RU2488712C2 - Method of operating space engine running on gas fuel - Google Patents
Method of operating space engine running on gas fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2488712C2 RU2488712C2 RU2011130266/06A RU2011130266A RU2488712C2 RU 2488712 C2 RU2488712 C2 RU 2488712C2 RU 2011130266/06 A RU2011130266/06 A RU 2011130266/06A RU 2011130266 A RU2011130266 A RU 2011130266A RU 2488712 C2 RU2488712 C2 RU 2488712C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- helium
- combustion
- combustion chamber
- components
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при разработке ракетных двигателей, работающих на газообразных компонентах топливной смеси.The invention relates to the field of rocket technology and can be used in the development of rocket engines running on gaseous components of the fuel mixture.
В настоящее время наиболее распространенными типами ракетных двигателей являются жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) и ракетные двигатели на твердом топливе (РДТТ) [1]. Организация процессов горения в ракетном двигателе на газообразном топливе может найти применение при создании специальных двигательных установок. В частности, при создании ракетных двигателей малой тяги для увода отработанных ступеней ракет-носителей с занимаемых орбит, перспективным является использование в качестве газообразного топлива газифицированных жидких компонентов гарантийного запаса топлива ЖРД [2].Currently, the most common types of rocket engines are liquid rocket engines (LRE) and solid fuel rocket engines (solid propellant rocket engines) [1]. The organization of combustion processes in a rocket engine using gaseous fuels can be used to create special propulsion systems. In particular, when creating small thrust rocket engines to remove the spent stages of launch vehicles from occupied orbits, it is promising to use gasified liquid components of the guaranteed rocket engine liquid fuel reserve as gaseous fuel [2].
Известен способ организации рабочего процесса в камере сгорания ракетного двигателя [3], в котором используют самовоспламеняющиеся компоненты топлива. При этом их подача в камеру сгорания осуществляется через тангенциальные вводы в соответствующие соосные камеры закручивания двухкомпонентной центробежной форсунки. Закрутка компонентов способствует более полному перемешиванию компонентов топливной смеси и обеспечивает тепловую защиту камеры сгорания. В патенте [4] предложено использование форкамеры (предкамеры) для закрутки и смешения топливной смеси за счет подачи газообразных компонентов с помощью шнека. Для повышения энергетических характеристик ракетных двигателей в [5] предложено использовать газообразный гелий в качестве инертной добавки, снижающей молекулярную массу продуктов сгорания.A known method of organizing a working process in the combustion chamber of a rocket engine [3], in which self-igniting components of the fuel are used. At the same time, they are fed into the combustion chamber through tangential entries into the corresponding coaxial twisting chambers of the two-component centrifugal nozzle. The twisting of the components contributes to a more complete mixing of the components of the fuel mixture and provides thermal protection of the combustion chamber. The patent [4] proposes the use of a prechamber (prechamber) for swirling and mixing the fuel mixture by supplying gaseous components using a screw. To improve the energy characteristics of rocket engines in [5] it was proposed to use gaseous helium as an inert additive that reduces the molecular weight of the combustion products.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является организация процесса сжигания топлива в камере сгорания с использованием вихревого движения для организации процессов смесеобразования и сгорания компонентов топлива [6]. При этом основная часть компонентов подается со стороны соплового блока через форсунки, расположенные равномерно по касательной к окружности под углом 60° к поверхности свода камеры сгорания.The closest in technical essence to the claimed method is the organization of the process of burning fuel in the combustion chamber using vortex motion to organize the processes of mixture formation and combustion of fuel components [6]. In this case, the main part of the components is supplied from the nozzle block side through nozzles located evenly tangentially to the circle at an angle of 60 ° to the surface of the roof of the combustion chamber.
Техническим результатом настоящего изобретения является организация процесса сжигания газообразного топлива, обеспечивающая достижение максимального значения энерго-тяговых характеристик двигательной установки и защиту корпуса камеры сгорания от теплового воздействия со стороны зоны горения при минимизации габаритов конструкции.The technical result of the present invention is the organization of the process of burning gaseous fuels, ensuring the achievement of the maximum value of the energy-traction characteristics of the propulsion system and the protection of the combustion chamber housing from thermal effects from the combustion zone while minimizing the dimensions of the structure.
