RU2674117C1 - Stand liquid rocket engine with continuous spin detonation - Google Patents

Stand liquid rocket engine with continuous spin detonation Download PDF

Info

Publication number
RU2674117C1
RU2674117C1 RU2017134556A RU2017134556A RU2674117C1 RU 2674117 C1 RU2674117 C1 RU 2674117C1 RU 2017134556 A RU2017134556 A RU 2017134556A RU 2017134556 A RU2017134556 A RU 2017134556A RU 2674117 C1 RU2674117 C1 RU 2674117C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
annular
chamber
alloy
detonation
engine
Prior art date
Application number
RU2017134556A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Константинович Чванов
Петр Сергеевич Левочкин
Евгений Николаевич Ромасенко
Николай Геннадьевич Иванов
Евгений Алексеевич Белов
Дина Ивановна Дубовик
Галина Александровна Зайцева
Александр Владимирович Быков
Леонид Евгеньевич Стернин
Владимир Кириллович Старков
Сергей Андреевич Ждан
Федор Афанасьевич Быковский
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
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 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority to RU2017134556A priority Critical patent/RU2674117C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2674117C1 publication Critical patent/RU2674117C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K7/00Plants 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
    • F02K7/02Plants 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 the jet being intermittent, i.e. pulse-jet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/42Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • F02K9/44Feeding propellants
    • F02K9/52Injectors

Abstract

FIELD: test technology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of testing, in particular, bench tests of the modes of operation of LRE operating in continuous detonation mode on a fuel mixture consisting of gaseous oxygen and kerosene. Invention is a bench LRE with an annular detonation combustion chamber, a mixing head, an initiator, a jet nozzle and measuring equipment. Distinctive features of the declared LRE is that the mixing head is made in the form of an annular gap in the firing base for the supply of oxidant, on both sides of which the fuel supply nozzles are located at an acute angle. Another difference from the known solutions is that the motor housing and the chamber are made of two layers, the inner layer is made of a strong alloy, and the outer one is made of a highly heat-conducting alloy.
EFFECT: invention provides an increase in the maximum working pressure.
9 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к стендовым ЖРД, работающих в режиме непрерывной детонации на топливной смеси, состоящей из газообразного кислорода и керосина.The invention relates to bench rocket engines operating in continuous detonation mode on a fuel mixture consisting of gaseous oxygen and kerosene.

Предшествующий уровень техникиState of the art

На сегодняшний день известна основная схема организации детонационного горения: в детонационных волнах, непрерывно циркулирующих в тангенциальном направлении поперек кольцевой камеры сгорания (спиновая детонация). Однако до сих пор нет экспериментальных данных, подтверждающих эффективность этого способа. Прямого сравнения измеренных тяговых характеристик реактивных двигателей с импульсной детонацией и с непрерывным горением не производили из-за того, что испытания длились не более одной секунды.To date, the main scheme for organizing detonation combustion is known: in detonation waves continuously circulating in the tangential direction across the annular combustion chamber (spin detonation). However, there are still no experimental data confirming the effectiveness of this method. Direct comparison of the measured traction characteristics of jet engines with pulse detonation and continuous combustion was not performed due to the fact that the tests lasted no more than one second.

Проведенные патентные исследования по ЖРД со спиновым детонационным горением выявили три иностранных изобретений и одно Российское техническое решение, которые относятся к рассматриваемой теме.Patent research on rocket engines with spin detonation combustion revealed three foreign inventions and one Russian technical solution that are relevant to the subject.

Так, например, в изобретении US №3240010, 1966 г. детонационная камера сгорания образована между кольцевой смесительной головкой и заглушкой, вставленной в корпус двигателя. Кольцевая камера сгорания содержит смесительную головку, в которой выполнены две пары кольцевых струйных форсунок. Двигатель также содержит инициатор детонации, через заслонку подает топливную смесь в кольцевую камеру сгорания.So, for example, in the invention of US No. 3240010, 1966, a detonation combustion chamber is formed between an annular mixing head and a plug inserted into the engine housing. The annular combustion chamber contains a mixing head in which two pairs of annular jet nozzles are made. The engine also contains a knock initiator, through the damper feeds the fuel mixture into the annular combustion chamber.

