RU116912U1 - REACTIVE ENGINE DEVICE WITH VARIABLE TRACTION EFFICIENCIES - Google Patents

REACTIVE ENGINE DEVICE WITH VARIABLE TRACTION EFFICIENCIES Download PDF

Info

Publication number
RU116912U1
RU116912U1 RU2011144699/06U RU2011144699U RU116912U1 RU 116912 U1 RU116912 U1 RU 116912U1 RU 2011144699/06 U RU2011144699/06 U RU 2011144699/06U RU 2011144699 U RU2011144699 U RU 2011144699U RU 116912 U1 RU116912 U1 RU 116912U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
critical section
fuel
pressure
engine
oxidizer
Prior art date
Application number
RU2011144699/06U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Андреевич Енаев
Александр Юрьевич Преснов
Original Assignee
Александр Андреевич Енаев
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 Александр Андреевич Енаев filed Critical Александр Андреевич Енаев
Priority to RU2011144699/06U priority Critical patent/RU116912U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU116912U1 publication Critical patent/RU116912U1/en

Links

Landscapes

  • Supercharger (AREA)

Abstract

Устройство реактивного двигателя с изменяемым тяговым усилием, содержащее топливный бак, четыре камеры сгорания, четыре сопла, а также четыре топливные насоса и два нагнетателя с входными направляющими аппаратами для окислителя - атмосферного воздуха, отличающееся тем, что нагнетатели окислителя - атмосферного воздуха с входными направляющими аппаратами приводятся в движение от поршневого двигателя внутреннего сгорания, а из их корпусов выходят трубы, расширяющиеся в конечной части для образования полостей камер сгорания, оканчивающихся сужающимся соплом для выхода потока, а топливные насосы приводятся во вращение от электродвигателей. The device of a jet engine with variable thrust, containing a fuel tank, four combustion chambers, four nozzles, as well as four fuel pumps and two superchargers with inlet guide vanes for the oxidizer - atmospheric air, characterized in that the oxidizer blowers are atmospheric air with inlet guide vanes are driven by a reciprocating internal combustion engine, and pipes extend from their bodies, expanding at the end to form cavities of combustion chambers, ending in a converging nozzle for flow exit, and the fuel pumps are driven by electric motors.

Description

Полезная модель относится к реактивным установкам, содержащим двигатель иной, чем газовая турбина, и который приводит в действие нагнетатель и предназначено для использования на транспортных средствах с вертикальным взлетом и посадкой.The utility model relates to jet installations containing an engine other than a gas turbine, and which drives a supercharger and is intended for use on vehicles with vertical take-off and landing.

Известно устройство ракетного двигателя на твердом топливе, состоящее из камеры сгорания и реактивного сопла.A device for a solid fuel rocket engine consisting of a combustion chamber and a jet nozzle is known.

Недостатками устройства является кратковременность действия силы тяги, а также невозможность ее изменения. (см. Ю.В.Колесников //Детская энциклопедия. - 1974. №5. С.155-159.)The disadvantages of the device is the short duration of the traction force, as well as the impossibility of changing it. (see Yu.V. Kolesnikov // Children's Encyclopedia. - 1974. No. 5. P.155-159.)

Известно устройство турбореактивного двигателя, развивающего тягу за счет силы реакции (силы отдачи) струи газов, вырывающихся из сопла, включающее: компрессор, камеру сгорания, турбину и сопло. Компрессор предназначен для сжатия воздуха и подачи его в камеру сгорания. В камеру сгорания под давлением впрыскивают горючее и поджигают его. Турбина вращает через вал компрессор.A device is known for a turbojet engine developing thrust due to the reaction force (recoil force) of a jet of gases escaping from a nozzle, including: a compressor, a combustion chamber, a turbine and a nozzle. The compressor is designed to compress air and supply it to the combustion chamber. Fuel is injected into the combustion chamber under pressure and set on fire. The turbine rotates the compressor through the shaft.

Недостатком устройства является недолговечность турбины. (см. Л.В.Викторов// Детская энциклопедия. - 1974, №5. С.70-73.)The disadvantage of this device is the fragility of the turbine. (see L.V.Victorov // Children's Encyclopedia. - 1974, No. 5. P.70-73.)

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является устройство жидкостного реактивного двигателя, включающее камеры сгорания, в которых смешиваются и воспламеняются компоненты топлива, насосы окислителя, насосы горючего, подающие в камеры горючее и окислитель, бак топлива, выходные сопла.The closest device of the same purpose to the claimed utility model in terms of features is a liquid-propellant engine device including combustion chambers in which fuel components, oxidizer pumps, fuel pumps, fuel and oxidizer, fuel tank, and output nozzles are fed into the chambers.

