RU2436987C1 - Method for creating driving force for movement of transport vehicle and jet engine for its implementation - Google Patents
Method for creating driving force for movement of transport vehicle and jet engine for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2436987C1 RU2436987C1 RU2010115819/11A RU2010115819A RU2436987C1 RU 2436987 C1 RU2436987 C1 RU 2436987C1 RU 2010115819/11 A RU2010115819/11 A RU 2010115819/11A RU 2010115819 A RU2010115819 A RU 2010115819A RU 2436987 C1 RU2436987 C1 RU 2436987C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- air
- screw
- axial
- profiles
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к транспортным аппаратам, а более точно к устройствам создания движущей силы для перемещения транспортных аппаратов, и может быть использовано в летательных и иных транспортных аппаратах, перемещаемых или формирующих момент вращения вала двигателя для перемещения в воздушной среде.The present invention relates to transport vehicles, and more particularly to devices for creating a driving force for moving transport vehicles, and can be used in aircraft and other transport vehicles that are moved or generate the moment of rotation of the motor shaft to move in air.
Известен способ создания движущей силы для перемещения транспортного аппарата в жидкой или газообразной среде, посредством решетки пластин, например, при создании систем спасения для космических аппаратов (См. Л.Г. Лойцянский. Механика жидкости и газов. Физматгиз. М., 1959 г.). Это способ создания в среде движущей силы транспортного аппарата включает относительное перемещение рабочей среды и профилированной рабочей плоскости, когда на передней поверхности рабочей плоскости создают набегающий поток среды, разворачивают его и на задней поверхности плоскости создают касательный поток со скоростью большей, чем скорость набегающего потока. Разрежение, создаваемое на задней поверхности, и импульс потока формируют подъемную силу. Подъемая сила, создаваемая решетчатым крылом, может быть больше подъемной силы обычного крыла, но для ее увеличения всю решетку необходимо размещать поперек потока, но лобовое сопротивление решетки является высоким, что ограничивает область применения такого крыла, или винта, когда оно приведено во вращение.A known method of creating a driving force for moving a transport vehicle in a liquid or gaseous medium, by means of a grid of plates, for example, when creating rescue systems for spacecraft (See L.G. Loytsyansky. Mechanics of liquids and gases. Fizmatgiz. M., 1959 ) This method of creating the driving force of the transport apparatus in the medium involves the relative movement of the working medium and the profiled working plane, when an incoming flow of medium is created on the front surface of the working plane, it is turned around and a tangent flow is created on the rear surface of the plane at a speed greater than the speed of the incoming flow. The vacuum generated on the rear surface and the momentum of the flow form a lifting force. The lifting force generated by the lattice wing may be greater than the lifting force of a conventional wing, but to increase it, the entire lattice must be placed across the stream, but the drag of the lattice is high, which limits the scope of such a wing or screw when it is rotated.
Известен способ преобразования энергии в движение в прямоточном реактивном двигателе, когда набегающий скоростной поток вводят в двигатель, сжимают на входе, за счет потери скорости в сопле воздухоприемника нагревают аксиально движущийся поток в продольной камере сгорания и, ускоряя в выходном сопле, создают движущую силу. (См. патент СССР №16490 от 08.10.1928.) К недостаткам относится необходимость приведения аппарата в движение и создания набегающего скоростного потока воздуха.A known method of converting energy into motion in a ramjet engine, when an incoming high-speed flow is introduced into the engine, is compressed at the inlet, due to the loss of speed in the nozzle of the air intake, the axially moving flow in the longitudinal combustion chamber is heated and, accelerating in the output nozzle, create a driving force. (See USSR patent No. 16490 of 08/10/1928.) The disadvantages include the need to set the apparatus in motion and create an oncoming high-speed air stream.
Известен способ преобразования энергии в момент вращения вала в двигателе внутреннего сгорания Николы Теслы. (См. патент США №1061206, от 17.01.1911.) В способе с помощью вихревых динамических клапанов воздух и топливо периодически вводят во внешнюю камеру сгорания, где воздух нагревают и затем скоростной поток на периферии вводят в кольцевую камеру с ротором из дисковых пластин, размещенных с зазором между ними, приводят поток в азимутальное и радиальное движение к оси и со скольжением фрикционно передают энергию движения ротору. К недостаткам устройства относится периодический ввод компонентов рабочей смеси в устройство и полезное использование только момента вращения вала.A known method of converting energy at the time of rotation of the shaft in an internal combustion engine of Nikola Tesla. (See US patent No. 1061206, 01/17/1911.) In the method using vortex dynamic valves, air and fuel are periodically introduced into the external combustion chamber, where the air is heated and then a high-speed flow at the periphery is introduced into the annular chamber with a rotor from disk plates, placed with a gap between them, the flow is brought into azimuthal and radial motion to the axis and with friction slip transfer the energy of motion to the rotor. The disadvantages of the device include the periodic input of the components of the working mixture into the device and the beneficial use of only the moment of rotation of the shaft.
Известен способ преобразования энергии в реактивном двигателе с компрессором и турбиной. (См. патент США №2162956 от 14.02.1934.) (При этом и компрессор и турбина могут быть и радиальными и многоступенчатыми осевыми.) В способе воздух вводят в компрессор, сжимают его и вводят в камеру сгорания, куда вводят и топливо, где нагревают, после чего посредством выходного сопла камеры сгорания ускоряют вдоль оси аппарата и на лопатках осевой или радиальной турбины срабатывают сформированный импульс потока струи в момент вращения вала и в тянущее усилие транспортного аппарата, на котором стоит двигатель. К недостаткам способа относится необходимость сжатия газа, сложность профилированных лопаток компрессора и турбины, работа сложных лопаток турбины в потоке горячих газов при создани момента и его недостаточная энергетическая эффективность.A known method of converting energy in a jet engine with a compressor and a turbine. (See US patent No. 2162956 of 02/14/1934.) (In this case, both the compressor and the turbine can be both radial and multi-stage axial.) In the method, air is introduced into the compressor, compressed, and introduced into the combustion chamber, where fuel is also introduced, where they are heated, after which, through the output nozzle of the combustion chamber, they accelerate along the axis of the apparatus and on the blades of an axial or radial turbine, the generated impulse of the jet stream is triggered at the moment of rotation of the shaft and into the pulling force of the transport apparatus on which the engine stands. The disadvantages of the method include the need for gas compression, the complexity of the profiled compressor and turbine blades, the operation of complex turbine blades in a hot gas stream when creating a moment, and its insufficient energy efficiency.
