CH337366A - Jet thruster - Google Patents

Jet thruster

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Publication number
CH337366A
CH337366A CH337366DA CH337366A CH 337366 A CH337366 A CH 337366A CH 337366D A CH337366D A CH 337366DA CH 337366 A CH337366 A CH 337366A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
pipe
divergent
thruster
orifice
nozzle
Prior art date
Application number
Other languages
French (fr)
Inventor
Gilbert Paris Francois
Henri Bertin Jean
Foll Jean Le
Original Assignee
Snecma
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Snecma filed Critical Snecma
Publication of CH337366A publication Critical patent/CH337366A/en

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K7/00Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof
    • F02K7/02Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof the jet being intermittent, i.e. pulse-jet
    • F02K7/04Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof the jet being intermittent, i.e. pulse-jet with resonant combustion chambers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

  

  Propulseur à     réaction       La présente invention a pour objet un propulseur  à réaction selon la revendication du brevet principal,  c'est-à-dire comprenant une chambre de combustion  à combustion     pulsatoire,    et dans lequel les     bouffées          successives    de gaz engendrées dans la chambre de       combustion    sont envoyées     axialement    dans une tubu  lure     augmentatrice    de poussée ouverte en amont et  en aval et dont l'ouverture amont permet l'entrée de  l'air atmosphérique, ladite tubulure comportant une       partie    divergente.  



  Ce propulseur est caractérisé selon l'invention en  ce que la tubulure     augmentatrice    de poussée com  prend une     partie    d'entrée convergente et en ce qu'une  tuyère envoyant les bouffées de gaz     axialement    dans  ladite tubulure est disposée de façon que le plan déli  mitant     l'orifice    amont de ladite tubulure soit séparé  de l'orifice de sortie de ladite tuyère d'éjection par  un intervalle dont la grandeur est comprise entre la  moitié du diamètre de l'orifice de sortie de la tuyère  d'éjection et le double de ce diamètre.  



  Le dessin représente, à titre d'exemple, deux for  mes d'exécution de l'objet de l'invention.  



  La     fig.    1 montre en coupe     axiale    une première  forme d'exécution de l'objet de l'invention.  



  La     fig.    2 est une coupe transversale selon     11-1I     de la     fig.    3.  



  La     fig.    3 montre à plus grande échelle une va  riante de détail du propulseur de la     fig.    1.  



  La     fig.    4 montre en coupe axiale une deuxième  forme d'exécution.    Sur la     fig.    1, on voit en 1 la     chambre    de combus  tion à combustion     pulsatoire.    L'air atmosphérique  est admis dans cette chambre entre les explosions ou  combustions successives par un dispositif empêchant  un reflux des     gaz    de combustion, comprenant une  tubulure librement ouverte 2 munie de buses suc  cessives 2a à bord aigu inclinées vers la chambre de  combustion, la tubulure ainsi constituée formant un  clapet aérodynamique ayant une résistance à l'écou  lement de l'air vers la chambre de combustion rela  tivement faible et une résistance beaucoup plus  grande au reflux des gaz de combustion vers l'atmo  sphère.

   Ce clapet pourrait être remplacé par     celui     montré à la     fig.    4 qui comprend une première partie  convergente 2b, une tubulure 2c cylindrique ou fai  blement     convergente    et un divergent final 2d. La       chambre    de     combustion    1 est suivie d'une tuyère de  décharge 3 de diamètre relativement petit.  



  Chaque bouffée de     gaz    est envoyée     axialement    par  la tuyère 3 dans une tubulure     augmentatrice    de pous  sée convergente-divergente 7-4 en poussant vers l'ar  rière, comme le ferait un piston, la masse d'air rem  plissant     cette    tubulure et qui s'est introduite dans  celle-ci par sa partie convergente 7 dans l'intervalle  entre la bouffée considérée et la bouffée précédente.  Sous l'effet de la résistance que lui oppose l'air  remplissant la tubulure 7-4, le jet de gaz sortant de  la tuyère 3 s'épanouit et vient coller à la paroi diver  gente 4.

   Une partie de l'énergie cinétique du jet est  transmise à la masse d'air et la quantité de mouve  ment totale des gaz et de l'air sortant dans l'atmo  sphère par     l'orifice    arrière du divergent 4 est plus  grande que la quantité de mouvement des gaz issus      de la tuyère 3, d'où résulte une augmentation de la  poussée.  



