RU2524591C1 - Scramjet with pulse detonation combustion chamber and hypersonic jet flow combined with supersonic direct flow in "one-in-one" manner - Google Patents

Scramjet with pulse detonation combustion chamber and hypersonic jet flow combined with supersonic direct flow in "one-in-one" manner Download PDF

Info

Publication number
RU2524591C1
RU2524591C1 RU2012153459/06A RU2012153459A RU2524591C1 RU 2524591 C1 RU2524591 C1 RU 2524591C1 RU 2012153459/06 A RU2012153459/06 A RU 2012153459/06A RU 2012153459 A RU2012153459 A RU 2012153459A RU 2524591 C1 RU2524591 C1 RU 2524591C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion chamber
explosive
conical
circular
detonation
Prior art date
Application number
RU2012153459/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012153459A (en
Inventor
Александр Юрьевич Соколов
Александр Александрович Соколов
Original Assignee
Александр Юрьевич Соколов
Александр Александрович Соколов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Юрьевич Соколов, Александр Александрович Соколов filed Critical Александр Юрьевич Соколов
Priority to RU2012153459/06A priority Critical patent/RU2524591C1/en
Publication of RU2012153459A publication Critical patent/RU2012153459A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2524591C1 publication Critical patent/RU2524591C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention aims at perfection of application of rarefaction formed after reflection of impact wave from working surface of hemispherical resonator (known Hartmann-Sprenger effect). Working rarefaction volume is increased for its filling with water-steam or other gas fuel mix at inflammable concentration. Several explosive volumes are produced with their overlap in aircraft lengthwise direction (in direction of sole degree of freedom). This is done for implementation of self-ignition of fuel mix in closed volume of said explosive volumes which ensures an increase in flame propagation rate in direction of infinite increase. Scramjet incorporates pulsating-detonation conical-circular combustion chamber enveloping the uniflow jet working channel. This combines hypersonic jet flow of said conical-circular combustion chamber with supersonic jet flow of direct-flow channel in the "one-in-one" manner. Said conical-circular combustion chamber has air-steam inflammable fuel mix feed circular nozzle, increased rarefaction volume formation and first explosive intake section that makes second explosive section, section of ahead shock wave braking at the outlet of said combustion chamber, its outer conical surface being aligned with inlet nozzle section of first Laval nozzle tightly connected with second one. Hypersonic and supersonic jet flows get as if combined in the mixing chamber at the joint between said two Laval nozzles. Ignition means ignites explosive fuel mix at engine initial starting period. Thermal change is used to heat and purge the combustion chamber, direct-flow channel and to produce ejection air draft. Detonation starting charge serves to form triple shock wave with necessary interval for engine starting.
EFFECT: perfected design, higher efficiency of scramjet operation.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям реактивным авиационным, ракетным, камера детонационно-пульсирующего сгорания которого способна развивать гиперзвуковые скорости распространения пламени с условным ростом в сторону бесконечного увеличения.The invention relates to engine building, in particular to jet aircraft, rocket engines, the detonation-pulsating combustion chamber of which is capable of developing hypersonic flame propagation velocities with a conditional increase in the direction of infinite increase.

Техническим результатом изобретения является дальнейшее совершенствование и повышение эффективности работы известных детонационно-пульсирующих тяговых модулей, освоение принципиально новой технологии их работы.The technical result of the invention is to further improve and increase the operational efficiency of known detonation-pulsating traction modules, the development of a fundamentally new technology of their work.

Сущность изобретения заключается в дальнейшем совершенствовании технологии использования разреженного пространства, образующегося после отражения ударной волны от рабочей поверхности полусферического резонатора (известный эффект Гартмана-Шпренгера), с тем чтобы увеличить рабочий объем разрежения для последующего его заполнения паровоздушной или другой газовой топливной смесью во взрывоопасной концентрации с целью получения нескольких взрывных объемов подряд с их взаимно усиливающим наложением друг на друга в продольном направлении летательного аппарата (в направлении единственно имеющейся степени свободы), с целью дальнейшего осуществления возможности одновременного самовоспламенения части топливной смеси в замкнутом объеме одного из них, которое обеспечивает условную возможность роста скорости распространения пламени в сторону бесконечного увеличения.The essence of the invention is to further improve the technology of using the rarefied space generated after reflection of a shock wave from the working surface of a hemispherical resonator (the well-known Hartmann-Sprenger effect), in order to increase the working volume of the rarefaction for its subsequent filling with a vapor-air or other gas fuel mixture in explosive concentration with the aim of obtaining several explosive volumes in a row with their mutually reinforcing overlapping in the longitudinal direction SRI aircraft (in the direction of the only available degrees of freedom), with the aim of further possibilities of simultaneous self-ignition portion of the fuel mixture in a closed volume of one of them, which provides the possibility of conditional growth rate of flame propagation in the direction of infinite magnification.

