RU2627310C1 - Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с газогенератором открытого типа и регулируемым расходом твердого топлива - Google Patents
Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с газогенератором открытого типа и регулируемым расходом твердого топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2627310C1 RU2627310C1 RU2016122967A RU2016122967A RU2627310C1 RU 2627310 C1 RU2627310 C1 RU 2627310C1 RU 2016122967 A RU2016122967 A RU 2016122967A RU 2016122967 A RU2016122967 A RU 2016122967A RU 2627310 C1 RU2627310 C1 RU 2627310C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solid fuel
- combustion chamber
- ramjet engine
- gas generator
- charge
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K7/00—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof
- F02K7/10—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof characterised by having ram-action compression, i.e. aero-thermo-dynamic-ducts or ram-jet engines
Landscapes
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в гиперзвуковых крылатых ракетах с прямоточными воздушно-реактивными двигателями, предназначенных для полетов на больших высотах. В частности, изобретение относится к прямоточному воздушно-реактивному двигателю с газогенератором открытого типа и регулируемым расходом твердого топлива. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель содержит воздухозаборник, систему подачи твердого топлива в камеру сгорания, газогенератор, камеру сгорания и установленный на выходе из камеры сгорания профилированный сопловой насадок. Газогенератор выполнен в виде барабана со сквозными продольными каналами, в которых размещены с возможностью перемещения в камеру сгорания заряды твердого топлива. При этом барабан соединен с кольцевой перфорированной решеткой, отверстия которой направляют воздушный поток на поверхность зарядов твердого топлива. Изобретение направлено на увеличение полноты сгорания твердого топлива в воздушном потоке. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в гиперзвуковых крылатых ракетах с прямоточными воздушно-реактивными двигателями (ПВРД), предназначенных для полетов на больших высотах. В частности, изобретение относится к прямоточному воздушно-реактивному двигателю с газогенератором открытого типа и регулируемым расходом твердого топлива (ТТ).
В настоящее время интенсивно ведутся исследования и разработка ПВРД на высококалорийных твердых топливах. Совершенствованием существующих ПВРД является применение систем регулирования расхода продуктов сгорания твердого топлива, что позволяет оптимизировать расход твердого топлива в соответствии с траекторией полета летательного аппарата.
Известен прямоточный воздушно-реактивный двигатель, содержащий воздухозаборник, систему подачи твердого топлива в камеру сгорания, содержащую привод для выдавливания топлива в камеру сгорания, газогенератор с порошкообразным твердым топливом в виде полого цилиндра, камеру сгорания и установленный на выходе из камеры сгорания профилированный сопловой насадок (Интегральные прямоточные воздушно-реактивные двигатели на твердых топливах (Основы теории и расчета) / Александров В.Н., Быцкевич В.М., Верхоломов В.К. и др. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. - 343 с. - прототип). К недостаткам схемы прототипа можно отнести следующее: в условиях длительного хранения во внутренней полости газогенератора происходит когезия (сцепление) частиц порошка твердого топлива, что влечет за собой образование неоднородной по размерам частиц структуры. Такая структура не позволяет осуществить равномерную подачу топлива. Крупные сцепившиеся частицы не успевают полностью сгореть, что приводит к снижению полноты сгорания и, как следствие, снижению удельного импульса двигателя. Рассмотренная схема не позволяет организовать эффективное регулирование расхода продуктов сгорания твердого топлива в воздушном потоке из-за несовершенства конструкции газогенератора и системы подачи твердого топлива в камеру сгорания.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение удельного импульса ПВРД на твердом топливе.
Технический результат изобретения состоит в увеличении полноты сгорания твердого топлива в воздушном потоке.
Для решения этой задачи и достижения технического результата предлагается прямоточный воздушно-реактивный двигатель, содержащий воздухозаборник, систему подачи твердого топлива в камеру сгорания, газогенератор, камеру сгорания и установленный на выходе из камеры сгорания профилированный сопловой насадок. При этом газогенератор выполнен в виде барабана со сквозными продольными каналами, в которых размещены с возможностью перемещения в камеру сгорания заряды твердого топлива. Барабан соединен с кольцевой перфорированной решеткой, отверстия которой направляют воздушный поток на поверхность зарядов твердого топлива.