Известен способ преобразования энергии в двухконтурном турбореактивном двигателе (См. патент СССР №117179 от 22.04.1941), принятом за прототип. В способе воздух вводят в компрессор, сжимают и вводят в камеру сгорания, куда вводят и топливо, где нагревают, после чего, посредством выходного сопла камеры сгорания, его ускоряют вдоль оси аппарата. И затем срабатывает на лопатках осевой или радиальной турбины сформированный импульс потока струи в момент вращения вала и в тянущее усилие транспортного аппарата, на котором стоит двигатель (Компрессор и турбина могут быть многоступенчатыми как радиальными, так и осевыми.). Для повышения энергетической эффективности двигателя посредством второго контура, дополнительную массу воздуха смешивают с потоком горячих газов основного контура и ускоряют соплом на выходе. К недостаткам способа относится необходимость сжатия газа, сложность профилированных лопаток компрессора и турбины, работа лопаток турбины в потоке горячих газов, необходимость применения двух и более контурных схем двигателя для повышения полезного использования потока отходящих газов при формировании тяги.A known method of energy conversion in a dual-circuit turbojet engine (See USSR patent No. 117179 from 04/22/1941), adopted as a prototype. In the method, air is introduced into the compressor, compressed and introduced into the combustion chamber, where fuel is introduced, where it is heated, and then, by means of the outlet nozzle of the combustion chamber, it is accelerated along the axis of the apparatus. And then the generated impulse of the stream of the jet is triggered on the blades of an axial or radial turbine at the moment of rotation of the shaft and in the pulling force of the transport apparatus on which the engine is standing (The compressor and turbine can be multistage both radial and axial.). To increase the energy efficiency of the engine through the second circuit, an additional mass of air is mixed with the flow of hot gases of the main circuit and accelerated by the nozzle at the outlet. The disadvantages of the method include the need for gas compression, the complexity of the profiled compressor and turbine blades, the operation of turbine blades in a hot gas stream, the need to use two or more contour engine circuits to increase the useful use of the exhaust gas stream during thrust formation.
Известен прямоточный реактивный двигатель, содержащий воздухоприемник, кольцевую камеру сгорания и выходное сопло. (См. патент СССР №16490 от 08.10.1928.) К недостаткам относится необходимость предварительного приведения транспортного аппарата, на котором он закреплен в движение для создания набегающего скоростного потока воздуха и старта двигателя.Known ramjet engine containing an air intake, an annular combustion chamber and an output nozzle. (See USSR patent No. 16490 of 10/08/1928.) The disadvantages include the need to first bring the transport apparatus on which it is mounted in motion to create an oncoming high-speed air flow and start the engine.
Известен двигатель внутреннего сгорания Н. Тесла. (См. патент США №1061206, от 17.01.1911.) Двигатель содержит вихревые динамические клапаны для воздуха и топлива, внешнюю камеру сгорания и осесимметричную камеру с ротором из дисковых пластин, размещенных с зазором между ними. К недостаткам устройства относится периодический режим работы и полезное использование только момента вращения вала.Known internal combustion engine N. Tesla. (See US patent No. 1061206, 01/17/1911.) The engine contains dynamic vortex valves for air and fuel, an external combustion chamber, and an axisymmetric chamber with a rotor of disk plates placed with a gap between them. The disadvantages of the device include periodic operation and the beneficial use of only the moment of rotation of the shaft.
Известен реактивный двигатель с компрессором и турбиной. (См. патент США №2162956 от 14.02.1934.) Он содержит компрессор, камеру сгорания с выходным соплом, осевую турбину. (Компрессор и турбина могут быть и радиальными и многоступенчатыми осевыми.) К недостаткам относится сложность лопаток компрессора и турбины, работа в потоке горячих газов лопаток турбины и малая энергетическая эффективносность.Known jet engine with compressor and turbine. (See US Patent No. 2162956 dated 02/14/1934.) It contains a compressor, a combustion chamber with an output nozzle, and an axial turbine. (The compressor and the turbine can be both radial and multi-stage axial.) The disadvantages include the complexity of the compressor blades and the turbine, the operation of the turbine blades in the hot gas stream, and low energy efficiency.
Известен двухконтурный турбореактивный двигатель (см. патент СССР №117179 от 22.04.1941), принятый за прототип. Он содержит компрессор, камеру сгорания, осевую или радиальную турбину, а также дополнительный контур для воздуха, который после турбины и перед общим соплом соединен с основным контуром. (Компрессор и турбина могут быть радиальными или осевыми.) К недостаткам двигателя относится сложность лопаток компрессора и турбины, работа в потоке горячих газов лопаток турбины, необходимость многоконтурных схем двигателя для повышения его эффективности.Known double-circuit turbojet engine (see USSR patent No. 117179 from 04/22/1941), adopted as a prototype. It contains a compressor, a combustion chamber, an axial or radial turbine, as well as an additional circuit for air, which is connected to the main circuit after the turbine and before the common nozzle. (The compressor and turbine can be radial or axial.) The disadvantages of the engine include the complexity of the compressor blades and the turbine, the operation of the turbine blades in the hot gas stream, the need for multi-circuit engine circuits to increase its efficiency.
В основе изобретения лежит задача - разработать способ и устройство, обладающее высокой энергетической эффективностью преобразования энергии потока в движущую силу и компактностью транспортных аппаратов, в частности летательных аппаратов.The basis of the invention is the task of developing a method and device having high energy efficiency of converting the flow energy into a driving force and the compactness of transport vehicles, in particular aircraft.
Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является упрощение и расширение области применения транспортных аппаратов.The technical result achieved by the implementation of the invention is to simplify and expand the scope of transport vehicles.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что реализуется способ создания движущей силы для перемещения транспортного аппарата, включающий ввод потока воздуха и приведение в азимутальное и аксиальное движение, нагрев воздуха, срабатывание потока горячего воздуха в азимутальный момент ротора реактивного двигателя, аксиальный вывод потока, передачу импульса потока дополнительному потоку воздуха, формирование тянущего усилия, характеризующийся тем, что поток воздуха, набегающего на переднюю поверхность плоскости лопасти винта на периферии плоскости лопасти, разворачивают и на задней поверхности плоскости лопасти винта создают касательный поток со скоростью, большей скорости набегающего потока, поток на передней кромке задней поверхности направляют от корня к боковой кромке плоскости лопасти винта, пересекают его с потоком, закрученным вдоль боковой кромки задней поверхности плоскости лопасти, и их взаимодействием создают движущую силу, аксиальный поток воздуха приводят в азимутальное движение до его нагрева, срабатывание азимутального движения нагретого потока воздуха в момент производят фрикционно со скольжением относительно ротора, создают радиальный градиент давления относительно аксиального потока, его действием формируют аксиальное движение дополнительного потока воздуха до смешивания с входным и выходным аксиальным потоком.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that a method of creating a driving force for moving a transport apparatus is implemented, which includes introducing an air stream and bringing it into azimuthal and axial motion, heating the air, triggering a stream of hot air at the azimuthal moment of the jet engine rotor, axial flow output , the transmission of the pulse of the flow to the additional air flow, the formation of a pulling force, characterized in that the air flow incident on the front surface of the pl the speed of the rotor blade at the periphery of the plane of the blade, deploy and on the rear surface of the plane of the blade of the screw create a tangent flow with a speed greater than the speed of the incoming flow, the flow on the front edge of the rear surface is directed from the root to the side edge of the plane of the blade of the screw, intersect it with the flow swirling the lateral edge of the rear surface of the plane of the blade, and their interaction creates a driving force, the axial air flow is brought into azimuthal motion until it is heated, azimuthally triggered movement of the heated air flow at the time of producing the sliding friction relative to the rotor, creating a radial pressure gradient relative to the axial flow formed by its action axial movement of additional air stream prior to mixing with the inlet and outlet axial flow.
