RU2379539C1 - Double-duty solid propellant rocket engine - Google Patents

Double-duty solid propellant rocket engine Download PDF

Info

Publication number
RU2379539C1
RU2379539C1 RU2008123659/06A RU2008123659A RU2379539C1 RU 2379539 C1 RU2379539 C1 RU 2379539C1 RU 2008123659/06 A RU2008123659/06 A RU 2008123659/06A RU 2008123659 A RU2008123659 A RU 2008123659A RU 2379539 C1 RU2379539 C1 RU 2379539C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mode
nozzle
gas duct
area
section
Prior art date
Application number
RU2008123659/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Викторович Лянгузов (RU)
Сергей Викторович Лянгузов
Лариса Владимировна Лянгузова (RU)
Лариса Владимировна Лянгузова
Михаил Алексеевич Налобин (RU)
Михаил Алексеевич Налобин
Original Assignee
Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
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 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" filed Critical Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority to RU2008123659/06A priority Critical patent/RU2379539C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2379539C1 publication Critical patent/RU2379539C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: proposed engine comprises housing 1, sustained mode central nozzle 2, second mode nozzle unit 3 aligned with the former and arranged to axially move inside housing 1 and fixed by locking device 5. Note here said unit 3 represents cylindrical gas duct 6 with OD equal to critical cross section of sustained mode nozzle 2, face of gas duct 6 accommodates bottom 7 furnished with bar 8 crossing aforesaid critical cross section of nozzle 2, while bottom 7 and gas duct 6 have several rows of radial 9 and/or inclined (10) orifices. Nozzle unit 3 is arranged on front bottom of housing 1 with the help of guide device 4. Cross section area of rod 8 equals that of the wall of gas duct 6. Total flow passage area of radial 9 and inclined 10 orifices of said nozzle unit 3 equals the area of critical cross section of sustained mode nozzle 2. Bottom 7 of nozzle unit 3 features elongated conical or stepped-cylindrical shape, while bottom OD and, thence, ID feature variable length to allow the area of inner flow passage section of said section of bottom 7 to equal total flow passage area of radial 9 and inclined 10 orifices arranged further streamwise. Guide device 4 represents telescopically arranged cylinders 11. One or several cylinders 11 (PA, PB) of said guide device 4 make hydraulic brake. Note that the space above said cylinders is filled with fluid 14, while din channels 15 are arranged in said cylinders 11. Nozzle unit 3 is furnished with restricting ledge 16 arranged on outer cylindrical surface of gas duct 6 nearby its inlet part 17.
EFFECT: reduced weight and overall dimensions.
7 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании имеющих большую тяговооруженность ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) с отсечкой тяги.The invention relates to rocket technology and can be used to create solid propellant rocket engines (solid propellant rocket engines) with thrust cutoff.

Известен [Управляемые энергетические установки на твердом ракетном топливе. / В.И.Петренко, М.И.Соколовский, Г.А.Зыков, С.В.Лянгузов и др. Под общ. ред. М.И.Соколовского и В.И.Петренко. - М.: Машиностроение, 2003, 464 с., ил., страница 167, рис.3.4] РДТТ, отсечка тяги которого производится посредством вскрытия сопел противотяги. Реализация такого устройства возможна при умеренной тяге двигателя (т.е. при умеренных размерах сопла и его критического сечения), когда сопла противотяги свободно компонуются на переднем (или заднем) днище двигателя. В случае когда требуется большая тяга (большой расход), поперечные размеры маршевого сопла приближаются к размерам днищ двигателя. На фиг.4 показано, как в таком двигателе компонуются (точнее - не компонуются) сопла противотяги, задача которых - создавать тягу, превышающую тягу от маршевого сопла.Known [Controlled power plants for solid rocket fuel. / V.I. Petrenko, M.I.Sokolovsky, G.A. Zykov, S.V. Lyanguzov, etc. Under the general. ed. M.I.Sokolovsky and V.I. Petrenko. - M.: Mechanical Engineering, 2003, 464 pp., Ill., Page 167, Fig. 3.4] Solid propellant rocket motor, the thrust is cut off by opening the anti-throttle nozzles. The implementation of such a device is possible with moderate engine thrust (i.e., with moderate nozzle size and critical section), when the anti-draft nozzles are freely assembled on the front (or rear) bottom of the engine. In the case when high thrust (high flow rate) is required, the transverse dimensions of the sustainer nozzle approach the dimensions of the engine bottoms. Figure 4 shows how, in such an engine, anti-throttle nozzles are assembled (more precisely, are not composed), the task of which is to create thrust exceeding the thrust from the march nozzle.

