EA015726B1 - Combined jet multimode engine - Google Patents

Combined jet multimode engine Download PDF

Info

Publication number
EA015726B1
EA015726B1 EA200602057A EA200602057A EA015726B1 EA 015726 B1 EA015726 B1 EA 015726B1 EA 200602057 A EA200602057 A EA 200602057A EA 200602057 A EA200602057 A EA 200602057A EA 015726 B1 EA015726 B1 EA 015726B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
fuel
air
engine
jet
compression
Prior art date
Application number
EA200602057A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200602057A1 (en
Inventor
Денис Анатольевич Катковский
Original Assignee
Денис Анатольевич Катковский
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 Денис Анатольевич Катковский filed Critical Денис Анатольевич Катковский
Priority to EA200602057A priority Critical patent/EA015726B1/en
Publication of EA200602057A1 publication Critical patent/EA200602057A1/en
Publication of EA015726B1 publication Critical patent/EA015726B1/en

Links

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

The invention relates to propulsion engineering, in particular, to jet engines and comprises combustion and jet chambers, an air intake, jets, a compressor disposed above a front jet chamber, fuel and compressor pumps arranged at one stator with a two stroke rotary piston engine (RPE) allowing to serve as a drive in case there is no outer oxidizer source and comprising a rotor embodied as flat rings with inserted therebetween piston barrels and pistons connected by rods. The RPE also provides supply of working components through fuel and compression jets for injecting them into partially emptied working chamber and together with the compression and fuel pumps is mechanically connected through driving gears at its outer side, and also comprises a transfer mechanism located in the RPE middle, through which pass all gas/liquid flows entering through the compressor and fuel-gas branch pipes also passing through the compression and fuel pumps and outgoing into two combustion chambers arranged at one axis oppositely and reaching reactive combustion chambers variety of use thereof determines multimode engine operation.

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к реактивным двигателям. Двигатель предлагается применять в авиации, космонавтике. Состоит из воздухозаборника, компрессора, двухтактного роторно-поршневого двигателя с повторным применением рабочего тела, топливного и компрессионного насосов, механизма распределения вещества, камер сгорания задней и передней тяги, реактивных камер, сопл, регулирующих направление и плотность выпускных газовых потоков, системы зажигания, системы управления.The invention relates to engine, in particular to jet engines. The engine is proposed to be used in aviation, astronautics. It consists of an air intake, a compressor, a two-stroke rotary-piston engine with repeated use of the working fluid, fuel and compression pumps, a substance distribution mechanism, rear and front thrust combustion chambers, jet chambers, nozzles regulating the direction and density of exhaust gas flows, ignition systems, and management.

Уровень техникиThe level of technology

Известны различные двигательные установки, функция которых - создание реактивной тяги, обеспечивающей передвижение летательного аппарата в пространстве, разделяемые на две группы - ракетные и воздушно-реактивные (Кулагин В.В. Теория, расчёт и проектирование авиационных двигателей и энергических установок, Москва, Машиностроение, 2002 г.). Например, турбореактивные, роторнореактивные, прямоточные, ракетные жидкостные и твёрдотопливные, пульсирующие и др. Недостатками таких конструкций являются у некоторых низкий КПД, использование турбины или потолок применения (в слоях атмосферы, не содержащих кислород, не могут применяться). Различные варианты реактивных двигателей, например турбореактивный, описанный в патенте РФ № 2237185 С1, Р02К 3/00, Р02С 7/06, используют похожую схему работы двигателя, а именно захват кислорода из окружающей среды, поступающего в двигатель через воздухозаборник в компрессор, вместе с другими газами (азотом и другими), использующимися в качестве нагреваемого рабочего тела и участвующими в образовании реактивной тяги, далее смешивание кислорода с топливом и окисление последнего с выделением тепловой энергии в камерах, и выход продуктов сгорания и не участвующих в процессе горения газов через сопло. В итоге производится реактивная тяга за счёт отбрасывания продуктов сгорания и газов, только нагреваемых, с большой скоростью и небольшой массой. Эта схема решается у разных реактивных двигателей поразному, например использование механического привода - у турбореактивных механизмы двигателя приводятся в движение за счёт турбины, у роторно-реактивных - за счёт ротора, у других отдельным механизмом в виде двигателя внутреннего сгорания; или смешивание воздуха с топливом - либо распылением последнего или превращения его в газообразное состояние и затем смешивание и другие варианты; или конструкторским решением размещения механизмов для улучшения КПД двигателя. В общем, один из режимов работы реактивного многорежимного двигателя имеет сходство с применяемой схемой в воздушно-реактивных двигателях. При работе двигателя только по такой схеме невозможно его применение в среде, не содержащей кислорода.There are various propulsion systems, whose function is the creation of jet thrust, ensuring the movement of the aircraft in space, divided into two groups - rocket and air-jet (Kulagin VV Theory, calculation and design of aircraft engines and power plants, Moscow, Mashinostroenie, 2002). For example, turbojet, rotor-jet, direct-flow, rocket liquid and solid fuel, pulsating, etc. The disadvantages of such structures are some low efficiency, the use of a turbine or the ceiling of the application (in atmospheric layers that do not contain oxygen, can not be used). Different variants of jet engines, for example, a turbojet, described in RF patent No. 2237185 C1, Р02К 3/00, Р02С 7/06, use a similar scheme of engine operation, namely the capture of oxygen from the environment entering the engine through the air intake to the compressor, along with other gases (nitrogen and others), used as a heated working fluid and participating in the formation of jet thrust, further mixing of oxygen with fuel and oxidation of the latter with release of thermal energy in the chambers, and the output of combustion products and non-combustion gases through a nozzle. As a result, jet thrust is produced by dropping combustion products and gases, which are only heated, with great speed and low mass. This scheme is solved differently for different jet engines, for example, the use of a mechanical drive is driven by a turbine engine by a turbine, by a rotary jet engine by a rotor, by a separate mechanism in the form of an internal combustion engine; or mixing air with fuel — either by spraying the latter or turning it into a gaseous state and then mixing and other options; or a design solution for locating mechanisms to improve engine efficiency. In general, one of the modes of operation of a jet multi-mode engine resembles the scheme used in air-jet engines. When the engine is operated only according to this scheme, it is impossible to use it in an environment that does not contain oxygen.

