RO128535A2 - Ionic propulsion system - Google Patents

Ionic propulsion system Download PDF

Info

Publication number
RO128535A2
RO128535A2 ROA201101209A RO201101209A RO128535A2 RO 128535 A2 RO128535 A2 RO 128535A2 RO A201101209 A ROA201101209 A RO A201101209A RO 201101209 A RO201101209 A RO 201101209A RO 128535 A2 RO128535 A2 RO 128535A2
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
propulsion system
engine
combustion
combustion chamber
ion propulsion
Prior art date
Application number
ROA201101209A
Other languages
Romanian (ro)
Inventor
Ovidiu Păcală
Mirela Păcală
Virgil Stanciu
Adriana Miclescu
Cornel Dinu
Original Assignee
Universitatea Politehnica Din Bucureşti
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 Universitatea Politehnica Din Bucureşti filed Critical Universitatea Politehnica Din Bucureşti
Priority to ROA201101209A priority Critical patent/RO128535A2/en
Priority to PCT/RO2011/000027 priority patent/WO2013077756A1/en
Publication of RO128535A2 publication Critical patent/RO128535A2/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03HPRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H1/00Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
    • F03H1/0037Electrostatic ion thrusters
    • 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
    • F02K7/10Plants 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 characterised by having ram-action compression, i.e. aero-thermo-dynamic-ducts or ram-jet engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

The invention relates to an ionic propulsion system for supersonic engines. According to the invention, the ionic propulsion system comprises a liquid fuel tank () which supplies, through a classic channel (), a jet engine () and, through an additional channel (), an electric generator () which provides the high voltage required for acceleration of positive ions in the plasma generated by the fuel combustion within a combustion chamber. In one embodiment, for a static jet engine, the ion acceleration is obtained by the electric separation of the combustion chamber () from the exhaust system () while applying an adjustable voltage in the range of 10...500 kV between the two compartments. In another embodiment, for a turbojet engine, the ion acceleration is obtained by introducing into the postcombustion chamber a positively charged electrode as compared with the exhaust nozzle which becomes a negative electrode, and applying a voltage in the range of 10...500 kV between the two electrodes.

Description

Invenția se refera la un sistem de propulsie ionica pentru motoare supersonice.The invention relates to an ion propulsion system for supersonic engines.

Stadiul cunoașteriiThe state of knowledge

Motoarele supersonice folosite in prezent sunt de tip turboreactor sau statoreactor. Propulsia cu reacție necesita trei procese: comprimarea, arderea și destinderea fluidului de lucru. In general, un motor reactor are ca fluid de lucru aerul si ca instalație de propulsie dispozitivul de admisie, camera de ardere și sistemul de evacuare sau ajutajul de reacție.The supersonic engines currently used are turbojet or stator type. Reaction propulsion requires three processes: compression, combustion and release of working fluid. Generally, a reactor engine has as a working fluid the air and as a propulsion plant the inlet device, the combustion chamber and the exhaust system or the reaction nozzle.

La studiul unui sistem cu comprimare mecanică a fluidului de lucru, cunoscut sub denumirea motor turboreactor, s-a observat că există o valoare a gradului de comprimare K' c pentru care forța de propulsie specifică sistemului este maximă. Dacă viteza de zbor crește, gradul de comprimare se micșorează așa încât, la o anumită viteză de zbor Vmax va rezulta π c , ~ 1 · Comprimarea mecanică încetând, grupul turbocompresor al sistemului devine inutil. Ca urmare, pentru viteze de zbor V — Lmax , comprimarea aerului se face pe cale dinamică, in interiorul unui alt sistem numit motor statoreactor.In the study of a system with mechanical compression of the working fluid, known as turbojet engine, it was observed that there is a value of the compression degree K ' c for which the system-specific propulsion force is maximum. If the speed of flight increases, the compression degree decreases so that, at a certain flight speed V max will result in π c , ~ 1 · Mechanical compression stops, the turbocharger group of the system becomes useless. As a result, for V - L max flight speeds, air compression is done dynamically, inside another system called stator jet engine.

