RU2187009C2 - Two-chamber turbojet engine (versions) - Google Patents

Two-chamber turbojet engine (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2187009C2
RU2187009C2 RU2000104340/06A RU2000104340A RU2187009C2 RU 2187009 C2 RU2187009 C2 RU 2187009C2 RU 2000104340/06 A RU2000104340/06 A RU 2000104340/06A RU 2000104340 A RU2000104340 A RU 2000104340A RU 2187009 C2 RU2187009 C2 RU 2187009C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
compressor
turbine
combustion chamber
chamber
Prior art date
Application number
RU2000104340/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000104340A (en
Inventor
В.Л. Письменный
Original Assignee
Письменный Владимир Леонидович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Письменный Владимир Леонидович filed Critical Письменный Владимир Леонидович
Priority to RU2000104340/06A priority Critical patent/RU2187009C2/en
Publication of RU2000104340A publication Critical patent/RU2000104340A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2187009C2 publication Critical patent/RU2187009C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines. SUBSTANCE: turbojet engine has intake device, compressor, turbine, main combustion chamber arranged between compressor and turbine, and ejector nozzle. Ejector nozzle has primary (inner) nozzle connected with compressor by channel accommodating additional combustion chamber, and secondary (outer) nozzle connected with turbine by channel accommodating reheat combustion chamber. Degree of pressure reduction across turbine is 2-2.5 times less than degree of air compression in compressor: 15-20. According to other design version, pressures in main and additional chambers of two-chamber turbojet engine are equal. Outer nozzle is made supersonic. Exit section of inner nozzle is located in widening part of outer nozzle. EFFECT: decreased specific mass of engine. 3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к авиадвигателестроению. The invention relates to aircraft engine manufacturing.

Известны одноконтурные турбореактивные (ТРД) двигатели (Теория и расчет ВРД. Под ред. С.М. Шляхтенко, Москва, Машиностроение, 1987, стр. 16, рис. 1.1). Двигатели имеют повышенные удельные расходы топлива, что обусловлено высокой температурой газа, истекающего из сопла. Known single-circuit turbojet (turbojet) engines (Theory and calculation of the WFD. Edited by S.M. Shlyakhtenko, Moscow, Mechanical Engineering, 1987, p. 16, Fig. 1.1). Engines have an increased specific fuel consumption due to the high temperature of the gas flowing out of the nozzle.

Известны двухконтурные ТРД (SU, 312328, 1941 г.). Двигатели имеют увеличенную площадь миделя (из-за наличия низконапорного вентилятора) и, как следствие, увеличенную удельную массу. Double-circuit turbojet engines are known (SU, 312328, 1941). Engines have an increased midship area (due to the presence of a low-pressure fan) and, as a result, an increased specific gravity.

Известны форсированные ТРД (Теория и расчет ВРД. Под ред. С.М. Шляхтенко, Москва, Машиностроение, 1987, стр. 16-17, рис. 1.2, 1.4). Двигатели имеют пониженный (из-за пониженного давления в форсажной камере) термический к.п.д. Forced turbojet engines are known (Theory and Calculation of WFD. Edited by S.M. Shlyakhtenko, Moscow, Mechanical Engineering, 1987, pp. 16-17, Fig. 1.2, 1.4). Engines have reduced (due to reduced pressure in the afterburner) thermal efficiency

Известны двухконтурные ТРД с форсированием по наружному контуру (Ю.Н. Нечаев, P.M. Федоров. Теория авиационных ГТД, часть 2, Москва, Машиностроение, 1978, стр.232, рис. 17.3 (б)). Двигатели имеют пониженный термический к. п. д. , дозвуковые сопла. В целом, двигатели с форсированием по наружному контуру уступают своему аналогу - двухконтурному ТРД с общей камерой смешения (менее экономичные и менее скоростные). Double-circuit turbojet engines with forcing along the outer contour are known (Yu.N. Nechaev, P.M. Fedorov. Theory of aviation gas turbine engines, part 2, Moscow, Mechanical Engineering, 1978, p. 232, Fig. 17.3 (b)). Engines have a reduced thermal efficiency, subsonic nozzles. In general, engines with forcing along the outer contour are inferior to their counterpart - a dual-circuit turbojet engine with a common mixing chamber (less economical and less speed).