В изобретении US №3336754, 1967 г. корпус двигателя выполнен в виде кольцевой или эллипсообразной формы, который с одной стороны закрыт диском, а с другой закрыт кольцевой оболочкой, в которой выполнена кольцевая камера сгорания, образованная двумя кольцевыми вкладышами, в которых выполнены струйные форсунки окислителя и горючего. Выход продуктов сгорания из той кольцевой камеры создает тягу двигателя. В кольцевой камере создается непрерывная детонационная волна за счет ввода продуктов сгорания из инициатора детонации.In the invention US No. 3336754, 1967, the engine casing is made in the form of an annular or ellipsoidal shape, which is closed by a disk on one side and closed by an annular shell, in which an annular combustion chamber is formed, formed by two annular inserts in which jet nozzles are made oxidizing agent and fuel. The exit of combustion products from that annular chamber creates engine thrust. A continuous detonation wave is generated in the annular chamber by introducing combustion products from the detonation initiator.

Известен стендовый ЖРД со спиновым детонационным режимом горения (патент US №8544280, 01.10.2013 г. МПК F02K 5/02 - 7/02), включающий в себя кольцевую камеру сгорания, в которой с одной стороны присоединена смесительная головка, а с другой - реактивное сопло. Кольцевая камера сгорания образована двумя соосными цилиндрами с образованием кольцевого зазора между ними. Смесительная головка состоит из кольцевого канала, через который со стороны входа двигателя подается горючее, и элемента, обеспечивающего закручивание потока газообразного окислителя - крыльчатка, вентилятора или лопаточное устройство. Между кольцевой камерой сгорания и смесительной головкой установлено кольцо, сужающее зазор между цилиндрами таким образом, чтобы предотвратить проскок детонационной волны из кольцевой камеры сгорания в смесительную камеру при работе двигателя. Реактивное сопло образуется коническим центрирующим телом, присоединенным к другому торцу внешнего цилиндра. Кольцевая камера сгорания имеет каналы, через которые осуществляется замер давления и температуры топливной смеси внутри камеры сгорания, и канал для ввода электрода для зажигания смеси.Known bench rocket engine with spin detonation mode of combustion (US patent No. 8544280, 01.10.2013, IPC F02K 5/02 - 7/02), which includes an annular combustion chamber in which a mixing head is connected on one side and the mixing head is connected on the other hand jet nozzle. An annular combustion chamber is formed by two coaxial cylinders with the formation of an annular gap between them. The mixing head consists of an annular channel through which fuel is supplied from the inlet side of the engine, and an element ensuring the twisting of the gaseous oxidizer flow - an impeller, a fan, or a blade device. A ring is installed between the annular combustion chamber and the mixing head to narrow the gap between the cylinders in such a way as to prevent the detonation wave from slipping from the annular combustion chamber into the mixing chamber when the engine is running. The jet nozzle is formed by a conical centering body attached to the other end of the outer cylinder. The annular combustion chamber has channels through which the pressure and temperature of the fuel mixture inside the combustion chamber are measured, and a channel for introducing an electrode for igniting the mixture.