Turboreactoarele sunt cunoscute ca sisteme de propulsie cu comprimare mecanica si se folosesc pe aeronave ce evoluează la viteze v < 2.5M.The turbojets are known as mechanical compression propulsion systems and are used on aircraft evolving at speeds <2.5M.

Statoreactoarele sau motoarele statoreactoare sunt cunoscute ca sisteme de propulsie cu comprimare dinamica și se folosesc pentru antrenarea palelor de elicopter sau în combinație cu motoare turboreactoare pe aeronave ce evoluează la viteze v > 2.5M.Stator reactors or stator reactors are known as dynamic compression propulsion systems and are used to drive helicopter blades or in combination with turbocharged engines on aircraft evolving at speeds of> 2.5M.

Instalația de propulsie a unui turboreactor include perechea compresor - turbina pentru ajustarea presiunilor in lungul traseului de curgere a fluidului de lucru. Instalația de propulsie a statoreactorul este în fapt o simplă canalizație profilată în care se realizează cele trei procese necesare pentru propulsia cu reacție (λ-2 3 1 1 - 0 1 2 0 9 ” 52The propulsion plant of a turbojet includes the compressor-turbine pair for adjusting the pressure along the flow path of the working fluid. The stator reactor propulsion plant is in fact a simple profiled pipeline in which the three processes required for reaction propulsion are performed (λ-2 3 1 1 - 0 1 2 0 9 ”52

3 -11- zoii în dispozitivul de admisie, care poate fi fix sau reglabil, se realizează comprimarea mecanica cu compresor sau dinamică a aerului prin frânare continua sau discontinua, în vederea realizării unei presiuni statice favorabile unei arderi stabile în camera de ardere.3 -11- nozzles in the inlet device, which can be fixed or adjustable, mechanical compression with compressor or dynamic of the air is realized by continuous or discontinuous braking, in order to achieve a static pressure favorable to a stable combustion in the combustion chamber.

Camera de ardere este secțiunea din canalul de lucru în care are loc transformarea energiei chimice a amestecului aer-combustibil în energie termică, prin ardere.The combustion chamber is the section of the working channel where the chemical energy of the air-fuel mixture is converted into thermal energy, by combustion.

După ardere in camera de combustie, are loc o destindere a gazelor arse. La motorul turboreactor destinderea are loc in turbina, singurul element din motor care produce lucru mecanic necesar tuturor elementelor componenete ale motorului. Gazele arse incomplet sunt evacuate prin intermediul unui dispozitiv de evacuare profilat, fix sau reglabil. In scopul măririi tracțiunii, in unele cazuri, intre turbina si ajutajul de evacuare exista o zona in care se realizează o noua injecție de combustii pentru inițierea unui proces de ardere suplimentara, cunoscuta sub numele de camera de postardere. La statoreactor, destinderea gazelor arse se face in ajutajul de evacuare care poate fi deasemenea fix sau reglabil. Regimul de curgere este supersonic, indiferent de regimul de curgere din celelalte secțiuni ale motorului. în secțiunea minimă a ajutajului de reacție se atinge viteza critică de curgere. în comparație cu un motor turboreactor, sistemul de propulsie cu comprimare dinamică are o forță de propulsie de 4-6 ori mai mare, o greutate de 2-3 ori mai mică, temperatura fluidului de lucru poate lua valori comparabile cu temperatura de ardere a amestecului aer-combustibil iar compoziția chimică a combustibilului nu mai este critică.After combustion in the combustion chamber, a flue gas expansion occurs. At the turbocharger engine the expansion takes place in the turbine, the only element in the engine that produces mechanical work necessary for all the component parts of the engine. Incomplete flue gases are discharged through a profiled, fixed or adjustable exhaust device. In order to increase traction, in some cases, between the turbine and the exhaust nozzle, there is an area where a new combustion injection is made to initiate an additional combustion process, known as the post-combustion chamber. In the stator reactor, the flue gas expansion is made in the exhaust nozzle which can also be fixed or adjustable. The flow regime is supersonic, regardless of the flow regime in the other sections of the engine. in the minimum section of the reaction nozzle the critical flow rate is reached. Compared to a turbocharged engine, the dynamic compression propulsion system has a propulsion force of 4-6 times higher, a weight of 2-3 times lower, the working fluid temperature can take values comparable to the combustion temperature of the mixture air-fuel and the chemical composition of the fuel is no longer critical.

