RU2412368C1 - Method to control vector of jet engine thrust and supersonic nozzle - Google Patents

Method to control vector of jet engine thrust and supersonic nozzle Download PDF

Info

Publication number
RU2412368C1
RU2412368C1 RU2009130346/06A RU2009130346A RU2412368C1 RU 2412368 C1 RU2412368 C1 RU 2412368C1 RU 2009130346/06 A RU2009130346/06 A RU 2009130346/06A RU 2009130346 A RU2009130346 A RU 2009130346A RU 2412368 C1 RU2412368 C1 RU 2412368C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
gas
blowing
supersonic
suction
Prior art date
Application number
RU2009130346/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Григорьевич Кехваянц (RU)
Валерий Григорьевич Кехваянц
Original Assignee
Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России )
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 Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России ) filed Critical Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России )
Priority to RU2009130346/06A priority Critical patent/RU2412368C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2412368C1 publication Critical patent/RU2412368C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: method to control jet engine thrust consists in increasing pressure on side surface of nozzle by means of transverse gas blowing into its supersonic part and reducing pressure at opposite surface to increase control force. Pressure reduction is carried out by means of gas exhaust, and exhausted gas is used for transverse blowing. To blow and exhaust gas, symmetrically arranged nozzles are used with slanted or stepped cut of output section, being continuation of the main part of supersonic nozzle. Blowing is carried out on surface of one nozzle, and pressure reduction - on surface of opposite nozzle and main part of nozzle, besides, to change direction of control force action, blowing and exhaust are carried out alternately from surface of any nozzle. Other invention of group is related to supersonic nozzle of jet engine with controlled vector of thrust with holes for blowing and exhaust of gas on internal surface, comprising device for blowing and exhaust of gas and nozzles with slanted or stepped cut of output section. Device for blowing and exhaust of gas is connected by tubes with according holes and equipped with control valves. Nozzles are symmetrically arranged relative to axis of nozzle and include round holes for gas exhaust and rectangular holes arranged in rows at the edge of nozzles for gas blowing. Large side of rectangular holes is perpendicular to axis of nozzle, and round holes for gas exhaust are additionally arranged on the main part of nozzle.
EFFECT: inventions make it possible to increase control forces in supersonic nozzle of jet engine.
3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к авиационно-ракетной технике, в частности к устройствам для управления вектором тяги (УВТ) двигателя летательного аппарата (ЛА).The invention relates to aircraft-rocket technology, in particular to devices for controlling the thrust vector (UHT) of an aircraft engine (LA).

Известны способы и устройства УВТ, связанные с поворотом двигателя, сопла или его части (Володин В.В., Лисейцев Н.К., Максимович В.З. Особенности проектирования реактивных самолетов вертикального взлета и посадки. М.: Машиностроение, 1985).Known methods and devices for air-blasting associated with the rotation of the engine, nozzle or part thereof (Volodin V.V., Liseytsev N.K., Maksimovich V.Z. Design features of jet aircraft of vertical take-off and landing. M .: Mechanical Engineering, 1985).

Недостатками этих устройств является то, что управляющие (боковые) силы создаются за счет соответствующего уменьшения силы тяги вдоль направления полета ЛА, необходимы сложные механизмы поворота и большие энергетические затраты для его осуществления. При поворотах двигателя или сопла на взлетно-посадочных режимах ЛА выходное сечение сопла приближается к поверхности земли, что может ухудшить тяговые характеристики двигателя и аэродинамические характеристики ЛА, а также вызвать эрозию взлетно-посадочной полосы.The disadvantages of these devices is that the control (lateral) forces are created due to a corresponding decrease in traction along the flight direction of the aircraft, complex rotation mechanisms and high energy costs are required for its implementation. When the engine or nozzle turns during take-off and landing operation of the aircraft, the output section of the nozzle approaches the surface of the earth, which may impair the traction characteristics of the engine and aerodynamic characteristics of the aircraft, as well as cause erosion of the runway.