Известен также Российский стендовый ракетный двигатель (Доклады Академии Наук, 2014 г., том 459, №6, с. 711-716, «Экспериментальное доказательство энергоэффективности термодинамического цикла Зельдовича», авт.Фролов С.М. и др.), включающий в себя кольцевую камеру сгорания, к которой с одной стороны присоединена смесительная головка, а с другой - реактивное сопло. Кольцевая камера сгорания образована двумя соосными цилиндрами с образованием кольцевого зазора между ними. Смесительная головка состоит из тонкого диска с заостренной кромкой, присоединенного к торцу внутреннего цилиндра камеры сгорания, так, что между кромкой и внешней стенкой камеры сгорания был кольцевой зазор шириной 1 мм, и 72 радиальных мелких отверстий во внешней стенке камеры сгорания, расположенных в одном поперечном сечении на осевом расстоянии 0,5 мм вниз по течению. Кислород попадает в камеру сгорания в осевом направлении через кольцевой зазор смесительной головки, а водород через указанные радиальные отверстия. Реактивное сопло образовано коническим центральным телом с углом при вершине 50°, присоединенным к другому торцу внутреннего цилиндра. Вблизи выходного сечения внешнего цилиндра с зазором расположен электрод, обеспечивающий зажигание топливной смеси. Ввиду больших тепловых нагрузок корпус камеры сгорания охлаждается водой и изготовлен из меди. Прототип.Also known is the Russian bench-top rocket engine (Reports of the Academy of Sciences, 2014, volume 459, No. 6, pp. 711-716, “Experimental evidence of the energy efficiency of Zeldovich’s thermodynamic cycle”, auth. Frolov S.M. et al.), Including an annular combustion chamber to which a mixing head is attached on one side and a jet nozzle on the other. An annular combustion chamber is formed by two coaxial cylinders with the formation of an annular gap between them. The mixing head consists of a thin disk with a pointed edge attached to the end face of the inner cylinder of the combustion chamber, so that between the edge and the outer wall of the combustion chamber there is an annular gap of 1 mm wide, and 72 radial small holes in the outer wall of the combustion chamber located in one transverse section at an axial distance of 0.5 mm downstream. Oxygen enters the combustion chamber in the axial direction through the annular gap of the mixing head, and hydrogen through the indicated radial holes. The jet nozzle is formed by a conical central body with an apex angle of 50 ° attached to the other end of the inner cylinder. Near the output section of the outer cylinder with a gap is an electrode that provides ignition of the fuel mixture. Due to high thermal loads, the housing of the combustion chamber is water-cooled and made of copper. Prototype.

Однако известное техническое решение не обеспечивает требуемого ресурса работы камеры сгорания при давлении более 2 кгс/см2 и продолжительности огневого испытания более 2 сек.However, the known technical solution does not provide the required life of the combustion chamber at a pressure of more than 2 kgf / cm 2 and the duration of the fire test for more than 2 seconds.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задача изобретения состоит в создании ЖРД, работающего в режиме непрерывной спиновой детонации при достаточно высоких давлениях в камере сгорания (от 16 кгс/см2 и более).The objective of the invention is to create a rocket engine operating in continuous spin detonation mode at sufficiently high pressures in the combustion chamber (from 16 kgf / cm 2 or more).

Эта задача решена за счет того, что в стендовом ЖРД с непрерывной спиновой детонацией, включающем в себя кольцевую камеру сгорания, к которой с одной стороны присоединена смесительная головка, а с другой - реактивное сопло, кольцевая камера сгорания образована двумя соосными цилиндрами с образованием кольцевого зазора между ними,This problem is solved due to the fact that in a bench rocket engine with continuous spin detonation, which includes an annular combustion chamber, to which a mixing head is attached, and a jet nozzle is connected on the other hand, the annular combustion chamber is formed by two coaxial cylinders with the formation of an annular gap between them

- смесительная головка установлена вдоль оси двигателя и выполнена из кольцевого огневого днища, в котором по середине выполнена кольцевая щелевая форсунка подвода окислителя, по обе стороны от которой выполнены радиальные струйные форсунки подачи горючего, оси которых направлены под острым углом к щелевой форсунке, а выход из смесительной головки соединен с кольцевой детонационной камерой;- the mixing head is installed along the axis of the engine and is made of an annular fire bottom, in which an annular slit nozzle for supplying an oxidizer is made in the middle, on both sides of which there are radial jet nozzles for supplying fuel, the axes of which are directed at an acute angle to the slot nozzle, and the exit is the mixing head is connected to an annular detonation chamber;

- наружный корпус кольцевой камеры состоит из наружной силовой стенки, выполненной из высокопрочного сплава и внутренней оребренной стенки, выполненной из высокотеплопроводного сплава, соединенных между собой пайкой;- the outer casing of the annular chamber consists of an external power wall made of a high-strength alloy and an inner fin wall made of a high-heat-conducting alloy interconnected by soldering;

- в корпусе кольцевой камеры выполнены три отверстия, герметично проходящие через обе его стенки, одно для подвода горючей смеси из инициатора детонационного горения в кольцевую камеру детонационного горения, другие два для регистрации давления в кольцевой камере;- in the housing of the annular chamber there are three openings hermetically passing through both its walls, one for supplying the combustible mixture from the initiator of detonation combustion into the annular chamber of detonation combustion, the other two for recording pressure in the annular chamber;

- внутренний корпус двигателя состоит из наружной гладкой стенки, выполненной из высокотеплопроводного сплава, внутренней оребренной стенки - из прочного теплопроводного сплава, соединенных между собой пайкой.- the inner motor casing consists of an outer smooth wall made of a highly heat-conducting alloy, an inner ribbed wall - of a durable heat-conducting alloy, interconnected by soldering.