Dezavantajele sistemelor cu propulsie dinamică sunt următoarele:The disadvantages of dynamic propulsion systems are the following:

1. Randament scăzut;1. Low efficiency;

2. Forța de propulsie scade cu înălțimea datorită scăderii densității aerului.2. The propulsion force decreases with height due to the decrease in air density.

Descriere pe scurtShort description

Sistemul de propulsie ionica conform invenției înlătură dezavantajele de mai sus prin aceea că, se obține accelerarea în câmp electric a ionilor pozitivi din plasma produsă de arderea combustibilului în direcția ajutajului de evacuare prin separarea electrica a camerei de ardere de sistemul de evacuare in cazul motorului statoreactor intr-o varianta sau, prin introducerea in camera de postardere a unui electrod incarcat pozitiv fata de de ajutajul de evacuare in cazul motorului turboreactor, intr-o alta varianta, și aplicarea unei tensiuni reglabile în intervalul de tensiune V = (10...500) KV între cele doua compartimente in prima varianta si intre electrod si ajutajul de evacuare in cealalta varianta, în scopul creșterii <ν?ο 11 - ο 1 2 0 9 - 2 3 -II- mtl randamentului, permițând motorului reactor să continue să funcționeze intr-o zona de presiune evaluabila sub 20 mBarr (2KPa). Energia electrica necesara provine de la un generator electric alimentat de la aceeași sursă de combustibil cu a motorului reactor. Comportamentul electric al ansamblului poate fi imbunatatit daca catodul este acoperit cu un material termoemisiv de electroni asa incat sa se obțină o descărcare de tipul celor din tuburile cu gaz.The ion propulsion system according to the invention removes the above disadvantages by the fact that, in the electric field, the positive plasma ions produced by the combustion of the fuel in the direction of the exhaust nozzle are obtained by electrically separating the combustion chamber from the exhaust system in the case of the stator engine. in one embodiment or, by inserting in the after-chamber a electrode which is positively charged to the exhaust nozzle in the case of the turbojet engine, in another embodiment, and the application of an adjustable voltage in the voltage range V = (10 ... 500) KV between the two compartments in the first variant and between the electrode and the outlet nozzle in the other variant, in order to increase <ν? Ο 11 - ο 1 2 0 9 - 2 3 -II- m tl of the output, allowing the reactor engine to continue to operate in a pressure zone that can be evaluated below 20 mBarr (2KPa). The required electricity comes from an electric generator powered from the same fuel source as the reactor engine. The electrical behavior of the assembly can be improved if the cathode is coated with a thermo-emissive electron material so as to obtain a discharge of the type of gas tubes.

Energia cinetică per particulă din fluidul de lucru pentru diverse viteze de curgere la ieșirea din motor in absenta accelerării electrice sunt prezentate în tabelul nr.l. S-au folosit: Ec = mpv2/2, v = multiplu al vitezei sunetului în condiții normale de temperatură și presiune, mp = masa medie a particulei din gazul ionizat, mp = 28,9 uam = 47,974-10-27 Kg pentru aer, mp' = 30,95 uam = 51,3 77-10-27 Kg pentru aer 90% și CO2 10%, mp 2 = 32.4 uam = 53,784-10-27 Kg pentru pentru aer 80% și CO2 20%.The kinetic energy per particle in the working fluid for various flow rates at the motor output in the absence of electric acceleration are presented in table no. Were used: E c = m p v 2/2, v = a multiple of the speed of sound under normal conditions of temperature and pressure, m is the mass average particle of ionized gas, mp = 28.9 amu = 47.974 to 10 - 27 Kg for air, mp '= 30.95 uam = 51.3 77-10 -27 Kg for air 90% and CO2 10%, m p 2 = 32.4 uam = 53.784-10 -27 Kg for air 80% and 20% CO2.