Ракетные же двигатели по сравнению с воздушно-реактивными двигателями работают и в среде, не содержащей кислорода, но в плотных слоях атмосферы всё-таки более эффективнее использовать воздушно-реактивные. Разделяются ракетные на твёрдотопливные и житкостные (Алемасов В.Е. Теория ракетных двигателей, Москва, Машиностроение, 1989 г.), например, в патенте РФ 2148181 Р02К 9/48 описан ракетный двигатель с топливом в жидком состоянии, однако при этом имеют ряд недостатков, среди них низкий КПД, необходимость применять ступенчатую систему размещения двигателей (если задачей является вывод полезной нагрузки на орбиту), применение дополнительных механизмов для запуска ракет, сложность управления.Rocket engines, in comparison with air-jet engines, also work in an oxygen-free environment, but in the dense layers of the atmosphere, it is still more efficient to use air-jet engines. Rocket engines are divided into solid-fuel and liquid-fuel ones (VE Alemasov. Theory of rocket engines, Moscow, Mashinostroenie, 1989), for example, RF patent 2148181 Р02К 9/48 describes a rocket engine with fuel in a liquid state, but at the same time they have several disadvantages among them, low efficiency, the need to use a stepped engine placement system (if the task is to put a payload into orbit), the use of additional mechanisms for launching rockets, and the complexity of control.

А также существует отдельный класс реактивных двигателей - комбинированный, к которому относится предлагаемое техническое решение, соединяющее в себе как признаки воздушно-реактивного, так и ракетного двигателя. Известные комбинированные двигатели представляют из себя сочетание турбинного и прямоточного (ТПД), либо ракетного и прямоточного (РПД) или ракетного и турбинного (РТД) двигателей (Кулагин В.В. Теория, расчёт и проектирование авиационных двигателей и энергических установок, Москва, Машиностроение, 2002 г.). Реактивный многорежимный двигатель имеет отличие от перечисленных применением двигательного механизма (двигателя внутреннего сгорания) в качестве механического привода, вырабатывающего механическую энергию не только в условиях приёма окислителя из окружающей среды, но и при его отсутствии, используя его из дополнительных баков.And there is also a separate class of jet engines - a combined one, to which the proposed technical solution belongs, combining both the signs of an air-jet and a rocket engine. Known combined engines are a combination of turbine and direct-flow (TPD), or rocket and direct-flow (RPD) or rocket and turbine (RTD) engines (Kulagin V.V. Theory, design and calculation of aircraft engines and power plants, Moscow, Mashinostroenie, 2002). A reactive multi-mode engine differs from those listed by using a motor mechanism (internal combustion engine) as a mechanical drive that generates mechanical energy not only when the oxidizer is received from the environment, but also in its absence, using it from additional tanks.

Известно различное множество двигательных установок, целью которых является преобразование энергии расширяющихся газов во вращательное механическое движение. Например, такие как роторные, турбинные, поршневые, лопастные, роторно-поршневые двигатели и различные их комбинации, отличающиеся механизмом преобразования давления расширяющихся газов во вращательное движение, тактностью протекания циклов, способу образования воспламеняемой смеси, строением рабочих камер и взаимным размещением механических деталей. Целью же их применения не является их использование в условиях отсутствия внешних источников окислителя, а также в ходе их работы рабочее тело при каждом цикле меняется. Тогда как в роторно-поршневом двигателе (РПД) с повторным применением рабочего тела, применяемым в качестве механического привода в реактивном многорежимном двигателе, предусмотрена возможность его работы в условиях отсутствия внешнего окислителя. Роторнопоршневой двигатель имеет такой же механизм работы поршня, как и в поршневых двигателях, а именно возвратно-поступательный. Воспламеняемая смесь образуется через впрыскивание. Но в отличие от других наряду с топливной форсункой имеет ещё и форсунку, которая инжектирует в рабочую камеру сдавленный воздух или кислород. Механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращаA variety of propulsion systems are known, the purpose of which is to convert the energy of expanding gases into rotational mechanical motion. For example, such as rotary, turbine, piston, blade, rotary-piston engines and their various combinations, characterized by the mechanism for converting the pressure of expanding gases into rotary motion, by the tactfulness of the flow of the cycles, the structure of the working chambers and the mutual placement of mechanical parts. The purpose of their use is not to use them in the absence of external sources of oxidant, and during their work the working fluid changes with each cycle. Whereas in a rotary-piston engine (RPD) with repeated use of the working fluid, used as a mechanical drive in a reactive multi-mode engine, it is possible to operate it in the absence of an external oxidizer. Rotary piston engine has the same mechanism of operation of the piston, as in piston engines, namely reciprocating. Flammable mixture is formed through injection. But unlike the others, along with the fuel nozzle, it also has a nozzle that injects squeezed air or oxygen into the working chamber. The mechanism of converting reciprocating motion into rotation

- 1 015726 тельное имеет схожесть с механизмом, описанным в поршневой машине из патента РФ 2157892 С2, Р01В 9/06, Р02В 75/32, Р16Н 21/28, в котором, как и в РПД, поршень крепится неподвижно к штоку, выполняющему возвратно-поступательные движения за счёт изменения изгиба ротора. В случае с РПД повторного применения рабочего тела поршни и поршневые стаканы размещаются в роторе, а шток закрепляется на дорожках неподвижного распределительного кольца, выполненного в форме эллипса, и за счёт этого изгиба обеспечивается возвратно-поступательное перемещение поршня.- 1 015726 body has similarity with the mechanism described in the piston machine from RF patent 2157892 С2, Р01В 9/06, Р02В 75/32, Р16Н 21/28, in which, as in the RPD, the piston is fixed fixedly to the rod, which performs a return -accessive movements due to changes in the bend of the rotor. In the case of RPD re-use of the working fluid pistons and piston cups are placed in the rotor, and the rod is fixed on the tracks of a fixed distribution ring, made in the form of an ellipse, and due to this bending, reciprocating movement of the piston is provided.