В указанной ситуации в процессе отсечки тяги (или, в общем случае, переходе на новый режим тяги) целесообразно полностью (или частично) перекрывать (перенаправлять в другую сторону) газовый поток маршевого сопла, изначально направленный на создание маршевой тяги. Такую задачу выполняет сбрасываемое устройство дросселирования тяги (УДТ) [там же, страница 169, рис.3.5]. УДТ представляет собой зафиксированную пирозамком на раструбе маршевого сопла заглушку, в которой под углом к оси двигателя выполнены расходные отверстия (патент США № 3224681). Данное устройство применимо, если значение потребного суммарного импульса тяги на момент запуска двигателя уже известно. В случае когда логика полета основана на том, что необходимость перехода на пониженный режим (или отсечку) тяги формируется только в процессе работы двигателя, описываемое устройство неприменимо. Вместо того чтобы сбрасывать УДТ, его наоборот необходимо установить на маршевое сопло, ранее работавшее на обычном режиме (без дросселирования тяги).In this situation, in the process of cutting off the thrust (or, in general, switching to a new thrust mode), it is advisable to completely (or partially) block (redirect to the other side) the gas flow of the marching nozzle, which was originally aimed at creating the marching thrust. This task is performed by a resettable throttle throttle device (UDT) [ibid., Page 169, Fig. 3.5]. UDT is a plug fixed by a pyrozamock on the march nozzle socket, in which consumable holes are made at an angle to the axis of the engine (US patent No. 3224681). This device is applicable if the value of the required total thrust impulse at the time of engine start is already known. In the case where the flight logic is based on the fact that the need to switch to a reduced thrust mode (or cut-off) is formed only during the operation of the engine, the described device is not applicable. Instead of dropping the UDT, on the contrary, it must be installed on the marching nozzle, which previously worked in the normal mode (without throttle throttle).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению является РДТТ с двухпозиционным соплом [Абугов Д.И., Бобылев В.М. Теория и расчет ракетных двигателей твердого топлива: Учебник для машиностроительных вузов. - М.: Машиностроение, 1987 - 272 с: ил., страницы 169-170, рис.10.8], критическое сечение которого изменяется ступенчатым образом при снижении давления в камере после выгорания стартовой части топливного заряда. В данной конструкции сопло первого режима перекрывается по команде (хотя и частично). Недостатком такого РДТТ является то, что перекрытие сопла первого режима может происходить не в любой момент времени, а привязано к моменту выгорания стартовой части топливного заряда. Если двигатель снарядить зарядом, имеющим нейтральную зависимость поверхности горения от свода, и пренебречь существенным повышением внутрикамерного давления при частичном перекрытии сопла, то перекрыть сопло можно в любой момент работы двигателя. Однако это вызовет противоположный эффект. Тяга двигателя не понизится, а наоборот, повысится. Данное устройство решает техническую задачу только в случае, если поток газа через сопло второго режима будет направлен в стороны от оси двигателя, а не соосно соплу первого режима. Реализовать такой разворот газового потока в данном устройстве проблематично.The closest in technical essence and the achieved positive effect to the proposed invention is a solid propellant rocket engine with a two-position nozzle [Abugov D.I., Bobylev V.M. Theory and calculation of solid propellant rocket engines: A textbook for engineering universities. - M .: Mashinostroenie, 1987 - 272 p., Ill., Pages 169-170, Fig. 10.8], the critical section of which changes in a stepwise manner when the pressure in the chamber decreases after the starting part of the fuel charge burns out. In this design, the nozzle of the first mode is blocked by a command (although partially). The disadvantage of this solid propellant rocket motor is that the overlap of the nozzle of the first mode may not occur at any time, but is tied to the moment the starting part of the fuel charge burns out. If the engine is equipped with a charge that has a neutral dependence of the combustion surface on the roof and neglected by a significant increase in the chamber pressure with partial blocking of the nozzle, then the nozzle can be shut off at any time during engine operation. However, this will cause the opposite effect. The engine thrust will not decrease, but rather increase. This device solves the technical problem only if the gas flow through the nozzle of the second mode will be directed away from the axis of the engine, and not coaxially with the nozzle of the first mode. To implement such a turn of the gas flow in this device is problematic.

