RU2300005C2 - Pulsejet engine - Google Patents

Pulsejet engine Download PDF

Info

Publication number
RU2300005C2
RU2300005C2 RU2005125690/06A RU2005125690A RU2300005C2 RU 2300005 C2 RU2300005 C2 RU 2300005C2 RU 2005125690/06 A RU2005125690/06 A RU 2005125690/06A RU 2005125690 A RU2005125690 A RU 2005125690A RU 2300005 C2 RU2300005 C2 RU 2300005C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion chamber
fuel
puvrd
combustion
air
Prior art date
Application number
RU2005125690/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005125690A (en
Inventor
Константин Валентинович Мигалин (RU)
Константин Валентинович Мигалин
Алексей Ильич Сиденко (RU)
Алексей Ильич Сиденко
Кирилл Константинович Мигалин (RU)
Кирилл Константинович Мигалин
Original Assignee
Константин Валентинович Мигалин
Алексей Ильич Сиденко
Кирилл Константинович Мигалин
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 Константин Валентинович Мигалин, Алексей Ильич Сиденко, Кирилл Константинович Мигалин filed Critical Константин Валентинович Мигалин
Priority to RU2005125690/06A priority Critical patent/RU2300005C2/en
Publication of RU2005125690A publication Critical patent/RU2005125690A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2300005C2 publication Critical patent/RU2300005C2/en

Links

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines.
SUBSTANCE: proposed pulse jet engine contains cylindrical combustion chamber, resonator tube, intake branch pipes, injector and spark plug. Intake branch pipes are located on cylindrical combustion chamber opposite to each other. Fuel is supplied through vortex prechamber in front part of combustion chamber.
EFFECT: increased thermodynamic efficiency by increasing amplitude of pressure fluctuations.
1 dwg

Description

Изобретение относится к технике, преимущественно военной, а именно к двигателям летательных аппаратов, и может быть использовано, вероятнее всего, в качестве двигателя небольших беспилотных летательных аппаратов, таких как зенитные, авиационные и тактические ракеты, беспилотные разведчики, летающие мишени и т.п., а также в качестве сбрасываемых дополнительных двигателей.The invention relates to equipment, mainly military, in particular to aircraft engines, and can be used, most likely, as the engine of small unmanned aerial vehicles, such as anti-aircraft, aviation and tactical missiles, unmanned reconnaissance vehicles, flying targets, etc. as well as resettable additional engines.

Известен пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (далее ПуВРД) немецкой крылатой ракеты времен Второй мировой войны Фау-1 (см. Г.Б.Синярев, М.В.Добровольский. Жидкостные ракетные двигатели. - Оборонгиз, 1957, с.19, 20). Он представляет собой открытый с обоих торцов канал круглого поперечного сечения, включающий последовательно расположенные входной диффузор, клапанную решетку, камеру сгорания и выходное устройство, состоящее из конфузора и выхлопной трубы, а также систему топливоподачи и систему зажигания с электрозапалом, установленным в камере сгорания. В общем случае входное и выходное устройства двигателя могут иметь форму, отличную от прототипа, поэтому в дальнейшем будем называть их принятыми терминами - воздухозаборник и сопло.Known pulsating air-jet engine (hereinafter PuVRD) of the German cruise missile of World War II V-1 (see GB Sinyarev, MV Dobrovolsky. Liquid rocket engines. - Oborongiz, 1957, p.19, 20) . It is a channel of circular cross section open at both ends, including an inlet diffuser, a valve grill, a combustion chamber and an output device consisting of a confuser and an exhaust pipe, as well as a fuel supply system and an ignition system with an electric valve installed in the combustion chamber. In the General case, the input and output devices of the engine may have a form different from the prototype, so in the future we will call them accepted terms - the air intake and nozzle.