Задачей изобретения является возможность использования реактивного многорежимного двигателя выше потолка применения воздушно-реактивных двигателей, в более разрежённых слоях, содержащих небольшое количество кислорода, и в пространстве, не содержащем атмосферы, при переключении с режима работы, схожего с тем, который применяется в воздушно-реактивных двигателях, на режим, при котором окислитель для работы двигателя берётся с дополнительных баков, а также возможность летательного аппатата, использующего эти двигатели, вертикального подьёма и спуска.The objective of the invention is the possibility of using reactive multi-mode engine above the ceiling of the use of air-jet engines, in more rarefied layers containing a small amount of oxygen, and in an atmosphere-free space when switching from an operation mode similar to that used in air-reactive engines, for the mode in which the oxidizer for engine operation is taken from additional tanks, as well as the possibility of an aircraft apparatus using these engines, vertical n doma and descent.

При первом режиме двигатель работает в атмосферных слоях содержащих кислород, который поступает через воздухозаборник в компрессор, сдавливается в нем, и, пройдя воздушные каналы, смешивается с инжектируемой горючей смесью, поступая в камеру сгорания для воспламенения.In the first mode, the engine operates in atmospheric layers containing oxygen, which enters the compressor through the air intake, is compressed in it, and, after passing through the air channels, mixes with the injected fuel mixture, entering the combustion chamber for ignition.

Двигатель имеет кроме основной тяги - переднюю, для торможения летательного средства, например, при спуске в атмосферные слои земли. А снизив скорость до необходимого уровня, при вхождении в плотные слои, нет необходимости иметь специальные системы торможения и жаростойкие слои на аппарате, что дополнительно позволяет использовать летательному средству крылья для улучшенных аэродинамических характеристик аппарата, тогда как в ракетной технике использование крыльев для вывода на орбиту полезного груза ограничено из-за сопротивляемости воздуха плотных слоёв при вертикальном разгоне и спуске аппарата в атмосферу и малоэффективно. Сочетая одновременно переднюю и заднюю тяги, можно обеспечить вертикальный подъем и спуск летательного аппарата в условиях применения специальных гибких сопл, управляя ими, изменение направления газовых потоков на достаточный угол, чтобы образовать ими подъемный импульс. Переднее сопло при применении летательным аппаратом только задней тяги, как в обычных самолетах, сужается до минимума, обеспечивая обтекаемость конструкции при полете в атмосферных слоях.The engine has, in addition to the main thrust - the front, for braking the aircraft, for example, when descending into the atmospheric layers of the earth. And by reducing the speed to the required level, when entering into dense layers, there is no need to have special braking systems and heat-resistant layers on the device, which additionally makes it possible to use wings for improved aerodynamic characteristics of the device, while in rocket technology the use of wings is The load is limited due to the air resistance of dense layers during vertical acceleration and lowering of the apparatus into the atmosphere and ineffectively. Combining the front and rear thrusts simultaneously, it is possible to provide vertical lifting and lowering of the aircraft in the conditions of using special flexible nozzles, controlling them, changing the direction of the gas flows at a sufficient angle to form a lifting impulse. The front nozzle, when the aircraft uses only rear thrust, as in conventional aircraft, tapers to a minimum, ensuring the flow of the structure when flying in atmospheric layers.

Второй режим предназначен для работы двигателя в разряжённом воздухе, содержащем незначительное количество кислорода, или в безвоздушном пространстве и включается на высотах, являющимися потолком применения воздушно-реактивных двигателей. При этом подача через воздушный компрессор воздуха прекращается, а вместо воздуха поступает в двигатель кислород из дополнительных баков.The second mode is designed to operate the engine in discharged air, containing a small amount of oxygen, or in airless space and is activated at altitudes that are the ceiling of the use of jet engines. In this case, the flow through the air compressor stops the air, and instead of air, oxygen enters the engine from additional tanks.

Недостатком данного технического решения является необходимость применять более эффективную систему охлаждения, а также сложность некоторых узлов двигателя.The disadvantage of this technical solution is the need to apply a more efficient cooling system, as well as the complexity of some engine components.

Техническим результатом является использование встроенного роторно-поршневого двигателя (РПД) в реактивном для привода его механизмов. Особенностью этого двигателя является одновременная подача в рабочие камеры сдавленного воздуха или кислорода из компрессионного насоса и топлива из топливного насоса и повторного использования рабочего тела (сгоревших газов) при частичном выводе излишних газов после завершения рабочего хода через выпускные клапаны, оставляя в рабочих камерах необходимое количество компрессионных газов для дальнейшего впрыскивания в них топлива и окислителя. Это даёт РПД возможность работать в пространстве не содержащем кислород, приводя в движение реактивные топливные и компрессорные насосы высокого давления и другие механизмы.The technical result is the use of the built-in rotor-piston engine (RPD) in the jet engine for driving its mechanisms. A feature of this engine is the simultaneous supply to the working chambers of compressed air or oxygen from the compression pump and fuel from the fuel pump and re-use of the working fluid (burnt gases) with partial removal of excess gases after completion of the working stroke through the exhaust valves, leaving the necessary number of compression chambers in the working chambers. gases for further injection into them of fuel and oxidizer. This gives the RPD the ability to work in an oxygen-free space, driving jet fuel and compressor high-pressure pumps and other mechanisms.

