一種渦輪-火箭內嵌式發動機的製作方法

2023-05-27 15:24:16

專利名稱：一種渦輪-火箭內嵌式發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種由渦輪發動機和火箭發動機組合的推進系統，尤其是應用於高 能量、變推力、信號特徵低的空天往返推進系統。
技術背景到目前為止，對於飛行包線範圍非常寬(高度0 40km或更高、飛行馬赫數從亞聲、 跨聲、超聲速擴展到高超聲速)的高超聲速飛行器來說，還沒有一種發動機能獨立完成 推進任務，因此國外提出了利用兩種以上的發動機組合起來作為高超聲速推進動力的構 想。渦輪-火箭發動機綜合了渦輪發動機和火箭發動機單獨工作時的優點，使採用這種發 動機的推進系統在不同的飛行條件下都能得到良好的推進性能。但是，目前所研究的組 合發動機將火箭推進劑置於渦輪發動機前，從而增加了發動機的軸向尺寸，同時給火箭 發動機的裝藥、維修和重複使用帶來困難。因此，在現有渦輪-火箭組合發動機技術的基礎上，本領域技術人員急需要提供一種 能夠充分利用組合發動機的結構特徵、合理布置各發動機的位置、使發動機結構更加緊 湊、更加合理、便於維修和重複使用的新型渦輪-火箭組合發動機。 發明內容本實用新型的目的是提供一種渦輪-火箭內嵌式發動機，其具有結構緊湊、體積小、重 量輕、拆裝方便、易於維護、方便重複使用的優點。為了達到上述目的，本實用新型的技術方案如下一種渦輪-火箭內嵌式發動機，由渦輪發動機1和火箭發動機3組成，渦輪發動機1的軸 為中空軸，軸前端為錐形的渦輪發動機進氣錐2，火箭發動機3內嵌於渦輪發動機進氣錐2 和中空軸內，導流葉柵4位於渦輪發動機進氣錐2的後端；壓縮系統5的輪盤採用鍵或軸承 連接的方式固定於軸上，壓縮系統5的前後採用篦齒式或刷式密封；渦輪轉子7採用螺栓或 軸承連接的方式固定於軸上，其進出口及內側採用刷式密封；渦輪發動機燃燒室6位於壓縮 系統5和渦輪轉子7之間；閉合的火箭發動機可調尾噴管9和渦輪發動機的外部殼體共同構 成渦輪發動機尾噴管8，支板10通過鉚接或焊接或螺栓或螺釘或銷釘與渦輪發動機進氣錐2 相連接。上述的火箭發動機3為固體火箭發動機或液體火箭發動機；上述的壓縮系統5為級數很少的常規壓氣機(即軸流式壓氣機、離心式壓氣機)壓氣機或旋轉衝壓壓縮轉子。本實用新型的有益效果如下1) 採用級數較少的常規壓氣機或旋轉衝壓壓縮轉子，以減少渦輪-火箭內嵌式發動機的整體尺寸和重量；2) 具有吸氣式發動機(即渦輪發動機)系統，既可以產生靜推力，又可以在巡航時加速 到超聲速；3) 不同運行工況時起動不同的推進系統，比衝大，機動性好；4) 更換火箭發動機和噴管部件方便，可以實現快速重複使用。