Сущность способа заключается в том, что вращением винта создают скоростной напор потока среды, набегающей на него. Но, в отличие от обычного «толстого» винта, где скорость потока среды над и под плоскостью винта удваивают и формируют вокруг него круговой вихрь и тягу, в этом способе скорость потока над (за) плоскостью более чем удваивают. А поэтому растет разрежение над ней, идет подсос и ускорение массы вдоль поверхности задней плоскости винта и растет движущая сила, формируемая способом. Полученный аксиальный поток воздуха до нагрева приводят в азимутальное движение. При этом важно, что при вводе в кольцевую камеру сгорания, азимутальная составляющая потока не падает и идет рост давления в камере за счет центробежного сжатия поперек потока. Работает закон обращения течения. Азимутальное движение нагретого потока воздуха в момент срабатывает фрикционно со скольжением быстрой струи относительно ротора. Вне корпуса двигателя создают радиальный градиент давления относительно аксиального потока струи, формируют аксиальное движение дополнительного потока воздуха его действием до смешивания с входным и выходным аксиальным потоком.The essence of the method lies in the fact that the rotation of the screw creates a high-pressure head of the flow of medium running onto it. But, unlike the usual "thick" screw, where the flow rate of the medium above and below the plane of the screw is doubled and a circular vortex and traction are formed around it, in this way the flow rate above (behind) the plane is more than doubled. And therefore, rarefaction above it grows, there is a suction and acceleration of mass along the surface of the rear plane of the screw, and the driving force generated by the method grows. The resulting axial air flow prior to heating is brought into azimuthal motion. It is important that when entering the annular combustion chamber, the azimuthal component of the flow does not drop and there is an increase in pressure in the chamber due to centrifugal compression across the flow. The law of circulation of the current works. The azimuthal movement of the heated air stream at the moment is triggered frictionally with the slip of a fast jet relative to the rotor. Outside the engine casing, a radial pressure gradient is created with respect to the axial stream of the jet, the axial movement of the additional air stream is formed by its action before mixing with the inlet and outlet axial stream.
Способ осуществляют в турбореактивном двигателе, включающем формирователи потока воздуха, компрессор и радиальную турбину на общем валу, камеру сгорания, характеризующемся тем, что перед камерой сгорания размещен венец с лопатками, которые ориентированы азимутально по вращению вала, камера сгорания сделана азимутальной, радиальная турбина выполнена из кольцевых профилированных дисков, компрессор содержит винт, на периферии лопастей которого сформирована структура профилей с крыловыми элементами, формирователи образуют структуру профилей с возможностью охвата потока воздуха, при этом задняя кромка их ориентирована по движению потока воздуха.The method is carried out in a turbojet engine, including air flow formers, a compressor and a radial turbine on a common shaft, a combustion chamber, characterized in that a crown with blades is placed in front of the combustion chamber, which are oriented azimuthally along the shaft rotation, the combustion chamber is made azimuthal, the radial turbine is made of ring shaped disks, the compressor contains a screw, on the periphery of the blades of which a structure of profiles with wing elements is formed, the formers form a structure of Ophelia with the ability to cover the air flow, while their trailing edge is oriented according to the movement of the air flow.
Известно, что разрежение, создаваемое на задней поверхности лопасти, квадратично зависит от скорости потока газа над ней и потому от скорости ее вращения. Известно и то, что в решетке профилей рост скорости потока за ней растет пропорционально тангенсу угла, на который решетка отклоняет набегающий исходный поток, и при углах, больших 50°, рост скорости превышает удвоение и быстро растет и далее. Так же резко растет и разрежение за лопастью винта, у которого на периферии размещена структура крыловых профилей. Но при этом структура профилей не является решеткой профилей, поскольку ее элементы не фиксированы с жесткой регулярностью на разных участках периферии винта или крыла. При работе, на периферии винта на кромках лопастей скорость потока может превышать скорость внешней кромки винта и формируется область разрежения, в которую идет подсос массы как с передней, так и с боковой части поверхности области, и область работает как массовое сопло, в котором импульс потока передается всасываемой массе.It is known that the vacuum created on the rear surface of the blade quadratically depends on the gas flow rate above it and therefore on its rotation speed. It is also known that in the profile lattice, the increase in the flow velocity behind it increases in proportion to the tangent of the angle by which the lattice deflects the incident initial flow, and at angles greater than 50 °, the increase in velocity exceeds doubling and rapidly increases further. The rarefaction behind the propeller blade, in which the structure of wing profiles is located on the periphery, also grows sharply. But at the same time, the structure of the profiles is not a lattice of profiles, since its elements are not fixed with strict regularity in different parts of the periphery of the screw or wing. During operation, at the periphery of the screw at the edges of the blades, the flow velocity can exceed the speed of the outer edge of the screw and a rarefaction region is formed, into which the mass is sucked from both the front and side of the surface of the region, and the region acts as a mass nozzle in which the flow momentum transmitted to the suction mass.
Это позволяет в турбореактивном двигателе, реализуемом согласно способу, получить движущую силу при меньших размерах (диаметре) винта, вплоть до размеров, сравнимых и даже меньших, чем корпус двигателя. Винт, как низконапорный компрессор, может быть и один. Скорость аксиального потока, формируемого винтом, растет, и такой винт является уже не компрессором, а устройством создания скоростного аксиального потока воздуха. За выполненным подобным образом винтом и перед камерой сгорания размещен венец с лопатками профилей, выходной кромкой направленных по вращению вала азимутально, и система клапанов, а камера сгорания сделана кольцевой. В результате поток входящего в двигатель воздуха после лопаток венца в камере сгорания движется азимутально, причем скорость его азимутального движения выше скорости азимутального движения винта. Этим увеличивается путь, проходимый потоком газа в камере сгорания, и за счет поперечного центробежного ускорения и роста перепада давления между осью и периферией без потери азимутальной составляющей скорости, полученной при входе в кольцевую камеру сгорания, растет эффективность передачи тепла газу в камере сгорания. Радиальная турбина выполнена в виде пакета размещенных на валу двигателя кольцевых профилированных дисков с зазором между ними. При этом в конструкции отсутствуют линейные, размещенные радиально, сложные по форме и находящиеся в потоке горячих газов лопатки. В настоящее время их цена и определяет стоимость двигателя. Кольцевые же диски турбины испытывают сбалансированные распределенные нагрузки в процессе работы. Что упрощает и удешевляет конструкцию. В спиральном движении быстрого потока с фрикционным проскальзыванием относительно дисков, энергия движения потока передается им, при соответствующем выборе зазоров, более эффективно, чем в обычных радиальной или осевой турбинах. Профилирование дисков, насечки и зазора между ними осуществляют для оптимизации процесса течения газа в дисковой турбине. Нижние кромки дисков, направленные по движению потока, формируют в приосевой области массовое сопло, участвуют в формировании скоростного импульса струи от аксиального потока на выходе из реактивного двигателя и его тяги. Отношение тяги реактивного движителя к мощности растет обратно пропорционально скорости потока отбрасываемого движителем. Можно записать и в другом виде: отношение квадрата тяги двигателя к его мощности растет пропорционально секундному расходу массы газа отбрасываемого двигателем. Рост присоединенной массы потока воздуха, отбрасываемого двигателем, увеличивает его энергетическую эффективность. Поэтому все современные реактивные (турбореактивные) двигатели являются двух- и более многоконтурными. Но при этом их конструкция стала крайне сложной, что ведет и к росту их стоимости и к снижению масштабов их применения в технике.This allows in a turbojet engine, implemented according to the method, to obtain a driving force with smaller dimensions (diameter) of the screw, up to sizes comparable and even smaller than the engine casing. The screw, as a low-pressure compressor, may be one. The speed