Сущность изобретения заключается также в конструктивном совмещении гиперзвукового реактивного потока от конусно-круговой детонационно-пульсирующей камеры сгорания со сверхзвуковым реактивным потоком проточного воздушного канала летательного аппарата «один в другом», т.е. сверхзвуковой реактивный поток находится внутри гиперзвукового.The invention also consists in constructively combining a hypersonic jet stream from a cone-circular detonation-pulsating combustion chamber with a supersonic jet stream of the one-in-one aircraft air channel, i.e. The supersonic jet stream is inside the hypersonic.

Описание изобретенияDescription of the invention

Известны способы получения тяги в детонационно-пульсирующих тяговых модулях по патентам РФ №94031235, №2066426, №2078974, №22822044, №2034996, расчетно-экспериментальное исследование МАИ к.т.н Ларионова С.Ю., которые отличаются непременным наличием газодинамических резонансных трубок разного количества, неизвестной частотой пульсаций процесса детонации.Known methods for producing traction in detonation-pulsating traction modules according to the patents of the Russian Federation No. 94031235, No. 2066426, No. 2078974, No. 22822044, No. 2034996, calculation-experimental study of the Moscow Aviation Institute candidate of technical sciences S. Larionov, which are distinguished by the indispensable presence of gas-dynamic resonant tubes of different numbers, unknown frequency of pulsations of the detonation process.

Наиболее близким к предлагаемому является тяговый детонационно-пульсирующий модуль, по патенту РФ №2249121 состоящий из резонатора с кольцевым соплом подачи топливной смеси, газогенератора сжигания воздушно топливной смеси, отсеком подачи топлива в продукты сгорания для организации процесса пиролиза, с последующим смешением продуктов пиролиза с воздушным потоком и подачи этой окончательной смеси в резонатор через кольцевое сопло-прототип.Closest to the proposed one is a traction detonation-pulsating module, according to RF patent No. 2249121 consisting of a resonator with an annular nozzle for supplying a fuel mixture, a gas generator for burning the air-fuel mixture, a compartment for supplying fuel to the combustion products for organizing the pyrolysis process, followed by mixing pyrolysis products with air flow and feed this final mixture into the resonator through an annular prototype nozzle.

Основным недостатком известного тягового модуля являются: -The main disadvantage of the known traction module are: -

- заведомо запланированная необходимость потери (выброса в атмосферу) как минимум 50% топливовоздушной смеси.- the deliberately planned need for loss (emission into the atmosphere) of at least 50% of the air-fuel mixture.

- неизвестно влияние разреженной атмосферы на качество работы известного модуля в связи со срывом волны разрежения сразу по срезу резонатора.- it is unknown the effect of a rarefied atmosphere on the performance of the known module in connection with the disruption of the rarefaction wave immediately along the cutoff of the resonator.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение заключается в устранении выше отмеченных недостатков детонационно-пульсирующего тягового модуля-прототипа, а также: -The technical result, the achievement of which this invention is directed, is to eliminate the above noted disadvantages of the detonation-pulsating traction module of the prototype, as well as: -

- в увеличении рабочего объема разрежения для последующего его заполнения паровоздушной или другой взрывоопасной газовой топливной смесью,- to increase the working volume of the vacuum for its subsequent filling with a steam-air or other explosive gas fuel mixture,

- в создании условий одновременного получения нескольких взрывных объемов подряд с их взаимно усиливающим наложением друг на друга,- in creating conditions for the simultaneous production of several explosive volumes in a row with their mutually reinforcing overlapping,

- в возможности осуществления одновременного воспламенения части топливной смеси в замкнутом объеме для получения возможности условного роста скорости распространения пламени в сторону бесконечного увеличения,- the possibility of simultaneous ignition of a part of the fuel mixture in a closed volume to obtain the possibility of a conditional increase in the speed of flame propagation in the direction of infinite increase,

- в создании условий одновременной работы двух параллельных реактивных потоков «один в другом».- in creating the conditions for the simultaneous operation of two parallel reactive flows "one in another."

Намеченный технический результат достигается тем, что гиперзвуковой воздушно-реактивный двигатель создает два параллельно, «один в другом», работающих реактивных потока сгорания паровоздушной топливной смеси.The intended technical result is achieved by the fact that a hypersonic jet engine creates two parallel, “one in another”, working jet flow of combustion of a steam-air fuel mixture.

