RU2171906C2

RU2171906C2 - Propulsion system and rotary engine

Info

Publication number: RU2171906C2
Application number: RU98120879A
Authority: RU
Inventors: П.С. Владимиров
Original assignee: Владимиров Порфирий Сергеевич
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2001-08-10

Abstract

FIELD: power engineering; aircraft power plants. SUBSTANCE: proposed propulsion system has low-pressure turbine and compressor, two propulsive devices with shafts installed coaxially. Propulsion system has two engines with coaxial rotors installed for rotation in opposite directions. Shafts of propulsive devices are coupled with engine rotors and are provided with axial holes. One of shafts of propulsive devices is arranged in hole of other shaft. Shaft for coupling low-pressure turbine and compressor is placed inside both shafts of propulsive devices. Rotary engine can be used in propulsion system with driving rotor and driven rotors installed in stator. Inlet and outlet ports for blowing of spaces are made in stator bores for driven rotors. EFFECT: increased efficiency of rotary engine and propulsion system as a whole. 18 cl, 7 dwg

Description

Изобретения относятся к энергетике, в частности к авиационным силовым установкам, и могут быть использованы в двигательных комплексах на водном транспорте. The invention relates to energy, in particular to aircraft power plants, and can be used in propulsion systems in water transport.

Известен спаренный турбовинтовой двигатель с выносным редуктором для привода двух соосных винтов (Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. М. : Машиностроение, 1981 г., с. 15, фиг. 1,1), содержащий два установленных параллельно газотурбинных двигателей. Known twin turboprop engine with an external gearbox for driving two coaxial screws (Skubachevsky G. Aircraft gas turbine engines. M.: Mechanical Engineering, 1981, S. 15, Fig. 1.1), containing two parallel mounted gas turbine engines.

Недостатками указанной схемы являются большая площадь миделя и значительное лобовое сопротивление, снижающее полетный КПД, а также большая масса, сложность и невысокая надежность конструкции с понижающим редуктором. The disadvantages of this scheme are the large midship area and significant drag, which reduces flight efficiency, as well as the large mass, complexity and low reliability of the design with a reduction gear.

Известна конструктивная схема турбореактивной двухконтурной установки (Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. М.: Машиностроение, 1981, с. 8, 10, фиг. 1.03б, 1.06), принятой в качестве прототипа для первого изобретения и содержащей турбину и компрессор низкого давления и движитель, например вентилятор, с валом. Эта конструкция не содержит редуктора, но КПД движителя сравнительно низок вследствие небольшой степени двухконтурности и существенных потерь в неподвижных направляющих лопатках вентилятора. Known structural diagram of a turbojet dual-circuit installation (Skubachevsky G. Aircraft gas turbine engines. M .: Mashinostroenie, 1981, p. 8, 10, Fig. 1.03b, 1.06), adopted as a prototype for the first invention and containing a low turbine and compressor pressure and propulsion, for example a fan, with a shaft. This design does not contain a gearbox, but the propulsion efficiency is relatively low due to the small degree of bypass and significant losses in the stationary guide vanes of the fan.

Из патентной литературы известен роторный двигатель внутреннего сгорания (GB, патент 1057282 А, кл. F 01 С 1/20, опубл. 01.02.1967 г.), принятый в качестве прототипа для второго изобретения и содержащий статор с корпусом и двумя торцевыми крышками, замыкающими внутреннюю рабочую полость в виде трех пересекающихся цилиндрических расточек, в центральной из которых расположен ведущий ротор с пятью циклоидальными выступами (зубьями), а в двух крайних размещены два ведомых ротора с тремя впадинами у каждого, сопряженными бесконтактно с минимальными зазорами с выступами ведущего ротора. В центральной полости расположены камеры сжатия и расширения, а в корпусной стенке ее выполнены окна с патрубками для впуска воздушного заряда и выпуска расширившихся продуктов сгорания. From the patent literature known rotary internal combustion engine (GB, patent 1057282 A, class F 01 C 1/20, publ. 02/01/1967), adopted as a prototype for the second invention and containing a stator with a housing and two end caps, closing the internal working cavity in the form of three intersecting cylindrical bores, in the central of which there is a driving rotor with five cycloidal protrusions (teeth), and two driven rotors with three cavities at each, mating non-contact with minimal gaps are located in the two extreme rotors with protrusions of the driving rotor. Compression and expansion chambers are located in the central cavity, and windows with nozzles for air intake and exhaust of expanded combustion products are made in its body wall.