Недостатками устройства является то, что в известном устройстве имеется необходимость хранить окислитель, необходимый для окисления горючего, что увеличивает массу двигателя на величину массы окислителя. (см. Ю.В.Колесников// Детская энциклопедия. - 1974. №5. С.155-159.), принято за прототип.The disadvantages of the device is that in the known device there is a need to store the oxidizing agent necessary for the oxidation of fuel, which increases the mass of the engine by the mass of the oxidizing agent. (see Yu.V. Kolesnikov // Children's Encyclopedia. - 1974. No. 5. P.155-159.), taken as a prototype.

Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание устройства реактивного двигателя, лишенного вышеизложенных недостатков, обладающего длительной работоспособностью и в котором обеспечивается возможность изменения тяговых усилий за счет изменения расхода топлива, подаваемого в камеры сгорания и высокая надежность, а также отсутствует необходимость в хранении окислителя.The problem to which the claimed utility model is directed is to create a jet engine device that is devoid of the above disadvantages, has long-term performance and which provides the ability to change traction by changing the fuel consumption supplied to the combustion chambers and high reliability, and there is no need for storage of oxidizing agent.

Указанный технический результат достигается тем, что в разновидности известного устройства реактивного двигателя, включающей топливный бак, четыре камеры сгорания, четыре сопла, а также четыре топливные насоса и два нагнетателя с входными направляющими аппаратами для окислителя - атмосферного воздуха приводятся в движение от поршневого двигателя внутреннего сгорания, а из их корпусов, выходят трубы, расширяющиеся в конечной части, для образования полостей камер сгорания, оканчивающихся сужающимся соплом для выхода потока, а топливные насосы приводятся во вращение от электродвигателей.The specified technical result is achieved by the fact that in a variation of the known device of a jet engine, including a fuel tank, four combustion chambers, four nozzles, as well as four fuel pumps and two superchargers with inlet guide vanes for the oxidizer - atmospheric air are driven by a piston internal combustion engine , and from their bodies, pipes expanding in the final part exit for the formation of cavities of the combustion chambers ending in a tapering nozzle for the exit of the flow, and fuel pumps are driven by electric motors.

На рисунке схематично изображено устройство реактивного двигателя с изменяемыми тяговыми усилиями, вид общий;The figure schematically shows the structure of a jet engine with variable traction, a general view;

Устройство состоит из топливного бака 1, поршневого двигателя внутреннего сгорания 2, правого нагнетателя с входным направляющим аппаратом 3, левого нагнетателя с входным направляющим аппаратом 4, четырех топливных насосов 5, четырех электродвигателей 6.The device consists of a fuel tank 1, a piston internal combustion engine 2, a right supercharger with an input guide apparatus 3, a left supercharger with an input guide apparatus 4, four fuel pumps 5, four electric motors 6.

При постоянных оборотах двигателя внутреннего сгорания 2, при постоянном давлении на входе в нагнетатели с поворотными входными направляющими аппаратами 3 и 4, при постоянном полном давлении в камерах сгорания, соответствующих расчетному режиму работы нагнетателей с высоким КПД и определенным расходом воздуха, а также выходу потока из сопел в расчетном режиме, когда расширение потока осуществляется до атмосферного давления и со скоростью в выходном сечении сопла близкой к скорости звука, увеличение подачи топлива в камеры сгорания, вследствие организованного в них процесса горения привело бы к возрастанию температуры, повышению давления и уменьшению расхода, вследствие более сильного расширения газов из-за повышения температуры, к выходу потока из сопел с недорасширением, т.е. с давлением выше атмосферного, вследствие чего появляется возможность вернуться к прежней величине давления воздуха в камере сгорания, но с большей температурой, а значит и к прежнему значению расхода воздуха, но не за счет снижения оборотов двигателя, а за счет расширения выходного сечения сопла, получив при этом уменьшение отрицательной тяги сопла, возникающей вследствие наличия давления на суживающихся стенках сопла, а вследствие этого и возрастание тяги двигателя, при сохранении затрачиваемой на вращение нагнетателей с поворотными входными направляющими аппаратами мощности.At constant revolutions of the internal combustion engine 2, at a constant pressure at the inlet of the superchargers with rotary inlet guide vanes 3 and 4, at a constant full pressure in the combustion chambers corresponding to the design mode of the superchargers with high efficiency and a certain air flow rate, as well as the flow exit nozzles in the design mode, when the flow expansion is carried out to atmospheric pressure and with a speed in the outlet section of the nozzle close to the speed of sound, an increase in the fuel supply to the combustion chambers The combustion process organized in them would lead to an increase in temperature, an increase in pressure, and a decrease in flow rate, due to a stronger expansion of gases due to an increase in temperature, and to the exit of a stream from nozzles with underexpansion, i.e. with a pressure higher than atmospheric, which makes it possible to return to the previous value of the air pressure in the combustion chamber, but with a higher temperature, and therefore to the previous value of the air flow, but not by reducing the engine speed, but by expanding the output section of the nozzle, having received at the same time, a decrease in the negative nozzle thrust arising due to the presence of pressure on the narrowing walls of the nozzle, and as a result, an increase in the engine thrust, while maintaining the rotational blowers with rotary input power guides.

