RU2070651C1

RU2070651C1 - Jet engine

Info

Publication number: RU2070651C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Вяйнович Гявгянен
Original assignee: Юрий Вяйнович Гявгянен
Priority date: 1992-07-01
Filing date: 1992-07-01
Publication date: 1996-12-20

Abstract

FIELD: engine plants of flying vehicles and aerospace systems. SUBSTANCE: engine has combustion chamber, inlet and outlet nozzles, mixing chamber and combustion product swirler which brings combustion chamber in communication with mixing chamber, central body and circular passage connecting the swirler with mixing chamber. EFFECT: enhanced reliability. 12 cl, 20 dwg

Description

Изобретение относится к реактивным двигателям и может найти применение в качестве двигательной установки летательных аппаратов (ЛА) и аэрокосмических систем (АКС). The invention relates to jet engines and may find application as a propulsion system of aircraft (LA) and aerospace systems (ACS).

Известен реактивный ракетный, двигатель, содержащий камеру сгорания и реактивное сопло [1]
Недостаток известного устройства малая величина удельного импульса по сравнению с воздушно-реактивными двигателями (ВРД), значительное аэродинамическое сопротивление и невозможность создания дополнительной тяги за счет всасывания и ускорения окружающей среды.Known jet rocket engine containing a combustion chamber and a jet nozzle [1]
A disadvantage of the known device is the small specific impulse in comparison with air jet engines (WFD), significant aerodynamic drag and the inability to create additional traction due to suction and acceleration of the environment.

Известен пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (ПУВРД), содержащий впускные клапаны, камеру сгорания и реактивное сопло [1]
Недостаток известного устройства наличие подвижных элементов, пульсирующий характер и невысокий уровень тяги, большое аэродинамическое сопротивление при закрытых клапанах, ограниченная область применения при скорости полета меньше звуковой и только в условиях среды с окислительной способностью.Known pulsating jet engine (PUVRD) containing inlet valves, a combustion chamber and a jet nozzle [1]
The disadvantage of the known device is the presence of movable elements, a pulsating nature and a low level of traction, high aerodynamic drag with closed valves, a limited scope at a flight speed less than sound and only in an environment with oxidizing ability.

Известен прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД), содержащий заборное и реактивное сопла, камеру сгорания [1]
Недостаток известного двигателя отсутствие стартовой тяги, малая величина тяги при скорости полета менее 500 км/час, малая экономичность при дозвуковых скоростях полета, а также необходимость применения дополнительных разгонных устройств и невозможность функционирования в условиях окружающей среды, не обладающей окислительной способностью.Known ramjet engine (ramjet), containing the intake and jet nozzle, the combustion chamber [1]
A disadvantage of the known engine is the lack of starting thrust, low thrust at a flight speed of less than 500 km / h, low profitability at subsonic flight speeds, as well as the need for additional acceleration devices and the inability to function in an environment that does not have oxidative ability.

Известен турбореактивный двигатель (ТРД), содержащий камеру сгорания, компрессор, турбину, заборное и выходное реактивное сопла [1]
Недостаток известного устройства ограниченная область применения, так как при скорости полета ЛА М 3 температура воздуха, поступающего из компрессора, становится высокой, а возможный подогрев газов в камерах сгорания незначителен.Known turbojet engine (turbojet engine) containing a combustion chamber, compressor, turbine, intake and output jet nozzle [1]
A disadvantage of the known device is the limited scope, since at the flight speed of an aircraft M 3 the temperature of the air coming from the compressor becomes high, and the possible heating of gases in the combustion chambers is negligible.

Известен реактивный двигатель, содержащий корпус, камеру сгорания, образующие центральную проточную часть заборное сопло, камеру смешения и выходное сопло, завихритель продуктов сгорания, сообщающий камеру сгорания с камерой смешения [2]
Известный двигатель имеет недостатки значительные габариты и массу, а также невысокий удельный импульс при работе ЖРД.Known jet engine containing a housing, a combustion chamber, forming a central flow part of the intake nozzle, a mixing chamber and an output nozzle, a swirl of combustion products, communicating the combustion chamber with the mixing chamber [2]
The known engine has the disadvantages of significant dimensions and weight, as well as a low specific impulse during operation of the rocket engine.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. расширение функциональных возможностей и повышение эффективности. The objective of the invention is to remedy these disadvantages, i.e. enhanced functionality and increased efficiency.

Указанная задача достигается тем, что в известном реактивном двигателе, содержащем камеру сгорания и сообщающиеся межу собой заборное и выходное реактивное сопла, завихритель потока продуктов сгорания, камеру смешения, образующие совместно с заборным и выходным реактивным соплами проточную часть двигателя, камера сгорания сообщена с заборным соплом непосредственно, а с выходным реактивным соплом посредством по крайней мере одного канала, соединяющего периферийную часть камеры смешения с реактивным соплом. This problem is achieved by the fact that in the known jet engine containing a combustion chamber and interconnected intake and output jet nozzles, a swirl of the combustion products stream, a mixing chamber, forming together with the intake and output jet nozzles the engine flow part, the combustion chamber is in communication with the intake nozzle directly, and with the outlet of the jet nozzle through at least one channel connecting the peripheral part of the mixing chamber with the jet nozzle.