В корпусных стенках боковых полостей с ведомыми роторами имеются выпускные окна, соединенные перепускным каналом с камерой расширения, впускные окна для продувки впадин ведомых роторов сжатия воздухом и форсунки для впрыска топлива. Двигатель работает по двухтактному циклу, чисто вращательное движение его роторов обеспечивает уникальную быстроходность и минимальную удельную массу. К недостаткам его следует отнести относительно малый рабочий объем камеры расширения, равный половине объема камеры в центральной полости, поскольку вторая половина занята камерой сжатия; функционирование перепускного канала при больших скоростях роторов неэффективно из-за инерционности газа в канале, дросселирования и ударного расширения продуктов сгорания с потерей энергии, необходимости в совершении дополнительной работы на их последующее вытеснение в выпускной патрубок. In the case walls of the side cavities with driven rotors, there are exhaust windows connected by the bypass channel to the expansion chamber, inlet windows for purging the troughs of the driven compression rotors with air and nozzles for fuel injection. The engine runs on a two-stroke cycle, the purely rotational movement of its rotors provides unique speed and minimum specific gravity. The disadvantages include the relatively small working volume of the expansion chamber, equal to half the volume of the chamber in the central cavity, since the second half is occupied by the compression chamber; the functioning of the bypass channel at high rotor speeds is inefficient due to the inertia of the gas in the channel, throttling and shock expansion of the combustion products with energy loss, the need for additional work for their subsequent displacement into the exhaust pipe.

Задачей первого изобретения является повышение экономичности путем снижения расхода топлива, площади миделя, удельной массы, повышение КПД двигателя. The objective of the first invention is to increase efficiency by reducing fuel consumption, midship area, specific gravity, increasing engine efficiency.

Технический результат достигается тем, что двигательная установка содержит турбину и компрессор низкого давления и движитель, например вентилятор, с валом, второй движитель с валом, установленный соосно первому движителю и два двигателя с соосными роторами, установленными с возможностью противоположного направления вращения, валы движителей связаны с роторами двигателей и в них выполнены осевые отверстия, причем один из валов расположен с зазором в осевом отверстии другого вала и одного из роторов, а внутри обоих валов и роторов установлен вал связи компрессора и турбины низкого давления. Каждый двигатель содержит ведущий и ведомый роторы циклоидального зацепления, разность в количестве зубьев которых равна единице. Вал одного из движителей разгружен на упорный подшипник, установленный между двигателями. The technical result is achieved by the fact that the propulsion system comprises a turbine and a low pressure compressor and a propulsion device, for example a fan, with a shaft, a second propulsion unit with a shaft mounted coaxially to the first propulsion unit and two motors with coaxial rotors mounted with the possibility of the opposite direction of rotation, the propeller shafts are connected with the rotors of the motors and in them are made axial holes, one of the shafts being located with a gap in the axial hole of the other shaft and one of the rotors, and inside both shafts and rotors The coupling shaft of the compressor and low pressure turbine is connected. Each engine contains a driving and driven rotors of cycloidal gearing, the difference in the number of teeth of which is equal to one. The shaft of one of the propellers is unloaded on a thrust bearing mounted between the engines.

Валы движителей соединены с роторами с возможностью осевого смещения. The shafts of the propulsors are connected to the rotors with the possibility of axial displacement.

Валы движителей соединены с роторами через редукторы. Установка выполнена с задним расположением движителей. Propeller shafts are connected to the rotors through gears. Installation is made with rear thrusters.

Второй по ходу движения установки движитель соединен с соплом, последней ступенью турбины и задним обтекателем. Диск первого по ходу движения установки движителя снабжен турбинными венцами, а его вал разгружен на упорный подшипник, установленный в шпангоуте, неподвижно соединенном с направляющим аппаратом турбины и гондолой. Спрямляющий аппарат компрессора соединен с ротором двигателя. Установка выполнена с передним расположением движителей. Компрессор и воздухозаборник установлены на первом по ходу движения установки движителе. The second propulsion unit in the direction of travel is connected to the nozzle, the last stage of the turbine, and the rear fairing. The disk of the first propulsion unit in the direction of travel is equipped with turbine crowns, and its shaft is unloaded on a thrust bearing mounted in a frame fixedly connected to the turbine guide apparatus and the nacelle. The compressor rectifier is connected to the motor rotor. Installation is made with the front location of the propulsors. The compressor and air intake are installed on the first mover along the installation path.

Задачей второго изобретения является повышение удельной мощности и эффективного КПД, упрощение конструкции. The objective of the second invention is to increase the specific power and effective efficiency, simplifying the design.