Технической задачей настоящего изобретения является уменьшение габаритов двухрежимного РДТТ и его массы.The technical task of the present invention is to reduce the size of the dual-mode solid propellant rocket motor and its mass.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном двухрежимном РДТТ, содержащем корпус, центральное сопло маршевого режима, соосный ему сопловой блок второго режима, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса и зафиксированный стопорным устройством, сопловой блок второго режима выполнен в виде цилиндрического газовода, наружный диаметр которого равен диаметру критического сечения сопла маршевого режима, на торце газовода установлено днище, снабженное штангой, проходящей через критическое сечение сопла маршевого режима, а на днище и газоводе в несколько рядов выполнены радиальные и (или) наклонные отверстия. Сопловой блок второго режима установлен на переднем днище корпуса посредством направляющего устройства. Площадь поперечного сечения штанги равна площади поперечного сечения стенки газовода. Суммарная проходная площадь радиальных и наклонных отверстий соплового блока второго режима равна площади критического сечения сопла маршевого режима. Днище соплового блока второго режима имеет вытянутую коническую или ступенчато-цилиндрическую форму, наружный и соответственно внутренний диаметры днища выполнены переменными по длине так, что площадь внутреннего проходного сечения данного участка днища равна суммарной площади радиальных и наклонных отверстий рядов, расположенных далее по потоку. Направляющее устройство выполнено в виде телескопически расположенных цилиндров. Один или несколько цилиндров направляющего устройства образуют гидротормоз, соответственно полость над ними заполнена жидкостью, а в цилиндрах выполнены сливные каналы. Сопловой блок второго режима снабжен ограничительным уступом, расположенным на наружной цилиндрической поверхности газовода у его входной части.The essence of the invention lies in the fact that in the known dual-mode solid propellant rocket motor, comprising a housing, a central marching nozzle, a second mode nozzle block aligned therewith, axially movable inside the housing and secured by a locking device, the second mode nozzle block is made in the form of a cylindrical gas duct, the outer whose diameter is equal to the diameter of the critical section of the marching nozzle, a bottom is installed at the end of the gas duct, equipped with a rod passing through the critical section of the nozzle neck mode, and on the bottom and the gas duct in several rows made radial and (or) inclined holes. The second mode nozzle block is mounted on the front bottom of the housing by means of a guide device. The cross-sectional area of the rod is equal to the cross-sectional area of the gas duct wall. The total passage area of the radial and inclined holes of the second mode nozzle block is equal to the critical section area of the march mode nozzle. The bottom of the nozzle block of the second mode has an elongated conical or step-cylindrical shape, the outer and accordingly the inner diameters of the bottom are made variable in length so that the area of the internal passage section of this section of the bottom is equal to the total area of the radial and inclined holes of the rows located downstream. The guide device is made in the form of telescopically arranged cylinders. One or more cylinders of the guide device form a hydraulic brake, respectively, the cavity above them is filled with liquid, and drainage channels are made in the cylinders. The nozzle block of the second mode is equipped with a limiting ledge located on the outer cylindrical surface of the gas duct at its inlet.

Технический результат достигается тем, что устройство уменьшения тяги не противостоит большой тяге маршевого сопла, а перенаправляет весь газовый поток через радиальные и наклонные отверстия соплового блока второго режима. Сопловой блок второго режима при этом получается компактным за счет того, что его суммарное критическое сечение не превышает (но и не меньше) критического сечения маршевого сопла, его отверстиям не требуется раструбов, т.к. требований по тяге к отверстиям не предъявляется. Проходящая через критическое сечение маршевого режима штанга обеспечивает постоянство критического сечения двигателя как до, так и после ввода в сопло газовода, частично перекрывающего проходную площадь сопла маршевого режима. Постоянство критического сечения обеспечивает отсутствие забросов внутрикамерного давления, т.е. не вызывает необходимости увеличения массы двигателя. На наружный торец штанги, находящейся в раструбе сопла маршевого режима, действует низкое давление. Таким образом, на сопловой блок второго режима постоянно действует сила, равная произведению внутрикамерного давления на площадь поперечного сечения штанги. Эта сила используется для начала выдвижения соплового блока второго режима при отсечке тяги.The technical result is achieved in that the thrust reduction device does not withstand the high thrust of the march nozzle, but redirects the entire gas flow through the radial and inclined holes of the second mode nozzle block. In this case, the nozzle block of the second mode is compact due to the fact that its total critical section does not exceed (but not less) the critical section of the march nozzle, its holes do not require bells, because requirements for traction for holes are not presented. The rod passing through the critical section of the marching mode ensures the constancy of the critical section of the engine both before and after the gas duct is introduced into the nozzle, partially covering the passage area of the marching mode nozzle. The constancy of the critical section ensures that there are no overburden of intracameral pressure, i.e. does not necessitate an increase in engine mass. On the outer end of the rod located in the socket of the nozzle marching mode, low pressure. Thus, a force equal to the product of the in-chamber pressure and the cross-sectional area of the rod is constantly acting on the nozzle block of the second mode. This force is used to start the extension of the nozzle block of the second mode when cutting the thrust.

Данное техническое решение не известно из патентной и технической литературы.This technical solution is not known from the patent and technical literature.

Изобретение поясняется следующими чертежами:The invention is illustrated by the following drawings:

на фиг.1 показан двухрежимный РДТТ в исходном состоянии (и в состоянии работы на режиме маршевой тяги);figure 1 shows a dual-mode solid propellant rocket motor in the initial state (and in the state of operation in the mode of sustainer thrust);

на фиг.2 показан двухрежимный РДТТ в момент отсечки тяги (перехода на новый режим работы);figure 2 shows a dual-mode solid propellant rocket motor at the time of cutoff thrust (transition to a new mode of operation);

на фиг.3 показана выноска А фиг.1;figure 3 shows the leader And figure 1;

на фиг.4 показана схема, иллюстрирующая проблематичность использования обычных сопел противотяги в РДТТ, имеющем большую тяговооруженность.figure 4 shows a diagram illustrating the problematic use of conventional traction nozzles in solid propellant rocket motors with a large thrust ratio.