Технический результат достигается тем, что в камере сгорания космической двигательной установки на газообразном топливе топливные компоненты закручивают посредством их тангенциального ввода в камеру сгорания со стороны сопловой крышки двигателя. Газообразные горючее и окислитель предварительно перемешивают в форкамере с газообразным гелием и порошком алюминия со средним размером частиц не более 10 мкм, причем массовые доли компонентов топливной смеси (горючее, окислитель, порошок алюминия и гелий) находятся в соотношении, соответственноThe technical result is achieved in that in the combustion chamber of a space propulsion system using gaseous fuel, the fuel components are twisted by means of their tangential entry into the combustion chamber from the nozzle side of the engine cover. The gaseous fuel and oxidizing agent are pre-mixed in a prechamber with helium gas and aluminum powder with an average particle size of not more than 10 μm, and the mass fractions of the components of the fuel mixture (fuel, oxidizing agent, aluminum powder and helium) are in the ratio, respectively
zf/zox/zAl/zHe=0.10/0.45/0.09/0.36z f / z ox / z Al / z He = 0.10 / 0.45 / 0.09 / 0.36
для топлива керосин+кислород,for fuel kerosene + oxygen,
zf/zox/zAl/zHe=0.11/0.55/0.11/0.23z f / z ox / z Al / z He = 0.11 / 0.55 / 0.11 / 0.23
для топлива водород+кислород,for fuel hydrogen + oxygen,
где zf - массовая доля горючего;where z f is the mass fraction of fuel;
zox - массовая доля окислителя;z ox is the mass fraction of the oxidizing agent;
zAl - массовая доля порошка алюминия;z Al is the mass fraction of aluminum powder;
zHe - массовая доля гелия.z He is the mass fraction of helium.
Ввод гелия в форкамеру осуществляют из системы вытеснения топливных баков ЖРД, а газообразные горючее и окислитель получают газификацией гарантийного запаса жидких компонентов в топливных баках ЖРД, причем наряду с перечисленными традиционными компонентами (керосин, водород) используют и другие углеводородные соединения, например, метан, бутан, пропан.Helium is introduced into the prechamber from the liquid fuel engine fuel tank displacement system, and gaseous fuel and oxidizing agent are obtained by gasification of the guaranteed supply of liquid components in the liquid fuel engine tanks, and other hydrocarbon compounds, for example, methane, butane, are used along with the listed traditional components (kerosene, hydrogen) propane.
Достижение положительного эффекта изобретения обеспечивается следующими факторами.The achievement of the positive effect of the invention is provided by the following factors.
1. Применение предварительного перемешивания компонентов топлива в форкамере (предкамере) с инертным газообразным гелием и порошком алюминия обеспечивает более однородную топливную смесь.1. The use of preliminary mixing of the fuel components in the prechamber (prechamber) with inert gaseous helium and aluminum powder provides a more uniform fuel mixture.
2. Подача закрученного потока со стороны сопла позволяет, сократить габариты камеры сгорания и организует эффективную тепловую защиту стенок камеры сгорания.2. The filing of a swirling flow from the nozzle side allows one to reduce the dimensions of the combustion chamber and organize effective thermal protection of the walls of the combustion chamber.
3. Использование при горении смеси порошка алюминия увеличивает температуру в камере сгорания T, что обеспечивает устойчивое горение топлива при содержании инертного разбавителя (гелия) zHе>масс.%.3. Using a mixture of aluminum powder during combustion increases the temperature in the combustion chamber T, which ensures stable combustion of the fuel with an inert diluent (helium) z He > wt.%.
4. Использование в процессе горения порошка алюминия дисперсностью не менее 10 мкм позволяет добиться высокой полноты сгорания алюминия.4. The use of aluminum powder in the combustion process with a dispersion of not less than 10 microns makes it possible to achieve high completeness of combustion of aluminum.
5. Добавление в топливную смесь инертного газообразного гелия уменьшает молекулярную массу рабочего тела и увеличивает значение удельного импульса тяги, [1]:5. The addition of an inert gaseous helium to the fuel mixture reduces the molecular mass of the working fluid and increases the specific thrust impulse, [1]:
где Iуд - удельный импульс тяги;where I beats - specific impulse of thrust;
T - температура в камере сгорания;T is the temperature in the combustion chamber;
М - молекулярная масса рабочего тела.M is the molecular weight of the working fluid.