Технический результат достигается тем, что выпускные окна продувки впадин непосредственно соединены с выпускным трактом, впускные окна камеры сжатия выполнены в расточках ведомых роторов, подобрано оптимальное число зубьев ведущего ротора и ведомых роторов. The technical result is achieved in that the outlet windows for purging the troughs are directly connected to the outlet tract, the inlet windows of the compression chamber are made in the bores of the driven rotors, and the optimum number of teeth of the driving rotor and the driven rotors is selected.

На фиг. 1 изображена двигательная установка в осевом разрезе. In FIG. 1 shows a propulsion system in axial section.

На фиг. 2 - разрез А-А двигательной установки. In FIG. 2 - section aa of the propulsion system.

На фиг. 3 - роторный двигатель в осевом разрезе. In FIG. 3 - rotary engine in axial section.

На фиг. 4, 5 - поперечный разрез по E-E. In FIG. 4, 5 - cross section along the E-E.

На фиг. 6, 7 - варианты трехроторного двигателя. In FIG. 6, 7 - variants of a three-rotor engine.

Двигательная установка содержит гондолу 1, в которой неподвижно закреплены корпуса двух роторных двигателей 2 и 3. В корпусах на подшипниках 4, 5, 6, 7 установлены ведущие роторы 8 и 9, каждый из которых выполнен с четным (4, 6, 8 и т.д.) числом зубчатых выступов, образованных эквидистантой от эпициклойды и находящихся в зацеплении с ведомыми роторами 10, 11, 12, число зубьев которых на один зуб больше (например, 5, 7, 9), причем зубья очерчены огибающей гипоциклойд или близкой к ней кривой. Ведомые роторы разгружены в корпусе посредством подшипников с газовой смазкой; во впадинах зубьев ведомых роторов выполнены перепускные окна 13, которые вблизи В.М.Т. нагнетательными каналами 14 и наполнительными каналами 15 сообщены с камерами сгорания 16, в которых установлены топливные форсунки 17. Осевая длина роторов 11 в два раза больше длины роторов 10, 12 и они смещены диаметрально противоположно от оси ведущего ротора. В торцевых крышках 18 и дисках 19 корпуса в области Н.М.Т., соответствующей максимальному объему камер, выполнены впускные 20 и выпускные 21 продувочные окна 22, соединенные соответственно с внутренней полостью гондолы, которая сообщена с выходом компрессора низкого давления 23 и с выпускным коллектором 24, выход которого соединен с рабочим трактом газовой турбины 25. Рабочие камеры двигателей снабжены уплотнениями с газовой смазкой 26, 27, конструкция которых известна (SU, авт. свид. 958755 А, кл. F 16 J 15/44, опубл. 15.09.1982). The propulsion system comprises a nacelle 1, in which the housings of two rotary engines 2 and 3 are fixedly mounted. In the housings, the driving rotors 8 and 9 are installed on the bearings 4, 5, 6, 7, each of which is made with an even (4, 6, 8 and t .d.) the number of tooth protrusions formed by the equidistant from the epicycloid and meshed with driven rotors 10, 11, 12, the number of teeth of which is one tooth more (for example, 5, 7, 9), and the teeth are outlined by an envelope of hypocycloid or close to her curve. Driven rotors are unloaded in the housing by means of gas-lubricated bearings; in the cavities of the teeth of the driven rotors, bypass windows 13 are made, which are near V.M.T. the injection channels 14 and the filling channels 15 are in communication with the combustion chambers 16 in which the fuel nozzles 17 are mounted. The axial length of the rotors 11 is twice the length of the rotors 10, 12 and they are displaced diametrically opposite from the axis of the driving rotor. In the end caps 18 and body disks 19 in the N.M.T. region corresponding to the maximum volume of the chambers, inlet 20 and outlet 21 purge windows 22 are made, respectively connected to the internal cavity of the nacelle, which is in communication with the output of the low-pressure compressor 23 and with the exhaust a collector 24, the output of which is connected to the working path of the gas turbine 25. The working chambers of the engines are equipped with gas-lubricated seals 26, 27, the construction of which is known (SU, author certificate 958755 A, class F 16 J 15/44, publ. 15.09 .1982).