Один поток - гиперзвуковой, истекающий из конусно-круговой камеры детонационно-пульсирующего сгорания, объемлющей прямоточный воздушный канал летательного аппарата, другой поток - сверхзвуковой истекающий из сопла прямоточного канала, при этом сопло прямоточного канала является внутренней окружностью сопла истечения гиперзвукового потока из конусно-круговой камеры сгорания, в результате чего прямоточный рабочий сверхзвуковой реактивный поток оказывается внутри гиперзвукового рабочего реактивного потока, истекающего из конусно-круговой камеры сгорания. Оба рабочих реактивных потока оказываются как бы в камере смешения в месте стыковки двух сопел Лаваля, в котором образуется вакуумное разрежение усиливающее (дополнительно разгоняющее) реактивный поток, при этом необходимо иметь в виду взаимно поддерживающее эжекционное влияние обоих реактивных потоков друг на друга.One stream is a hypersonic one, flowing out of a cone-circular chamber of detonation-pulsating combustion, enclosing a ramjet air channel of the aircraft, the other stream is a supersonic one, flowing out of a nozzle of a direct-flow channel, while the nozzle of a direct-flow channel is the inner circumference of a nozzle for the outflow of hypersonic flow from a conical-circular chamber combustion, as a result of which a direct-flow working supersonic reactive stream is inside a hypersonic working reactive stream flowing from a cone-cr traction combustor. Both working jet streams appear as if in a mixing chamber at the junction of two Laval nozzles, in which a vacuum rarefaction is formed that enhances (additionally accelerates) the jet stream, and it is necessary to bear in mind the mutually supporting ejection effect of both jet streams on each other.

Конусно-круговая камера детонационно-пульсирующего сгорания имеет смещенное от полусферического резонатора кольцевое сопло подачи увеличенного объема паровоздушной взрывоопасной топливной смеси (или иной) в ее разреженное пространство с использованием известного эффекта (Гартмана-Шпренгера) образования волны разрежения после отражения ударной волны от рабочей поверхности и образования сверхкритического перепада давления в кольцевом сопле полусферического резонатора. Конусная наружная поверхность конусно-круговой камеры сгорания совпадает с входным сопловым участком первого сопла Лаваля, герметично соединенного со вторым, для создания вакуумного разрежения усиливающего (дополнительно разгоняющего) реактивный поток.The conical-circular chamber of detonation-pulsating combustion has an annular nozzle displaced from the hemispherical resonator to supply an increased volume of vapor-air explosive fuel mixture (or other) into its rarefied space using the well-known effect (Hartmann-Sprenger) of the formation of a rarefaction wave after reflection of the shock wave from the working surface and the formation of a supercritical pressure drop in the annular nozzle of a hemispherical resonator. The conical outer surface of the conical circular combustion chamber coincides with the inlet nozzle portion of the first Laval nozzle, hermetically connected to the second, to create a vacuum rarefaction enhancing (additionally accelerating) the reaction stream.

Конусно-круговая камера детонационно-пульсирующего сгорания условно делится по длине на участок L-1 - образующий повышенный объем разрежения и всаса первого взрывного объема топливной смеси, и участок L-2 - образующий второй взрывной объем, в котором создаются термодинамические условия (рост давления и температуры) для одновременного самовоспламенения части топливной смеси в закрытом объеме за счет торможения впередиидущей ударной волны в сопловом участке, на выходе из конусно-круговой камеры сгорания, и за счет давления со стороны первого взрывного объема.The cone-circular chamber of detonation-pulsating combustion is conventionally divided by length into section L-1 - forming an increased rarefaction and suction volume of the first explosive volume of the fuel mixture, and section L-2 - forming a second explosive volume in which thermodynamic conditions are created (pressure increase and temperature) for the simultaneous self-ignition of part of the fuel mixture in a closed volume due to braking of the forward shock wave in the nozzle section, at the exit from the conical-circular combustion chamber, and due to pressure from the side on explosive volume.

Гиперзвуковой, воздушно-реактивный двигатель с детонационно-пульсирующей камерой сгорания имеет два потока подачи воздуха для образования топливной смеси, работающие за счет подпора наружного воздуха во время движения летательного аппарата. Первый поток, идущий из хвостовой части летательного аппарата (возможна подача воздуха и из носовой части), обеспечивает создание взрывоопасной паровоздушной топливной смеси, с одновременной подачей распыленного топлива форсунками в камеру приготовления как для работы конусно-круговой камеры детонационно-пульсирующего горения подающуюся через кольцевое сопло, так и для работы прямоточного реактивного потока подающуюся через систему охлаждения конусно-круговой камеры сгорания и через кольцевое сопло прямоточного канала. Второй поток подачи воздуха осуществляется через прямоточный канал летательного аппарата, в котором предварительно смешавшись и охладившись от распыленного жидкого топлива поданного через форсунки первого каскада подачи топлива, в дальнейшем движении смешивается с паровоздушной взрывоопасной топливной смесью поданной через кольцевое сопло прямоточного канала.A hypersonic, jet engine with a detonation-pulsating combustion chamber has two air flows for the formation of a fuel mixture, working due to the back-up of outside air during the movement of the aircraft. The first flow coming from the tail of the aircraft (air can also be supplied from the bow), provides the creation of an explosive vapor-air fuel mixture, while spraying fuel with nozzles into the cooking chamber as for the operation of a cone-circular chamber of detonation-pulsating combustion fed through an annular nozzle , and for the operation of the direct-flow jet flow fed through the cooling system of the conical-circular combustion chamber and through the annular nozzle of the direct-flow channel. The second air supply stream is carried out through the direct-flow channel of the aircraft, in which, after mixing and cooling from the atomized liquid fuel supplied through the nozzles of the first fuel supply cascade, it is mixed with the vapor-air explosive fuel mixture supplied through the annular nozzle of the direct-flow channel.

