RU2106509C1

RU2106509C1 - Detonation chamber of pulse-jet engine

Info

Publication number: RU2106509C1
Application number: RU94038413A
Authority: RU
Inventors: В.Ю. Миленький; В.А. Поршнев; В.Н. Сорокин; Н.В. Федорец
Original assignee: Саратовская научно-производственная фирма "Растр"
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1998-03-10
Also published as: RU94038413A

Abstract

FIELD: pulse-jet engines with resonance combustion chambers. SUBSTANCE: detonation chamber includes housing 1 and detonation initiators 2. Housing is made in form of chute 3 widening from bottom to open edge. Housing is divided into many sections by means of partitions 4. Each section is provided with detonation initiator. Each section has form of tetrahedral bell mouth 5 due to definite form of partitions. Bell mouth 5 is widening towards motion of flow; partitions and walls of chamber are provided with holes 6 for passage of air and combustible mixture. Engine. Engine is operated by means of electronic control system 9 connected with detonation initiator. Construction of chamber makes it possible to control magnitude and direction of engine thrust vector, both stepwise and smoothly, in units and in wide ranges which may be achieved through change of amount of working sections of chamber or frequency of detonation processes or asymmetric connection of sections. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к пульсирующим воздушно-реактивным двигателям детонационного горения (ПДГГ). The invention relates to pulsating air-jet engines of detonation combustion (PDHG).

Примером такого двигателя может служить известное устройство [1]. An example of such an engine can serve as a known device [1].

Наиболее близким к заявляемому устройству как по принципу действия, так и по техническому исполнению является камера двигателя, представляющая собой замкнутый желоб [2]. Closest to the claimed device, both in principle of operation and in technical design, is the engine chamber, which is a closed groove [2].

Недостаток двигателя, снабженного такой камерой, состоит в том, что ввиду сравнительно малой скорости заполнения камеры свежей горючей смесью длительность периода истечения продуктов детонации, когда двигатель создает тягу, мала по сравнению с продолжительностью всего цикла заполнение - детонация - истечение. По этой причине для получения достаточно высокого среднего уровня тяги (осредненного по времени) необходимы очень большие пиковые ее значения, что крайне неблагоприятно сказывается на летательном аппарате. Выходом могло бы служить использование известного принципа пакетирования, т. е. применение многокамерной конструкции, часто практикуемое в авиационных и ракетных двигателях. Такое решение позволяет за счет последовательного срабатывания камер, т.е. за счет увеличения частоты следования импульсов, значительно уменьшить их амплитуду при сохранении требуемого среднего уровня тяги. Одновременно уменьшение размеров камер облегчает решение задачи инициирования детонации в них, а наличие множества камер, смещенных относительно продольной оси летательного аппарата, позволяет создавать управляющие моменты, отключая какую-то часть камер и форсируя другую их часть. Однако многокамерная конструкция, состоящая из множества соединенных между собой цилиндрических детонационных камер, имела бы плохие массовые характеристики. Кроме того, в ней недостаточно эффективно используется площадь поперечного сечения двигателя, что приводит к увеличению его поперечных размеров и ухудшению экономичности. The disadvantage of an engine equipped with such a chamber is that, due to the relatively low rate of filling the chamber with fresh combustible mixture, the duration of the period of expiration of the detonation products when the engine creates traction is small compared to the duration of the entire filling - detonation - outflow cycle. For this reason, to obtain a sufficiently high average level of thrust (averaged over time), its very large peak values are necessary, which is extremely unfavorable for the aircraft. The solution could be the use of the well-known principle of packaging, i.e., the use of a multi-chamber design, often practiced in aircraft and rocket engines. This solution allows due to the sequential operation of the cameras, i.e. by increasing the pulse repetition rate, significantly reduce their amplitude while maintaining the required average level of thrust. At the same time, reducing the size of the chambers facilitates the solution of the problem of initiating detonation in them, and the presence of a plurality of chambers displaced relative to the longitudinal axis of the aircraft makes it possible to create control moments by disconnecting some part of the chambers and forcing another part of them. However, a multi-chamber design, consisting of many interconnected cylindrical detonation chambers, would have poor mass characteristics. In addition, it does not effectively use the cross-sectional area of the engine, which leads to an increase in its transverse dimensions and a deterioration in efficiency.

Задача изобретения состоит в улучшении тяговых массовых и габаритных характеристик двигателя. Решить данную задачу можно за счет изменения конструкции его детонационной камеры. The objective of the invention is to improve the traction mass and overall characteristics of the engine. This problem can be solved by changing the design of its detonation chamber.

Поставленная задача достигается применением детонационной камеры, корпус которой представляет собой желоб, разделенный перегородками на множество секций, причем форма перегородок такова, что секция имеет вид четырехгранного раструба, расширяющегося в направлении движения потока, в перегородках и стенках камеры выполнены отверстия для прохода воздуха и горючей смеси, а каждая секция снабжена инициатором детонации, электрически связанным с электронной системой управления двигателем и сообщающимся через запорный клапан с источником легко детонирующего газа. The task is achieved by the use of a detonation chamber, the body of which is a gutter, divided by partitions into many sections, and the shape of the partitions is such that the section has the appearance of a tetrahedral bell, expanding in the direction of flow, holes are made in the walls and walls of the chamber for the passage of air and a combustible mixture , and each section is equipped with a knock initiator, electrically connected to the electronic engine control system and communicating through a shut-off valve with a source of easy detonating gas.