Кроме того, двигатели имеют систему активного управления зазорами между роторами и корпусом, которая подобна (SU, авт. свид. 1414964, кл. F 02 В 55/00, опубл. 07.08.1988) и на чертеже не изображена. Для минимизации зазоров и утечек газа целесообразно применение облитерации зазоров непосредственно при работе двигателя (RU, патент 2013582, кл. F 02 В 53/00, опубл. 30.05.1994). In addition, the engines have an active control system of the gaps between the rotors and the casing, which is similar (SU, ed. Certificate 1414964, class F 02 B 55/00, published 07.08.1988) and is not shown in the drawing. To minimize gaps and gas leaks, it is advisable to use obliteration of gaps directly during engine operation (RU, patent 2013582, class F 02 B 53/00, publ. 05/30/1994).

Внутри ведущих роторов выполнены полости, каналы и теплообменные ребра системы охлаждения, а также осевые отверстия в которых посредством шлицевого соединения (например, с промежуточными шариками) с возможностью осевого смещения установлены вал 28 вентилятора или винта 29 и вал 30 вентилятора 31. Вал 28 посредством радиально-упорного подшипника 32 установлен в шпангоуте 33, скрепленном через неподвижные направляющие лопатки 34 с корпусом. С шпангоутом скреплен также направляющий аппарат 35. На валу 28 зафиксирована турбина 25, с вентилятором 29 соединена турбина 36, с вентилятором 31 скреплены последняя ступень турбины 37, сопло 38 и задний обтекатель (кок) 39. Вал 30 пропущен через осевое отверстие ротора 9 и разгружен через радиально-упорный подшипник 40, расположенный между двигателями, на корпус. Inside the driving rotors, cavities, channels and heat exchange fins of the cooling system are made, as well as axial openings in which, by means of a spline connection (for example, with intermediate balls), the fan shaft 28 or the screw 29 and the shaft 30 of the fan 31 are axially biased. The shaft 28 is radially -thrust bearing 32 is installed in the frame 33, fastened through a fixed guide vanes 34 with the housing. A guide apparatus 35 is also attached to the frame. A turbine 25 is fixed on the shaft 28, a turbine 36 is connected to the fan 29, the last stage of the turbine 37, the nozzle 38 and the rear cowling 39 are fastened to the fan 31. The shaft 30 is passed through the axial hole of the rotor 9 and unloaded through an angular contact bearing 40 located between the engines on the housing.

В осевом отверстии вала 30 размещен вал связи 41 между турбиной 42 и ротором 23 компрессора низкого давления. Венцы 43 спрямляющего аппарата компрессора низкого давления установлены или в корпусе, или в барабане 44, который через лопатки 45 и диск 46 жестко соединен с ведущим ротором 8. Ротор компрессора установлен на подшипниках 47, 48. В дисках вентиляторов 29, 31 имеются кольцевые каналы с венцами турбинных лопаток 49, 50. Возможен вариант двигательной установки с традиционными лопаточными газотурбинными двигателями вместо роторных, при этом валы движителей целесообразно соединить с валами двигателей через понижающие редукторы. Возможно также исполнение установки с передним расположением вентиляторов, в этом варианте компрессор и воздухозаборник 51 могут быть установлены на переднем вентиляторе. In the axial hole of the shaft 30, a communication shaft 41 is placed between the turbine 42 and the rotor 23 of the low-pressure compressor. The crowns 43 of the rectifier apparatus of the low-pressure compressor are installed either in the housing or in the drum 44, which is rigidly connected to the driving rotor 8 through the blades 45 and the disk 46. The compressor rotor is mounted on bearings 47, 48. The fan disks 29, 31 have annular channels with the crowns of the turbine blades 49, 50. A variant of the propulsion system with traditional blade gas turbine engines instead of rotary ones is possible, while the shafts of the propulsors are expediently connected to the shafts of the engines through reduction gears. It is also possible to design a unit with a front fan arrangement, in this embodiment, a compressor and an air intake 51 can be installed on the front fan.

