NO318772B1 - Rakettmotor med styrevinger i motorens dyse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en rakettmotor med styrevinger i motorens dyse.

Slike styrevinger benyttes for å styre raketten i en ønsket bane, ved å avbøye strømmen av gass ut av motoren i en bestemt retning.

US-patent nr. 4175385 beskriver en anordning for styring av gassen som strømmer ut av en jetmotor, ved bruk av forskjellige mekanismer, nemlig en dør, en svingbar styrevinge og en mindre styrevinge hengslet til denne. Hensikten er å oppnå reversering av skyvekraften.

Det vises også til US-patent nr. 4562980, som beskriver en rakett med en motor utstyrt med styrevinger bak dysen, i den hensikt å gi raketten et spinn om lengdeaksen. I US-patent nr. 5806791 er dessuten beskrevet et prosjektil som i tillegg til styrefinner har regulerbare styrevinger plassert i gassutløpet bak en rakettmotor.

I raketter dannes det gasser ved forbrenning, av faste eller flytende brennstoffer, og gassene akselererer gjennom en dyse og ut gjennom rakettens bakre ende. Akselerasjonen av gassene bevirker en skyvekraft mot raketten motsatt av akselerasjonsretningen.

Det er kjent å plassere styrevinger i den supersoniske delen av dysen, dvs. bak brennkammeret, svingeopplagret på eller i nærheten av midten. Når en slik vinge skråstilles, rager delene av vingen henholdsvis foran og bak svingeaksen til hver sin side av et diametralt midtplan i dysen og treffes av akselererende gasser med høy hastighet. Derved avbremses deler av gasstrømmen, og det oppstår store strømningstap og en reduksjon av den effektive skyvekraften.

Med den foreliggende oppfinnelse tas sikte på å minske eller hovedsakelig å eliminere slike strømningstap ved regulering av styrevinger i raketter.

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen med en rakettmotor som angitt innledningsvis, og som kjennetegnes ved at styrevingene er svingelagret ved eller nær den bakre enden av faste vinger som er parallelle med dysens akse og som rager inn i motorens brennkammer.

I brennkammeret har gassene tilnærmet ingen hastighet (relativt til raketten) tør de oppvarmes av forbrenningen og akselereres bakover gjennom dysen. Den største akselerasjonen skjer i det trangeste området av dysen. Den fremre enden av de faste vingene befinner seg foran dette området, og treffes derfor ikke av gasser med høy hastighet, og strømningstapet her blir minimalt. Videre er den fremre enden av styrevingene skjermet av de faste vinger som de er svingelagret på, og treffes helter ikke av de strømmende gasser. De akselererende og etter hvert hurtig strømmende gasser stryker langs sidene av de faste vingene og styrevingene. Når styrevingene er skråstilt, avbøyes gassene og gir en skyvekraft noe på skrå i forhold til dysens akse, og raketten forandrer retning.

Styrevingene kan være individuelt styrbare. Styring kan skje ved bruk av et elektrisk eller mekanisk system, f. eks. ved at et hengsel mellom den faste vingen og styrevingen er tilknyttet midler for svingning eller at en aksling som holder styrevingen kan dreies.

Styrevingene trenger ikke nødvendigvis å ha sine svingeakser nær de faste vingene. Med svingeaksene nær de faste vingene elimineres støtet av de strømmende gasser mot styrevingene, men energibehovet for svingning blir relativt stort. Med svingeaksene i en viss avstand fra de faste vingene minskes energibehovet for svingning av styrevingene, men det skjer et visst støt av gassene mot styrevingene. Svingeaksene kan i prinsippet befinne seg hvor som helst langs styrevingene.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares ved hjelp av eksempler vist på den vedføyde tegningen. Fig. 1 viser skjematisk en stasjonær vinge som rager gjennom et strupeområde i en rakettdyse, og en styrevinge som er hengslet til den faste vingen eller festet til en dreibar aksling. Fig. 2 viser den faste vingen og styrevingen skråstilt i forhold til den faste vingen, for å bevirke retningsendring for raketten ved å avbøye de strømmende gassene. Fig. 3 viser en utførelse av det bakre partiet av en rakettdyse, i hvilket er montert fire faste vinger som hver er utstyrt med en styrevinge, idet de faste vingene er montert på en sentral konus i dysen. Fig. 1 viser en fast vinge 1, som har en avrundet fremre ende 3. Bakenfor den faste vingen er en styrevinge 2, som har en avrundet fremre ende 4. Styrevingen 2 er enten hengslet til den faste vingen 1 eller festet til en ikke vist, dreibar aksling. Den faste vingen 1 rager gjennom strupeområdet 5 i dysen, dvs. det trangeste området. Området til venstre for strupeområdet 5 er motorens brennkammer. Fig. 2 viser den faste vingen 1 og styrevingen 2 utsvinget i forhold til den faste vingen 1. De strømmende gassene stryker langs sidene av de to vingene og avbøyes av styrevingen 2. Det oppstår derved lave trykk i områdene 6. Innløpstapet mot styrevingen er minimalisert siden innløpet for gassene mot styrevingen ligger på lesiden av den faste vingen.

Ettersom hastigheten til gassene i brennkammeret, der de fremre ender 3 av de faste vinger 1 befinner seg, er lav, støter ikke gassene mot disse ender, men begynner å akselerere bakover. Det skjer derfor ikke noe strømningstap på grunn av endene 3 til de faste vingene 1. Gassene stryker langs sidene av vingene 1 og 2, og ettersom de fremre endene av styrevingene 2 dekkes av de bakre endene av de faste vingene 1, støter gassene heller ikke mot de fremre endene av styrevingene 2.

Fig. 3 viser hvordan vingene kan være anbrakt inne i en dyse 7 i en rakettmotor. Eksempelet viser fire par vinger, uten at dette utgjør noen som helst begrensning. De faste vingene 1 er montert på en sentral konus 8 inne i dysen, og forbinder konusen 8 med dysen 7. Styrevingene 2 er hengslet til den bakre enden av den faste vingen 1 eller festet til ikke viste, dreibare aksler, og er i figuren vist utsvinget i forhold til vingene 1.

Styrevingene 2 kan være individuelt sving bare.

Claims (3)

1. Rakettmotor med styrevinger i motorens dyse, karakterisert ved at styrevingene (2) er svingelagret ved eller nær de bakre ender av faste vinger (1) som er parallelle med dysens akse og som rager inn i motorens brennkammer.

2. Rakettmotor som angitt i krav 1, i hvilken de fremre ender (4) av styrevingene (2) hovedsakelig skjermes av de bakre ender av de faste vingene (1).

3. Rakettmotor som angitt i krav 1 eller 2, i hvilken styrevingene (2) er individuelt svingbare.