RU2478536C2 - Rocket-propelled vehicle - Google Patents
Rocket-propelled vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2478536C2 RU2478536C2 RU2011124225/11A RU2011124225A RU2478536C2 RU 2478536 C2 RU2478536 C2 RU 2478536C2 RU 2011124225/11 A RU2011124225/11 A RU 2011124225/11A RU 2011124225 A RU2011124225 A RU 2011124225A RU 2478536 C2 RU2478536 C2 RU 2478536C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- casing
- base
- smaller
- fabric
- jacket
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в конструкциях ракетных летательных аппаратов (РЛА) и ракетных двигателей (РД).The invention relates to rocket and space technology and can be used in the construction of rocket aircraft (RLA) and rocket engines (RD).
Эффективность РЛА зависит от удельного импульса двигательной установки (ДУ), величина которого определяется удельным импульсом РД, а также, при низком давлении окружающей среды, соответствующим, в частности, условиям космического пространства, при котором истечение из сопла РД можно характеризовать как «истечение с недорасширением», донным давлением - давлением, воздействующим на корпус РЛА или, в частности, ДУ в зоне расположения РД и возникающим вследствие торможения свободно расширяющихся струй истекающего из сопла РД сверхзвукового потока с элементами конструкции ДУ и РЛА в целом, (при этом, как известно, граничные сверхзвуковые струи, согласно модели течения Прандтля-Майера в вакууме могут разворачиваться на кромке сопла на угол >90 градусов). Таким образом, увеличение эффективного удельного импульса ДУ возможно не только за счет увеличения удельного импульса РД, но и за счет увеличения донного давления и эффективной площади взаимодействия граничных струй свободно расширяющегося потока, истекающего из сопла РД с элементами конструкций ДУ (РЛА), что определяется как «донный эффект».The effectiveness of the radar depends on the specific impulse of the propulsion system (DE), the value of which is determined by the specific impulse of the taxiway, and also, at low environmental pressure, corresponding, in particular, to the conditions of outer space, in which the outflow from the nozzle of the taxiway can be characterized as “outflow with underexpansion ", Bottom pressure - pressure acting on the radar casing or, in particular, the remote control in the taxiway location zone and arising due to the braking of freely expanding jets of the supersonic air flowing from the taxiway nozzle a flow control structure and elements RLA in general (this is known, the boundary supersonic jet, according to the model Prandtl-Meyer flow at vacuum nozzle can turn on edge by an angle of> 90 degrees). Thus, an increase in the effective specific impulse of the remote control is possible not only due to an increase in the specific impulse of the taxiway, but also due to an increase in the bottom pressure and the effective area of interaction of the boundary jets of a freely expanding stream flowing from the nozzle of the taxiway with structural elements of the control (RL), which is defined as "Bottom effect".
Известно увеличивающее донный эффект устройство РЛА, содержащее корпус РЛА, ракетный двигатель с камерой сгорания и осесимметричным сверхзвуковым соплом, а также установленный на корпусе вокруг двигателя кожух; при этом кромка среза сопла размещена внутри кожуха с зазором относительно внутренней поверхности кожуха (патент US №4896848, B64G 1/40 от 30.10.90). Недостатком указанного устройства является относительно высокая масса при незначительном приращении удельного импульса за счет донного эффекта, что практически исключает увеличение эффективности РЛА.It is known to increase the bottom effect of a radar device comprising a radar housing, a rocket engine with a combustion chamber and an axisymmetric supersonic nozzle, and a casing mounted on the housing around the engine; wherein the nozzle cut edge is placed inside the casing with a gap relative to the inner surface of the casing (US patent No. 4896848, B64G 1/40 from 10.30.90). The disadvantage of this device is the relatively high mass with a slight increase in specific impulse due to the bottom effect, which virtually eliminates the increase in the effectiveness of the radar.
Наиболее близким аналогом (прототипом) изобретения является ракетный аппарат и ракетный двигатель по патенту РФ №2094333 приоритет от 27.10.97 г., B64G 1/40, содержащий корпус, ракетный двигатель с камерой сгорания и осесимметричным сверхзвуковым соплом; установленный на корпусе снаружи двигателя, замкнутый со стороны корпуса и открытый со стороны сопла, складывающийся вдоль продольной оси РЛА кожух в виде усеченного конуса, с меньшим открытым основанием, размещенным со стороны сопла, выполненный из газонепроницаемого эластичного материала, механизм, обеспечивающий развертывание кожуха так, чтобы срез сопла был расположен внутри кожуха на расстоянии от открытого основания кожуха, не меньшем, чем полуразность диаметров среза сопла и открытого основания кожуха.The closest analogue (prototype) of the invention is a rocket apparatus and a rocket engine according to the patent of the Russian Federation No. 2094333 priority from 10.27.97, B64G 1/40, comprising a housing, a rocket engine with a combustion chamber and an axisymmetric supersonic nozzle; mounted on a casing outside the engine, closed on the casing side and open on the nozzle side, a casing in the form of a truncated cone folding along the longitudinal axis of the RLA, with a smaller open base placed on the nozzle side, made of gas-tight elastic material, a mechanism for deploying the casing so so that the nozzle cut is located inside the casing at a distance from the open base of the casing, not less than the half difference in the diameters of the cut of the nozzle and the open base of the casing.
