RU214950U1 - Газотурбинный двигатель с внешней камерой пульсирующего горения и свободной турбиной - Google Patents
Газотурбинный двигатель с внешней камерой пульсирующего горения и свободной турбиной Download PDFInfo
- Publication number
- RU214950U1 RU214950U1 RU2022121615U RU2022121615U RU214950U1 RU 214950 U1 RU214950 U1 RU 214950U1 RU 2022121615 U RU2022121615 U RU 2022121615U RU 2022121615 U RU2022121615 U RU 2022121615U RU 214950 U1 RU214950 U1 RU 214950U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- combustion chamber
- turbine
- air
- fuel
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 33
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 3
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Задачей полезной модели является снижение теплонапряженности конструктивных элементов двигателя, повышение ремонтопригодности агрегата и упрощение конструкции газотурбинного двигателя за счет внешнего расположения камеры пульсирующего горения, изготовление вала двигателя из композитного материала, не проводящего тепло.
Пульсирующий высокотемпературный газовый поток движется по П-образной резонансной трубе 6, повышая температуру газа в сопловом аппарате от нагрева корпуса резонансной трубы 6 отработавшими выходящими горячими газами из турбины 5. Нагрев газа в резонансной трубе 6 повышает работоспособность газа.
Далее газ поступает на лопатки турбины 5, которые придают вращение валу воздушного компрессора 4. Потом поток воздуха смешивается со сработавшим газом с турбины 5 и выбрасывается в атмосферу, создавая тягу.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к аэрокосмической технике, может быть использована на летательных аппаратах, применяемых как в народном хозяйстве, так и оборонной промышленности, и предназначена улучшить технико-экономические и расходные параметры двигательных установок.
Известен пульсирующий детонационный однокамерный ракетный двигатель с комбинированной системой истечения продуктов сгорания, работающий на жидких компонентах топлива водороде и кислороде, содержащий баки с окислителем и горючим, камеру сгорания, сопло Лаваля, клапаны окислителя и горючего, систему зажигания, теплообменники систем горючего и окислителя, размещенные на камере сгорания, а также ресиверы горючего и окислителя, резонансную трубу, установленную в закритической части сопла Лаваля (RU №51118, 2006 г.).
Недостатком данного пульсирующего детонационного однокамерного ракетного двигателя является небольшой ресурс работы впускных клапанов из-за воздействия на них горячего пульсирующего газового потока; невозможность использования атмосферного воздуха в качестве окислителя и засорение трубопроводов подачи горючего и реагента.
Наиболее близким по технической сущности решением является комбинированный воздушно - ракетный двигатель с прямоточной камерой пульсирующего горения, форкамерой и системой воздушного запуска, содержащий баки с окислителем и горючим, камеру сгорания, сопло Лаваля, клапаны окислителя и горючего, систему зажигания, резонансную трубу, установленную в закритической части сопла Лаваля, в него введены форкамера с обратным воздушно - кислородным клапаном, установленная под углом 90 градусов к оси камеры сгорания и соединенная с воздухозаборником с дроссельной заслонкой, баллон с азотом, соединенный трубопроводом системы воздушного запуска через установленный в нем кран пуска азота и обратный клапан системы воздушного запуска с воздухозаборником, а трубопровод системы воздушного запуска соединен с баком окислителя через наддувающий трубопровод и кран пуска окислителя, в бак окислителя установлен трубопровод подачи окислителя, соединенный через теплообменник, установленный на резонансной трубе через клапан окислителя, с обратным воздушно - кислородным клапаном форкамеры, бак с горючим соединен с форкамерой, трубопроводом отбора газообразных продуктов горения, с обратным клапаном и трубопроводом подачи горючего через клапан горючего с топливной форсункой, установленной в форкамере, при этом трубопровод системы воздушного запуска после обратного клапана системы воздушного запуска соединен трубопроводом наддува с трубопроводом отбора газообразных продуктов горения после обратного клапана (RU №114343, 2012 г.).
Недостатком является высокая теплонапряженность конструктивных элементов двигателя.
Задачей полезной модели является снижение теплонапряженности конструктивных элементов двигателя, повышение ремонтопригодности агрегата и упрощение конструкции газотурбинного двигателя за счет внешнего расположения камеры пульсирующего горения, изготовление вала двигателя из композитного материала, не проводящего тепло.
