一种等离子发动机

本发明涉及一种航空航天发动机领域，具体涉及一种等离子发动机。

火箭发动机分为固体火箭发动机和液体火箭发动机，是一种利用燃料和氧化剂化学燃烧，形成高温高压高速的燃气气流，高速喷射以后，产生反作用力，推动火箭和载荷的发动机，航空发动机也是靠高温高压的化学反应燃烧燃气高速喷出，产生反作用力，也就是推力。燃料发动机经过几十年的发展，已经接近化学发动机效率的极限，提升发动机温度和喷气速度，是提高发动机效率的有效方法。目前的离子发动机已经有所发展，但是推力太小，推重比小于1，短时间很难大规模应用。化学火箭发动机现在的燃烧温度大约 2500--4000摄氏度，喷气速度大约1500-5000米每秒，已经很难有更大提升空间。

要解决的技术问题：为了克服现有火箭发动机化学反应燃气燃烧温度和喷气速度无法再提高的问题，本发明提供一种等离子发动机，用电弧加热高温高速的燃气，使火箭发动机的化学反应燃气温度提升到等离子态等离子体，温度达到5000-15000摄氏度，喷射等离子体速度提升到5000-20000米每秒，达到预定的提高燃气温度和喷气速度的目的，可以有效提高发动机效率。

技术方案

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为：在火箭发动机的燃烧室和喷口设置一个或者多个电极，火箭发动机工作时，电源通过控制器，由导线到达电极，电极通过燃气导电，到达对应电极，产生电弧点火加热火箭燃气，再通过导线回到控制器，再回电源，构成电热等离子回路，电极外有冷却器，冷却器在电极工作时冷却电极，保证电极能正常工作，电磁装置启动产生电磁场，约束电弧加热产生的等离子气体向喷口外喷射。

有益效果

由于电弧加热气体，形成的等离子体温度可以达到5000-15000摄氏度，喷气速度可以达到5000-20000 米每秒，根据力学公式F＝1/2mv2，在喷气气体质量不变得情况下，喷气速度有了3-13倍的提升，平方以后推力就有9-169倍的提升，效率也是成倍提高。换个思路，也就是发射同样质量的载荷，发动机和燃料以及结构质量都可以是原来质量的1/9-1/169，在有效载荷不变的情况下，整体总质量降低，发动机推力就可以适当减少，又带来发动机推力降低的要求，形成良性循环。所以提高发动机燃气温度和喷气速度，发动机效率提升明显。

图1为本发明实施例的结构示意图

图中包括：1载荷和火箭，2电源，3冷却器，4电磁装置，5控制器，6导线，7电极，8电极，9电极。

下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。

实施例一：如图1所示一种等离子发动机，包括1载荷和火箭，2电源，3冷却器，4电磁装置，5控制器， 6导线，7电极，8电极，9电极。其中，电源使用外接电源或者火箭自带的电源，专为等离子加热装置和电磁装置供电，也可以为火箭其他电器供电。本实施例中，火箭发动机点火，2电源通过6导线进入5控制器，电源和信号从5控制器出，电从6导线进入7电极，3冷却器对7电极和8电极9电极冷却，保护电极正常运行，7电极通过燃气与8电极构成回路，产生电弧加热燃气，形成高温高压的等离子体，使等离子体达到预定的温度和喷气速度从喷口喷出，当等离子弧形成稳定以后9电极代替8电极与7电极形成回路，因为燃气温度低，导电性能差，而等离子体导电性能好，电弧长度足够才能达到预定效果。等离子体温度极高，4电磁装置在控制器控制下产生适当电磁场约束等离子体气流喷射，不至于毁坏发动机。

实施例二：如图1所示一种等离子发动机，包括1载荷和火箭，2电源，3冷却器，4电磁装置，5控制器， 6导线，8电极，9电极。其中，电源使用外接电源或者火箭自带的电源，专为等离子加热装置和电磁装置供电，也可以为火箭其他电器供电。本实施例中，火箭发动机点火，2电源通过6导线进入5控制器，电源和信号从5控制器出，电从6导线进入8电极，通过燃气与9电极构成回路，产生电弧加热燃气，形成高温高压的等离子体，使等离子体达到预定的温度和喷气速度从喷口喷出，8电极和9电极有3冷却器冷却电极，等离子温度极高，4电磁装置在控制器控制下产生适当电磁场约束等离子气流喷射，使高温高速等离子不至于毁坏发动机。

实施例三：如图1所示一种等离子发动机，包括1载荷和火箭，2电源，3冷却器，4电磁装置，5控制器， 6导线，7电极，8电极，9电极。其中，电源使用外接电源或者火箭自带的电源，专为等离子加热装置和电磁装置供电，也可以为火箭其他电器供电。本实施例中，火箭发动机点火，2电源通过6导线进入5控制器，电源和信号从5控制器出，电从6导线进入7电极，3冷却器对7电极和8电极9电极冷却，保护电极正常运行，7电极通过燃气与8电极构成回路，产生电弧加热燃气，形成高温高压的等离子体，使等离子体达到预定的温度和喷气速度从喷口喷出，当等离子弧形成稳定以后9电极代替8电极与7电极形成回路，因为燃气温度低，导电性能差，而等离子导电性能好，电弧长度足够才能达到预定效果。由透明或者半透明材料做成，作为模型，玩具，科普等离子发动机原理或者摆件用途，也可以用声光电和彩演示等离子发动机原理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出改进和应用，例如把等离子加热燃气装置移加在航空喷气式发动机上，成为航空等离子喷气发动机，这些改进和应用也应视为本发明的保护范围。