[发明专利]一种高效环保液体火箭发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效环保液体火箭发动机，属火箭发动机技术领域。

背景技术

目前所使用的各类高速航天航空器的发动机一般分为液态燃料喷射发动机和固态燃料喷射发动机，当前所使用的液态燃料喷射发动机主要是依靠燃料在发动机中剧烈燃烧，产生大量高压、高温气体并从发动机末端高速喷出，从而为设备提供驱动力，该类发动机结构已经有几百年的应用历史，在使用中发现，这类发动机的液体燃料在进入燃烧室前，均需要经过气化后方可进入燃烧室燃烧，从而导致了发动机中管路结构复杂，发动机体积及重量增加，同时也增加了发动机的生产工艺及日常维护难度，提高了发动机的生产及使用成本，同时当前使用的液态燃料喷射发动机在运行时喷射的高温高速尾焰气体还含有大量热量，这些热量一方面降低了燃料利用率，另一方面也不利于发动机隐藏红外特征，不利于其在红外、紫外等观瞄设备下的隐蔽，不利与军事类飞行器的使用隐蔽性，于此同时还对发动机使用材料提出了较高的要求，也进一步增加了发动机的成本，因此针对以上不足，迫切需要开发一种全新的液态燃料喷射发动机。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种降低燃料损耗提高发动机工作效率的高效环保液体火箭发动机，简化了火箭发动机的结构，有效的降低发动机工作温度，有效的提高了燃料热量利用率及燃料燃烧膨胀过程中的热能转化动能能力及利用效率，降低了燃料消耗及使用成本，减少了环境化学物质和热排放。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种高效环保液体火箭发动机，其特征在于：所述的高效环保液体火箭发动机包括发动机壳体、点火装置、氧化剂喷嘴、还原剂喷嘴、冷却膨胀剂喷嘴、燃烧室及喷口，所述壳体末端与喷口连通，所述的壳体从前端至后端依次分为燃烧段、冷却膨胀段及加速收缩段，所述的燃烧室为管装结构并位于燃烧段内，并于壳体同轴分布；所述燃烧室与壳体内壁间距不低于1厘米，所述的燃烧室与壳体内壁间构成外涵道，且所述燃烧室前端另设锥形燃料混料段；所述的点火装置、氧化剂喷嘴、还原剂喷嘴均正对燃烧室前端的燃料混料段，且氧化剂喷嘴、还原剂喷嘴以点火装置对称分布；所述的冷却膨胀剂喷嘴至少两个，均布在外涵道进口处的壳体内壁上；所述冷却膨胀剂喷嘴喷射方向指向喷口方向，并且与以冷却膨胀剂喷嘴为切点的壳体的切线方向一致；以壳体轴线对称分布的两个冷却膨胀剂喷嘴的喷射方向相反。

进一步的，所述的壳体由合金基材及包覆在基材外部的碳纤维丝、玻璃纤维丝构成。

进一步的，所述的氧化剂喷嘴、还原剂喷嘴与点火装置呈0°—90°夹角。

进一步的，所述的冷却膨胀剂喷嘴所喷射的冷却膨胀剂为液氮、液态空气。

进一步的，所述氧化剂喷嘴和还原剂喷嘴所喷射的物质均为液态。

进一步的，所述的喷口为拉瓦尔喷口。

进一步的，所述冷却膨胀剂喷嘴喷射方向与壳体轴线呈0°—90°夹角。

本发明采用了燃料直喷方式，简化了火箭发动机的结构，降低了体积及重量，且便于生产及维护，同时利用了液态燃料燃烧前汽化膨胀产生的势能，将该部分势能也转化为动能加以利用；采用冷却膨胀剂吸收燃料释放的热量，实现液态到气态的猛烈膨胀，在运行中一方面可有效的降低发动机工作温度，有助于提高发动机的隐蔽性和降低对发动机材料的要求，另一方面有效的提高了燃料热量利用率及燃料燃烧膨胀过程中的动热能转化能力及利用效率，从而达到降低燃料消耗、提高发动机工作效率的目的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

       图1为本发明结构示意图。

 具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所述的一种高效环保液体火箭发动机，包括发动机壳体1、点火装置2、氧化剂喷嘴3、还原剂喷嘴4、冷却膨胀剂喷嘴5、燃烧室6及喷口7，壳体1末端与喷口7连通，壳体1从前端至后端依次分为燃烧段8、冷却膨胀段9及加速收缩段10。