Техническим результатом является снижение теплонапряженности конструктивных элементов двигателя за счет изготовления вала двигателя из композитного материала, не проводящего тепло, что не позволяет тепловому потоку с турбины перейти на корпус двигателя и подшипники и отказаться от системы жидкой смазки подшипников, состоящей из насоса, радиатора охлаждения, трубопроводов, фильтров и т.п., применение свободной турбины не требует согласования баланса мощностей между компрессором, турбиной, системой подачи горючего, частота вращения двигателя ограничивается только прочностью материалов конструкции и подшипников.
Сущность полезной модели заключается в том, что в газотурбинный двигатель с внешней камерой пульсирующего горения и свободной турбиной, форкамерой и системой воздушного запуска, содержащий бак с горючим, камеру сгорания, систему зажигания, резонансную трубу, форкамеру с обратным воздушно-кислородным клапаном, установленную под углом 90 градусов к оси камеры сгорания, систему воздушного запуска с обратным клапаном, бак с горючим соединен с форкамерой трубопроводом отбора газообразных продуктов горения, с обратным клапаном и трубопроводом подачи горючего к топливной форсунке, установленной в форкамере, введены корпус, внутри которого последовательно расположены на одном валу двигателя, изготовленного из композитного материала, электрогенератор, компрессор, свободная турбина, насос горючего, установленный между фильтром бака горючего и обратным клапаном, система зажигания, состоящая из свечи зажигания и электронного блока зажигания, система воздушного запуска, включающая последовательно расположенные внешний источник-компрессор, входной штуцер, фильтр, воздушный клапан, соединенные с камерой пульсирующего горения, топливная форсунка выполнена в виде регулятора-смесителя, резонансная труба выполнена П-образной и обращена вершиной в сторону выхода потока смеси внутри корпуса и соединяет выход камеры пульсирующего горения со входом подачи газа на лопатки турбины.
Существенные отличия и новизна заключаются в том, что в него введены корпус, внутри которого последовательно расположены на одном валу двигателя, изготовленного из композитного материала, электрогенератор, компрессор, свободная турбина, насос горючего, установленный между фильтром бака горючего и обратным клапаном, система зажигания, состоящая из свечи зажигания и электронного блока зажигания, система воздушного запуска, включающая последовательно расположенные внешний источник-компрессор, входной штуцер, фильтр, воздушный клапан, соединенные с камерой пульсирующего горения, топливная форсунка выполнена в виде регулятора-смесителя, резонансная труба выполнена П-образной и обращена вершиной в сторону выхода потока смеси внутри корпуса и соединяет выход камеры пульсирующего горения со входом подачи газа на лопатки турбины.
Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном устройстве.
На фиг. изображена пневмогидравлическая схема полезной модели.
Внутри корпуса 1 последовательно расположены на одном валу 2 двигателя, изготовленного из композитного материала, электрогенератор 3, компрессор 4, свободная турбина 5. Также внутри корпуса 1 закреплена П-образная резонансная труба 6, обращенная вершиной в сторону выхода потока смеси внутри корпуса 1, которая соединяет вход подачи газа на лопатки турбины 5 с выходом камеры пульсирующего горения 7, к которой прикреплена форкамера 8, установленная под углом 90 градусов к оси камеры пульсирующего сгорания 7, с обратным воздушным клапаном 9, соединенная с воздухозаборником 10. В форкамере 8 закреплены свеча зажигания 11, связанная с электронным блоком зажигания 12, регулятор-смеситель 13 соединен трубопроводом отбора газообразных продуктов горения, с обратным клапаном 14 и трубопроводом подачи горючего через насос горючего 15 с двигателем 16 фильтром 17 с баком с горючего 18. Система воздушного запуска включает последовательно расположенные внешний источник-компрессор 19, входной штуцер 20, фильтр 21, воздушный клапан 22, соединенные с камерой пульсирующего горения 7.
Газотурбинный двигатель с внешней камерой пульсирующего горения и свободной турбиной работает следующим образом.
Подается напряжение 12 В на электронный блок зажигания 12 и электродвигатель 16 насоса горючего 15. От внешнего источника-компрессора 19, через входной штуцер 20 и фильтр 21, нагнетается атмосферный воздух через воздушный клапан 22 в камеру пульсирующего горения 7. Одновременно насос горючего 15 подает топливо из бака 18 через фильтр 17 и обратный клапан 14 в регулятор-смеситель 13, где оно распыляется в потоке воздуха.