Двухрежимный РДТТ содержит корпус 1 и центральное сопло 2 маршевого режима. Внутри корпуса 1 соосно соплу 2 маршевого режима установлен с возможностью осевого перемещения сопловой блок 3 второго режима. Сопловой блок 3 второго режима установлен на переднем днище корпуса 1 посредством направляющего устройства 4 и зафиксирован относительно корпуса 1 стопорным устройством 5. Сопловой блок 3 второго режима выполнен в виде цилиндрического газовода 6, наружный диаметр которого равен диаметру критического сечения (диаметру горловины) сопла 2 маршевого режима. На торце газовода 6 установлено днище 7, снабженное штангой 8, проходящей через критическое сечение сопла 2 маршевого режима. Площадь поперечного сечения штанги 8 равна площади поперечного сечения стенок газовода 6. На днище 7 и газоводе 6 в несколько рядов выполнены радиальные 9 и (или) наклонные 10 отверстия. Суммарная проходная площадь радиальных 9 и наклонных 10 отверстий равна площади критического сечения сопла 2 маршевого режима. Под площадью критического сечения понимается проходная площадь горловины сопла 2 с учетом вычета площади поперечного сечения находящейся в ней штанги 8. Направление (вперед или назад) и величина наклона отверстий 10 зависит от необходимого характера второго режима работы РДТТ. Если второй режим работы соответствует отсечке (реверсу) тяги, то отверстия 10 наклонены вперед по полету (как показано на фиг.1 и фиг.2). Если на втором режиме работы требуется просто понизить тягу, то РДТТ изготавливается с наклоном отверстий 10 назад. Ряд отверстий, расположенный первым по потоку, состоит из радиально расположенных отверстий 9, т.к. первоначальное проходное сечение газовода 6 должно быть максимальным, т.е. иметь самую тонкую стенку. Потребная толщина стенки для наклонного отверстия 10 выше, чем для радиального 9. Днище 7 соплового блока 3 второго режима имеет вытянутую коническую или ступенчато-цилиндрическую форму. Наружный и соответственно внутренний диаметры днища 7 выполнены переменными по длине так, что площадь внутреннего проходного сечения данного участка днища 7 равна суммарной площади радиальных 9 и наклонных 10 отверстий рядов, расположенных далее по потоку. Такая форма днища 7 выбрана исходя из того, чтобы в любом промежуточном положении соплового блока 3 второго режима не происходило бы уменьшение площади критического сечения РДТТ в целом (или дополнительное перекрытие было минимальным) - см. описание работы устройства. Направляющее устройство 4 выполнено в виде телескопически раздвигаемых цилиндров 11 (см. фиг.3). На переднем днище корпуса 1 жестко закреплен цилиндр 11А. На него надет с возможностью осевого перемещения цилиндр 11Б, на который также надет цилиндр 11В. На цилиндр 11В надет с возможностью осевого перемещения сопловой блок 3 второго режима. Цилиндры 11 снабжены упорными буртиками 12. Сопловой блок 3 второго режима также снабжен упорным буртиком 13. Один или несколько цилиндров 11 направляющего устройства 4 образуют гидротормоз. Полости между этими цилиндрами 11 заполнены жидкостью 14, а в цилиндрах 11 выполнены сливные каналы 15. Сливные каналы 15 в исходном положении закрыты пробками. Сопловой блок 3 второго режима снабжен ограничительным уступом 16, расположенным на наружной цилиндрической поверхности газовода 6 у его входной части 17. Входная часть 17 образована радиальными окнами, выполненными в газоводе 6. Кроме того, на цилиндре 11А в непосредственной близости от переднего днища корпуса 1 выполнены окна 18, а напротив них, на газоводе 6 выполнены окна 19. Окна 18,19 обеспечивают удобство прохода газов от воспламенителя 20 к заряду при запуске РДТТ, исключают перепады давления на сопловой блок 3 второго режима и направляющее устройство 4 во время работы РДТТ на маршевом режиме, а окна 18 совместно с окнами 17 формируют более благоприятный вход газа в сопловой блок 3 второго режима во время отсечки тяги. РДТТ снаряжен зарядом 21.The dual-mode solid propellant solid propellant rocket motor includes a housing 1 and a central nozzle 2 marching mode. Inside the housing 1, coaxially to the nozzle 2 of the mid-flight mode, the nozzle block 3 of the second mode is axially moved. The nozzle block 3 of the second mode is mounted on the front bottom of the housing 1 by means of a guiding device 4 and fixed relative to the housing 1 by a locking device 5. The nozzle block 3 of the second mode is made in the form of a cylindrical gas duct 6, the outer diameter of which is equal to the diameter of the critical section (neck diameter) of the nozzle 2 of the mid-flight mode. At the end of the gas duct 6, a bottom 7 is installed, equipped with a rod 8 passing through the critical section of the nozzle 2 marching mode. The cross-sectional area of the rod 8 is equal to the cross-sectional area of the walls of the gas duct 6. On the bottom 7 and gas duct 6, radial 9 and / or inclined 10 holes are made in several rows. The total passage area of the radial 9 and inclined 10 holes is equal to the critical section area of the nozzle 2 marching mode. The critical cross-sectional area is understood as the passage area of the nozzle neck 2, taking into account the subtraction of the cross-sectional area of the rod 8 located in it. The direction (forward or backward) and the inclination of the holes 10 depends on the necessary nature of the second mode of operation of the solid propellant rocket motor. If the second mode of operation corresponds to the cut-off (reverse) of the thrust, then the holes 10 are inclined forward along the flight (as shown in figure 1 and figure 2). If in the second operating mode you just need to lower the traction, then the solid propellant rocket motor is made with the inclination of the holes 10 back. The row of holes located first downstream consists of radially spaced holes 9, because the initial flow section of the gas duct 6 should be maximum, i.e. have the thinnest wall. The required wall thickness for the inclined hole 10 is higher than for the radial 9. The bottom 7 of the nozzle block 3 of the second mode has an elongated conical or step-cylindrical shape. The outer and accordingly the inner diameters of the bottom 7 are made variable in length so that the area of the internal passage section of this section of the bottom 7 is equal to the total area of the radial 9 and inclined 10 holes of the rows located downstream. This shape of the bottom 7 is selected based on the fact that in any intermediate position of the nozzle block 3 of the second mode there would not be a decrease in the critical section area of the solid propellant rocket motor as a whole (or additional overlap was minimal) - see the description of the operation of the device. The guide device 4 is made in the form of telescopically extendable cylinders 11 (see figure 3). On the front bottom of the housing 1, a cylinder 11A is rigidly fixed. A cylinder 11B is mounted on it with the possibility of axial movement, on which cylinder 11B is also worn. The nozzle block 3 of the second mode is axially moved on the cylinder 11B. The cylinders 11 are provided with stop collars 12. The nozzle block 3 of the second mode is also equipped with a stop collar 13. One or more cylinders 11 of the guide device 4 form a hydraulic brake. The cavities between these cylinders 11 are filled with liquid 14, and the drain channels 15 are made in the cylinders 11. The drain channels 15 are closed by plugs in the initial position. The nozzle block 3 of the second mode is equipped with a limiting ledge 16 located on the outer cylindrical surface of the gas duct 6 at its inlet part 17. The inlet part 17 is formed by radial windows made in the gas duct 6. In addition, on the cylinder 11A in the immediate vicinity of the front bottom of the housing 1 are made windows 18, and opposite them, windows 19 are made on the gas duct 6. Windows 18.19 provide the convenience of the passage of gases from the igniter 20 to the charge when starting the solid propellant rocket motor, eliminate pressure drops on the nozzle block 3 of the second mode and the guide roystvo 4 during operation SPRM marching on mode, and a window 18 together with the windows 17 form a more favorable inlet gas to the nozzle unit 3 during a second mode cut-off thrust. The solid propellant rocket is equipped with a charge of 21.