Конструкция прототипа позволяет существенно увеличить донный эффект и тем самым увеличить эффективный удельный импульс ДУ РЛА: в зависимости от диаметра кожуха и расстояния от среза сопла до открытого основания кожуха прирост удельного импульса может составить величину до 7%.The design of the prototype can significantly increase the bottom effect and thereby increase the effective specific impulse of the remote control radar: depending on the diameter of the casing and the distance from the nozzle exit to the open base of the casing, the increase in specific impulse can be up to 7%.
К недостаткам прототипа следует отнести значительную добавочную массу РЛА (до 60 кг - по оценке авторов прототипа), обусловленную массой 2-слойной оболочки кожуха, включающей оболочку из газонепроницаемого материала, например полиамидной пленки, и массой механизма развертывания кожуха, предполагающего использование привода развертывания, подкрепляющих колец, штанг, шарниров, элементов крепления и т.п.The disadvantages of the prototype include a significant additional mass of radar (up to 60 kg - according to the authors of the prototype), due to the mass of the 2-layer shell of the casing, including a shell of a gas-tight material, such as a polyamide film, and the mass of the deployment mechanism of the casing, which involves the use of a deployment drive that reinforces rings, rods, hinges, fasteners, etc.
Предлагаемое изобретение направлено на уменьшение дополнительной массы, обусловленной внедрением кожуха в конструкцию РЛА при сохранении значительного прироста эффективного удельного импульса ДУ за счет создания донного эффекта, и, следовательно, на повышение массового совершенства РЛА. Результат достигается следующими техническими решениями:The present invention is aimed at reducing the additional mass due to the introduction of the casing in the design of the radar while maintaining a significant increase in the effective specific impulse of the remote control due to the creation of the bottom effect, and, therefore, to increase the mass perfection of the radar. The result is achieved by the following technical solutions:
Установленный на корпусе РЛА вокруг РД, замкнутый со стороны корпуса и открытый со стороны сопла, складывающийся по продольной оси РЛА кожух выполнен однослойным из мягкой, плотной и термостойкой ткани, например, на основе кремниевых или углеродных волокон. Плотная ткань не является полностью газонепроницаемой, однако при давлениях порядка 10-3 кг/см2 газовой среды, образующейся внутри кожуха при взаимодействии истекающего из сопла РД свободно расширяющегося потока газа с кромкой открытого основания кожуха, утечки через ее неплотности пренебрежимо малы.Mounted on the radar casing around the taxiway, closed from the casing side and open from the nozzle side, folding along the longitudinal axis of the radar casing is made single-layer from a soft, dense and heat-resistant fabric, for example, based on silicon or carbon fibers. A dense fabric is not completely gas-tight, however, at pressures of the order of 10 -3 kg / cm 2 of a gaseous medium formed inside the casing due to the interaction of a freely expanding gas stream flowing from the RD nozzle with the edge of the open casing base, leakages through its leaks are negligible.
Оценка, проведенная применительно к кожуху с длиной и диаметром по 2000 мм, выполненному из плотной ткани, характеризующейся относительной пористостью ~0,1%, предназначенного для экранирования струи, истекающей из сопла диаметром 400 мм РД тягой 2000 кгс при отсутствии противодавления окружающей РЛА среды, показывает, что при давлении внутри кожуха ~0,0015 кгс/см2 и расходе через открытое основание кожуха ~6 кг/с утечки через его боковую поверхность составляют - 0,0018 кг/с или ~0,03% от расхода через открытое основание кожуха.An assessment carried out with respect to a casing with a length and diameter of 2000 mm made of dense fabric with a relative porosity of ~ 0.1%, designed to shield a jet flowing out of a nozzle with a diameter of 400 mm taxiway with a thrust of 2000 kgf in the absence of counterpressure of the surrounding radar environment, shows that when the pressure inside the casing is ~ 0.0015 kgf / cm 2 and the flow rate through the open casing base is ~ 6 kg / s, the leakage through its side surface is 0.0018 kg / s or ~ 0.03% of the flow rate through the open casing casing.