Другими отличиями является то, что:Other differences are that:

- что инициатор детонационного горения выполнен в виде камеры, имеющей штуцера подвода окислителя и горючего и выводной канал подачи продуктов сгорания в кольцевую камеру, а также свечу зажигания;- that the initiator of detonation combustion is made in the form of a chamber having a fitting for supplying an oxidizer and fuel and an outlet channel for supplying combustion products to the annular chamber, as well as a spark plug;

- значение острых углов, по которым наклонены оси стройных форсунок, лежат в пределах 40°-50°;- the value of the acute angles along which the axis of the slender nozzles are inclined lie within 40 ° -50 °;

- наружная силовая оболочка наружного корпуса выполнена из сплава ВНС-16, а внутренняя огневая стенка выполнена из меди или медного сплава БрХ08;- the outer power shell of the outer casing is made of VNS-16 alloy, and the inner fire wall is made of copper or BrX08 copper alloy;

- наружная оболочка внутреннего корпуса выполнена из меди или медного сплава БрХ08, а внутренняя оболочка этого корпуса выполнена из сплава 273;- the outer shell of the inner case is made of copper or BrX08 copper alloy, and the inner shell of this case is made of alloy 273;

- корпус инициатора детонационного горения выполнен из стали ЭП-202;- the body of the initiator of detonation combustion is made of steel EP-202;

- окислитель представляет собой воздух;- the oxidizing agent is air;

- окислитель представляет собой газообразный кислород;- the oxidizing agent is gaseous oxygen;

- горючее представляет собой жидкий керосин.- fuel is liquid kerosene.

Перечень чертежейList of drawings

На фиг. 1 представлено продольное сечение предлагаемого двигателя; на фиг. 2 представлен фрагмент сечения смесительной головки.In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed engine; in FIG. 2 shows a fragment of the cross section of the mixing head.

Описание изобретенияDescription of the invention

Двигатель включает в себя (фиг. 1) смесительную головку 1, наружный корпус 2, внутренний корпус 3, инициатор детонации 4, магистраль подвода окислителя 5, магистраль подвода горючего 6, магистраль подвода охлаждающей жидкости в наружный корпус 7, магистраль отвода охлаждающей жидкости 8, магистраль подвода охлаждающей жидкости во внутренний корпус 9, магистраль отвода охлаждающей жидкости из внутреннего корпуса 10 и узел крепления 11.The engine includes (Fig. 1) a mixing head 1, an outer casing 2, an inner casing 3, a knock initiator 4, an oxidizer supply line 5, a fuel supply line 6, a coolant supply pipe to the outer case 7, a coolant drain pipe 8, the coolant supply line to the inner case 9, the coolant drain line from the inner case 10 and the mount 11.

Камера (фиг. 1) состоит из камеры сгорания 12 и сопла 13.The chamber (Fig. 1) consists of a combustion chamber 12 and a nozzle 13.

Камера сгорания представляет собой кольцевой канал, образованный наружным и внутренним корпусами 2.The combustion chamber is an annular channel formed by the outer and inner bodies 2.

Сопло представляет собой профилированный контур, образованный наружным и внутренним корпусами.The nozzle is a profiled contour formed by the outer and inner bodies.

Смесительная головка 1 (фиг. 2) состоит из огневого днища 14, в котором выполнены кольцевой канал 15 и множество отверстий 16 с обеих сторон кольцевого канала щелевой форсунки, направленных под острым углом 40…50° в сторону кольцевого канала, и корпуса 17, выполненного из высокопрочного материала.The mixing head 1 (Fig. 2) consists of a firing bottom 14, in which an annular channel 15 and a plurality of holes 16 are made on both sides of the annular channel of the slotted nozzle directed at an acute angle of 40 ... 50 ° towards the annular channel, and the housing 17 made from high-strength material.

