RU10222U1

RU10222U1 - RECTANGULAR AIR-REACTIVE ENGINE WITH MECHANICAL SYSTEM FOR FEEDING A PRE-LIQUID POWDERED POWDER

Info

Publication number: RU10222U1
Application number: RU98115555/20U
Authority: RU
Inventors: Д.А. Бажин; А.В. Крутогорский; А.Н. Кузнецов; С.В. Марков; К.Л. Поляков; В.Н. Федорец
Original assignee: Саратовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск
Priority date: 1998-08-17
Filing date: 1998-08-17
Publication date: 1999-06-16

Abstract

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с механической системой подачи псевдоожиженного порошкообразного горючего, состоящий из камеры сгорания с соплом внешнего расширения, системы запуска и системы подачи горючего, включающей реактивную турбину, установленную консольно и соосно соплу внешнего расширения в районе выходного среза сопла, и исполнительный орган, отличающийся тем, что исполнительный орган выполнен в виде шнека, помещенного с зазором в цилиндрический стакан, установленный на заднем днище топливного бака, а переднее днище представляет собой подвижный газопроницаемый поршень с односторонним ограничителем от продольного перемещения.A ramjet engine with a mechanical fluidized powder fuel supply system, consisting of a combustion chamber with an external expansion nozzle, a start system and a fuel supply system including a jet turbine mounted cantilever and coaxially with an external expansion nozzle in the area of the nozzle exit section, and an actuator, characterized in that the executive body is made in the form of a screw placed with a gap in a cylindrical glass mounted on the rear bottom of the fuel tank, and the front bottom ische is a movable gas-permeable piston with a one-way limiter against longitudinal movement.

Description

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с механической сисюмой подачи псевдоожиженного порошкообразного горючегоA ramjet engine with a mechanical fluidized powder fuel system

Полезная модель отнооитоя к реактивным двигателям, для работы которых используются пылевидные топлива.A useful model for jet engines for which pulverized fuels are used.

Псевдоожижение порошкообразных компонентов топлива является наиболее перспективным решением проблемы применения высокоэнергетических твердых элементов и соединений в ракетной технике.The fluidization of the powdered components of the fuel is the most promising solution to the problem of using high-energy solid elements and compounds in rocket technology.

Топлива на основе псевдоожиженных компонентов могут обеспечить более высокие значения удельного импульса, чем хранимые жидкостные, твердые, гибридные и гелеобразные топлива. Они более удобны и безопасны в обращении, хранении и снаряжении. В отличай от традиционных видов топлива псевдоожиженные порошкообразные компоненты можно хранить как при очень низких, так и при очень высоких температурах.Fluids based on fluidized components can provide higher specific impulse values than stored liquid, solid, hybrid and gel fuels. They are more convenient and safer to handle, store and equip. Unlike traditional fuels, fluidized powder components can be stored at both very low and very high temperatures.

Ракетные двигатели на псевдовжиженных порошкообразных топливах достаточно просты по конструкции, надежны и имеют небольшую массу. Топливные компоненты обычно хранятся в отдельных баках, снабженных вытеснительной системой подачи. Для приведения порошка в псевдоожиженное состояние используется, как правило, газообразный компонент. При его вводе в топливный бак порошок суспензируется и масса приобретает структуру взвеси. Под гидростатическим напором она вытекает из бака и подается по трубопроводам через клапанные системы в камер|Г сгорания.Fluid-propellant rocket propellant rocket engines are fairly simple in design, reliable and lightweight. Fuel components are usually stored in separate tanks equipped with a displacement feed system. As a rule, a gaseous component is used to bring the powder into a fluidized state. When it is introduced into the fuel tank, the powder is suspended and the mass acquires a suspension structure. Under hydrostatic pressure, it flows out of the tank and is piped through valve systems to the combustion chambers.

МПК F 02 к 9/70IPC F 02 to 9/70

Потенциальной областью применения псевдоосижвнных компонентов топлива являются ракетно-прямоточные двигатели, а также дозвуковые л сверхзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД), для тактических ракет с ИВРд применение таких топлив(по заруоежнкм данным)может увеличить расчетную дальность полета на 21% по сравнению с гелеобразным топливом или на 40 по сравнению с углеводородными горючими.The potential applications of the pseudo-liquid components of the fuel are ramjet engines, as well as supersonic and supersonic ramjet engines, for tactical missiles with air-launched engines, the use of such fuels (according to foreign data) can increase the estimated flight range by 21% compared with gel fuel or 40 compared to hydrocarbon fuels.