Топливно-воздушная смесь, попав в камеру пульсирующего горения 7, воспламеняется от свечи зажигания 11 и, сгорая при постоянном объеме, образует газ с температурой в ядре потока около 1200 К и повышенным давлением. Горячий газ под избыточным давлением истекает через резонансную трубу 6 и одновременно закрывает обратные клапаны 22 и 14, прекращая, соответственно, подачу воздуха и горючего в камеру пульсирующего горения 7. Продукты сгорания выходят из резонансной трубы 6 и цикл горения прекращается. При этом горячий газ, проходя через резонансную трубу 6, по инерции увлекает массы газа из камеры пульсирующего горения 7 и создает перепад давлений между внутренней полостью камеры пульсирующего горения 7 и внешней средой. Клапаны 22 и 14 открываются под действием напора атмосферного воздуха и давления горючего от насоса 15, соответственно. Атмосферный воздух и горючее смешиваются, поступают в форкамеру 8, воспламеняются, перетекают в камеру пульсирующего горения 7 и цикл горения при постоянном объеме повторяется.
Пульсирующий высокотемпературный газовый поток движется по П-образной резонансной трубе 6, повышая температуру газа в сопловом аппарате от нагрева корпуса резонансной трубы 6 отработавшими выходящими горячими газами из турбины 5. Нагрев газа в резонансной трубе 6 повышает работоспособность газа.
Далее газ поступает на лопатки турбины 5, которые придают вращение валу воздушного компрессора 4. Потом поток воздуха смешивается со сработавшим газом с турбины 5 и выбрасывается в атмосферу, создавая тягу.
Вал 2 двигателя изготавливается из композитного материала, не проводящего тепло. Такое конструкторское решение не позволяет тепловому потоку с турбины 5 перейти на корпус 1 двигателя и подшипники. Это позволяет отказаться от системы жидкой смазки подшипников, состоящей из насоса, радиатора охлаждения, трубопроводов, фильтров и т.п.
Свободная газовая турбина 5 вращает компрессор 4, который нагнетает воздух и одновременно вращает электрогенератор 3, который обеспечивает системы двигателя электрическим постоянным током. Применение свободной турбины 5 не требует согласования баланса мощностей между компрессором 4, турбиной 5, системой подачи горючего от насоса 15. Частота вращения двигателя ограничивается только прочностью материалов конструкции и подшипников.
После выхода на устойчивый режим внешний источник-компрессор 19 воздуха отключается, при этом закрывается воздушный клапан 22 и воздух поступает с воздухозаборника 10 через обратный воздушный клапан 9 в форкамеру 8, установленную под углом 90 градусов к оси камеры пульсирующего сгорания 7.
Таким образом, применение предлагаемого газотурбинного двигателя позволяет снизить теплонапряженность конструктивных элементов двигателя, повысить ремонтопригодность агрегата. Упрощение конструкции газотурбинного двигателя достигается за счет внешнего расположения камеры пульсирующего горения 7, изготовление вала 2 двигателя из композитного материала, не проводящего тепло.
За счет изготовления вала двигателя из композитного материала, не проводящего тепло, что не позволяет тепловому потоку с турбины перейти на корпус двигателя и подшипники и отказаться от системы жидкой смазки подшипников. Применение свободной турбины не требует согласования баланса мощностей между компрессором, турбиной, системой подачи горючего, частота вращения двигателя ограничивается только прочностью материалов конструкции и подшипников.