of the axial flow generated by the screw is growing, and such a screw is no longer a compressor, but a device for creating a high-speed axial air flow. Behind a screw made in this way and in front of the combustion chamber, there is a crown with profile blades, the outlet edge of which is directed along the shaft rotation azimuthally, and a valve system, and the combustion chamber is made circular. As a result, the flow of air entering the engine after the crown blades in the combustion chamber moves azimuthally, and the speed of its azimuthal movement is higher than the speed of the azimuthal movement of the screw. This increases the path traveled by the gas flow in the combustion chamber, and due to transverse centrifugal acceleration and an increase in the pressure drop between the axis and the periphery without loss of the azimuthal velocity component obtained at the entrance to the annular combustion chamber, the efficiency of heat transfer to the gas in the combustion chamber increases. The radial turbine is made in the form of a package of annular profiled disks placed on the motor shaft with a gap between them. Moreover, the design lacks linear, radially placed, complex in shape and located in the flow of hot gases blades. Currently, their price determines the cost of the engine. The turbine annular disks experience balanced distributed loads during operation. Which simplifies and reduces the cost of construction. In the spiral movement of a fast flow with frictional slippage relative to the disks, the energy of the flow motion is transmitted to them, with an appropriate choice of gaps, more efficiently than in conventional radial or axial turbines. Profiling discs, notches and the gap between them is carried out to optimize the process of gas flow in a disk turbine. The lower edges of the disks, directed along the flow, form a mass nozzle in the axial region, participate in the formation of a high-speed jet impulse from the axial flow at the outlet of the jet engine and its thrust. The ratio of thrust of a jet propulsion to power increases inversely with the flow rate of the jet thrown away. It can be written in another form: the ratio of the square of the engine thrust to its power increases in proportion to the second mass flow rate of the gas thrown by the engine. The increase in the attached mass of the air flow rejected by the engine increases its energy efficiency. Therefore, all modern jet (turbojet) engines are two or more multi-circuit. But at the same time, their design has become extremely complex, which leads to an increase in their cost and to a decrease in the scale of their use in technology.
Возможен также способ создания движущей силы для перемещения транспортного аппарата, включающий ввод потока воздуха и приведение в азимутальное и аксиальное движение, нагрев воздуха, срабатывание потока горячего воздуха в азимутальный момент ротора радиальной турбины, аксиальный вывод потока воздуха, передачу импульса потока воздуха к дополнительному потоку воздуха, формирование движущей силы, характеризующийся тем, что аксиальный поток горячего воздуха в приосевой области радиальной турбины выводят в плоскость вращения выходного винта, радиальным потоком дополнительного воздуха к оси, рекуперируют часть энергии потока воздуха выходным винтом.There is also a way to create a driving force for moving the transport apparatus, including entering the air flow and bringing it into azimuthal and axial motion, heating the air, triggering the hot air stream at the azimuthal moment of the radial turbine rotor, axial air flow output, transmitting the air flow pulse to the additional air stream , the formation of a driving force, characterized in that the axial flow of hot air in the axial region of the radial turbine is brought into the plane of rotation of the output Inta, radial flow of additional air to the axis of the air stream recovered energy output screw.
Способ обусловлен тем, что в полном соответствии с уравнением Бернулли между внешней средой и потоком горячей скоростной продольной струи должен существовать перепад давлений, который реально при выпуске струи в неподвижную среду (случай затопленной струи) мал. Это обусловлено тем, что приток внешней массы с периферии в струю при встрече в центре струи самонейтрализует скоростное давление (разряжение) в струе и полезно не используется. Но этот перепад изначально существует, квадратично зависит от скорости струи и линейно от перепада температуры, и полезное использование его актуально. Конструкция содержит формирователи потока, которые охватывают поток и образуют структуру профилей, причем задняя кромка их профиля ориентирована по движению потока. Разрежение, создаваемое потоком струи, подсасывает воздух к оси струи. Формирователи потока ориентируют его вдоль оси струи, чем предотвращают самонейтрализацию скоростного давления струи. Исходный импульс струи передается подсасываемой массе, растет секундный расход струи и экономичность двигателя. В то же время импульс от разворота струи формирователями потока передается конструкции двигателя и через них участвует в формировании тяги. Структура кольцевых профилей в целом образует массовое сопло, а двигатель становится мультиконтурным. Кроме того, наличие винта, который размещен на общем валу за турбиной, элементы структуры профилей на кромке лопасти винта которого ориентированы веерообразно так, что задняя кромка каждого профиля изогнута как по движению потока, так и по направлению к оси ротора радиальной турбины, создает условия, когда дополнительный поток воздуха, который идет с периферии винта к его разреженному горячему ядру струи, двигаясь к оси, рекуперирует часть энергии двигателя. Винт работает как внешняя радиальная турбина.The method is due to the fact that, in full accordance with the Bernoulli equation, between the external medium and the flow of a hot high-speed longitudinal jet there must be a pressure differential that is real when the jet is released into a stationary medium (the case of a flooded jet) is small. This is due to the fact that the influx of external mass from the periphery into the jet, when meeting in the center of the jet, self-neutralizes the velocity pressure (vacuum) in the jet and is not useful. But this difference initially exists, quadratically depends on the speed of the jet and linearly on the temperature difference, and its useful use is relevant. The design contains flow formers that embrace the flow and form the structure of the profiles, the trailing edge of their profile being oriented along the flow. The vacuum created by the stream of the jet draws in air to the axis of the stream. The flow formers orient it along the axis of the jet, thereby preventing the self-neutralization of the jet velocity. The initial impulse of the jet is transmitted to the suction mass, the second consumption of the jet and the efficiency of the engine increase. At the same time, the impulse from the rotation of the jet by the flow formers is transmitted to the engine structure and through them is involved in the formation of thrust. The structure of the ring profiles as a whole forms a mass nozzle, and the engine becomes multicontour. In addition, the presence of a screw, which is placed on a common shaft behind the turbine, the structural elements of the profiles on the edge of the propeller blade of which are oriented fan-shaped so that the trailing edge of each profile is bent both in the direction of flow and in the direction of the axis of the rotor of the radial turbine, creates conditions when the additional stream of air that goes from the periphery of the screw to its sparse hot core of the jet, moving towards the axis, recovers part of the engine's energy. The screw works like an external radial turbine.
На передней кромке входного винта элементы структуры профилей ориентированы вдоль набегающего потока под углом к нему, а их профили направлены к боковой кромке лопасти. Элементы структуры профилей боковой кромки лопасти винта ориентированы радиально, их профили изогнуты по движению потока, а вся структура профилей образует с лопастью единый вогнутый профиль винта. Этим поток направляют от корня к боковой кромке плоскости лопастей винта, пересекают с потоком, закрученным вдоль боковой кромки задней поверхности плоскости, и их взаимодействием создают тягу.At the leading edge of the inlet screw, structural elements of the profiles are oriented along the incoming flow at an angle to it, and their profiles are directed to the lateral edge of the blade. Elements of the structure of the profiles of the lateral edges of the propeller blades are oriented radially, their profiles are curved along the flow, and the entire structure of the profiles forms a single concave screw profile with the blade. This flow is directed from the root to the lateral edge of the plane of the blades of the screw, intersects with the flow swirling along the lateral edge of the rear surface of the plane, and their interaction creates traction.