Это показывает следующий сравнительный термодинамический расчет, проведенный для двух двигателей с одинаковыми давлениями в камере сгорания, с одинаковым расходом воздуха, но с различными температурами в камере сгорания, в предположении, что истечение газов из сопел осуществляется при числе Маха (M=1) и при атмосферном давлении, а скорости в камере сгорания малы и в них можно принять число Маха (М≈0),тогда:This is shown by the following comparative thermodynamic calculation carried out for two engines with the same pressure in the combustion chamber, with the same air flow rate, but with different temperatures in the combustion chamber, under the assumption that the outflow of gases from the nozzles occurs at the Mach number (M = 1) and at atmospheric pressure, and the velocities in the combustion chamber are small and the Mach number (M≈0) can be taken in them, then:

В камере сгорания для М≈0 из формулы (1):In the combustion chamber for M≈0 from the formula (1):

P - давление в сечении с некоторым числом М, Па;P is the pressure in cross section with a certain number of M, Pa;

P* - давление в критическом сечении где М=1, Па;P * is the pressure in the critical section where M = 1, Pa;

k=1,4 для воздуха;k = 1.4 for air;

М - число Маха;M is the Mach number;

будем иметь, что отношение давления в камере сгорания к давлению в критическом сечении равно:we will have that the ratio of the pressure in the combustion chamber to the pressure in the critical section is:

P - давление в сечении с числом М≈0 камеры сгорания, Па;P is the pressure in the cross section with the number M≈0 of the combustion chamber, Pa;

P* - давление в критическом сечении с числом M=1, Па;P * is the pressure in the critical section with the number M = 1, Pa;

Из чего следует, что при наличии в критическом сечении принятого в расчете давления P*=100000 Па, давление в камере сгорания будет составлять P=190000 Па.From which it follows that if there is a pressure P * = 100000 Pa in the critical section adopted in the calculation, the pressure in the combustion chamber will be P = 190,000 Pa.

Также при этом числе M=0 из формулы (3):Also, with this number M = 0 from formula (3):

Т - температура в сечении с числом M, °K;T is the temperature in cross section with the number M, ° K;

Т* - температура в критическом сечении где M=1, °K;T * is the temperature in the critical section where M = 1, ° K;

k=1,4 для воздуха;k = 1.4 for air;

М - число Маха;M is the Mach number;

отношение принятой в камере сгорания температуры T1=1073°K в первом случае и T2=673°K во втором случае к температуре в критическом сечении при M=0 составляет:the ratio of the temperature T 1 = 1073 ° K adopted in the combustion chamber in the first case and T 2 = 673 ° K in the second case to the temperature in the critical section at M = 0 is:

Т - температура в сечении с числом М≈0 камеры сгорания, °K;T is the temperature in the cross section with the number M≈0 of the combustion chamber, ° K;

Т* - температура в критическом сечении с числом M=1, °K;T * is the temperature in the critical section with the number M = 1, ° K;

Из чего следует, что температура в критическом сечении будет составлять в первом случае: , а во втором случае: .From which it follows that the temperature in the critical section will be in the first case: , and in the second case: .