Известен способ управления вектором тяги двигателя путем вдува газа или впрыска жидкости в сверхзвуковую часть сопла (Основы прикладной аэрогазодинамики. Книга 2, под ред. Краснова Н.Ф., М.: Высшая школа, 1991 г., с.с.232-239). При инжекции струи в поперечный сверхзвуковой поток взаимодействие двух течений создает на поверхности стенки сопла перед отверстием вдува область повышенного давления. Управляющая сила, вызванная этим повышением давления, направлена в ту же сторону, что и сила реакции вдуваемой струи, и в некоторых случаях оказывается больше этой силы. Величины управляющих сил достигают 5-6% от тяги основного сопла при примерно таком же соотношении массовых расходов инжектируемого и основного потоков (Энциклопедия "Космонавтика", М.: Советская энциклопедия, 1985, с.53).A known method of controlling the thrust vector of an engine by injecting gas or injecting liquid into the supersonic part of the nozzle (Fundamentals of Applied Aerodynamics. Book 2, edited by Krasnov NF, M .: Higher School, 1991, pp. 232-239 ) When a jet is injected into a transverse supersonic flow, the interaction of two flows creates a region of increased pressure on the surface of the nozzle wall in front of the injection hole. The control force caused by this increase in pressure is directed in the same direction as the reaction force of the injected jet, and in some cases it is greater than this force. The magnitude of the control forces reaches 5-6% of the thrust of the main nozzle with approximately the same ratio of the mass flow rates of the injected and the main flows (Encyclopedia Cosmonautics, Moscow: Soviet Encyclopedia, 1985, p. 53).

Недостатком этого способа и устройств на его основе являются небольшие величины управляющих усилий, связанные с ограничением по интенсивности вдува в сверхзвуковую часть осесимметричного сопла, так как возможно "запирание" сечения сопла и соответствующее уменьшение тяги двигателя из-за разрушения сверхзвукового течения в сопле.The disadvantage of this method and devices based on it is the small amount of control effort associated with the restriction on the intensity of injection into the supersonic part of the axisymmetric nozzle, since it is possible to "lock" the nozzle section and a corresponding decrease in engine thrust due to the destruction of the supersonic flow in the nozzle.

Известен способ УВТ путем вдува газа в сверхзвуковую часть сопла (Патент RU №2046202, 1995 г., МПК F02K 9/82), где дополнительно к вдуву предложен способ увеличения управляющей силы за счет увеличения давления в зоне разрежения, которая образуется за отверстием вдува.There is a known method of UHT by blowing gas into the supersonic part of the nozzle (Patent RU No. 2046202, 1995, IPC F02K 9/82), where, in addition to blowing, a method for increasing the control force by increasing the pressure in the rarefaction zone that forms behind the blowing hole is proposed.

Недостатком этого изобретения являются небольшие величины управляющих сил из-за отмеченного выше ограничения по интенсивности вдува газа, а также необходимость отбора газа из газодинамического тракта двигателя.The disadvantage of this invention is the small magnitude of the control forces due to the aforementioned restrictions on the intensity of gas injection, as well as the need to select gas from the gas-dynamic path of the engine.

Существенно большие управляющие силы получены в силовой установке ЛА вертикального или укороченного взлета и посадки (Патент RU 2126904, 1997 г., МПК F02K 1/00), где вдув газа осуществляется в соплах с косым или ступенчатым срезом выходного сечения. Размещая отверстия для инжекции газа на достаточном удалении от симметричной части сопла, можно добиться того, что течение здесь будет независимо от течения на несимметричном участке и, соответственно, не будет ограничений, связанных с интенсивностью вдува газа или жидкости.Significantly greater control forces were obtained in the power plant of an aircraft of vertical or short take-off and landing (Patent RU 2126904, 1997, IPC F02K 1/00), where gas is blown in nozzles with an oblique or step cut of the output section. By placing the gas injection holes at a sufficient distance from the symmetric part of the nozzle, it is possible to ensure that the flow here will be independent of the flow in the asymmetric section and, accordingly, there will be no restrictions associated with the intensity of injection of gas or liquid.

Недостатком этого устройства является то, что на создание управляющих сил используется только часть кинетической энергии струи, истекающей из симметричной в несимметричную части сверхзвукового сопла, и управление положением ЛА возможно только по одному направлению.The disadvantage of this device is that only part of the kinetic energy of the jet flowing from the symmetric to the asymmetric part of the supersonic nozzle is used to create control forces, and the position of the aircraft can be controlled in only one direction.