Наибольшее распространение для подачи псевдоожижениого порошкового горючего (ППГ) нашла вытеснительная система. Наиболее типичной конструкцией двигателя на ППГ является устройство, описанное в патенте США , 1974 (Ы АРд. 1975. реферат 4.34.95 П).The largest distribution for the supply of fluidized powder fuel (BCP) was found by the displacement system. The most typical engine design on the BCP is the device described in US patent, 1974 (S ARD. 1975. abstract 4.34.95 P).

Наиболее близкой по принципу работы и техническому устройству является конструкция камеры сгорания модельного газогенератора, использующего в качестве топлива псевдоожиженные порошки перхлората аммония и полиэтилена (АХАЛ Paper. 1972, , II94, p.p. I..,7 или журнал Вопросы ракетной техники №9, 1974). Топливные компоненты в ней загружены в цилиндрические емкости, выполненные из нержавеющей стали. И емкости компоненты топливе подаются через инжекторы в форкамеру форсуночной головки, где приисходит соударение псевдоожиженных потоков. Начальное воспламенение топлива происходит в форкамере посредством свечи зажигания. Однако использовать данную схему камеры сгорания применительно к летательным аппаратам, имеющих ПВРд с механической системой подачи ППГ, не представляется возможным иэ-sa низкого давления подаваемых компонентовThe closest to the principle of operation and technical device is the design of the combustion chamber of a model gas generator using fluidized powders of ammonium perchlorate and polyethylene as fuel (AHAL Paper. 1972,, II94, pp I .., 7 or the journal Voprosy rocketry No. 9, 1974) . The fuel components in it are loaded into cylindrical containers made of stainless steel. And capacitance components of the fuel are fed through the injectors into the pre-chamber of the nozzle head, where the collision of the fluidized flows. The initial ignition of the fuel occurs in the prechamber by means of a spark plug. However, it is not possible to use this scheme of the combustion chamber as applied to aircraft with ramjet engines with a mechanical feed system for gas supply systems;

Задача полезной модели состоит в уменьшении габаритномассовых характеристик летательных аппаратов.The objective of the utility model is to reduce the overall mass characteristics of aircraft.

Решение поставленной задачи осуществляется за счет использования псевдоокиженных порошкообразных топлив в конструкции ПВРД,The solution to this problem is carried out through the use of fluidized powder fuels in the design of ramjet,

Поставленная цель достигается тем, что система подачи ППГ включает реактивную турбину, установленную консольно и соосно соплу внешнего расширения в районе выходного среза сопла и исполнительный орган, выполненный в виде ншека, помещенного с зазором в цилиндрический стакан, установленный на заднем днище топливного бака, а переднее днище представляет собой подвижный газопроницаемый поршень с односторонним ограничителем от продольного перемещения.This goal is achieved by the fact that the BCP feed system includes a jet turbine mounted cantilever and coaxial to the external expansion nozzle in the region of the nozzle exit cut and an actuator made in the form of a nsheck, placed with a gap in a cylindrical glass mounted on the rear bottom of the fuel tank, and the front the bottom is a movable gas-permeable piston with a one-way limiter against longitudinal movement.

На чертеже представлена схема прямоточного воздушнореактивного двигателя с механической системой подачи ППГ, которая состоит из следующих основных частей и систем: силовых элементов двигателя, образующих камеру сгоранля, а также систем подачи горючего и систему запуска.The drawing shows a diagram of a ramjet engine with a mechanical BCP feed system, which consists of the following main parts and systems: engine power elements forming the combustion chamber, as well as fuel supply systems and a launch system.

К основным силовым элементам двигателя относятся камера сгорания и сопло внешнего расширения 2, образованные Бнешним 3 и внутренним 4 корпусами, скрепленные между собой пилонами 5. Причем камера сгорания I образована межкорпусным пространством цилиндрической формы, а сопло внешнего расширения 2 образовано центральным телом и юбкой корпуса J. Система подачи ППТ представляет собой туроину 6, установленную на валу 7 со инеком 8, помещенным в стакан 9, установленный на неподвижном днище iO,The main power elements of the engine include the combustion chamber and the nozzle of the external expansion 2, formed by the External 3 and the inner 4 bodies, fastened together by pylons 5. Moreover, the combustion chamber I is formed by a cylindrical interbody space, and the nozzle of the external expansion 2 is formed by the central body and the skirt of the body J The PPT feed system is a turoin 6 mounted on a shaft 7 with an insem 8 placed in a glass 9 mounted on a fixed bottom iO,

Порошкообразное топливо I находится в топливном баке, образованным неподвижнвм днищем 10 и подвижным передним днищем 12, представляющим собой газопроницательннй поршень с односторонним ограничителем продольного перемещения .3.Powdered fuel I is located in the fuel tank, formed by a fixed bottom 10 and a movable front bottom 12, which is a gas-permeable piston with a one-way longitudinal displacement limiter. 3.