Соответственно, потери удельного импульса за счет утечек составляют ≤0,1 с при его увеличении за счет экранирования струи ~7,5 с. При этом уменьшение массы за счет исключения герметичной оболочки составит ~20 кг; кроме того, существенно упрощается технология изготовления кожуха, в частности, исключаются проблемы выбора термостойкого материала газонепроницаемой пленки (оболочка кожуха в прототипе предполагается термостойкой до …450°C, что недостаточно).Accordingly, the loss of specific impulse due to leaks is ≤0.1 s when it increases due to jet shielding ~ 7.5 s. In this case, the reduction in mass due to the exclusion of the sealed shell will be ~ 20 kg in addition, the manufacturing technology of the casing is greatly simplified, in particular, the problems of choosing a heat-resistant material of a gas-tight film are eliminated (the casing shell in the prototype is supposed to be heat-resistant up to ... 450 ° C, which is not enough).
В меньшем открытом основании ткань кожуха соединена с жестким кольцом из термостойкого материала, например из УУКМ, задающим форму кромки открытого основания, а в большем, примыкающем к корпусу РЛА основании встроен кольцевой трубчатый канал из термостойкого материала, например углеродно-углеродного композиционного материала (УУКМ) или плотной термостойкой ткани, который с одной стороны снабжен трубопроводом, включающим дроссельную шайбу, с источником высокотемпературного газа, например на основе порохов или азидов, а с другой стороны - с гибкими трубчатыми каналами из термостойкой ткани, скрепленными с тканью кожуха, расположенными вдоль его образующих от большего замкнутого основания к меньшему открытому основанию и имеющими калиброванные выходные отверстия на выходах. В свернутом (транспортном) положении кожух притянут к корпусу шнурами из термонестойкого материала, например нейлона, соединенными с жестким кольцом открытого основания и расположенными напротив выходных отверстий гибких трубчатых каналов, расположенных по образующим конуса кожуха. Указанное исполнение кожуха не требует механизмов для его развертывания, что позволяет уменьшить массу РЛА за счет исключения указанного механизма еще на 18…20 кг при дополнительной массе пиропатрона ~0,2 кг и увеличения массы кожуха за счет деталей из УУКМ на 1…1,5 кг и каналов из ткани на ≤1 кг.In a smaller open base, the casing fabric is connected to a rigid ring made of heat-resistant material, for example, from CCCM, which defines the shape of the edge of the open base, and in a larger base adjacent to the radar casing, an annular tubular channel is made of a heat-resistant material, for example, a carbon-carbon composite material (CCCM) or dense heat-resistant fabric, which on the one hand is equipped with a pipeline including a throttle washer, with a source of high-temperature gas, for example, based on gunpowder or azides, and on the other hand - with flexible tubular channels of heat-resistant fabric, bonded to the fabric of the casing, located along its generators from a larger closed base to a smaller open base and having calibrated outlet openings at the exits. In the folded (transport) position, the casing is pulled to the casing by cords of heat-resistant material, such as nylon, connected to a rigid ring of an open base and located opposite the outlet openings of flexible tubular channels located along the generatrices of the cone of the casing. The specified design of the casing does not require mechanisms for its deployment, which allows to reduce the weight of the radar due to the exclusion of the specified mechanism by another 18 ... 20 kg with an additional mass of the igniter ~ 0.2 kg and an increase in the mass of the casing due to parts from the CCM by 1 ... 1.5 kg and channels of fabric at ≤1 kg.
Сущность изобретения поясняется графическими изображениями, представленными на фигурах 1-7.The invention is illustrated by the graphic images presented in figures 1-7.
