[其他]液體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87103346
• 申請(qǐng)日: 1987-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN87103346A
• 公開（公告）日: 1987-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小幸雄;十龜英司;岸本健治;角間洋二郎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱重工業(yè)株式會(huì)社;宇宙開發(fā)事業(yè)團(tuán)
• 主分類號(hào): F02K9/72
• 分類號(hào): F02K9/72
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 楊梧

本發(fā)明涉及一臺(tái)采用液體燃料的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是對(duì)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中所用的燃料系統(tǒng)的改進(jìn)。在該燃料系統(tǒng)中，化學(xué)液體燃料的壓力降很小，以保證火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的氣化燃料壓力增壓器有一個(gè)穩(wěn)定的動(dòng)力源。

在現(xiàn)有的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中，有一種膨脹循環(huán)型的液體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。現(xiàn)將一臺(tái)這種型式的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的典型結(jié)構(gòu)示于圖2。其構(gòu)成包括：一種推進(jìn)劑1，例如液氫，它籍助于燃料壓力增壓器3（為一個(gè)燃料泵）加壓至一定要求的壓力值;第二種推進(jìn)劑2，例如液氧（是一種氧化劑）籍助另一個(gè)用于氧化劑的壓力增壓器4（為一個(gè)氧化劑泵）增壓到一定要求的壓力;這第二種推進(jìn)劑2與第一種推進(jìn)劑1進(jìn)行反應(yīng)而發(fā)生爆燃。采用這種結(jié)構(gòu)，增壓后的推進(jìn)劑2（液氧）被引入到燃燒室6內(nèi)。而增壓后的推進(jìn)劑1（液氫）則流過一個(gè)燃燒室冷卻襯套7，它圍繞安裝在燃燒室6的外面以對(duì)其進(jìn)行冷卻，然后推進(jìn)劑1再進(jìn)入到一個(gè)增壓器驅(qū)動(dòng)裝置5內(nèi)驅(qū)動(dòng)增壓器驅(qū)動(dòng)裝置作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。增壓器驅(qū)動(dòng)裝置5為一個(gè)燃?xì)鉁u輪機(jī)或類似裝置。此推進(jìn)劑1再進(jìn)一步被引入到燃燒室6中。在燃燒室6中推進(jìn)劑1和2互相反應(yīng)燃燒或爆燃以產(chǎn)生一股高壓燃?xì)饬鳌８邏喝細(xì)饬魍ㄟ^一個(gè)膨脹噴管8向外排放，因而產(chǎn)生了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的巨大推進(jìn)力。

推進(jìn)劑1籍助于燃料增壓器3增壓，且當(dāng)冷卻燃燒室6時(shí)獲得一個(gè)溫升。隨著推進(jìn)劑1的壓力增高，增壓器驅(qū)動(dòng)裝置5就被驅(qū)動(dòng)而作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。增壓器驅(qū)動(dòng)裝置5發(fā)出的驅(qū)動(dòng)功率用來(lái)通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10驅(qū)動(dòng)燃料和氧化劑的增壓器3和4作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)常規(guī)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，從燃燒室6中所產(chǎn)生的熱量中獲得部分熱量的推進(jìn)劑1用來(lái)作為燃料和氧化劑的增壓器3和4的驅(qū)動(dòng)工質(zhì)。一般設(shè)計(jì)為加熱后的推進(jìn)劑1的全部流量都用于作為二個(gè)燃料增壓器3和4的驅(qū)動(dòng)流體。