В конусно-круговой камере детонационно-пульсирующего сгорания, в полусферической ее части имеются: -In a conical-circular chamber of detonation-pulsating combustion, in its hemispherical part there are: -

- средство зажигания, обеспечивающее воспламенение взрывоопасной топливной смеси в начальный период запуска двигателя,- means of ignition, providing ignition of the explosive fuel mixture in the initial period of starting the engine,

- термический заряд для прогрева и продувки камеры сгорания, прямоточного канала и установления эжекционной тяги воздуха,- thermal charge for heating and purging the combustion chamber, direct-flow channel and establishing an ejection air draft,

- детонационный стартовый заряд для образования тройной ударной волны с необходимым интервалом для запуска двигателя.- detonation starting charge for the formation of a triple shock wave with the necessary interval to start the engine.

Сущность изобретения поясняется чертежами с указанием основных частей, из которых состоит гиперзвуковой, воздушно-реактивный двигатель с детонационно-пульсирующей камерой сгорания.The invention is illustrated by drawings indicating the main parts that make up a hypersonic, jet engine with a detonation-pulsating combustion chamber.

Фиг.1 - продольный разрез летательного аппарата в зоне расположения гиперзвукового, воздушно-реактивного двигателя с детонационно-пульсирующей камерой сгорания.Figure 1 is a longitudinal section of an aircraft in the area of a hypersonic, jet engine with a detonation-pulsating combustion chamber.

1 - корпус конусно-круговой камеры детонационно-пульсирующего сгорания, 2 - рабочий объем камеры сгорания, 3 - средство зажигания топливной смеси, 4 - кольцевое сопло конусно-круговой камеры сгорания, 5 - камера приготовления паровоздушной взрывоопасной топливной смеси, 6 - звено герметично соединенных двух сопел Лаваля, 7 - зона разрежения, 8 - термический заряд для прогрева и продувки камеры сгорания, прямоточного канала и установления эжекционной тяги и подготовки двигателя к запуску, 9 - детонационный стартовый заряд для образования тройной ударной волны с необходимым интервалом для запуска двигателя, 10 - воздухозабор в хвостовой части летательного аппарата, 11 - корпус летательного аппарата, 12 - объем топливного запаса, 13 - прямоточный канал, 14 - первый каскад форсунок подачи распыленного топлива в прямоточный канал, 15 - кольцевое сопло прямоточного канала обеспечивающее подачу паровоздушной топливной смеси, 16 - каскад форсунок подачи распыленного топлива в камеру приготовления паровоздушной топливной смеси, L-1 - участок повышенного объема разрежения и всаса первого взрывного объема топливной смеси, L-2 - участок, образующий второй взрывной объем, в котором создаются термодинамические условия (рост давления и температуры) для одновременного самовоспламенения части топливной смеси в закрытом объеме за счет торможения впередиидущей ударной волны в сопловом участке, на выходе из конусно-круговой камеры сгорания и за счет давления со стороны первого взрывного объема.1 - housing of a conical-circular chamber of detonation-pulsating combustion, 2 - working volume of the combustion chamber, 3 - means for igniting the fuel mixture, 4 - annular nozzle of the conical-circular combustion chamber, 5 - chamber for preparing a vapor-air explosive fuel mixture, 6 - unit of hermetically connected two Laval nozzles, 7 — rarefaction zone, 8 — thermal charge for heating and purging the combustion chamber, ramjet and establishing ejection thrust and preparing the engine for starting, 9 — detonation starting charge for the formation of a triple wave with the necessary interval to start the engine, 10 - air intake in the rear of the aircraft, 11 - aircraft body, 12 - fuel supply, 13 - direct-flow channel, 14 - first cascade of nozzles for spraying fuel into the direct-flow channel, 15 - ring a direct-flow channel nozzle providing the supply of steam-air fuel mixture, 16 — cascade of nozzles for supplying atomized fuel to the chamber for preparing the steam-air fuel mixture, L-1 — portion of the increased rarefaction volume and suction of the first explosive the volume of the fuel mixture, L-2 is the section that forms the second explosive volume, in which thermodynamic conditions (pressure and temperature increase) are created for the simultaneous self-ignition of part of the fuel mixture in the closed volume due to braking of the forward shock wave in the nozzle section, at the exit from the cone circular combustion chamber and due to pressure from the first explosive volume.

Фиг.2 - технологическая цепочка работы гиперзвуковой детонационно-пульсирующей камеры сгорания в цилиндрическом исполнении.Figure 2 - technological chain of operation of a hypersonic detonation-pulsating combustion chamber in a cylindrical design.