Наиболее близким аналогом предложенной группы изобретений является техническое решение, раскрывающее способ управления вектором тяги реактивного двигателя с помощью создания управляющих сил в сверхзвуковом сопле, состоящий в повышении давления на боковой поверхности сопла путем поперечного вдува газа в его сверхзвуковую часть и понижении давления на противолежащей поверхности для увеличения управляющей силы, причем понижение давления осуществляют путем отсоса газа, а отсасываемый газ используют для поперечного вдува (Патент US 6298658 B1, МПК F02K 1/00, 2001).The closest analogue of the proposed group of inventions is a technical solution that discloses a method for controlling the thrust vector of a jet engine by creating control forces in a supersonic nozzle, which consists in increasing the pressure on the side surface of the nozzle by transversely injecting gas into its supersonic part and lowering the pressure on the opposite surface to increase control force, and the pressure is reduced by suction of gas, and the suction gas is used for transverse injection (Patent US 6298658 B1, IPC F02K 1/00, 2001).

Указанное техническое решение раскрывает также сверхзвуковое сопло реактивного двигателя с управляемым вектором тяги с отверстиями для вдува газа и отверстиями для отсоса газа на внутренней поверхности, содержащее устройство для вдува и отсоса газа, соединенное трубками с соответствующими отверстиями и снабженное регулирующими клапанами (Патент US 6298658 B1, МПК F02K 1/00, 2001).The technical solution also discloses a supersonic jet engine nozzle with a thrust vector with gas injection holes and gas exhaust holes on the inner surface, containing a device for gas injection and gas suction, connected by pipes with corresponding holes and equipped with control valves (US Pat. No. 6,298,658 B1, IPC F02K 1/00, 2001).

Недостатком этого способа УВТ и устройства являются небольшие величины управляющих сил из-за отмеченного выше ограничения по интенсивности вдува газа, так как вдув и отсос газа осуществляются в симметричном сверхзвуковом сопле. Кроме того, поперечный вдув газа в основной поток происходит не навстречу основному потоку сопла и из отверстий неоптимальной формы.The disadvantage of this method of UHF and device are small values of the control forces due to the above-mentioned restrictions on the intensity of gas injection, since gas injection and suction are carried out in a symmetric supersonic nozzle. In addition, the transverse injection of gas into the main stream does not occur towards the main stream of the nozzle and from the openings of non-optimal shape.

Задачей изобретения является расширение арсенала технических средств для управления вектором тяги реактивного двигателя.The objective of the invention is to expand the arsenal of technical means for controlling the thrust vector of a jet engine.

Техническим результатом изобретения является увеличение управляющих сил в сверхзвуковом сопле реактивного двигателя.The technical result of the invention is to increase the control forces in a supersonic nozzle of a jet engine.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в способе управления вектором тяги реактивного двигателя с помощью создания управляющих сил в сверхзвуковом сопле, состоящем в повышении давления на боковой поверхности сопла путем поперечного вдува газа в его сверхзвуковую часть и понижении давления на противолежащей поверхности для увеличения управляющей силы, причем понижение давления осуществляют путем отсоса газа, а отсасываемый газ используют для поперечного вдува, используют симметрично расположенные насадки с косым или ступенчатым срезом выходного сечения, являющиеся продолжением основной части сверхзвукового сопла, вдув осуществляют на поверхности насадка, а понижение давления - на поверхности противолежащего насадка и основной части сопла, причем для изменения направления действия управляющей силы вдув и отсос осуществляют попеременно с поверхности любого насадка.The solution of the problem and the technical result are achieved by the fact that in the method of controlling the thrust vector of a jet engine by creating control forces in a supersonic nozzle, which consists in increasing the pressure on the side surface of the nozzle by transversely blowing gas into its supersonic part and lowering the pressure on the opposite surface to increase control force, and the pressure is reduced by suction of gas, and the suction gas is used for transverse injection, use symmetrically located n nozzles with an oblique or step cut of the output section, which are a continuation of the main part of the supersonic nozzle, are blown on the surface of the nozzle, and pressure is reduced on the surface of the opposite nozzle and the main part of the nozzle, and to change the direction of the control force, the blowing and suction are carried out alternately from the surface of any nozzle.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются также тем, что сверхзвуковое сопло реактивного двигателя с управляемым вектором тяги с отверстиями для вдува газа и отверстиями для отсоса газа на внутренней поверхности, содержащее устройство для вдува и отсоса газа, соединенное трубками с соответствующими отверстиями и снабженное регулирующими клапанами, содержит насадки с косым или ступенчатым срезом выходного сечения, симметрично расположенные относительно оси сопла, с круглыми отверстиями для отсоса газа и расположенными рядами на краю насадков прямоугольными отверстиями для вдува газа, причем большая сторона прямоугольных отверстий перпендикулярна оси сопла, а круглые отверстия для отсоса газа дополнительно расположены на основной части сопла.The solution of the problem and the technical result are also achieved by the fact that the supersonic nozzle of the jet engine with a controlled thrust vector with holes for injecting gas and holes for suctioning gas on the inner surface, containing a device for blowing and suctioning gas, connected by tubes with corresponding holes and equipped with control valves contains nozzles with an oblique or step cut of the output section, symmetrically located relative to the axis of the nozzle, with round holes for suctioning gas and positioning the rows of holes on the edge of the nozzles with rectangular openings for injecting gas, the larger side of the rectangular openings being perpendicular to the axis of the nozzle, and the round openings for suctioning gas are additionally located on the main part of the nozzle.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются также тем, что в сверхзвуковом сопле реактивного двигателя с управляемым вектором тяги устройство для вдува и отсоса газа выполнено в едином блоке.The solution of the problem and the technical result are also achieved by the fact that in a supersonic nozzle of a jet engine with a controlled thrust vector, the device for injection and suction of gas is made in a single unit.

