一种高频爆燃航天发动机及控制方法技术

本发明专利技术公开一种高频爆燃航天发动机及控制方法。预热：循环阀门关闭后电动机停止转动。从液氧仓抽出的液氧，一部分气化后进入循环室，另一部分进入液氧加热室。从煤仓油抽出的煤油，一部分被氧气吹入燃烧器，另一部分被氧气吹入活动圆板下面。或者从液氢仓抽出的液氢，一部分气化后进入燃烧器，另一部分进入液氢加热室。煤油或者氢气在燃烧器燃烧加热液氧加热室的液氧和加热液氢加热室的液氢或煤油加热室的煤油。电动机转动带动循环阀门打开，氧气与气化煤油在活动圆板下面均匀混合后被点燃。或者电动机转动带动循环阀门打开，氧气与氢气在活动圆板下面均匀混合后被点燃。预热结束后氧气和煤油或氢气不再进入燃烧器，混合的燃气被从从循环仓喷出的热气体点燃。

A high frequency deflagration space engine and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种高频爆燃航天发动机及控制方法
：本专利技术涉及一种高频爆燃航天发动机及控制方法。
技术介绍
：液氧煤油航天火箭点火时，就像火箭发射架发生火灾、浓烟滚滚火光冲天。在夜间液氧煤油航天火箭飞上天空，液氧煤油航天火箭的尾部喷出很长的橘红色火焰。橘红色火焰是煤油分解出来的碳微粒在燃烧，橘红色火焰的温度不超过1000℃，橘红色火焰是煤油不充分燃烧的产物。2000吨的液氧煤油航天火箭只能将20吨的物体发送的地球的低轨道上，现有液氧煤油航天火箭的效率是很低的。淡蓝色火焰是一氧化碳在燃烧，淡蓝色火焰的温度高达1600℃，淡蓝色火焰属于可燃物充分燃烧。如果液氧煤油航天火箭喷出的火焰是蓝色火焰，液氧煤油航天火箭的效率会有很大的提高。我国投入使用液氧液氢航天火箭，在白天液氧液氢航天火飞上天空，液氧液氢航天火箭的尾部喷出很长的白色烟雾。液氧液氢航天火箭的尾部喷出的白色烟雾，是氢气燃烧产生的水蒸气冷却成的水滴，说明液氧液氢航天火箭尾部的火焰温度不高，也就是说液氧液氢航天火箭的效率不高。氢气与氧气混合在一起很容易发生爆炸，所以液氧液氢航天火箭的氢气燃烧很难控制。我国液氧液氢航天火箭的研究还在初级阶段，还有很长的路要走。
技术实现思路
：本专利技术一种高频爆燃航天发动机。捆绑式航天火箭由一个主火箭和四个副火箭组成，主火箭头里有发射仓，火箭里有液氧仓，液氧仓底部装有液氧涡轮泵，火箭里有液氢仓。火箭的尾部装有火箭发动机，火箭发动机有数个喷管，喷管呈喇叭形、喇叭口向下，喷管外面装有空气等离子点火器。有一根圆管从喷管顶部进入喷管，有一根喷管转轴向下穿过圆管，喷管转轴下端装有涡轮。喷管转轴上端装有主动齿轮，数个喷管转轴上的主动齿轮与一个中心从动齿轮啮合。中心从动齿轮上装有中心转轴，中心转轴上装有中心副齿轮，中心副齿轮与电动机的输出齿轮啮合，中心副齿轮通过齿轮传动带动液氢涡轮泵和液氧涡轮泵转动；中心副齿轮带动转速传感器的齿轮转动。喷管顶都有一个循环室，喷管外面装有一个燃烧器，燃烧器的数个燃气喷嘴围城一个圈。在喷管的中部圆管下端安装着一片固定圆钢板，固定圆钢板上有一个15弧度的扇形缺口和一个30弧度的扇形缺口，固定圆钢板的15弧度的扇形缺口和30弧度的扇形缺口的角平分线在一条直线上。