В результате этого продукты сгорания топлива, образующиеся в камере сгорания при подаче в нее топлива и окислителя или при сгорании твердотопливных зарядов, ускоряются и истекают в камеру смешения, образуя в ней вихрь. Этот вихрь в камере смешения создает радиальный градиент плотности и давления, образуя на периферии камеры поток высокой плотности и давления, а в приосевой зоне камеры смешения разрежение. Созданное разрежение засасывает окружающую среду через заборное сопло. Засасываемая окружающая среда смешивается в камере с продуктами сгорания, нагревается и ускоряется, а также сжимается центробежной силой вихря. Затем высокоплотная смесь сред по каналу (каналам), соединяющему периферийную часть камеры смешения с реактивным соплом, поступает в реактивное сопло, где поток смеси сред подвергается дальнейшему ускорению до сверхзвуковой скорости. As a result, the combustion products of the fuel formed in the combustion chamber when fuel and oxidizer are supplied to it or during the combustion of solid propellant charges are accelerated and flow into the mixing chamber, forming a vortex in it. This vortex in the mixing chamber creates a radial gradient of density and pressure, forming a stream of high density and pressure at the periphery of the chamber, and a rarefaction in the axial zone of the mixing chamber. The created vacuum sucks the environment through the intake nozzle. The sucked-in environment is mixed in the chamber with combustion products, heated and accelerated, and also compressed by the centrifugal force of the vortex. Then, the high-density mixture of media through the channel (s) connecting the peripheral part of the mixing chamber to the jet nozzle enters the jet nozzle, where the flow of the mixture of media is further accelerated to supersonic speed.

Вследствие этого реактивный двигатель создает тягу при старте ЛА, которая образуется за счет всасывания окружающей среды, нагрева и ускорения засасываемой окружающей среды продуктами сгорания; сжатия продуктов сгорания и засасываемой окружающей среды центробежной силой вихря и ускорения сжатого потока смеси сред в выходном реактивном сопле. Работа сжатия смеси сред выполняется за счет энергии вихря потока продуктов сгорания. Следует отметить, что удельный импульс воздушно-реактивного двигателя на порядок выше удельного импульса жидкостного реактивного двигателя, а при одной и той же затрате энергии сообщение меньшего ускорения значительно большей массе воздуха в воздушно-реактивных двигателях обуславливает существенное увеличение тяги при старте и при полете с дозвуковой скоростью. As a result, the jet engine creates traction at the launch of the aircraft, which is formed due to the absorption of the environment, heating and acceleration of the intake environment by combustion products; compressing the combustion products and the sucked-in environment by the centrifugal force of the vortex and accelerating the compressed flow of the mixture of media in the outlet jet nozzle. The work of compressing the mixture of media is performed due to the energy of the vortex of the flow of combustion products. It should be noted that the specific impulse of an aircraft engine is an order of magnitude higher than the specific impulse of a liquid engine, and with the same energy consumption, the message of a lower acceleration by a significantly larger mass of air in an aircraft engine causes a significant increase in thrust during start-up and during flight from subsonic speed.

Кроме того, реактивный двигатель снабжен развихрителем потока сред. In addition, the jet engine is equipped with a media flow swirl.

В результате этого вихрь смеси сред преобразуется в линейный поток, когда вся окружная скорость трансформируется в осевую скорость, или в слабозакрученный поток, окружная скорость которого достаточно мала. Затем преобразованный поток смеси сред ускоряется в реактивном сопле, обеспечивая рост тяги двигателя. As a result of this, the vortex of the mixture of media is converted into a linear flow, when the entire peripheral velocity is transformed into the axial velocity, or into a slightly swirling flow, the peripheral velocity of which is quite small. Then the converted flow of the mixture of media is accelerated in the jet nozzle, providing an increase in engine thrust.

Кроме того, развихритель выполнен в виде дополнительных топливных форсунок, установленных между камерой смешения и выходным реактивным соплом. In addition, the expander is made in the form of additional fuel nozzles installed between the mixing chamber and the outlet jet nozzle.

В результате этого вихрь высокоплотной смеси сред подвергается нагреву и ускорению путем увеличения осевой и уменьшения окружной составляющих скорости вихря перед подачей его в реактивное сопло. Режим развихрения имеет место при старте и разгоне ЛА и при работе камер сгорания. Когда камера сгорания не работает, вихрь в камере смешения не образуется и двигатель работает в режиме ПВРД. Величина тяги на старте и при разгоне ЛА существенно повышается. As a result of this, the vortex of a high-density mixture of media undergoes heating and acceleration by increasing the axial and decreasing the peripheral components of the vortex velocity before feeding it into the jet nozzle. The mode of swirling takes place at launch and acceleration of the aircraft and during operation of the combustion chambers. When the combustion chamber does not work, a vortex in the mixing chamber does not form and the engine operates in ramjet mode. The thrust at the start and during acceleration of the aircraft increases significantly.

Кроме того, развихритель выполнен в виде соплового направляющего аппарата, установленного между камерой смешения и выходным реактивным соплом. In addition, the swirl is made in the form of a nozzle guide apparatus mounted between the mixing chamber and the outlet jet nozzle.

В результате этого высокоплотные слои вихря смеси сред с периферии камеры смешения через каналы соплового направляющего аппарата направляются в выходное реактивное сопло, ускоряясь при этом. Уровень тяги повышается. As a result of this, high-density layers of the vortex of the mixture of media from the periphery of the mixing chamber are directed through the channels of the nozzle guide apparatus into the outlet jet nozzle, being accelerated. Traction level rises.

Кроме того, заборное сопло и камера смешения установлены с возможностью вращения относительно продольной оси двигателя. In addition, the intake nozzle and the mixing chamber are rotatably mounted relative to the longitudinal axis of the engine.