圖1是本實用新型的一種渦輪-固體火箭內嵌式發動機的結構示意圖。 圖2是本實用新型的一種渦輪-液體火箭內嵌式發動機的結構示意圖。 圖中1、渦輪發動機，2、渦輪發動機進氣錐，3、火箭發動機，4、導流葉柵，5、壓縮系統，6、渦輪發動機燃燒室，7、渦輪轉子，8、渦輪發動機尾噴管，9、火箭發動機可調尾噴管，10、支板。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細地描述如圖l和圖2所示，本實用新型的渦輪-火箭內嵌式發動機由渦輪發動機l和固體(或液體)火箭發動機3組成，渦輪發動機l採用中空軸設計，軸前端設計成錐形，軸前的渦輪 發動機進氣錐2較長，既提供了較大的裝藥空間同時減輕了發動機重量，又起到了對氣流預 壓縮的作用。火箭發動機3內嵌於渦輪發動機的進氣錐2和中空軸內，有效的利用了發動機的內部空 間，工作時尾噴口可調擋板打開，依靠推進劑燃燒產生推力。本實用新型的渦輪-火箭內嵌式發動機的工作原理及過程是飛行器開始起飛時，渦輪發動機1開始工作，壓縮系統5、渦輪發動機燃燒室6和渦輪7位於發動機的主氣流中，來流 空氣經壓縮系統5壓縮增壓後，進入渦輪發動機燃燒室6與煤油混合燃燒，然後再經渦輪7 膨脹做功，由渦輪發動機尾噴管8噴出產生推力；飛行器達到轉接高度後，此時空氣壓力和 密度已不再適合渦輪發動機1工作，因而關閉渦輪發動機1，起動固體(或液體)火箭發動 機3，將飛行器推至高空；返回過程中，飛行器可先做無動力滑翔，至轉接高度及近地飛行 時，可以再重新起動渦輪發動機1，做有動力機動飛行；飛行器返回地面後，鑑於嵌套結構 的特點，可以方便的更換火箭發動機3和火箭發動機可調尾噴管9，達到快速重複使用的要 求。
權利要求1、一種渦輪-火箭內嵌式發動機，由渦輪發動機(1)和火箭發動機(3)組成，其特徵在於，渦輪發動機(1)的軸為中空軸，軸前端為錐形的渦輪發動機進氣錐(2)，火箭發動機(3)內嵌於渦輪發動機進氣錐(2)和中空軸內，導流葉柵(4)位於渦輪發動機進氣錐(2)的後端；壓縮系統(5)的輪盤採用鍵或軸承連接的方式固定於軸上，壓縮系統(5)的前後採用篦齒式或刷式密封；渦輪轉子(7)採用螺栓或軸承連接的方式固定於軸上，其進出口及內側採用刷式密封；渦輪發動機燃燒室(6)位於壓縮系統(5)和渦輪轉子(7)之間；閉合的火箭發動機可調尾噴管(9)和渦輪發動機的外部殼體共同構成渦輪發動機尾噴管(8)，支板(10)通過鉚接或焊接或螺栓或螺釘或銷釘與渦輪發動機進氣錐(2)相連接。
2、 如權利要求1所述的一種渦輪-火箭內嵌式發動機，其特徵在於，所述的火箭發動機 (3)為固體火箭發動機或液體火箭發動機。
3、 如權利要求1所述的一種渦輪-火箭內嵌式發動機，其特徵在於，所述的壓縮系統(5) 為軸流式壓氣機或離心式壓氣機或旋轉衝壓壓縮轉子。
專利摘要本實用新型的一種渦輪-火箭內嵌式發動機涉及一種由渦輪發動機和火箭發動機組合的推進系統，其集渦輪發動機和火箭發動機最好的工作狀態於一個發動機循環中，在現有組合發動機的基礎上，提出一種渦輪發動機採用中空軸、火箭發動機內嵌於渦輪發動機的進氣錐和中空軸內的新型結構發動機，有效地利用了渦輪發動機的內部空間。本實用新型的有益效果是此種新型的渦輪-火箭內嵌式發動機具有結構更緊湊、拆裝方便、易於維護、可靠性高、推力大、射程遠、結構簡單、重量輕、殘餘物排量少的優點。
文檔編號F02K7/00GK201083164SQ20072001497
公開日2008年7月9日 申請日期2007年9月28日 優先權日2007年9月28日
發明者嚴紅明, 洋 於, 鵬 孫, 鍾兢軍, 韓吉昂 申請人:大連海事大學