6. Применение для работы двигателя газифицированных компонентов жидкого топлива из гарантийных запасов ЖРД и газообразного гелия из системы вытеснения топливных баков позволяет добиться более полной их утилизации, что повышает энерго-массовые характеристики двигателя.6. The use for the operation of the engine of gasified components of liquid fuel from the guaranteed reserves of liquid propellant rocket engines and gaseous helium from the system of displacing fuel tanks allows for more complete utilization of them, which increases the energy-mass characteristics of the engine.
Сущность изобретения поясняется схемой (Фиг.1), где представлен способ организации рабочего процесса в космической двигательной установке на газообразном топливе. Цифрами обозначено: 1. - корпус камеры сгорания; 2. - сопло; 3. - бак горючего; 4. - бак окислителя; 5. - форкамера; 6. - периферийный тангенциальный завихритель. Реализация способа осуществляется следующим образом. Предварительно газифицированные компоненты топлива (горючее и окислитель) совместно с газообразным гелием из системы вытеснения подаются в форкамеру смешения. Одновременно в эту же форкамеру поступает порошок алюминия дисперсностью не менее 10 мкм. Из форкамеры смесь через периферийный тангенциальный завихритель поступает в камеру сгорания со стороны сопловой крышки по направлению к головной части камеры. Двигаясь по спирали вдоль стенки камеры сгорания в сторону головной части подготовленная к сжиганию смесь нагревается. Воспламенение уже нагретой смеси, происходит при развороте потока в области головной крышки камеры сгорания. Горящая часть потока занимает центральную часть полости камеры в области оси двигательной установки. Одновременно, нагреваясь, периферийная часть потока смеси защищает стенки камеры сгорания от теплового воздействия со стороны горящей части потока из осевой области двигателя.The invention is illustrated in the diagram (Figure 1), which presents a method of organizing a work process in a space propulsion system using gaseous fuel. The numbers indicate: 1. - the housing of the combustion chamber; 2. - nozzle; 3. - fuel tank; 4. - oxidizer tank; 5. - prechamber; 6. - peripheral tangential swirl. The implementation of the method is as follows. The pre-gasified fuel components (fuel and oxidizer) together with gaseous helium from the displacement system are fed to the mixing chamber. At the same time, aluminum powder with a fineness of at least 10 μm enters the same prechamber. From the prechamber, the mixture through the peripheral tangential swirler enters the combustion chamber from the nozzle cover towards the head of the chamber. Moving in a spiral along the wall of the combustion chamber towards the head part, the mixture prepared for combustion is heated. Ignition of an already heated mixture occurs when the flow turns in the region of the head cover of the combustion chamber. The burning part of the flow occupies the central part of the chamber cavity in the region of the axis of the propulsion system. At the same time, while heating, the peripheral part of the mixture flow protects the walls of the combustion chamber from thermal effects from the burning part of the flow from the axial region of the engine.
Пример реализации 1Implementation Example 1
Для двигательной установки с керосином в качестве горючего и кислородом в качестве окислителя топливная смесь включает керосин, кислород, порошок алюминия и гелий. Оптимальное соотношение массовых долей каждого из компонент (соответственно, zf, zox, zAl и zHе) было определено при анализе результатов параметрических расчетов величины удельного импульса для степени расширения сопла рк/ра=1/0.05 (рк - давление в камере сгорания, ра - наружное давление). Выбор степени расширения обусловлен условиями работы двигателя в космосе на высоте разделения ступеней ракеты - носителя с ЖРД. В расчетах, проведенных по программе «Астра-2» [7], предполагалось, что в данной смеси горючие компоненты (керосин и алюминий) с окислителем (кислород) находятся в стехиометрическом соотношении. Причем, содержание порошка алюминия составляет 20 масс.