В результате этого потери на трение потока продуктов сгорания о поверхность камеры смешения и части заборного сопла обеспечивают вращение их и общее уменьшение потерь на трение, а также увеличение расхода засасываемой среды и тяги двигателя. Уменьшение потерь на трение обусловлено снижением уровня скорости вихря относительно вращающихся заборного слоя и камеры смешения. As a result of this, friction losses of the flow of combustion products on the surface of the mixing chamber and parts of the intake nozzle provide their rotation and a general decrease in friction losses, as well as an increase in the flow rate of the suction medium and the engine thrust. The decrease in friction losses is due to a decrease in the level of vortex velocity relative to the rotating intake layer and mixing chamber.

Кроме того, камера смешения снабжена сквозной решеткой направляющих лопаток. In addition, the mixing chamber is equipped with a through grid of guide vanes.

В результате возрастает скорость вращения камеры смешения и заборного сопла, повышаются угловая скорость вихря, расход засасываемой среды и уровень тяги двигателя. As a result, the rotation speed of the mixing chamber and the intake nozzle increases, the angular velocity of the vortex, the flow rate of the sucked-in medium, and the thrust level of the engine increase.

Кроме того, реактивный двигатель снабжен дополнительным завихрителем смеси сред в камере смешения. In addition, the jet engine is equipped with an additional swirl medium mixture in the mixing chamber.

В результате этого повышается уровень окружной скорости вихря в камере смешения и уровень центробежных сил, сжимающих смесь сред перед подачей ее в реактивное сопло, а также уровень разрезания, засасывающего окружающую среду. Вследствие этого тяга двигателя повышается. As a result of this, the level of the peripheral vortex velocity in the mixing chamber and the level of centrifugal forces compressing the medium mixture before it is fed into the jet nozzle increase, as well as the level of cutting that sucks the environment. As a result, the engine thrust increases.

Помимо этого, в камере смешения поддерживается высокий уровень окружной скорости вихря, разрежения в приосевой зоне и плотности смеси сред, подаваемой в реактивное сопло. In addition, a high level of peripheral vortex velocity, rarefaction in the axial zone and density of the mixture of media supplied to the jet nozzle is maintained in the mixing chamber.

В технике известно применение завихрителей, камер смешения, сопловых направляющих аппаратов и т.д. Однако новая совокупность известных признаков проявляет новые свойства: всасывание окружающей среды при старте; сжатие смеси сред; функционирование двигателя в условиях окружающей среды, не обладающей окислительной способностью, и космического пространства; простая конструкция; адаптивный режим работы. Новые свойства обуславливают достижение положительного результата расширение функциональных возможностей и повышение эффективности. It is known in the art to use swirlers, mixing chambers, nozzle guide vanes, etc. However, a new set of known signs exhibits new properties: absorption of the environment at startup; compression of a mixture of media; the functioning of the engine in an environment that does not have oxidizing ability, and outer space; simple construction; adaptive mode of operation. New properties determine the achievement of a positive result, expanding functionality and increasing efficiency.

Это подтверждает наличие существенных отличий у заявленного технического решения. This confirms the presence of significant differences in the claimed technical solution.

на фиг. 1 схематически изображен реактивный двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А А на фиг. 1; на фиг. 3 камера сгорания, совмещенная с завихрителем, поперечный разрез; на фиг. 4 завихритель в виде соплового направляющего аппарата, продольный разрез; на фиг. 5 завихритель без кольцевой камеры, продольный разрез; на фиг. 6 камера сгорания с твердотопливным зарядом; на фиг. 7 разрез Б Б на фиг. 5; на фиг. 8 - разрез В В на фиг. 6; на фиг. 9 размещение дополнительных топливных форсунок в заборном и реактивном соплах; на фиг. 10 двигатель с вращающейся проточной частью; на фиг. 11 разрез Г Г на фиг. 10; на фиг. 12 - исполнение ротора двигателя; на фиг. 13 исполнение ротора двигателя; на фиг. 14 соединение камеры смешения с выходным реактивным соплом в виде кольцевого канала; на фиг. 15 разрез Д Д на фиг. 1 (развернуто); на фиг. 16 - дополнительные топливные форсунки в кольцевом канале; на фиг. 17 ступенчатая камера смешения; на фиг. 18 схема соединения ступенчатой камеры смешения с камерой сгорания; на фиг. 19 дополнительный завихритель в камере смешения; на фиг. 20 дополнительный завихритель в камере смешения. in FIG. 1 schematically shows a jet engine, a longitudinal section; in FIG. 2, section A A in FIG. 1; in FIG. 3 combustion chamber, combined with a swirl, cross section; in FIG. 4 swirl in the form of a nozzle guide apparatus, a longitudinal section; in FIG. 5 swirl without an annular chamber, a longitudinal section; in FIG. 6 combustion chamber with solid fuel charge; in FIG. 7, section B B in FIG. 5; in FIG. 8 is a section B B in FIG. 6; in FIG. 9 placement of additional fuel nozzles in the intake and jet nozzles; in FIG. 10 engine with a rotating flow part; in FIG. 11 a section Г Г in FIG. 10; in FIG. 12 - execution of the engine rotor; in FIG. 13 execution of a rotor of the engine; in FIG. 14 connecting the mixing chamber to the output jet nozzle in the form of an annular channel; in FIG. 15 a section D D in FIG. 1 (expanded); in FIG. 16 - additional fuel nozzles in the annular channel; in FIG. 17 step mixing chamber; in FIG. 18 a connection diagram of a stepwise mixing chamber with a combustion chamber; in FIG. 19 additional swirl in the mixing chamber; in FIG. 20 additional swirl in the mixing chamber.