При вращении роторов 8, 11 объем межзубовых камер изменяется от минимального в В. М.Т. до максимального в Н.М.Т. Примерно за 30^o до Н.М.Т. открываются выпускные окна 21, затем впускные окна 20 и сжатым в компрессоре 23 воздухом осуществляется прямоточная продувка рабочих камер роторных двигателей, продукты сгорания через коллектор 24 поступают в газовые турбины 25, 36, 49, 50, 42, 37. В фазе ~270^o после В.М.Т. продувка закачивается, воздух сжимается до давления ~ 2 МПа, через окна 13 и нагнетательные каналы 14 с завихрением вытесняется в камеру сгорания 16, смешивается с топливом, подаваемым форсункой 17, смесь воспламеняется и сгорает с повышенным давлением до ~7 МПа, затем происходит расширение продуктов сгорания и продувка. Диаметрально противоположное смещение ведомых роторов 11 относительно роторов 10, 12 обеспечивает уравновешивание радикальных сил давления газа на ведущий ротор 8 и разгрузку их подшипников. Мощность роторных двигателей через валы 28, 30 передается вентиляторами 29, 31, имеющим противоположное направление вращения; крутящий момент на вентиляторах дополнительно увеличивается турбинами 25, 36, 49, 50, 37. Энергия свободной турбины 42 обеспечивает через вал 41 привод компрессора 23.When the rotors 8, 11 rotate, the volume of the interdental chambers changes from the minimum in V. M.T. to the maximum in N.M.T. About 30 ^o BC N.M. outlet windows 21 are opened, then inlet windows 20 and compressed air in the compressor 23 are used to directly purge the working chambers of rotary engines, the combustion products through the collector 24 enter the gas turbines 25, 36, 49, 50, 42, 37. In the phase of ~ 270 ^o after V.M.T. the purge is pumped, the air is compressed to a pressure of ~ 2 MPa, through the windows 13 and the discharge channels 14 it is swirled into the combustion chamber 16 with swirl, mixed with the fuel supplied by the nozzle 17, the mixture ignites and burns with increased pressure to ~ 7 MPa, then the products expand combustion and purge. The diametrically opposite displacement of the driven rotors 11 relative to the rotors 10, 12 ensures the balancing of the radical gas pressure forces on the driving rotor 8 and the unloading of their bearings. The power of rotary engines through the shafts 28, 30 is transmitted by the fans 29, 31, having the opposite direction of rotation; the torque on the fans is additionally increased by the turbines 25, 36, 49, 50, 37. The energy of the free turbine 42 provides through the shaft 41 the drive of the compressor 23.

Технико-экономическую эффективность предложения полезно показать на следующем примере:
Основные технические данные двигательной установки с 5-секционными роторными двигателями (ориентировочные):
Длина, мм - 3800
Площадь миделя (⌀ 740 мм), м² - 0,43
Масса, кг - 1100
Диаметр вентилятора, мм - 2400
Степень двухконтурности - 56
Мощность - 8000 КВт
Удельная масса, кг/КВт - 0,138
Температура в камере сгорания - 2800 К
Степень повышения давления (на высоте 10 км) - 200
Уд.расход топлива - 0,15 кг/кВт•час
Уд.тяга - 0,134 кг/кгс
Частота вращения валов - 3000 об/мин
Коэффициент избытка воздуха - 1
Высокие технические показатели имеют естественное объяснение: высокая температура газов в камере сгорания, превышающая примерно на 1000 К уровень температур в современных газовых турбинах, высокая степень повышения давления, возможность исключения из конструкции понижающего редуктора и др.It is useful to show the feasibility study of the proposal using the following example:
The main technical data of the propulsion system with 5-section rotary engines (approximate):
Length, mm - 3800
Midsection area (⌀ 740 mm), m ² - 0.43
Weight, kg - 1100
Diameter of the fan, mm - 2400
Bypass ratio - 56
Power - 8000 kW
Specific gravity, kg / kW - 0.138
The temperature in the combustion chamber is 2800 K
The degree of pressure increase (at an altitude of 10 km) - 200
Specific fuel consumption - 0.15 kg / kW • hour
Thrust - 0.134 kg / kgf
Shaft rotation speed - 3000 rpm
Air excess ratio - 1
High technical indicators have a natural explanation: the high temperature of the gases in the combustion chamber, which is approximately 1000 K higher than the temperature level in modern gas turbines, the high degree of pressure increase, the possibility of eliminating the reduction gear from the design, etc.

Тщательная оптимизация конструкции и применение современных материалов (углепластик, керамика, силикатное стекло, лейкосапфир, ситаллы и др.) обеспечивают значительное повышение указанных преимуществ. Thorough design optimization and the use of modern materials (carbon fiber, ceramics, silicate glass, leucosapphire, glass, etc.) provide a significant increase in these advantages.

Установка сохраняет преимущества при использовании традиционных газотурбинных двигателей благодаря соосному их расположению (уменьшение миделя) и высокому КПД соосных вентиляторов или винтов. The installation retains the advantages when using traditional gas turbine engines due to their coaxial arrangement (reduction of the midsection) and high efficiency of coaxial fans or screws.