% от массы газообразных компонентов топлива (керосина и кислорода, требующегося для его сгорания). Для определения оптимального содержания гелия в указанной смеси варьировали его массовую долю zHе. Результаты расчета Iуд от zHе приведены на Фиг.2. Анализ результатов, представленных на фиг.2, показывает, что для состава без алюминия (кривая 1) максимальное значение Iуд=2.77 км/с достигается при zHе=0.37. Для состава с алюминием (кривая 2) максимальное значение Iуд=3.19 км/с достигается при zHe=0.45. Таким образом, введение в данную смесь порошка алюминия увеличивает удельный импульс на 15%. Из этих же графиков видно, что сначала добавление доли гелия в топливной смеси приводит к росту удельного импульса, а затем повышение доли гелия приводит к снижению удельного импульса. Таким образом, оптимальное для данного примера соотношение массовых долей компонент является zf/zox/zAl/zHe=0.10/0.45/0.09/0.36.For a propulsion system with kerosene as fuel and oxygen as an oxidizing agent, the fuel mixture includes kerosene, oxygen, aluminum powder and helium. The optimal ratio of the mass fractions of each component (z f , z ox , z Al and z He , respectively) was determined by analyzing the results of parametric calculations of the specific impulse for the degree of nozzle expansion p k / p a = 1 / 0.05 (p k - pressure in the combustion chamber, p a - external pressure). The choice of the degree of expansion is determined by the operating conditions of the engine in space at the height of the separation of the stages of the carrier rocket with the LRE. In the calculations performed using the Astra-2 program [7], it was assumed that in this mixture the combustible components (kerosene and aluminum) with an oxidizing agent (oxygen) are in a stoichiometric ratio. Moreover, the content of aluminum powder is 20 wt.% Of the mass of the gaseous components of the fuel (kerosene and oxygen required for its combustion). To determine the optimal helium content in this mixture, its mass fraction z He was varied. The results of the calculation of I beats from z He are shown in Figure 2. Analysis of the results presented in figure 2, shows that for the composition without aluminum (curve 1), the maximum value of I beats = 2.77 km / s is achieved at z He = 0.37. For the composition with aluminum (curve 2), the maximum value of I beats = 3.19 km / s is achieved at z He = 0.45. Thus, the introduction of aluminum powder into this mixture increases the specific impulse by 15%. It can be seen from these graphs that, first, the addition of a fraction of helium in the fuel mixture leads to an increase in the specific impulse, and then an increase in the fraction of helium leads to a decrease in the specific impulse. Thus, the ratio of the mass fractions of the components optimal for this example is z f / z ox / z Al / z He = 0.10 / 0.45 / 0.09 / 0.36.
Выбор значения zAl в количестве 20 масс.% обусловлен анализом литературных данных [8] по оптимальному содержанию порошка алюминия для твердых ракетных топлив. Проведенный анализ показывает, что дальнейшее увеличение содержания алюминия приводит к росту двухфазных потерь и, в конечном счете, к снижению Iуд.The choice of z Al in the amount of 20 wt.% Is due to the analysis of published data [8] on the optimal content of aluminum powder for solid rocket fuels. The analysis shows that a further increase in the aluminum content leads to an increase in two-phase losses and, ultimately, to a decrease in I beats .
Наличие оптимального значения zHе в топливной смеси связано с наличием двух альтернативных механизмов влияния добавки гелия на удельный импульс двигателя. С одной стороны, низкая молекулярная масса гелия МHе ведет к уменьшению молекулярной массы смеси М и увеличению Iуд, согласно соотношению (1), а, с другой стороны, гелий является инертным веществом, не участвует в процессе горения, снижает общую температуру в камере как балластное вещество.The presence of the optimal value of z He in the fuel mixture is associated with the presence of two alternative mechanisms of the influence of helium additives on the specific impulse of the engine. On the one hand, the low molecular weight of helium M He leads to a decrease in the molecular weight of the mixture M and an increase in I beats , according to relation (1), and, on the other hand, helium is an inert substance, does not participate in the combustion process, and reduces the overall temperature in the chamber like a ballast substance.
В данном примере реализации 1 максимальное повышение Iуд при совместном влиянии добавок порошка алюминия и гелия в топливную смесь относительно Iуд при zHe=0 и zAl=0 составило 52%.In this
Пример реализации 2.Implementation Example 2.