Возможен реактивный двигатель, характеризующийся тем, что что камера сгорания содержит кольцевую пористую разделительную стенку, а на выходе имеет сопловую решетку профилей, задняя кромка которых ориентирована азимутально по движению потока воздуха Пористая стенка выполнена из керамики или металлокерамики с катализатором, например платиной, разделяет область, в которую вводится топливо в газовой фазе, или где оно газифицируется от области, где оно сгорает.A jet engine is possible, characterized in that the combustion chamber contains an annular porous dividing wall, and at the outlet has a nozzle grating of profiles, the trailing edge of which is azimuthally oriented by the movement of the air flow. The porous wall is made of ceramic or cermet with a catalyst, for example platinum, separates the region into which fuel is introduced in the gas phase, or where it is gasified from the area where it burns.
Возможен реактивный двигатель, характеризующийся тем, что, профилированные диски радиальной турбины выполнены осесимметричными и изогнуты так, что нижние кромки ориентированы вдоль оси ротора, а на их поверхности нанесена радиальная насечка. Профилирование дисков ротора и зазора между ними осуществляют для оптимизации процесса течения газа в дисковой турбине. Нижние кромки дисков пакета направлены по движению потока, формируют в приосевой области турбины массовое сопло, участвуют в формировании скоростного импульса струи аксиального потока на выходе из реактивного двигателя и тяги. Насечка формирует повышенную азимутальную составляющую трения.A jet engine is possible, characterized in that the profiled disks of the radial turbine are axisymmetric and bent so that the lower edges are oriented along the axis of the rotor and a radial notch is applied to their surface. The profiling of the rotor disks and the gap between them is carried out to optimize the process of gas flow in a disk turbine. The lower edges of the pack disks are directed along the flow movement, form a mass nozzle in the axial region of the turbine, and participate in the formation of a high-speed pulse of the axial stream jet at the jet engine outlet and thrust. The notch forms an increased azimuthal friction component.
Возможен турбореактивный двигатель, характеризующийся тем, что в нем и на выходе из двигателя есть кольцевые формирователи потока, и задняя кромка их профиля направлена по движению потока. Формирователи потока охватывают поток и образуют структуру профилей, причем задняя кромка их профиля ориентирована по движению потока. Разрежение, создаваемое потоком струи, ориентирует подсасываемый поток вдоль оси струи и предотвращает самонейтрализацию скоростного разрежения потока струи. Импульс струи передается подсасываемой массе, растет секундный расход потока струи и экономичность двигателя. В то же время, импульс от разворота струи формирователями потока передается через них конструкции двигателя и участвует в формировании его тяги.A turbojet engine is possible, characterized in that it and at the exit from the engine have annular flow formers, and the trailing edge of their profile is directed along the flow. The flow formers embrace the flow and form the structure of the profiles, the trailing edge of their profile being oriented along the flow. The rarefaction created by the jet stream orients the suction stream along the axis of the jet and prevents the self-neutralization of the velocity rarefaction of the jet stream. The jet impulse is transmitted to the sucked-in mass, the second consumption of the stream of the jet and the efficiency of the engine increase. At the same time, the impulse from the rotation of the jet by the flow formers is transmitted through them to the engine structure and is involved in the formation of its thrust.
Подобный двигатель нельзя назвать и двухконтурным и многоконтурным двигателем, скорее это уже мультиконтурный двигатель, поскольку число кольцевых формирователей потока в структуре кольцевых профилей может быть большим.Such an engine cannot be called a dual-circuit and multi-circuit engine, rather it is already a multi-circuit engine, since the number of ring flow formers in the structure of ring profiles can be large.
Заметим, что подобное мультиконтурное сопло может быть интересно и для ракетных двигателей, особенно на начальном, стартовом участке траектории, поскольку, увеличивая отбрасываемую массу, позволяет увеличить секундный расход струи и экономичность старта ракеты.Note that such a multicircuit nozzle can be interesting for rocket engines, especially in the initial, starting section of the trajectory, since, by increasing the thrown mass, it allows to increase the second flow rate and the cost of launching the rocket.
Возможен турбореактивный двигатель, характеризующийся тем, что содержит дополнительный винт, который размещен на общем валу за турбиной, элементы структуры профилей на кромке лопасти винта ориентированы веерообразно так, что задняя кромка каждого профиля изогнута как по движению потока, так и по направлению к оси ротора радиальной турбины.A turbojet engine is possible, characterized in that it contains an additional screw, which is placed on a common shaft behind the turbine, the structure elements of the profiles on the edge of the rotor blade are oriented fan-shaped so that the trailing edge of each profile is curved both in the direction of flow and in the direction of the radial axis of the rotor turbines.
Протяженный толкающий винт и его работа в потоке горячего отбрасываемого газа двигателя совместно с охватывающими винт формирователями потока делает и весь участок с винтом мультиконтурным, и при этом также реализуется работа двигателя и винта в режиме массового сопла.The extended pushing screw and its operation in the hot exhaust gas stream of the engine together with the flow formers covering the screw makes the entire section with the multicontour screw, and the engine and the screw are also operated in the mass nozzle mode.
Существенными аспектами такого варианта является то, что при малых размерах, а поэтому и при больших оборотах (при той же окружной скорости кромки) винтов, в двигателе отсутствовует редуктор. Это ведет к упрощению и снижению стоимости.The essential aspects of this option is that at small sizes, and therefore at high speeds (at the same peripheral edge speed) of the screws, there is no gearbox in the engine. This leads to simplification and lower cost.
Возможен вариант, когда элементы структуры профилей на задней кромке лопасти ориентированы поперек набегающего потока, а профили изогнуты и направлены вдоль оси двигателя. Это позволяет трансформировать азимутальную составляющую энергии потока в тяговое усилие винта. Возможен и вариант, когда элементы структуры профилей ориентированы веерообразно, что позволяет и рекуперировать и переводить поток в тягу.A variant is possible when the structural elements of the profiles on the trailing edge of the blade are oriented across the incoming flow, and the profiles are curved and directed along the axis of the engine. This allows you to transform the azimuthal component of the energy flow in the traction force of the screw. A variant is also possible when the structural elements of the profiles are fan-shaped, which allows both to recuperate and translate the flow into draft.
Таким образом, данное конструктивное выполнение турбореактивного двигателя позволяет повысить энергетическую эффективность и упростить его.Thus, this design of the turbojet engine allows to increase energy efficiency and simplify it.
Цели и преимущества данного изобретения будут понятны из следующего примера его осуществления и предлагаемых чертежей, на которых:The objectives and advantages of this invention will be clear from the following example of its implementation and the proposed drawings, in which:
Фиг.1. Мультиконтурный турбореактивный двигатель с вентилятором и винтами с периферийной структурой профилей (схематически).Figure 1. Multi-circuit turbojet engine with a fan and screws with a peripheral profile structure (schematically).