用两块隔板将循环室与固定圆钢板之间的空间隔成液氧加热室和液氢加热室，两块隔板分别与固定圆钢板的30弧度的扇形缺口的角平分线成120°，固定圆钢板的15弧度的扇形缺口是液氧加热室出口，固定圆钢板的30弧度的扇形缺口是液氢加热室出口。有数条加热管从循环室接出依次穿过液氧加热室和固定圆钢板，有数条加热管从循环室接出依次穿过液氢加热室和固定圆钢板。从液氧涡轮泵14出来的一条分管经过第一液氧电动调节阀接到液氧气化室入口，从液氧在液氧气化室出来的管道经过第一电动调节氧气阀接到燃烧器入口。从液氢泵出来的管道经过第一液氢电动调节阀接到液氢气化室入口，从液氢气化室出来的管道经过电动调节氢气阀接到燃烧器的燃气喷嘴上，燃烧器的燃气喷嘴上装有电子火花塞，从燃烧器接出的热风分管经过各自的单向热风阀接到各喷管。从液氧涡轮泵出来的另一条分管经过第二液氧电动调节阀接到液氧加热室入口，液氧加热室装有压强传感器和温度传感器。从液氢涡轮泵出来的另一条分管经过第二液氢电动调节阀接到液氢加热室入口。固定圆钢板的30弧度的扇形缺口是液氢加热室出口，液氢加热室装有压强传感器和温度传感器，固定圆钢板的30弧度的扇形缺口上装有金属网。有数条加热管从循环室接出穿过液氧加热室和固定圆钢板，有数条加热管从循环室接出穿过液氢加热室和固定圆钢板。圆管从喷管顶部进入依次穿过循环室、两块隔板交汇处和固定圆钢板中心孔。在固定圆钢板下方的喷管壁上有一个紧贴固定圆钢板的环形槽，环形槽内安装着一片活动圆钢板，活动圆钢板有两个15弧度对称的扇形缺口，活动圆钢11板固定在圆管下面的涡轮12上方的喷管转轴上。活动圆钢板在喷管转轴的带动下转动与固定圆钢板形成循环阀门。涡轮下方的喷管管口装有催化燃烧合金网。活动圆钢板下方的喷管壁上装有压强传感器和温度传感器。一种高频爆燃航天发动机的控制方法。预热：电动机带动喷管转轴转动，喷管转轴带动活动圆钢板转动。电动机带动液氧涡轮泵转动，液氧涡轮泵从液氧仓抽取液氧。从液氧涡轮泵出来的一部分液氧经过第一液氧电动调节阀进入气化室，液氧在气化室吸收室外热量变成氧气，从液氧气化室出来的氧气经过第一电动调节氧气阀进入燃烧器。电动机带动液氢涡轮泵转动，液氢涡轮泵从液氢仓抽取液氢，从液氢涡轮泵出来的液氢经过第一液氢电动调节阀进入液氢气化室，液氢在液氢气化室吸收室外热量变成氢气，从液氢气化室出来的氢气经过电动调节氢气阀进入燃烧器，从燃烧器的喷嘴喷出的氢气被电子火花塞点燃。从燃烧器出来的热风经过各自的单向热风阀进入各喷管的循环室内，热风穿过液氧加热室内加热管时将液氧加热室加热，热风穿过液氢加热室内加热管时将液氢加热室加热。从液氧泵出来的另一部分液氧经过第二液氧电动调节阀进入液氧加热室被加热成氧气、从液氢泵出来的另一部分液氢经过第二液氢电动调节阀进入液氢加热室被加热成氢气。电脑控制仪根据液氧加热室装有的压强传感器和温度传感器传递的信号来调节第一电动调节氧气阀，电脑科学院根据液氢加热室装有的压强传感器和温度传感器传递的信号来调节电动调节氢气阀。电脑控制仪根据液氧加热室装有的压强传感器和温度传感器传递的信号来调节第二液氧电动调节阀，电脑控制仪根据液氢加热室室装有的压强传感器和温度传感器传递的信号来调节第二液氢电动调节阀。