[實(shí)用新型]高超音速飛行器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520376921.8
• 申請(qǐng)日: 2015-05-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN205076051U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳畏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吳畏
• 主分類(lèi)號(hào): B64D27/16
• 分類(lèi)號(hào): B64D27/16;F02K7/18
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及航空、航天飛行器的有關(guān)問(wèn)題，具體地說(shuō)是指能在空天從靜止加速到超高音速并可返回重復(fù)使用的飛行器。

【背景技術(shù)】

我們通常把距地100千米以內(nèi)為航空、100千米以外為航天。要實(shí)現(xiàn)這種高超音速飛行器，至關(guān)重要的是發(fā)動(dòng)機(jī)，而現(xiàn)有的各種發(fā)動(dòng)機(jī)都有各種缺點(diǎn)和不足，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高超音速飛行：活塞式、渦軸、渦槳、渦噴、渦扇、加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行器只能亞音速、跨音速和超音速最多M3在距地30千米的范圍內(nèi)飛行。超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法在靜止?fàn)顟B(tài)下自行啟動(dòng)，認(rèn)為需要使用火箭助推到M4時(shí)才能啟動(dòng)，在大氣層外不能使用。火箭發(fā)動(dòng)機(jī)可在大氣層外使用，但需要自身攜帶大量的氧化劑且不可重復(fù)使用。國(guó)外已研究過(guò)渦輪/超燃沖壓和火箭/超燃沖壓等組合式發(fā)動(dòng)機(jī)，但前者只能在大氣層內(nèi)工作，且由于距地高度不同，空氣中的氧含量也不同，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率難以保證；后者的火箭需要自身攜帶氧化劑且不可全部重復(fù)使用，不能充分利用含氧量高的低空中的氧。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于避免上述各種發(fā)動(dòng)機(jī)的不足，提供一種能從靜止到高超聲速在大氣層內(nèi)外都能重復(fù)使用的高超音速發(fā)動(dòng)機(jī)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：1、研制一款能在低馬赫速度下啟動(dòng)的沖壓/火箭發(fā)動(dòng)機(jī)與現(xiàn)有的渦扇或渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)配合使用；2、將國(guó)外已研究的渦輪/超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)改造為渦輪/超燃沖壓/火箭發(fā)動(dòng)機(jī)；3、將現(xiàn)有加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)升級(jí)為渦扇/超燃沖壓/火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。分別通過(guò)上述三種發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)飛行器從地面靜止、空中超音速、高空及太空高超音速飛行。同時(shí)將飛行器設(shè)計(jì)成面積和角度可變的機(jī)翼以適應(yīng)它在不同馬赫數(shù)等條件下飛行，將飛行器與空氣高速摩擦的表面設(shè)計(jì)成摩擦力和氣動(dòng)加熱都小的凸凹不平鯊魚(yú)皮狀。

本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、由于飛行器使用了全新的組合發(fā)動(dòng)機(jī)可以像普通飛機(jī)一樣起飛和降落、可以從靜止到超高音速在大氣層內(nèi)外飛行，幾乎所有部件可重復(fù)使用；2、由于飛行器與空氣高速摩擦的表面設(shè)計(jì)成像鯊魚(yú)皮那樣凸凹不平，不僅可以因減小飛行器與空氣的摩擦力而減小飛行阻力，還可以利用空氣冷卻來(lái)減輕氣動(dòng)加熱。

【附圖說(shuō)明】

圖1是能在低馬赫速度下啟動(dòng)的沖壓/火箭發(fā)動(dòng)機(jī)方案示意圖；

圖2是稍加改進(jìn)的加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)；

圖3是升級(jí)為渦輪/超燃沖壓/火箭發(fā)動(dòng)機(jī)方案示意圖；

圖4是改造成渦扇/超燃沖壓/火箭發(fā)動(dòng)機(jī)方案示意圖；

圖5為凸凹不平的鯊魚(yú)皮狀固體表面與流體滑動(dòng)摩擦分析示意圖。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明高超音速飛行器作詳細(xì)說(shuō)明：

如圖1所示的能在低馬赫速度下啟動(dòng)的沖壓/火箭發(fā)動(dòng)機(jī)方案示意圖，依次是可調(diào)進(jìn)氣道[1]和與它通過(guò)氧化劑可調(diào)噴嘴[2]、氧化劑輸送管道[3]相通的飛行器上裝有液氧或其他氧化劑儲(chǔ)罐[4]、燃料噴嘴[5]、喇叭形氣體擴(kuò)散室[6]、空心圓錐體氣體擴(kuò)散器[7]、空心圓錐氣體減速器[8]、燃燒室[9]和可調(diào)尾噴口[10]。一定速度的空氣從可調(diào)進(jìn)氣道[1]進(jìn)入，霧化燃料從燃料噴嘴[5]噴出與空氣混合，混合氣體在擴(kuò)散器[7]的作用下在擴(kuò)散室[6]內(nèi)均勻擴(kuò)散到燃燒室[9]，部分經(jīng)擴(kuò)散器[7]內(nèi)蜂窩狀通氣管通過(guò)的混合氣體在減速器[8]的作用下反彈回來(lái)在它前面和擴(kuò)散器[7]后面形成一個(gè)氣團(tuán)[11]，經(jīng)加在擴(kuò)散器[7]和減速器[8]及它們支架兩端的高壓在氣團(tuán)[11]內(nèi)和它們支架之間產(chǎn)生電火花引燃?xì)鈭F(tuán)[11]和混合氣體，混合氣體在燃燒室[9]內(nèi)充分燃燒后從尾噴口[10]高速?lài)姵鰪亩a(chǎn)生向前的推力。由于有速度較慢穩(wěn)定燃燒的氣團(tuán)[11]的存在，不管進(jìn)入可調(diào)進(jìn)氣道[1]的空氣有多快，也能保證混合氣體能在燃燒室[9]內(nèi)充分燃燒。

我們就可以與圖2中稍加改進(jìn)的加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)配合使用，由于傳統(tǒng)的加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有將外涵道的空氣和燃料與內(nèi)涵道排出缺氧燃?xì)夥珠_(kāi)導(dǎo)致它們?cè)诩恿θ紵一旌希瑫?huì)導(dǎo)致加力燃燒不充分而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。我們?cè)跍u輪后面增加一個(gè)燃?xì)馐占襕12]和長(zhǎng)度適當(dāng)?shù)膰娍诨蚺艢夤躘13]，將內(nèi)涵道排出的缺氧燃?xì)馀c外涵道的空氣和燃料分開(kāi)，待外涵道的空氣和燃料充分燃燒后一同從尾噴口[14]排出。在加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的前面增加一個(gè)在高速飛行該發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作時(shí)為減小其對(duì)飛行的阻力而可關(guān)閉的三角形進(jìn)氣道[15]。