Реализация предложенных способа и устройства поясняется чертежами, на которых, в частности, представлены:The implementation of the proposed method and device is illustrated by drawings, in which, in particular, are presented:

фиг.1 - основная часть сверхзвукового сопла с насадками для двигателя с УВТ;figure 1 - the main part of the supersonic nozzle with nozzles for the engine with UVT;

фиг.2 - формы насадков, на которых производятся вдув или отсос газа;figure 2 - shape nozzles, which are blown or suction gas;

фиг.3 - расположение и формы отверстий для отсоса и вдува газа;figure 3 - the location and shape of the holes for suction and injection of gas;

фиг.4 - схема вдува струи в сверхзвуковой поток.4 is a diagram of the injection of a jet into a supersonic flow.

Отметим, что на ЛА может располагаться один или несколько предложенных двигателей с УВТ, которые могут действовать комбинированно или независимо друг от друга. Работу устройства рассмотрим на примере единичного двигателя.Note that on the aircraft can be located one or more of the proposed engines with UVT, which can act in combination or independently of each other. We consider the operation of the device using the example of a single engine.

Осуществление предложенного способа создания управляющих сил проиллюстрируем на примере работы двигателя со сверхзвуковым соплом с насадками, имеющими ступенчатые срезы выходного сечения (фиг.1). Сопло содержит основную часть 1 для ускорения сверхзвукового потока, насадки 2 и 3 для вдува и отсоса газа. Насадки могут быть выполнены со ступенчатым срезом (фиг.2а), с косым срезом (фиг.2б) или с комбинацией косого и ступенчатого срезов (фиг.2в и фиг.2г).The implementation of the proposed method for creating control forces is illustrated by the example of the engine with a supersonic nozzle with nozzles having step sections of the output section (Fig. 1). The nozzle contains the main part 1 to accelerate supersonic flow, nozzles 2 and 3 for injection and gas suction. The nozzles can be made with a stepped cut (Fig.2A), with an oblique cut (Fig.2B) or with a combination of oblique and stepped cuts (Fig.2B and Fig.2d).

Ступенчатый срез (фиг.2а) характеризуется длиной L и высотой H ступеньки. Косой срез (фиг.2б) характеризуется углом Ψ, который может изменяться в диапазоне 0<Ψ<90° (угол Ψ=90° - соответствует симметричному соплу).A stepped cut (Fig. 2a) is characterized by the length L and the height H of the step. An oblique slice (Fig.2b) is characterized by an angle Ψ, which can vary in the range 0 <Ψ <90 ° (angle Ψ = 90 ° - corresponds to a symmetrical nozzle).