Система подачи твердого топлива в камеру сгорания содержит автономные блоки, каждый из которых предназначен для перемещения одного заряда в камеру сгорания. Каждый автономный блок включает поршень, кинематически связанный с задним торцом заряда твердого топлива, и устройство, создающее продольно-вращательное перемещение поршня с зарядом.
Устройство, создающее продольно-вращательное перемещение поршня с зарядом, может представлять собой пневматический или гидравлический привод.
Сквозные продольные каналы имеют цилиндрическую форму.
Оси отверстий перфорированной решетки могут быть наклонены под углом 30÷90 градусов к продольной оси двигателя.
Воздухозаборник выполняется осесимметричным или боковым.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой конструкции ПВРД.
На фиг. 2 представлено сечение газогенератора.
На фиг. 3 показано рабочее положение заряда, когда один заряд находится в процессе движения.
На фиг. 4 показано рабочее положение заряда, когда один заряд полностью выдвинут.
Прямоточный воздушно-реактивный двигатель содержит воздухозаборник 1, систему подачи 2 твердого топлива 3 в камеру сгорания 4, газогенератор 5, камеру сгорания 4 и установленный на выходе из камеры сгорания профилированный сопловой насадок 6. При этом газогенератор 5 выполнен в виде неподвижного барабана со сквозными продольными каналами, в которых размещены с возможностью перемещения в камеру сгорания 4 заряды твердого топлива 3. Барабан изготавливают путем выполнения сквозных продольных каналов в цельной цилиндрической заготовке из металла или композиционного материала. На внутреннюю поверхность каналов нанесено теплозащитное покрытие 7. Барабан соединен с кольцевой перфорированной решеткой 8, отверстия которой направляют воздушный поток из воздухозаборника на поверхность зарядов твердого топлива 3.
Заряды твердого топлива 3 располагаются в продольных цилиндрических каналах барабана. Размеры и количество каналов газогенератора непосредственно связаны с режимом регулирования и коэффициентом заполнения поперечного сечения газогенератора εƒ. Для каналов одинакового диаметра коэффициент заполнения поперечного сечения газогенератора определяется по формуле:
n - количество каналов, dk - диаметр канала, dг - диаметр газогенератора.
При этом стараются достигнуть максимального значения εƒ.
Система подачи 2 твердого топлива в камеру сгорания 4 содержит автономные блоки 10, каждый из которых предназначен для перемещения каждого заряда в камеру сгорания. Каждый автономный блок 10 включает поршень 11, который кинематически связан с задним торцом заряда твердого топлива 3, и устройство 12, создающее продольно-вращательное перемещение поршня с зарядом, в виде пневматического или гидравлического привода. Система подачи 2 твердого топлива в камеру сгорания 4 параллельно перемещает по продольным каналам барабана заряды ТТ в камеру сгорания 4, обеспечивая при этом регулирование расхода продуктов сгорания твердого топлива. Для более глубокого регулирования расхода и необходимого закона изменения расхода заряды могут иметь различную длину и площадь поперечного сечения. Воздушный поток, движущийся в кольцевом канале воздухозаборника, попадает в камеру сгорания через отверстия кольцевой перфорированной решетки. Решетка выполняет функции стабилизации (выравнивания) скоростного поля воздушного потока, идущего из воздухозаборника. Она разделяет поток на воздушные струи и направляет его под заданным углом (30÷90 градусов к продольной оси двигателя) на поверхность зарядов твердого топлива, выступающую из барабана в камеру сгорания. Струи, ударяясь друг о друга и соприкасаясь с торцевой и боковой поверхностями зарядов твердого топлива, образуют зоны обратных токов, в которых происходят интенсивные тепломассообмен и процесс горения, обеспечивая повышение полноты сгорания твердого топлива в воздухе.
В двигателе используется твердотопливный газогенератор открытого типа, то есть отсутствует устройство, создающее критический перепад давлений между зоной воспламенения и горения ТТ и камерой сгорания.
Предлагаемый ПВРД работает следующим образом.
Атмосферный воздух затекает в воздухозаборник 1, сжимается в нем и через отверстия в кольцевой перфорированной решетке 8 подается в зону воспламенения и горения твердого топлива 3.
В результате взаимодействия открытых поверхностей зарядов твердого топлива и воздушных струй происходит горение и образуются продукты сгорания. Соотношение компонентов в образовавшейся смеси продуктов сгорания регулируется с помощью системы подачи 2 твердого топлива 3 в камеру сгорания 4. Продукты сгорания догорают в камере сгорания 4 и истекают из профилированного сопла 6, создавая тягу.
Изобретение позволяет повысить удельный импульс за счет повышения полноты сгорания твердого топлива в воздушном потоке путем регулирования расхода твердого топлива и интенсификации процесса смешения и горения.
Claims (7)
1. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель, содержащий воздухозаборник, систему подачи твердого топлива в камеру сгорания, газогенератор, камеру сгорания и установленный на выходе из камеры сгорания профилированный сопловой насадок, отличающийся тем, что газогенератор выполнен в виде барабана со сквозными продольными каналами, в которых размещены с возможностью перемещения в камеру сгорания заряды твердого топлива, при этом барабан соединен с кольцевой перфорированной решеткой, отверстия которой направляют воздушный поток на поверхность зарядов твердого топлива.
2. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что система подачи твердого топлива в камеру сгорания содержит автономные блоки, каждый из которых предназначен для перемещения одного заряда в камеру сгорания.
3. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель по п. 2, отличающийся тем, что каждый автономный блок включает поршень, кинематически связанный с задним торцом заряда твердого топлива, и устройство, создающее продольно-вращательное перемещение поршня с зарядом.
4. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель по п. 3, отличающийся тем, что устройство, создающее продольно-вращательное перемещение поршня с зарядом, представляет собой пневматический или гидравлический привод.
5. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что сквозные продольные каналы имеют цилиндрическую форму.
6. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что оси отверстий перфорированной решетки наклонены под углом 30÷90 градусов к продольной оси двигателя.
7. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что воздухозаборник выполнен осесимметричным или боковым.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016122967A RU2627310C1 (ru) | 2016-06-10 | 2016-06-10 | Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с газогенератором открытого типа и регулируемым расходом твердого топлива |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016122967A RU2627310C1 (ru) | 2016-06-10 | 2016-06-10 | Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с газогенератором открытого типа и регулируемым расходом твердого топлива |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2627310C1 true RU2627310C1 (ru) | 2017-08-07 |
Family
ID=59632553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016122967A RU2627310C1 (ru) | 2016-06-10 | 2016-06-10 | Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с газогенератором открытого типа и регулируемым расходом твердого топлива |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2627310C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2744667C1 (ru) * | 2020-05-12 | 2021-03-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Прямоточный воздушно-реактивный двигатель на твердом топливе и способ функционирования двигателя |
| RU2796043C2 (ru) * | 2021-04-19 | 2023-05-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-информационный производственно-коммерческий центр Восход-А" (НИПКЦ Восход-А) | Воздушно-реактивный двигатель на твердом топливе и способ его функционирования |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4441312A (en) * | 1979-06-22 | 1984-04-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Combined cycle ramjet engine |