зона «С» - зона торможения очередной ударной волны на входе в сопло истечения из камеры сгорания.zone "C" - zone of braking of the next shock wave at the entrance to the nozzle of the expiration from the combustion chamber.

зона «В» - зона очередного закрытого взрывного объема, где образуются повышенные термодинамические условия (давление, температура) и одновременного самовоспламенения части топливной смеси, что способствует условному росту скорости распространения пламени в сторону бесконечного увеличения,zone "B" is the zone of the next closed explosive volume, where the increased thermodynamic conditions (pressure, temperature) and the simultaneous self-ignition of part of the fuel mixture are formed, which contributes to a conditional increase in the speed of flame propagation in the direction of infinite increase,

зона «А» - зона начальной стадии образования ударной волны очередного взрывного объема,zone "A" - the zone of the initial stage of formation of the shock wave of the next explosive volume,

строка I - ударная волна детонационного стартового заряда прошла кольцевое сопло камеры сгорания, оставив за собой разреженный объем, в нем создала сверхкритический перепад давления для всаса топливной смеси в зоне «А», в результате произошло взрывное возгорание, образование ударной волны, полосы горения и волны разрежения,line I - the shock wave of the detonation starting charge passed the annular nozzle of the combustion chamber, leaving a rarefied volume behind it, created a supercritical pressure drop for the suction of the fuel mixture in zone “A”, as a result of which there was an explosive ignition, the formation of a shock wave, a combustion band and a wave rarefaction

строка II - стартовая ударная волна затормозилась в сопловом устройстве зоны «С» на выходе из камеры сгорания, за ней в зоне «В» образовалась зона очередного закрытого взрывного объема зажатая между заторможенной волной в зоне «С» и ударной волной взрывного объема зоны «А».line II - the starting shock wave was braked in the nozzle device of zone “C” at the exit from the combustion chamber, behind it in zone “B” a zone of the next closed explosive volume was formed between the braked wave in zone “C” and the shock wave of the explosive volume of zone “A” ".

строки III, IV, V - дальнейшее продвижение взрывных объемов по всем технологическим зонам с образованием зоны разрежения в зоне «Д» строки IV, V при прохождении реактивного потока через нее.lines III, IV, V - further advancement of explosive volumes across all technological zones with the formation of a rarefaction zone in zone “D” of lines IV, V when the reactive stream passes through it.

Принцип работы гиперзвукового, воздушно-реактивного двигателя с детонационно-пульсирующей камерой сгорания, с совмещением гиперзвукового реактивного потока со сверхзвуковым прямоточным «один в другом».The principle of operation of a hypersonic, jet engine with a detonation-pulsating combustion chamber, combining a hypersonic jet stream with a supersonic once-through “one in another”.