Известен турбореактивный двигатель с отбором воздуха из-за компрессора (Патент GB 1201526, МПК F 02 К 3/02, 1970), в котором используется дополнительная камера сгорания, расположенная в затурбинном пространстве, для создания дополнительной тяги. Недостатком двигателя является высокий удельный расход топлива на крейсерских режимах работы двигателя, что является следствием высоких тепловых потерь при истечении газа в атмосферу (температура истекающих газов не может быть ниже температуры газов за турбиной). Known turbojet engine with air intake due to the compressor (Patent GB 1201526, IPC F 02 K 3/02, 1970), which uses an additional combustion chamber located in the turbine space to create additional traction. The disadvantage of the engine is the high specific fuel consumption at cruising engine operating modes, which is a consequence of high heat losses during the outflow of gas into the atmosphere (the temperature of the outgoing gases cannot be lower than the temperature of the gases behind the turbine).

Известны звуковые газовые эжекторы (Т.Н. Абрамович. Прикладная газовая динамика, Москва, Наука, 1976, стр. 487, рис.9.4). Sound gas ejectors are known (TN Abramovich. Applied gas dynamics, Moscow, Nauka, 1976, p. 487, Fig. 9.4).

Известны сверхзвуковые газовые эжекторы (Т. Н. Абрамович. Прикладная газовая динамика, Москва, Наука, 1976, стр. 534, рис.9.22). Famous supersonic gas ejectors (T. N. Abramovich. Applied gas dynamics, Moscow, Nauka, 1976, p. 534, Fig. 9.22).

Наиболее близкими аналогами изобретения являются:
1. Турбореактивный двигатель с отбором воздуха из-за компрессора (Патент GB 1201526, МПК F 02 К 3/02, 1970).
The closest analogues of the invention are:
1. A turbojet engine with air intake due to the compressor (Patent GB 1201526, IPC F 02 K 3/02, 1970).

2. Двухконтурный ТРД с форсированием по наружному контуру (Ю.Н. Нечаев, P.M. Федоров. Теория авиационных ГТД, часть 2, Москва, Машиностроение, 1978, стр.232, рис. 17.3(б)). 2. Double-circuit turbojet engine with forcing along the outer contour (Yu.N. Nechaev, P.M. Fedorov. Theory of aviation gas turbine engines, part 2, Moscow, Mechanical Engineering, 1978, p. 232, Fig. 17.3 (b)).

Целью изобретения является улучшение удельных (тяга, расход топлива, масса) характеристик двигателя. The aim of the invention is to improve the specific (thrust, fuel consumption, mass) engine characteristics.

Поставленная цель достигается тем, что воздух за компрессором известного ТРД, у которого степень понижения давления на турбине в 2-2,5 раза меньше степени сжатия воздуха в компрессоре, величина которой 15-20, делится на два потока, каждый из которых направляется в камеру сгорания (основную и дополнительную) и далее в эжекторное сопло. При этом часть энергии одного из потоков расходуется на механическую работу (привод компрессора). This goal is achieved by the fact that the air behind the compressor of the known turbojet engine, in which the degree of pressure reduction on the turbine is 2-2.5 times less than the degree of compression of the air in the compressor, the value of which is 15-20, is divided into two flows, each of which is sent to the chamber combustion (primary and secondary) and further into the ejector nozzle. In this case, part of the energy of one of the flows is spent on mechanical work (compressor drive).

Сущность изобретения состоит в том, что турбореактивный двигатель имеет два взаимосвязанных термодинамических цикла с подводом тепла при равных давлениях и общее сверхзвуковое сопло, в котором смешение газов либо отсутствует, либо происходит на укороченном сверхзвуковом участке общего сопла. The essence of the invention lies in the fact that a turbojet engine has two interconnected thermodynamic cycles with heat supply at equal pressures and a common supersonic nozzle in which gas mixing is either absent or occurs on a shortened supersonic section of a common nozzle.

