RU202545U1

RU202545U1 - Эжекторный усилитель тяги

Info

Publication number: RU202545U1
Application number: RU2020135468U
Authority: RU
Inventors: Василий Иванович Богданов; Алексей Константинович Дормидонтов; Владимир Васильевич Яковлев
Original assignee: Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн"
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2021-02-24

Abstract

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно к конструкции эжекторных усилителей реактивной тяги.Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение коэффициента усиления тяги.Технический результат достигается тем, что эжекторный усилитель тяги содержит кольцевой эжекторный канал, выполненный с переменным поперечным сечением, и установленное в нем устройство подачи активной струи газа, соединенное с каналом подвода газа, в отличие от известного, устройство подачи активной струи газа выполнено в виде пульсатора, содержащего корпус с наружной и внутренней стенками, в которых выполнены впускной и выпускной каналы, а внутри корпуса расположено подпружиненное полое центральное тело, установленное с возможностью возвратно-поступательного перемещения, которое образует с наружной стенкой корпуса сверхзвуковое сопло, сообщающееся с эжекторным каналом, а с внутренней стенкой корпуса образует полость, сообщающуюся через впускной канал с каналом подвода газа, при этом выпускной канал сообщается с эжекторным каналом.

Description

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно к конструкции эжекторных усилителей реактивной тяги.

Известен эжекторный увеличитель тяги (описание изобретения к патенту РФ № 1676310, МПК F02K1/36, опубл.27.12.1995).

Эжекторный увеличитель реактивной тяги содержит устройство подачи активной струи, камеру смешения, диффузор, установленный за последней, и, выполненную в виде части тора, камеру завихрения, размещенную на входе камеры смешения. С целью повышения коэффициента усиления тяги увеличитель тяги снабжен кольцевым коллектором, соединенным с выходом активного сопла и двумя кольцевыми криволинейными каналами, подключенными входами к кольцевому коллектору, а выходами, соответственно, к камере завихрения и диффузору. Поверхность камеры смешения выполнена в виде части поверхности кольцевого крыла. Изобретение позволяет повысить уровень тяги реактивного двигателя, при этом коэффициент усиления тяги К_У может составить 1,8.

Использование такого эжекторного увеличителя реактивной тяги ограничено, так как приводит к увеличению лобового сопротивления.

Наиболее близким к предлагаемому является эжекторный усилитель тяги, содержащий кольцевой эжекторный канал, выполненный с переменным поперечным сечением, и установленное в нем устройство подачи активных струй газа с каналом подвода газа (описание изобретения к патенту РФ № 2150593, МПК F02K1/36, F02C3/32, опубл. 10.06.2000).

Активное сопло выполнено в виде многосоплового устройства, образующего с кольцевым эжекторным каналом, выполненным в виде камеры смешения, входной участок и участок смешения. При эжектировании газа внутри камеры создается давление меньше внешнего атмосферного, и дополнительная осевая составляющая силы от разности внутреннего и внешнего давлений, возникающая на внутренней стенке камеры, имеет одно направление с основной тягой. На экспериментальной модели такого эжекторного усилителя тяги получен коэффициент усиления тяги К_У= 2,2.

Известные устройства имеют относительно невысокие КПД, т.к. при стационарном течении передача энергии к эжектируемому потоку производится вязкостным способом.

Технической задачей полезной модели является создание эжекторного усилителя тяги, в котором реализуется высокоэффективный волновой способ передачи энергии (Кудрин О. И., Квасников А. В., Челомей В. Н. Открытие № 314. Явление аномально высокого прироста тяги в газовом эжекционном процессе с пульсирующей активной струей // Вестник АН СССР. – 1986. – № 10).

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение коэффициента усиления тяги К_У за счет использования в качестве устройства подачи активной струи газа пульсатора (золотникового устройства) с возвратно-поступательным принципом действия.

Технический результат достигается тем, что эжекторный усилитель тяги содержит кольцевой эжекторный канал, выполненный с переменным поперечным сечением, и установленное в нем устройство подачи активной струи газа, соединенное с каналом подвода газа, в отличие от известного, устройство подачи активной струи газа выполнено в виде пульсатора, содержащего корпус с наружной и внутренней стенками, в которых выполнены впускной и выпускной каналы, а внутри корпуса расположено подпружиненное полое центральное тело, установленное с возможностью возвратно-поступательного перемещения, которое образует с наружной стенкой корпуса сверхзвуковое сопло, сообщающееся с эжекторным каналом, а с внутренней стенкой корпуса образует полость, сообщающуюся через впускной канал с каналом подвода газа, при этом выпускной канал сообщается с эжекторным каналом.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:

фиг. 1 – схема предлагаемого эжекторного усилителя тяги;

фиг. 2 – схема пульсатора в положении «открыто»;

фиг. 3 – схема пульсатора в положении «закрыто».