Наружный корпус 2 состоит из наружной оболочки 18, выполненной из высокопрочного сплава, например, ВНС-16 и внутренней оребренной стенки 19, выполненной из высокотеплопроводного сплава, например, меди или медного сплава БрХ08, соединенных между собой методом пайки. В корпусе выполнены три отверстия, проходящие через обе стенки, 20 - для подачи горючей смеси из инициатора в камеру сгорания и 21 - для двух датчиков давления, регистрирующих процесс и величины давления в камере сгорания 12.The outer casing 2 consists of an outer shell 18 made of a high-strength alloy, for example, VNS-16, and an inner fin wall 19 made of a high-heat-conducting alloy, for example, copper or BrX08 copper alloy, interconnected by soldering. The housing has three holes passing through both walls, 20 for supplying the combustible mixture from the initiator to the combustion chamber and 21 for two pressure sensors recording the process and pressure values in the combustion chamber 12.

Внутренний корпус 3 состоит из гладкой оболочки 23, выполненной из высокотеплопроводного сплава, например, из меди или медного сплава БрХ08, и оребренной оболочки 22, выполненной из прочного теплопроводного сплава, например, сплава 273, соединенных между собой методом пайки.The inner casing 3 consists of a smooth shell 23 made of a highly heat-conducting alloy, for example, of copper or BrX08 copper alloy, and a finned shell 22 made of a durable heat-conducting alloy, for example, alloy 273, interconnected by soldering.

Инициатор детонационного горения 4 состоит из камеры сгорания 24, двух штуцеров подвода горючего 25, двух штуцеров подвода окислителя 26, канала подвода продуктов сгорания 27 в камеру сгорания демонстрационного образца и свечи зажигания 28. Корпус камеры сгорания инициатора 29 выполнен из стали ЭП-202 неохлаждаемым; вблизи торца свечи 28 выполнены перпендикулярно оси камеры два отверстия 30 для впрыска горючего и два отверстия для впрыска окислителя.The initiator of detonation combustion 4 consists of a combustion chamber 24, two nozzles for supplying fuel 25, two nozzles for supplying oxidizer 26, a channel for supplying combustion products 27 to the combustion chamber of the demonstration sample and the spark plug 28. The body of the combustion chamber of initiator 29 is made of EP-202 steel uncooled; near the end of the candle 28, two holes 30 for the injection of fuel and two holes for the injection of the oxidizer are made perpendicular to the axis of the chamber.

Магистрали подвода компонентов топлива, подвода и отвода охлаждающей жидкости, например, воды, выполнены таким образом, что соединение со стендовыми магистралями выполнены разъемными, при этом подвод и отвод охлаждающей жидкости для внутреннего корпуса выполнены в виде двух коаксиально расположенных труб.The lines for supplying fuel components, for supplying and discharging coolant, for example, water, are made in such a way that the connection with bench lines is made detachable, while the supply and discharge of coolant for the inner case are made in the form of two coaxially arranged pipes.

Узел крепления 11 представляет собой диск, в котором выполнены шесть отверстий, используемых для крепления к стендовой раме.The mount 11 is a disk in which there are six holes used for mounting to a bench frame.

Конструктивное исполнение трактов охлаждения камеры сгорания в сочетании с использованием высокотеплопроводных и высокопрочных сплавов позволяет обеспечить работоспособность камеры сгорания при повышенных значениях энергетических характеристик двигателя по сравнению с известными. Представленная схема смесеобразования позволяет сократить период смешения компонентов, что способствует возникновению устойчивого горения с детонационными волнами.The design of the cooling paths of the combustion chamber in combination with the use of highly heat-conducting and high-strength alloys makes it possible to ensure the operability of the combustion chamber at higher values of the energy characteristics of the engine compared to the known ones. The presented mixture formation scheme allows one to shorten the mixing period of the components, which contributes to the emergence of stable combustion with detonation waves.

Работа двигателяEngine operation

Вначале подается жидкость в охлаждающие тракты наружного 2 и внутреннего 3 корпусов.First, fluid is supplied to the cooling ducts of the outer 2 and inner 3 casings.

Для охлаждения наружного корпуса вода через штуцеры 7 и коллектор 34 поступает в охлаждающий тракт и, пройдя его, через коллектор 35 и штуцеры 8 отводится в стендовые емкости.To cool the outer casing, water through the fittings 7 and the collector 34 enters the cooling path and, passing it, through the collector 35 and the fittings 8 is discharged into the bench containers.