Наличие двух термодинамических циклов позволяет в наибольшей степени реализовать термодинамические возможности получения максимальной свободной работы тепловой машиной при наличии двух основных ограничений: по температуре газа перед лопатками турбины и теплотворной способности топлива. Взаимосвязь циклов (изменение соотношения работ), обеспечиваемая количественными показателями степеней расширения газа на турбине и сжатия воздуха в компрессоре, позволяет получать широкий диапазон удельных параметров двигателя. Равенство давлений позволяет использовать общий компрессор и обеспечить высокий термический к. п.д. для обоих циклов. Общее сопло с газодинамическим разделением потоков позволяет обеспечить многорежимность. а отсутствие смешения между потоками - минимальные потери. The presence of two thermodynamic cycles makes it possible to realize to the greatest degree the thermodynamic possibilities of obtaining maximum free operation by a heat engine in the presence of two main restrictions: the gas temperature in front of the turbine blades and the calorific value of the fuel. The interconnection of cycles (changing the ratio of work), provided by quantitative indicators of the degrees of expansion of the gas on the turbine and the compression of air in the compressor, allows you to get a wide range of specific engine parameters. Equal pressures make it possible to use a common compressor and provide a high thermal efficiency. for both cycles. A common nozzle with gas-dynamic flow separation allows for multi-mode operation. and the absence of mixing between streams - minimal loss.

Изобретение реализуется посредством схем (фиг. 1, 2, 3). The invention is implemented by means of schemes (Fig. 1, 2, 3).

Важными свойствами схем являются:
1. Возможность получения высоких удельных тяг (более 110 кг•с/кг) при относительно низких (для форсированных режимов) удельных расходах топлива (менее 1,3 кг/кг•ч).
Important properties of the circuits are:
1. The possibility of obtaining high specific thrusts (more than 110 kg • s / kg) at relatively low (for forced modes) specific fuel consumption (less than 1.3 kg / kg • h).

2. Возможность использования однокаскадного компрессора. Оптимальные степени повышения давления компрессора (как экономические, так и тяговые) составляют: Пк≈15-20. При этом изменение тяги двигателя (в широком диапазоне) может осуществляться без изменения частоты вращения компрессора (за счет дополнительной камеры сгорания). 2. The possibility of using a single stage compressor. The optimal degrees of compressor pressure increase (both economic and traction) are: Pk≈15-20. In this case, a change in engine thrust (in a wide range) can be carried out without changing the compressor speed (due to an additional combustion chamber).

3. Возможность регулирования компрессора изменением критического сечения сопла (фиг.3). 3. The ability to control the compressor by changing the critical section of the nozzle (figure 3).

4. Возможность применения нерегулируемых внутренних сопел (фиг. 1, 2, 3). 4. The possibility of using unregulated internal nozzles (Fig. 1, 2, 3).

5. Возможность уменьшения массы (миделя) двигателя за счет использования вала в качестве канала для подвода воздуха в дополнительную камеру сгорания (фиг. 1). 5. The possibility of reducing the mass (midship) of the engine by using the shaft as a channel for supplying air to the additional combustion chamber (Fig. 1).

6. Возможность применения форсажа (фиг.2). 6. The possibility of using afterburner (figure 2).

7. Возможность применения регенерации тепла (фиг.2). Каналы, соединяющие дополнительную камеру сгорания с компрессором, являются естественным теплообменником. 7. The possibility of applying heat recovery (figure 2). The channels connecting the additional combustion chamber to the compressor are a natural heat exchanger.

8. Многорежимность сверхзвуковых сопел, которая обеспечивается газодинамическим разделением потоков (фиг. 1, 2). 8. The multi-mode supersonic nozzles, which is ensured by gas-dynamic separation of flows (Fig. 1, 2).

9. Возможность использования смешанных топлив, обладающих различной теплотворной способностью (фиг. 1, 2, 3). 9. The possibility of using mixed fuels with different calorific values (Fig. 1, 2, 3).

10. Простота конструкции, простота управления. 10. Simplicity of design, ease of management.

Двигатели (фиг. 1, 2, 3) относятся к разряду двигателей большой тяговооруженности для средних скоростей полета (Мп менее 2,5). Engines (Fig. 1, 2, 3) belong to the category of engines of high thrust for medium flight speeds (Mn less than 2.5).

На фиг. 1 изображена схема турбореактивного двигателя;
на фиг.2 - схема турбореактивного двигателя;
на фиг.3 - схема турбореактивного двигателя;
на фиг. 4 - зависимость тяги от скорости полета;
на фиг.5 - зависимость удельного расхода топлива от скорости полета;
на фиг. 6 - зависимость коэффициента тяги от скорости полета;
на фиг. 7 - зависимость общего к.п.д. от скорости полета.
In FIG. 1 shows a diagram of a turbojet engine;
figure 2 - diagram of a turbojet engine;
figure 3 - diagram of a turbojet engine;
in FIG. 4 - dependence of thrust on flight speed;
figure 5 - dependence of specific fuel consumption on flight speed;
in FIG. 6 - dependence of the thrust coefficient on flight speed;
in FIG. 7 - dependence of total efficiency from flight speed.