Устройство работает следующим образом. При запуске двухрежимного РДТТ продукты сгорания от воспламенителя 20 через окна 18, 19 попадают на заряд 21, и РДТТ выходит на режим маршевой тяги. Внутри корпуса 1 и соплового блока 3 второго режима устанавливается внутрикамерное давление. Это давление действует на торец штанги 8, сопряженный с днищем 7 соплового блока 3 второго режима. На второй торец штанги 8, находящейся в раструбе сопла 2 маршевого режима, действует низкое давление. Таким образом, на сопловой блок 3 второго режима постоянно действует сила, равная произведению внутрикамерного давления на площадь поперечного сечения штанги 8. Эта сила используется для начала выдвижения соплового блока второго режима при отсечке тяги. При работе РДТТ на маршевом режиме сопловой блок 3 второго режима (на который действует указанная сила) удерживается на переднем днище корпуса 1 посредством стопорного устройства 5. По подаваемой на стопорное устройство 5 команде на отсечку тяги (переход РДТТ на второй режим тяги) происходит снятие жесткой связи между корпусом 1 и сопловым блоком 3 второго режима. Сопловой блок 3 второго режима под действием ранее указанной силы начинает движение по цилиндру 11B (см. фиг.3) в сторону сопла 2 маршевого режима. Вхождение днища 7 соплового блока 3 второго режима в критическое сечение сопла 2 маршевого режима не вызывает значительного изменения суммарной площади критического сечения двигателя в целом (соответственно, расхода продуктов сгорания и внутрикамерного давления). В момент когда через критическое сечение сопла 2 маршевого режима при движении соплового блока 3 второго режима прошел первый ряд радиальных отверстий 10, проходная площадь горловины сопла 2 маршевого режима уменьшилась за счет ее частичного перекрытия первой ступенькой днища 7. Однако к расходу продуктов сгорания РДТТ, протекающих через уменьшившуюся горловину сопла 2 маршевого режима, прибавляется расход через первый ряд наклонных отверстий 10 соплового блока 3 второго режима. Благодаря тому что суммарная проходная площадь первого ряда наклонных отверстий 10 равна разнице площадей проходных сечений первой ступеньки днища 7 и штанги 8, расход продуктов сгорания РДТТ остается неизменным. После прохождения горловины сопла 2 маршевого режима следующей ступеньки днища 7 (и следующего ряда наклонных отверстий 10) аналогичным образом происходит перераспределение следующей части расхода от сопла 2 маршевого режима к сопловому блоку 3 второго режима. Таким образом, в любом промежуточном положении соплового блока 3 второго режима не происходит уменьшение площади критического сечения РДТТ в целом (или дополнительное перекрытие является минимальным). На первой стадии движения соплового блока 3 второго режима (когда он еще не перекрыл сопло 2 маршевого режима), внутрикамерное давление действует только на нескомпенсированную площадь поперечного сечения штанги 8, поэтому особого торможения движению не требуется. При дальнейшем выдвижении нескомпенсированная площадь существенно возрастает (до площади горловины сопла 2 маршевого режима) и соответственно требуется торможение соплового блока 3 второго режима. В этот момент упорный буртик 13 соплового блока 3 второго режима касается упорного буртика 12 цилиндра 11B и тащит его за собой. При этом жидкость 14 вытекает через сливные каналы 15. За счет дросселирования перетекания жидкости 14 через сливные каналы 15, дальнейшее выдвижение соплового блока 3 второго режима происходит со значительным торможением. Торможение необходимо для минимизации ударных процессов в конечный момент выдвижения соплового блока 3 второго режима. В зависимости от конструктивного исполнения РДТТ окончание выдвижения происходит либо при контакте упорных буртиков 12 цилиндров 11Б и 11А (ограничительный уступ 16 соплового блока 3 второго режима при этом до сопла 2 не доходит), либо при контакте ограничительного уступа 16 и соплового блока 3 второго режима сопла 2 (контакт упорных буртиков 12 цилиндров 11Б и 11А при этом не происходит). Окончательно выдвинутый сопловой блок 3 второго режима (см. фиг.2) перенаправляет весь газовый поток через свои радиальные 10 и наклонные 9 отверстия. РДТТ далее работает на режиме пониженной тяги (или ее реверса).The device operates as follows. When starting a dual-mode solid propellant solid propellant rocket, the products of combustion from the igniter 20 through the windows 18, 19 are charged 21, and the solid propellant rocket engine enters marching mode. Inside the