Клапанная решетка представляет собой конструкцию из несущих элементов - поперечных стержней, подвижных элементов - плоских упругих пластин постоянной толщины, прикрепленных к боковым граням стержней попарно параллельно друг другу на расстоянии, равном толщине стержня, и опорных проставок, размещенных посредине между парами пластин параллельно им. В каждой паре между пластинами имеется глухой зазор, обращенный назад. Пластины и проставки образуют продольные каналы для прохода воздуха.The valve grill is a structure of supporting elements - transverse rods, movable elements - flat elastic plates of constant thickness, attached to the side faces of the rods in pairs parallel to each other at a distance equal to the thickness of the rod, and support spacers placed in the middle between the pairs of plates parallel to them. In each pair between the plates there is a blind gap facing back. The plates and spacers form longitudinal channels for the passage of air.

Набегающий на двигатель поток проходит через воздухозаборник и клапанную решетку в камеру сгорания. Туда же подается легкоиспаряющееся топливо, после чего топливовоздушная смесь воспламеняется искрой электрозапала. Быстро расширяющиеся во все стороны продукты сгорания, попадая в глухой зазор между пластинами, тормозятся, в результате чего давление там возрастает. Это вызывает изгиб пластин в стороны до контакта с опорными проставками или боковыми стенками. Воздушные каналы клапанной решетки оказываются перекрытыми. Продукты сгорания истекают через сопло в атмосферу, а их давление на закрытую клапанную решетку создает импульс тяги двигателя.The flow on the engine flows through the air intake and valve grille into the combustion chamber. Volatile fuel is supplied there, after which the air-fuel mixture is ignited by an electric spark. The combustion products rapidly expanding in all directions, getting into a dead gap between the plates, are inhibited, as a result of which the pressure increases there. This causes the plates to bend to the sides until they come in contact with the support spacers or side walls. The air channels of the valve grille are blocked. The combustion products flow through the nozzle into the atmosphere, and their pressure on the closed valve grill creates an impulse of engine thrust.

После падения давления пластины клапанной решетки под действием своей упругости, а также разрежения, создаваемого в камере инерцией истекающих газов, возвращаются в исходное положение. В камеру поступает очередная порция воздуха, и цикл повторяется.After the pressure drop, the valve plate plates under the action of their elasticity, as well as the rarefaction created in the chamber by the inertia of the outgoing gases, return to their original position. The next portion of air enters the chamber, and the cycle repeats.

Клапанная решетка служит основным, но не единственным элементом узла, создающего тягу пульсирующего двигателя и включающего также боковые стенки, детали крепления и др. Кроме того, функцию создания тяги в таком двигателе могут выполнять и другие устройства. Поэтому в дальнейшем будем пользоваться общим термином "тяговый узел" (как часть двигателя) и конкретным - клапанная решетка тягового узла.The valve grill serves as the main, but not the only element of the assembly that creates thrust of a pulsating motor and also includes side walls, mounting parts, etc. In addition, other devices can also perform the thrust generation function in such an engine. Therefore, in the future we will use the general term "traction unit" (as part of the engine) and the specific one - the valve grille of the traction unit.

Достоинствами ПуВРД с механическими клапанными решетками являются простота и дешевизна, небольшой вес, надежность. Их недостаток - плохие тяговые характеристики, а именно низкая удельная и лобовая тяга, высокий удельный расход топлива, импульсный характер тяги, но главное - низкий ресурс клапанов.The advantages of PuVRD with mechanical valve grids are simplicity and low cost, low weight, reliability. Their disadvantage is poor traction characteristics, namely low specific and frontal thrust, high specific fuel consumption, impulse nature of traction, but most importantly - low valve life.

Также известны конструкции ПуВРД, использующие аэродинамические клапаны (Нестационарное распространение пламени./Под ред. Дж.Г.Маркштейна, М.: Мир, 1968, с.401-407). Кроме того, ПуВРД, в которых осуществлена замена механических клапанов на аэродинамические, описаны в патентах США №2796735, 1957; №2796734, 1957; №2746529, 1956; №2822037, 1958; 2812635, 1957.Also known are PuVRD designs using aerodynamic valves (Unsteady flame propagation. / Ed. By J.G. Markstein, M .: Mir, 1968, pp. 40-407). In addition, PuVRD, in which the replacement of mechanical valves by aerodynamic, described in US patent No. 2796735, 1957; No. 2796734, 1957; No. 2746529, 1956; No. 2822037, 1958; 2812635, 1957.