Из чего можно определить плотность в критическом сечении в первом случае, для T1=1073°K в камере сгорания плотность:From which it is possible to determine the density in the critical section in the first case, for T 1 = 1073 ° K, the density in the combustion chamber:

- плотность в критическом сечении, кг/м3; - density in the critical section, kg / m 3 ;

- давление в критическом сечении, Па; - pressure in the critical section, Pa;

- газовая постоянная для воздуха; - gas constant for air;

а для T2=673°K во втором случае:and for T 2 = 673 ° K in the second case:

- плотность в критическом сечении, кг/м3; - density in the critical section, kg / m 3 ;

- давление в критическом сечении, Па; - pressure in the critical section, Pa;

- газовая постоянная для воздуха; - gas constant for air;

Скорость звука в адиабатически и изоэнтропически заторможенном газе в первом случае составит:The speed of sound in an adiabatically and isentropically inhibited gas in the first case will be:

- скорость звука в адиабатически и изоэнтропически заторможенном газе, м/с; - sound speed in adiabatically and isentropically inhibited gas, m / s;

k=1,4 для воздуха;k = 1.4 for air;

- газовая постоянная для воздуха; - gas constant for air;

- температура в критическом сечении с числом M=1, °K; - temperature in the critical section with the number M = 1, ° K;

а скорость в критическом сечении составит:and the velocity in the critical section is:

- скорость в критическом сечении, м/с; - velocity in the critical section, m / s;

k=1,4 для воздуха;k = 1.4 for air;

- скорость звука в адиабатически и изоэнтропически заторможенном газе, м/с; - sound speed in adiabatically and isentropically inhibited gas, m / s;

Скорость звука в адиабатически и изоэнтропически заторможенном газе во втором случае составит:The speed of sound in an adiabatically and isentropically inhibited gas in the second case will be:

- скорость звука в адиабатически и изоэнтропически заторможенном газе, м/с; - sound speed in adiabatically and isentropically inhibited gas, m / s;

k=1,4 для воздуха;k = 1.4 for air;

- газовая постоянная для воздуха; - gas constant for air;

- температура в критическом сечении с числом M=1, °К; - temperature in the critical section with the number M = 1, ° K;

а скорость в критическом сечении составит:and the velocity in the critical section is:

- скорость в критическом сечении, м/с; - velocity in the critical section, m / s;

k=1,4 для воздуха;k = 1.4 for air;

- скорость звука в адиабатически и изоэнтропически заторможенном газе, м/с; - sound speed in adiabatically and isentropically inhibited gas, m / s;

Тогда площадь критического сечения сопла составит в первом случае:Then the critical sectional area of the nozzle will be in the first case:

F1 - площадь критического сечения сопла, м2;F 1 - the critical section area of the nozzle, m 2 ;

G - расход воздуха, кг/с;G - air flow, kg / s;

- плотность в критическом сечении, кг/м3; - density in the critical section, kg / m 3 ;

- скорость в критическом сечении, м/с; - velocity in the critical section, m / s;

Тогда площадь критического сечения сопла составит во втором случае:Then the critical sectional area of the nozzle will be in the second case:

F2 - площадь критического сечения сопла, м2;F 2 - the critical section area of the nozzle, m 2 ;

G - расход воздуха, кг/с;G - air flow, kg / s;

- плотность в критическом сечении, кг/м3; - density in the critical section, kg / m 3 ;

- скорость в критическом сечении, м/с; - velocity in the critical section, m / s;

Тогда тяга двигателя в первом случае составит не менее чем:Then the engine thrust in the first case will be at least:

G - расход воздуха, кг/с;G - air flow, kg / s;

- скорость в критическом сечении, м/с; - velocity in the critical section, m / s;

, а во втором случае тяга двигателя будет составлять не менее чем:, and in the second case, the engine thrust will be no less than:

G - расход воздуха, кг/с;G - air flow, kg / s;

- скорость в критическом сечении, м/с; - velocity in the critical section, m / s;

Из данного сравнительного расчета видно, что у обоих вариантов двигателей одинаковы значения расхода воздуха, одинаково давление в камерах сгорания, но имеется отличие температур в камерах сгорания, из-за чего у варианта с более высокой температурой площадь критического сечения, скорость истечения и тяга выше.It can be seen from this comparative calculation that both engine versions have the same air flow rates, the same pressure in the combustion chambers, but there is a difference in temperature in the combustion chambers, which is why the version with a higher temperature has a critical cross-sectional area, flow rate and draft are higher.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания 2 вращает нагнетатели с поворотными входными направляющими аппаратами 3 и 4, всасывающие атмосферный воздух, топливные насосы 5 нагнетают топливо из топливного бака 1 в камеры сгорания, где осуществляется горение с образованием продуктов сгорания, и их выход в атмосферу через сужающиеся сопла.The piston internal combustion engine 2 rotates the superchargers with rotary inlet guide vanes 3 and 4, which suck in atmospheric air, the fuel pumps 5 pump fuel from the fuel tank 1 into the combustion chambers, where combustion with the formation of combustion products is carried out, and they are released into the atmosphere through tapering nozzles.

