RU2468235C1 - Intermittent-cycle air-jet engine (icaje) - Google Patents
Intermittent-cycle air-jet engine (icaje) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2468235C1 RU2468235C1 RU2011125934/06A RU2011125934A RU2468235C1 RU 2468235 C1 RU2468235 C1 RU 2468235C1 RU 2011125934/06 A RU2011125934/06 A RU 2011125934/06A RU 2011125934 A RU2011125934 A RU 2011125934A RU 2468235 C1 RU2468235 C1 RU 2468235C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- engines
- puvrd
- air
- gas
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике, преимущественно военной, а именно к двигателям летательных аппаратов, и может быть использовано, вероятнее всего, в качестве двигателя небольших беспилотных летательных аппаратов, таких как беспилотные разведчики, летающие мишени и т.п., а также в качестве сбрасываемых дополнительных двигателей.The invention relates to equipment, mainly military, in particular to aircraft engines, and can most likely be used as the engine of small unmanned aerial vehicles, such as unmanned reconnaissance vehicles, flying targets, etc., as well as additional discharged engines.
Известен пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (далее ПуВРД) немецкой крылатой ракеты времен Второй мировой войны Фау-1 (см. Г.Б.Синярев, М.В.Добровольский. Жидкостные ракетные двигатели. - Оборонгиз, 1957, с.19, 20). Он представляет собой открытый с обоих торцов канал круглого поперечного сечения, включающий последовательно расположенные входной диффузор, клапанную решетку, камеру сгорания и выходное устройство, состоящее из конфузора и выхлопной трубы, а также систему топливоподачи и систему зажигания с электрозапалом, установленным в камере сгорания. В общем случае входное и выходное устройства ПуВРД могут иметь форму, отличную от прототипа, поэтому в дальнейшем будем называть их принятыми терминами воздухозаборник и сопло.Known pulsating air-jet engine (hereinafter PuVRD) of the German cruise missile of World War II V-1 (see G. B. Sinyarev, M. Dobrovolsky. Liquid rocket engines. - Oborongiz, 1957, p.19, 20) . It is a channel of circular cross section open at both ends, including an inlet diffuser, a valve grill, a combustion chamber and an output device consisting of a confuser and an exhaust pipe, as well as a fuel supply system and an ignition system with an electric igniter installed in the combustion chamber. In the General case, the input and output devices PuVRD may have a form different from the prototype, so in the future we will call them accepted terms air intake and nozzle.
Клапанная решетка представляет собой конструкцию из несущих элементов -поперечных стержней, подвижных элементов - плоских упругих пластин постоянной толщины, прикрепленных к боковым граням стержней попарно параллельно друг другу на расстоянии, равном толщине стержня, и опорных проставок, размещенных посредине между парами пластин параллельно им. В каждой паре между пластинами имеется глухой зазор, обращенный назад. Пластины и проставки образуют продольные каналы для прохода воздуха.The valve grille is a structure of supporting elements — transverse rods, movable elements — flat elastic plates of constant thickness, attached to the side faces of the rods in pairs parallel to each other at a distance equal to the thickness of the rod, and support spacers placed in the middle between the pairs of plates parallel to them. In each pair between the plates there is a blind gap facing back. The plates and spacers form longitudinal channels for the passage of air.
Набегающий на ПуВРД поток проходит через воздухозаборник и клапанную решетку в камеру сгорания. Туда же подается легкоиспаряющееся топливо, после чего топливовоздушная смесь воспламеняется искрой электрозапала. Быстро расширяющиеся во все стороны продукты сгорания, попадая в глухой зазор между пластинами, тормозятся, в результате чего давление там возрастает.Это вызывает изгиб пластин в стороны до контакта с опорными проставками или боковыми стенками. Воздушные каналы клапанной решетки оказываются перекрытыми. Продукты сгорания истекают через сопло в атмосферу, а их давление на закрытую клапанную решетку создает импульс тяги ПуВРД.The flow incident on the PuVRD passes through the air intake and valve grille into the combustion chamber. Volatile fuel is supplied there, after which the air-fuel mixture is ignited by an electric spark. Quickly expanding in all directions, the combustion products, falling into a dead gap between the plates, are inhibited, as a result of which the pressure there increases. This causes the plates to bend to the sides before contact with the support spacers or side walls. The air channels of the valve grille are blocked. The combustion products expire through the nozzle into the atmosphere, and their pressure on the closed valve grill creates an impulse of traction PuVRD.