Роторно-поршневой двигатель представляет собой ротор в виде плоских колец, соединенных между собой, со вставленными в него поршнями, выполняющими возвратно-поступательные движения, вращающийся на цилиндрическом корпусе, ядре реактивного двигателя, на котором в центре также вращаются роторы топливного и компрессионного насосов, приводящиеся в движения роторно-поршневым двигателем, и питающие не только реактивный двигатель, но и его (РПД), через систему распределения веществ, размещенной в ядре реактивного двигателя. РПД является двухтактным. Рабочий цикл: инжекция сдавленного воздуха или окислителя и топлива в рабочую камеру со сжатыми газами после их сжатия поршнем и их воспламенение, рабочий ход при отводе поршня, в конце которого через выпускной клапан выводятся излишки рабочего тела, сдавливание оставленных сгоревших газов поршнем с последующим началом другого цикла.A rotary piston engine is a rotor in the form of flat rings interconnected, with pistons inserted into it, performing reciprocating movements, rotating on a cylindrical body, the core of a jet engine, on which the rotors of the fuel and compression pumps rotate in the center, in the movement of a rotary-piston engine, and feeding not only the jet engine, but also its (RPD), through the distribution system of substances located in the core of the jet engine. RAP is a push-pull. Duty cycle: injection of compressed air or oxidizer and fuel into the working chamber with compressed gases after they are compressed by the piston and ignited, the working stroke when the piston is withdrawn, at the end of which excess working fluid is removed through the exhaust valve, compression of the left burned gases by the piston followed by the start of another cycle.

Сущность изобретения заключается в режимах работы реактивного двигателя, позволяющих работать двигателю в разных средах. Общий вид двигателя изображен на фиг. 1.The invention consists in the modes of operation of a jet engine, allowing the engine to operate in different environments. A general view of the engine is shown in FIG. one.

При первом режиме (режим использования окислителя из окружающей среды) через воздухозаборник 1 воздух поступает в компрессор 2 (фиг. 2) и сдавливается, затем часть идет по воздушным каналам 3, поступая в камеру сгорания 4, где смешивается с инжектируемым топливным потоком для горения, другая часть по другим воздушным каналам 5 поступает в реактивную камеру 6. Часть сдавленного воздуха, проходя через воздушные каналы 5, идёт к кислородному переключателю 7 (выполняющему функцию переключения или закрытия потоков (воздушных, кислородных), и далее по воздушнокислородному патрубку 8 к компрессионному насосу 9, который закачивает воздух в РПД 10, подаваемый уже под высоким давлением, вместе с топливом. Работая РПД 10 приводит в движение все механизмы реактивного двигателя. Сгоревшие газы от РПД 10 выводятся в реактивную камеру 6. Топливо поIn the first mode (the mode of use of the oxidizer from the environment) through the air intake 1, air enters the compressor 2 (Fig. 2) and is compressed, then the part goes through the air channels 3, entering the combustion chamber 4, where it mixes with the injected fuel flow for combustion, another part through other air channels 5 enters the reactive chamber 6. A part of compressed air, passing through the air channels 5, goes to the oxygen switch 7 (performing the function of switching or closing flows (air, oxygen), and then air-oxygen pipe 8 to the compression pump 9, which pumps air into the RPD 10, already supplied under high pressure, along with the fuel.Working the RPD 10 sets in motion all the mechanisms of the jet engine .The burnt gases from the RPD 10 are output to the jet chamber 6.

- 2 015726 топливным патрубкам 11 поступает под некоторым давлением к топливному насосу 12, затем под высоким давлением распределяется по патрубкам высокого давления 13, большая часть идет на реактивную топливную форсунку 14 (инжектирующую топливо в камеру сгорания 4) через топливный переключатель высокого давления 15, остальное поступает в РПД 10.- 2,015,726 fuel nozzles 11 are supplied under a certain pressure to the fuel pump 12, then under high pressure are distributed through the high pressure nozzles 13, most of it goes to the jet fuel nozzle 14 (injecting fuel into the combustion chamber 4) through the high pressure fuel switch 15, the rest enters the RPD 10.

При втором режиме (режиме использования окислителя из баков) воздухозаборник 1 и компрессор 2 выключаются. Воздушные каналы 3, 5 (фиг. 3) закрываются дисковыми переключателями 16, 17 (фиг. 4, 5). Из баков по кислородным патрубкам 18 в двигатель поступает окислитель, направляясь в компрессионный насос 9 через кислородные переключатели 7, которые при первом режиме были переключены на сдавленный воздух. Компрессионный насос 9 при этом уже подводит окислитель не только к РПД 10, но и к камере сгорания 4 на реактивные кислородные форсунки 19, в результате чего необходимо увеличить подачу компрессионного насоса 9, что решается переключением на определённый уровень подачи сразу при включении второго режима. Подача окислителя из компрессионного насоса 9 на кислородную реактивную форсунку 19 идёт через кислородные переключатели высокого давления 20, ранее закрывающие проход. Движение топлива протекает так же, как и при первом режиме работы.In the second mode (mode of use of the oxidizer from the tanks), the air intake 1 and compressor 2 are turned off. The air channels 3, 5 (Fig. 3) are closed by the dial switches 16, 17 (Fig. 4, 5). An oxidizer enters the engine from the oxygen pipes 18 to the engine, heading for the compression pump 9 through oxygen switches 7, which in the first mode were switched to compressed air. The compression pump 9 at the same time already brings the oxidizer not only to the RPD 10, but also to the combustion chamber 4 to the reactive oxygen nozzles 19, as a result of which it is necessary to increase the flow of the compression pump 9, which is solved by switching to a certain feed level immediately when the second mode is turned on. The supply of the oxidizer from the compression pump 9 to the oxygen jet nozzle 19 goes through high pressure oxygen switches 20, which previously closed the passage. The movement of fuel proceeds in the same way as in the first mode of operation.

Реактивная камера 6 передней тяги находится в середине по отношению к воздухозаборнику 1 и воздушному компрессору 2.The front draft jet chamber 6 is located in the middle with respect to the air intake 1 and the air compressor 2.

Применяя один из режимов, можно менять тягу (включение передней, задней или одновременная их работа) при направлении потоков топлива и окислителя топливными переключателями высокого давления 15 и кислородными переключателями высокого давления 20, связывающими топливный 12 и компрессионный 9 насосы и реактивные топливные и кислородные форсунки 14, 19; а также при использовании дисковых переключателей 16, 17, закрывающими или открывающими воздушные потоки в переднюю или заднюю реактивные камеры.Using one of the modes, it is possible to change the thrust (switching on the front, rear, or simultaneous operation) while directing the fuel and oxidizer flows with high pressure fuel switches 15 and high pressure oxygen switches 20 connecting the fuel 12 and compression 9 pumps and jet fuel and oxygen nozzles 14 , nineteen; as well as when using the dials 16, 17, closing or opening the air flow in the front or rear of the reactive chamber.