На чертеже показана предлагаемая камера. The drawing shows the proposed camera.

Детонационная камера двигателя состоит из двух основных частей: корпуса 1 и инициатора детонации 2. The engine detonation chamber consists of two main parts: housing 1 and detonation initiator 2.

Корпус 1 является основным силовым элементом камеры. Он представляет собой желоб 3 кольцевой или другой формы, расширяющийся от дна к открытому краю. Внутренний объем желоба 3 разделен на автономные рабочие секции перегородками 4. Форма перегородок такова, что каждая секция имеет вид четырехгранного раструба 5, расширяющегося в направлении движения потока. Для прохода воздуха и горючей смеси как в перегородках, так и в стенках камеры выполнены отверстия 6. Case 1 is the main power element of the camera. It is a groove 3 of a ring or other shape, expanding from the bottom to the open edge. The internal volume of the groove 3 is divided into autonomous working sections by partitions 4. The shape of the partitions is such that each section has the appearance of a tetrahedral socket 5, expanding in the direction of flow. For the passage of air and the combustible mixture both in the partitions and in the walls of the chamber, holes 6 are made.

Каждая секция снабжена инициатором детонации 2, сообщающимся через запорный клапан 7 с источником легко детонирующего вещества, например ацетилена. Управление работой инициатора осуществляется посредством электронного блока 9 системы автоматического управления двигателем. Each section is equipped with a knock initiator 2, communicating through a shutoff valve 7 with a source of easily detonating substances, such as acetylene. The operation of the initiator is controlled by the electronic unit 9 of the automatic engine control system.

Работает детонационная камера следующим образом. The detonation chamber operates as follows.

Для обеспечения заданной программы работы двигателя команда от системы автоматического управления 9 одновременно подается на систему подачи воздуха и горючей смеси (на чертеже показаны только отверстия для их подачи во внутренний объем камеры) и на запорный клапан 7 инициатора 2. Воздух и горючая смесь подаются или во все рабочие секции камеры или только в часть из них. To ensure a given program of engine operation, the command from the automatic control system 9 is simultaneously sent to the air supply system and the combustible mixture (the drawing shows only the holes for their supply into the internal volume of the chamber) and to the shut-off valve 7 of the initiator 2. Air and the combustible mixture are supplied either to all working sections of the camera or only a part of them.

При поступлении электрического сигнала в инициатор 2 в нем формируется детонационный импульс, который в свою очередь возбуждает детонацию в рабочей секции. Истечение из нее продуктов детонации происходит через четырехгранный расширяющийся раструб, что способствует увеличению скорости истечения, а следовательно, и силы тяги двигателя. После завершения истечения продуктов детонации из внутренней полости секции процесс повторяется вновь с заданной частотой. When an electric signal arrives at initiator 2, a detonation pulse is formed in it, which in turn excites detonation in the working section. The outflow of detonation products from it occurs through a tetrahedral expanding bell, which contributes to an increase in the outflow velocity, and hence the engine traction. After completion of the expiration of detonation products from the internal cavity of the section, the process is repeated again at a given frequency.

Достичь полученный эффект для данного типа двигателей за счет применения известных технических решений без ухудшения их массовых и габаритных характеристик не представляется возможным. To achieve the effect for this type of engine through the use of well-known technical solutions without impairing their mass and overall characteristics is not possible.

Кроме того, оперативное управление работой двигателя позволяет изменять как величину, так и направление вектора тяги. Изменение величины тяги двигателя может осуществляться или за счет изменения количества одновременно работающих секций (ступенчатое изменение), или за счет изменения частоты детонационных процессов, проходящих в рабочих секциях камеры по команде системы автоматического управления 9. In addition, the operational control of the engine allows you to change both the magnitude and direction of the thrust vector. Changing the magnitude of the engine thrust can be carried out either by changing the number of simultaneously working sections (step change), or by changing the frequency of detonation processes that take place in the working sections of the camera on command of the automatic control system 9.

Изменение направления вектора тяги двигателя может осуществляться или за сет асимметричного включения рабочих секций, или за счет изменения частоты детонационных процессов в симметрично расположенных рабочих секциях камеры. Changing the direction of the thrust vector of the engine can be carried out either by a set of asymmetric switching on of the working sections, or by changing the frequency of detonation processes in symmetrically located working sections of the chamber.

Кроме того, введение обратных связей по угловому положению летательного аппарата позволит автоматически ликвидировать отклонения, возникающие под действием внешних возмущающих факторов. In addition, the introduction of feedbacks on the angular position of the aircraft will automatically eliminate deviations that occur under the influence of external disturbing factors.

Claims

The detonation chamber of a pulsating jet engine, comprising a housing and detonation initiators, the housing being a closed groove, characterized in that the groove is divided by partitions into many sections, each of which is equipped with a knock initiator, electrically connected to the electronic engine control system and communicating via a shutoff a valve with a common source of easily detonating substance, and the shape of the partitions is such that the section has the appearance of a tetrahedral socket, expanding in The pressure of the flow, and in the partitions and chamber walls are provided with holes for the passage of air and combustible mixture.