[发明专利]具有真实卡诺循环的涡轮火箭发动机

权利要求书

1.一种涡轮火箭发动机，包括：

机匣，该机匣具有空气进气口；

与该空气进气口连通的空气压缩机，该空气压缩机具有冷却系统，其中至少部分地由等温压缩对空气进行压缩；以及

燃烧和膨胀室，该燃烧和膨胀室具有分级燃烧系统，其中至少部分地由等温燃烧和膨胀对燃料进行燃烧和膨胀。

2.权利要求1的涡轮火箭发动机，其中所述机匣具有喷气口和从所述空气进气口至该喷气口的旁通过所述压缩机的空气通道。

3.权利要求2的涡轮火箭发动机，其中所述压缩机具有带有叶片的离心式压缩机转子，其中由通过这些叶片的空气旋转所述转子，其中所述叶片是中空的，并且来自所述空气进气口的空气的至少一部分进入所述中空的叶片并由所述转子的旋转压缩且由通过这些叶片的空气流通进行冷却。

4.权利要求3的涡轮火箭发动机，其中所述空气压缩机具有中空的支柱和中央轴流式压缩机单元，其中所述离心式压缩机转子将压缩空气通过所述中空的支柱输送至所述轴流式压缩机单元。

5.权利要求4的涡轮火箭发动机，其中所述离心式压缩机转子具有延伸的毂，而且所述轴流式压缩机单元具有安装在所述延伸的毂上的向外导向的压缩机叶片、及具有芯的空气涡轮转子、及安装在该芯上的向内导向的压缩机叶片、以及延伸至空气旁通通道内的外部风扇状叶片，其中当空气流动经过旁通通道时在所述转子毂上的所述向外导向的压缩机叶片与所述向内导向的叶片反向地旋转。

6.权利要求5的涡轮火箭发动机，其中将所述轴流式压缩机单元连接至燃烧室和圆锥形扩张喷管，其中该圆锥形扩张喷管的至少一部分具有带有燃料喷射器的一系列的外围窗口，其中通过这些窗口的压缩空气流与燃料混合用于在所述扩张喷管的所述部分内的分级燃烧和等温膨胀。

7.权利要求6的涡轮火箭发动机，其中所述圆锥形扩张喷管具有不带窗口的扩张部分，其中燃烧气体的膨胀是绝热的。

8.权利要求7的涡轮火箭发动机，其中所述圆锥形扩张喷管将已燃烧气体在通过喷气口喷出之前喷出至所述旁通通道的空气流内。

9.权利要求8的涡轮火箭发动机，其中所述圆锥形扩张喷管在具有燃料喷射器喷嘴的燃烧室处具有开口端。

10.权利要求9的涡轮火箭发动机，其中所述燃烧室具有将燃烧室内的气体直接释放至旁通通道内的控制阀。

11.权利要求10的涡轮火箭发动机，包括连接在所述圆锥形扩张喷管内的气体涡轮，所述圆锥形扩张喷管连接至所述离心式压缩机转子。

12.权利要求11的涡轮火箭发动机，进一步包括在所述进气口附近的液氧喷射器以及在所述喷气口附近的所述旁通通道内的燃料喷射器。

13.权利要求12的涡轮火箭发动机，具有接收来自所述轴流式压缩机单元的压缩空气并将超压空气输送至所述燃烧室的第二级离心式压缩机。

14.一种低温火箭发动机，包括：

机匣，该机匣具有内部低温氧隔室；

液氧喷射器，该液氧喷射器将液氧喷射至所述低温氧隔室内，在所述低温氧隔室内容纳低温气态氧；

在低温氧隔室内的核心喷管单元，其中在该核心喷管单元周围形成增压区，该核心喷管单元具有带有燃料喷射器的前导文丘里喷嘴、及一系列多个尺寸增加的在喷嘴之间具有窗口的圆锥形文丘里喷嘴、以及附随的部分地提供等温燃烧和膨胀的分级燃料喷射器，所述核心喷管单元具有最终的喷射喷管，该最终的喷射喷管具有由所述低温氧隔室的增压区内的低温氧冷却的壁。

15.一种卡诺循环发动机，包括：

机匣，该机匣具有空气进气口和燃烧气体喷口；

空气压缩系统，该空气压缩系统与所述空气进气口连通；以及

多级等温燃烧系统，该多级等温燃烧系统具有带有第一端和第二端的扩张喷管，该第一端具有中央燃料喷射器和在所述喷管的在该第一端附近的至少一部分上的一系列窗口，该第二端具有扩张部分和喷气口，其中所述燃烧系统包括在所述喷管的具有所述窗口的所述部分处围绕所述喷管的空气增压区以及在所述窗口处的燃料喷射器，其中压缩空气从所述空气压缩系统流通至所述空气增压区并通过所述窗口以与燃料混合用于分级的等温燃烧和膨胀。