Фиг.2. Вариант выполнения лопастей винта с периферийной структурой профилей.Figure 2. An embodiment of the rotor blades with a peripheral structure of the profiles.
На фигуре 1. схематически изображен реактивный двигатель, который включает корпус 1, в котором размещены: камера сгорания 2, включающая элементы системы питания двигателя и системы его управления. Вал 3 двигателя размещен в корпусе 1 двигателя, например на консоли заедино с венцом 4 профилей. Задние кромки лопаток венца профилей 4 могут быть пружинными и играть роль системы клапанов. Вал 3 может иметь и другие точки подвеса в корпусе 1. На валу двигателя 3 размещены двухлопастные или многолопастные винты 5 (тянущий и толкающий). Формирователи потока 6 размещены на плоских радиальных направляющих, на корпусе двигателя 1, выполнены кольцевыми и образуют кольцевую структуру профилей. Камера сгорания 2 может содержать пористую разделительную стенку 10 и выходной венец с сопловой решеткой профилей 11. Кольцевые профилированные диски 12 турбины закреплены на радиальных держателях, выполненных, например, заедино с лопастями 7 винтов 5. Первый диск турбины, размещенный в области венца профилей, может быть выполнен в виде дискового клапана. Лопасти винта изображены на фигуре 2. Они содержат основную плоскость 7 и размещенную на периферии лопасти винта структуру профилей 8 с ее профилированными элементами 9. Плоскость 7 профилирована и имеет вид вогнутой поверхности.The figure 1. schematically shows a jet engine, which includes a housing 1, which houses: combustion chamber 2, including elements of the engine power system and its control system. The
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Опишем работу данного устройства на примере одного из вариантов, например, показанного на фиг.1. Вращением винта 5 на валу 3 двигателя создают скоростной напор потока среды, которая в результате вращения набегает на лопасти винта 7. Структура профилей 8 из профилированных элементов 9, находящихся на периферии плоскости 7 лопастей, разворачивает набегающий поток и направляет вдоль структуры профилей 8. Поскольку перпендикулярно набегающая на плоскость винта 7 среда после ее разворота профилированными элементами 9 движется полого к плоскости 7, то увеличивается скорость развернутого потока над плоскостью, причем при соответствующей геометрии профилей более чем вдвое. Существенно, что при этом идет взаимная мультипликация и усиление потоков, формируемых элементами 9 структуры профилей 8. А тем самым увеличивается разрежение над ним, идет подсос к ним и ускорение массы среды, причем как с передней, так и с боковой поверхности области омываемой вращающимся винтом 5. На боковой поверхности области омываемой вращающимся винтом, подсос и ускорение массы идет при участии кольцевых формирователей 6 потока. Растет движущая сила, формируемая способом. Существенны и более тонкие аспекты профилирования элементов структуры, размещенной на периферии лопасти винта.We describe the operation of this device by the example of one of the options, for example, shown in figure 1. By rotating the screw 5 on the
Прежде всего, поток на передней кромке задней поверхности лопасти направляют от корня к боковой кромке плоскости 7, где пересекают с потоком, закрученным вдоль боковой кромки задней поверхности плоскости 7, вдоль которой элементы 9 структуры 8 ориентированы веерообразно. И в результате взаимодействия этих потоков создают силу, ориентированную вдоль плоскости 7. Сила пропорциональна векторному произведению радиальной составляющей набегающего потока на ротор формируемого закрученным потоком от веерообразно размещенных элементов решетки вихря.First of all, the flow at the leading edge of the rear surface of the blade is directed from the root to the lateral edge of the
Существенен и еще один аспект работы устройства. На задней поверхности плоскости лопасти 7 винта 5, скоростной поток от структуры профилей 8, отсасывая пристеночный поток на себя, предотвращает срыв пограничного слоя и тем самым позволяет обеспечивать его работу при больших углах атаки лопасти винта, а этим и увеличить его движущую силу.Another aspect of the operation of the device is significant. On the back surface of the plane of the
Важно и то, что в предлагаемом винте 5 длина может быть сравнима и больше радиуса. Поэтому часть периметра винта, включающая переднюю и боковую часть винта, на которой идет подсос к нему массы с относительно небольшой входной скоростью потока, сравнима с донной, торцевой частью, на которой идет сток потока. Устройство в этом случае представляет собой массовое сопло, и возможны режимы, когда продольная скорость потока на выходе становится сравнимой, или даже большей, чем окружная скорость кромки лопасти винта.It is also important that in the proposed screw 5 the length can be comparable and larger than the radius. Therefore, the part of the perimeter of the screw, including the front and side parts of the screw, on which the mass is sucked to it with a relatively small inlet flow rate, is comparable to the bottom, end part, on which the stream flows. The device in this case is a mass nozzle, and modes are possible when the longitudinal flow rate at the outlet becomes comparable, or even greater than the circumferential speed of the edge of the screw blade.
Разрежение, создаваемое потоком струи от винта 5, подсасывает воздух к оси струи. Формирователи потока 5 ориентируют его вдоль оси до пересечения с ней, чем предотвращают самонейтрализацию скоростного давления потока. Исходный импульс струи передается всей подсасываемой массе, растет секундный расход струи и растет экономичность двигателя. В то же время импульс от разворота струи формирователями потока передается через них конструкции двигателя и участвует в формировании тяги. Структура их кольцевых профилей образует массовое сопло. Формирователи потока 6, выполненные кольцевыми, охватывая винт 5, прикрывая винт 5 снаружи, повышают безопасность аппарата. Когда подобный винт 5 совместно с формирователями потока 6 установлен на входе в реактивный двигатель, он является предкамерой, формирующей скоростной поток воздуха (дозвуковой и возможно сверхзвуковой на входе в двигатель, уже в стартовом режиме его работы) на входе в камеру его сгорания. Это возможно, поскольку продольная скорость формируемого таким винтом потока, может быть сравнима, или даже выше, скорости внешней кромки винта. За выполненным подобным образом винтом 5 перед камерой сгорания 2 размещен кольцевой венец 4 с профилированными лопатками, которые выходной кромкой направлены азимутально в направлении вращения вала, а камера сгорания 2 при этом также сделана кольцевой и азимутальной. С целью роста рабочего давления венец профилей может быть совмещен с системой клапанов, при этом процесс горения в камере сгорания становится импульсным, высокочастотным.The vacuum created by the stream of the jet from the screw 5 draws in air to the axis of the jet. The flow shapers 5 orient it along the axis until it intersects with it, thereby preventing the self-neutralization of the flow velocity pressure. The initial impulse of the jet is transmitted to the entire sucked-in mass, the second consumption of the jet increases, and the engine becomes more efficient. At the same time, the impulse from the rotation of the jet by the flow formers is transmitted through them by the engine structure and is involved in the formation of thrust. The structure of their annular profiles forms a mass nozzle. Formers flow 6, made circular, covering the screw 5, covering the screw 5 from the outside, increase the safety of the apparatus. When a similar screw 5 together with the flow formers 6 is installed at the inlet of the jet engine, it is a pre-chamber forming a high-speed air flow (subsonic and possibly supersonic at the engine inlet, already in the starting mode of its operation) at the entrance to its combustion chamber. This is possible because the longitudinal velocity of the flow generated by such a screw can be comparable, or even higher, to the speed of the outer edge of the screw. Behind a screw 5 made in this way, an annular crown 4 is placed in front of the combustion chamber 2 with profiled blades that are azimuthally directed by the output edge in the direction of rotation of the shaft, while the combustion chamber 2 is also made circular and azimuthal. In order to increase the working pressure, the crown of profiles can be combined with a valve system, while the combustion process in the combustion chamber becomes pulsed, high-frequency.