Реактивный двигатель содержит камеру сгорания 1, заборное сопло 2, выходное реактивное сопло 3, камеру смешения 4, сопловой направляющий аппарат (блок) 5 и завихритель потока продуктов сгорания 6, который состоит по крайней мере из одного профилированного канала 7, тангенциального к кольцевой камере 8, и самой кольцевой камеры 8. Заборное сопло 2, реактивное сопло 3, камера смешения 4, сопловой направляющий аппарат 5, кольцевая камера 8 и осевой канал 9, соединяющий кольцевую камеру 8 с камерой смешения 4, соосны друг другу. Каждая камера сгорания 1 соединена с кольцевой камерой 8 посредством канала 7. Заборное сопло 2 соединяет окружающую среду с камерой смешения 4 и предназначено для подачи окружающей среды в двигатель. Выходное реактивное сопло 3 сообщено с камерой смешения посредством соплового направляющего аппарата 5 с центральным телом. Сопло 3 предназначено для ускорения смеси сред до сверхзвуковой скорости. Аппарат 5 предназначен для забора из камеры смешения периферийных высокоплотных слоев смеси сред, ускорения этой смеси и изменения направления движения потока для преобразования вихря в осесимметричный поток, направляемый в реактивное сопло 3. Центральное тело аппарата 5 исключает переток среды по приосевой зоне, что обеспечивает требуемый уровень разрежения в этой зоне. Камера смешения 4 предназначена для создания разрежения и сжатия смеси сред, смешения засасываемой окружающей среды с продуктами сгорания, нагрева и ускорения засасываемой среды, подачи высокоплотных слоев смеси сред в реактивное сопло 3. Величина разрежения в приосевой зоне и величина cжатия (плотности) смеси сред на периферии камеры 4 зависит от плотности и окружной скорости вихря смеси сред, а также от диаметра камеры 4. Канал 7 предназначен для ускорения линейного потока продуктов сгорания и преобразования этого потока в плоский вихрь с помощью камеры 8. Для этого высота канала 7 выполнена равной высоте камеры 8. Для этого высота канала 7 выполнена равной высоте камеры 8. Плоский вихрь продолжает ускоряться (увеличивать свою окружную составляющую скорости) по мере движения от периферии камеры 8 к центру, к стоку в кольцевой канал 9. Канал 9 предназначен для преобразования части окружной составляющей скорости в осевую скорость винтового вихря камеры смешения 4. The jet engine comprises a combustion chamber 1, an intake nozzle 2, an output jet nozzle 3, a mixing chamber 4, a nozzle guide apparatus (unit) 5, and a combustion product swirler 6, which consists of at least one profiled channel 7 tangential to the annular chamber 8 and the annular chamber 8. The intake nozzle 2, the jet nozzle 3, the mixing chamber 4, the nozzle guide apparatus 5, the annular chamber 8 and the axial channel 9 connecting the annular chamber 8 to the mixing chamber 4 are aligned with each other. Each combustion chamber 1 is connected to the annular chamber 8 via a channel 7. An intake nozzle 2 connects the environment to the mixing chamber 4 and is intended to supply the environment to the engine. The output jet nozzle 3 is in communication with the mixing chamber by means of a nozzle guide apparatus 5 with a central body. Nozzle 3 is designed to accelerate the mixture of media to supersonic speed. The apparatus 5 is designed to take peripheral high-density layers of a mixture of media from the mixing chamber, accelerate this mixture and change the direction of flow to convert the vortex into an axisymmetric flow directed to the jet nozzle 3. The central body of the apparatus 5 eliminates the flow of medium along the axial zone, which ensures the required level rarefaction in this zone. The mixing chamber 4 is designed to create rarefaction and compression of the mixture of media, mixing the sucked-in environment with the products of combustion, heating and accelerating the suction medium, supplying high-density layers of the mixture of media to the jet nozzle 3. The amount of rarefaction in the axial zone and the compression (density) of the mixture of media on the periphery of the chamber 4 depends on the density and peripheral velocity of the vortex of the mixture of media, as well as on the diameter of the chamber 4. Channel 7 is designed to accelerate the linear flow of combustion products and convert this flow into a flat vortex with using the camera 8. For this, the height of the channel 7 is made equal to the height of the chamber 8. For this, the height of the channel 7 is made equal to the height of the camera 8. The flat vortex continues to accelerate (increase its peripheral velocity component) as it moves from the periphery of the camera 8 to the center, towards the drain at annular channel 9. Channel 9 is designed to convert part of the peripheral velocity component to the axial velocity of the helical vortex of the mixing chamber 4.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

При подаче топлива и окислителя в камеру сгорания 1 и горении топлива поток продуктов сгорания ускоряется в канале 7 и истекает в камеру 8, закручиваясь и образуя в камере 8 свободный плоский вихрь. Этот вихрь имеет лишь две составляющие скорости окружную и радиальную, и увеличивает по мере движения к центру лишь окружную составляющую. Плоский вихрь в кольцевом канале 9 преобразуется в винтовой вихрь. Этот вихрь в камере 4 имеет радиальный градиент давления и плотности, что обеспечивает максимальный уровень сжатия на периферии камеры 4 и разрежения в приосевой зоне. Это разрежение засасывает окружающую среду через заборное сопло 2, которая затем в камере 4 под действие вихря смешивается с продуктами сгорания, нагреваясь, ускоряясь и сжимаясь. Сопловой направляющий аппарат 5 забирает высокоплотные слои смеси сред, ускоряет их и изменяет направление движения, преобразуя вихрь в линейный поток, подаваемый в выходное реактивное сопло 3 для ускорения. Сопло 3 выбрасывает этот поток в окружающую среду, создавая реактивную тягу. When the fuel and oxidizer are supplied to the combustion chamber 1 and the fuel is burned, the flow of combustion products accelerates in the channel 7 and flows into the chamber 8, twisting and forming a free flat vortex in the chamber 8. This vortex has only two peripheral and radial velocity components, and only the peripheral component increases as it moves toward the center. A flat vortex in the annular channel 9 is converted into a helical vortex. This vortex in the chamber 4 has a radial gradient of pressure and density, which provides the maximum level of compression at the periphery of the chamber 4 and rarefaction in the axial zone. This vacuum sucks the environment through the intake nozzle 2, which then mixes with the products of combustion in the chamber 4 under the influence of the vortex, heating, accelerating and contracting. The nozzle guide apparatus 5 picks up the high-density layers of the mixture of media, accelerates them and changes the direction of motion, converting the vortex into a linear flow supplied to the output jet nozzle 3 for acceleration. Nozzle 3 releases this stream into the environment, creating jet thrust.