К недостаткам таких ПуВРД следует отнести низкую амплитуду пульсаций давления и, соответственно, низкий термодинамический КПД (коэффициент полезного действия).The disadvantages of such high pressure air exhaust systems are the low amplitude of pressure pulsations and, accordingly, the low thermodynamic efficiency (efficiency).

Повысить удельную и лобовую тягу и снизить удельный расход топлива можно путем увеличения амплитуды пульсаций давления, которое достигается путем увеличения скорости сгорания топливо-воздушной смеси в камере сгорания ПуВРД. Увеличение же амплитуды пульсаций приводит к росту термодинамического КПД и, соответственно, к снижению удельного расхода топлива.It is possible to increase the specific and frontal thrust and reduce the specific fuel consumption by increasing the amplitude of pressure pulsations, which is achieved by increasing the rate of combustion of the fuel-air mixture in the combustion chamber of the PuVRD. An increase in the amplitude of pulsations leads to an increase in thermodynamic efficiency and, accordingly, to a decrease in specific fuel consumption.

Техническим результатом изобретения является повышение термодинамического КПД путем увеличения амплитуды пульсаций давления.The technical result of the invention is to increase the thermodynamic efficiency by increasing the amplitude of the pressure pulsations.

Поставленная техническая задача решается за счет интенсификации процесса массопереноса в камере сгорания, приводящего к росту скорости квазидетонационного горения и соответствующих изменений конструкции ПуВРД и его тягового узла. При этом, под "квазидетонационном" горением подразумевается горение с повышенными скоростями продвижения фронта пламени, составляющем в случае ПуВРД 10-20 м/с. Организация такого режима горения происходит за счет интенсивного массопереноса в камере сгорания. Скорость фронта пламени пропорциональна скорости массопереноса.The stated technical problem is solved by intensifying the process of mass transfer in the combustion chamber, leading to an increase in the rate of quasi-detonation combustion and corresponding changes in the design of the PuVRD and its traction unit. At the same time, by “quasi-detonation” combustion is meant combustion with increased speeds of advancement of the flame front, which is 10-20 m / s in the case of air-propulsion. The organization of such a combustion regime occurs due to the intense mass transfer in the combustion chamber. The speed of the flame front is proportional to the speed of mass transfer.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном ПуВРД, содержащем, в частности, цилиндрическую камеру сгорания, резонаторную трубу, впускные патрубки, форсунку и запальную свечу, впускные патрубки на цилиндрической камере сгорания размещены оппозитно, а подача топлива осуществляется через вихревую предкамеру во фронтовой части камеры сгорания.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the well-known exhaust air exhaust system, containing, in particular, a cylindrical combustion chamber, a resonator tube, inlet pipes, a nozzle and a spark plug, the inlet pipes on the cylindrical combustion chamber are placed opposite, and the fuel is supplied through a vortex chamber in the front of the combustion chamber.

Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".Comparison of scientific, technical and patent documentation on the priority date in the main and related sections of the MKI shows that the set of essential features of the claimed solution was not previously known, therefore, it meets the patentability condition of “novelty”.

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический результат, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.The analysis of known technical solutions in the art showed that the proposed device has features that are not available in the known technical solutions, and using them in the claimed combination of features makes it possible to obtain a new technical result, therefore, the proposed technical solution has an inventive step compared to the existing level technicians.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".The proposed technical solution is industrially applicable, because can be manufactured industrially, efficiently, feasibly and reproducibly, therefore, meets the patentability condition "industrial applicability".

Другие особенности и преимущества заявляемого изобретения станут понятны из следующего детального описания, приведенного исключительно в форме не ограничивающего примера и со ссылкой на прилагаемый чертеж, иллюстрирующий предпочтительный вариант реализации, на котором показана схема педлагаемого ПуВРД.Other features and advantages of the claimed invention will become apparent from the following detailed description, given solely in the form of a non-limiting example and with reference to the accompanying drawing, illustrating a preferred embodiment, which shows a diagram of the proposed PuVRD.