Летательный аппарат, оснащенный гиперзвуковым, воздушно-реактивным двигателем с детонационно-пульсирующей камерой сгорания, с совмещением гиперзвукового реактивного потока со сверхзвуковым прямоточным «один в другом» способен осуществлять наземный старт без отделяющегося отсека двигателя ускорителя при использовании паровоздушной, взрывоопасной концентрации, топливной смеси (например, с содержанием паров керосина в 1,5-7,5% от объема смеси) или иной смеси газов. Старт обеспечивается включением термического заряда 8, находящегося в полусферическом резонаторе рабочего объема конусно-круговой камеры сгорания 2, при этом производится прогрев, продувка и подготовка камеры сгорания к запуску, продувка части прямоточного канала 13 и звена сопел Лаваля 6. Во время продувки идет подготовка паровоздушной топливной смеси за счет подсоса воздуха через воздухозабор 10, подачи топлива каскадом форсунок 16 в камеру приготовления топливной смеси 5 и за счет эжекции осуществляется предварительный подсос воздуха в конусно-круговую камеру сгорания 2 через кольцевое сопло 4. После отработки термического заряда 8 включается детонационно-стартовый заряд 9 для образования трех импульсов ударной волны с необходимыми интервалами, которые и образуют начальные периоды разрежения в зоне «А» для подсоса паровоздушной взрывоопасной топливной смеси, заполняющей через кольцевое сопло 4 всю зону «А», где тут же она и воспламеняется от средства детонации (зажигания) 3, образовавшаяся при этом ударная волна с фронтом пламени и волной разрежения, пройдя кольцевое сопло 4, за собой снова образует сверхкритический перепад давления и обеспечивает подсос очередного объема топливной смеси в зону «А», который и воспламеняется тут же, а перед собой имея в зоне «В» свой объем топливной смеси и заторможенную во входном конфузоре сопла Лаваля 6 предшествующую ударную волну. В результате в зоне «В» создалась зона закрытого взрывного объема, где образуются повышенные термодинамические условия (давление, температура), способствующие одновременному самовоспламенению части топливной смеси, что ведет к условному росту скорости распространения пламени в сторону бесконечности. Далее описанный цикл внутри конусно-круговой камеры сгорания повторяется, а гиперзвуковая ударная волна из зоны «С», войдя в зону «Д», осуществляет внутреннюю эжекцию потока топливной смеси из прямоточного канала 13, который, смешавшись с распыленным топливом от каскада форсунок 14 и с парами топлива от кольцевого сопла 15 прямоточного канала 13, подошел к месту своего сверхзвукового сгорания и смешения двух реактивных потоков от конусно-круговой камеры сгорания и от прямоточного канала. Смешанный и взаимно усиленный реактивный поток дополнительно ускоряется в зоне разрежения 7 стыковки двух сопел Лаваля.An aircraft equipped with a hypersonic, jet engine with a detonation-pulsating combustion chamber, combining a hypersonic jet stream with supersonic once-through “one in another” is capable of ground launch without a separate compartment of the accelerator engine using a vapor-air, explosive concentration, fuel mixture (for example , with a vapor content of kerosene in 1.5-7.5% of the volume of the mixture) or another mixture of gases. The start is provided by turning on the thermal charge 8, which is located in the hemispherical resonator of the working volume of the cone-circular combustion chamber 2, while heating, purging and preparing the combustion chamber for start-up, purging part of the direct-flow channel 13 and the link of the Laval nozzles 6. During the purging, steam-air preparation of the fuel mixture due to the suction of air through the air intake 10, the supply of fuel by a cascade of nozzles 16 to the chamber for preparing the fuel mixture 5 and due to ejection, a preliminary suction of air is carried out in a conical-circular combustion chamber 2 through an annular nozzle 4. After working out the thermal charge 8, the detonation-starting charge 9 is turned on to generate three shock wave pulses with the necessary intervals, which form the initial rarefaction periods in zone “A” for suction of the vapor-air explosive fuel mixture, filling through the annular nozzle 4 the entire zone “A”, where it is immediately ignited by means of detonation (ignition) 3, the shock wave formed with the flame front and rarefaction wave, passing through the annular 4, behind it again forms a supercritical pressure drop and ensures the suction of the next volume of the fuel mixture into zone “A”, which ignites immediately, and in front of it in zone “B” has its own volume of the fuel mixture and is blocked in the inlet confuser of the Laval nozzle 6 preceding shock wave. As a result, a zone of closed explosive volume was created in zone “B”, where increased thermodynamic conditions (pressure, temperature) are formed that contribute to the simultaneous self-ignition of part of the fuel mixture, which leads to a conditional increase in the speed of flame propagation towards infinity. Further, the described cycle inside the conical-circular combustion chamber is repeated, and the hypersonic shock wave from zone “C”, entering zone “D”, carries out internal ejection of the flow of the fuel mixture from the direct-flow channel 13, which, mixed with atomized fuel from the cascade of nozzles 14 and with fuel vapors from the annular nozzle 15 of the direct-flow channel 13, he approached the place of his supersonic combustion and mixing of two reactive streams from the conical-circular combustion chamber and from the direct-flow channel. The mixed and mutually enhanced reactive stream is additionally accelerated in the rarefaction zone 7 of the joint of two Laval nozzles.

Заявленное решение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как оно характеризуется новой совокупностью признаков, таких как:The claimed solution meets the criterion of "inventive step", as it is characterized by a new set of features, such as:

- устранением заведомо запланированныхе 50% потерь выброса в атмосферу топливной смеси,- the elimination of the planned 50% loss of emissions of the fuel mixture into the atmosphere,

- созданием условий одновременного получения нескольких взрывных объемов подряд в пределах объема камеры сгорания с возможностью их взаимноусиливающим наложением друг на друга,- the creation of conditions for the simultaneous receipt of several explosive volumes in a row within the volume of the combustion chamber with the possibility of their mutually reinforcing overlapping,

- осуществлением одновременного воспламенения части топливной смеси в замкнутом объеме для получения возможности условного роста скорости в сторону бесконечного увеличения,- the implementation of the simultaneous ignition of part of the fuel mixture in a closed volume to obtain the possibility of a conditional increase in speed in the direction of infinite increase,

- создание возможности одновременной работы двух параллельных реактивных потоков «один в другом».- creating the possibility of simultaneous operation of two parallel reactive flows "one in another."

Claims (2)

