RU2641785C1 - Ракетный двигатель малой тяги на газообразном водороде и кислороде с форсунками типа струя в сносящем потоке - Google Patents
Ракетный двигатель малой тяги на газообразном водороде и кислороде с форсунками типа струя в сносящем потоке Download PDFInfo
- Publication number
- RU2641785C1 RU2641785C1 RU2017104097A RU2017104097A RU2641785C1 RU 2641785 C1 RU2641785 C1 RU 2641785C1 RU 2017104097 A RU2017104097 A RU 2017104097A RU 2017104097 A RU2017104097 A RU 2017104097A RU 2641785 C1 RU2641785 C1 RU 2641785C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxygen
- hydrogen
- jet
- rocket engine
- engine
- 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
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
- F02K9/44—Feeding propellants
- F02K9/52—Injectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
- F02K9/60—Constructional parts; Details not otherwise provided for
- F02K9/62—Combustion or thrust chambers
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ракетным двигателям малой тяги. Ракетный двигатель малой тяги на газообразных водороде и кислороде, состоящий из свечи зажигания топлива, смесительной головки, обеспечивающей смешение топлива и внутреннее охлаждение стенки камеры сгорания, камеры сгорания и сопла, в смесительной головке двигателя выполнены струйные форсунки типа струя в сносящем потоке кислорода, суммарные векторы потоков которых направлены в плоскости, перпендикулярной оси двигателя, навстречу друг другу. Изобретение обеспечивает увеличение полноты сгорания газообразных водорода и кислорода. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области ракетных двигателей малой тяги (РДМТ), работающих на газообразных водороде (Н2) и кислороде (O2) в качестве исполнительных органов систем управления объектов ракетно-космической техники.
Особенно эффективны такие двигатели в составе двигательных установок космических аппаратов на основе электролиза воды и РДМТ на газообразных водороде и кислороде - продуктах электролиза воды.
Известен ракетный двигатель малой тяги (диссертация на соискание кандидата технических наук «Рабочие процессы в ракетном двигателе малой тяги на газообразных компонентах топлива кислород и метан» Чудиной Юлии Сергеевны, Московский авиационный институт. Москва, 2014, http://www.mai.ru/events/defence/index.php?ELEMENT_ID.., стр. 51), в котором форкамера (иначе - предкамера) для воспламенения компонентов топлива образована уменьшенным проходным сечением центрального отверстия. Непосредственный подвод компонентов топлива в область свечи зажигания отсутствует, воспламенение топлива происходит при попадании компонентов из камеры сгорания в разрядную полость свечи.
Недостатком является и то, что в таком двигателе добиться высокой стабильности процесса воспламенения и высокой полноты сгорания топлива невозможно, учитывая предложенную организацию процесса воспламенения и малые объемы камеры сгорания (малые времена пребывания топлива в камере сгорания), так как компоненты топлива в газообразном состоянии за счет диффузии перемешиваются сравнительно медленно. Увеличение объема камеры сгорания нерационально из-за ухудшения динамических параметров двигателя, проблем обеспечения теплового состояния камеры и увеличения весовых параметров РДМТ.
Наиболее близким аналогом является двигатель на газообразных водороде и кислороде для вспомогательных установок космической станции (Эппель М.А., Шёман Л., Беркман Д.К. «Двигатель на газообразных водороде и кислороде для вспомогательных установок космической станции». 1987, аннотация реферата. «Представлены результаты работ по созданию высокоэффективного двигателя малой тяги на газообразных водороде и кислороде. Проведено исследование воспламенения и охлаждения. Камера сгорания - рениевая. Способ подачи водорода и кислорода происходит с помощью шести осевых струй, направленных радиально к центральному электроду»).
Недостатком этого технического решения является неоптимальная по составу смесь водорода и кислорода, которую нужно воспламенять при работе двигателя, особенно в импульсном режиме, и не эффективное перемешивание водорода и кислорода при горении.
Технической задачей настоящего изобретения является увеличение полноты сгорания газообразных водорода и кислорода в ракетных двигателях малой тяги за счет использования форсунок внутреннего смешения в смесительной головке двигателя.