Длина ступенчатого среза L и его высота Н и угол косого среза Ψ выбираются из условия, чтобы при максимально интенсивном вдуве газа сверхзвуковое течение в основной части сопла не разрушалось.The length of the stepped cutoff L and its height H and the oblique cutoff angle Ψ are selected so that the supersonic flow in the main part of the nozzle is not destroyed at the most intense injection of gas.

На внутренней поверхности насадков 2 и 3 расположены отверстия 4 и 5 соответственно для вдува и отсоса газа. Отверстия 4 и 5 соединены трубками 6 через клапаны 7 с устройством 8 для отсоса и вдува газа. В качестве устройства 8 может быть использован насос, компрессор или эжектор. В последнем случае в качестве эжектирующей струи можно использовать газ из камеры сгорания или сжатый воздух из газодинамического тракта двигателя. Для обеспечения вдува газа статическое давление во вдуваемой струе должно превышать статическое давление в потоке из реактивного сопла в области, где осуществляется вдув.On the inner surface of the nozzles 2 and 3 are openings 4 and 5, respectively, for injection and suction of gas. Holes 4 and 5 are connected by tubes 6 through valves 7 to a device 8 for suction and injection of gas. As the device 8 can be used a pump, compressor or ejector. In the latter case, gas from the combustion chamber or compressed air from the gas-dynamic path of the engine can be used as an ejection jet. To ensure injection of gas, the static pressure in the injection jet must exceed the static pressure in the stream from the jet nozzle in the region where the injection is carried out.

Для изменения направления управляющей силы на противоположное с помощью клапанов 7 и устройства 8 для отсоса и вдува газа меняются функции насадков: на части 2 осуществляется отсос газа, а на части 3 - вдув.To change the direction of the control force to the opposite using the valves 7 and the device 8 for suction and injection of gas, the functions of the nozzles are changed: in part 2, the gas is sucked out, and in part 3, injection.

При вдуве в сверхзвуковую часть сопла на управляющее усилие влияет ряд факторов: угол наклона оси вдуваемой струи, форма и расположение отверстия инжекции, интенсивность вдува и т.д.When injecting into the supersonic part of the nozzle, a number of factors influence the control force: the angle of inclination of the axis of the injected jet, the shape and location of the injection hole, the intensity of injection, etc.

Для целей вдува на насадках 2 и 3 имеются щелевые отверстия прямоугольной формы 4, большая сторона которого перпендикулярна оси сверхзвукового сопла (фиг.3), выдуваемые через такие щелевые сопла струи лучше тормозят сверхзвуковой поток, чем струи из круглых отверстий равной площади.For injection purposes, nozzles 2 and 3 have rectangular slotted holes 4, the larger side of which is perpendicular to the axis of the supersonic nozzle (Fig. 3), the jets blown through such slotted nozzles slow down the supersonic flow better than jets from round holes of equal area.

Положение щелей вдоль оси сопла зависит от расчетного числа Маха на выходе основной части сопла и определяется условием, чтобы при максимальном вдуве газа не разрушалось течение в основной части сверхзвукового сопла. С другой стороны щели для вдува надо располагать на краю насадков, чтобы зона разрежения, которая образуется за отверстием вдува, оказалась вне поверхности насадка, где осуществляется вдув.The position of the slots along the axis of the nozzle depends on the calculated Mach number at the exit of the main part of the nozzle and is determined by the condition that the flow in the main part of the supersonic nozzle is not destroyed at maximum gas injection. On the other hand, the injection slots must be located on the edge of the nozzles so that the rarefaction zone that forms behind the injection hole is outside the surface of the nozzle where injection is carried out.

Щелевые отверстия вдува для лучшего торможения сверхзвукового потока при минимальном расходе вдуваемого газа располагаются в два и более рядов в шахматном порядке с перекрытием сверхзвукового потока (фиг 3).Slotted injection holes for better braking of the supersonic flow with a minimum flow rate of injected gas are arranged in two or more rows in a checkerboard pattern with overlapping supersonic flow (Fig 3).

На величину управляющей силы Ру существенно влияет угол α наклона оси отверстия вдува 9 относительно стенки сопла 10, равный (фиг.4)The magnitude of the control force P y is significantly affected by the angle α of the inclination of the axis of the injection hole 9 relative to the nozzle wall 10, equal to (FIG. 4)

α=π/2+β+γ, α = π / 2 + β + γ,

где β - угол наклона стенки сопла по отношению к ее оси,where β is the angle of inclination of the nozzle wall with respect to its axis,

γ - острый угол между осью отверстия вдува и нормалью к оси основного сопла.γ is the acute angle between the axis of the injection hole and the normal to the axis of the main nozzle.