Возможно исполнение, когда камера сгорания совмещена с завихрителем потока продуктов сгорания и выполнена в виде кольцевой камеры 8 с тангенциальными глухими каналами 10, в которых расположены топливные форсунки 11. Possible execution, when the combustion chamber is combined with a swirl of the flow of combustion products and is made in the form of an annular chamber 8 with tangential blind channels 10 in which the fuel nozzles 11 are located.

В этом случае устройство работает аналогично описанному за исключением того, что горение происходит как в каналах 10, так и в камере 8, а ускорение продуктов сгорания осуществляется в этой же камере 8. In this case, the device operates similarly to that described except that the combustion occurs both in the channels 10 and in the chamber 8, and the acceleration of the combustion products is carried out in the same chamber 8.

Возможно исполнение, когда камера сгорания выполнена в виде кольцевой камеры 12 с сопловым направляющим аппаратом 13, установленным на выходе из камеры 12 в камеру смешения 4. Такое исполнение уменьшает габарит двигателя
его диаметр.Possible execution when the combustion chamber is made in the form of an annular chamber 12 with a nozzle guide apparatus 13 mounted at the outlet of the chamber 12 into the mixing chamber 4. This design reduces the size of the engine
its diameter.

В этом случае устройство работает аналогично описанному за исключением того, что закручивание потока продуктов сгорания и ускорение этого потока происходит в сопловом направляющем аппарате 13. In this case, the device operates similarly to that described except that the swirling of the flow of combustion products and the acceleration of this flow occurs in the nozzle guide apparatus 13.

Возможно исполнение, когда каждая камера сгорания 1 соединена тангенциальным профилированным каналом 14 непосредственно с камерой смешения 4. Possible execution, when each combustion chamber 1 is connected by a tangential shaped channel 14 directly with the mixing chamber 4.

Работает такое устройство аналогично описанному за исключением того, что поток продуктов сгорания, истекающий из канала 14, образует в камере смешения 4 винтовой вихрь. Such a device works similarly to that described except that the flow of combustion products flowing out of channel 14 forms 4 a helical vortex in the mixing chamber.

Возможно исполнение, когда тороидальная камера сгорания 15 заполнена твердотопливным зарядом 16, содержащим топливо и окислитель и расположенным по спирали в камере 15. Камера 15 с камерой 4 соединена посредством соплового направляющего аппарата 17. Possible execution, when the toroidal combustion chamber 15 is filled with a solid fuel charge 16 containing fuel and an oxidizing agent and arranged in a spiral in the chamber 15. The chamber 15 is connected to the chamber 4 by means of a nozzle guide apparatus 17.

Работает устройство аналогично описанному за исключением того, что топливо и окислитель в камеру 15 не подводят. The device operates similarly to that described except that the fuel and oxidizing agent are not supplied to the chamber 15.

Возможно исполнение, когда двигатель снабжен дополнительными топливными форсунками 18, расположенными на выходе из заборного сопла 2 равномерно по периферии поперечного сечения сопла 2. Форсунки 18 установлены либо заподлицо со стенками сопла 2, либо закреплены на стенках, либо установлены в полости сопла 2 на кронштейнах. Execution is possible when the engine is equipped with additional fuel nozzles 18 located at the outlet of the intake nozzle 2 evenly along the periphery of the cross section of the nozzle 2. The nozzles 18 are mounted either flush with the walls of the nozzle 2, or are mounted on the walls, or mounted in the cavity of the nozzle 2 on the brackets.

Работает устройство аналогично описанному за исключением того, что форсунки 18 включают лишь при наличии потока засасываемой окружающей среды в заборном сопле 2, возникающего при работе камер сгорания 1 или при полете с определенной скоростью. При работе камер сгорания 1 форсунки 18 создают дополнительную тягу, а при полете с определенной скоростью форсунки 18 создают основную тягу при неработающих камерах сгорания 1, вследствие чего поток продуктов сгорания не закручивается. The device operates similarly to that described except that the nozzles 18 are turned on only in the presence of a flow of sucked-in environment in the intake nozzle 2 arising from the operation of the combustion chambers 1 or during flight at a certain speed. When the combustion chambers 1 operate, the nozzles 18 create additional thrust, and when flying at a certain speed, the nozzles 18 create the main thrust with the combustion chambers 1 idle, as a result of which the flow of combustion products does not swirl.

