外側穿入頭部小火箭I的內部與中央內吸氣涵道2在頭部小火箭內部連接，構成樹枝狀內吸氣涵道，拉瓦爾噴嘴5群(噴嘴群)，設在內吸氣涵道2周圍的頭部小火箭I尾部環形壁，拉瓦爾噴嘴5群(噴嘴群)的火焰噴射以漏斗狀交于一點，交點的中心點軸向與頭部小火箭I正中央內吸氣涵2道軸向重合，漏斗中會產生負壓，并設置好交點與擴散管a6的距離(這個距離是產生負壓的重要指示)，射入擴散管a6后也會產生負壓，在燃料加注點alO、燃料加注點bll加注火箭推進劑，在點火處a9點火后(或用頭部小火箭內的火焰點火)，物料在擴散管a6大喇叭口處產生爆轟，產生的高速火焰氣流噴入擴散管bl5中，外吸氣涵道bl6也會產生