С ростом α увеличиваются площадь зоны отрыва и среднее давление в ней. Вместе с тем становится больше и угол γ, что уменьшает реактивную составляющую управляющей силы, вызванную истечением струи из отверстия вдува. Для получения наибольшего усилия принимают угол α≈3π/4 (Основы прикладной аэрогазодинамики. Книга 2, под ред. Краснова Н.Ф., М.: Высшая школа, 1991 г., с.232-233).With increasing α, the area of the separation zone and the average pressure in it increase. At the same time, the angle γ also becomes larger, which reduces the reactive component of the control force caused by the outflow of the jet from the injection hole. To get the most effort, take an angle α≈3π / 4 (Fundamentals of Applied Aerodynamics. Book 2, edited by Krasnov NF, M .: Higher School, 1991, p. 232-233).

Как было сказано выше, при вдуве на несимметричной части сопла нет ограничений на интенсивность вдува.As mentioned above, with injection on the asymmetric part of the nozzle there are no restrictions on the intensity of injection.

Для целей отсоса газа форма щелей не столь важна, и для простоты их можно делать круглыми. Отверстия для отсоса газа располагаются на основной части сопла и на насадках. Число отверстий для отсоса и вдува газа определяется требуемой максимальной величиной управляющей силы.For the purpose of gas suction, the shape of the slots is not so important, and for simplicity they can be made round. Gas exhaust holes are located on the main part of the nozzle and on the nozzles. The number of holes for suction and injection of gas is determined by the required maximum value of the control force.

Устройство работает следующим образом. После запуска двигателя для получения управляющей силы осуществляют отсос газа с внутренних поверхностей основной части сопла 1 и насадка 3 и с помощью устройства 8 вдувают этот газ с внутренней поверхности насадка 2 навстречу потоку из основной части сопла 1 (стрелками 11 и 12 на фиг.4 показаны соответственно направления потока внутри сверхзвукового сопла и вдуваемого потока), причем поверхности, на которых происходит отсос газа, противолежат поверхности насадка, на котором осуществляется вдув газа.The device operates as follows. After starting the engine to obtain a control force, gas is sucked off from the inner surfaces of the main part of the nozzle 1 and nozzle 3, and using the device 8, this gas is blown from the inner surface of the nozzle 2 towards the flow from the main part of the nozzle 1 (arrows 11 and 12 in Fig. 4 show respectively the direction of the flow inside the supersonic nozzle and the injected flow), moreover, the surfaces on which the gas is sucked out are opposite the surfaces of the nozzle on which the gas is injected.

Отсос газа в сверхзвуковой части сопла имеет эффект расходного сопла, в котором соотношение между параметрами определяется соотношением:The gas suction in the supersonic part of the nozzle has the effect of a flow nozzle, in which the ratio between the parameters is determined by the ratio:

2-1)dw/w=-dG/G,(M 2 -1) dw / w = -dG / G,

где М, w и dw - соответственно число Маха, скорость и изменение скорости потока в сечении отсоса, G и dG - соответственно величина расхода и изменение расхода из-за отсоса газа. Учитывая, что в сверхзвуковой части сопла М>1, a dG<0, из вышеприведенного соотношения следует, что скорость потока растет dw>0.where M, w and dw are the Mach number, velocity and change in the flow velocity in the suction section, respectively, G and dG are the flow rate and the flow rate change due to gas suction, respectively. Considering that in the supersonic part of the nozzle M> 1, a dG <0, it follows from the above relation that the flow velocity increases dw> 0.