而且，在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的常規(guī)方案中，通常采用將燃燒室6中所產(chǎn)生的熱量以冷卻的方式由液態(tài)推進(jìn)劑吸收，這就是所謂的回?zé)?冷卻系統(tǒng)。在此方案中，用于冷卻燃燒室后的推進(jìn)劑1的全部流量都作為燃料和氧化劑的增壓器3和4的驅(qū)動(dòng)工質(zhì)。這就要求推進(jìn)劑1的燃料增壓器3設(shè)計(jì)得具有較大的容量，它應(yīng)當(dāng)大到足以補(bǔ)償由于流經(jīng)燃燒室冷卻襯套7所產(chǎn)生的壓力損失，以及由于在增壓器驅(qū)動(dòng)裝置5中驅(qū)動(dòng)所帶來(lái)的不可避免的壓力下降。因此，就要求提供一個(gè)大容量的增壓器以抵銷相應(yīng)的壓力損失。

為了處理這些不希望出現(xiàn)的問題，在設(shè)計(jì)中提出過一個(gè)措施，典型的表示在圖3中，其中輔助燃燒室11是用于作為燃料增壓器3的驅(qū)動(dòng)能源，引入部分的推進(jìn)劑1和2在燃燒室11中進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生的燃燒氣體用來(lái)給燃料增壓器提供能量，這就是所謂的燃?xì)獍l(fā)生循環(huán)系統(tǒng)。然而，這種結(jié)構(gòu)有如下缺點(diǎn)，即整個(gè)系統(tǒng)不可避免地表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)果大大增加了重量，因而使系統(tǒng)的可靠性下降。在圖3所示的方案中，標(biāo)號(hào)9為一個(gè)膨脹噴管冷卻襯套，它圍繞在大膨脹噴管8的外面，用來(lái)流過冷卻劑。由燃燒室冷卻襯套7出來(lái)的部分推進(jìn)劑1作為大膨脹噴管8的冷卻劑而流經(jīng)膨脹噴管冷卻襯套9，然后向外排向大氣。

這種燃?xì)獍l(fā)生循環(huán)系統(tǒng)，由于增加了輔助燃燒室11而使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，并帶來(lái)了重量增加及系統(tǒng)可靠性下降的缺點(diǎn)。

本發(fā)明針對(duì)上述火箭發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的常規(guī)液體燃料增壓器在實(shí)際使用中存在的問題和缺點(diǎn)從根本上提出了一個(gè)適當(dāng)?shù)慕鉀Q辦法。而這些問題在以前沒有被人們注意，也沒有任何對(duì)策。

本發(fā)明的主要目的是提供一種液體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單的改進(jìn)后，能有效地使推進(jìn)劑提高到一定的高壓，以提供一個(gè)壓力儲(chǔ)備來(lái)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)劑（液體燃料）的增壓器。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)比較簡(jiǎn)單的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，它重量輕、生產(chǎn)成本低且操作可靠性高。

本發(fā)明的目的是這樣達(dá)到的，即對(duì)液體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)劑增壓器進(jìn)行了改進(jìn)，該火箭發(fā)動(dòng)機(jī)包括：一個(gè)用來(lái)對(duì)燃料組份進(jìn)行增壓的燃料增壓裝置，一個(gè)用來(lái)對(duì)氧化劑組份進(jìn)行增壓的氧化劑增壓裝置，一個(gè)給兩個(gè)增壓裝置供給能量的增壓器驅(qū)動(dòng)裝置，一個(gè)燃燒室裝置，增壓的燃料和氧化劑供入其內(nèi)以進(jìn)行燃燒而產(chǎn)生一股向外排出的燃燒氣體，一個(gè)圍繞安裝在燃燒室裝置外面的燃燒室冷卻襯套，它包括一個(gè)安裝在燃燒氣體出口一側(cè)的大膨脹噴管及一個(gè)圍繞安裝在大膨脹噴管外面的膨脹噴管冷卻襯套，其中，燃料增壓裝置的出口與燃燒室冷卻襯套的進(jìn)口相連通，燃燒室冷卻襯套的出口與燃燒室的燃料進(jìn)口及膨脹噴管冷卻襯套的進(jìn)口相連通，膨脹噴管冷卻襯套的出口與增壓器驅(qū)動(dòng)裝置的進(jìn)口相連通。