  L'orifice de sortie de la tuyère d'éjection 3 est  séparé du plan délimitant l'orifice amont de la tubu  lure 7-4 par un     intervalle    i dont la grandeur est com  prise entre la moitié du diamètre d de l'orifice de sor  tie de la tuyère 3 et le double de ce diamètre d. De  bons résultats peuvent être obtenus lorsque i est voi  sin de d/2.  



  Le col séparant la partie convergente 7 et la par  tie divergente 4 de la tubulure     augmentatrice    de  poussée a avantageusement une surfaces supérieure  à 1,5 fois celle de l'orifice de sortie de la tuyère 3  de diamètre d.  



  La partie divergente 4 est constituée par un cône  dont l'angle total au sommet est de préférence infé  rieur à 50, valeur qui convient pour une fréquence  de combustion inférieure à 100 par seconde. De       bons    résultats peuvent encore être obtenus avec un  angle au sommet de 100 pour des fréquences de fonc  tionnement comprises entre 50 et 150 combustions  par seconde.  



  Dans le cas de fréquences plus élevées, on pour  rait être conduit à utiliser des cônes encore plus  divergents.  



  La tubulure     augmentatrice    de poussée 7-4 est  fixée à la chambre de combustion par des bras 10  laissant entre eux des intervalles pour l'entrée de  l'air atmosphérique.  



  Dans la variante de la     fig.    3, la partie divergente  4 de la tubulure     augmentatrice    de poussée présente  une forme allant en s'évasant vers l'arrière. A la suite  du col de section s, elle comporte une     première    par  tie conique 4a dont l'angle au sommet a une des  valeurs indiquées ci-dessus. A partir de la section<I>si</I> ,  la partie<I>4a</I> est suivie d'une partie<I>4b</I> également cons  tituée par un tronc de cône, mais d'angle au sommet  plus grand que celui de 4a. Le nombre des troncs  de cônes consécutifs pourrait d'ailleurs être plus  grand.  



  Dans le propulseur représenté à la     fig.    4, la  tuyère 3 de la chambre 1 décharge     axialement    dans  une tubulure     augmentatrice    de poussée 7-4 dans la  quelle l'augmentation de la divergence à     partir    du  col s est progressive, la partie divergente 4 de la  tubulure     augmentatrice    de poussée ayant alors la  forme d'une sorte de tromblon faisant suite à la par  tie convergente 7.  



  L'air est amené à l'orifice d'entrée de la tubulure       augmentatrice    de poussée 7-4 par un conduit 8, dont  la paroi entoure la chambre de combustion 1 et sa  tuyère de décharge 3, et s'ouvrant librement à l'amont  par un orifice 9. Ce conduit sert à canaliser l'air vers  l'orifice d'entrée de la tubulure     convergente-diver-          gente    7-4. La distance i comprise entre le plan dé-    finissant l'orifice d'entrée de la partie convergente 7  et l'orifice de sortie de la tuyère 3 a une grandeur  comprise entre     1/2    et deux fois le diamètre de cet  orifice.  



  L'expérience a montré que la section libre annu  laire de ce conduit doit avoir une surface notablement  supérieure à la surface s du col de la tubulure 7-4  jusqu'en un point situé un peu en amont de ce col.  



  Le conduit 8 et sa prise d'air 9 doivent être  agencés de façon à limiter le moins possible le débit  d'air de dilution.  



  Le conduit du propulseur de la     fig.    4 donne de  bons résultats lorsque le propulseur se déplace dans  l'atmosphère à une vitesse subsonique. L'entrée 9  est adaptée de façon à récupérer par un procédé de  diffusion bien connu le plus possible d'énergie ciné  tique du déplacement du propulseur relativement à  l'atmosphère.  



  Ensuite, le conduit s'élargit, d'une part pour  avoir une capacité telle que l'écoulement initialement  continu en 9 devienne peu à peu variable jusqu'à  être périodique en 7, d'autre     part    pour que la section  dudit conduit soit assez grande au voisinage de 7,  de façon que ledit écoulement périodique n'ait pas  une pointe de vitesse trop élevée, génératrice de  pertes d'énergie.

   Dans tous les propulseurs décrits,  la longueur l de la tubulure     augmentatrice    de pous  sée est     inférieure    à la     distance    franchie par le son  en une seconde dans les gaz chauds issus de la tuyère  d'éjection, divisée par six fois la fréquence des échap  pements de la chambre de combustion, ce qui permet  d'éviter la résonance de la tubulure 7-4.