Для двигательной установки (Фиг.1) в топливную смесь, включающую окислитель - кислород, горючее - водород и порошок алюминия, добавляется инертный разбавитель - гелий Как и в примере реализации 1 соотношение горючего и окислителя выбирается стехиометрическим, доля алюминия составляет 20 масс.% от массы газообразных компонентов топлива (водорода и кислорода, необходимого для его сжигания), а оптимальное соотношение массовых долей каждого из компонент (соответственно, zf, zox, zAl и zHе) было определено при анализе результатов параметрических расчетов величины удельного импульса для степени расширения сопла pк/pa=1/0.05, проведенных по программе «Астра-2». Результаты расчета Iуд от zHе приведены на Фиг.3. Анализ результатов, представленных на Фиг.4, показывает, что для состава без алюминия (кривая 1) максимальное значение Iуд=3.95 км/с достигается при zHe=0.25. Для состава с алюминием (кривая 2) максимальное значение Iуд=4.27 км/с достигается при zHе=0.23. Таким образом, введение в данную смесь порошка алюминия увеличивает удельный импульс на 8%. Из этих же графиков видно, что сначала добавление доли гелия в топливной смеси приводит к росту удельного импульса, а затем повышение доли гелия приводит к снижению удельного импульса. Таким образом, оптимальное для данного примера соотношение массовых долей компонентов является zf/zox/zAl/zHe=0.11/0.55/0.11/0.23.For a propulsion system (FIG. 1), an inert diluent — helium — is added to the fuel mixture including an oxidizing agent — oxygen, fuel — hydrogen, and aluminum powder. As in implementation example 1 — the ratio of fuel to oxidizer is selected stoichiometric, the proportion of aluminum is 20 wt.% Of mass gaseous fuel component (hydrogen and oxygen needed for its combustion), and the optimum ratio of the weight fraction of each component (respectively, f z, z ox, and z Al z Not) was determined by analyzing the results of the parametric pa chetov value for the specific impulse of the expansion nozzle to p / p a = 1 / 0.05, conducted under the "Astra-2". The results of the calculation of I beats from z He are shown in Fig.3. An analysis of the results presented in Figure 4 shows that for the composition without aluminum (curve 1), the maximum value of I beats = 3.95 km / s is achieved at z He = 0.25. For the composition with aluminum (curve 2), the maximum value of I beats = 4.27 km / s is achieved at z He = 0.23. Thus, the introduction of aluminum powder into this mixture increases the specific impulse by 8%. It can be seen from these graphs that, first, the addition of a fraction of helium in the fuel mixture leads to an increase in the specific impulse, and then an increase in the fraction of helium leads to a decrease in the specific impulse. Thus, the ratio of the mass fractions of the components optimal for this example is z f / z ox / z Al / z He = 0.11 / 0.55 / 0.11 / 0.23.
В данном примере реализации 2 максимальное повышение Iуд при совместном влиянии добавок порошка алюминия и гелия в топливную смесь относительно Iуд при zHе=0 и zAl=0 составило 22%.In this
Пример реализации 3.Implementation Example 3.
В качестве горючего в топливной смеси могут использоваться и другие углеводороды. В частности для двигательной установки (Фиг.1) в топливную смесь, включающую окислитель - кислород, горючее - метан и порошок алюминия, добавляется инертный разбавитель - гелий. Как и в примере реализации 1 соотношение горючего и окислителя выбирается стехиометрическим, доля алюминия составляет 20 масс.% от массы газообразных компонентов топлива (метана и кислорода, необходимого для его сжигания), а оптимальное соотношение массовых долей каждого из компонент (соответственно, zf, zox, zAl и zHе) было определено при анализе результатов параметрических расчетов величины удельного импульса для степени расширения сопла рк/ра=1 /0.05, проведенных по программе «Астра-2». Результаты расчета Iуд от zHе приведены на фиг.3. Анализ результатов, представленных на Фиг.4, показывает, что для состава без алюминия (кривая 1) максимальное значение Iуд=3.71 км/с достигается при zHe=0.25. Для состава с алюминием (кривая 2) максимальное значение Iуд=3.93 км/с достигается при zHе=0.25. Таким образом, введение в данную смесь порошка алюминия увеличивает удельный импульс на 5%. Из этих же графиков видно, что сначала добавление доли гелия в топливной смеси приводит к росту удельного импульса, а затем повышение доли гелия приводит к снижению удельного импульса. Таким образом, оптимальное для данного примера соотношение массовых долей компонент является zf/zox/zAl/zHе=0.11/0.53/0.11/0.25.Other hydrocarbons may also be used as fuel in the fuel mixture. In particular, for a propulsion system (FIG. 1), an inert diluent, helium, is added to the fuel mixture, which includes an oxidizing agent - oxygen, fuel - methane and aluminum powder. As in implementation example 1, the ratio of fuel and oxidizing agent is chosen stoichiometrically, the proportion of aluminum is 20 wt.% Of the mass of the gaseous components of the fuel (methane and oxygen required for its combustion), and the optimal ratio of the mass fractions of each component (respectively, z f , z ox , z Al and z Hе ) were determined by analyzing the results of parametric calculations of the specific impulse for the degree of expansion of the nozzle p k / p a = 1 / 0.05, carried out according to the Astra-2 program. The calculation results of I beats from z He are shown in figure 3. An analysis of the results presented in Figure 4 shows that for the composition without aluminum (curve 1), the maximum value of I beats = 3.71 km / s is achieved at z He = 0.25. For the composition with aluminum (curve 2), the maximum value of I beats = 3.93 km / s is achieved at z He = 0.25. Thus, the introduction of aluminum powder into this mixture increases the specific impulse by 5%. It can be seen from these graphs that, first, the addition of a fraction of helium in the fuel mixture leads to an increase in the specific impulse, and then an increase in the fraction of helium leads to a decrease in the specific impulse. Thus, the ratio of the mass fractions of the components optimal for this example is z f / z ox / z Al / z He = 0.11 / 0.53 / 0.11 / 0.25.