В результате поток входящего в двигатель воздуха после лопаток венца 4, в камере сгорания движется уже азимутально, причем угловая скорость азимутального движения потока может быть выше угловой скорости движения внешней кромки и винта 5 и турбины. Этим увеличивается путь потока в камере сгорания, эффективность передачи ему тепла, выделяющегося в камере сгорания. Кроме того, растет перепад давления между ее осью и периферией без потери азимутальной составляющей скорости, полученной при входе в кольцевую камеру сгорания 2. Камера сгорания 2 может содержать кольцевую, пористую разделительную стенку 10.As a result, the flow of air entering the engine after the blades of crown 4 in the combustion chamber is already moving azimuthally, and the angular velocity of the azimuthal flow can be higher than the angular velocity of the outer edge and screw 5 and turbine. This increases the flow path in the combustion chamber, the efficiency of transferring heat to it released in the combustion chamber. In addition, the pressure drop between its axis and periphery increases without loss of the azimuthal velocity component obtained at the entrance to the annular combustion chamber 2. The combustion chamber 2 may include an annular, porous dividing wall 10.
При этом пористая стенка 10 разделяет область, в которую вводится топливо от области его горения. Стенка 10 может быть выполнена из пористой керамики или металлокерамики и покрыта катализатором, например платиной.In this case, the porous wall 10 separates the region into which the fuel is introduced from the region of its combustion. The wall 10 may be made of porous ceramic or cermet and coated with a catalyst, for example platinum.
Возможно, когда камера сгорания содержит на выходе венец сопловой решетки профилей 11, задняя кромка которых ориентирована по движению потока азимутально, в этом случае горячий поток газа, выходя из камеры сгорания 2, получает дополнительный азимутальный импульс, который срабатывается радиальной турбиной. Камера сгорания 2 может содержать и обычную жаровую трубу, но при этом она должна быть размещена так, чтобы не заслонять кольцевой азимутальный поток, текущий в ней.It is possible that when the combustion chamber contains at the exit a crown of the nozzle array of profiles 11, the trailing edge of which is oriented azimuthally in the direction of flow, in this case, the hot gas stream leaving the combustion chamber 2 receives an additional azimuthal pulse, which is triggered by a radial turbine. The combustion chamber 2 may contain a conventional flame tube, but it must be placed so as not to obscure the annular azimuthal flow flowing in it.
Размещенная за камерой сгорания 2 радиальная турбина выполнена в виде пакета кольцевых профилированных дисков 12 с зазором между ними, размещенных соосно на валу двигателя. При этом в конструкции турбины отсутствуют линейные, размещенные на валу радиально, сложные по форме и находящиеся в потоке горячих газов, лопатки. В настоящее время их цена и определяет стоимость турбореактивного двигателя. Кольцевые же диски 12 испытывают в процессе работы сбалансированные распределенные нагрузки. При этом напряжения на периферии дисков меньше, чем напряжения в корне лопаток. Это позволяет увеличить рабочую температуру, а значит, и КПД двигателя, упрощает и удешевляет конструкцию. В процессе спирального движения потока с фрикционным проскальзыванием относительно пакета дисков, энергия движения потока передается при соответствующем выборе зазоров эффективнее, чем в радиальной или осевой турбинах. Основой понимания процессов в турбине и осмысления причин эффективности является то, что кольцевой вихрь, сформированный в кольцевой камере сгорания, вращается много быстрее реальных дисков 12 турбины. Скорость азимутального его движения является суммой, формируемой последовательно лопатками структуры винта, решеткой входного венца и азимутальным вращением ротора двигателя. Но энергия этого вихря, а значит, и удельная мощность двигателя квадратично зависят от скорости, которая, даже при дозвуковой скорости кромки винта, в гладкой кольцевой камере сгорания, суммарно после венца с азимутально-направленными лопатками, может стать заведомо сверхзвуковой.Placed behind the combustion chamber 2, the radial turbine is made in the form of a package of annular profiled disks 12 with a gap between them, placed coaxially on the motor shaft. Moreover, in the design of the turbine there are no linear vanes located on the shaft radially, complex in shape and located in the flow of hot gases. Currently, their price determines the cost of a turbojet engine. The annular discs 12 experience balanced distributed loads during operation. In this case, the stresses on the periphery of the disks are less than the stresses at the root of the blades. This allows you to increase the operating temperature, and hence the efficiency of the engine, simplifies and cheapens the design. In the process of spiral flow motion with frictional slippage relative to the disk pack, the energy of flow motion is transferred with an appropriate choice of gaps more efficiently than in radial or axial turbines. The basis for understanding the processes in the turbine and understanding the reasons for efficiency is that the annular vortex formed in the annular combustion chamber rotates much faster than the real disks 12 of the turbine. The speed of its azimuthal movement is the sum formed successively by the blades of the screw structure, the input ring grille and the azimuthal rotation of the motor rotor. But the energy of this vortex, and hence the specific power of the engine, quadratically depends on the speed, which, even at a subsonic speed of the screw edge, in a smooth annular combustion chamber, in total, after the crown with azimuthally directed blades, can become obviously supersonic.
При этом этот сформированный кольцевой «квазитвердый» вихрь не разрушится, поскольку не имеет жестких элементов. В то же время при движении к оси он все так же испытывает силу Кориолиса, которая через фрикционное взаимодействие вихря газа с дисками радиальной турбины, вращающимися медленнее газа, формирует передаваемый дискам и валу момент. Причем, чем выше скорость вращения кольцевого вихря (а она в гладкой кольцевой камере сгорания может быть заведомо сверхзвуковой) и чем медленнее вращается турбина, тем выше их фрикционное взаимодействие и тем более эффективно сформированный силой Кориолиса момент передается валу. Вторая же составляющая силы Кориолиса - скорость радиального движения вращающегося потока газа к оси, определяется лишь давлением и скоростью расширения газа в камере сгорания и, в конце концов, мощностью подведенной к ней энергии. Как и в обычном случае, диски могут содержать каналы с жидкостью для охлаждения и предотвращения их разрушения в предельных режимах работы двигателя. Это может быть и топливо. Профилирование дисков, насечки и зазора между ними осуществляют для оптимизации процесса течения газа в дисковой турбине. Зазор между дисками составляет несколько толщин пограничных слоев потока, что обеспечивает и радиальное течение, и передачу вращения газа турбине.Moreover, this formed annular “quasi-solid" vortex will not collapse, since it does not have rigid elements. At the same time, while moving towards the axis, he still experiences the Coriolis force, which, through the frictional interaction of the gas vortex with the radial turbine disks rotating slower than the gas, generates a moment transmitted to the disks and shaft. Moreover, the higher the rotational speed of the annular vortex (and it can obviously be supersonic in a smooth annular combustion chamber) and the slower the turbine rotates, the higher their frictional interaction and the more effectively the moment generated by the Coriolis force is transmitted to the shaft. The second component of the Coriolis force - the speed of the radial movement of the rotating gas flow to the axis, is determined only by the pressure and expansion rate of the gas in the combustion chamber and, finally, the power of the energy supplied to it. As in the usual case, the disks may contain channels with liquid for cooling and preventing their destruction in extreme engine operating conditions. It can be fuel. Profiling discs, notches and the gap between them is carried out to optimize the process of gas flow in a disk turbine. The gap between the disks is several thicknesses of the boundary layers of the flow, which provides both radial flow and transmission of gas rotation to the turbine.