  Reaction thruster The present invention relates to a reaction thruster according to the claim of the main patent, that is to say comprising a combustion chamber with pulsating combustion, and in which the successive puffs of gas generated in the combustion chamber are sent axially in a thrust increasing tube open upstream and downstream and whose upstream opening allows the entry of atmospheric air, said tube comprising a divergent part.



  This thruster is characterized according to the invention in that the thrust increasing pipe comprises a converging inlet part and in that a nozzle sending the gas puffs axially into said pipe is arranged so that the delimiting plane l 'upstream orifice of said tubing is separated from the outlet orifice of said ejection nozzle by an interval the size of which is between half the diameter of the outlet orifice of the ejection nozzle and twice this diameter.



  The drawing represents, by way of example, two embodiments of the object of the invention.



  Fig. 1 shows in axial section a first embodiment of the object of the invention.



  Fig. 2 is a cross section along 11-1I of FIG. 3.



  Fig. 3 shows on a larger scale a variant of detail of the propellant of FIG. 1.



  Fig. 4 shows in axial section a second embodiment. In fig. 1, we see in 1 the combustion chamber with pulsating combustion. Atmospheric air is admitted into this chamber between the successive explosions or combustions by a device preventing a reflux of the combustion gases, comprising a freely open pipe 2 provided with successive nozzles 2a with sharp edges inclined towards the combustion chamber, the pipe thus constituted forming an aerodynamic valve having a resistance to the flow of air towards the combustion chamber relatively low and a much greater resistance to the reflux of the combustion gases towards the atmosphere.

   This valve could be replaced by the one shown in FIG. 4 which comprises a first converging part 2b, a cylindrical or slightly converging pipe 2c and a final diverging part 2d. The combustion chamber 1 is followed by a discharge nozzle 3 of relatively small diameter.



  Each puff of gas is sent axially through the nozzle 3 into a convergent-divergent thrust increasing manifold 7-4 by pushing towards the rear, as would a piston, the mass of air filling this pipe and which s 'is introduced into it by its converging part 7 in the interval between the puff considered and the previous puff. Under the effect of the resistance opposed to it by the air filling the pipe 7-4, the gas jet leaving the nozzle 3 opens out and sticks to the divergent wall 4.

   A part of the kinetic energy of the jet is transmitted to the mass of air and the total amount of movement of the gases and of the air leaving the atmosphere through the rear orifice of the divergent 4 is greater than the amount of movement of the gases issuing from the nozzle 3, resulting in an increase in thrust.



  The outlet orifice of the ejection nozzle 3 is separated from the plane delimiting the upstream orifice of the pipe 7-4 by an interval i, the size of which is between half the diameter d of the outlet orifice tie of the nozzle 3 and double this diameter d. Good results can be obtained when i is close to d / 2.



  The neck separating the converging part 7 and the divergent part 4 of the thrust increasing pipe advantageously has an area greater than 1.5 times that of the outlet orifice of the nozzle 3 of diameter d.



  The divergent part 4 is formed by a cone, the total angle of which at the apex is preferably less than 50, a value which is suitable for a combustion frequency of less than 100 per second. Good results can still be obtained with an apex angle of 100 for operating frequencies between 50 and 150 combustions per second.



  In the case of higher frequencies, one could be led to use even more divergent cones.



  The thrust increasing tubing 7-4 is attached to the combustion chamber by arms 10 leaving gaps between them for the entry of atmospheric air.



  In the variant of FIG. 3, the divergent part 4 of the thrust increasing pipe has a shape which widens towards the rear. Following the section neck s, it comprises a first conical part 4a whose apex angle has one of the values indicated above. From section <I> si </I>, part <I> 4a </I> is followed by part <I> 4b </I> also constituted by a truncated cone, but by apex angle greater than that of 4a. The number of consecutive cone trunks could also be greater.



  In the thruster shown in FIG. 4, the nozzle 3 of the chamber 1 discharges axially into a thrust increasing pipe 7-4 in which the increase in the divergence from the neck s is progressive, the divergent part 4 of the thrust increasing pipe then having the shape of a sort of blunderbuss following the convergent part 7.



  The air is brought to the inlet of the thrust increasing pipe 7-4 by a duct 8, the wall of which surrounds the combustion chamber 1 and its discharge nozzle 3, and opening freely to the upstream through an orifice 9. This duct is used to channel the air towards the inlet of the converging-diverging tubing 7-4. The distance i between the plane defining the inlet orifice of the converging part 7 and the outlet orifice of the nozzle 3 has a magnitude of between 1/2 and twice the diameter of this orifice.



  Experience has shown that the annular free section of this duct must have a surface appreciably greater than the surface s of the neck of the tubing 7-4 up to a point situated a little upstream of this neck.



  The duct 8 and its air intake 9 must be arranged so as to limit the flow of dilution air as little as possible.



  The thruster duct of FIG. 4 gives good results when the propellant moves through the atmosphere at a subsonic speed. The inlet 9 is adapted so as to recover, by a well-known diffusion process, as much kinetic energy as possible from the displacement of the propellant relative to the atmosphere.



  Then, the duct widens, on the one hand to have a capacity such that the initially continuous flow at 9 gradually becomes variable until it is periodic at 7, on the other hand so that the section of said duct is sufficient. large in the vicinity of 7, so that said periodic flow does not have an excessively high speed peak, generating energy losses.

   In all the thrusters described, the length l of the thrust increasing tubing is less than the distance crossed by the sound in one second in the hot gases coming from the ejection nozzle, divided by six times the frequency of the exhaust pipes. the combustion chamber, which avoids the resonance of the 7-4 manifold.

 

Claims (1)

REVENDICATION Propulseur à réaction, selon la revendication du brevet principal, caractérisé en ce que la tubulure augmentatrice de poussée comprend une partie d'en trée convergente et en ce qu'une tuyère envoyant les bouffées de gaz axialement dans ladite tubulure est disposée de façon que le plan délimitant l'orifice amont de ladite tubulure soit séparé de l'orifice de sortie de ladite tuyère d'éjection par un intervalle dont la grandeur est comprise entre la moitié du diamètre de l'orifice de sortie de la tuyère d'éjection et le double de ce diamètre. SOUS-REVENDICATIONS 1. CLAIM Reaction thruster, according to the claim of the main patent, characterized in that the thrust increasing tube comprises a converging inlet part and in that a nozzle sending the gas puffs axially into said tube is arranged so that the plane delimiting the upstream orifice of said pipe is separated from the outlet orifice of said ejection nozzle by a gap the size of which is between half the diameter of the outlet orifice of the ejection nozzle and twice that diameter. SUB-CLAIMS 1. Propulseur selon la revendication, caractérisé en ce que la tubulure augmentatrice de poussée est convergente-divergente et a un col dont la surface est supérieure à 1,5 fois celle de l'orifice de sortie de la tuyère d'éjection. 2. Propulseur selon la revendication, caractérisé en ce que la partie d'entrée convergente de la tubu lure est suivie d'une partie divergente de forme coni que dont l'angle au sommet est inférieur à 10o. 3. Propulseur selon la revendication, caractérisé en ce que la partie convergente de la tubulure est suivie d'une partie divergente de forme conique dont l'angle au sommet est inférieur à 5,1. 4. Thruster according to claim, characterized in that the thrust increasing pipe is convergent-divergent and has a neck the area of which is greater than 1.5 times that of the outlet orifice of the ejection nozzle. 2. Thruster according to claim, characterized in that the converging inlet part of the tubu lure is followed by a divergent part of conical shape whose apex angle is less than 10o. 3. Thruster according to claim, characterized in that the converging part of the pipe is followed by a diverging part of conical shape, the apex angle of which is less than 5.1. 4. Propulseur selon la revendication, caractérisé en ce qu'un conduit canalise l'air vers l'entrée de la tubulure augmentatrice de poussée qui est conver- gente-divergente, autour d'une partie au moins du réacteur, la section de ce conduit ayant une surface supérieure à celle du col de ladite tubulure jusqu'au plan délimitant l'orifice amont de cette tubulure. Thruster according to claim, characterized in that a duct channels the air towards the inlet of the thrust-increasing pipe which is convergent-divergent, around at least part of the reactor, the section of this pipe having a surface greater than that of the neck of said tubing up to the plane delimiting the upstream orifice of this tubing.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3176506A4 (en) * 2014-08-01 2018-04-11 Airbus Group Innovations Sk LLC Method for burning fuel and detonation apparatus for carrying out same

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