Energiile particulelor ionizate în câmpul electric creat sunt prezentate în tabelul nr.2.The energies of the ionized particles in the electric field created are presented in table no.2.

S-au folosit:They used:

Ee = qV, unde: q= 1,610-i9C pentru particule simplu ionizate, q = 3,2-10-19 C pentru particule dublu ionizate.E e = qV, where: q = 1.610 -9 C for single ionized particles, q = 3.2-10 -19 C for double ionized particles.

Tabelul nr.lTable no

V V Ec°And c ° Ec'E c ' Ec 2 E c 2 (340xms-2)(340xms -2 ) (10-2lxj)(10 -2l xj) (io-21 xj)(io -21 x j) (IO-21 XJ)(IO -21 XJ) 1 1 2.7728972 2.7728972 2.9695906 2.9695906 3.1087152 3.1087152 2 2 11.0915888 11.0915888 11.8783624 11.8783624 12.4348608 12.4348608 3 3 24.9560748 24.9560748 26.7263154 26.7263154 27.9784368 27.9784368 4 4 44.3663552 44.3663552 47.5134496 47.5134496 49.7394432 49.7394432 5 5 69.32243 69.32243 74.239765 74.239765 77.71788 77.71788 6 6 99.8242992 99.8242992 106.9052616 106.9052616 111.9137472 111.9137472

Raportul intre particulele simplu si dublu ionizate s-a considerat pe rând:The ratio between single and double ionized particles was considered in turn:

Tabelul nr.2Table no. 2

U(KV) U (KV) Ee' (10-l6-j)Ee '(10 -l6 -j) Ee2(10-l6-j)Ee 2 (10 -l6 -j) Ee 3(10-l6-j)E e 3 (10 -l6 -j) 10 10 16 16 17 17 18 18 20 20 32 32 34 34 35 35

^2 Ο 1 1-01 2 0 9 -2 3 -11- 2011^ 2 Ο 1 1-01 2 0 9 -2 3 -11- 2011

2. (0,95:0,05), 2. (0.95: 0.05), 50 50 80 80 84 84 88 88 3.(0,9:0,1). 3. (0.9: 0.1). 100 100 160 160 168 168 176 176 200 two hundred 320 320 336 336 352 352 500 500 800 800 840 840 880 880

Se observă că Ee obtenabila este sensibil mai mare decât Ec, valoarea corecta necesitând insa ajustări in acord cu gradul de ionizare al plasmei produsă de arderea combustibilului. Practic, energia obținută pe cale electrica devine dominanta in ansamblul sistemului de propulsie, flacăra fiind utilizata in primul rând ca generator primar de ioni.It is observed that E is obtainable is significantly higher than E c , but the correct value requires adjustments according to the ionization degree of the plasma produced by the combustion of the fuel. Basically, the energy obtained by the electric path becomes dominant throughout the propulsion system, the flame being used primarily as a primary ion generator.

Pentru menținerea câmpului electric de accelerare trebuie prevăzut un grup electrogen capabil sa furnizeze puterea necesară.In order to maintain the electric acceleration field, a generator set capable of providing the necessary power must be provided.

Motorul reactor echipat cu sistemul de propulsie ionica conform invenției prezintă următoarele avantaje'.The reactor engine equipped with the ion propulsion system according to the invention has the following advantages'.

1) Randamentul motorului este mărit;1) The engine efficiency is increased;

2) Forța de propulsie este menținută în condiții de scădere a presiunii atmosferice mai mici de 20 mBarr (2 KPa).2) The propulsion force is maintained under conditions of lower atmospheric pressure lower than 20 mBarr (2 KPa).

Descriere pe larg în continuare, dispozitivul conform invenției este prezentat pe larg, în legătură cu figurile care reprezintă:DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The device according to the invention is described in detail below, in relation to the figures which represent:

FIG.l schema bloc a sistemului de propulsie ionica conform invenției.FIG. 1 block diagram of the ion propulsion system according to the invention.