Роторный двигатель содержит статор 51 с расположенной в нем рабочей полостью, образованной центральным цилиндрическим отверстием с ведущим ротором 52 и четырьмя пересекающимися с центральным отверстием расточками под ведомые роторы 53; с которыми скреплены торцевые крышки 54, 55, в которых на подшипниках 56, 57 установлены ведущий ротор с валом 58 и ведомые роторы 53, равномерно расположенные вокруг ведущего ротора в расточках корпуса. Ведущий ротор снабжен выступами-зубьями 59 циклоидального профиля, сопряженные с впадинами 60 на ведомых роторах. В центральном цилиндрическом отверстии имеются выпускные окна 61 с патрубками 62, в расточках под ведомые роторы выполнены впускные окна 63 для продувки камер сжатия 64, которые образованы объемами впадин 60 и фрагментами 65 в центральной полости, расположенными между окнами 61 и ведомыми роторами. Кроме того, в расточках статора под ведомые роторы выполнены выпускные 66 и впускные 67 окна для продувки впадин от продуктов сгорания. Впускные окна 63 и 67 патрубками 68 соединены с агрегатом наддува, например, с турбокомпрессором. На фиг. 4, 5 впускные окна 63, 67 совмещены в одном окне с общим патрубком; возможно их раздельное исполнение и соединение каждого со своим патрубком, например, для продувки камер сжатия воздухом более высокого давления, чем при продувке впадин от продуктов сгорания через патрубки 69, соединенные с выпускным трактом. Целесообразно исполнение патрубков с резонансной длиной, повышающей эффективность продувки впадин, и дозарядки камер сжатия путем динамического наддува. Вращение роторов синхронизировано шестернями связи 70, 71 в корпусе установлены устройства воспламенения 72, в качестве которых могут быть свечи зажигания и(или) топливные форсунки. The rotary engine comprises a stator 51 with a working cavity located therein, formed by a central cylindrical hole with a driving rotor 52 and four bores intersecting with the central hole for the driven rotors 53; with which end caps 54, 55 are fastened, in which a leading rotor with a shaft 58 and driven rotors 53 are mounted uniformly around the leading rotor in the bores of the housing on the bearings 56, 57. The leading rotor is equipped with protrusions-teeth 59 of the cycloidal profile, coupled with troughs 60 on the driven rotors. In the central cylindrical opening there are outlet windows 61 with nozzles 62, inlets for driven rotors are provided with inlet windows 63 for blowing off the compression chambers 64, which are formed by volumes of depressions 60 and fragments 65 in the central cavity located between the windows 61 and the driven rotors. In addition, in the stator bores under the driven rotors, exhaust 66 and inlet 67 windows are made for blowing cavities from the combustion products. The inlet ports 63 and 67 by nozzles 68 are connected to a boost unit, for example, a turbocharger. In FIG. 4, 5 inlet windows 63, 67 are combined in one window with a common pipe; their separate execution and connection of each with its own nozzle is possible, for example, for purging compression chambers with air of higher pressure than when purging cavities from combustion products through nozzles 69 connected to the exhaust path. It is advisable to design pipes with a resonant length that increases the efficiency of purging depressions and recharging the compression chambers by means of dynamic pressurization. The rotation of the rotors is synchronized by communication gears 70, 71, ignition devices 72 are installed in the housing, which can be spark plugs and (or) fuel nozzles.

Корпус и роторы выполняются из жаропрочных материалов с низким коэффициентом теплового расширения (КТР), например, из конструкционной керамики, ситалла, лейкосапфира, углекона и др., и сопряжены между собой с минимальными зазорами порядка 0,02-0,1 мм рабочие поверхности их могут иметь относительно "мягкие" истираемые покрытия, например, на основе графита; вершины зубьев ведущего ротора и кромки впадин ведомых роторов покрываются материалом высокой твердости и износоустойчивости. Кроме того, на уплотнительных кромках впадин, на вершинах зубьев, на задней (по ходу) поверхности зубьев ведущего ротора и на поверхностях расточек целесообразно исполнение лабиринтных уплотнений, например, в виде рисок-канавок, расположенных по образующей. Оптимальное число зубьев ведущего ротора и количество ведомых роторов принимается от двух до пяти, причем числа зубьев и ведомых роторов могут быть равны, как на фиг. 4; (при этом подшипники 56 ведущего ротора практически полностью разгружены от сил давления газа), или числа зубьев и ведомых роторов исполняются с разностью в единицу (например, четыре ведомых ротора и пять зубьев; положительный эффект - равномерность крутящего момента на выходном валу 58). В расточках статора под ведомые роторы могут быть исполнены дополнительные каналы 73 для увеличения степени расширения газа из впадин 60, но при этом положительный эффект следует сравнить с отрицательным от кратковременной (практически мгновенной) потери герметичности в момент прохождения вершины зуба ротора через канал. The case and rotors are made of heat-resistant materials with a low coefficient of thermal expansion (KTR), for example, structural ceramics, ceramic, leucosapphire, coal, etc., and are interconnected with minimal gaps of the order of 0.02-0.1 mm. may have relatively “soft” abradable coatings, for example, based on graphite; the tops of the teeth of the driving rotor and the edges of the hollows of the driven rotors are coated with a material of high hardness and wear resistance. In addition, on the sealing edges of the depressions, on the tops of the teeth, on the rear (along the way) surface of the teeth of the driving rotor and on the surfaces of the bores, it is advisable to perform labyrinth seals, for example, in the form of grooves located along the generatrix. The optimal number of teeth of the driving rotor and the number of driven rotors are adopted from two to five, and the numbers of teeth and driven rotors can be equal, as in FIG. 4; (in this case, the bearings 56 of the leading rotor are almost completely unloaded from gas pressure forces), or the number of teeth and driven rotors are executed with a difference of one (for example, four driven rotors and five teeth; a positive effect is the uniformity of torque on the output shaft 58). In the stator bores under the driven rotors, additional channels 73 can be provided to increase the degree of gas expansion from the depressions 60, but the positive effect should be compared with the negative from the short-term (almost instantaneous) loss of tightness at the moment of passage of the rotor tooth tip through the channel.