Система запуска представляет собой твердпгоплит ннй заряд стартоБОГв двигателя 14, размещенный в канале воздухосборника15покрытыйтеплозащитным покрытием 16, Кроме того, в канале камеры сгорания I размещены пилоны, в которые установлены форсунки 17, предназначенные для подачи ППГ в камеру его.ранил.The start-up system is a solid-state charge of the start-GOGV engine 14, located in the channel of the air intake 15 covered with a heat-shielding coating 16, in addition, pylons are placed in the channel of the combustion chamber I, in which nozzles 17 are installed for supplying the BCP to its chamber.

В исходном состоянии бак заправлен ПЦГ, поршень находится в верхнем (по схеме) положении, канал воздухозабонрника перекрыт твердотопливиым зарядом с нанесенным на его поверхность теплозащитным покрытием.In the initial state, the tank is filled with PCG, the piston is in the upper (according to the scheme) position, the air intake channel is blocked by a solid fuel charge with a heat-protective coating applied to its surface.

Работает двигатель следующим образом. При подаче команды на запуск двигателя, происходит воспламенение твердотопливного заряда 14, Образовавшиеся газы, истекая из сопла внешнего расширения 2, раскручивают турбину 6. При этом вал 7 со шнеком 8 начинает вращаться. ППГ II с помощью шнека 8 через форсунки 17 nocTynaef в камеру сгорания I.The engine operates as follows. When giving a command to start the engine, ignition of the solid fuel charge 14 occurs. The resulting gases, flowing from the nozzle of the external expansion 2, untwist the turbine 6. In this case, the shaft 7 with the screw 8 starts to rotate. BCP II using a screw 8 through nozzles 17 nocTynaef in the combustion chamber I.

Образовавшиеся во время совместного горения твердотопливного заряда 14 и ППГ II газы, истекая из сопла внешнего расширения, создают силу тяги, под действием которой летвтеаьный аппарат начинает перемещаться, обеспечивая стартовый режнм его работы. Набегающий поток воздуха попадает в полость над подвижным днищем газопроницательным поршнем) 12, Под действиемThe gases formed during the joint burning of the solid propellant charge 14 and BCP II, flowing out from the external expansion nozzle, create a traction force, under the influence of which the flying machine begins to move, providing the starting mode of its operation. The incoming air stream enters the cavity above the moving bottom of the gas-permeable piston) 12, Under the action

силы инерции и силы, создаваемой скоростным напором воздуха, подвижное днище 12 постоянно поджимается к поверхности ППГ,the inertia force and the force created by the high-speed air pressure, the movable bottom 12 is constantly pressed to the surface of the BCP,

что исключает возможность образования воздушных пустот. При вводе в топливный бак воздуха через гащепроницаемы поршень 12 ППГ суспензирует и приобретает структуру взвеси. Таким образом псевдоожиженное порошкообразное горючее начинает беспрерывно подаваться в камеру сгорания I.which eliminates the possibility of the formation of air voids. When air is introduced into the fuel tank through a gas-tight permeable piston 12, the PPG suspends and acquires a suspension structure. Thus, the fluidized powdered fuel begins to be continuously supplied to the combustion chamber I.

5 дальнейшем под влиянием высокой температуры продуктов сгорнния и давления набегающего потока воздуха теплозащитное покрытие 16 разрушается и встречный поток воздуха устремляется в камер/ егорвния I, где соединяется в требуемом соотношении с нагретым до необходимой температуры ППГ, образуя рабочую смесь сгорающую в камере сгорания I. Работа двигателя осуществляется до полного выгорания ППГ,5 further, under the influence of the high temperature of the products of combustion and the pressure of the incoming air flow, the heat-shielding coating 16 is destroyed and the oncoming air stream rushes into the chambers / water I, where it is connected in the required ratio with the BCP heated to the required temperature, forming a working mixture burning in the combustion chamber I. Operation the engine is carried out until the BCP is completely burned out,

Предложенная схема ПВРД с механической системой подачи ППГ способствует разработке летательных аппаратов с улучшенными габаритно-массовыми характеривтиками и более высоким значением удельного импульса.The proposed ramjet scheme with a mechanical BCP feed system contributes to the development of aircraft with improved overall mass characteristics and a higher specific impulse.

Claims

A ramjet engine with a mechanical fluidized powder fuel supply system, consisting of a combustion chamber with an external expansion nozzle, a start system and a fuel supply system including a jet turbine mounted cantilever and coaxially with an external expansion nozzle in the area of the nozzle exit section, and an actuator, characterized in that the executive body is made in the form of a screw placed with a gap in a cylindrical glass mounted on the rear bottom of the fuel tank, and the front bottom ische is a movable gas-permeable piston with a one-way limiter against longitudinal movement.