FIG.2 sistem de propulsie ionica pentru motor statoreactor - secțiune longitudinalăFIG. 2 ionic propulsion system for the stator jet engine - longitudinal section

FIG.3 sistem de propulsie ionica pentru motor turboreactor - secțiune longitudinală în Figura 1 reprezintând o schemă de propulsie ionica conform invenției, dintr-un rezervor de combustibil lichid 1 este alimentat printr-un canal clasic 2 un motor reactor 3. Printr-un canal suplimentar 4 este alimentat un generator electric 5 care va asigura tensiunea înaltă necesară accelerării plasmei produsă de arderea combustibilului in motorul reactor prin intermediul unui canal de alimentare 6.FIG. 3 Ion propulsion system for the turbojet engine - longitudinal section in Figure 1 showing an ion propulsion scheme according to the invention, from a liquid fuel tank 1 is fed through a conventional channel 2 a reactor engine 3. Through a channel In addition 4, an electric generator 5 is supplied which will provide the high voltage required to accelerate the plasma produced by the combustion of fuel in the reactor engine via a feed channel 6.

Figura 2 reprezintă o secțiune longitudinală prin sistem de propulsie ionica pentru motor statoreactor conform invenției în care camera de ardere 11 este separată electric de sistemul de evacuare 14 prin intermediul unui izolator ceramic 12 inelar, un cermet rezistent la temperaturi mari, de exemplu, care se poate fixa pe carcasa motorului printr-o sudura 13. Secțiunea dinspre camera de ardere, inclusiv camera de ardere, se izolează electric fata de (k.l O 1 1 ~O 1 2 O 9 - 2 3 -11- ZOII masa si se ridica la un potențial pozitiv reglabil printr-o conexiune 16 de la un generator electric de înalta tensiune HV. Secțiunea de evacuare se conectează la masa printr-o conexiune 15. Comportamentul electric al ansamblului poate fi imbunatatit daca materialul catodului este termoemisiv de electroni asa incat sa se obțină o descărcare de tipul celor din tuburile cu gaz.Figure 2 represents a longitudinal section by ion propulsion system for the stator engine according to the invention wherein the combustion chamber 11 is electrically separated from the exhaust system 14 by means of an annular ceramic insulator 12, a cermet resistant to high temperatures, for example, which can be fixed to the engine housing by a weld 13. The section from the combustion chamber, including the combustion chamber, is electrically insulated from (kl O 1 1 ~ O 1 2 O 9 - 2 3 -11- ZOII mass and rises to a positive potential adjustable by a connection 16 from a high voltage HV electrical generator The outlet section is connected to the ground by a connection 15. The electrical behavior of the assembly can be improved if the cathode material is thermo-emissive of electrons so that it get a discharge of the type of gas tubes.

în Figura 3 este reprezentată o secțiune longitudinală printr-un sistem de propulsie ionica pentru un motor turboreactor în care, dincolo de turbina 31, in camera de postardere 32 se montează un inel 33 de titan sau otel, rezistent la temperatura gazelor de evacuare precum si la bombardamentul particulelor din acet gaz. Inelul este fixat de carcasa motorului prin intermediul unor piese solide 34 ceramice, intr-un număr de minimum 3 piese, fixate prin cordon 34 de sudura. Pe interiorul carcasei ajutajului de evacuare 35 se depune un strat termoemisiv 38, carbura de wolfram de exemplu. Fiind izolat electric fata de carcasa motorului, inelul 33 se ridica la un potențial pozitiv reglabil prin intermediu] unei conexiuni 37 cu un generator electric HV. Depunerea de material termoemisiv 38 împreuna cu tot motorul se conectează la masa printr-o conexiune 36.Figure 3 shows a longitudinal section through an ion propulsion system for a turbojet engine in which, beyond the turbine 31, a titanium or steel ring 33, resistant to the exhaust gas temperature, as well as the turbine 31 is mounted in the post chamber. at the shelling of the particles of acetate gas. The ring is fixed to the motor housing by means of solid ceramic pieces 34, in a minimum number of 3 pieces, fixed by cord 34 welding. Inside the housing of the outlet nozzle 35 is deposited a thermo-emissive layer 38, tungsten carbide for example. Being electrically insulated from the motor housing, the ring 33 rises to a positive potential adjustable by means of a connection 37 with an HV electric generator. The deposition of thermo-emissive material 38 together with the whole engine is connected to the ground via a connection 36.

