[发明专利]节能式太空推进器

说明书

技术领域

 本发明涉及节能式太空推进器，适用于所有太空喷气推进装置的节能，属于航空航天发动机科技领域。

背景技术

现代航空航天发动机的研发突飞猛进，但所有这些发动机都是在大气中将航空航天飞行器的飞行速度提高到达到或接近最终所需的设计速度，这是因为这些发动机在大气层外所能获得的反推力相对在大气中所能获得的反推力要小很多；其实在大气中提高的速度越多，飞行器所受的阻力就越大，其所消耗的燃料也就越多；本发明是利用魏伯卿的专利“201210457013.2提高航空发动机喷气反推力效率的方法”、“ 201210566883.3定向膨胀增压提高航空发动机反推力效率的方法”和“201310448764. 2 涡螺气垫增力推进器”中在喷气口附近形成一个“气垫”来提高喷气反推力效率的方法，使航天飞行器在大气层内将飞行速度提高到航天飞行器最终所需速度的30%~50%左右，然后在航天飞行器飞出大气层后，在无大气阻力条件下，使航天飞行器的飞行速度提高到最终所需的设计速度，这样就可以较大地减少航天飞行器使用的燃料。

发明内容

本发明的目的是提供一种能在大气层外获取较高速度并能在大气层外控制和调节飞行方向的节能式太空推进器。

节能式太空推进器，包括一个总风道和与总风道下端相连的内圈中心主风道和中圈中心副风道及外圈侧风道，内圈中心主风道和中圈中心副风道及外圈侧风道与总风道为同一个中心轴线，外圈侧风道的下段内安装有三个完全一样的对称的圆形风道，三个圆形风道的下段均由圆形风道的内圈侧主风道和外圈侧副风道组成三个小侧推进装置；其特征在于：

1、总风道下端与内圈中心主风道和中圈中心副风道及外圈侧风道相接的位置安装有一个风门，风门由两个半圆组成，两个半圆共用一根风门转轴，风门转轴与中心主风道的中心轴线垂直并过中心轴线，两个风门合并时立于风门转轴上方并与中心主风道的中心轴线平行，此时风门处于开启状态，两个风门打开并垂直于中心主风道的中心轴线时，两个风门组成一个圆平面并刚好完全盖住中心主风道和中心副风道，此时风门处于关闭状态，风门转轴两端连接有风门调节杆，风门调节杆伸出总风道和侧风道的外面，并与控制机构相连，调节控制机构控制风门的开启和关闭。

2、中心主风道下端为中心主风道喷口，中心主风道的喷口朝下，中心主风道喷口的中心轴线与中心主风道中心轴线重叠，中心主风道喷口周围为中心副风道下端的中心副风道喷口，中心副风道喷口的外圈有一个弧形状的中心副风道喷口弧形导流圈，使从中心副风道喷口喷射的高速气流与从中心主风道喷口喷射的高速气流成一个角度Q，—45°≤Q≤45°，从而使从中心副风道喷口喷射的高速气流能直接喷射在从中心主风道喷口喷射的高速气流上，形成一个较高密度的“气垫”， 并使从中心主风道喷口喷射的高速气流在离开中心主风道喷口的瞬间，直接喷射在较高密度的“气垫”上，从而大大地增加了从中心主风道喷口喷射气流的反推力。

3、设计飞行器在大气层中将飞行速度提高到最终所需速度的30%~50%左右，当飞行器飞出大气层时，风门调节杆的控制机构将风门关闭，此时中心主风道和中心副风道均处于关闭状态，即中心主风道和中心副风道不再有高速气流进入；在关闭风门的同时也将飞行器的发动机气流减小到适合于三个小侧推进装置的最佳气流量及最佳气流速度；这样就可以利用较小的发动机气流量产生足够的反推力，以满足飞行器在大气层外的无大气阻力的飞行时段将飞行器的飞行速度提高到最终所需的设计速度，从而大大地减小了飞行器将飞行速度提高到最终所需的设计速度所消耗的燃料量，进而能较大地减轻飞行器的总重量或较大地提高飞行器的有效载荷。

4、三个小侧推进装置均由小侧推进装置的内圈侧主风道和外圈侧副风道组成，侧主风道下端为侧主风道喷口，侧主风道的喷口朝下，侧主风道喷口的中心轴线与侧主风道中心轴线重叠，侧主风道喷口周围为侧副风道下端的侧副风道喷口，侧副风道喷口的外圈有一个弧形状的侧副风道喷口弧形导流圈，使从侧副风道喷口喷射的高速气流与从侧主风道喷口喷射的高速气流成一个角度Q，—45°≤Q≤45°，从而使从侧副风道喷口喷射的高速气流能直接喷射在从侧主风道喷口喷射的高速气流上，形成一个较高密度的“气垫”， 并使从侧主风道喷口喷射的高速气流在离开侧主风道喷口的瞬间，直接喷射在较高密度的“气垫”上，从而大大地增加了从侧主风道喷口喷射气流的反推力。

5、侧风道下段逐渐收缩到只剩三个小侧推进装置，使侧风道内所有的高速气流均能顺利地、动能损失最小地进入到三个小侧推进装置，并从三个小侧推进装置的侧主风道喷口和侧副风道喷口喷射，以产生最大的反推力推动飞行器加速飞行。