1. Гиперзвуковой воздушно-реактивный двигатель имеет детонационно-пульсирующую конусно-круговую камеру сгорания, объемлющую прямоточный реактивный рабочий канал в результате чего происходит совмещение гиперзвукового рабочего реактивного потока конусно-круговой камеры сгорания со сверхзвуковым рабочим реактивным потоком прямоточного канала «один в другом», конусно-круговая детонационно-пульсирующая камера сгорания имеет кольцевое сопло подачи паровоздушной взрывоопасной топливной смеси, участок образования повышенного объема разрежения и всаса первого взрывного объема, участок, образующий второй взрывной объем, участок торможения впередиидущей ударной волны на выходе из конусно-круговой камеры сгорания, совпадение наружной конусной поверхности конусно-круговой камеры сгорания с входным сопловым участком первого сопла Лаваля, герметично соединенного со вторым, образующим в месте стыковки двух сопел Лаваля камеру смешения гиперзвукового и сверхзвукового рабочих реактивных потоков, средство зажигания, обеспечивающее воспламенение взрывоопасной топливной смеси в начальный период запуска двигателя, термический заряд для прогрева и продувки камеры сгорания, прямоточного канала и установления эжекционной тяги воздуха, детонационный стартовый заряд для образования тройной ударной волны с необходимым интервалом для запуска двигателя, два потока подачи воздуха, для образования топливной смеси, работающие за счет подпора наружного воздуха во время движения летательного аппарата, первый поток, идущий из хвостовой части летательного аппарата, обеспечивает создание взрывоопасной паровоздушной топливной смеси, с одновременной подачей распыленного топлива каскадом форсунок в камеру приготовления, как для работы конусно-круговой камеры детонационно-пульсирующего горения, подающейся через кольцевое сопло, так и для работы прямоточного реактивного потока подающейся через систему охлаждения конусно-круговой камеры сгорания и через кольцевое сопло прямоточного канала, второй поток подачи воздуха осуществляется через прямоточный канал летательного аппарата, в котором, предварительно смешавшись и охладившись от распыленного жидкого топлива, поданного через форсунки первого каскада подачи топлива, в дальнейшем движении смешивается с паровоздушной взрывоопасной топливной смесью, поданной через кольцевое сопло прямоточного канала.1. The hypersonic jet engine has a detonation-pulsating conical circular combustion chamber enclosing a ramjet working channel, as a result of which the hypersonic working jet stream of the conical circular combustion chamber and the one-in-one supersonic working jet flow of the ramjet are conical The circular detonation-pulsating combustion chamber has an annular nozzle for supplying a vapor-air explosive fuel mixture, a section for the formation of an increased volume p vzrezheniya and suction of the first explosive volume, the section forming the second explosive volume, the braking section of the forward shock wave at the exit of the conical-circular combustion chamber, the coincidence of the outer conical surface of the conical-circular combustion chamber with the inlet nozzle section of the first Laval nozzle, hermetically connected to the second, forming at the junction of two Laval nozzles a mixing chamber for hypersonic and supersonic working jet streams, an ignition tool that provides ignition of an explosive fuel with Mesi in the initial period of engine start-up, thermal charge for heating and purging the combustion chamber, direct-flow channel and establishing ejection air draft, detonation starting charge for the formation of a triple shock wave with the necessary interval for starting the engine, two air supply flows, for the formation of the fuel mixture, working due to the supply of outside air during the movement of the aircraft, the first stream coming from the tail of the aircraft, creates an explosive vapor-air the fuel mixture, with the simultaneous supply of atomized fuel by a cascade of nozzles into the cooking chamber, both for the operation of the conical-circular chamber of detonation-pulsating combustion, supplied through the annular nozzle, and for the operation of the direct-flow jet flow supplied through the cooling system of the conical-circular combustion chamber and through a direct-flow channel nozzle, a second air supply stream is carried out through the direct-flow channel of the aircraft, in which, having previously been mixed and cooled from the sprayed grease fuel supplied through the nozzles of the first cascade of fuel supply, in the further movement is mixed with a vapor-air explosive fuel mixture supplied through an annular nozzle of a direct-flow channel. 2. Гиперзвуковой воздушно-реактивный двигатель по п.1, отличающийся тем, что конусно-круговая камера детонационно-пульсирующего сгорания имеет зону осуществления возможности одновременного самовоспламенения части топливной смеси в замкнутом объеме второго взрывного объема, находящегося между первым взрывным объемом и заторможенной впередиидущей ударной волной на выходе из сопла камеры сгорания, которое обеспечивает условную возможность роста скорости распространения пламени в сторону бесконечного увеличения. 2. The hypersonic jet engine according to claim 1, characterized in that the conical-circular chamber of detonation-pulsating combustion has a zone for realizing the possibility of simultaneous self-ignition of a part of the fuel mixture in a closed volume of a second explosive volume located between the first explosive volume and inhibited by the forward shock wave at the exit from the nozzle of the combustion chamber, which provides a conditional possibility of increasing the speed of flame propagation in the direction of infinite increase.
RU2012153459/06A 2012-12-11 2012-12-11 Scramjet with pulse detonation combustion chamber and hypersonic jet flow combined with supersonic direct flow in "one-in-one" manner RU2524591C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153459/06A RU2524591C1 (en) 2012-12-11 2012-12-11 Scramjet with pulse detonation combustion chamber and hypersonic jet flow combined with supersonic direct flow in "one-in-one" manner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153459/06A RU2524591C1 (en) 2012-12-11 2012-12-11 Scramjet with pulse detonation combustion chamber and hypersonic jet flow combined with supersonic direct flow in "one-in-one" manner