Весьма простая конструкция изображена на фиг. 6, 7, она содержит двузубый ведущий ротор 84 и два ведомых ротора 75 с тремя впадинами 76 у каждого; впускные 77 и выпускные 78 патрубки для продувки впадин сжатым воздухом или бензовоздушной смесью, выпускные патрубки 79, расположенные в передней по ходу ведущего ротора части корпуса камеры расширения 80, средство воспламенения 81 (форсунка или свеча зажигания). При использовании роторного двигателя в составе двигательной установки на фиг. 1, 2 по оси ведущего ротора выполняются сквозные отверстия. Возможен вариант с патрубками 82 и окнами 83 для продувки камер сжатия 76, выполненными раздельно с патрубками 77 (см. фиг. 7). A very simple construction is shown in FIG. 6, 7, it contains a double-toothed driving rotor 84 and two driven rotors 75 with three cavities 76 each; inlet 77 and outlet 78 nozzles for blowing cavities with compressed air or gasoline mixture, outlet nozzles 79 located in front of the expansion rotor housing 80 along the leading rotor, ignition means 81 (nozzle or spark plug). When using a rotary engine as part of the propulsion system of FIG. 1, 2 through the axis of the driving rotor, through holes are made. A variant with nozzles 82 and windows 83 for purging the compression chambers 76, made separately with nozzles 77 (see Fig. 7), is possible.

При работе двигателя через патрубки 68, 69 сжатым воздухом от вентилятора или турбокомпрессора осуществляется продувка впадин 60 ведомых роторов, затем впрыск топлива через форсунку 72 с большим опережением, соответствующим быстроходности двигателя, продувка камеры сжатия через окна 63 с выпуском продуктов сгорания через патрубок 62, сжатие до минимального объема (В. М. Т., см. фиг. 4), где заканчивается период подготовки смеси и задержки воспламенения, затем воспламенение, сгорание, расширение во впадинах 60, примерно двукратное продолжение расширения в камерах 74 и выпуск отработавших газов через патрубки 69 в выпускной коллектор и турбину агрегата наддува. Исполнение двигателя с двумя выступами ведущего ротора и двумя ведомыми роторами с тремя впадинами у каждого обеспечивает соединение в процессе расширения объема впадины с камерой расширения до начала выпуска газов в выпускной патрубок 79 (см. фиг. 6), таким образом, надобность в перепускном канале, имеющемся в известном аналоге, отпадает, устраняются сопутствующие ему недостатки. Такой же положительный эффект проявляется при трехзубом роторе с тремя ведомыми роторами, имеющими по три впадины, и при четырехзубом роторе, сопряженным с четырьмя ведомыми роторами с двумя впадинами у каждого. When the engine is running through the nozzles 68, 69 with compressed air from a fan or a turbocharger, the cavities 60 of the driven rotors are purged, then the fuel is injected through the nozzle 72 with a large advance, corresponding to the engine speed, the purge of the compression chamber through the windows 63 with the release of combustion products through the nozzle 62, compression to a minimum volume (V. M. T., see Fig. 4), where the period of mixture preparation and ignition delay ends, then ignition, combustion, expansion in depressions 60, about twice the extension of rhenium in the chambers 74 and the exhaust gas discharged through nozzles 69 into the exhaust manifold and the turbine boost unit. The design of the engine with two protrusions of the driving rotor and two driven rotors with three cavities each provides a connection in the process of expanding the volume of the cavity with the expansion chamber prior to the release of gases into the exhaust pipe 79 (see Fig. 6), thus, the need for a bypass channel, existing in the known analogue disappears, its attendant disadvantages are eliminated. The same positive effect is manifested with a three-tooth rotor with three driven rotors having three cavities, and with a four-tooth rotor conjugated with four driven rotors with two cavities for each.