На фигуре 1 представлен общий вид РЛА с кожухом в развернутом рабочем положении;The figure 1 presents a General view of the radar with a casing in the deployed working position;
на фигуре 2 представлено поперечное сечение кожуха;figure 2 presents a cross section of a casing;
на фигуре 3 представлена в большом масштабе конструкция меньшего, открытого основания кожуха после его развертывания;figure 3 presents on a large scale the design of a smaller, open base of the casing after its deployment;
на фигуре 4 представлен вид РЛА с кожухом в сложенном (притянутом к корпусу РЛА) транспортном положении;figure 4 presents a view of the radar with a casing in the folded (pulled to the body of the radar) transport position;
на фигуре 5 представлена в большом масштабе конструкция открытого основания кожуха в сложенном (транспортном) положении;the figure 5 presents on a large scale the design of the open base of the casing in the folded (transport) position;
на фигуре 6 представлена в большом масштабе конструкция крепления кожуха к корпусу РЛА шнурами, в сложенном (транспортном) положении;the figure 6 presents on a large scale the design of the mounting of the casing to the body of the radar cords, in the folded (transport) position;
на фигуре 7 представлен в большом масштабе вид на взаимное расположение выхода из трубчатого, расположенного вдоль кожуха канала и шнура крепления кожуха к корпусу РЛА в сложенном (транспортном) положении.the figure 7 presents a large scale view of the mutual arrangement of the exit from the tubular located along the casing of the channel and the cord attaching the casing to the body of the radar in the folded (transport) position.
На корпусе 1 вокруг РД 2 закреплен большим основанием конический кожух 3. Соединение ткани кожуха и корпуса - герметичное; при этом поверхность корпуса 1 замыкает кожух 3 в его большем основании, образуя дно кожуха; меньшее открытое основание кожуха в рабочем положении выступает за срез сопла РД 2 (см. фиг.1).A conical casing 3 is fixed on the casing 1 around the taxiway 2 with a large base. The connection between the casing and the casing tissue is tight; while the surface of the housing 1 closes the casing 3 in its larger base, forming the bottom of the casing; a smaller open base of the casing in the working position protrudes beyond the nozzle exit RD 2 (see figure 1).
Кожух выполнен из термостойкой плотной ткани. В большем основании кожуха 3, вблизи корпуса 1 в его ткань, встроен кольцевой трубчатый канал 4 из термостойкого материала, например из УУКМ или термостойкой ткани (см. фиг.4, 6). Кольцевой трубчатый канал 4 сообщен трубопроводом 5, содержащим дроссельную шайбу 6, с источником высокотемпературного газа - пиропатроном 7 (см. фиг.1) и гибкими трубчатыми каналами 8, выполненными из термостойкой ткани и прикрепленными к ткани кожуха 3 вдоль его образующих от кольцевого трубчатого канала 4 до нижнего открытого основания кожуха 3 (см. фиг.1, 2). На выходах трубчатых каналов 8 в зоне открытого основания кожуха в них выполнены вставки 9 из термостойкого материала, например УУКМ, с калиброванными выходными отверстиями и пересекающими эти отверстия ложементами (для шнуров 11, фиг.3, 5, 7). Для обеспечения жесткости открытого основания ткань кромки кожуха соединена с кольцом 10 (см. фиг.1, 3), выполненным из термостойкого материала, например УУКМ.The casing is made of heat-resistant dense fabric. In the larger base of the casing 3, near the casing 1, an annular
На фигуре 4 представлен кожух 3 в свернутом положении: фиксация его обеспечивается шнурами 11, выполненными из термонестойкого материала, например из нейлона, соединенными с кольцом 10 (см. фиг.5, 7) и расположенными в ложементах вставок 9 напротив выходных отверстий трубчатых каналов 8 (см. фиг.7). В транспортном положении (до отстыковки РЛА от ракеты - носителя) кожух 2 сложен и притянут к корпусу 1 закрепленными на кольце 10 шнурами 11, количество которых соответствует количеству трубчатых каналов 8; при этом шнуры расположены напротив выходных отверстий в ложементах вставок 9 трубчатых каналов 8.Figure 4 shows the casing 3 in a folded position: its fixation is provided by
Перед началом работы РД подается команда на пиропатрон 7. Заряд пиропатрона 7 воспламеняется и газообразные продукты его сгорания поступают по трубопроводу 5 через дроссельную шайбу 6 в кольцевой трубчатый канал 4 и далее - в сложенные вместе с кожухом трубчатые каналы 8 до калиброванных отверстий, выполненных во вставках 9, через которые истекают в окружное пространство, при этом давление в трубчатых каналах 8 повышается. Истекающие через отверстия во вставках 9 горячие продукты сгорания пережигают расположенные в ложементах вставок 9 напротив выходных калиброванных отверстий нейлоновые шнуры, притягивающие кольцо 10 к корпусу 1, которые фиксируют ткань кожуха в сложенном состоянии, после чего под действием давления трубчатые каналы 8, скрепленные с тканью кожуха 3, распрямляются, разворачивая кожух 3 в рабочее положение. После запуска РД высокотемпературные газообразные продукты сгорания топлива, поступающие из сопла РД, заполняют пространство внутри кожуха 3 с давлением, соответствующим статическому давлению на граничной линии тока струи, проходящей через кромку открытого основания кожуха.Before starting the taxiway, a command is issued to the