Задача решается за счет того, что ракетный двигатель малой тяги на газообразных водороде и кислороде состоит из свечи зажигания топлива, смесительной головки, установленной с возможностью обеспечения смешения топлива и внутреннего охлаждения стенки камеры сгорания, самой камеры сгорания и сопла, при этом в головке двигателя выполнены струйные форсунки типа струя водорода в сносящем потоке кислорода, суммарные векторы потоков которых направлены в плоскости, перпендикулярной оси двигателя, навстречу друг другу.
Кроме того, форсунки равномерно распределены по окружности.
Кроме того, соотношение скоростей струй водорода и кислорода составляет (2,5…3):1.
Кроме того, длина форсунки составляет 4…6 значений ее диаметра.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично представлен ракетный двигатель малой тяги с подачей в предкамеру смеси газообразных водорода и кислорода. На чертеже изображены свеча зажигания поверхностного разряда 1, разрядная полость 2 свечи зажигания, диафрагма 3, каналы 4, камера 5, в которую поступает водород, коллектор кислорода 6, канал кислорода 7, предкамера 8, в нижнюю часть которой поступают водород и кислород и где происходит их воспламенение, коллектор водорода 9, канал кислорода 10, каналы водорода 11 для внутреннего охлаждения камеры сгорания и сопла, камера смешения водорода и кислорода 12, камера сгорания 13, дозвуковая часть сопла 14.
Работа двигателя осуществляется следующим образом.
После включения электроклапанов водорода и кислорода (не показаны) водород и кислород поступают в соответствующие топливные коллекторы и каналы, расположенные в смесительной головке, затем по каналам 4 поступают в разрядную полость 2 свечи зажигания поверхностного разряда 1. В разрядной полости 2 водород и кислород воспламеняются и в виде факела продуктов сгорания через диафрагму 3 поступают в камеру 5, в которую поступает закрученный водород, далее смесь продуктов сгорания и водорода поступает в предкамеру 8, в верхнюю часть которой поступает закрученный кислород и в которой завершается процесс формирования факела топливной смеси водорода и кислорода. Основная топливная смесь поступает из форсунок, при этом кислород попадает в форсунку из коллектора 6 по каналу кислорода 7, а водород попадает в форсунку из коллектора водорода 9 по каналу водорода 10. Далее воспламенившаяся топливная смесь попадает в камеру сгорания 13, после которой продукты сгорания движутся в докритическую часть сопла 14 и далее через закритическую часть сопла истекают из двигателя, создавая тягу. Описанная подача водорода и кислорода в камеру сгорания способствует формированию близкому к оптимальному распределению температуры продуктов сгорания по сечению камеры сгорания. Число форсунок определяется тягой двигателя и полнотой сгорания топлива: малорасходные форсунки дают большую полноту сгорания топлива. В общем случае число форсунок может быть разным 2, 3, 4, 5, 6 и более и распределенным равномерно по окружности.
Соотношение скоростей струй водорода и кислорода может составлять (2,5…3):1. Длина камеры сгорания смешения должна составлять 4…6 значений ее диаметра.
Claims (4)
1. Ракетный двигатель малой тяги на газообразных водороде и кислороде, состоящий из свечи зажигания топлива, смесительной головки, установленной с возможностью обеспечения смешения топлива и внутреннего охлаждения стенки камеры сгорания, самой камеры сгорания и сопла, отличающийся тем, что в смесительной головке двигателя выполнены струйные форсунки типа струя водорода в сносящем потоке кислорода, суммарные векторы потоков которых направлены в плоскости, перпендикулярной оси двигателя, навстречу друг другу.
2. Ракетный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что число форсунок может быть равным 2-6 и более и распределенным равномерно по окружности.
3. Ракетный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что соотношение скоростей струй водорода и кислорода может составлять (2,5…3):1.