Возможно исполнение, когда дополнительные топливные форсунки 18 установлены в реактивном сопле 3 за сопловым направляющим аппаратом 5. Форсунки 18 закреплены либо заподлицо со стенками сопла 3, либо на стенках или установлены в полости сопла 3 на кронштейнах, в том числе на центральном теле аппарата 5. Размещение форсунок 18 в сопле 3 увеличивает уровень создаваемой дополнительной тяги по сравнению с установкой их в заборной сопле 2. Execution is possible when additional fuel nozzles 18 are installed in the jet nozzle 3 behind the nozzle guide apparatus 5. The nozzles 18 are mounted either flush with the walls of the nozzle 3, or on the walls or mounted in the cavity of the nozzle 3 on brackets, including on the central body of the apparatus 5. Placing the nozzles 18 in the nozzle 3 increases the level of additional thrust created compared to installing them in the intake nozzle 2.

Работает устройство аналогично описанному за исключением того, что форсунки 18 включают в работу при старте для создания дополнительной тяги непременно после образования в заборном сопле 2 потока засасываемой окружающей среды, а также при полете ЛА для создания основной тяги при неработающих камерах сгорания 1. При этом кислород засасываемой окружающей среды окисляет топливо, образуя линейный поток продуктов сгорания. The device operates similarly to that described except that the nozzles 18 are turned on at start up to create additional thrust without fail after the suction environment flows in the intake nozzle 2, as well as during the flight of the aircraft to create the main thrust when the combustion chambers are idle 1. In this case, oxygen The intake environment oxidizes the fuel, forming a linear flow of combustion products.

Возможно исполнение, когда дополнительные топливные форсунки 18 установлены как в заборном сопле 2, так и в выходном реактивном сопле 3, что позволяет повысить уровень тяги при старте ЛА и при полете за счет последовательного ускорения потока засасываемой окружающей среды и продуктов сгорания. Работает такое устройство аналогично описанному. Execution is possible when additional fuel nozzles 18 are installed both in the intake nozzle 2 and in the outlet jet nozzle 3, which allows to increase the thrust level at the launch of the aircraft and during flight due to the sequential acceleration of the flow of the sucked-in environment and combustion products. Such a device works similarly to that described.

Возможно исполнение, когда проточная часть двигателя частично установлена с возможностью вращения вокруг продольной оси двигателя. В этом случае заборное сопло 19 и камера смешения 20 жестко соединены между собой, образуя ротор 21, и установлены посредством подшипниковых узлов 22 в корпусе 23, в котором жестко закреплены сопловой направляющий аппарат 5 и реактивное сопло 3. Подача продуктов сгорания осуществляется по профилированному каналу 14 непосредственно в камеру смешения 20 через сквозную сопловую решетку 24, жестко закрепленную на камере 20 напротив канала 14. Execution is possible when the flow part of the engine is partially mounted rotatably around the longitudinal axis of the engine. In this case, the intake nozzle 19 and the mixing chamber 20 are rigidly interconnected, forming a rotor 21, and installed by means of bearing assemblies 22 in the housing 23, in which the nozzle guide apparatus 5 and the jet nozzle 3 are rigidly fixed. The combustion products are supplied through a profiled channel 14 directly into the mixing chamber 20 through a through nozzle grill 24, rigidly mounted on the chamber 20 opposite the channel 14.

Работает устройство в таком исполнении аналогично описанному за исключением того, что поток продуктов сгорания, истекающий из канала 14, взаимодействует с лопатками сквозной решетки 24, со всей внутренней поверхностью камеры смешения 20 и с частью поверхности заборного сопла 19. Это взаимодействие обеспечивает, в том числе за счет трения вихря о поверхность ротора 21 вращение ротора 21, увеличение окружной скорости вихря и уровня разрежения в приосевой зоне камеры смешения 20. Вращающийся ротор 21 поверхностью заборного сопла 19 взаимодействует с окружающей средой и закручивает ее при всасывании в сопло 19. Закручивание засасываемой среды и рост разрежения в камере 20 обуславливает увеличение расхода среды через сопло 19 и развиваемой тяги. При этом уровень потерь на трение вихря о поверхность ротора 21 существенно уменьшается, так как скорость вихря относительно ротора 21 значительно падает. The device operates in this design similar to that described except that the flow of combustion products flowing out of the channel 14 interacts with the blades of the through grill 24, with the entire inner surface of the mixing chamber 20 and with a part of the surface of the intake nozzle 19. This interaction provides, including due to the friction of the vortex on the surface of the rotor 21, the rotation of the rotor 21, the increase in the peripheral speed of the vortex and the level of rarefaction in the axial zone of the mixing chamber 20. The rotating rotor 21 interacts with the surface of the intake nozzle 19 with the environment and twists it when it is sucked into the nozzle 19. Twisting the suction medium and increasing the vacuum in the chamber 20 causes an increase in the flow rate of the medium through the nozzle 19 and the developed thrust. Moreover, the level of friction losses of the vortex against the surface of the rotor 21 is significantly reduced, since the speed of the vortex relative to the rotor 21 drops significantly.

Возможно исполнение, когда заборное сопло 25, имеющее торцевую стенку 26, и камера смешения 27, имеющая торцевую стенку 28, жестко соединены между собой посредством лопаток 29, установленных в зазоре 30 между стенками 26 и 28. Сопло 25 и камера 27 образуют ротор 31, который установлен в корпусе 32 с помощью подшипниковых узлов 22. При этом ротор 31 установлен в корпусе 32 с зазорами 33 относительно торцевых стенок корпуса 32 и с образованием кольцевой камеры 34, тангенциально к которой подведен профилированный канал 35 для подачи продуктов сгорания. Execution is possible when the intake nozzle 25 having an end wall 26 and the mixing chamber 27 having an end wall 28 are rigidly interconnected by blades 29 installed in the gap 30 between the walls 26 and 28. The nozzle 25 and the chamber 27 form a rotor 31, which is installed in the housing 32 by means of bearing assemblies 22. In this case, the rotor 31 is installed in the housing 32 with gaps 33 relative to the end walls of the housing 32 and with the formation of an annular chamber 34, which is tangentially connected to the profiled channel 35 for supplying combustion products.