Позициями на чертеже показаны:The positions in the drawing show:

1 - камера сгорания,1 - combustion chamber,

2 - резонаторная труба,2 - resonator tube,

3 - вихревая предкамера,3 - vortex prechamber,

4 - форсунка,4 - nozzle

5 - впускной патрубок вихревой предкамеры,5 - inlet pipe of the vortex precamera,

6 - впускные патрубки ПуВРД,6 - inlet pipes PuVRD,

7 - направляющие аппараты,7 - guiding devices,

8 - запальная свеча.8 - glow plug.

ПуВРД, представленный на чертеже, содержит камеру сгорания 1 с жестко закрепленной к нему резонаторной трубой 2. Во фронтовой части камеры сгорания 1 выполнены цилиндрическая вихревая предкамера 3 с топливной форсункой 4. Тангенциально к стенке предкамеры 3 установлен впускной патрубок 5 вихревой предкамеры. На стенке камеры сгорания 1 оппозитно выполнены впускные патрубки 6 ПуВРД, на выходе из которых установлены направляющие аппараты 7. На стенке камеры сгорания 1 закреплена запальная свеча 8.PuVRD, shown in the drawing, contains a combustion chamber 1 with a resonator tube 2 rigidly fixed to it. A cylindrical vortex pre-chamber 3 with a fuel nozzle 4 is made in the front part of the combustion chamber 1. An inlet pipe 5 of the vortex pre-chamber is installed tangentially to the chamber wall 3. On the wall of the combustion chamber 1, inlet pipes 6 PuVRD are opposite made, at the exit of which guide devices are installed 7. A glow plug 8 is fixed on the wall of the combustion chamber 1.

Внутри камеры сгорания 1 при срабатывании запальной свечи 8 происходит взрывное (квазидетонационное) воспламенение топливо-воздушной смеси. При этом одновременно происходит выброс газа через резонаторную трубу 2 и впускные патрубки 5, 6, в направляющие аппараты 7, где он поворачивает на 90° для создания реактивной тяги в одном направлении с резонаторной трубой 2. Далее по мере продвижения волны давления по резонаторной трубе 2 в камере сгорания 1 создается разрежение и происходит впуск воздуха через впускные патрубки 5 и 6, а из резонаторной трубы 2 входят высокотемпературные продукты сгорания. Оппозитно направленные впускные патрубки 6 формируют встречные струи атмосферного воздуха, которые соударяясь в среде высокотемпературных продуктов сгорания, вошедших из резонатора 2, обеспечивают высокий уровень турбулентного массопереноса и, соответственно, высокую "квазидетонационную" скорость сгорания, приводящую к росту максимального давления цикла и, соответственно, термодинамического КПД. Вихревая предкамера 3 осуществляет предварительную газификацию жидкого топлива, необходимую для протекания процесса горения с высокой скоростью, и образование прецессирующей зоны обратных токов, имеющей резонансную частоту, совпадающую с частотой пульсаций ПуВРД в диапазоне 150-200 Гц.Inside the combustion chamber 1, when the spark plug 8 is triggered, an explosive (quasi-detonation) ignition of the fuel-air mixture occurs. At the same time, gas is ejected through the resonator pipe 2 and inlet pipes 5, 6 into the guiding devices 7, where it rotates 90 ° to create reactive thrust in the same direction with the resonator pipe 2. Further, as the pressure wave moves along the resonator pipe 2 a rarefaction is created in the combustion chamber 1 and air is introduced through the inlet pipes 5 and 6, and high-temperature combustion products enter from the resonator pipe 2. The oppositely directed inlet pipes 6 form oncoming jets of atmospheric air, which colliding in the medium of high-temperature combustion products entering from the resonator 2, provide a high level of turbulent mass transfer and, accordingly, a high “quasi-test” combustion rate, leading to an increase in the maximum cycle pressure and, accordingly, thermodynamic efficiency. The vortex prechamber 3 carries out preliminary gasification of liquid fuel, necessary for the combustion process to proceed at a high speed, and the formation of a precessing zone of reverse currents having a resonant frequency that coincides with the pulsation frequency of the PuVRD in the range of 150-200 Hz.

