[發明專利]一種高頻爆燃航天發動機及控制方法

在審

• 申請號: 202010088356.0
• 申請日: 2020-01-18
• 公開（公告）號: CN111058967A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 張英華
• 申請（專利權）人: 張英華
• 主分類號: F02K9/62
• 分類號: F02K9/62;F02K9/97;F02K9/56;F02K9/58;F02K9/52;F02K9/95
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種高頻爆燃航天發動機及控制方法。預熱：循環閥門關閉后電動機停止轉動。從液氧倉抽出的液氧，一部分氣化后進入循環室，另一部分進入液氧加熱室。從煤倉油抽出的煤油，一部分被氧氣吹入燃燒器，另一部分被氧氣吹入活動圓板下面。或者從液氫倉抽出的液氫，一部分氣化后進入燃燒器，另一部分進入液氫加熱室。煤油或者氫氣在燃燒器燃燒加熱液氧加熱室的液氧和加熱液氫加熱室的液氫或煤油加熱室的煤油。電動機轉動帶動循環閥門打開，氧氣與氣化煤油在活動圓板下面均勻混合后被點燃。或者電動機轉動帶動循環閥門打開，氧氣與氫氣在活動圓板下面均勻混合后被點燃。預熱結束后氧氣和煤油或氫氣不再進入燃燒器，混合的燃氣被從從循環倉噴出的熱氣體點燃。

技術領域：

本發明涉及一種高頻爆燃航天發動機及控制方法。

背景技術：

液氧煤油航天火箭點火時，就像火箭發射架發生火災、濃煙滾滾火光沖天。在夜間液氧煤油航天火箭飛上天空，液氧煤油航天火箭的尾部噴出很長的橘紅色火焰。橘紅色火焰是煤油分解出來的碳微粒在燃燒，橘紅色火焰的溫度不超過1000℃，橘紅色火焰是煤油不充分燃燒的產物。2000噸的液氧煤油航天火箭只能將20噸的物體發送的地球的低軌道上，現有液氧煤油航天火箭的效率是很低的。淡藍色火焰是一氧化碳在燃燒，淡藍色火焰的溫度高達1600℃，淡藍色火焰屬于可燃物充分燃燒。如果液氧煤油航天火箭噴出的火焰是藍色火焰，液氧煤油航天火箭的效率會有很大的提高。

我國投入使用液氧液氫航天火箭，在白天液氧液氫航天火飛上天空，液氧液氫航天火箭的尾部噴出很長的白色煙霧。液氧液氫航天火箭的尾部噴出的白色煙霧，是氫氣燃燒產生的水蒸氣冷卻成的水滴，說明液氧液氫航天火箭尾部的火焰溫度不高，也就是說液氧液氫航天火箭的效率不高。氫氣與氧氣混合在一起很容易發生爆炸，所以液氧液氫航天火箭的氫氣燃燒很難控制。我國液氧液氫航天火箭的研究還在初級階段，還有很長的路要走。

發明內容：

本發明一種高頻爆燃航天發動機。捆綁式航天火箭由一個主火箭和四個副火箭組成，主火箭頭里有發射倉，火箭里有液氧倉，液氧倉底部裝有液氧渦輪泵，火箭里有液氫倉。火箭的尾部裝有火箭發動機，火箭發動機有數個噴管，噴管呈喇叭形、喇叭口向下，噴管外面裝有空氣等離子點火器。有一根圓管從噴管頂部進入噴管，有一根噴管轉軸向下穿過圓管，噴管轉軸下端裝有渦輪。噴管轉軸上端裝有主動齒輪，數個噴管轉軸上的主動齒輪與一個中心從動齒輪嚙合。中心從動齒輪上裝有中心轉軸，中心轉軸上裝有中心副齒輪，中心副齒輪與電動機的輸出齒輪嚙合，中心副齒輪通過齒輪傳動帶動液氫渦輪泵和液氧渦輪泵轉動；中心副齒輪帶動轉速傳感器的齒輪轉動。噴管頂都有一個循環室，噴管外面裝有一個燃燒器，燃燒器的數個燃氣噴嘴圍城一個圈。在噴管的中部圓管下端安裝著一片固定圓鋼板，固定圓鋼板上有一個15弧度的扇形缺口和一個30弧度的扇形缺口，固定圓鋼板的15弧度的扇形缺口和30弧度的扇形缺口的角平分線在一條直線上。用兩塊隔板將循環室與固定圓鋼板之間的空間隔成液氧加熱室和液氫加熱室，兩塊隔板分別與固定圓鋼板的30弧度的扇形缺口的角平分線成120°，固定圓鋼板的15弧度的扇形缺口是液氧加熱室出口，固定圓鋼板的30弧度的扇形缺口是液氫加熱室出口。有數條加熱管從循環室接出依次穿過液氧加熱室和固定圓鋼板，有數條加熱管從循環室接出依次穿過液氫加熱室和固定圓鋼板。從液氧渦輪泵14出來的一條分管經過第一液氧電動調節閥接到液氧氣化室入口，從液氧在液氧氣化室出來的管道經過第一電動調節氧氣閥接到燃燒器入口。從液氫泵出來的管道經過第一液氫電動調節閥接到液氫氣化室入口，從液氫氣化室出來的管道經過電動調節氫氣閥接到燃燒器的燃氣噴嘴上，燃燒器的燃氣噴嘴上裝有電子火花塞，從燃燒器接出的熱風分管經過各自的單向熱風閥接到各噴管。從液氧渦輪泵出來的另一條分管經過第二液氧電動調節閥接到液氧加熱室入口，液氧加熱室裝有壓強傳感器和溫度傳感器。從液氫渦輪泵出來的另一條分管經過第二液氫電動調節閥接到液氫加熱室入口。固定圓鋼板的30弧度的扇形缺口是液氫加熱室出口，液氫加熱室裝有壓強傳感器和溫度傳感器，固定圓鋼板的30弧度的扇形缺口上裝有金屬網。有數條加熱管從循環室接出穿過液氧加熱室和固定圓鋼板，有數條加熱管從循環室接出穿過液氫加熱室和固定圓鋼板。圓管從噴管頂部進入依次穿過循環室、兩塊隔板交匯處和固定圓鋼板中心孔。在固定圓鋼板下方的噴管壁上有一個緊貼固定圓鋼板的環形槽，環形槽內安裝著一片活動圓鋼板，活動圓鋼板有兩個15弧度對稱的扇形缺口，活動圓鋼11板固定在圓管下面的渦輪12上方的噴管轉軸上。活動圓鋼板在噴管轉軸的帶動下轉動與固定圓鋼板形成循環閥門。渦輪下方的噴管管口裝有催化燃燒合金網。活動圓鋼板下方的噴管壁上裝有壓強傳感器和溫度傳感器。