Работает устройство в таком исполнении аналогично описанному за исключением того, что в зазоре 30 осуществляется ускорение вихря. The device operates in this design similar to that described except that the vortex is accelerated in the gap 30.

Возможно исполнение, когда заборное сопло 36 и камера смешения 37 жестко соединены между собой связями 38 и образуют ротор 39. Ротор 39 с зазорами 33 и кольцевой камерой 34 установлен в корпусе 32. Possible execution when the intake nozzle 36 and the mixing chamber 37 are rigidly interconnected by bonds 38 and form a rotor 39. The rotor 39 with the gaps 33 and the annular chamber 34 is installed in the housing 32.

Работает такое устройство аналогично описанному за исключением того, что поток продуктов сгорания взаимодействует с ротором 39 преимущественно за счет трения. Such a device works similarly to that described except that the flow of combustion products interacts with the rotor 39 mainly due to friction.

Возможно исполнение, когда камера смешения 4 сообщена с реактивным соплом 3 посредством одного кольцевого канала 40, соединяющего периферийную часть камеры 4 с соплом 3. Профиль канала 40 и сопла 3 определяет центральное тело 41. Канал 40 предназначен для забора периферийной высокоплотной части вихря смеси сред в камере 4 и подачи ее в реактивное сопло 3. Такое исполнение предусматривает отсутствие соплового направляющего аппарата 5, что обеспечивает существенное снижение гидравлического сопротивления проточной части двигателя на любых режимах работы как при работе любых камер сгорания с образованием вихря, так и при работе дополнительных топливных форсунок с образованием или без образования вихря. Execution is possible when the mixing chamber 4 is in communication with the jet nozzle 3 through one annular channel 40 connecting the peripheral part of the chamber 4 with the nozzle 3. The profile of the channel 40 and the nozzle 3 defines the central body 41. Channel 40 is designed to collect the peripheral high-density part of the vortex of the mixture of media in the chamber 4 and feeding it into the jet nozzle 3. This embodiment provides for the absence of a nozzle guide apparatus 5, which provides a significant reduction in hydraulic resistance of the engine duct in any mode x work both during the operation of any combustion chambers with the formation of a vortex, and during the operation of additional fuel injectors with or without the formation of a vortex.

Возможно исполнение, когда развихритель потока смеси сред выполнен в виде дополнительных топливных форсунок 42, установленных в канала 40 и закрепленных на корпусе двигателя или теле 41. Такое исполнение обеспечивает постепенное преобразование винтового вихря камеры 4 в малозакрученный или линейный поток смеси сред в сопле 3. При этом форсунки 42, нагревая высокоплотную смесь сред и увеличивая осевую составляющую скорости потока, осуществляют это преобразование. Причем форсунки 42 могут создавать поток с окружной составляющей, направленной встречно направлению вихря в камере смешения 4. Работает исполнение аналогично описанному. Execution is possible when the media mixture flow swirl is made in the form of additional fuel nozzles 42 installed in the channel 40 and mounted on the engine housing or body 41. This design provides a gradual conversion of the screw vortex of the chamber 4 into a low-swirling or linear flow of the mixture of media in the nozzle 3. When this nozzle 42, heating a high-density mixture of media and increasing the axial component of the flow rate, carry out this conversion. Moreover, the nozzles 42 can create a flow with a circumferential component directed in the direction opposite to the direction of the vortex in the mixing chamber 4. The design works similarly to that described.

Возможно исполнение, когда камера смешения выполнена в виде ступенчатой камеры, имеющей камеру 43 большего и камеру 44 меньшего диаметров. При этом на выходе из камеры 44 установлены топливные форсунки 42 на корпусе двигателя или на центральном теле 41. Камера 43 предназначена для поддержания вихря, сжатия и разрежения смеси сред на высоком уровне, а камера 44 для постепенного преобразования винтового вихря в линейный поток или в слабозакрученный поток смеси сред с помощью форсунок 42. Работает устройство в таком исполнении аналогично описанному. Possible execution when the mixing chamber is made in the form of a stepped chamber having a larger chamber 43 and a smaller diameter chamber 44. At the same time, fuel nozzles 42 are installed at the exit from the chamber 44 on the engine casing or on the central body 41. The chamber 43 is designed to maintain the vortex, compress and dilute the mixture of media at a high level, and the chamber 44 for the gradual conversion of the helical vortex into a linear flow or into a slightly twisted the flow of the mixture of media using nozzles 42. The device operates in this design similar to that described.

Возможно исполнение, когда камера 43 большего диаметра соединена тангенциальным каналом 45 с камерой сгорания 1, что обеспечивает непрерывную подачу высокоплотной смеси сред, содержащей кислород, в камеру 1, уменьшая подачу транспортируемого ЛА окислителя в камеру сгорания 1 или исключая ее совсем. Работает устройство в таком исполнении аналогично описанному за исключением того, что камера сгорания 1 частично функционирует за счет окислителя, содержащегося в окружающей среде. It is possible that the chamber 43 of larger diameter is connected by a tangential channel 45 to the combustion chamber 1, which provides a continuous supply of a high-density mixture of oxygen-containing media to the chamber 1, reducing the supply of the oxidizing agent transported to the combustion chamber 1 or completely eliminating it. The device operates in this design similar to that described except that the combustion chamber 1 partially functions due to the oxidizing agent contained in the environment.

Возможно исполнение, когда камера смешения 4 снабжена дополнительным завихрителем смеси сред в ней в виде камеры сгорания 46 с профилированным каналом 47, выполненным тангенциально к камере 4. При этом в реактивном сопле 3 установлены топливные форсунки 42 развихрителя. Камера сгорания 46 и канал 47 предназначены для поддержания вихря, сжатия и разрежения высокого уровня на начальном участке камеры 4 от заборного сопла 2 до канала 47. Форсунки 42 предназначены для постепенного преобразования винтового вихря в слабозакрученный поток смеси сред на остальном участке камеры 4. Работает устройство аналогично описанному. Possible execution, when the mixing chamber 4 is equipped with an additional swirl of the mixture of media in it in the form of a combustion chamber 46 with a profiled channel 47 made tangentially to the chamber 4. In this case, fuel nozzles 42 of the swirl are installed in the jet nozzle 3. The combustion chamber 46 and channel 47 are designed to maintain a high level vortex, compression and rarefaction at the initial section of the chamber 4 from the intake nozzle 2 to channel 47. Nozzles 42 are designed for the gradual conversion of a helical vortex into a slightly swirling mixture of fluids in the rest of the chamber 4. The device operates similar to that described.

Возможно исполнение, когда дополнительный завихритель выполнен в виде глухих каналов 48, тангенциальных к камере смешения 4, с топливными форсунками 49, подающими горючее в камеру смешения 4 тангенциально к этой камере и образующими вихрь продуктов сгорания. Окислителем является кислород засасываемой окружающей среды. Execution is possible when the additional swirler is made in the form of blind channels 48 tangential to the mixing chamber 4, with fuel nozzles 49 supplying fuel to the mixing chamber 4 tangentially to this chamber and forming a vortex of combustion products. The oxidizing agent is the oxygen of the aspirated environment.

Работает устройство аналогично описанному за исключением того, что горение происходит в смеси сред, имеющей высокую температуру, плотность и давление, так как на эту среду действует центробежная сила высокого уровня. The device operates similarly to that described except that combustion occurs in a mixture of media having a high temperature, density and pressure, since a high level centrifugal force acts on this medium.

Описанное техническое решение, обладая следующими свойствами: всасывания окружающей среды при старте и полете, сжатия смеси сред, подаваемой в реактивное сопло, преобразования вихря в линейный или слабозакрученный поток, функционирования двигателя в условиях окружающей среды, не обладающей окислительной способностью, и космического пространства, простотой конструкции, адаптивного режима, имеет следующие преимущества: малые габаритные размеры и массу, высокий и удельный импульс, снижение расхода окислителя, транспортируемого ЛА, устойчивое горение топлива в камерах сгорания в условиях сверхзвукового движения ЛА, низкий уровень температуры окружающей среды, поступающей в двигатель для окисления топлива, что обуславливает высокий уровень перепада температур рабочего тела на входе и выходе двигателя, высокую степень ускорения рабочего тела и существенный рост тяги двигателя. The described technical solution, possessing the following properties: suction of the environment at launch and flight, compression of the mixture of media supplied to the jet nozzle, conversion of the vortex into a linear or slightly swirling flow, functioning of the engine in an environment that does not have oxidizing ability, and outer space, simplicity design, adaptive mode, has the following advantages: small overall dimensions and mass, high and specific impulse, reduced consumption of oxidizing agent, transported aircraft, chivoe burning fuel in the combustion chambers under supersonic motion LA, low ambient temperature entering the engine for fuel oxidation, which leads to a high level differential working fluid temperature at the inlet and the engine outlet, a high degree of acceleration of the working fluid, and a significant increase in engine thrust.

Claims

1. A jet engine comprising a housing, a combustion chamber, forming a central flow part of the intake nozzle, a mixing chamber and an output nozzle, a swirl of combustion products communicating the combustion chamber with the mixing chamber, characterized in that it is provided with a central body located in the output nozzle along axis behind the mixing chamber, and an annular channel connecting the swirl to the mixing chamber.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the swirler is made in the form of a tangential channel connecting the combustion chamber to the annular chamber, covering the Central flow part and communicated with the annular channel.

3. The engine according to claim 1, characterized in that the swirler is made in the form of a tangential channel connecting the combustion chamber to the annular channel.

4. The engine according to claim 1, characterized in that the swirler is made in the form of a nozzle guide apparatus installed in the annular channel and connecting the annular combustion chamber, covering the Central flow part, with the annular channel.

5. The engine according to claim 4, characterized in that a solid fuel charge is placed in the annular combustion chamber.

6. The engine according to paragraphs. 1 to 5, characterized in that it is equipped with additional nozzles placed in the intake nozzle.

7. The engine according to paragraphs. 1 to 6, characterized in that it is equipped with an apparatus that directs the flow of medium.

8. The engine according to claim 7, characterized in that the apparatus for rectifying the flow of the medium is made in the form of fuel injectors mounted in an annular channel between the central body and the engine body.

9. The engine according to claim 7, characterized in that the apparatus, which directs the flow of the medium, is made in the form of a nozzle guide apparatus mounted in an annular channel between the central body and the engine body.

10. The engine according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the intake nozzle and the mixing chamber are mounted for rotation relative to the longitudinal axis of the engine.

11. The engine according to paragraphs. 1 to 9, characterized in that it is equipped with an additional swirl connected directly with the mixing chamber.

12. The engine according to paragraphs. 1 to 11, characterized in that the mixing chamber is made stepwise and is connected in large diameter to the combustion chamber by means of a swirler and an annular channel.