Для охлаждения внутреннего корпуса вода через четыре штуцера 9, тракт 36 и отверстия 37 поступает в охлаждающий тракт, и пройдя его, через тракты 38, 39 и четыре штуцера 10 отводится в стендовые емкости.To cool the inner case, water through four nozzles 9, path 36 and openings 37 enters the cooling path, and passing it through paths 38, 39 and four nozzles 10 is discharged into the bench containers.

Газообразный кислород (воздух) с температурой окружающей среды из стендовой магистрали поступает через четыре штуцера 5 в коллектор 32, из которого через кольцевую щель 15 (смотри фиг. 2), поступает в кольцевую камеру сгорания 12; одновременно кислород через два штуцера 26 поступает в камеру сгорания 24 инициатора.Gaseous oxygen (air) with ambient temperature from the bench line enters through four nozzles 5 into the manifold 32, from which through the annular gap 15 (see Fig. 2), enters the annular combustion chamber 12; simultaneously, oxygen through two nozzles 26 enters the combustion chamber 24 of the initiator.

Керосин через два штуцера 6 поступает в коллектор 33 и далее через отверстия 16 (смотри фиг. 2) диаметром 0,35 мм впрыскивается в кольцевую камеру сгорания 12, где происходит смешение с поступившем кислородом; одновременно керосин через два штуцера 25 поступает в камеру сгорания инициатора.Kerosene through two nozzles 6 enters the manifold 33 and then through holes 16 (see Fig. 2) 0.35 mm in diameter is injected into the annular combustion chamber 12, where it is mixed with the incoming oxygen; at the same time kerosene through two nozzles 25 enters the combustion chamber of the initiator.

Для поджига смеси кислорода с керосином в инициаторе применяется свеча 28.To ignite a mixture of oxygen with kerosene in the initiator, a candle 28 is used.

Кислород впрыскивается в камеру сгорания 24 инициатора через 2 отверстия, керосин - впрыскивается через 2 отверстия перпендикулярно оси камеры инициатора, где происходит смешение поступивших компонентов.Oxygen is injected into the combustion chamber of the initiator 24 through 2 holes, kerosene is injected through 2 holes perpendicular to the axis of the initiator chamber, where the incoming components are mixed.

Для поджига смеси в камере 24 инициатора используется специальная электрическая свеча.A special electric candle is used to ignite the mixture in the initiator chamber 24.

Продукты сгорания из инициатора через отверстие 20 поступают в кольцевую камеру сгорания 12 и воспламеняют находящуюся там смесь кислорода с керосином и, соответственно, инициируют спиновую детонационную волну. После возникновения детонационной волны, расход керосина через инициатор отключается, через инициатор продолжает поступать в кольцевую камеру сгорания 12 только кислород.The combustion products from the initiator through the hole 20 enter the annular combustion chamber 12 and ignite the mixture of oxygen and kerosene located there and, accordingly, initiate a spin detonation wave. After the occurrence of the detonation wave, the flow of kerosene through the initiator is turned off, only oxygen is supplied to the annular combustion chamber 12 through the initiator.

Выполнение кольцевой камеры сгорания из двух коаксиально расположенных достаточно прочных охлаждаемых корпусов позволяет поднять давление продуктов сгорания в камере до 16 кгс/см2 и выше и увеличить продолжительность огневого испытания до 30 секунд и более.The implementation of the annular combustion chamber from two coaxial sufficiently strong cooled buildings allows you to increase the pressure of the combustion products in the chamber to 16 kgf / cm 2 and above and increase the duration of the fire test up to 30 seconds or more.

Выполнение смесительной головки в виде кольцевого огневого днища с выполнением в нем кольцевой щелевой форсунки подвода окислителя, по обе стороны от которой выполнены радиальные струйные форсунки подачи горючего, позволяет получить требуемое смешение компонентов в непосредственной близости у огневого днища, что обеспечивает "плавность" запуска двигателя.The implementation of the mixing head in the form of an annular firing base with an annular slit nozzle for supplying an oxidizer in it, on both sides of which radial jet nozzles for supplying fuel are made, makes it possible to obtain the required mixture of components in the immediate vicinity of the firing base, which ensures smooth engine starting.