В обоих из режимов двигателя возможна одновременная работа передней и задней тяги для вертикального подъёма или спуска, при этом необходимо изменение направления реактивных сопл 21 вниз на определённый угол. Что может быть решено изменением положения переключателей 15, 20 с однопоточного на разнопоточное положение, положение, при котором топливное и кислородное вещество направляется одновременно на реактивные форсунки 14, 19, относящиеся к заднему и переднему ходу.In both modes of the engine, simultaneous operation of the front and rear thrusts is possible for vertical ascent or descent, and it is necessary to change the direction of the jet nozzles 21 downwards by a certain angle. What can be solved by changing the position of the switches 15, 20 from single-flow to single-flow position, the position in which the fuel and oxygen substance is sent simultaneously to the jet nozzles 14, 19, related to the back and forward travel.

Работая, топливный 12 и компрессионный 9 насосы питают одновременно РПД 10 и реактивные форсунки 14, 19 и при уменьшении или увеличении подачи топлива и окислителя распределение веществ будет равномерно соответствовать пропускным способностям патрубков. Увеличивая подачу топлива в топливном насосе 12, при одновременном увеличении подачи в компрессионном насосе 9 мощность РПД 10 возрастает, увеличивая и мощность реактивного двигателя.Working, fuel 12 and compression 9 pumps feed simultaneously RPD 10 and jet nozzles 14, 19 and with a decrease or increase in the supply of fuel and oxidant, the distribution of substances will evenly correspond to the flow capacity of the nozzles. Increasing the fuel supply in the fuel pump 12, while simultaneously increasing the supply in the compression pump 9, the power of the RPD 10 increases, increasing the power of the jet engine.

На фиг. 6 изображён роторно-поршневой двигатель повторного применения рабочего тела, представляющий собой ротор 22 (фиг. 7) в виде двух плоских колец, скреплённых между собой, с закреплёнными между ними поршневыми стаканами 23. Ротор вставляется на статор (ядро реактивного двигателя) 24 на роторную дорожку 25 (фиг. 8), плотно закрытую перегородками 26 (фиг. 10). Между ротором 22 и статором 24 устанавливаются подшипники 27, на другой стороне дисков ротора 22 размещены шестеренчатые венцы 28 для передачи механической энергии на приёмные шестерни 29 и далее от них на передаточные валы 30, которые связаны с топливным 12, компрессионным 9 насосами и другими механизмами. Через передаточные валы 30 осуществляется привод и на компрессор 2.FIG. 6 shows a rotary-piston engine for re-use of a working fluid, which is a rotor 22 (FIG. 7) in the form of two flat rings fastened together with piston cups 23. The rotor is inserted into the stator (core of a jet engine) 24 on a rotor track 25 (Fig. 8), tightly closed by partitions 26 (Fig. 10). Bearings 27 are installed between rotor 22 and stator 24, gear rims 28 are placed on the other side of rotor disks 22 to transfer mechanical energy to receiving gears 29 and further from them to transfer shafts 30, which are connected to fuel 12, compression 9 pumps and other mechanisms. Through the transfer shafts 30 is driven to the compressor 2.

Работа роторно-поршневого двигателяThe work of a rotary piston engine

В РПД рабочий цикл состоит из двух тактов. За один оборот ротора поршень 31 (фиг. 11) делает два рабочих хода и два возвратно-поступательных движения. Головка поршня 32 направлена в центр реактивного двигателя, юбка поршня 33 наклонена по ходу движения ротора 22. К поршню 31 крепится неподвижно шток 34, на котором закреплены внешний 35 и внутренний ролики 36, которые вставляются на распределительное кольцо 37, по которому они ходят. Распределительное кольцо 37 крепится к внешнему корпусу двигателя и имеет эллиптическую форму. После начала рабочего хода, в начале которого в рабочую камеру 38 впрыскиваются топливной 39 и компрессорной 40 форсунками (фиг. 13) топливо и окислитель, газы, воспламеняясь, давят на поршень 31, который отводится внутрь соответственно изгибу распределительного кольца 37, передавая движение ротору 22. Пройдя четверть оборота ротора, заканчивается первый такт цикла отводом поршня 31, в конце которого лишние газы выводятся выпускным клапаном 41 (клапаном, открывающимся при превышении определённого давления) из рабочей камеры 38.In RPD, the duty cycle consists of two cycles. During one revolution of the rotor, the piston 31 (FIG. 11) makes two working strokes and two reciprocating movements. The piston head 32 is directed towards the center of the jet engine, the piston skirt 33 is inclined in the direction of the rotor 22. The piston 34 is fixed to the piston 31, on which the outer 35 and inner rollers 36 are mounted, which are inserted into the distribution ring 37 along which they run. The distribution ring 37 is attached to the external motor housing and has an elliptical shape. After the start of the working stroke, at the beginning of which the fuel 39 and compressor 40 are injected into the working chamber 38 by the nozzles (FIG. 13), the fuel and oxidizer pressurize the gases on the piston 31, which is retracted inwardly to the bend of the distribution ring 37, transmitting the movement to the rotor 22 After a quarter turn of the rotor, the first cycle of the cycle ends with a piston outlet 31, at the end of which excess gases are discharged by an exhaust valve 41 (a valve opening when a certain pressure is exceeded) from working chamber 38.

Второй такт начинается со сжатия рабочего тела (сгоревших газов). Распределительное кольцо 37 сужается и это приводит к возврату штока 34 с поршнем 31, рабочая камера 38 сжимается, сдавливая рабочее тело в ней, поршневое окно 42 подходит к инжекторному окну 43 (выемке, где размещаются топливная 39 и компрессионная 40 форсунки). Второй такт завершается сжатием рабочего тела. После совпадения окон 42, 43 начинается следующий цикл, впрыскиванием топлива и окислителя в камеру сгорания.The second cycle begins with the compression of the working fluid (burnt gases). The distribution ring 37 is narrowed and this leads to the return of the rod 34 with the piston 31, the working chamber 38 is compressed, squeezing the working fluid in it, the piston window 42 approaches the injection window 43 (the recess where the fuel 39 and compression nozzles 40 are located). The second cycle ends with the compression of the working body. After the windows 42, 43 coincide, the next cycle begins, by injecting fuel and oxidant into the combustion chamber.