活动圆钢板在喷管转轴的带动下转动与固定圆钢板形成循环阀门，当活动圆钢板的两个15弧度对称的扇形缺口与固定圆钢板的两个扇形缺口对接时循环阀门打开，氧气从液氧加热室的出口出来，氢气从液氢加热室的出口出来。旋转的涡轮把氧气与氢气均匀地混合在一起，空气等离子火焰把氢气与氧气混合气体点爆；爆燃产生的膨胀气体推动涡轮转动。电脑控制仪根据活动圆钢板下方的喷管壁上装有的压强传感器和温度传感器传递的信号和需要控制第二液氧电动调节阀和第二液氢电动调节阀，电脑控制仪根据第二液氢电动调节阀开启的大小来调节第二液氧电动调节阀，电脑控制仪根据活动圆钢板下方的喷管壁上装有的压强传感器和温度传感器传递的信号和需要来调节电动机的转动速度。涡轮与电动机继续带动喷管转轴转动，爆燃产生的热气体在穿过催化燃烧合金网进行第二次燃烧。预热结束后关闭第一液氧电动调节阀、第一电动调节氧气阀、第一液氢电动调节阀和电动调节氢气阀。氢气与氧气的混合燃气在活动圆钢板下方的喷管空间爆燃产生的1000℃气体穿过加热管进入循环室将液氧加热室内的液氧加热成氧气和液氢加热室内的液氢加热成氢气，同时储存了大量的能量。涡轮与电动机带动喷管转轴转动，喷管转轴带动活动圆钢板转动，当活动圆钢板的两个15弧度对称的扇形缺口与固定圆钢板的两个扇形缺口对接时循环阀门打开，氧气从液氧加热室的出口出来，氢气从液氢加热室的出口出来；固定圆钢板的30弧度的扇形缺口上装有的金属网能够防止液氢加热仓内的氢气被点燃；旋转的涡轮把高温高压的氧气和氢气均匀地混合在一起。涡轮与电动机继续带动喷管转轴转动，喷管转轴带动活动圆钢板转动将循环阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频爆燃航天发动机，捆绑式航天火箭由一个主火箭和四个副火箭组成，主火箭头里有发射仓，火箭里有液氧仓，液氧仓底部装有液氧涡轮泵，火箭里有液氢仓，液氢仓底部装有液氢涡轮泵；火箭的尾部装有火箭发动机，火箭发动机有数个喷管，喷管呈喇叭形、喇叭口向下，喷管外面装有空气等离子点火器；有一根圆管从喷管顶部进入喷管，有一根喷管转轴向下穿过圆管，喷管转轴下端装有涡轮，喷管转轴上端装有主动齿轮，数个喷管转轴上的主动齿轮与一个中心从动齿轮啮合，中心从动齿轮上装有中心转轴，中心转轴上装有中心副齿轮，中心副齿轮与电动机的输出齿轮啮合，中心副齿轮通过齿轮传动带动液氢涡轮泵和液氧涡轮泵转动；中心副齿轮带动转速传感器的齿轮转动；其特征在于：所述喷管(4)顶都有一个循环室(5)，所述喷管(4)外面装有一个燃烧器(6)，燃烧器(6)的数个燃气喷嘴围城一个圈；在所述喷管(4)的中部圆管下端安装着一片固定圆钢板(10)，固定圆钢板(10)上有一个15弧度的扇形缺口和一个30弧度的扇形缺口，固定圆钢板(10)的15弧度的扇形缺口和301弧度的扇形缺口的角平分线在一条直线上，用两块隔板将循环室(5)与固定圆钢板(10)之间的空间隔成液氧加热室(7)和液氢加热室(8)，两块隔板分别与固定圆钢板(10)的30弧度的扇形缺口的角平分线成120°，固定圆钢板(10)的15弧度的扇形缺口是液氧加热室(7)出口，固定圆钢板(10)的30弧度的扇形缺口是液氢加热室(8)出口；有数条加热管从循环室(5)接出依次穿过液氧加热室(7)和固定圆钢板(10)，有数条加热管从循环室(5)接出依次穿过液氢加热室(8)和固定圆钢板(10)；从液氧涡轮泵(14)出来的一条分管经过第一液氧电动调节阀(15)接到液氧气化室(17)入口，从液氧在液氧气化室(17)出来的管道经过第一电动调节氧气阀(18)接到燃烧器(6)入口；从液氢泵(25)出来的管道经过第一液氢电动调节阀(26)接到液氢气化室(28)入口，从液氢气化室(28)出来的管道经过电动调节氢气阀(29)接到燃烧器(6)的燃气喷嘴上，燃烧器(6)的燃气喷嘴上装有电子火花塞，从燃烧器(6)接出的热风分管经过各自的单向热风阀(24)接到各所述喷管(4)的循环室(5)上；从液氧涡轮泵(14)出来的另一条分管经过第二液氧电动调节阀(16)接到液氧加热室(7)入口，液氧加热室(7)装有压强传感器和温度传感器；从液氢涡轮泵(25)出来的另一条分管经过第二液氢电动调节阀(27)接到液氢加热室(8)入口；固定圆钢板(10)的30弧度的扇形缺口是液氢加热室(8)出口，液氢加热室(8)装有压强传感器和温度传感器，固定圆钢板(10)的30弧度的扇形缺口上装有金属网，有数条加热管从循环室(5)接出穿过液氧加热室(7)和固定圆钢板(10)，有数条加热管从循环室(5)接出穿过液氢加热室(8)和固定圆钢板(10)，圆管从所述喷管(4)顶部进入依次穿过循环室(5)、两块隔板交汇处和固定圆钢板(10)中心孔；在固定圆钢板(10)下方的所述喷管(4)壁上有一个紧贴固定圆钢板(10)的环形槽，环形槽内安装着一片活动圆钢板(11)，活动圆钢板(11)有两个15弧度对称的扇形缺口，活动圆钢(11)板固定在圆管下面的所述涡轮(12)上方的喷管转轴上；活动圆钢板(11)在喷管转轴的带动下转动与固定圆钢板(10)形成循环阀门；所述涡轮(12)下方的所述喷管管(4)口装有催化燃烧合金网(13)；活动圆钢板(11)下方的所述喷管(4)壁上装有压强传感器和温度传感器。/n...

【技术特征摘要】
20190329 CN 20191026549491.一种高频爆燃航天发动机，捆绑式航天火箭由一个主火箭和四个副火箭组成，主火箭头里有发射仓，火箭里有液氧仓，液氧仓底部装有液氧涡轮泵，火箭里有液氢仓，液氢仓底部装有液氢涡轮泵；火箭的尾部装有火箭发动机，火箭发动机有数个喷管，喷管呈喇叭形、喇叭口向下，喷管外面装有空气等离子点火器；有一根圆管从喷管顶部进入喷管，有一根喷管转轴向下穿过圆管，喷管转轴下端装有涡轮，喷管转轴上端装有主动齿轮，数个喷管转轴上的主动齿轮与一个中心从动齿轮啮合，中心从动齿轮上装有中心转轴，中心转轴上装有中心副齿轮，中心副齿轮与电动机的输出齿轮啮合，中心副齿轮通过齿轮传动带动液氢涡轮泵和液氧涡轮泵转动；中心副齿轮带动转速传感器的齿轮转动；其特征在于：所述喷管(4)顶都有一个循环室(5)，所述喷管(4)外面装有一个燃烧器(6)，燃烧器(6)的数个燃气喷嘴围城一个圈；在所述喷管(4)的中部圆管下端安装着一片固定圆钢板(10)，固定圆钢板(10)上有一个15弧度的扇形缺口和一个30弧度的扇形缺口，固定圆钢板(10)的15弧度的扇形缺口和301弧度的扇形缺口的角平分线在一条直线上，用两块隔板将循环室(5)与固定圆钢板(10)之间的空间隔成液氧加热室(7)和液氢加热室(8)，两块隔板分别与固定圆钢板(10)的30弧度的扇形缺口的角平分线成120°，固定圆钢板(10)的15弧度的扇形缺口是液氧加热室(7)出口，固定圆钢板(10)的30弧度的扇形缺口是液氢加热室(8)出口；有数条加热管从循环室(5)接出依次穿过液氧加热室(7)和固定圆钢板(10)，有数条加热管从循环室(5)接出依次穿过液氢加热室(8)和固定圆钢板(10)；从液氧涡轮泵(14)出来的一条分管经过第一液氧电动调节阀(15)接到液氧气化室(17)入口，从液氧在液氧气化室(17)出来的管道经过第一电动调节氧气阀(18)接到燃烧器(6)入口；从液氢泵(25)出来的管道经过第一液氢电动调节阀(26)接到液氢气化室(28)入口，从液氢气化室(28)出来的管道经过电动调节氢气阀(29)接到燃烧器(6)的燃气喷嘴上，燃烧器(6)的燃气喷嘴上装有电子火花塞，从燃烧器(6)接出的热风分管经过各自的单向热风阀(24)接到各所述喷管(4)的循环室(5)上；从液氧涡轮泵(14)出来的另一条分管经过第二液氧电动调节阀(16)接到液氧加热室(7)入口，液氧加热室(7)装有压强传感器和温度传感器；从液氢涡轮泵(25)出来的另一条分管经过第二液氢电动调节阀(27)接到液氢加热室(8)入口；固定圆钢板(10)的30弧度的扇形缺口是液氢加热室(8)出口，液氢加热室(8)装有压强传感器和温度传感器，固定圆钢板(10)的30弧度的扇形缺口上装有金属网，有数条加热管从循环室(5)接出穿过液氧加热室(7)和固定圆钢板(10)，有数条加热管从循环室(5)接出穿过液氢加热室(8)和固定圆钢板(10)，圆管从所述喷管(4)顶部进入依次穿过循环室(5)、两块隔板交汇处和固定圆钢板(10)中心孔；在固定圆钢板(10)下方的所述喷管(4)壁上有一个紧贴固定圆钢板(10)的环形槽，环形槽内安装着一片活动圆钢板(11)，活动圆钢板(11)有两个15弧度对称的扇形缺口，活动圆钢(11)板固定在圆管下面的所述涡轮(12)上方的喷管转轴上；活动圆钢板(11)在喷管转轴的带动下转动与固定圆钢板(10)形成循环阀门；所述涡轮(12)下方的所述喷管管(4)口装有催化燃烧合金网(13)；活动圆钢板(11)下方的所述喷管(4)壁上装有压强传感器和温度传感器。


2.一种高频爆燃航天发动机的控制方法，其特征在于：预热：电动机带动喷管转轴转动，喷管转轴带动活动圆钢板(11)转动；电动机带动液氧涡轮泵(14)转动，液氧涡轮泵(14)从液氧仓(1)抽取液氧，从液氧涡轮泵(14)出来的一部分液氧经过第一液氧电动调节阀(15)进入气化室(17)，液氧在气化室(17)吸收室外热量变成氧气，从液氧气化室(17)出来的氧气经过第一电动调节氧气阀(18)进入燃烧器(6)；电动机带动液氢涡轮泵(25)转动，液氢涡轮泵(25)从液氢仓(3)抽取液氢，从液氢涡轮泵(25)出来的液氢经过第一液氢电动调节阀(26)进入液氢气化室(28)，液氢在液氢气化室(28)吸收室外热量变成氢气，从液氢气化室(28)出来的氢气经过电动调节氢气阀(29)进入燃烧器(6)，从燃烧器(6)的喷嘴喷出的氢气被电子火花塞点燃；从燃烧器(6)出来的热风经过各自的单向热风阀(24)进入各喷管(4)的循环室(5)内，热风穿过液氧加热室(7)内加热管