После падения давления пластины клапанной решетки под действием своей упругости, а также разрежения, создаваемого в камере инерцией истекающих газов, возвращаются в исходное положение. В камеру поступает очередная порция воздуха и цикл повторяется.After the pressure drop, the valve plate plates under the action of their elasticity, as well as the vacuum created in the chamber by the inertia of the outgoing gases, return to their original position. The next portion of air enters the chamber and the cycle repeats.
Клапанная решетка служит основным, но не единственным элементом узла, создающего тягу ПуВРД и включающего также боковые стенки, детали крепления и др. Кроме того, функцию создания тяги в таком ПуВРД могут выполнять и другие устройства. Поэтому в дальнейшем будем пользоваться общим термином "тяговый узел" (как часть ПуВРД) и конкретным - клапанная решетка тягового узла.The valve grill serves as the main, but not the only element of the assembly that creates the PuVRD thrust and also includes side walls, fasteners, etc. In addition, other devices can perform the thrust creation function in such PuVRD. Therefore, in the future we will use the general term "traction unit" (as part of the PuVRD) and the specific one - the valve grille of the traction unit.
Достоинствами ПуВРД с механическими клапанными решетками являются простота и дешевизна, небольшой вес, надежность. Их недостаток - плохие тяговые характеристики, а именно низкая удельная и лобовая тяги, высокий удельный расход топлива, импульсный характер тяги, но главное - низкий ресурс клапанов.The advantages of PuVRD with mechanical valve grids are simplicity and low cost, low weight, reliability. Their disadvantage is poor traction characteristics, namely low specific and frontal thrust, high specific fuel consumption, impulse nature of thrust, but most importantly - low valve life.
Также известны конструкции ПуВРД, использующие аэродинамические клапаны, "Нестационарное распространение пламени", под ред. Дж.Г.Маркштейна, М., МИР, 1968, с.401-407. Кроме того, ПуВРД, в которых осуществлена замена механических клапанов на аэродинамические, описаны в патентах США №2796735, 1957; №2796734, 1957; №2746529, 1956; №2822037, 1958; 2812635, 1957; 3093962, 1963.Also known design PuVRD using aerodynamic valves, "Unsteady flame propagation", ed. J.G. Markstein, M., MIR, 1968, pp. 40-40. In addition, PuVRD, in which the replacement of mechanical valves by aerodynamic, described in US patent No. 2796735, 1957; No. 2796734, 1957; No. 2746529, 1956; No. 2822037, 1958; 2812635, 1957; 3093962, 1963.
К недостаткам таких ПуВРД следует отнести низкую амплитуду пульсаций давления и, соответственно, низкий термодинамический КПД (коэффициент полезного действия).The disadvantages of such high pressure air exhaust systems are the low amplitude of pressure pulsations and, accordingly, the low thermodynamic efficiency (efficiency).
Повысить удельную и лобовую тяги и снизить удельный расход топлива можно путем увеличения амплитуды пульсаций давления, которое достигается путем увеличения скорости сгорания топливовоздушной смеси в камере сгорания ПуВРД. Увеличение же амплитуды пульсаций приводит к росту термодинамического КПД и соответственно, к снижению удельного расхода топлива.It is possible to increase the specific and frontal thrusts and reduce specific fuel consumption by increasing the amplitude of pressure pulsations, which is achieved by increasing the rate of combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the air-propulsion system. An increase in the amplitude of pulsations leads to an increase in thermodynamic efficiency and, accordingly, to a decrease in specific fuel consumption.
Техническим результатом изобретения является повышение термодинамического КПД путем увеличения амплитуды пульсаций давления путем создания более благоприятных условий возникновения детонации.The technical result of the invention is to increase the thermodynamic efficiency by increasing the amplitude of pressure pulsations by creating more favorable conditions for the occurrence of detonation.