4. Ракетный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что длина форсунки должна составлять 4…6 значений ее диаметра.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017104097A RU2641785C1 (ru) | 2017-02-07 | 2017-02-07 | Ракетный двигатель малой тяги на газообразном водороде и кислороде с форсунками типа струя в сносящем потоке |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017104097A RU2641785C1 (ru) | 2017-02-07 | 2017-02-07 | Ракетный двигатель малой тяги на газообразном водороде и кислороде с форсунками типа струя в сносящем потоке |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2641785C1 true RU2641785C1 (ru) | 2018-01-22 |
Family
ID=61023536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017104097A RU2641785C1 (ru) | 2017-02-07 | 2017-02-07 | Ракетный двигатель малой тяги на газообразном водороде и кислороде с форсунками типа струя в сносящем потоке |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2641785C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0344463A1 (de) * | 1988-06-01 | 1989-12-06 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Einspritzelement in Koaxialbauweise für Raketenbrennkammern |
US5704551A (en) * | 1995-04-29 | 1998-01-06 | Daimler-Benz Aerospace Ag | Injection element of coaxial design for rocket combustion engines |
RU2386846C2 (ru) * | 2007-11-14 | 2010-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") | Ракетный двигатель малой тяги |
RU2397355C2 (ru) * | 2008-01-21 | 2010-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") | Способ организации рабочего процесса ракетного двигателя малой тяги |
RU2572261C2 (ru) * | 2013-05-30 | 2016-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") | Камера сгорания жидкостного ракетного двигателя малой тяги |
-
2017
- 2017-02-07 RU RU2017104097A patent/RU2641785C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0344463A1 (de) * | 1988-06-01 | 1989-12-06 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Einspritzelement in Koaxialbauweise für Raketenbrennkammern |
US5704551A (en) * | 1995-04-29 | 1998-01-06 | Daimler-Benz Aerospace Ag | Injection element of coaxial design for rocket combustion engines |
RU2386846C2 (ru) * | 2007-11-14 | 2010-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") | Ракетный двигатель малой тяги |
RU2397355C2 (ru) * | 2008-01-21 | 2010-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") | Способ организации рабочего процесса ракетного двигателя малой тяги |
RU2572261C2 (ru) * | 2013-05-30 | 2016-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") | Камера сгорания жидкостного ракетного двигателя малой тяги |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10823398B2 (en) | Swirl torch igniter | |
WO2016060581A1 (ru) | Устройство и способ организации рабочего процесса реактивного двигателя | |
CN108895484A (zh) | 一种气氧/煤油涡流冷却燃烧室 | |
RU2641785C1 (ru) | Ракетный двигатель малой тяги на газообразном водороде и кислороде с форсунками типа струя в сносящем потоке | |
US2715813A (en) | Fuel injector and flame holder | |
RU2724069C1 (ru) | Ракетный двигатель малой тяги на несамовоспламеняющихся жидком горючем и газообразном окислителе | |
RU2626189C1 (ru) | Ракетный двигатель малой тяги на газообразных водороде и кислороде с центробежной и струйными форсунками | |
CN109057993B (zh) | 一种带电极冷却功能的等离子体喷雾燃烧装置 | |
RU2623610C1 (ru) | Водородно-кислородный ракетный двигатель малой тяги | |
CN113309635B (zh) | 固液混合发动机多次启动点火器及方法 | |
RU2648040C1 (ru) | Ракетный двигатель малой тяги на газообразном водороде и кислороде с предварительным смешением компонентов в смесительной головке | |
RU2624419C1 (ru) | Ракетный двигатель малой тяги на газообразных водороде и кислороде со щелевой форсункой | |
RU2628143C1 (ru) | Ракетный двигатель малой тяги на газообразных водороде и кислороде с центробежными форсунками | |
Bae et al. | Combustion characteristics of the methane-oxygen diffusion flame using swirl-coaxial injector in a model combustor | |
RU2615883C1 (ru) | Ракетный двигатель малой тяги (РДМТ) с многокаскадной камерой сгорания на газообразных водороде и кислороде | |
RU2568854C1 (ru) | Способ формирования тяги двигателя с центральным телом и двигатель для его реализации | |
Ryazanov et al. | Peculiarities of mixture formation and ignition of the fuel mixture in the metal sprayer chamber | |
RU2793927C1 (ru) | Камера жрд, работающая на трех компонентах топлива кислород, водород и углеводород по замкнутой схеме с дожиганием окислительного генераторного газа | |
Frolov et al. | Experimental demonstration of the operation process of a pulse-detonation liquid rocket engine | |
RU2480606C1 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель | |
RU2685166C2 (ru) | Камера сгорания жидкостного ракетного двигателя малой тяги | |
RU2445498C1 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель | |
CN114877376B (zh) | 一种双通道爆震燃烧室 | |
RU2558489C2 (ru) | Камера сгорания жидкостного ракетного двигателя малой тяги | |
RU192758U1 (ru) | Устройство для воспламенения и стабилизации сверхзвукового горения |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190208 |