Турбореактивный двигатель (фиг. 1) состоит из входного устройства 1, компрессора 2, основной камеры сгорания 3, турбины 4, дополнительной камеры сгорания 5, эжекторного сопла 6. При этом эжекторное сопло 6 - сверхзвуковое с регулируемым вторичным (внешним) соплом и нерегулируемым первичным (внутренним) соплом. Основная камера сгорания 3 расположена между компрессором 2 и турбиной 4, а дополнительная камера сгорания 5 расположена внутри канала, проходящего через вал двигателя и соединяющего компрессор с входом в первичное сопло. Вторичное сопло соединено с турбиной каналом. A turbojet engine (Fig. 1) consists of an input device 1, a compressor 2, a main combustion chamber 3, a turbine 4, an additional combustion chamber 5, an ejector nozzle 6. Moreover, the ejector nozzle 6 is supersonic with an adjustable secondary (external) nozzle and an unregulated primary (internal) nozzle. The main combustion chamber 3 is located between the compressor 2 and the turbine 4, and the additional combustion chamber 5 is located inside the channel passing through the engine shaft and connecting the compressor to the entrance to the primary nozzle. The secondary nozzle is connected to the turbine channel.

Работа двигателя осуществляется следующим образом. Воздух из атмосферы через входное устройство 1 поступает в компрессор 2 для сжатия. Сжатый до заданного давления воздух делится на два потока. The operation of the engine is as follows. Air from the atmosphere through the inlet 1 enters the compressor 2 for compression. Compressed to a given pressure, the air is divided into two streams.

Первый поток поступает в основную камеру сгорания 3, куда одновременно через форсунки впрыскивается мелкораспыленное топливо. Образующийся в результате сгорания газ поступает на турбину 4, которая приводит во вращение компрессор 2. Выходящий из турбины газ поступает с дозвуковой скоростью во вторичное сопло. The first stream enters the main combustion chamber 3, where finely atomized fuel is injected simultaneously through the nozzles. The gas generated as a result of combustion enters the turbine 4, which drives the compressor 2. The gas exiting the turbine enters at a subsonic speed into the secondary nozzle.

Второй поток через канал внутри вала поступает в дополнительную камеру сгорания 5, куда одновременно через форсунки впрыскивается мелкораспыленное топливо. Образовавшийся в результате сгорания газ истекает со звуковой (сверхзвуковой) скоростью из первичного во вторичное сопло. The second stream through the channel inside the shaft enters the additional combustion chamber 5, where at the same time finely atomized fuel is injected through the nozzles. The gas formed as a result of combustion flows at a sound (supersonic) speed from the primary to the secondary nozzle.

В дозвуковой части вторичного сопла первый и второй потоки движутся параллельно с ускорением, практически, не перемешиваясь (Г.Н. Абрамович. Прикладная газовая динамика, Москва, Наука, 1976, стр. 491, рис.9.7 (б)). В критическом сечении скорость первого потока достигает скорости звука, после чего начинается смешение потоков. На срезе сверхзвукового сопла скорость истечения обоих потоков достигает максимального значения, что создает высокую удельную тягу. In the subsonic part of the secondary nozzle, the first and second flows move in parallel with acceleration, practically without mixing (G. N. Abramovich. Applied gas dynamics, Moscow, Nauka, 1976, p. 491, Fig. 9.7 (b)). In the critical section, the velocity of the first stream reaches the speed of sound, after which the mixing of the flows begins. At the supersonic nozzle exit, the outflow velocity of both flows reaches its maximum value, which creates a high specific thrust.

Потери давления от смешения потоков минимальны, поскольку смешение происходит на коротком участке (расширяющаяся часть наружного сопла), и, практически, можно считать, что потоки движутся независимо. The pressure loss from mixing the flows is minimal, since mixing occurs in a short section (the expanding part of the outer nozzle), and, in practice, it can be assumed that the flows move independently.