housing 1 and the nozzle block 3 of the second mode, an intra-chamber pressure is set. This pressure acts on the end face of the rod 8, coupled with the bottom 7 of the nozzle block 3 of the second mode. At the second end of the rod 8, located in the socket of the nozzle 2 marching mode, low pressure. Thus, a force equal to the product of the intracameral pressure and the cross-sectional area of the rod 8 is constantly acting on the nozzle block 3 of the second mode. This force is used to start the extension of the nozzle block of the second mode when cutting off the thrust. When the solid propellant rocket motor is in marching mode, the nozzle block 3 of the second mode (which is affected by the indicated force) is held on the front bottom of the housing 1 by means of the locking device 5. By the command sent to the locking device 5 to cut off the thrust (the solid rocket motor switches to the second thrust mode), the rigid communication between the housing 1 and the nozzle block 3 of the second mode. The nozzle block 3 of the second mode under the action of the previously indicated force begins to move along the cylinder 11B (see Fig. 3) towards the nozzle 2 of the marching mode. The entry of the bottom 7 of the nozzle block 3 of the second mode into the critical section of the nozzle 2 of the sustainer mode does not cause a significant change in the total area of the critical section of the engine as a whole (respectively, the consumption of combustion products and intracameral pressure). At the moment when the first row of radial holes 10 passed through the critical section of the nozzle 2 of the marching mode during the movement of the nozzle block 3 of the second mode, the passage area of the neck of the nozzle 2 of the marching mode decreased due to its partial overlap with the first step of the bottom 7. However, the consumption of solid propellant combustion products flowing through the decreased throat of the nozzle 2 of the marching mode, the flow rate is added through the first row of inclined holes 10 of the nozzle block 3 of the second mode. Due to the fact that the total passage area of the first row of inclined holes 10 is equal to the difference in the area of the passage sections of the first step of the bottom 7 and the rod 8, the consumption of solid propellant products remains unchanged. After passing the throat of the nozzle 2 of the marching mode of the next step of the bottom 7 (and the next row of inclined holes 10), the next part of the flow is redistributed from the nozzle 2 of the marching mode to the nozzle block 3 of the second mode. Thus, in any intermediate position of the nozzle block 3 of the second mode, there is no decrease in the critical section area of the solid propellant solid fuel as a whole (or additional overlap is minimal). In the first stage of the movement of the nozzle block 3 of the second mode (when it has not yet blocked the nozzle 2 of the mid-flight mode), the chamber pressure acts only on the uncompensated cross-sectional area of the rod 8, therefore, special braking is not required for the movement. With further advancement, the uncompensated area increases significantly (to the area of the nozzle neck 2 of the marching mode) and, accordingly, braking of the nozzle block 3 of the second mode is required. At this moment, the stop shoulder 13 of the second mode nozzle block 3 touches the stop shoulder 12 of the cylinder 11B and drags it along. In this case, the liquid 14 flows out through the drain channels 15. Due to the throttling of the fluid flow 14 through the drain channels 15, the further extension of the second mode nozzle block 3 occurs with significant braking. Braking is necessary to minimize impact processes at the final moment of extension of the nozzle block 3 of the second mode. Depending on the design of the solid propellant rocket motor, the end of the extension occurs either when the thrust flanges 12 of the cylinders 11B and 11A contact (the restrictive step 16 of the second mode nozzle block 3 does not reach the nozzle 2), or when the restrictive step 16 and the nozzle block 3 of the second nozzle mode contact 2 (the contact of the thrust flanges 12 of the cylinders 11B and 11A does not occur). The finally extended nozzle block 3 of the second mode (see figure 2) redirects the entire gas flow through its radial 10 and inclined 9 holes. The solid propellant rocket engine further operates in a low thrust mode (or reverse).