На фиг. 12 показаны соединения штока 32.FIG. 12 shows stem connections 32.

Между поршневыми окнами 42 размещаются компрессионные ролики 44, для герметизации рабочих камер 38, которые ходят по внутренней части роторной дорожки 25, на которой размещены инжекCompression rollers 44 are placed between the piston windows 42 to seal the working chambers 38, which run along the inside of the rotary track 25, on which are placed injection

- 3 015726 торные 43 и выпускные окна 45 (фиг. 10, 11).- 3 015726, 43 and exhaust ports 45 (Fig. 10, 11).

Устройство топливного 12 и компрессионного 9 насосов аналогично и похоже на устройство РПД 10 (фиг. 14), хотя и имеет некоторое отличие от РПД 10. Состоят из топливного и компрессионного роторов 46 вставленных на роторные дорожки 25 (фиг. 15), закрываемые перегородками 26, между роторами 46 и статором 24 размещены подшипники 27. Роторы, также как и в РПД 10, имеют вид плоских колец, соединённых с собой и вставленными между ними поршневыми топливными или компрессионными стаканами 47. Регулировка подачи топлива, воздуха или кислорода в насосы 9, 12 производится за счёт изменения изгиба топливных и компрессионных распределительных колец 48, показанных на фиг. 16, 17.The device for fuel 12 and compression 9 pumps is similar and similar to RPD 10 (Fig. 14), although it has some difference from RPD 10. They consist of fuel and compression rotors 46 inserted into rotor tracks 25 (Fig. 15), closed by partitions 26 The bearings 27 are placed between the rotors 46 and the stator 24. The rotors, like in the RPD 10, have the form of flat rings connected to themselves and inserted between them piston fuel or compression cups 47. Adjusting the flow of fuel, air or oxygen to the pumps 9, 12 produced by changing the bend of the fuel and compression distribution rings 48 shown in FIG. 16, 17.

Ход работы топливного и компрессионного насосов 12, 9.The progress of the fuel and compression pumps 12, 9.

Поршень насоса 49 за один оборот топливного и компрессионного роторов 46 делает два возвратнопоступательных движения, производя две инжекции, распределение топлива, воздуха и кислорода идёт в зависимости от режимов работы. Вещество в камеру сжатия 50 поступает из впускного окна 51 (фиг. 9) после завершения впрыска вещества при отводе поршня 49, который отводится до уровня, который позволяет расширение распределительного кольца 48, затем при сужении распределительного кольца 48, вещество сжимается в камере сжатия 50. Когда топливное или компрессионное поршневое окно 52 дойдёт до клапанного окна 53 (фиг. 9), вещество из камеры сжатия 50 направится к клапану высокого давления 54 (клапан, через который пропускается вещество выше определённого высокого давления) и вещество проходит через него до тех пор, пока давление в камере сжатия 50 не снизится ниже пропускной способности клапана 54.The piston of the pump 49 in one revolution of the fuel and compression rotors 46 makes two reciprocating movements, producing two injections, the distribution of fuel, air and oxygen goes depending on the operating modes. The substance enters the compression chamber 50 from the inlet port 51 (FIG. 9) after the injection of the substance is completed when the piston 49 is retracted, which retracts to a level that allows the expansion of the distribution ring 48 to expand, then when the distribution ring 48 is narrowed, the substance is compressed in the compression chamber 50. When the fuel or compression piston window 52 reaches the valve window 53 (FIG. 9), the substance from the compression chamber 50 will flow to the high pressure valve 54 (valve through which the substance passes above a certain high pressure) and substance ohodit therethrough as long as the pressure in the compression chamber 50 drops below a valve capacity 54.

На фиг. 23 и 24 дополнительно показаны соединения клапанов высокого давления с распределительным механизмом 55.FIG. 23 and 24 additionally show the connections of the high-pressure valves with the distribution mechanism 55.

Распределительный механизм 55, изображенный на фиг. 2, 18, 19, 20, 21, 22, управляет потоками топлива, воздуха и кислорода в реактивном двигателе. Он состоит из кислородных переключателей 7, топливных и кислородных переключателей высокого давления 15, 20, патрубков 8, 11, 13, 18, дисковых переключателей 16, 17.The distribution mechanism 55 shown in FIG. 2, 18, 19, 20, 21, 22, controls the flow of fuel, air and oxygen in a jet engine. It consists of oxygen switches 7, high pressure fuel and oxygen switches 15, 20, nozzles 8, 11, 13, 18, dial switches 16, 17.

Дисковые переключатели 16, 17 выполняют функцию закрытия прохода от воздушных каналов 3, 5 к камере сгорания 4 и реактивной камере 6 двигателя и переключаются при изменении либо режима работы двигателя, либо изменении направления тяги. При первом режиме они открыты, при включении второго закрываются, а также закрываются при отключении одной из реактивных камер. Они имеют вид полого цилиндра с проделанными по бокам отверстиями для прохода через них воздуха, вращая переключатели, можно смещать отверстия, тем самым закрывая проход воздуха через них, либо открывая.The dial switches 16, 17 perform the function of closing the passage from the air ducts 3, 5 to the combustion chamber 4 and the engine's reaction chamber 6 and switch when either the engine is running or the direction of thrust is changed. In the first mode, they are open, when turned on, the second one closes, and also closes when one of the reactive chambers is turned off. They have the form of a hollow cylinder with holes made on the sides for air to pass through them, rotating the switches, it is possible to displace the holes, thereby blocking the passage of air through them, or opening them.