Поставленная техническая задача решается за счет интенсификации процесса массопереноса в камере сгорания и в зоне расположения змеевика нагретого газа в начальной части резонаторной трубы, достигаемого путем организации интенсивного течения топливовоздушной смеси по всему периметру пристеночной зоны камеры сгорания и резонаторной трубы. А это приводит к росту скорости квазидетонационного горения вплоть до детонации. При этом под "квазидетонационным" горением подразумевается горение с повышенными скоростями продвижения фронта пламени, составляющими в случае ПуВРД 100 м/сек и более. А при детонации - 1000 м/сек и более. Организация такого режима горения происходит за счет интенсивного массопереноса в камере сгорания и на витках змеевика нагретого газа, выполняющего роль турбулизатора. Скорость фронта пламени пропорциональна скорости массопереноса.The stated technical problem is solved by intensifying the mass transfer process in the combustion chamber and in the zone of location of the heated gas coil in the initial part of the resonator pipe, achieved by organizing an intensive flow of the air-fuel mixture around the perimeter of the wall zone of the combustion chamber and the resonator pipe. And this leads to an increase in the rate of quasi-detonation combustion up to detonation. At the same time, “quasi-teston” burning means burning with increased speeds of advancement of the flame front, which in the case of an air-propelled rocket engine is 100 m / s or more. And with detonation - 1000 m / s or more. The organization of such a combustion regime occurs due to the intense mass transfer in the combustion chamber and on the coils of the heated gas coil, which acts as a turbulator. The speed of the flame front is proportional to the speed of mass transfer.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном ПуВРД, содержащем, в частности, камеру сгорания, резонаторную трубу, впускные трубы, сопло подачи газа, змеевик нагрева газа и запальную свечу, впускная труба ПуВРД выполнена сегментно-кольцевого сечения, а задняя торцевая стенка камеры сгорания выполнена с козырьком над входом в резонаторную трубу, которая расположена с эксцентриситетом относительно оси камеры сгорания.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the well-known air exhaust system, which contains, in particular, a combustion chamber, a resonator tube, inlet pipes, a gas supply nozzle, a gas heating coil and a spark plug, the PuVRD intake pipe is made in a segmented circular section, and the rear the end wall of the combustion chamber is made with a visor above the entrance to the resonator tube, which is located with an eccentricity relative to the axis of the combustion chamber.
Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".Comparison of scientific, technical and patent documentation on the priority date in the main and related sections of the MKI shows that the set of essential features of the claimed solution was not previously known, therefore, it meets the patentability condition of “novelty”.
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический результат, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.The analysis of known technical solutions in the art showed that the proposed device has features that are not available in the known technical solutions, and their use in the claimed combination of features makes it possible to obtain a new technical result, therefore, the proposed technical solution has an inventive step compared to the existing level technicians.
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".The proposed technical solution is industrially applicable, because can be manufactured industrially, efficiently, feasibly and reproducibly, therefore, meets the patentability condition "industrial applicability".
Другие особенности и преимущества заявляемого изобретения станут понятны из следующего детального описания, приведенного исключительно в форме неограничивающего примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие предпочтительный вариант реализации, на которых показаны:Other features and advantages of the claimed invention will become apparent from the following detailed description, given solely in the form of a non-limiting example and with reference to the accompanying drawings, illustrating a preferred embodiment, which shows:
Фиг.1 - схема предлагаемого ПуВРД;Figure 1 - diagram of the proposed PuVRD;
Фиг.2 - сечение схемы по фиг.1 плоскостью А-А;Figure 2 is a cross section of the diagram of figure 1 by plane AA;
Фиг.3 - сечение схемы по фиг.1 плоскостью Б-Б;Figure 3 is a cross-section of the circuit of figure 1 by the plane BB;
Фиг.4 - сечение схемы по фиг.1 плоскостью С-С;Figure 4 is a cross-section of the circuit of figure 1 plane CC;
Позициями на чертеже показаны:The positions in the drawing show:
1 - сопло подачи газа,1 - gas supply nozzle,
2 - первая впускная труба - смеситель,2 - the first inlet pipe is a mixer,
3 - впускная труба,3 - inlet pipe
4 - камера сгорания,4 - combustion chamber,
5 - козырек,5 - visor,
6 - задняя торцевая стенка камеры сгорания,6 - rear end wall of the combustion chamber,
7 - резонаторная труба,7 - resonator tube,
8 - запальная свеча,8 - glow plug
9 - змеевик нагрева газа,9 - gas heating coil,
10 - дроссель,10 - throttle,
11 - топливный бак (с жидким пропаном),11 - fuel tank (with liquid propane),
12 - газовая магистраль,12 - gas line,
13 - зона удара воздушно-газовой смеси о заднюю торцевую стенку камеры сгорания 6,13 - zone of impact of the air-gas mixture on the rear end wall of the
стрелка 14 - кольцевое течение воздушно-газовой смеси.
ПуВРД, представленный на чертеже, содержит сопло 1 подачи газа с соосно закрепленными первой впускной трубой - смесителем 2 и впускной трубой 3 ПуВРД. К торцу впускной трубы 3 ПуВРД закреплена камера сгорания 4 с задней торцевой стенкой 6 и козырьком 5. К задней торцевой стенке 6 камеры сгорания 4 закреплена резонаторная труба 7 с запальной свечей 8. Змеевик нагрева газа 9 через дроссель 10 соединяется с топливным баком 11, в котором находится жидкий пропан, и через газовую магистраль 12 - с соплом подачи газа 1.PuVRD, shown in the drawing, contains a nozzle 1 for supplying gas with coaxially fixed first inlet pipe -
При частичном открытии дросселя 10 и подаче искры на запальную свечу 8 происходит воспламенение газа и горение внутри камеры сгорания 4. Через некоторое время змеевик нагрева газа 9 и стенки камеры сгорания 4 разогреваются и дальнейшее открытие дросселя 10 приводит к осуществлению рабочего цикла ПуВРД. Он осуществляется следующим образом. Подаваемый газ через сопло подачи газа 1 эжектирует воздух в первую впускную трубу - смеситель 2 и впускную трубу ПуВРД 3. Далее струйное течение воздушно-газовой смеси ударяется в заднюю торцевую стенку 6 камеры сгорания 4. Зона удара показана на фиг.4 позицией 13. При ударе о заднюю торцевую стенку 6 происходит растекание струи по задней торцевой стенке 6. Увеличение массовой доли воздушно-газовой смеси, поступающей в нижнюю часть камеры сгорания 4, достигается за счет ограничения прямого перетекания воздушно-газовой смеси в резонаторную трубу 7 козырьком 5. Сформированное таким образом течение показано на фиг.4 позицией 14. Оно равномерно, по всей длине окружности резонаторной трубы 7 входит в нее и натекая на витки змеевика нагрева газа 9, турбулизуется, как на «Спирали Щелкина». При этом происходит ускорение процесса горения внутри камеры сгорания 4 вплоть до детонации, что способствует увеличению термодинамического КПД ПуВРД.When the inductor 10 is partially opened and a spark is supplied to the spark plug 8, the gas ignites and burns inside the combustion chamber 4. After some time, the gas heating coil 9 and the walls of the combustion chamber 4 are heated and the further opening of the inductor 10 leads to the implementation of the operation cycle of the air-exhaust gas turbine engine. It is carried out as follows. The gas supplied through the gas supply nozzle 1 ejects air into the first inlet pipe —
Описанный процесс соответствует одному рабочему циклу ПуВРД. Цикличность же работы традиционно реализуется настройкой на резонанс, за счет изменения длины первой впускной трубы - смесителя 2, длины резонаторной трубы 7 и геометрии камеры сгорания 4 с впускной трубой ПуВРД 3.The described process corresponds to one operational cycle of the PuVRD. Cycling of work is traditionally realized by tuning to resonance, due to a change in the length of the first inlet pipe —
Разумеется, изобретение не ограничивается описанным примером его осуществления, показанным на прилагаемых чертежах. Остаются возможными изменения различных элементов либо замена их технически эквивалентными, не выходящие за пределы объема настоящего изобретенияOf course, the invention is not limited to the described example of its implementation, shown in the accompanying drawings. It remains possible to change various elements or replace them with technically equivalent, not beyond the scope of the present invention
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011125934/06A RU2468235C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Intermittent-cycle air-jet engine (icaje) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011125934/06A RU2468235C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Intermittent-cycle air-jet engine (icaje) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2468235C1 true RU2468235C1 (en) | 2012-11-27 |
Family
ID=49254932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011125934/06A RU2468235C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Intermittent-cycle air-jet engine (icaje) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2468235C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2639279C2 (en) * | 2016-05-30 | 2017-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Method of increasing reactive thrust of valveless pulsejet engine |