Промышленное применениеIndustrial application

Предлагаемая конструкция двигателя позволяет проводить отработку процесса горения с детонационными волнами в широком диапазоне параметров работы двигателя с последующим использованием результатов отработки для создания промышленных образцов.The proposed engine design allows the development of the combustion process with detonation waves in a wide range of engine operation parameters, followed by the use of mining results to create industrial designs.

Claims (9)

1. Стендовый жидкостный ракетный двигатель с непрерывной спиновой детонацией, включающий в себя кольцевую камеру сгорания, к которой с одной стороны присоединена смесительная головка, а с другой - реактивное сопло, кольцевая камера сгорания образована двумя соосными цилиндрами с образованием кольцевого зазора между ними, отличающийся тем, что смесительная головка установлена вдоль оси двигателя и выполнена из кольцевого огневого днища, в котором посередине выполнена кольцевая щелевая форсунка подвода окислителя, по обе стороны от которой выполнены радиальные струйные форсунки подачи горючего, оси которых направлены под острым углом к щелевой форсунке, а выход из смесительной головки соединен с кольцевой детонационной камерой, при этом наружный корпус кольцевой камеры состоит из наружной силовой оболочки, выполненной из высокопрочного сплава, и внутренней оребренной оболочки, выполненной из высокотеплопроводного сплава, соединенных между собой пайкой, при этом в корпусе кольцевой камеры выполнены три отверстия, герметично проходящие через обе его оболочки, одно для подвода горючей смеси из инициатора детонационного горения в кольцевую камеру детонационного горения, другие два - для регистрации давления в кольцевой камере, при этом внутренний корпус двигателя состоит из наружной гладкой оболочки, выполненной из высокотеплопроводного сплава, внутренней оребренной оболочки - из прочного теплопроводного сплава, соединенных между собой пайкой.1. A bench-top liquid rocket engine with continuous spin detonation, including an annular combustion chamber, to which a mixing head is attached, and a jet nozzle on the other hand, an annular combustion chamber is formed by two coaxial cylinders with the formation of an annular gap between them, characterized in that the mixing head is installed along the axis of the engine and is made of an annular fire bottom, in which an annular slit nozzle for supplying an oxidizer is made in the middle, on both sides of which the radial jet nozzles of the fuel supply are made, the axes of which are directed at an acute angle to the slot nozzle, and the outlet of the mixing head is connected to the annular detonation chamber, while the outer housing of the annular chamber consists of an external power shell made of high-strength alloy and an internal finned shell made of a highly heat-conducting alloy, interconnected by soldering, while in the case of the annular chamber there are three holes tightly passing through both of its shells, one for the supply of the combustible mixture from the initiator of detonation combustion into the annular chamber of detonation combustion, the other two are for recording pressure in the annular chamber, while the inner engine casing consists of an outer smooth shell made of a highly heat-conducting alloy, an inner finned shell of a durable heat-conducting alloy connected between by soldering. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что инициатор детонационного горения выполнен в виде камеры, имеющей штуцеры подвода окислителя и горючего и выводной канал подачи продуктов сгорания в кольцевую камеру, а также свечу зажигания.2. The engine according to claim 1, characterized in that the initiator of detonation combustion is made in the form of a chamber having fittings for supplying an oxidizer and fuel and an outlet channel for supplying combustion products to the annular chamber, as well as an spark plug. 3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что значение острых углов, по которым наклонены оси струйных форсунок, лежат в пределах 40°-50°.3. The engine according to claim 1, characterized in that the value of the acute angles along which the axis of the jet nozzles are inclined lie within 40 ° -50 °. 4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что наружная силовая оболочка наружного корпуса выполнена из сплава ВНС-16, а внутренняя огневая стенка выполнена из меди или медного сплава БрХ08.4. The engine according to claim 1, characterized in that the outer power shell of the outer casing is made of VNS-16 alloy, and the inner fire wall is made of copper or BrX08 copper alloy. 5. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что наружная оболочка внутреннего корпуса выполнена из меди или медного сплава БрХ08, а внутренняя оболочка этого корпуса выполнена из сплава 273.5. The engine according to claim 1, characterized in that the outer shell of the inner casing is made of copper or BrX08 copper alloy, and the inner shell of this casing is made of alloy 273. 6. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что корпус инициатора детонационного горения выполнен из стали ЭП-202.6. The engine according to claim 1, characterized in that the detonation combustion initiator housing is made of EP-202 steel. 7. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что окислитель представляет собой воздух.7. The engine under item 1, characterized in that the oxidizing agent is air. 8. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что окислитель представляет собой газообразный кислород.8. The engine according to claim 1, characterized in that the oxidizing agent is gaseous oxygen. 9. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что горючее представляет собой жидкий керосин.9. The engine under item 1, characterized in that the fuel is a liquid kerosene.
RU2017134556A 2017-10-04 2017-10-04 Stand liquid rocket engine with continuous spin detonation RU2674117C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017134556A RU2674117C1 (en) 2017-10-04 2017-10-04 Stand liquid rocket engine with continuous spin detonation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017134556A RU2674117C1 (en) 2017-10-04 2017-10-04 Stand liquid rocket engine with continuous spin detonation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2674117C1 true RU2674117C1 (en) 2018-12-04

Family

ID=64603829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017134556A RU2674117C1 (en) 2017-10-04 2017-10-04 Stand liquid rocket engine with continuous spin detonation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2674117C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750874C1 (en) * 2020-07-24 2021-07-05 Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" Method for monitoring the charasteristics of liquid-propellant rocket engine units during firing tests
RU2757652C1 (en) * 2021-04-02 2021-10-19 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Installation for determining thrust characteristics of liquid reactive fuels

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3423942A (en) * 1963-09-20 1969-01-28 Us Navy Standing detonation wave rocket engine
RU2179254C2 (en) * 2000-02-15 2002-02-10 Малышев Валентин Всеволодович Method and device for developing thrust

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3423942A (en) * 1963-09-20 1969-01-28 Us Navy Standing detonation wave rocket engine
RU2179254C2 (en) * 2000-02-15 2002-02-10 Малышев Валентин Всеволодович Method and device for developing thrust

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2595004 C9, 20.08.2016. *
C9, 20.08.2016. *
Фролов С.М. и др. Экспериментальное доказательство энергоэффективности термодинамического цикла Зельдовича, доклад АН, 2014, том 459, N 6, с.711-716. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750874C1 (en) * 2020-07-24 2021-07-05 Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" Method for monitoring the charasteristics of liquid-propellant rocket engine units during firing tests
RU2757652C1 (en) * 2021-04-02 2021-10-19 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Installation for determining thrust characteristics of liquid reactive fuels

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7669405B2 (en) Shaped walls for enhancement of deflagration-to-detonation transition
US9587831B2 (en) Cooled combustor seal
CN109595099B (en) Solid-liquid mixing engine for ground test car experiment
JP6516996B2 (en) Combustor and gas turbine engine
JP6368853B2 (en) Multi-chamber igniter
RU2674117C1 (en) Stand liquid rocket engine with continuous spin detonation
CN110513719B (en) Oxygen/methane torch igniter
Carmicino et al. Performance comparison between two different injector configurations in a hybrid rocket
CN103644044A (en) Multi-component simulative engine applied to vacuum plume effect experimental research and ignition scheme thereof
CN109404166B (en) Wide-working-condition liquid hydrogen-liquid oxygen torch type electric ignition device
CN113739206A (en) Zoned combustion scheme for improving space utilization rate of rotary detonation combustion chamber
CN106870095A (en) Water-jacket typ pre-burning ignition system
RU2614305C2 (en) Combustion chamber wall
RU2429370C1 (en) Burner plate of liquid-propellant rocket engine combustion chambers (lpe)
CN106884706B (en) Water jacket type pre-burning device
RU2338910C2 (en) Gas turbine combustion chamber igniter
JP2009041852A (en) Jet burner
RU2587510C1 (en) Gas generator
RU2595004C9 (en) Method for detonation combustion of fuel mixtures and device for its implementation
RU2806412C2 (en) Liquid rocket engine
RU105947U1 (en) MIXING HEAD WITH IGNITION DEVICE
RU2806413C9 (en) Liquid rocket engine
RU2806413C2 (en) Liquid rocket engine
RU2624682C1 (en) Annular combustion chamber of gas turbine engine and method of working process implementation
KR100470278B1 (en) rocket engine for test

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -PD4A- IN JOURNAL 3-2019

PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200424

Effective date: 20200424

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210825

Effective date: 20210825