Кислородные переключатели 7 (фиг. 21) имеют вид диска с проделанным в нём изогнутым проходом, изменяя его положение, блокируется один патрубок и открывается другой, переключается при смене режимов работы двигателя, при первом режиме пропускает воздух, при втором кислород.Oxygen switches 7 (Fig. 21) have the form of a disk with a curved passage done in it, changing its position, one nozzle is blocked and the other opens, switches when the engine is changed, and during the first mode it lets air through and the second oxygen.

Кислородные и топливные переключатели высокого давления 15, 20 (фиг. 19, 20), также как и кислородные переключатели 7 имеют вид диска, но уже со сделанными в нём тремя входами, соединенными посередине, два входа размещены ближе друг к другу, по отношению к третьему под углом 45°. Изменение положения диска приводит к изменению направления потока вещества или к его закрытию. У переключателей 15, 20 имеются 4 положения, включение которых зависит как от режима работы реактивного двигателя, так и от направления тяги двигателя. Кислородные переключатели высокого давления 20 при первом режиме работы закрывают проход к кислородным реактивным форсункам 19. При включении второго режима могут направлять поток либо к одной из реактивных кислородных форсунок 19 камер сгорания 4 переднего или заднего хода, либо к обоим одновременно. Топливные переключатели высокого давления 15 направляют топливо к реактивным топливным форсункам 14 задней и передней тяги в зависимости от необходимости использования одной из них, так же как и кислородные переключатели высокого давления 15.Oxygen and high pressure fuel switches 15, 20 (Fig. 19, 20), as well as oxygen switches 7, have the form of a disk, but with the three inputs made in it connected in the middle, the two inputs are located closer to each other, relative to the third at an angle of 45 °. Changing the position of the disk leads to a change in the direction of flow of the substance or to its closure. Switches 15, 20 have 4 positions, the inclusion of which depends on both the mode of operation of the jet engine and the direction of engine thrust. Oxygen high-pressure switches 20 in the first mode of operation close the passage to the oxygen jet nozzles 19. When the second mode is turned on, they can direct the flow either to one of the reactive oxygen nozzles 19 of the combustion chambers 4 forward or reverse, or both at the same time. The high-pressure fuel switches 15 direct the fuel to the jet fuel nozzles 14 of the rear and front thrust, depending on the need to use one of them, as well as the high-pressure oxygen switches 15.

Переключая режимы работы реактивного двухрежимного двигателя, можно использовать двигатель в условиях, более подходящих к одному из режимов. Так в плотных слоях атмосферы, содержащих кислород, более удобно применять режим работы, в котором двигатель работает по принципу воздушнореактивного, характерный относительно малым затратам топлива (по отношению в ракетным двигателям), при этом летательное средство разгоняется до звуковой скорости, поднимаясь на достаточную высоту и менее плотную, до границ, где использование этого режима малоэффективно. Далее на высотах, более разрежённых и следовательно более эффективных для ракетных двигателей, лучше использовать режим работы реактивного многорежимного двигателя, при котором окислитель берётся из дополнительных баков. Двигатель может быть применен при спуске с низких орбит с первой космической скорости, для торможения аппарата и вследствие смягчения сопротивления атмосферы.Switching the operating modes of the jet dual-mode engine, you can use the engine in conditions more suitable to one of the modes. So in dense layers of the atmosphere containing oxygen, it is more convenient to use the mode of operation in which the engine operates on the principle of air-jet, characteristic of relatively low fuel consumption (relative to rocket engines), while the aircraft accelerates to sound speed, rising to a sufficient height and less dense, to the borders, where the use of this mode is ineffective. Further, at altitudes that are more rarefied and therefore more efficient for rocket engines, it is better to use the mode of operation of a reactive multi-mode engine, in which the oxidizer is taken from additional tanks. The engine can be used when descending from low orbits from the first cosmic velocity, for decelerating the vehicle and as a result of mitigating atmospheric resistance.

Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account

1. Кулагин В.В. Теория, расчёт и проектирование авиационных двигателей и энергических установок, Москва, Машиностроение, 2002 г.1. Kulagin V.V. Theory, calculation and design of aircraft engines and power plants, Moscow, Mashinostroenie, 2002

2. Алемасов В.Е. Теория ракетных двигателей, Москва, Машиностроение, 1989 г.2. Alemasov V.E. Theory of rocket engines, Moscow, Mashinostroenie, 1989

3. Патент РФ № 2237185 С1, Е02К 3/00, Е02С 7/06, 2003 г.3. RF Patent No. 2237185 C1, Е02К 3/00, Е02С 7/06, 2003

- 4 015726- 4 015726

4. Патент РФ № 2148181, Р02К 9/48, 1998 г.4. RF patent № 2148181, Р02К 9/48, 1998

5. Патент РФ № 2157892 С2, Р01В 9/06, Р02В 75/32, Р16Н 21/28, 1999 г.5. RF patent № 2157892 С2, Р01В 9/06, Р02В 75/32, Р16Н 21/28, 1999

Claims (1)