Эжекторный усилитель тяги (фиг. 1) содержит кольцевой эжекторный канал 1, выполненный с переменным поперечным сечением, в котором установлено устройство подачи активной струи газа, выполненное в виде пульсатора 2. Пульсатор соединен с каналом 3 подвода газа.

Пульсатор 2 содержит корпус 4 с наружной 5 и внутренней 6 стенками. Во внутренней стенке 6 корпуса, расположенной вдоль горизонтальной оси усилителя тяги, выполнены два канала: впускной канал 7, сообщающийся с каналом 3 подвода газа, и выпускной канал 8, сообщающийся с эжекторным каналом 1.

Внутри корпуса 4 на его внутренней стенке 6 расположено осесимметричное подпружиненное полое центральное тело 9, установленное с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль его оси. При этом центральное тело 9 образует с наружной стенкой 5 корпуса сверхзвуковое осесимметричное сопло, сообщающееся с эжекторным каналом 1.

Центральное тело образует с внутренней стенкой 6 две полости – 10 и 11. Полость 10 сообщается с впускным каналом 7. Полость 11 сообщается с выпускным каналом 8. В полости 11 установлена пружина 12.

В исходном положении «открыто» полости 10 и 11 не сообщаются друг с другом. При сжатии пружины при работе устройства (положение «закрыто») полости 10 и 11 сообщаются друг с другом, например, посредством кольцевого канала (канавки) 13 или нескольких каналов (отверстий).

Эжекторный усилитель тяги работает следующим образом.

Рабочий процесс начинается в положении «открыто» (фиг. 2), когда пружина 12 отжимает центральное тело 9 вперед (в направлении входа газа в пульсатор).

При работе двигателя к пульсатору 2 через канал 3 осуществляется подвод газа (рабочего тела), который через впускной канал 7 заполняет полость 10, давление на внутренней поверхности центрального тела 9 увеличивается и оно перемещается назад (в направлении выхода газа из пульсатора) до положения «закрыто», пружина 12 сжимается.

В положении «закрыто» (фиг. 3) полости 10 и 11 сообщаются, и газ из полости 10 перетекает в полость 11 и далее через выпускной канал 8 в эжекторный канал 1 или в окружающую среду. Давление в полости 10 уменьшается, и под действием пружины 12 центральное тело 9 перемещается вперед до положения «открыто» (фиг.2). Так реализуется возвратно-поступательное перемещение центрального тела 9. В положении «открыто» активная струя газа через сверхзвуковое сопло истекает в эжекторный канал, где эжектирует основной поток воздуха, поступающий из окружающей среды.

Далее рабочий процесс повторяется. За счет периодического истечения рабочего тела через устройство подачи активной струи газа, выполненное в виде пульсатора, реализуется пульсирующая подача активной струи в кольцевой эжекторный канал (фиг. 1).

Согласно Научному открытию № 314 при эжектировании основного потока воздуха пульсирующей активной струей происходит высокий прирост реактивной тяги. В эжекторном канале возникает течение разделенных (слабо смешивающихся) структур газа с преимущественным увеличением дополнительной массы в волнах разрежения, характеризующимся малой диссипацией энергии. При этом КПД эжектирования может достигать 0,75. Оптимальные рабочую частоту пульсаций, скважность и цикловую массу в зависимости от размерности задают геометрические параметры пульсатора.

На предлагаемом эжекторном усилителе тяги с пульсатором возможно получение коэффициента усиления тяги К_У= 3,4.

Claims

Эжекторный усилитель тяги, содержащий кольцевой эжекторный канал, выполненный с переменным поперечным сечением, и установленное в нем устройство подачи активной струи газа, соединенное с каналом подвода газа, отличающийся тем, что устройство подачи активной струи газа выполнено в виде пульсатора, содержащего корпус с наружной и внутренней стенками, в которых выполнены впускной и выпускной каналы, а внутри корпуса расположено подпружиненное полое центральное тело, установленное с возможностью возвратно-поступательного перемещения, которое образует с наружной стенкой корпуса сверхзвуковое сопло, сообщающееся с эжекторным каналом, а с внутренней стенкой корпуса образует две полости, одна из которых сообщается через впускной канал с каналом подвода газа, а вторая сообщается с выпускным каналом, при этом полости выполнены таким образом, что они не сообщаются друг с другом при исходном положении центрального тела и сообщаются при перемещении центрального тела в направлении выхода газа из пульсатора и сжатии пружины, при этом выпускной канал сообщается с эжекторным каналом.