RU2684352C1 - Регулируемое пульсирующее газодинамическое детонационное резонаторное выходное устройство для получения тяги - Google Patents
Регулируемое пульсирующее газодинамическое детонационное резонаторное выходное устройство для получения тяги Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684352C1 RU2684352C1 RU2018126011A RU2018126011A RU2684352C1 RU 2684352 C1 RU2684352 C1 RU 2684352C1 RU 2018126011 A RU2018126011 A RU 2018126011A RU 2018126011 A RU2018126011 A RU 2018126011A RU 2684352 C1 RU2684352 C1 RU 2684352C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- resonator
- combustible mixture
- channel
- dynamic
- Prior art date
Links
- 238000005474 detonation Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
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
- F02K7/02—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 the jet being intermittent, i.e. pulse-jet
- F02K7/04—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 the jet being intermittent, i.e. pulse-jet with resonant combustion chambers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции устройств получения тяги с резонансными камерами сгорания. Регулируемое пульсирующее газодинамическое детонационное резонаторное выходное устройство для получения тяги содержит газодинамический резонатор, полость которого сообщена с каналом подвода воздуха через кольцевое сопло, камеру формирования горючей смеси, с подключенными к ней элементами подачи топлива, и выходом, сообщенным с полостью газодинамического резонатора. Кольцевое сопло выполнено двухканальным, содержит общую для обоих каналов внутреннюю стенку, подвижную относительно оси двухканального кольцевого сопла, отделяющую канал подвода воздуха и образующую вместе с кромкой газодинамического резонатора канал подвода горючей смеси, сообщенный с выходом камеры формирования горючей смеси. Выходы обоих каналов кольцевого сопла выполнены тангенциальными, а его диаметр равен диаметру среза газодинамического резонатора. Полость газодинамического резонатора выполнена в виде сферического сегмента. Вход камеры формирования горючей смеси снабжен регулируемым источником высокотемпературного газа. Изобретение направлено на расширение диапазона устойчивой работы регулируемого пульсирующего газодинамического детонационного резонаторного выходного устройства для получения тяги за счет увеличения вариативности возможных законов регулирования. 1 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности, к конструкции устройств получения тяги с резонансными камерами сгорания.
В качестве наиболее близкого аналога выбрано устройство для получения тяги, содержащее газодинамический резонатор, полость которого сообщена с каналом подвода воздуха через кольцевое сопло, камеру формирования горючей смеси, с подключенными к ней элементами подачи топлива, и выходом, сообщенным с полостью газодинамического резонатора. /RU 2179254, МПК F02K 7/02, опубликовано: 10.02.2002/
Недостатком известного решения является то, что регулирование пульсирующего детонационного резонаторного устройства для получения тяги осуществляется по ограниченному количеству параметров.
Технический эффект заявленного изобретения - расширение диапазона устойчивой работы регулируемого пульсирующего газодинамического детонационного резонаторного выходного устройства для получения тяги, за счет увеличения вариативности возможных законов регулирования.
Указанный технический результат достигается тем, что в регулируемом пульсирующем газодинамическом детонационном резонаторном выходном устройстве для получения тяги, содержащем газодинамический резонатор, полость которого сообщена с каналом подвода воздуха через кольцевое сопло, камеру формирования горючей смеси, с подключенными к ней элементами подачи топлива, и выходом, сообщенным с полостью газодинамического резонатора, согласно изобретению кольцевое сопло выполнено двухканальным, содержащим общую для обоих каналов внутреннюю стенку, подвижную относительно оси двухканального кольцевого сопла, отделяющую канал подвода воздуха и образующую вместе с кромкой газодинамического резонатора канал подвода горючей смеси, сообщенный с выходом камеры формирования горючей смеси, при этом выходы обоих каналов кольцевого сопла выполнены тангенциальными, а его диаметр равен диаметру среза газодинамического резонатора, полость которого выполнена в виде сферического сегмента, а вход камеры формирования горючей смеси снабжен регулируемым источником высокотемпературного газа.
Наличие регулируемого источника высокотемпературного газа на входе камеры формирования горючей смеси позволяет более эффективно производить испарение капель топлива, разлогая его на активные радикалы, при различных температурах горения, тем самым обеспечивается подготовка горючей смеси для детонационного сгорания.
Выполнение полости газодинамического резонатора в виде сферического сегмента, диаметр которого равен диаметру двухканального кольцевого сопла, позволяет организовать на выходе из газодинамического резонатора газодинамический затвор, в котором сходящиеся сверхзвуковые воздушные струи закрывают полость газодинамического резонатора.
Реализация конструкции регулируемого пульсирующего газодинамического детонационного выходного устройства с двухканальным кольцевым соплом, которое содержит общую для обоих каналов внутреннюю стенку, подвижную относительно оси кольцевого сопла, отделяющую канал подвода воздуха и образующую вместе с кромкой газодинамического резонатора канал подвода горючей смеси, сообщенный с выходом камеры формирования горючей смеси, а также тангенциальное выполнение выходов обоих каналов кольцевого сопла позволяет организовать подачу воздуха и горючей смеси в параллельных плоскостях без предварительного перемешивания.