Комбинированный воздушно-реактивно-ракетный двигатель, содержащий воздушный компрессор, роторно-поршневой двигатель, топливный и воздушно/окислительный насосы, распределительную систему, камеры зажигания и сгорания, при этом роторно-поршневой двигатель выполнен в виде ротора, состоящего из дисков, установленных на цилиндрическом статоре, на его дорожках с подшипниками, и размещенными между ними цилиндрами с поршнями, соединенными со штоками и наклоненными в сторону движения ротора, при этом штоки на другом конце снабжены роликами, которые передвигаются по установленной отдельно от ротора на корпусе реактивного двигателя эллипсоидной дорожке; при этом топливный и воздушно/компрессионный насосы, приводимые в движение роторно-поршневым двигателем, обеспечивают подачу топлива, сжатого воздуха или окислителя для роторно-поршневого двигателя в камеры зажигания и сгорания, а также топливный и воздушно/окислительный насосы выполнены, как и роторно-поршневой двигатель, в виде дисков с содержащимися между ними цилиндрами и поршнями, направленными в обратную сторону хода движения ротора, с дополнительным роликом на штоке, примыкающим к еще одной эллипсоидной дорожке, что обеспечивает возможность оттягивать поршень для закачки топлива, воздуха или окислителя; а у роторно-поршневого двигателя в статоре на цилиндрической поверхности имеются каналы подачи топлива, сжатого воздуха или окислителя и окна выпуска отработанных газов; а также в статоре на цилиндрической поверхности у топливного и воздушно/окислительного насосов размещены удлиненные каналы подачи топлива, сжатого воздуха или окислителя и окна выпуска указанных веществ из насосов; также распределительная система выполнена с возможностью переключения режимов работы реактивного двигателя между воздушно-реактивным и ракетным и содержит переключатели потоков и заглушку, изменяющие подачу компрессионного воздуха на окислитель из баков и закрывающие окна, через которые подается воздух от компрессора в камеру сгорания, при этом распределительная система устроена так, что связывает снабжение горючим и окислителем роторно-поршневой двигатель и камеру зажигания, камера сгорания которой является продолжением.A combined jet engine comprising an air compressor, a rotary piston engine, a fuel and air / oxidation pump, a distribution system, ignition and combustion chambers, the rotary piston engine being made in the form of a rotor consisting of disks mounted on a cylindrical a stator, on its tracks with bearings, and between them cylinders with pistons connected to the rods and tilted in the direction of movement of the rotor, while the rods at the other end are equipped with rollers, a cat others move along an ellipsoid track installed separately from the rotor on the jet engine body; the fuel and air / compression pumps driven by the rotary piston engine provide fuel, compressed air or an oxidizing agent for the rotary piston engine to the ignition and combustion chambers, as well as the fuel and air / oxidation pumps, as well as the rotary piston engine, in the form of disks with cylinders and pistons contained between them, directed in the opposite direction of the rotor movement, with an additional roller on the rod adjacent to another ellipsoid track, which ensures possibility to delay the injection piston for fuel and air or oxidant; and the rotary piston engine in the stator on a cylindrical surface has channels for supplying fuel, compressed air or an oxidizing agent and exhaust gas exhaust windows; and also in the stator on the cylindrical surface near the fuel and air / oxidation pumps there are elongated channels for supplying fuel, compressed air or an oxidizing agent and a window for discharging said substances from the pumps; the distribution system is also configured to switch the operating modes of the jet engine between the air-jet and rocket engines and contains flow switches and a plug that change the supply of compression air to the oxidizer from the tanks and close the windows through which air is supplied from the compressor to the combustion chamber, while the distribution system arranged so that it connects the supply of fuel and oxidizer to the rotary piston engine and the ignition chamber, the combustion chamber of which is a continuation.
EA200602057A 2006-10-30 2006-10-30 Combined jet multimode engine EA015726B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA200602057A EA015726B1 (en) 2006-10-30 2006-10-30 Combined jet multimode engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA200602057A EA015726B1 (en) 2006-10-30 2006-10-30 Combined jet multimode engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200602057A1 EA200602057A1 (en) 2008-06-30
EA015726B1 true EA015726B1 (en) 2011-10-31

Family

ID=40863226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200602057A EA015726B1 (en) 2006-10-30 2006-10-30 Combined jet multimode engine

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA015726B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2165338A (en) * 1984-10-06 1986-04-09 Rolls Royce Integral rocket and ramjet engine
DE3738703A1 (en) * 1987-05-27 1988-12-08 Mtu Muenchen Gmbh COMBINED, SWITCHABLE JET ENGINE FOR DRIVING PLANES AND SPACES
RU2082892C1 (en) * 1993-06-23 1997-06-27 Яков Алексеевич Лачимов Rotary piston jet internal combustion engine
RU2086477C1 (en) * 1994-12-21 1997-08-10 Валерий Туркубеевич Пчентлешев Vertical or short takeoff and landing aircraft

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2165338A (en) * 1984-10-06 1986-04-09 Rolls Royce Integral rocket and ramjet engine
DE3738703A1 (en) * 1987-05-27 1988-12-08 Mtu Muenchen Gmbh COMBINED, SWITCHABLE JET ENGINE FOR DRIVING PLANES AND SPACES
RU2082892C1 (en) * 1993-06-23 1997-06-27 Яков Алексеевич Лачимов Rotary piston jet internal combustion engine
RU2086477C1 (en) * 1994-12-21 1997-08-10 Валерий Туркубеевич Пчентлешев Vertical or short takeoff and landing aircraft

Also Published As

Publication number Publication date
EA200602057A1 (en) 2008-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6431146B1 (en) Free piston engine and self-actuated fuel injector therefor
US6505462B2 (en) Rotary valve for pulse detonation engines
US8555612B2 (en) Constant volume combustor having rotating wave rotor
US6449939B1 (en) Pulsed detonation engine wave rotor
US6668542B2 (en) Pulse detonation bypass engine propulsion pod
US7137243B2 (en) Constant volume combustor
US3420060A (en) Pressure induced jet vectoring augmentation apparatus
CN108891595A (en) Across the medium flight device power device sealed using medium sensing device and duct
CN110107426A (en) Across the medium flight device power device shared based on combustion chamber between grade and turbine water sky
US20140338348A1 (en) Rotary pulse detonation engine
US20170036661A1 (en) Engine jetting out combustion gas as driving force
US10844782B1 (en) Rotary engine, parts thereof, and methods
US5222361A (en) Rocketjet engine
US20230092617A1 (en) Rotary engine, parts thereof, and methods
EA015726B1 (en) Combined jet multimode engine
JPH02196136A (en) Internal combution engine
JPH0672574B2 (en) Turboram rocket coupled propulsion engine structure
US3541795A (en) Regenerative piston engines
US2958187A (en) Pulsating jet reaction engine
CN114526159A (en) Low-cost self-circulation pulse type turbine engine
RU2293866C2 (en) Chamber of detonation combustion puslejet engine
WO1982001743A1 (en) Gas turbine two-phase internal combustion engine and method
GB2030230A (en) Power plant
RU2388923C1 (en) Liquid-propellant engine
Rutovsky THERMODYNAMIC CYCLES OF DIRECT AND PULSED-PROPULSION ENGINES

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU