RU2567528C2 - Acoustic oscillation generator for supersonic air breather engine combustion chamber - Google Patents
Acoustic oscillation generator for supersonic air breather engine combustion chamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2567528C2 RU2567528C2 RU2013151066/06A RU2013151066A RU2567528C2 RU 2567528 C2 RU2567528 C2 RU 2567528C2 RU 2013151066/06 A RU2013151066/06 A RU 2013151066/06A RU 2013151066 A RU2013151066 A RU 2013151066A RU 2567528 C2 RU2567528 C2 RU 2567528C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- combustion chamber
- flow
- oscillation generator
- fuel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в камере сгорания гиперзвукового воздушно-реактивного двигателя.The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing and can be used in the combustion chamber of a hypersonic jet engine.
Известна камера сгорания гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД) со стабилизатором горения, представляющим собой уступ, расположенный на стенке камеры (патент США № 5097663, кл. F02K 7/10, 1992).A known combustion chamber of a hypersonic ramjet engine (SCJP) with a combustion stabilizer, which is a ledge located on the wall of the chamber (US patent No. 5097663, CL F02K 7/10, 1992).
Недостатком данного устройства являются большие гидравлические потери, в результате чего возникает снижение удельных тяговых характеристик. Косые скачки уплотнения усложняют организацию горения по всему сечению камеры, а также понижают устойчивость пограничного слоя к возмущениям в потоке.The disadvantage of this device is the large hydraulic losses, resulting in a decrease in specific traction characteristics. Oblique shock waves complicate the organization of combustion over the entire cross section of the chamber, and also reduce the stability of the boundary layer to perturbations in the flow.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для стабилизации горения в сверхзвуковом потоке (патент RU 2119118 С1, 20.09.1998), предназначенное для повышения эффективной стабилизации диффузионного горения, содержащее основное сопло, обечайку, трубопровод с дополнительным соплом для подачи жидкого или газообразного горючего.The closest in technical essence to the proposed device is a device for stabilizing combustion in a supersonic flow (patent RU 2119118 C1, 09/20/1998), designed to increase the effective stabilization of diffusion combustion, containing a main nozzle, a shell, a pipe with an additional nozzle for supplying liquid or gaseous fuel.
Основным и главным недостатком этой конструкции является диффузионное горение, которое, как известно, вызывает образование большого количества оксида азота NOx. Кроме того, пламя распространяется в ограниченной приосевой области камеры сгорания, что, вероятно, не в состоянии обеспечить воспламенение значительного количества топлива в невозмущенном потоке. Существует вероятность низкой полноты сгорания в самом стабилизирующем факеле. Необходимы значительные энергозатраты при создании воздушного потока с давлением, достаточным для присоединения границы струи к обечайке.The main and main drawback of this design is diffusion combustion, which, as you know, causes the formation of a large amount of nitric oxide NO x . In addition, the flame propagates in the limited axial region of the combustion chamber, which is probably not able to ignite a significant amount of fuel in the undisturbed stream. There is a possibility of low combustion in the stabilizing torch itself. Significant energy consumption is required when creating an air flow with a pressure sufficient to attach the boundary of the jet to the shell.
Техническим результатом изобретения является снижение выбросов оксидов азота, повышение полноты сгорания топлива как в объеме невозмущенного потока, так и в проточной части самого генератора акустических колебаний, минимизация энергозатрат на создание необходимого давления.The technical result of the invention is to reduce the emissions of nitrogen oxides, increase the completeness of fuel combustion both in the volume of the undisturbed flow and in the flow part of the acoustic oscillator itself, minimizing the energy consumption to create the necessary pressure.
Технический результат предлагаемого технического решения достигается тем, что генератор акустических колебаний, содержащий свечу зажигания, дополнительно содержит топливные сопла, профилированную геометрию проточной части, камеру смешения, вихревую камеру и выходной диффузор, лопаточное закручивающее устройство, сверхзвуковой диффузор.The technical result of the proposed technical solution is achieved by the fact that the acoustic oscillation generator containing the spark plug further comprises fuel nozzles, a profiled geometry of the flow part, a mixing chamber, a swirl chamber and an output diffuser, a blade swirl device, a supersonic diffuser.
Уменьшение концентрации оксидов азота достигается с помощью топливных сопел; повышение полноты сгорания топлива как в объеме невозмущенного потока, так и в проточной части самого генератора акустических колебаний, достигается за счет содержания в геометрии проточной части спрофилированных между собой камеры смешения, вихревой камеры и выходного диффузора, а также лопаточного закручивающего устройства; давление в камере смешения повышается за счет организации процесса сжатия в сверхзвуковом диффузоре.Reducing the concentration of nitrogen oxides is achieved using fuel nozzles; increasing the completeness of fuel combustion both in the volume of the undisturbed flow and in the flow part of the acoustic oscillator generator itself is achieved due to the content of the mixing chamber, the swirl chamber and the outlet diffuser, and the blade swirl device in the geometry of the flow part; the pressure in the mixing chamber rises due to the organization of the compression process in a supersonic diffuser.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на чертеже представлен продольный разрез генератора акустических колебаний для камеры сгорания ГПВРД.The invention is illustrated in the drawing, where the drawing shows a longitudinal section of an acoustic oscillator for a combustion chamber scramjet.
Генератор акустических колебаний 1 крепится к корпусу камеры сгорания 2 с помощью шести пилонов 3, в корпусе которых имеется канал 4 для соединения топливного коллектора 5, топливных сопел 6 и камеры смешения 7. Для торможения сверхзвукового потока в генераторе акустических колебаний 1 имеется сверхзвуковой диффузор 11, состоящий из центрального тела 12 обечайки 13. Проточная часть генератора акустических колебаний 1 состоит из лопаточного закручивающего устройства 14, камеры смешения 7, вихревой камеры 8, выходного диффузора 9 и свечи зажигания 10.The
Генератор акустических колебаний для камеры сгорания ГПВРД работает следующим образом.The generator of acoustic vibrations for the combustion chamber scramjet is as follows.
Сверхзвуковой поток воздуха (М~2…5) из воздухозаборника ГПВРД 15 поступает в проточную часть 16 камеры сгорания 2. Далее небольшая часть потока (~10…11%) поступает в генератор акустических колебаний 1 через сверхзвуковой диффузор 11. Вследствие образования между краем обечайки 13 и центральным телом 12 серии конических скачков уплотнения, в соответствии с законом Бернулли, скорость потока падает, а полное давление повышается, при этом не задействуются никакие дополнительные системы, что минимизирует энергозатраты на создание необходимого давления. Проходя через лопаточное закручивающее устройство 14, поток приобретает закрученный характер и поступает в камеру смешения 7.The supersonic air flow (M ~ 2 ... 5) from the
Горючее из топливного коллектора 5 через канал 4, который проходит через пилон 3, делится на две части: одна поступает в топливные сопла 6. Именно благодаря их наличию при обтекании пилонов 3 воздухом генерируется локальная зона обратных токов (вихрь), которая увеличивает интенсивность массообмена топлива, и воздуха. В результате получается заранее перемешанная топливовоздушная смесь, при горении которой (в отличие от диффузионного горения) не формируется локальных высокотемпературных областей, в результате чего снижается образование оксидов азота.The fuel from the fuel manifold 5 through the
Вторая часть топливного потока поступает (также через канал 4) в камеру смешения 7, где перемешивается с закрученным потоком воздуха, прошедшим через лопаточное закручивающее устройство 14. За счет организации закрученного потока увеличивается время пребывания топлива в камере смешения, что улучшает качество перемешивания и, как следствие, увеличивает полноту сгорания топлива в проточной части генератора акустических колебаний 1.The second part of the fuel flow enters (also through channel 4) into the
Далее топливовоздушная смесь, проходя закрученным потоком через вихревую камеру 8, поступает в выходной диффузор 9. За счет того, что расход топливовоздушной смеси в генераторе акустических колебаний 1 постоянный, а проходная площадь вихревой камеры 8 меньше площади камеры смешения 7, скорость потока (особенно радиальная и тангенциальная составляющие) в ней (вихревой камере 8) возрастает. В результате после вихревой камеры 8 поток стремится на периферию выходного диффузора 9, при этом образуется тороидальный вторичный вихрь, имеющий нестационарный характер. В центре вихря образуется область пульсаций давления, вызывающих акустические колебания, которые распространяются дальше по потоку. Воспламенение в генераторе акустических колебаний 1 осуществляется за счет свечи зажигания 10. Камера смешения 7 профилирована с вихревой камерой 8 с помощью лемнискаты Бернулли; вихревая камера 8 и выходной диффузор 9 профилированы между собой с помощью сопрягающего радиуса - эти факторы улучшают аэродинамические характеристики проточной части генератора акустических колебаний 1 - это приводит к уменьшению энергопотерь и, как следствие, к увеличению интенсивности акустических колебаний. Распространяющиеся колебания вызывают образование локальных областей разряжения, в результате генерируются мелкомасштабные зоны обратных токов, увеличивающие время пребывания топливовоздушной смеси в зоне горения, качество перемешивания, и, как следствие, увеличивающие полноту сгорания топлива в потоке. Таким образом, именно наличие профилированных между собой камеры смешения, вихревой камеры и выходного диффузора обеспечивает повышение полноты сгорания во всем объеме камеры сгорания.Further, the air-fuel mixture, passing in a swirling flow through the
Claims (1)
. An acoustic oscillation generator for a scramjet combustion chamber containing a spark plug, characterized in that it further comprises fuel nozzles, a profiled geometry of the flow part, a mixing chamber, a vortex chamber and an output diffuser, a blade swirl device, a supersonic diffuser.