Claims (1)
- Газотурбинный двигатель с внешней камерой пульсирующего горения и свободной турбиной, форкамерой и системой воздушного запуска, содержащий бак с горючим, камеру сгорания, систему зажигания, резонансную трубу, форкамеру с обратным воздушным клапаном, установленную под углом 90 градусов к оси камеры сгорания, соединенную с воздухозаборником, систему воздушного запуска с обратным клапаном, бак с горючим соединен с форкамерой трубопроводом отбора газообразных продуктов горения, с обратным клапаном и трубопроводом подачи горючего к топливной форсунке, установленной в форкамере, отличающийся тем, что в него введены корпус, внутри которого последовательно расположены на одном валу двигателя, изготовленного из композитного материала, электрогенератор, компрессор, свободная турбина, насос горючего, установленный между фильтром бака горючего и обратным клапаном, система зажигания, состоящая из свечи зажигания и электронного блока зажигания, система воздушного запуска, включающая последовательно расположенные внешний источник-компрессор, входной штуцер, фильтр, воздушный клапан, соединенные с камерой пульсирующего горения, топливная форсунка выполнена в виде регулятора-смесителя, резонансная труба выполнена П-образной и обращена вершиной в сторону выхода потока смеси внутри корпуса и соединяет выход камеры пульсирующего горения со входом подачи газа на лопатки турбины.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU214950U1 true RU214950U1 (ru) | 2022-11-22 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221901U1 (ru) * | 2023-08-15 | 2023-11-29 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Газотурбинный двигатель с внешней камерой пульсирующего горения и свободной турбиной |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB533330A (en) * | 1939-10-28 | 1941-02-11 | Edison Hallowell | Generating combustion products for power purposes |
GB701175A (en) * | 1950-08-18 | 1953-12-16 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | Improvements in or relating to a gas turbine plant |
RU2362034C2 (ru) * | 2006-03-06 | 2009-07-20 | Владимир Николаевич Костюков | Пульсирующий газотурбинный двигатель (варианты) |
RU2369761C2 (ru) * | 2004-04-14 | 2009-10-10 | Снекма | Система защиты главного вала газотурбинного двигателя с плавким подшипником |
RU114343U1 (ru) * | 2011-06-16 | 2012-03-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации | Комбинированный воздушно-ракетный двигатель с прямоточной камерой пульсирующего горения, форкамерой и системой воздушного запуска |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB533330A (en) * | 1939-10-28 | 1941-02-11 | Edison Hallowell | Generating combustion products for power purposes |
GB701175A (en) * | 1950-08-18 | 1953-12-16 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | Improvements in or relating to a gas turbine plant |
RU2369761C2 (ru) * | 2004-04-14 | 2009-10-10 | Снекма | Система защиты главного вала газотурбинного двигателя с плавким подшипником |
RU2362034C2 (ru) * | 2006-03-06 | 2009-07-20 | Владимир Николаевич Костюков | Пульсирующий газотурбинный двигатель (варианты) |
RU114343U1 (ru) * | 2011-06-16 | 2012-03-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации | Комбинированный воздушно-ракетный двигатель с прямоточной камерой пульсирующего горения, форкамерой и системой воздушного запуска |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221901U1 (ru) * | 2023-08-15 | 2023-11-29 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Газотурбинный двигатель с внешней камерой пульсирующего горения и свободной турбиной |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CZ76397A3 (cs) | Motor se vstřikováním vody do válce | |
RU2561757C1 (ru) | Трехкомпонентный воздушно-реактивный двигатель | |
CN111120081B (zh) | 大型两冲程单流扫气式气态燃料发动机以及用于减少提前点火/柴油机爆震的方法 | |
Rhee et al. | Experimental study on a rotating detonation turbine engine with an axial turbine | |
RU214950U1 (ru) | Газотурбинный двигатель с внешней камерой пульсирующего горения и свободной турбиной | |
CN109681317A (zh) | 一种喷水降低缸内温度的零氮烃类燃料点燃式零转子机及其控制方法 | |
RU221901U1 (ru) | Газотурбинный двигатель с внешней камерой пульсирующего горения и свободной турбиной | |
EP0146624A1 (en) | PROCESS FOR INTENSIFYING THE THERMAL ENERGY CYCLE AND JET ENGINES. | |
RU114343U1 (ru) | Комбинированный воздушно-ракетный двигатель с прямоточной камерой пульсирующего горения, форкамерой и системой воздушного запуска | |
RU2324830C1 (ru) | Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с одним поршнем привода компрессора | |
CN107218155B (zh) | 一种脉冲预引爆可稳定工作的爆震发动机 | |
CN109681318A (zh) | 以氧气为氧化剂的烃类燃料点燃式零氮转子机及其控制方法 | |
RU2594828C1 (ru) | Двигательная установка гиперзвукового самолета | |
RU226462U1 (ru) | Система предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания | |
RU2591361C1 (ru) | Двигательная установка гиперзвукового самолета | |
RU2773995C1 (ru) | Газоперекачивающий агрегат | |
RU2349775C1 (ru) | Атомный газотурбинный авиационный двигатель | |
RU2484287C1 (ru) | Трехкомпонентный жидкостный ракетный двигатель | |
RU2777154C1 (ru) | Энергетический комплекс | |
RU2389886C1 (ru) | Комбинированный атомный авиационный двигатель | |
RU2554392C1 (ru) | Водородный газотурбинный двигатель | |
RU2258828C2 (ru) | Способ преобразования энергии, получаемой при сжигании органического топлива, во вращательное движение и устройство для его осуществления | |
RU2271461C2 (ru) | Двухконтурный комбинированный газотурбинный винтовентиляторный двигатель | |
RU2629305C2 (ru) | Газотурбинный двигатель с паровыми форсунками | |
RU154857U1 (ru) | Генератор |