Diferența de potențial poate varia în ambele variante in intervalul (10...500) KV, formând două domenii electrice între care se află volumul de accelerare. Energia electrica necesara provine de la un generator electric dedicat, alimentat de la aceeași sursă de combustibil cu cea a motorului reactor.The potential difference can vary in both variants in the range (10 ... 500) KV, forming two electric domains between which is the acceleration volume. The required electricity comes from a dedicated electric generator, powered from the same fuel source as the reactor engine.

In cazul motorului statoreactor, la pornirea din repaus (vo=O), tensiunea de accelerare se aplică înaintea aprinderii. Plasma produsă de combustie în camera de ardere este accelerată și volumul de aer din camera de combustie este dirijat spre ajutajul de ieșire. Odată inițializată mișcarea fluidului în interiorul motorului statoreactor, se dezvoltă o forță tractoare care pune în mișcare aeronava. Pe măsură ce crește viteza aeronavei, crește presiunea în sistemul de admisie aer și regimul începe să semne cu un motor statoreactor clasic. Un calculator este necesar pentru controlul tensiunii în funcție de curentul absorbit deci de densitatea de sarcini din fluidul de lucru și, implicit, de altitudine. Astfel, pe măsură ce crește înălțimea de zbor și scade presiunea atmosferică, tensiunea de accelerare va crește pentru compensarea scăderii numărului de particule prin creșterea impulsului per particulă. în acest mod se menține forța de tracțiune a motorului.In the case of the stator jet engine, when starting from idle (vo = O), the acceleration voltage is applied before the ignition. The plasma produced by combustion in the combustion chamber is accelerated and the volume of air in the combustion chamber is directed to the outlet nozzle. Once the movement of the fluid inside the stator jet engine is initiated, a tractor force is developed that sets the aircraft in motion. As the aircraft speed increases, the pressure in the air intake system increases and the regime begins to sign with a classic stator jet engine. A calculator is necessary for the control of the voltage depending on the current absorbed so the density of loads in the working fluid and, implicitly, the altitude. Thus, as the flight height increases and the atmospheric pressure decreases, the acceleration voltage will increase to compensate for the decrease in the number of particles by increasing the pulse per particle. in this way the tensile force of the engine is maintained.

Oy-2 0 1 1 - 0 1 2 0 9 -2 3 -11- 2011Oy-2 0 1 1 - 0 1 2 0 9 -2 3 -11- 2011

Se prezintă mai jos un exemplu de aplicare a sistemului de accelerare ionica conform invenției, in legătură cu Figurile 4 si 5.An example of the application of the ionic acceleration system according to the invention is shown below, in connection with Figures 4 and 5.

ExempluExample

Pe un montaj experimental si neoptimizat, intre doua inele de diametre diferite de tipul celui prezentat in figura 5, s-a accelerat ionic o flacara de propan injectată intr-un tub de otel 10TNC reprezentat in figura 4. tubul are 400 mm lungime si Φ=100 mm. Fiecare inel 41 a fost fixat prin intemediul unor tije 42 si unor izolatoare electrice 43 de carcasa tubului. Inelel si tijele au fost executate tot din otel 10TNC. Inelul dc Φ=50 mm a fost fixat in găurile 21 si a fost conectat la masa, devenind catod. Inelul de Φ=30 mm a fost fixat in găurile 22 iar injectorul de flacara a fost fixat in găurile 23 ale tubului. Acestea din urma au fost conectate la borna pozitiva a unei surse de înalta tensiune.On an experimental and non-optimized installation, between two rings of different diameters from the type shown in figure 5, a propane flame injected into a 10TNC steel tube represented in figure 4. was accelerated ionically. The tube is 400 mm long and Φ = 100 mm. Each ring 41 was fixed by means of rods 42 and electrical insulators 43 of the tube housing. The rings and rods were also made of 10TNC steel. The dc ring Φ = 50 mm was fixed in the holes 21 and was connected to the table, becoming a cathode. The Φ = 30 mm ring was fixed in the holes 22 and the flame injector was fixed in the holes 23 of the tube. The latter were connected to the positive terminal of a high voltage source.