Увеличение скорости потока приводит к падению давления по сравнению с вариантом без отсоса, причем возникающие в результате отсоса силы совпадают по направлению с силами, возникающими из-за вдува газа на противоположной стороне сопла. Таким образом, все три компонента управляющей силы: разрежение, вызванное отсосом газа; повышение давления на противоположной поверхности, вызванное вдувом газа; реактивная сила, вызванная истечением газа через отверстия вдува - все они действуют в одном направлении, что позволяет получить управляющие усилия, превышающие силы, реализуемые при наличии только вдува газа той же интенсивности.An increase in the flow velocity leads to a drop in pressure compared to the non-suction version, and the forces arising from the suction coincide in direction with the forces arising from the injection of gas on the opposite side of the nozzle. Thus, all three components of the control force are: rarefaction caused by gas suction; increase in pressure on the opposite surface caused by gas injection; the reactive force caused by the outflow of gas through the injection holes — all of them act in the same direction, which makes it possible to obtain control forces exceeding the forces realized when only gas of the same intensity is injected.

Учитывая отсутствие ограничений на интенсивность вдува, предлагаемые способ и устройство получения управляющей силы могут применяться не только для управления вектором тяги двигателя, но и в качестве силовой установки ЛА вертикального или укороченного взлета и посадки.Given the absence of restrictions on the intensity of blowing, the proposed method and device for obtaining control force can be used not only to control the thrust vector of the engine, but also as a power plant for aircraft of vertical or shortened take-off and landing.

Отметим, что выше мы в качестве примера рассматривали создание управляющих усилий в вертикальной плоскости, т.е. для целей получения подъемной силы. Можно получить управляющие усилия в любой плоскости, добавляя соответствующую пару насадков с косым или ступенчатым срезом выходного сечения, симметрично расположенных относительно оси сопла. Комбинируя управляющие усилия, можно добиться управления ЛА по любому направлению.Note that above, as an example, we considered the creation of control forces in a vertical plane, i.e. for the purpose of obtaining lift. You can get control efforts in any plane by adding the appropriate pair of nozzles with an oblique or stepped cut of the output section, symmetrically located relative to the axis of the nozzle. By combining control efforts, you can achieve control of the aircraft in any direction.

Предлагаемые способ и устройство УВТ отличаются быстродействием, недоступным таким аналогам, как поворот двигателя или сопла, так как скорость изменения вектора тяги здесь определяется временем срабатывания клапанов.The proposed method and device of shock-wave equipment are distinguished by their speed, which is unavailable to analogs such as turning the engine or nozzle, since the rate of change of the thrust vector here is determined by the valve response time.

Claims (3)

1. Способ управления вектором тяги реактивного двигателя с помощью создания управляющих сил в сверхзвуковом сопле, состоящий в повышении давления на боковой поверхности сопла путем поперечного вдува газа в его сверхзвуковую часть и понижении давления на противолежащей поверхности для увеличения управляющей силы, причем понижение давления осуществляют путем отсоса газа, а отсасываемый газ используют для поперечного вдува, отличающийся тем, что используют симметрично расположенные насадки с косым или ступенчатым срезом выходного сечения, являющиеся продолжением основной части сверхзвукового сопла, вдув осуществляют на поверхности насадка, а понижение давления - на поверхности противолежащего насадка и основной части сопла, причем для изменения направления действия управляющей силы вдув и отсос осуществляют попеременно с поверхности любого насадка.1. The method of controlling the thrust vector of a jet engine by creating control forces in a supersonic nozzle, which consists in increasing the pressure on the side surface of the nozzle by transversely blowing gas into its supersonic part and lowering the pressure on the opposite surface to increase the control force, and the pressure is reduced by suction gas, and the suction gas is used for transverse blowing, characterized in that they use symmetrically arranged nozzles with an oblique or step cut of the outlet section Ia is an extension of the main part of the supersonic nozzle, blowing is carried out on the surface of the nozzle, and lowering of pressure - at the surface opposing the nozzle and the main body of the nozzle, wherein the surface is carried out alternately with each nozzle for changing the direction of action of the control forces of suction and blowing. 2. Сверхзвуковое сопло реактивного двигателя с управляемым вектором тяги с отверстиями для вдува газа и отверстиями для отсоса газа на внутренней поверхности, содержащее устройство для вдува и отсоса газа, соединенное трубками с соответствующими отверстиями и снабженное регулирующими клапанами, отличающееся тем, что оно содержит насадки с косым или ступенчатым срезом выходного сечения, симметрично расположенные относительно оси сопла, с круглыми отверстиями для отсоса газа и расположенными рядами на краю насадков прямоугольными отверстиями для вдува газа, причем большая сторона прямоугольных отверстий перпендикулярна оси сопла, а круглые отверстия для отсоса газа дополнительно расположены на основной части сопла.2. A supersonic nozzle of a jet engine with a controlled thrust vector with gas injection holes and gas exhaust holes on the inner surface, comprising a device for gas injection and gas suction, connected by tubes with corresponding holes and equipped with control valves, characterized in that it contains nozzles with oblique or stepped cut of the outlet section, symmetrically located relative to the axis of the nozzle, with round holes for gas suction and rectangular rows located at the edge of the nozzles tures, for blowing gas, the larger side perpendicular to the rectangular openings of the nozzle axis and circular openings for the suction gas is further disposed on the main portion of the nozzle. 3. Сверхзвуковое сопло реактивного двигателя по п.2, отличающееся тем, что устройство для вдува и отсоса газа выполнено в едином блоке. 3. The supersonic nozzle of a jet engine according to claim 2, characterized in that the device for injection and suction of gas is made in a single unit.
RU2009130346/06A 2009-08-10 2009-08-10 Method to control vector of jet engine thrust and supersonic nozzle RU2412368C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009130346/06A RU2412368C1 (en) 2009-08-10 2009-08-10 Method to control vector of jet engine thrust and supersonic nozzle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009130346/06A RU2412368C1 (en) 2009-08-10 2009-08-10 Method to control vector of jet engine thrust and supersonic nozzle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2412368C1 true RU2412368C1 (en) 2011-02-20