Бесконтактные уплотнения обеспечивают высокие окружные скорости роторов (порядка 50-100 м/с), адиабатный режим работы с минимально дозированным охлаждением наиболее нагретых мест корпуса и неохлаждаемыми роторами; исключается смазка роторов и угар масла, при этом потери от утечек газа меньше механических потерь на трение в поршневых двигателях. Совокупное действие указанных факторов обеспечивает создание чрезвычайно легкого двигателя с удельной массой ~0,03 кг/кВт, простого, надежного, экологичного, с большим ресурсом работы и высоким эффективным КПД. Non-contact seals provide high peripheral rotor speeds (of the order of 50-100 m / s), an adiabatic mode of operation with minimally dosed cooling of the most heated parts of the housing and uncooled rotors; lubrication of rotors and oil burning are excluded, while losses from gas leaks are less than mechanical friction losses in piston engines. The combined effect of these factors provides the creation of an extremely light engine with a specific gravity of ~ 0.03 kg / kW, simple, reliable, environmentally friendly, with a long service life and high effective efficiency.

Claims

1. A propulsion system comprising a turbine and a low-pressure compressor and a propulsion device, for example a fan, with a shaft, characterized in that it is additionally equipped with a second propulsion unit with a shaft mounted coaxially with the first propulsion unit and two motors with coaxial rotors mounted with the possibility of the opposite direction of rotation , the shafts of the propulsors are connected with the rotors of the engines and axial holes are made in them, one of the shafts being located with a gap in the axial hole of the other shaft and one of the rotors, and inside both shafts and a rotor shaft mounted due compressor and low pressure turbine.

2. The propulsion system according to claim 1, characterized in that each engine contains a driving and driven rotors of cycloidal engagement, the difference in the number of teeth of which is equal to one.

3. Installation according to claim 2, characterized in that the shaft of one of the propellers is unloaded on a thrust bearing mounted between the engines.

4. Installation according to claim 2, characterized in that the shafts of the propulsors are connected to the rotors with the possibility of axial displacement.

5. Installation according to claim 2, characterized in that the shafts of the propulsors are connected to the rotors through gearboxes.

6. Installation according to claim 2, characterized in that it is made with a rear arrangement of propulsors.

7. Installation according to claim 6, characterized in that the second propulsion device in the direction of travel is connected to the nozzle, the last stage of the turbine and the rear cowl.

8. The installation according to claim 6, characterized in that the disk of the first propulsion unit along the movement is equipped with turbine crowns, and its shaft is unloaded on a thrust bearing mounted in a frame fixedly connected to the turbine guide apparatus and the nacelle.

9. Installation according to claim 1, characterized in that the compressor rectifier is connected to the rotor of the engine.

10. Installation under item 1, characterized in that it is made with the front location of the propulsors.

11. Installation according to claim 10, characterized in that the compressor and the air intake are installed on the first mover along the installation direction.

12. A rotary engine containing a stator with a working cavity formed by intersecting cylindrical surfaces (bores), in which a driving rotor with cycloidal protrusions and driven rotors with cavities, inlet and outlet windows for purging the compression and expansion chamber, inlet and outlet windows for purging are installed hollows, characterized in that the outlet windows for purging the hollows are connected to the exhaust tract of the engine, the inlet windows of the compression chamber are made in the bores of the stator under the driven rotors or combined with the inlet cavities blowing the windows.

13. The engine according to item 12, characterized in that it contains from two to five driven rotors located in a circle around the leading rotor.

14. The engine according to p. 13, characterized in that the number of protrusions of the driving rotor is equal to the number of driven rotors.

15. The engine according to item 13, wherein the number of teeth of the driving rotor is one tooth more or less than the number of driven rotors.

16. The engine of claim 13, wherein the driving rotor has two protrusions and is coupled to two rotors having three cavities.

17. The engine according to item 13, wherein the driving rotor has three protrusions and is coupled to three rotors having three cavities.

18. The engine according to item 13, wherein the driving rotor has four protrusions and is coupled to four rotors having two cavities.