При этом проекция на продольную ось РЛА результирующей силы от давления, действующего на боковую поверхность конического кожуха 3, направлена от большего его основания к меньшему открытому основанию, что обеспечивает стабильное удержание кожуха 3 в раскрытом рабочем положении. Это же давление, воздействуя на замыкающее большее основание поверхности корпуса 1 РЛА, создает дополнительную силу тяги ДУ РЛА (донный эффект), что увеличивает удельный импульс двигательной установки.In this case, the projection onto the longitudinal axis of the radar as a result of the pressure acting on the side surface of the conical casing 3 is directed from its larger base to a smaller open base, which ensures stable casing 3 in the open operating position. The same pressure, acting on the closing larger base of the surface of the radar housing 1, creates additional thrust force of the remote control radar (bottom effect), which increases the specific impulse of the propulsion system.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011124225/11A RU2478536C2 (en) | 2011-06-15 | 2011-06-15 | Rocket-propelled vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011124225/11A RU2478536C2 (en) | 2011-06-15 | 2011-06-15 | Rocket-propelled vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011124225A RU2011124225A (en) | 2012-12-20 |
RU2478536C2 true RU2478536C2 (en) | 2013-04-10 |
Family
ID=49152458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011124225/11A RU2478536C2 (en) | 2011-06-15 | 2011-06-15 | Rocket-propelled vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2478536C2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4896848A (en) * | 1984-08-29 | 1990-01-30 | Scott Science And Technology | Satelite transfer vehicle |
RU2094333C1 (en) * | 1995-01-12 | 1997-10-27 | Научно-производственное объединение им.С.А.Лавочкина | Rocket-propelled flying vehicle (versions) and rocket engine |
RU2211358C1 (en) * | 2002-05-06 | 2003-08-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Acceleration engine installation |
-
2011
- 2011-06-15 RU RU2011124225/11A patent/RU2478536C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4896848A (en) * | 1984-08-29 | 1990-01-30 | Scott Science And Technology | Satelite transfer vehicle |
RU2094333C1 (en) * | 1995-01-12 | 1997-10-27 | Научно-производственное объединение им.С.А.Лавочкина | Rocket-propelled flying vehicle (versions) and rocket engine |
RU2211358C1 (en) * | 2002-05-06 | 2003-08-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Acceleration engine installation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011124225A (en) | 2012-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4070243B2 (en) | Deployable divergence for thrusters | |
EP1243783A1 (en) | Pintle injector rocket with expansion-deflection nozzle | |
CN103696878B (en) | A kind of axial symmetry is received and is expanded jet pipe | |
CN103670797A (en) | Solid-liquid scramjet engine | |
EP0683376B1 (en) | Airbreathing propulsion assisted gun-launched projectiles | |
US3192714A (en) | Variable thrust rocket engine incorporating thrust vector control | |
US2972225A (en) | Motor mechanism for missiles | |
IT8322442A1 (en) | EQUIPMENT FOR STORING AND EXPELLING A MEDIUM FLUID SUCH AS A PROPELLENT | |
RU2478536C2 (en) | Rocket-propelled vehicle | |
US7328571B2 (en) | Semi-axisymmetric scramjet flowpath with conformal nozzle | |
JPH0886245A (en) | Scram jet test missile adapted so as to be discharged from gun | |
US3038408A (en) | Combination rocket and ram jet power plant | |
JP2016532809A (en) | Combustion gas injection nozzle for a rocket engine provided with a sealing device between a fixed part and a movable part of the nozzle | |
CN109505711A (en) | It is a kind of for generating the gas-gas mouse device of high temperature ultrasonic quick burning gas | |
CN110195654A (en) | Engine with rotation detonating combustion system | |
US20160102609A1 (en) | Pulse detonation combustor | |
US7571610B2 (en) | Extendible exhaust nozzle bell for a rocket engine | |
US3355891A (en) | Ram jet engine and fuel injection system therefor | |
US3043221A (en) | Rocket propulsion method and means | |
US8938972B2 (en) | Engine apparatus and method for reducing a side load on a flying object | |
US3334485A (en) | Ramjet powered craft | |
RU2362038C1 (en) | Diffuser for testing of rocket engines with nozzles of alternate expansion | |
GB1211192A (en) | Improvements in low drag exhaust nozzle and nacelle arrangement for turbofan engines | |
JP5709260B2 (en) | Pulse rocket motor and flying object | |
CN1385686A (en) | Test of pulse-knocking engine and evolution of ramjet engine air inlet |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20210205 |