Разумеется, изобретение не ограничивается описанным примером его осуществления, показанным на прилагаемом чертеже. Остаются возможными изменения различных элементов либо замена их технически эквивалентными, не выходящие за пределы объема настоящего изобретенияOf course, the invention is not limited to the described example of its implementation, shown in the attached drawing. It remains possible to change various elements or replace them with technically equivalent, not beyond the scope of the present invention

Claims (1)

Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (ПуВРД), содержащий, в частности, цилиндрическую камеру сгорания, резонаторную трубу, впускные патрубки, форсунку и запальную свечу, отличающийся тем, что впускные патрубки на цилиндрической камере сгорания размещены оппозитно, а подача топлива осуществляется через вихревую предкамеру во фронтовой части камеры сгорания.A pulsed air-jet engine (PuVRD), comprising, in particular, a cylindrical combustion chamber, a resonator tube, inlet nozzles, a nozzle and a spark plug, characterized in that the inlet nozzles on the cylindrical combustion chamber are opposed and the fuel is supplied through the vortex chamber in front of the combustion chamber.
RU2005125690/06A 2005-08-12 2005-08-12 Pulsejet engine RU2300005C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005125690/06A RU2300005C2 (en) 2005-08-12 2005-08-12 Pulsejet engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005125690/06A RU2300005C2 (en) 2005-08-12 2005-08-12 Pulsejet engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005125690A RU2005125690A (en) 2007-02-27
RU2300005C2 true RU2300005C2 (en) 2007-05-27

Family

ID=37990201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005125690/06A RU2300005C2 (en) 2005-08-12 2005-08-12 Pulsejet engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2300005C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2655107C2 (en) * 2012-05-02 2018-05-23 Дженерал Электрик Компани Gas turbine combustion chamber and plant with combustion chamber (variants)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2655107C2 (en) * 2012-05-02 2018-05-23 Дженерал Электрик Компани Gas turbine combustion chamber and plant with combustion chamber (variants)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005125690A (en) 2007-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2717479C1 (en) Forced dual-circuit ejector pulsating air-jet engine
RU2443893C1 (en) Pulsating air-breathing detonation engine
US20060260291A1 (en) Pulse detonation assembly with cooling enhancements
RU2608427C1 (en) Method of pulse jet engine double-flow blowing and double-flow pulse jet engine
CN108869095B (en) Boundary suction control method with stable and self-sustaining supersonic detonation
US2795105A (en) Pulse combuster or jet engine
RU2493399C2 (en) Method to implement cyclic detonation burning in intermittent air jet engine
RU2300005C2 (en) Pulsejet engine
RU2429367C2 (en) Method of increasing valveless pulse duct thrust
RU2468235C1 (en) Intermittent-cycle air-jet engine (icaje)
RU2468236C1 (en) Intermittent-cycle air-jet engine with flame stabilisation in colliding stream flows
RU2200864C2 (en) Pulsejet engine (versions)
RU2300004C2 (en) Pulsejet engine
RU2435977C1 (en) Intermittent-cycle air-jet engine
RU2429366C2 (en) Method of increasing valveless pulse duct thrust
RU2714463C1 (en) Method for boosting double-flow ejector pulsating air-jet engine and forced double-flow ejector pulsating air-jet engine
RU163848U1 (en) Pulsating Air-Jet Engine
US3166904A (en) Combustion chamber for gas turbine engines
US2998705A (en) Pressure gain valveless combustior
RU2432483C1 (en) Intermittent detonation engine
RU2435978C1 (en) Intermittent-cycle air-jet engine
RU2754796C1 (en) Method for forcing two-circuit ejector pulsating air-jet engine and forced two-circuit ejector pulsating air-jet engine
US2709891A (en) Valveless resonating jet motor
RU150723U1 (en) COMBUSTION CAMERA OF A GAS TURBINE ENGINE
RU2749083C1 (en) Two-circuit ejector pulsating air-jet engine

Legal Events

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

Effective date: 20080813