Теоретические исследования, выполненные автором, показывают, что удельные параметры двухкамерного ТРД (Rуд - удельная тяга. Суд - удельный расход топлива) могут быть оценены по отношению к аналогичным удельным параметрам однокамерного ТРД соотношениями:

Figure 00000002

Figure 00000003

где Rуд трд - удельная тяга ТРД,
Суд трд - удельный расход топлива ТРД,
Тг1* - температура газа в основной камере сгорания,
Тг2* - температура газа в дополнительной камере сгорания.Theoretical studies performed by the author show that the specific parameters of a two-chamber turbojet engine (R beats - specific thrust. With beats - specific fuel consumption) can be estimated in relation to the similar specific parameters of a single-chamber turbojet engine by the ratios:
Figure 00000002

Figure 00000003

where R beats turbojet - specific thrust turbojet engine,
With beats TRD - specific fuel consumption of the turbojet engine,
Tg 1 * - gas temperature in the main combustion chamber,
Tg 2 * is the gas temperature in the additional combustion chamber.

Оптимальная степень сжатия двухкамерного ТРД определяется как:
Порt=(0,95-0,97)•Порtтрд,
где Порtтрд - оптимальная степень сжатия ТРД.
The optimal compression ratio of a two-chamber turbojet engine is defined as:
Port = (0.95-0.97) • Port TRD ,
where Port turbojet is the optimum compression ratio of the turbojet engine.

Анализ представленных соотношений показывает:
1. Удельная тяга и удельный расход топлива в двухкамерном ТРД изменяются, практически, пропорционально (Tг1* const, Tг2*= var).
Analysis of the presented ratios shows:
1. The specific thrust and specific fuel consumption in a two-chamber turbojet engine vary, almost proportionally (Tg 1 * const, Tg 2 * = var).

2. Максимальная удельная тяга двухкамерного ТРД выше максимальной удельной тяги ТРД приблизительно в

Figure 00000004
раз, где Tг2*=Tг2*max.2. The maximum specific thrust of a two-chamber turbojet engine is higher than the maximum specific thrust of a turbojet engine at approximately
Figure 00000004
times, where Tg 2 * = Tg 2 * max .

3. Минимальный удельный расход топлива двухкамерного ТРД ниже минимального удельного расхода ТРД приблизительно в

Figure 00000005
раз, где Tг2*= Tг2*min.3. The minimum specific fuel consumption of a two-chamber turbojet engine is lower than the minimum specific fuel consumption of a turbojet engine
Figure 00000005
times, where Tg 2 * = Tg 2 * min .

4. Оптимальная степень сжатия двухкамерного ТРД на 3-5% ниже оптимальной степени сжатия ТРД. 4. The optimal compression ratio of a two-chamber turbojet engine is 3-5% lower than the optimal compression ratio of a turbojet engine.

Теоретически, наилучшие характеристики двухкамерный ТРД имеет при равенстве степеней повышения давления в компрессоре (Пк) и понижения давления на турбине (Пт). Практически, наилучшим соотношением между Пк и Пт является: Пк= (2-2,5)•Пт, что связано с ограничением по площади миделя и обеспечением условий работы выходного устройства. Theoretically, a two-chamber turbojet engine has the best characteristics when the degrees of increase in pressure in the compressor (Pk) and decrease in pressure on the turbine (Fri) are equal. In practice, the best ratio between Pk and Fri is: Pk = (2-2.5) • Fri, which is associated with a limitation in the area of the midsection and ensuring the working conditions of the output device.

Расчеты показывают, что при существующих характеристиках элементов турбореактивных двигателей (с учетом потерь) реальный двигатель (Пк=20, Пт=10, Tг1*=1600К, α=1,1) в стартовых условиях имеет характеристики:
- при выключенной дополнительной камере сгорания: Rуд=68 [дан•с/кг]; Суд=0,851 [кг/дан•ч];
- при работающей дополнительной камере сгорания: Ryд=110 [дaн•c/кг]; Cyд=1,3 [кг/дан•ч].
Calculations show that with the existing characteristics of the elements of turbojet engines (taking into account losses), a real engine (Pk = 20, Pt = 10, Tg 1 * = 1600K, α = 1.1) in the starting conditions has the following characteristics:
- when the additional combustion chamber is off: Rд = 68 [dan • s / kg]; Court = 0.851 [kg / dan • h];
- with a working additional combustion chamber: Ryd = 110 [Dan • s / kg]; Cyd = 1.3 [kg / dan • h].

В полетных условиях у двухкамерных ТРД частота вращения компрессора остается постоянной. Изменение тяги осуществляется за счет изменения режима работы дополнительной камеры сгорания. Сужающееся сопло (из-за высоких температур) - нерегулируемое. В связи с этим у двигателей, выполненных по схемам (фиг. 1, 2), турбина должна иметь запас работы не менее 30%, что необходимо для обеспечения высоких Пк при работе с выключенной дополнительной камерой сгорания. Высокие степени сжатия (Пк=15-20) позволяют использовать вал двигателя (фиг. 1) в качестве канала для подвода воздуха в дополнительную камеру сгорания (для двигателя с тягой 10 т минимальный диаметр канала составляет 16-20 см). In flight conditions, for two-chamber turbojet engines, the compressor speed remains constant. The change in traction is carried out by changing the operating mode of the additional combustion chamber. Tapering nozzle (due to high temperatures) - unregulated. In this regard, for engines made according to the schemes (Fig. 1, 2), the turbine must have a working margin of at least 30%, which is necessary to ensure high PCs when working with the auxiliary combustion chamber switched off. High compression ratios (Pk = 15-20) make it possible to use the engine shaft (Fig. 1) as a channel for supplying air to an additional combustion chamber (for an engine with a thrust of 10 tons, the minimum diameter of the channel is 16-20 cm).

На фиг. 2 показана схема форсированного двухкамерного ТРД. Новым элементом двигателя является форсажная камера 7 сгорания, расположенная внутри канала, соединяющего турбину со вторичным соплом. Дополнительная камера сгорания 5 соединена каналом, состоящим из патрубков 8 и канала, образующего наружный контур, с компрессором. In FIG. 2 shows a diagram of a forced two-chamber turbojet engine. A new engine element is the afterburner 7 of the combustion, located inside the channel connecting the turbine to the secondary nozzle. An additional combustion chamber 5 is connected by a channel, consisting of nozzles 8 and a channel forming an external circuit, with a compressor.

Работа двигателя осуществляется следующим образом. При достижении сверхзвуковой скорости полета (Мп более 1,5) в форсажную камеру сгорания впрыскивается мелкораспыленное топливо. В результате сгорания топлива увеличиваются: температура газа, скорость его истечения и, соответственно, тяга двигателя. The operation of the engine is as follows. When a supersonic flight speed (Mp more than 1.5) is reached, finely atomized fuel is injected into the afterburner. As a result of fuel combustion, the following increases: gas temperature, its outflow rate and, accordingly, engine thrust.

На фиг. 3 показана схема двухкамерного ТРД со сверхзвуковым эжектором. Двигатель имеет дополнительную камеру сгорания 5, расположенную в наружном канале, соединяющим компрессор с регулируемым сверхзвуковым (наружным) соплом 9, канал 10, соединяющий турбину с нерегулируемым звуковым (внутренним) соплом 11. Сопло 11 расположено так, что его срез находится внутри расширяющейся части сопла 9, образуя тем самым сверхзвуковой газовый эжектор. In FIG. 3 shows a diagram of a two-chamber turbojet engine with a supersonic ejector. The engine has an additional combustion chamber 5 located in the outer channel connecting the compressor with an adjustable supersonic (external) nozzle 9, a channel 10 connecting the turbine with an unregulated sound (inner) nozzle 11. The nozzle 11 is located so that its cut is inside the expanding part of the nozzle 9, thereby forming a supersonic gas ejector.

Работа двигателя осуществляется следующим образом. Воздух сжимается в компрессоре, после чего делится на два потока. Первый поток поступает в основную камеру сгорания и далее через турбину по каналу 10 в сопло 11. Второй поток поступает в дополнительную камеру сгорания 5 и далее в сопло 9. Давление газа в первом потоке (после прохождения турбины) меньше давления газа во втором потоке. The operation of the engine is as follows. The air is compressed in the compressor, after which it is divided into two streams. The first stream enters the main combustion chamber and then through the turbine through the channel 10 into the nozzle 11. The second stream enters the additional combustion chamber 5 and further into the nozzle 9. The gas pressure in the first stream (after passing through the turbine) is less than the gas pressure in the second stream.