Family

ID=46310121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009130346/06A RU2412368C1 (en) 2009-08-10 2009-08-10 Method to control vector of jet engine thrust and supersonic nozzle

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2412368C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594844C1 (en) * 2015-07-21 2016-08-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное космическое агентство System for controlling thrust vector of liquid-propellant engine
RU216191U1 (en) * 2022-01-13 2023-01-23 Леонид Сергеевич Соловьев MULTINOZZLE ROCKET ENGINE WITH CONTROLLED THRUST VECTOR

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594844C1 (en) * 2015-07-21 2016-08-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное космическое агентство System for controlling thrust vector of liquid-propellant engine
RU216191U1 (en) * 2022-01-13 2023-01-23 Леонид Сергеевич Соловьев MULTINOZZLE ROCKET ENGINE WITH CONTROLLED THRUST VECTOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200284219A1 (en) Generation of a Pulsed Jet by Jet Vectoring Through a Nozzle with Multiple Outlets
JP5205284B2 (en) System and method for weakening an airfoil vortex
US20110215204A1 (en) System and method for generating thrust
JP5231770B2 (en) Aircraft system and method for operating an airfoil system
US6679048B1 (en) Apparatus and method for controlling primary fluid flow using secondary fluid flow injection
ES2310364T3 (en) APPARATUS AND METHOD FOR THE CONTROL OF FLOWS IN THE STAMPS.
JPH0681713A (en) Scrum jet fuel injector
WO2002029232A1 (en) Apparatus, method and system for gas turbine engine noise reduction
JP2006322395A (en) Fluidic thrust deflection nozzle including two stage expansion nozzle
Lubert On some recent applications of the Coanda effect to acoustics
RU2531432C2 (en) Development of vtol aircraft drive forces and aircraft to this end
RU2412368C1 (en) Method to control vector of jet engine thrust and supersonic nozzle
RU2425241C2 (en) Jet nozzle with thrust orientation, its operating method, jet turbine engine and unpiloted aircraft equipped with such nozzle
JP6310302B2 (en) Jet engine, flying object and operation method of jet engine
US4030289A (en) Thrust augmentation technique and apparatus
US6367739B1 (en) Compound exhaust system
RU2637235C1 (en) Pulse plasma heat actuator of ejector type
CN105927421A (en) Venturi jet engine
GB2447291A (en) A turbojet engine having a bypass flow through the engine core
EP1696116B1 (en) Thrust vectoring using fluid jets
RU2285636C2 (en) Gas and water ramjet propeller
WO2006027630A2 (en) Method of controlling vortex bursting
EP0871582B1 (en) Apparatus and method for controlling the motion of a fluid medium
RU2345926C2 (en) Water-jet propeller of vessel
RU2144886C1 (en) Method and device for creating lift force

Legal Events

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

Effective date: 20130811