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом, в качестве которого выбран РДТТ с двухпозиционным соплом [Абугов Д.И., Бобылев В.М. Теория и расчет ракетных двигателей твердого топлива: Учебник для машиностроительных вузов. - М.: Машиностроение, 1987-272 с.: ил., страницы 169-170, рис.10.8], заключается в уменьшении габаритов двухрежимного РДТТ и его массы.Technical and economic efficiency of the invention, compared with the prototype, which is selected as a solid propellant rocket engine with a two-position nozzle [Abugov D.I., Bobylev V.M. Theory and calculation of solid propellant rocket engines: A textbook for engineering universities. - M .: Engineering, 1987-272 p.: Ill., Pages 169-170, Fig. 10.8], consists in reducing the dimensions of the dual-mode solid propellant rocket motor and its mass.

Claims (7)

1. Двухрежимный ракетный двигатель твердого топлива, содержащий корпус, центральное сопло маршевого режима, соосный с ним сопловой блок второго режима, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса и зафиксированный стопорным устройством, отличающийся тем, что сопловой блок второго режима выполнен в виде цилиндрического газовода, наружный диаметр которого равен диаметру критического сечения сопла маршевого режима, на торце газовода установлено днище, снабженное штангой, проходящей через критическое сечение сопла маршевого режима, а на днище и газоводе в несколько рядов выполнены радиальные и (или) наклонные отверстия, при этом сопловой блок второго режима установлен на переднем днище корпуса посредством направляющего устройства.1. A dual-mode rocket engine of solid fuel, comprising a housing, a central marching nozzle, a second mode nozzle unit coaxial with it, axially displaced inside the housing and secured by a locking device, characterized in that the second mode nozzle unit is made in the form of a cylindrical gas duct, the outer diameter of which is equal to the diameter of the critical section of the marching nozzle, at the end of the gas duct there is a bottom equipped with a rod passing through the critical section of the nozzle rshevogo mode, and on the bottom and the gas duct in several rows made of radial and (or) inclined holes, while the nozzle block of the second mode is installed on the front bottom of the housing by means of a guiding device. 2. Двухрежимный ракетный двигатель твердого топлива по п.1, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения штанги равна площади поперечного сечения стенки газовода.2. The dual-mode rocket engine of solid fuel according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area of the rod is equal to the cross-sectional area of the gas duct wall. 3. Двухрежимный ракетный двигатель твердого топлива по п.1, отличающийся тем, что суммарная проходная площадь радиальных и наклонных отверстий соплового блока второго режима равна площади критического сечения сопла маршевого режима.3. The dual-mode solid fuel rocket engine according to claim 1, characterized in that the total passage area of the radial and inclined holes of the second mode nozzle block is equal to the critical section area of the march mode nozzle. 4. Двухрежимный ракетный двигатель твердого топлива по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что днище соплового блока второго режима имеет вытянутую коническую или ступенчато-цилиндрическую форму, наружный и соответственно внутренний диаметры днища выполнены переменными по длине так, что площадь внутреннего проходного сечения данного участка днища равна суммарной площади радиальных и наклонных отверстий рядов, расположенных далее по потоку.4. Two-mode solid fuel rocket engine according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the bottom of the second mode nozzle block has an elongated conical or step-cylindrical shape, the outer and accordingly the inner diameters of the bottom are made variable in length so that the area of the inner passage the section of this section of the bottom is equal to the total area of the radial and inclined holes of the rows located downstream. 5. Двухрежимный ракетный двигатель твердого топлива по п.1, отличающийся тем, что направляющее устройство выполнено в виде телескопически расположенных цилиндров.5. Two-mode rocket engine of solid fuel according to claim 1, characterized in that the guide device is made in the form of telescopically arranged cylinders. 6. Двухрежимный ракетный двигатель твердого топлива по п.5, отличающийся тем, что один или несколько цилиндров направляющего устройства образуют гидротормоз, соответственно полость над ними заполнена жидкостью, а в цилиндрах выполнены сливные каналы.6. The dual-mode solid fuel rocket engine according to claim 5, characterized in that one or more cylinders of the guiding device form a hydraulic brake, respectively, the cavity above them is filled with liquid, and drain channels are made in the cylinders. 7. Двухрежимный ракетный двигатель твердого топлива по п.1, отличающийся тем, что сопловой блок второго режима снабжен ограничительным уступом, расположенным на наружной цилиндрической поверхности газовода у его входной части. 7. The dual-mode rocket engine of solid fuel according to claim 1, characterized in that the nozzle block of the second mode is equipped with a restrictive ledge located on the outer cylindrical surface of the gas duct at its inlet.
RU2008123659/06A 2008-06-10 2008-06-10 Double-duty solid propellant rocket engine RU2379539C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008123659/06A RU2379539C1 (en) 2008-06-10 2008-06-10 Double-duty solid propellant rocket engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008123659/06A RU2379539C1 (en) 2008-06-10 2008-06-10 Double-duty solid propellant rocket engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2379539C1 true RU2379539C1 (en) 2010-01-20