Изменяя количество топлива, поступающего в камеры сгорания, за счет изменения оборотов электродвигателей 6 управляют возникающими тяговыми усилиями. Изменяя угол установки входных поворотных направляющих аппаратов, осуществляют управление возникающим крутящим моментом.By changing the amount of fuel entering the combustion chamber, by changing the speed of the electric motors 6 control the resulting traction. Changing the installation angle of the input rotary guide vanes, control the emerging torque.

Claims (1)

Устройство реактивного двигателя с изменяемым тяговым усилием, содержащее топливный бак, четыре камеры сгорания, четыре сопла, а также четыре топливные насоса и два нагнетателя с входными направляющими аппаратами для окислителя - атмосферного воздуха, отличающееся тем, что нагнетатели окислителя - атмосферного воздуха с входными направляющими аппаратами приводятся в движение от поршневого двигателя внутреннего сгорания, а из их корпусов выходят трубы, расширяющиеся в конечной части для образования полостей камер сгорания, оканчивающихся сужающимся соплом для выхода потока, а топливные насосы приводятся во вращение от электродвигателей.
Figure 00000001
A variable-thrust jet engine device comprising a fuel tank, four combustion chambers, four nozzles, as well as four fuel pumps and two superchargers with inlet guide vanes for the oxidizer - atmospheric air, characterized in that the oxidizer blowers are atmospheric air with inlet guide vanes driven by a reciprocating internal combustion engine, and pipes extending in the final part to form the cavities of the combustion chambers exit from their bodies with a tapering nozzle for the exit of the stream, and the fuel pumps are driven by electric motors.
Figure 00000001
RU2011144699/06U 2011-11-03 2011-11-03 REACTIVE ENGINE DEVICE WITH VARIABLE TRACTION EFFICIENCIES RU116912U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011144699/06U RU116912U1 (en) 2011-11-03 2011-11-03 REACTIVE ENGINE DEVICE WITH VARIABLE TRACTION EFFICIENCIES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011144699/06U RU116912U1 (en) 2011-11-03 2011-11-03 REACTIVE ENGINE DEVICE WITH VARIABLE TRACTION EFFICIENCIES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU116912U1 true RU116912U1 (en) 2012-06-10

Family

ID=46680296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011144699/06U RU116912U1 (en) 2011-11-03 2011-11-03 REACTIVE ENGINE DEVICE WITH VARIABLE TRACTION EFFICIENCIES

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU116912U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7485981B2 (en) Aircraft combination engines complemental connection and operation
US7690189B2 (en) Aircraft combination engines inlet airflow control system
EP3066304B1 (en) Axial fluid machine and method for power extraction
US10563616B2 (en) Gas turbine engine with selective flow path
CN204663701U (en) A kind of exhaust mixer of turbofan engine
US20210140641A1 (en) Method and system for rotating detonation combustion
WO2012019419A1 (en) Wind-driven turbine ramjet engine
US3396538A (en) Water injection for thrust augmentation
CN102619642B (en) Efficient turbojet engine
CN108626026A (en) A kind of novel microminiature fan postposition fanjet
RU2620736C1 (en) Method of organising working process in turbojet engine with continuously-detonating combustion chamber and device for its implementation
RU116912U1 (en) REACTIVE ENGINE DEVICE WITH VARIABLE TRACTION EFFICIENCIES
CN2620100Y (en) Combined fanjet
RU2418969C2 (en) Turbojet engine
CN202001139U (en) Stamping engine with pneumatic turbine
CN208734454U (en) A kind of novel microminiature fan postposition fanjet
AU2013325122B2 (en) Thrust propulsion system
CN105927421A (en) Venturi jet engine
RU2433292C1 (en) Aircraft conrod-free fan engine
RU2645373C1 (en) Turbo-jet engine and control method thereof
CN202091057U (en) Turbine jet engine with high efficiency
RU2386829C1 (en) Hypersonic turbo ejector engine
RU2405959C1 (en) Method of gas generation for creation of thrust in air jet engine with multi-stage axial compressor and air jet engine
RU2517971C1 (en) Nozzle-free solid-propellant rocket engine
RU2070651C1 (en) Jet engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20131104