Presupunând ca un generator electric are un randament de 30%, se poate evalua cantitatea de propan necesara producerii energiei electrice utilizate. Știind ca puterea calorica a propanului este 50MJ/Kg, rezulta ca acceleratorul ionic de laborator are un consum:Assuming that an electric generator has a yield of 30%, one can evaluate the amount of propane required to produce the electricity used. Knowing that the calorific power of propane is 50MJ / Kg, it turns out that the laboratory ionic accelerator has a consumption:

Q = 7.4 g/kN*secQ = 7.4 g / kN * sec

Pentru comparație, consumul unor motoare cuoscute este:For comparison, the consumption of known engines is:

g/KN-sec., motor B747g / KN-sec., B747 engine

53.8 g/KN-sec. (M=3.2), motor SR7153.8 g / KN-sec. (M = 3.2), SR71 engine

225 g/KN-sec motor naveta spațiala225 g / KN-sec space shuttle engine

Claims (5)

REVENDICĂRI 1. Sistem de propulsie ionica conform invenției caracterizat prin aceea că, se obține accelerarea în câmp electric a ionilor pozitivi din plasma produsă de arderea combustibilului în camera de ardere în direcția ajutajului de ieșire prin separarea electrică a camerei de ardere de sistemul de evacuare cu un izolator ceramic și aplicarea unei tensiuni reglabile în intervalul de tensiune V = (10...500) KV de o parte si de alta a izolatorului.1. Ion propulsion system according to the invention characterized in that the electric field accelerates the positive ions from the plasma produced by the combustion of the fuel in the combustion chamber in the direction of the exit nozzle by electrically separating the combustion chamber from the exhaust system with a ceramic insulator and the application of an adjustable voltage in the voltage range V = (10 ... 500) KV on both sides of the insulator. 2. Sistem de propulsie ionica conform revendicării 1 caracterizat prin aceea ca folosește un generator electric alimentat de la aceeași sursă de combustibil cu a motorului.An ion propulsion system according to claim 1, characterized in that it uses an electric generator powered from the same fuel source as the engine. 3. Sistem de propulsie ionica conform invenției caracterizat prin aceea că, se obține accelerarea în câmp electric a ionilor pozitivi din plasma produsă de arderea combustibilului în camera de ardere în direcția ajutajului de ieșire prin introducerea in camera de postardere a unui electrod incarcat pozitiv fata de de ajutajul de evacuare și aplicarea unei tensiuni reglabile în intervalul de tensiune V = (10...500) KV intre electrodul pozitiv si ajutajul de evacuare.3. Ion propulsion system according to the invention, characterized in that the electric field accelerates the positive ions from the plasma produced by the combustion of the fuel in the combustion chamber in the direction of the output nozzle by introducing a positively charged electrode into the after-chamber. by the discharge nozzle and the application of an adjustable voltage in the voltage range V = (10 ... 500) KV between the positive electrode and the discharge nozzle. 4. Sistem de propulsie ionica conform revendicării 2 caracterizat prin aceea ca folosește un generator electric alimentat de la aceeași sursă de combustibil cu a motorului.4. Ion propulsion system according to claim 2, characterized in that it uses an electric generator powered from the same fuel source as the engine. 5. Sistem de propulsie ionica conform revendicării 2 caracterizat prin aceea ca folosește pentru catod un material cu emisie termoelectronica mare pentru creșterea gradului de ionizare in descărcare.5. Ion propulsion system according to claim 2, characterized in that it uses for the cathode a material with high thermoelectric emission for increasing the ionization degree in discharge.
ROA201101209A 2011-11-23 2011-11-23 Ionic propulsion system RO128535A2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201101209A RO128535A2 (en) 2011-11-23 2011-11-23 Ionic propulsion system
PCT/RO2011/000027 WO2013077756A1 (en) 2011-11-23 2011-11-28 Ionic propulsion system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201101209A RO128535A2 (en) 2011-11-23 2011-11-23 Ionic propulsion system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RO128535A2 true RO128535A2 (en) 2013-06-28