Family

ID=42120844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008123659/06A RU2379539C1 (en) 2008-06-10 2008-06-10 Double-duty solid propellant rocket engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2379539C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461729C1 (en) * 2011-08-02 2012-09-20 Николай Евгеньевич Староверов Self-adjusted two-mode nozzle (versions)
RU2631958C1 (en) * 2016-07-11 2017-09-29 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Reactive engine, method for shooting with rocket ammunition and rocket ammunition
RU2687500C1 (en) * 2017-12-13 2019-05-14 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" Dual-mode solid-propellant rocket engine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461729C1 (en) * 2011-08-02 2012-09-20 Николай Евгеньевич Староверов Self-adjusted two-mode nozzle (versions)
RU2631958C1 (en) * 2016-07-11 2017-09-29 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Reactive engine, method for shooting with rocket ammunition and rocket ammunition
RU2687500C1 (en) * 2017-12-13 2019-05-14 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" Dual-mode solid-propellant rocket engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1151181B1 (en) Turbocharger for an internal combustion engine
EP1282766B1 (en) Free piston motor
RU2379539C1 (en) Double-duty solid propellant rocket engine
US9903325B2 (en) Dual fuel fuel-injector
US3374954A (en) Nozzle cooling and thrust vector control apparatus
CN103089444B (en) Structure for reducing back pressure of air inlet channel of inspiration type impulse knocking engine
RU2435056C2 (en) Nacelle for double-flow jet turbine engine with high bypass ratio
JP5737632B2 (en) engine
US5419117A (en) Turbo jet/RAM jet propulsion system
ITTV20090238A1 (en) ENDOREACTOR AND METHOD OF CONTROL OF COMBUSTION IN THE SAME ENDOREACTOR
US2948112A (en) Combined rocket and ram-jet engine
CN103089445A (en) Counter pressure preventing structure of air inlet channel of inspiration type impulse knocking engine
JP5446749B2 (en) Engine exhaust nozzle and aircraft engine
DE102005015585B3 (en) Combination-supersonic-adjustment-nozzle for e.g. injector-centrifugal-turbines-engine, has nozzle stream bundling unit with small supersonic auxiliary nozzles to load initial-intake-injector to increase the intake effect of engines
CN102606343B (en) Detonation chamber of pulse detonation engine
US6883304B2 (en) Pulsejet ejector thrust augmentor
JP2012512033A (en) Intensifier and die casting equipment
US20030230256A1 (en) Combustion chamber system with obstacles for use within combustion-powered fastener-driving tools, and combustion-powered fastener-driving tools having combustion chamber system incorporated therein
CN115263608A (en) Solid rocket engine
US3495408A (en) Self-actuating nozzle plug
US3604211A (en) Combined pulse jet and variable ram jet engine
KR101608588B1 (en) A Gas flow adjuster
RU2183762C1 (en) Two-mode nozzle unit for rocket engine
RU2687500C1 (en) Dual-mode solid-propellant rocket engine
JP2006153113A (en) Valve built-in type hydraulic cylinder

Legal Events

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

Effective date: 20130611