[发明专利]组合式火箭发动机

摘要

本发明提供了一种组合式火箭发动机，包括外壳、固定导向柱、爆震发动机、外进气道、第二燃烧室及固体药柱。组合式火箭发动机将爆震发动机与固体药柱集成在外壳内，而爆震发动机中燃料及固体药柱的燃烧生成的高温燃气能够大幅度增大产生的推力，进而提高了组合式火箭发动机的热力学效率及动力系统的性能；爆震发动机设置于外壳的前端，缩小了第一燃烧室的尺寸，节省内部空间，简化组合式火箭发动机的结构；节省的内部空间能够增加固体药柱的体积，提升组合式火箭发动机的动力系统的性能；当固体药柱燃尽后，由壳体的出口喷出的高温燃气中的未燃燃料与经由外进气道流入的空气反应燃烧以产生推力，避免燃料的浪费，提高组合式火箭发动机的经济性能。

主权项

一种组合式火箭发动机，其特征在于，包括：外壳(1),具有：空气入口(11)，设置于外壳(1)的前端，呈环形，连通外部大气；以及超声速喷口(12)，设置于外壳(1)的后端；固定导向柱(2)，设有多个燃料入口(21)，燃料入口(21)设置于固定导向柱(2)的外侧表面上，连通外部的燃料供给装置；爆震发动机(3)，包括：中心锥体(31)，具有：前体(311)，从外壳(1)的前端伸出且后部连接于固定导向柱(2)；以及后体(312)，位于外壳(1)中，与中心锥体(31)的前体(311)一体形成；壳体(32)，围绕整个后体(312)并固定设置于前体(311)后部的外表面，与整个后体(312)的外表面围成轴向延伸的第一燃烧室(33)，第一燃烧室(33)在轴向上的末端为出口(331)；多个内进气道(34)，一端经由第一阀(V1)与空气入口(11)连通，另一端与第一燃烧室(33)连通；氧化剂储罐(35)，收容于前体(311)内；多个氧化剂输出管(36)，设置于前体(311)内，一端经由第二阀(V2)与氧化剂储罐(35)连通，另一端与对应的内进气道(34)连通；多个燃料输入管(37)，设置于前体(311)内，一端与对应的燃料入口(21)连通；燃料收集管(38)，在中心锥体(31)的前体(311)和后体(312)之间并位于中心锥体(31)的前体(311)和后体(312)内部，连通燃料输入管(37)，收集由燃料输入管(37)输入的燃料；多个燃料输出管(39)，设置在中心锥体(31)的后体(312)内并且周向分布、径向延伸，各燃料输出管(39)的一端连通燃料收集管(38)；燃料进管(3A)，设置在中心锥体(31)的后体(312)内部，呈环形，与所述多个燃料输出管(39)的另一端均连通，接收经由所述多个燃料输出管(39)通入的燃料；以及多个燃料喷口(3B)，周向均匀分布在设置在中心锥体(31)的后体(312)内且开口设于中心锥体(31)的后体(312)的外表面上并径向延伸，各燃料喷口(3B)连通燃料进管(3A)和第一燃烧室(33)；外进气道(4)，设置于外壳(1)和爆震发动机(3)之间，一端连通于外壳(1)的空气入口(11)；第二燃烧室(5)，设置于外壳(1)内的位于壳体(32)与中心锥体(31)的后体(312)后方的空间，前端连通于第一燃烧室(33)的出口(331)以及外进气道(4)的另一端，后端连通于外壳(1)的超声速喷口(12)；以及固体药柱(6)，收容并固定于外壳(1)内且位于第二燃烧室(5)内，且内部中空以供空气流动；其中，所述组合式火箭发动机启动时，外部的空气无法通入经由内进气道(34)进入第一燃烧室(33)，启动第二阀(V2)，氧化剂储罐(35)内的氧化剂经由氧化剂输出管(36)以及内进气道(34)进入第一燃烧室(33)，并与经由燃料入口(21)、燃料输入管(37)、燃料收集管(38)、燃料输出管(39)、燃料进管(3A)以及燃料喷口(3B)进入第一燃烧室(33)的燃料反应，完成所述组合式火箭发动机的启动；所述组合式火箭发动机启动后，打开第一阀(V1)并关闭第二阀(V2)，从外部引射大量的空气经由内进气道(34)进入第一燃烧室(33)、经由外进气道(4)进入第二燃烧室(5)，所述组合式火箭发动机在以后的运行过程中，空气与进入第一燃烧室(33)的燃料爆震燃烧，经由壳体(32)的出口(331)喷出高温燃气并经由第二燃烧室(5)以及超声速喷口(12)快速排出以产生推力；由壳体(32)的出口(331)喷出的高温燃气经过第二燃烧室(5)时，点燃固体药柱(6)，固体药柱(6)与经由外进气道(4)流入的空气反应燃烧并产生高温燃气，高温燃气经由超声速喷口(12)快速排出以产生推力；当固体药柱(6)燃尽后，由壳体(32)的出口(331)喷出的高温燃气中的未燃燃料与经由外进气道(4)流入的空气再次反应燃烧以产生推力。