Family

ID=46829857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA201101209A RO128535A2 (en) 2011-11-23 2011-11-23 Ionic propulsion system

Country Status (2)

Country Link
RO (1) RO128535A2 (en)
WO (1) WO2013077756A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103912466B (en) * 2014-04-10 2016-06-22 西安若水电气设备有限公司 A kind of electrical fluid power propeller
CN111396276B (en) * 2020-03-16 2022-04-08 大连理工大学 Supersonic electric heating type stamping aerospace engine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6299678A (en) * 1985-10-25 1987-05-09 Kenji Matsuura Combined propulsion method and device for ion discharging device and ram jet engine and combustion gas accelerator by ion discharging device
US20020050719A1 (en) * 2000-06-12 2002-05-02 Caddell Robert I. Co-probe power generation system
US6644014B2 (en) * 2000-09-30 2003-11-11 Anthony Italo Provitola Electric thruster and thrust augmenter
US20050034464A1 (en) * 2003-08-11 2005-02-17 Gonzalez E. H. Jet aircraft electrical energy production system
WO2009154507A1 (en) * 2008-06-18 2009-12-23 Aleksey Vladimirovich Danilin Alternative current generator and hypersonic pulsating jet engine based on

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013077756A1 (en) 2013-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7509795B2 (en) Systems and methods for plasma propulsion
US10047732B2 (en) Electrothermal device for a propulsion system, especially for a turbojet, propulsion system comprising such an electrothermal device, and associated method
US20100186414A1 (en) Magnetic ion plasma annular injection combustor
KR20180050361A (en) Magnetohydrodynamic generator
CN210106081U (en) Solid ablation type magnetic plasma thruster
RO128535A2 (en) Ionic propulsion system
RU2633075C1 (en) Method for creating electric propulsion thrust
US3226592A (en) Apparatus for producing a high velocity jet consisting of a plasma of ions and electrons
CN104314692B (en) A kind of microwave surface ripple igniting combustion supporting device
RU2290736C1 (en) Method for generating electrical energy on board hypersonic flying vehicle and mhd generator used for the purpose
US8272221B2 (en) Hydrogen gas generator for jet engines
Schuresko et al. Development of a hydrogen electrothermal accelerator for plasma fueling
RU2406865C2 (en) Intermittent-cycle jet engine in mode of detonation fuel combustion with additional acceleration of gas volume charges with electromagnetic induction force
GB2517409A (en) An engine comprising a travelling wave magnetic field generator
US10436166B2 (en) Method for optimising combustion in combustion devices and device for performing the method
RU2397363C1 (en) Combine plasma-ion airjet engine
JP2500374B2 (en) Continuous multi-stage acceleration coaxial gun
RU2708218C2 (en) Method for optimizing combustion in fuel combustion devices and device for carrying out method
Kitaeva et al. Optimization of the AF-MPDT geometry and operating parameters for the low current to mass flow rate ratio regime
RU2534762C1 (en) Metal or metalloid nanoparticles plasmajet
CN111396276B (en) Supersonic electric heating type stamping aerospace engine
CN109779781B (en) Magnetic fluid control spray pipe for improving thrust of pulse detonation engine
RU2577076C2 (en) Low-temperature electrochemical generator
CN1293307A (en) Electromagnetic plasma propeller
CN220349950U (en) Spacecraft based on ultra-low orbit combined propulsion system