Первый поток разгоняется в сопле 11 до скорости звука (статическое давление понижается на величину критического перепада). Второй поток разгоняется в сопле 9 до сверхзвуковой скорости (статическое давление в плоскости среза сопла 11 понижается до давления меньшего, чем в первом потоке, что достигается за счет существенно большей скорости течения второго потока). В сечении среза сопла 11 потоки встречаются, смешиваются и ускоряются. The first stream accelerates in the nozzle 11 to the speed of sound (static pressure decreases by the value of the critical differential). The second stream accelerates in the nozzle 9 to a supersonic speed (the static pressure in the cut plane of the nozzle 11 decreases to a pressure lower than in the first stream, which is achieved due to a significantly higher flow rate of the second stream). In the cross section of the nozzle exit 11, flows are encountered, mixed and accelerated.

Достоинством схемы фиг.3 является то, что работа дополнительной камеры сгорания не оказывает влияния на работу компрессора. Недостатком схемы является то, что температура газа в дополнительной камере сгорания ограничена из-за необходимости охлаждения внутреннего корпуса. Недостатком также является то, что нельзя одновременно (кроме расчетного режима) обеспечить полное расширение газа в обоих потоках, поскольку перепад давлений на звуковом сопле определяется режимом работы сверхзвукового сопла, который в условиях полета постоянно меняется. Независимость режимов работы сопел может быть обеспечена, если звуковое сопло вынести за пределы сверхзвукового сопла, но в этом случае звуковое сопло будет работать в режиме максимального недорасширения. The advantage of the circuit of figure 3 is that the operation of the additional combustion chamber does not affect the operation of the compressor. The disadvantage of this scheme is that the gas temperature in the additional combustion chamber is limited due to the need to cool the inner casing. The disadvantage is that it is impossible at the same time (except for the design mode) to ensure full expansion of the gas in both flows, since the pressure drop across the sound nozzle is determined by the operating mode of the supersonic nozzle, which constantly changes under flight conditions. The independence of the nozzle operating modes can be ensured if the sonic nozzle is moved outside the supersonic nozzle, but in this case the sonic nozzle will operate in the mode of maximum underexpansion.

На фиг. 4-7 показана скоростная характеристика (для высоты 11 км) двухкамерных двигателей, выполненных по схемам фиг. 1, 2, 3 с исходными данными: тяга на старте R=10 т; Тг1*=1600 К; Тг2*=2300 К; Тф*=2000 К; Пк=20; Пт=9; характеристики элементов - стандартные. Скоростная характеристика состоит из трех характерных участков: 1 - работает основная камера сгорания; 2 - работают основная и дополнительная камеры сгорания; 3 - работают основная, дополнительная и форсажная камеры сгорания (для схемы фиг.2).In FIG. 4-7 show the speed characteristic (for an altitude of 11 km) of two-chamber engines made according to the schemes of FIG. 1, 2, 3 with the initial data: thrust at start R = 10 t; Tg 1 * = 1600 K; Tg 2 * = 2300 K; TF * = 2000 K; Pk = 20; Fri = 9; the characteristics of the elements are standard. The speed characteristic consists of three characteristic sections: 1 - the main combustion chamber is working; 2 - the primary and secondary combustion chambers work; 3 - the main, secondary and afterburner combustion chambers work (for the circuit of FIG. 2).

Исследования, выполненные автором, показывают, что двухкамерные ТРД обладают достаточно высоким газодинамическим совершенством, просты в конструкции и управлении. Ожидаемое уменьшение удельной массы двигателя (по отношению к известным ТРД) составляет 25-40%. Studies performed by the author show that two-chamber turbojet engines have a sufficiently high gas-dynamic perfection, are simple in design and control. The expected decrease in the specific gravity of the engine (relative to the known turbojet engines) is 25–40%.