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012153459A RU2012153459A (en) 2014-06-20
RU2524591C1 true RU2524591C1 (en) 2014-07-27

Family

ID=51213579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012153459/06A RU2524591C1 (en) 2012-12-11 2012-12-11 Scramjet with pulse detonation combustion chamber and hypersonic jet flow combined with supersonic direct flow in "one-in-one" manner

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2524591C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573425C1 (en) * 2014-08-07 2016-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Combustion in hypersonic air jet engine
RU2752817C1 (en) * 2020-12-16 2021-08-06 Общество с ограниченной ответственностью «Васп Эйркрафт» Pulsating detonation jet engine
RU2791785C1 (en) * 2021-12-10 2023-03-13 Анатолий Михайлович Криштоп Detonating intermittent air-jet engine of krishtop (diajek) and method of its functioning (versions)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3604211A (en) * 1969-09-12 1971-09-14 John N Ghougasian Combined pulse jet and variable ram jet engine
FR2043647B1 (en) * 1969-05-24 1974-09-20 Messerschmitt Boelkow Blohm
RU2034996C1 (en) * 1993-10-11 1995-05-10 Владимир Федорович Антоненко Method and device for obtaining thrust
RU2142058C1 (en) * 1997-11-18 1999-11-27 Ермишин Александр Викторович Detonation combustion pulse-jet engine
RU2249121C1 (en) * 2003-08-05 2005-03-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Pulsating detonation engine
RU2432483C1 (en) * 2010-02-04 2011-10-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Intermittent detonation engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2043647B1 (en) * 1969-05-24 1974-09-20 Messerschmitt Boelkow Blohm
US3604211A (en) * 1969-09-12 1971-09-14 John N Ghougasian Combined pulse jet and variable ram jet engine
RU2034996C1 (en) * 1993-10-11 1995-05-10 Владимир Федорович Антоненко Method and device for obtaining thrust
RU2142058C1 (en) * 1997-11-18 1999-11-27 Ермишин Александр Викторович Detonation combustion pulse-jet engine
RU2249121C1 (en) * 2003-08-05 2005-03-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Pulsating detonation engine
RU2432483C1 (en) * 2010-02-04 2011-10-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Intermittent detonation engine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573425C1 (en) * 2014-08-07 2016-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Combustion in hypersonic air jet engine
RU2752817C1 (en) * 2020-12-16 2021-08-06 Общество с ограниченной ответственностью «Васп Эйркрафт» Pulsating detonation jet engine
WO2022131959A1 (en) * 2020-12-16 2022-06-23 Общество С Ограниченной Ответственностью "Васп Эйркрафт" Pulse detonation engine
RU2791785C1 (en) * 2021-12-10 2023-03-13 Анатолий Михайлович Криштоп Detonating intermittent air-jet engine of krishtop (diajek) and method of its functioning (versions)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012153459A (en) 2014-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103069142B (en) Multitube valveless pulse-knocking engine
US9816463B2 (en) Ramjet including a detonation chamber and aircraft comprising such a ramjet
US7669406B2 (en) Compact, low pressure-drop shock-driven combustor and rocket booster, pulse detonation based supersonic propulsion system employing the same
US1375601A (en) Propelling device for use on vehicles, marine vessels, or aircraft
CN103899435B (en) A kind of combined type pulse detonation engine detonation chamber
CN107636275A (en) Parallel precombustion-chamber ignition system
US20070180814A1 (en) Direct liquid fuel injection and ignition for a pulse detonation combustor
CN107762661B (en) A kind of pulse-knocking injection ultra-combustion ramjet combined engine
US3626698A (en) Combustion chamber construction and method of operating a combustion chamber
US7685806B2 (en) Method and apparatus for supersonic and shock noise reduction in aircraft engines using pneumatic corrugations
US5224344A (en) Variable-cycle storable reactants engine
CN106640420B (en) A kind of pulse-knocking engine of side air inlet
US5341640A (en) Turbojet engine with afterburner and thrust augmentation ejectors
RU2524591C1 (en) Scramjet with pulse detonation combustion chamber and hypersonic jet flow combined with supersonic direct flow in "one-in-one" manner
US2715813A (en) Fuel injector and flame holder
CN206397619U (en) A kind of pulse-knocking engine of side exhaust
RU2684352C1 (en) Adjustable pulsative gas dynamic detonation resonator output device for draw production
RU2710740C1 (en) Method for formation and combustion of fuel mixture in detonation burning chamber of rocket engine
US20130145746A1 (en) Vortex cannon with enhanced ring vortex generation
US2998705A (en) Pressure gain valveless combustior
RU2315193C1 (en) Ramjet engine with lengthwise heat-mass distribution
CN106640421B (en) A kind of pulse-knocking engine of side exhaust
US2867979A (en) Apparatus for igniting fuels
RU95108829A (en) Combined ramjet engine
US5317866A (en) Free-flying tubular vehicle

Legal Events

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

Effective date: 20151212