Нижние кромки дисков 12 пакета направлены по движению потока, чем создают у оси радиальной дисковой турбины массовое сопло, формируют скоростной импульс струи на выходе из реактивного двигателя и его тяговое усилие. Возможен вариант, когда диски 12 турбины выполнены плоской формы, а в приосевой области турбины в районе вала или на валу двигателя за турбиной выполнено обычное реактивное сопло. Диски турбины 12 могут быть закреплены в их приосевой области на радиальных держателях, которые могут быть выполнены заедино с лопастями толкающего винта 5, установленного сразу за турбиной, а также заедино с реактивным соплом. Дополнительный винт 5 размещен на общем валу 3 за турбиной с кольцевыми дисками 12. Элементы структуры профилей 8 на боковой кромке лопасти 7 ориентированы веерообразно, а элементы структуры профилей 8 на задней кромке лопастей винта 5 ориентированы вдоль движения и к оси ротора. Это позволяет рекуперировать часть азимутальной составляющей энергии потока винта и снизить энергозатраты устройства. Протяженный толкающий винт 5 с охватывающими винт формирователями потока 6 делает участок естественной частью мультиконтурного турбореактивного двигателя. В выходящую из двигателя в приосевую область винта струю горячего высокоскоростного потока газа идет подсос дополнительного воздуха снаружи винта. Двигаясь как в радиальной турбине в поле вращающегося протяженного винта к оси, поток вносит вклад в энергетическую эффективность двигателя. Элементы структуры задней кромки винта 5 могут быть выполнены в нескольких вариантах. Возможно, когда оси элементов структуры профилей 8 на задней кромке лопасти винта 7 в основном ориентированы вдоль оси вращения винта 5, а задние кромки элементов 9 ориентируют поток к оси, в этом случае в процессе работы винта 5 идет рекуперация азимутальной составляющей скорости потока при сохранении аксиальной составляющей. Возможно, когда оси элементов структуры профилей на задней кромке лопасти винта 3 в основном ориентированы радиально, а задние кромки элементов структуры профилей 8 ориентируют поток вдоль оси, в этом случае она ведет себя как сложный закрылок, в процессе работы идет прирост аксиальной составляющей скорости потока и идет рост тяги винта. Структура профилей 8, отсасывая пристеночный поток на себя, предотвращает срыв пограничного слоя и тем самым позволяет обеспечивать работу при больших углах атаки лопасти винта. Задний толкающий винт 5 может отсутствовать, но взаимодействие горячей, истекающей из двигателя струи с потоком, ориентированным после кольцевых формирователей потока 6, обеспечит работу такого мультиконтурного турбореактивного двигателя. Размеры входного винта 5 с периферийной структурой профилей могут быть увеличены, поток от него может обтекать двигатель снаружи, а основная тяга будет формироваться уже им.The lower edges of the disks 12 of the packet are directed along the flow, which creates a mass nozzle at the axis of the radial disk turbine, forms a high-speed pulse of the jet at the exit of the jet engine and its traction force. A variant is possible when the turbine disks 12 are made of a flat shape, and in the axial region of the turbine in the area of the shaft or on the engine shaft behind the turbine a conventional jet nozzle is made. The disks of the turbine 12 can be mounted in their axial region on the radial holders, which can be made together with the blades of the pushing screw 5, installed immediately behind the turbine, as well as combined with the jet nozzle. An additional screw 5 is placed on a
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115819/11A RU2436987C1 (en) | 2010-04-21 | 2010-04-21 | Method for creating driving force for movement of transport vehicle and jet engine for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115819/11A RU2436987C1 (en) | 2010-04-21 | 2010-04-21 | Method for creating driving force for movement of transport vehicle and jet engine for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010115819A RU2010115819A (en) | 2011-10-27 |
| RU2436987C1 true RU2436987C1 (en) | 2011-12-20 |
Family
ID=44997792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010115819/11A RU2436987C1 (en) | 2010-04-21 | 2010-04-21 | Method for creating driving force for movement of transport vehicle and jet engine for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2436987C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2557830C2 (en) * | 2012-07-20 | 2015-07-27 | Юрий Васильевич Дробышевский | Creation of propulsive force for aircraft displacement and turbojet to this end |
-
2010
- 2010-04-21 RU RU2010115819/11A patent/RU2436987C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2557830C2 (en) * | 2012-07-20 | 2015-07-27 | Юрий Васильевич Дробышевский | Creation of propulsive force for aircraft displacement and turbojet to this end |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010115819A (en) | 2011-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7334990B2 (en) | Supersonic compressor | |
| US5079916A (en) | Counter rotation power turbine | |
| US2430399A (en) | Jet augmenter for combustion turbine propulsion plants | |
| US3046732A (en) | Method of energy exchange and apparatus for carrying out the same | |
| US2477683A (en) | Compressed air and combustion gas flow in turbine power plant | |
| JP6378736B2 (en) | Compression cowl for jet engine exhaust | |
| EP3066304B1 (en) | Axial fluid machine and method for power extraction | |
| US20080315042A1 (en) | Thrust generator for a propulsion system | |
| US20160208742A1 (en) | DiscThruster, pressure thrust based aircraft engine | |
| JP2002180903A (en) | Rectangular vane-shaped part exhaust nozzle | |
| US8943792B2 (en) | Gas-driven propulsor with tip turbine fan | |
| JPH02283846A (en) | Combination type driving apparatus | |
| JPS62159751A (en) | Gas compressor for jet engine | |
| CN112728585B (en) | System for rotary detonation combustion | |
| US20220252008A1 (en) | Propulsion system configurations and methods of operation | |
| RU2436987C1 (en) | Method for creating driving force for movement of transport vehicle and jet engine for its implementation | |
| US20030210980A1 (en) | Supersonic compressor | |
| RU2665760C1 (en) | Method of increasing a reactive thrust in a turboreactive two-circuit engine and a turboreactive two-concurrent engine for its implementation | |
| US3404853A (en) | Radial turbine engines and applications thereof | |
| CN109869241B (en) | Hypergravity gas engine device and method | |
| RU2557830C2 (en) | Creation of propulsive force for aircraft displacement and turbojet to this end | |
| RU2070651C1 (en) | Jet engine | |
| RU2745975C1 (en) | Rotary detonation gas turbine and the method of detonation combustion in it | |
| RU2766496C2 (en) | Vortex gas compressor device for combined air-jet engine | |
| CN212027941U (en) | Pulse detonation engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140422 |