Claims (3)

1. Двухкамерный турбореактивный двигатель, содержащий входное устройство, компрессор, турбину, основную камеру сгорания, расположенную между компрессором и турбиной и эжекторное сопло, состоящее из первичного (внутреннего) сопла, соединенного с компрессором каналом, внутри которого расположена дополнительная камера сгорания, и вторичного (наружного) сопла, соединенного с турбиной каналом, внутри которого расположена форсажная камера сгорания, отличающийся тем, что степень понижения давления на турбине в 2-2,5 раза меньше степени сжатия воздуха в компрессоре, величина которой 15-20. 1. A two-chamber turbojet engine containing an input device, a compressor, a turbine, a main combustion chamber located between the compressor and the turbine and an ejector nozzle, consisting of a primary (internal) nozzle connected to the compressor by a channel inside which an additional combustion chamber is located, and a secondary ( external) nozzle connected to the turbine by a channel, inside which there is an afterburner of combustion, characterized in that the degree of pressure reduction on the turbine is 2-2.5 times less than the degree of compression in zduha in the compressor, which is the value of 15-20. 2. Двухкамерный турбореактивный двигатель по п.1, отличающийся тем, что канал, соединяющий компрессор с дополнительной камерой сгорания, проходит через вал двигателя. 2. The two-chamber turbojet engine according to claim 1, characterized in that the channel connecting the compressor to the additional combustion chamber passes through the engine shaft. 3. Двухкамерный турбореактивный двигатель, содержащий входное устройство, компрессор, турбину, основную камеру сгорания, расположенную между компрессором и турбиной, канал, соединяющий турбину с внутренним соплом, канал, соединяющий компрессор с наружным соплом, дополнительную камеру сгорания, расположенную в наружном канале, отличающийся тем, что давление газа в основной и дополнительной камерах одинаково, наружное сопло - сверхзвуковое, а срез внутреннего сопла расположен внутри расширяющейся части наружного сопла. 3. A two-chamber turbojet engine containing an input device, a compressor, a turbine, a main combustion chamber located between the compressor and the turbine, a channel connecting the turbine to the internal nozzle, a channel connecting the compressor to the external nozzle, an additional combustion chamber located in the external channel, characterized in that the gas pressure in the main and secondary chambers is the same, the outer nozzle is supersonic, and the cut of the inner nozzle is located inside the expanding part of the outer nozzle.
RU2000104340/06A 2000-02-21 2000-02-21 Two-chamber turbojet engine (versions) RU2187009C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000104340/06A RU2187009C2 (en) 2000-02-21 2000-02-21 Two-chamber turbojet engine (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000104340/06A RU2187009C2 (en) 2000-02-21 2000-02-21 Two-chamber turbojet engine (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000104340A RU2000104340A (en) 2002-03-10
RU2187009C2 true RU2187009C2 (en) 2002-08-10

Family

ID=20230958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000104340/06A RU2187009C2 (en) 2000-02-21 2000-02-21 Two-chamber turbojet engine (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2187009C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109028146B (en) Hybrid combustor assembly and method of operation
US5586431A (en) Aircraft nacelle ventilation and engine exhaust nozzle cooling
CN109028142B (en) Propulsion system and method of operating the same
US4085583A (en) Method for selectively switching motive fluid supply to an aft turbine of a multicycle engine
US5414992A (en) Aircraft cooling method
RU2379525C2 (en) Pipe assembly for gas turbine engine, bypass pipe and gas turbine engine
US7788899B2 (en) Fixed nozzle thrust augmentation system
CN109028149B (en) Variable geometry rotary detonation combustor and method of operating same
Yang et al. Maximum thrust for the rocket-ejector mode of the hydrogen fueled rocket-based combined cycle engine
US20100043395A1 (en) Pulse detonation/deflagration apparatus and related methods for enhancing ddt wave production
US6857261B2 (en) Multi-mode pulsed detonation propulsion system
JPS62159751A (en) Gas compressor for jet engine
CN109028144A (en) Whole vortex rotation pinking propulsion system
US6948306B1 (en) Apparatus and method of using supersonic combustion heater for hypersonic materials and propulsion testing
US20210140641A1 (en) Method and system for rotating detonation combustion
US3740949A (en) Fuel cooled ram air reaction propulsion engine
RU2661427C1 (en) Bypass turbojet engine
US3896615A (en) Gas turbine engine for subsonic flight
CN114810350B (en) Methane precooling turbine-based combined cycle engine system with interstage combustion chamber
US3040519A (en) Jet propulsion unit with cooling means for incoming air
US3733826A (en) Fuel cooled ram air reaction propulsion engine
JP2891743B2 (en) Method for reducing differential pressure load of gas turbine engine with augmentor
US5381653A (en) Aircraft engine with pressure exchanger
RU2187009C2 (en) Two-chamber turbojet engine (versions)
US3984784A (en) Expander open cycle gas dynamic laser

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040222