时将液氧加热室(7)加热，热风穿过液氢加热室(8)内加热管时将液氢加热室(8)加热，从液氧泵(14)出来的另一部分液氧经过第二液氧电动调节阀(16)进入液氧加热室(7)被加热成氧气；从液氢泵(25)出来的另一部分液氢经过第二液氢电动调节阀(27)进入液氢加热室(8)被加热成氢气；电脑控制仪根据液氧加热室(7)装有的压强传感器和温度传感器传递的信号来调节第一电动调节氧气阀(18)，电脑科学院根据液氢加热室(8)装有的压强传感器和温度传感器传递的信号来调节电动调节氢气阀(26)；电脑控制仪根据液氧加热室(7)装有的压强传感器和温度传感器传递的信号来调节第二液氧电动调节阀(16)，电脑控制仪根据液氢加热室室(8)装有的压强传感器和温度传感器传递的信号来调节第二液氢电动调节阀(27)；活动圆钢板(11)在喷管转轴的带动下转动与固定圆钢板(10)形成循环阀门，当活动圆钢板(11)的两个15弧度对称的扇形缺口与固定圆钢板(10)的两个扇形缺口对接时循环阀门打开，氧气从液氧加热室(7)的出口出来，氢气从液氢加热室(8)的出口出来，煤油加热室(9)出口上装有金属网能够防止煤油加热室(9)内的气化煤油被点燃；旋转的涡轮(12)把氧气与氢气均匀地混合在一起，空气等离子火焰把氢气与氧气混合气体点爆；爆燃产生的膨胀气体推动涡轮(12)转动；电脑控制仪根据活动圆钢板(11)下方的喷管(4)壁上装有的压强传感器和温度传感器传递的信号和需要控制第二液氧电动调节阀(16)和第二液氢电动调节阀(27)，电脑控制仪根据第二液氢电动调节阀(27)开启的大小来调节第二液氧电动调节阀(16)，电脑控制仪根据活动圆钢板(11)下方的喷管(4)壁上装有的压强传感器和温度传感器传递的信号和需要来调节电动机的转动速度；涡轮(12)与电动机喷管继续带动转轴转动，爆燃产生的热气体在穿过催化燃烧合金网(13)进行第二次燃烧；预热结束后关闭第一液氧电动调节阀(15)、第一电动调节氧气阀(18)、第一液氢电动调节阀(26)和电动调节氢气阀(29)；氢气与氧气的混合燃气在活动圆钢板(11)下方的喷管(4)空间爆燃产生的1000℃气体穿过加热管进入循环室(5)将液氧加热室(7)内的液氧加热成氧气和液氢加热室(8)内的液氢加热成氢气，同时储存了大量的能量；涡轮(12)与电动机(9)带动喷管转轴转动，喷管转轴带动活动圆钢板(11)转动，当活动圆钢板(11)的两个15弧度对称的扇形缺口与固定圆钢板(10)的两个扇形缺口对接时循环阀门打开，固定圆钢板(10)的30弧度的扇形缺口上装有的金属网能够防止液氢加热仓内的氢气被点燃；旋转的涡轮(12)把高温高压的氧气和氢气均匀地混合在一起；涡轮(12)与电动机继续带动喷管转轴转动，喷管转轴带动活动圆钢板(11)转动将循环阀门关闭；循环室(5)内储存的超过700℃的高压气体穿过加热管从固定圆钢板(10)的出口喷出，将活动圆钢板(11)下方的喷管空间内的氢气与氧气的混合燃气点爆，氢气与氧气的混合燃气在活动圆钢板(11)下方的喷管空间爆燃产生的高温高压气体推动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张英华，
申请(专利权)人：张英华，
类型：发明
国别省市：广东;44