RU2760340C1 (en) * | 2021-02-08 | 2021-11-24 | Кирилл Алексеевич Сиденко | Prechamber pulsating jet engine |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1037287A (en) * | 1962-06-09 | 1966-07-27 | Snecma | Hot gas generating installation |
US3323304A (en) * | 1965-03-01 | 1967-06-06 | Ljobet Andres Fraucisco | Apparatus for producing high temperature gaseous stream |
US3768257A (en) * | 1971-08-17 | 1973-10-30 | Brown Eng Co Inc | Momentum compression ramjet engine |
US4827717A (en) * | 1987-07-23 | 1989-05-09 | James Mac Pherson | Daerohydrophase engine |
RU2080466C1 (en) * | 1993-06-10 | 1997-05-27 | Саратовская научно-производственная фирма "Растр" | Combined chamber of detonation combustion pulsejet engine |
US6216446B1 (en) * | 1999-07-09 | 2001-04-17 | Michael A. Stram | Valveless pulse-jet engine with forward facing intake duct |
RU2313683C1 (en) * | 2006-06-30 | 2007-12-27 | Олег Николаевич Морозов | Jet engine |
-
2011
- 2011-06-22 RU RU2011125934/06A patent/RU2468235C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1037287A (en) * | 1962-06-09 | 1966-07-27 | Snecma | Hot gas generating installation |
US3323304A (en) * | 1965-03-01 | 1967-06-06 | Ljobet Andres Fraucisco | Apparatus for producing high temperature gaseous stream |
US3768257A (en) * | 1971-08-17 | 1973-10-30 | Brown Eng Co Inc | Momentum compression ramjet engine |
US4827717A (en) * | 1987-07-23 | 1989-05-09 | James Mac Pherson | Daerohydrophase engine |
RU2080466C1 (en) * | 1993-06-10 | 1997-05-27 | Саратовская научно-производственная фирма "Растр" | Combined chamber of detonation combustion pulsejet engine |
US6216446B1 (en) * | 1999-07-09 | 2001-04-17 | Michael A. Stram | Valveless pulse-jet engine with forward facing intake duct |
RU2313683C1 (en) * | 2006-06-30 | 2007-12-27 | Олег Николаевич Морозов | Jet engine |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2639279C2 (en) * | 2016-05-30 | 2017-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Method of increasing reactive thrust of valveless pulsejet engine |
RU2760340C1 (en) * | 2021-02-08 | 2021-11-24 | Кирилл Алексеевич Сиденко | Prechamber pulsating jet engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2717479C1 (en) | Forced dual-circuit ejector pulsating air-jet engine | |
EP2884184B1 (en) | Tuned cavity rotating detonation combustion system | |
US7775460B2 (en) | Combustion nozzle fluidic injection assembly | |
US20060260291A1 (en) | Pulse detonation assembly with cooling enhancements | |
CN101806260B (en) | Multitube parallel pulse detonation combustion chamber and ignition detonation method thereof | |
RU2608427C1 (en) | Method of pulse jet engine double-flow blowing and double-flow pulse jet engine | |
RU2443893C1 (en) | Pulsating air-breathing detonation engine | |
RU2476705C1 (en) | Knocking ramjet engine and method of its operation | |
RU2468235C1 (en) | Intermittent-cycle air-jet engine (icaje) | |
RU2718726C1 (en) | Operating method of pulse-detonation engine in centrifugal force field and device for implementation thereof in jet helicopter | |
RU2493399C2 (en) | Method to implement cyclic detonation burning in intermittent air jet engine | |
CN201696167U (en) | Multi-tube parallel-connection pulse detonation combustion chamber | |
RU2429367C2 (en) | Method of increasing valveless pulse duct thrust | |
RU2714463C1 (en) | Method for boosting double-flow ejector pulsating air-jet engine and forced double-flow ejector pulsating air-jet engine | |
RU2468236C1 (en) | Intermittent-cycle air-jet engine with flame stabilisation in colliding stream flows | |
RU2435977C1 (en) | Intermittent-cycle air-jet engine | |
RU165003U1 (en) | DEVICE FOR STABILIZING A FLAME IN AN AFTER CHAMBER OF A TURBO-REACTIVE ENGINE | |
RU163848U1 (en) | Pulsating Air-Jet Engine | |
RU2300004C2 (en) | Pulsejet engine | |
RU2300005C2 (en) | Pulsejet engine | |
RU2429366C2 (en) | Method of increasing valveless pulse duct thrust | |
US3166904A (en) | Combustion chamber for gas turbine engines | |
RU2435978C1 (en) | Intermittent-cycle air-jet engine | |
RU2749083C1 (en) | Two-circuit ejector pulsating air-jet engine | |
RU2754796C1 (en) | Method for forcing two-circuit ejector pulsating air-jet engine and forced two-circuit ejector pulsating air-jet engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130623 |