| US7000398B2 (en) * | 2002-03-04 | 2006-02-21 | Eads Space Transportation Sa | Ramjet engine combustion chamber and ramjet engine equipped with same |
| RU2009122187A (ru) * | 2006-11-10 | 2010-12-20 | Аэроджет-Дженерал Корпорейшн (Us) | Двигательная установка ракеты с комбинированным циклом |
| RU2529935C1 (ru) * | 2013-08-05 | 2014-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель и способ организации рабочего процесса |
| RU2565131C1 (ru) * | 2014-07-14 | 2015-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Прямоточный воздушно-реактивный двигатель на твердом горючем и способ функционирования двигателя |
| US20150354592A1 (en) * | 2011-10-24 | 2015-12-10 | Hamilton Sundstrand Corporation | Ram air fan outer housing |
-
2016
- 2016-06-10 RU RU2016122967A patent/RU2627310C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4441312A (en) * | 1979-06-22 | 1984-04-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Combined cycle ramjet engine |
| US7000398B2 (en) * | 2002-03-04 | 2006-02-21 | Eads Space Transportation Sa | Ramjet engine combustion chamber and ramjet engine equipped with same |
| RU2009122187A (ru) * | 2006-11-10 | 2010-12-20 | Аэроджет-Дженерал Корпорейшн (Us) | Двигательная установка ракеты с комбинированным циклом |
| US20150354592A1 (en) * | 2011-10-24 | 2015-12-10 | Hamilton Sundstrand Corporation | Ram air fan outer housing |
| RU2529935C1 (ru) * | 2013-08-05 | 2014-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель и способ организации рабочего процесса |
| RU2565131C1 (ru) * | 2014-07-14 | 2015-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Прямоточный воздушно-реактивный двигатель на твердом горючем и способ функционирования двигателя |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2744667C1 (ru) * | 2020-05-12 | 2021-03-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Прямоточный воздушно-реактивный двигатель на твердом топливе и способ функционирования двигателя |
| RU2796043C2 (ru) * | 2021-04-19 | 2023-05-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-информационный производственно-коммерческий центр Восход-А" (НИПКЦ Восход-А) | Воздушно-реактивный двигатель на твердом топливе и способ его функционирования |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9816463B2 (en) | Ramjet including a detonation chamber and aircraft comprising such a ramjet | |
| US2408099A (en) | Variable-area nozzle for jetpropelled aircraft | |
| EP2831406B1 (en) | Injection of heavy and particulate laden fuels | |
| CN105855078B (zh) | 一种具有多孔旋流壁的离心喷嘴和喷雾方法 | |
| CN109322763A (zh) | 一种固体火箭粉末超燃冲压发动机 | |
| RU2627310C1 (ru) | Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с газогенератором открытого типа и регулируемым расходом твердого топлива | |
| US2872780A (en) | Pulse jet engine with acceleration chamber | |
| US3514957A (en) | High speed propulsion engine | |
| RU2347098C1 (ru) | Способ работы сверхзвукового пульсирующего прямоточного воздушно-реактивного двигателя и сверхзвуковой пульсирующий прямоточный воздушно-реактивный двигатель | |
| RU2615889C1 (ru) | Ракетно-прямоточный двигатель с регулируемым расходом твёрдого топлива | |
| RU2465482C2 (ru) | Камера жидкостного ракетного двигателя малой тяги | |
| JP7268934B2 (ja) | パルス駆動装置 | |
| US2936577A (en) | Rocket motor throttling injector | |
| KR101615291B1 (ko) | 액체로켓 가변추력 조절용 핀틀 인젝터 | |
| RU2315193C1 (ru) | Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с распределенным по длине тепломассоподводом | |
| RU2681733C1 (ru) | Камера жрд | |
| RU2262000C2 (ru) | Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (гпврд) и способ организации горения | |
| RU178988U1 (ru) | Сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель | |
| WO2021257045A1 (ru) | Турбореактивный одноконтурный двигатель усовершенствованный | |
| RU2647919C1 (ru) | Прямоточный воздушно-реактивный двигатель | |
| RU2821678C1 (ru) | Ракетный двигатель на твердом топливе | |
| RU2688054C1 (ru) | Устройство газификации твердых углеводородов для прямоточного воздушно-реактивного двигателя | |
| RU2806265C1 (ru) | Система запуска прямоточного воздушно-реактивного двигателя | |
| US20220325677A1 (en) | Adjustable exhaust nozzle for detonation engines | |
| RU2798115C1 (ru) | Регулятор расхода топливно-воздушной смеси прямоточного воздушно-реактивного двигателя |