.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151066/06A RU2567528C2 (en) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Acoustic oscillation generator for supersonic air breather engine combustion chamber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151066/06A RU2567528C2 (en) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Acoustic oscillation generator for supersonic air breather engine combustion chamber |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013151066A RU2013151066A (en) | 2015-05-20 |
RU2567528C2 true RU2567528C2 (en) | 2015-11-10 |
Family
ID=53283930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013151066/06A RU2567528C2 (en) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Acoustic oscillation generator for supersonic air breather engine combustion chamber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2567528C2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2138558A (en) * | 1983-04-22 | 1984-10-24 | Babcock Werke Ag | Method and apparatus for the ignition of fuel |
US5097663A (en) * | 1989-03-23 | 1992-03-24 | General Electric Company | Scramjet combustor |
RU2175743C2 (en) * | 1999-02-10 | 2001-11-10 | Государственное предприятие Научно-исследовательский институт машиностроения | Method and device for gas-dynamic ignition |
SU1839948A1 (en) * | 1988-11-01 | 2006-06-20 | Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова | Oscillator of acoustic vibrations |
SU1839951A1 (en) * | 1987-03-10 | 2006-06-20 | Чувашский государственный университет им. И. Н.Ульянова | Oscillator of acoustic vibrations |
RU96635U1 (en) * | 2010-03-04 | 2010-08-10 | Федеральное казенное предприятие "Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности" | PRESSURE PULSE GENERATOR IN ACOUSTIC CAVITIES OF COMBUSTION CHAMBERS AND LIQUID ROCKET ENGINE GAS GENERATORS |
-
2013
- 2013-11-15 RU RU2013151066/06A patent/RU2567528C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2138558A (en) * | 1983-04-22 | 1984-10-24 | Babcock Werke Ag | Method and apparatus for the ignition of fuel |
SU1839951A1 (en) * | 1987-03-10 | 2006-06-20 | Чувашский государственный университет им. И. Н.Ульянова | Oscillator of acoustic vibrations |
SU1839948A1 (en) * | 1988-11-01 | 2006-06-20 | Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова | Oscillator of acoustic vibrations |
US5097663A (en) * | 1989-03-23 | 1992-03-24 | General Electric Company | Scramjet combustor |
RU2175743C2 (en) * | 1999-02-10 | 2001-11-10 | Государственное предприятие Научно-исследовательский институт машиностроения | Method and device for gas-dynamic ignition |
RU96635U1 (en) * | 2010-03-04 | 2010-08-10 | Федеральное казенное предприятие "Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности" | PRESSURE PULSE GENERATOR IN ACOUSTIC CAVITIES OF COMBUSTION CHAMBERS AND LIQUID ROCKET ENGINE GAS GENERATORS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013151066A (en) | 2015-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10161626B2 (en) | Ducted fuel injection | |
US7926282B2 (en) | Pure air blast fuel injector | |
RU2462664C2 (en) | Auxiliary combustion chamber in burner | |
CN105051458B (en) | Burner and gas turbine | |
US10138855B2 (en) | Ducted fuel injection with ignition assist | |
US20110047962A1 (en) | Pulse detonation combustor configuration for deflagration to detonation transition enhancement | |
RU2439430C1 (en) | Gte combustion chamber injector module | |
RU2014110628A (en) | TUBULAR-RING COMBUSTION CHAMBER WITH STEPS AND TANGENTIAL FUEL AND AIR INJECTORS FOR USE IN GAS-TURBINE ENGINES | |
RU2014152059A (en) | METHOD FOR WORKING A GAS TURBINE BURNING DEVICE AND A GAS TURBINE BURNING DEVICE | |
RU2455570C1 (en) | Method for enlarging burner size, and refractory burner arch changed as to size | |
RU2013119486A (en) | COMBUSTION CHAMBER INJECTOR, GAS TURBINE, METHOD INCLUDING AIR AND FUEL MIXING, AND METHOD INCLUDING AT LEAST ONE CHANNEL | |
EA008575B1 (en) | Combustor (variants) and method of operating thereof | |
US9851098B2 (en) | Swirler | |
RU2349840C1 (en) | Annular combustion chamber of gas-turbine engine | |
RU2310794C1 (en) | Swirl burner | |
RU2352864C1 (en) | Method and device for burning fuel | |
Burguburu et al. | Flame stabilization by hot products gases recirculation in a Trapped Vortex Combustor | |
RU2567528C2 (en) | Acoustic oscillation generator for supersonic air breather engine combustion chamber | |
RU2212003C1 (en) | Method and device for burning fuel | |
RU118029U1 (en) | HEAT PIPE OF A SMALL EMISSION COMBUSTION CHAMBER WITH DIRECTED DIRECTION OF AIR | |
US4551971A (en) | Boosting apparatus for turbo-jet engine | |
CN105781747B (en) | A kind of igniter for Liquid fuel ramjet engine | |
RU2099639C1 (en) | Burner | |
RU114514U1 (en) | Gas oil burner | |
CN104929808B (en) | A kind of flame stabilizer and engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151212 |