В данном примере реализации 3 максимальное повышение Iуд при совместном влиянии добавок порошка алюминия и гелия в топливную смесь относительно Iуд при zHе=0 и zAl=0 составило 26%.In this example of
Приведенные результаты анализа примеров реализации доказывают, что поставленная задача по повышению энерго-массового совершенства (в частности, удельного импульса ракетной системы) с использованием газифицированных компонентов топлива, газообразного гелия из системы вытеснения и порошка алюминия решена.The presented results of the analysis of implementation examples prove that the task to increase energy-mass perfection (in particular, the specific impulse of the rocket system) using gasified fuel components, gaseous helium from the displacement system and aluminum powder has been solved.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Алемасов В.Е. и др. Теория ракетных двигателей: Учебник для студентов машиностроительных специальных вузов/В.Е.Алемасов, А.Ф.Дрегалин, А.П.Тишин; под ред. В.П.Глушко. - М.: Машиностроение, 1980. - 533 с.1. Alemasov V.E. et al. Theory of rocket engines: A textbook for students of engineering special universities / V.E. Alemasov, A.F. Dregalin, A.P. Tishin; under the editorship of V.P. Glushko. - M.: Mechanical Engineering, 1980 .-- 533 p.
2. Белоконов И.В., Круглов Г.Е., Трушляков В.И., Юдинцев В.В. Оценка возможности управляемого схода с орбиты верхней ступени РН "Союз" за счет использования остатков топлива в баках. Всероссийская научно-техническая конференция "Актуальные проблемы ракетно-космической техники и ее роль в устойчивом социально-экономическом развитии общества", посвященная 50-летию образования ЦСКБ и 90-летию со дня рождения Д.И.Козлова. (4/2) Самара. 2009 (с.68-72).2. Belokonov I.V., Kruglov G.E., Trushlyakov V.I., Yudintsev V.V. Evaluation of the possibility of controlled descent from the orbit of the upper stage of the Soyuz launch vehicle through the use of fuel residues in the tanks. All-Russian scientific and technical conference "Actual problems of rocket and space technology and its role in the sustainable socio-economic development of society", dedicated to the 50th anniversary of the founding of the Central Design Bureau and the 90th anniversary of the birth of D. I. Kozlov. (4/2) Samara. 2009 (p. 68-72).
3. Казанкин Ф.А., Кутуев Р.Х., Ларин Е.Г., Мезенин П.Б. Способ организации рабочего процесса в камере жидкостного ракетного двигателя малой тяги: RU 2192556 С2. Российская Федерация//Б.И. 10.11.2002.3. Kazankin F.A., Kutuev R.Kh., Larin E.G., Mezenin P.B. The method of organizing the working process in the chamber of a liquid propulsion thruster: RU 2192556 C2. Russian Federation // B.I. 11/10/2002.
4. Весноватов А.Г., Барсуков О.А. Жидкостной ракетный двигатель малой тяги и способ запуска жидкостного двигателя малой тяги: RU 2183761 С2. Российская Федерация//Б.И. 20.05.2002.4. Vesnovatov A.G., Barsukov O.A. Liquid thruster and method for starting a liquid thruster: RU 2183761 C2. Russian Federation // B.I. 05/20/2002.
5. Чванов В.А., Архангельский В.И., Клепиков И.А., Стернин Л.Е., Хазов В.Н., Коновалов С.Г., Каторин Б.И. Жидкостной ракетный двигатель на топливе, содержащим гелиевую добавку: RU 2273754 С2. Российская Федерация//Б.И. 20.03.2005.5. Chvanov V.A., Arkhangelsky V.I., Klepikov I.A., Sternin L.E., Khazov V.N., Konovalov S.G., Katorin B.I. Liquid propellant rocket engine containing helium additive: RU 2273754 C2. Russian Federation // B.I. 03/20/2005.
6. Тимошенко И.К. Вихревой ракетный двигатель: RU 2300007 С1. Российская Федерация//Б.И. 27.05.2007.6. Timoshenko I.K. Vortex rocket engine: RU 2300007 C1. Russian Federation // B.I. 05/27/2007.
7. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов /Г.Б.Синярев, Н.А.Ватолин, Б.Г.Трусов, Г.К.Моисеев. М.: Наука, 1982. - 263 с.7. The use of computers for thermodynamic calculations of metallurgical processes / G. B. Sinyarev, N. A. Watolin, B. G. Trusov, G. K. Moiseev. M .: Nauka, 1982.- 263 p.
8. А.В.Алиев и др. Внутренняя баллистика РДТТ / А.В.Алиев, Г.Н.Амарантов, В.Ф.Ахмадеев, под ред. А.М.Липанова, Ю.М.Милехина Серия: Справочная б-ка разработчика-исследов. - М: Машиностроение, 2007, - 501 с.8. A.V. Aliev et al. Internal ballistics of solid propellant rocket engines / A.V. Aliev, G.N. Amarantov, V.F. Akhmadeev, ed. A.M. Lipanova, Yu.M. Milekhina Series: Reference book of a developer-researcher. - M: Engineering, 2007, - 501 p.
Claims (2)
zf/zox/zAl/zHe=0,10/0,45/0,09/0,36
для топлива керосин + кислород,
zf/zox/zAl/zHe=0,11/0,55/0,11/0.23
для топлива водород + кислород,
где zf - массовая доля горючего;
zox - массовая доля окислителя;
zAl - массовая доля порошка алюминия;
zHe - массовая доля гелия,
ввод гелия в форкамеру осуществляют из системы вытеснения топливных баков ЖРД, а газообразные горючее и окислитель получают газификацией гарантийного запаса жидких компонентов в топливных баках ЖРД.1. A method of organizing a working process in a space propulsion system using gaseous fuel, comprising swirling the fuel components by tangentially introducing them into the combustion chamber from the nozzle side of the engine cover, characterized in that the gaseous fuel and oxidizing agent are pre-mixed in a prechamber with helium gas and aluminum powder with the average particle size of not more than 10 microns, and the mass fractions of the components of the fuel mixture - fuel, oxidizer, aluminum powder, helium are in the ratio
z f / z ox / z Al / z He = 0.10 / 0.45 / 0.09 / 0.36
for fuel kerosene + oxygen,
z f / z ox / z Al / z He = 0.11 / 0.55 / 0.11 / 0.23
for fuel hydrogen + oxygen,
where z f is the mass fraction of fuel;
z ox is the mass fraction of the oxidizing agent;
z Al is the mass fraction of aluminum powder;
z He is the mass fraction of helium,
helium is introduced into the prechamber from the liquid fuel tank displacement system, and gaseous fuel and oxidizing agent are obtained by gasification of the guaranteed supply of liquid components in the liquid fuel engine fuel tanks.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011130266/06A RU2488712C2 (en) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | Method of operating space engine running on gas fuel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011130266/06A RU2488712C2 (en) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | Method of operating space engine running on gas fuel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011130266A RU2011130266A (en) | 2013-01-27 |
RU2488712C2 true RU2488712C2 (en) | 2013-07-27 |
Family
ID=48805321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011130266/06A RU2488712C2 (en) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | Method of operating space engine running on gas fuel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2488712C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2578236C1 (en) * | 2015-02-18 | 2016-03-27 | Александр Иванович Рудаков | Method of generating engine thrust and engine design |
RU2591391C1 (en) * | 2015-06-29 | 2016-07-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) | Vortex low-thrust rocket engine on gas fuel |
RU2684765C1 (en) * | 2018-02-26 | 2019-04-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Method of stabilization of combustion process in its combustion chamber and apparatus for realizing said method |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1264870B (en) * | 1965-10-21 | 1968-03-28 | Boelkow Gmbh | Liquid rocket engine |
US4326377A (en) * | 1980-01-18 | 1982-04-27 | Rockwell International Corporation | Injection shut-off valve for regenerative injection |
FR2640322A1 (en) * | 1988-12-09 | 1990-06-15 | Europ Propulsion | Rocket motor, or combined motor for a space vehicle with an essentially closed auxiliary hydraulic circuit |
RU2183761C2 (en) * | 2000-05-11 | 2002-06-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Liquid-propellant thruster and method of starting such thruster |
RU2273754C2 (en) * | 2004-03-09 | 2006-04-10 | ОАО "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Liquid-propellant rocket engine operating on fuel containing helium additive |
RU2300007C1 (en) * | 2006-01-25 | 2007-05-27 | Игорь Константинович Тимошенко | Vortex rocket motor |
-
2011
- 2011-07-20 RU RU2011130266/06A patent/RU2488712C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1264870B (en) * | 1965-10-21 | 1968-03-28 | Boelkow Gmbh | Liquid rocket engine |
US4326377A (en) * | 1980-01-18 | 1982-04-27 | Rockwell International Corporation | Injection shut-off valve for regenerative injection |
FR2640322A1 (en) * | 1988-12-09 | 1990-06-15 | Europ Propulsion | Rocket motor, or combined motor for a space vehicle with an essentially closed auxiliary hydraulic circuit |
RU2183761C2 (en) * | 2000-05-11 | 2002-06-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Liquid-propellant thruster and method of starting such thruster |
RU2273754C2 (en) * | 2004-03-09 | 2006-04-10 | ОАО "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Liquid-propellant rocket engine operating on fuel containing helium additive |
RU2300007C1 (en) * | 2006-01-25 | 2007-05-27 | Игорь Константинович Тимошенко | Vortex rocket motor |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2578236C1 (en) * | 2015-02-18 | 2016-03-27 | Александр Иванович Рудаков | Method of generating engine thrust and engine design |
RU2591391C1 (en) * | 2015-06-29 | 2016-07-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) | Vortex low-thrust rocket engine on gas fuel |
RU2684765C1 (en) * | 2018-02-26 | 2019-04-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Method of stabilization of combustion process in its combustion chamber and apparatus for realizing said method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011130266A (en) | 2013-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Arat et al. | Effect of using Hydroxy–CNG fuel mixtures in a non-modified diesel engine by substitution of diesel fuel | |
Qi et al. | A review on ammonia-hydrogen fueled internal combustion engines | |
Zhou et al. | Toward highly-efficient combustion of ammonia–hydrogen engine: Prechamber turbulent jet ignition | |
JP4495213B2 (en) | Gas engine | |
US5582001A (en) | Hybrid rocket combustion enhancement | |
Wu et al. | Experimental investigation of fuel composition and mix-enhancer effects on the performance of paraffin-based hybrid rocket motors | |
CN109630314B (en) | Cold start system and cold start method for air-breathing engine | |
GB2073317A (en) | Hydrogen-oxygen thermochemical combustion initiation | |
Li et al. | Experimental study on the thrust modulation performance of powdered magnesium and CO2 bipropellant engine | |
RU2488712C2 (en) | Method of operating space engine running on gas fuel | |
US20180223769A1 (en) | Catalytic N2O Pilot Ignition System for Upper Stage Scramjets | |
RU2591391C1 (en) | Vortex low-thrust rocket engine on gas fuel | |
Haeseler et al. | Recent developments for future launch vehicle LOX/HC rocket engines | |
RU2742319C1 (en) | Method of operation of a detonation rocket engine | |
Peschka | Hydrogen combustion in tomorrow's energy technology | |
US3153902A (en) | Lithium rocket propellants and process for using the same | |
US20220316374A1 (en) | Reaction and design concept for engines for catalytic control / ergetic triggering (e.g. with metal additives) of the internal velocity (acceleration) and exit velocity with influencing of temperature as well as pressure for improved 5 efficiency and combustion chamber adaptation (treiber-concept) | |
US2993334A (en) | Ignition delay reducing agents for hypergolic rocket fuels | |
Pfeil et al. | Influence of ammonia borane on the stability of a liquid rocket combustor | |
Singh et al. | Addition of Hydrogen to Enhance Ignition Characteristics and Performance of a Rocket Propellant for Application in Detonation Engines | |
RU2767583C1 (en) | Method for feeding a nanodispersed component of a fuel composition into the combustion chamber of a ramjet engine | |
US20130019586A1 (en) | Propulsion method and device comprising a liquid oxidant and a solid compound | |
Tepper et al. | Nano aluminum as a combustion accelerant for kerosene in air breathing systems | |
Goodger | Jet fuels development and alternatives | |
Avwunuketa et al. | Characteristics Investigation of Combustion Properties of Electrofuels For Aerospace Application |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190721 |