Выполнение двухканального кольцевого сопла, содержащего общую для обоих каналов внутреннюю стенку, подвижную относительно оси двухканального кольцевого сопла, отделяющую канал подвода воздуха и образующую вместе с кромкой газодинамического резонатора канал подвода горючей смеси, сообщенный с выходом камеры формирования горючей смеси, а также тангенциальное выполнение выходов обоих каналов кольцевого сопла позволяет совместно регулировать площади выходных сечений каналов подвода воздуха и горючей смеси, тем самым изменяется соотношение воздуха и горючей смеси, это позволяет изменять эффективность детонационной волны, уменьшая или увеличивая ее интенсивность, таким образом изменяется тяга в зависимости от потребной ее величины.
Принципиальное отличие заявленного технического решения от прототипа, заключается в расширении диапазона устойчивой работы, за счет увеличения вариативности возможных законов регулирования. Увеличение вариативности достигается благодаря возможности совместного регулирования большего количества параметров потоков горючей смеси и воздуха, за счет одновременного изменения температуры газа в камере формирования горючей смеси, изменения количества подаваемого в камеру формирования горючей смеси топлива, а также совместного регулирования критических сечений каналов подвода воздуха и горючей смеси в двухканальном кольцевом сопле.
На чертеже представлена принципиальная схема регулируемого пульсирующего газодинамического детонационного резонаторного выходного устройства для получения тяги.
Регулируемое пульсирующее газодинамическое детонационное резонаторное выходное устройство для получения тяги содержит газодинамический резонатор (1), сферическая полость (2) которого сообщена с каналом подвода воздуха (3) и камерой формирования горючей смеси (4) посредством двухканального кольцевого сопла (5), содержащего канал подвода воздуха (3) и канал подвода горючей смеси (6), сообщенный с камерой формирования горючей смеси (4). Кроме того, двухканальное кольцевое сопло (5) содержит общую для обоих каналов внутреннюю стенку (7), выполненную подвижной относительно оси (8) двухканального кольцевого сопла (5). Канал подвода горючей смеси (6) образован кромкой (9) газодинамического резонатора (1) и кромкой (10) внутренней стенки (7). При этом диаметр кромки (10) равен диаметру кромки (9). Внутренняя стенка (7) перемещается в осевом направлении, посредством элементов механизации (11), обеспечивающих возвратно-поступательное движение. Вход камеры формирования горючей смеси (4) снабжен регулируемым источником высокотемпературного газа. В частном случае реализации источник высокотемпературного газа выполнен в виде горелочного устройства (12) с раздельной подачей топлива и воздуха. Кроме того, камера формирования горючей смеси (4) содержит элементы подачи топлива. В частном случае реализации элементы подачи топлива выполнены в виде топливных форсунок (13).
Устройство работает следующим образом. В сферическую полость (2) газодинамического резонатора (1) в параллельных плоскостях одновременно подается воздух через канал подвода воздуха (3) и горючая смесь через канал подвода горючей смеси (6). При соударении сверхзвуковых струй, истекающих из канала подвода воздуха (3) двухканального кольцевого сопла (5), образуется ударная волна, которая, отражаясь от стенки сферической полости (2) газодинамического резонатора (1), фокусируется в некоторой точке внутри сферической полости (2) газодинамического резонатора (1). В этой точке происходит значительное повышение температуры и давления, достаточное для воспламенения подготовленной горючей смеси, скорость горения которой близка к детонационной. В результате возгорания горючей смеси образуется детонационная волна, которая распространяется во все стороны. Идущая за детонационной волной, волна низкого давления всасывает в сферическую полость (2) через канал подвода горючей смеси (6) новую порцию горючей смеси. А поступающий через канал подвода воздуха (3) воздух, движущийся со сверхзвуковой скоростью, при своем соударении образует новую ударную волну и процесс повторяется.
Подготовка горючей смеси происходит в камере формирования горючей смеси (4) следующим образом. В горелочное устройство (11) подается топливо и воздух в стехиометрическом соотношении и поджигается. Из горелочного устройства (12) газ с высокой температурой попадает в камеру формирования горючей смеси (4). В него через коллектор топливных форсунок (13) подается дополнительно топливо. Суммарный расход подачи топлива, с учетом топлива подаваемого в горелочное устройство (12), обеспечивает коэффициент избытка воздуха в камере (4) в диапазоне [0,1-0,4]. Горение горючей смеси прекращается - получается «замороженная» смесь, но при этом ее температура остается достаточно высокой, в таком виде она подается в сферическую полость (2) газодинамического резонатора (1) через канал подвода горючей смеси (6).
При перемещении внутренней стенки (7) площади критических сечений канала подвода воздуха (3) и канала подвода горючей смеси (6) изменяются, регулируя расход воздуха и количество горючей смеси, поступающих в сферическую полость (2) газодинамического резонатора (1). Соотношение площадей критических сечений каналов кольцевого сопла (5) регулируется из условия сохранения сверхзвукового истечения из канала подвода воздуха (3). Изменение соотношения расходов воздуха через канал подвода воздуха (3) и горючей смеси, подаваемой через канал подвода горючей смеси (6), влияет на интенсивность ударной волны и позволяет регулировать полноту сгорания топлива в сферической полости (2) газодинамического резонатора (1).
При движении ударной волны через сферическую полость (2) газодинамического резонатора (1) воздух, поступающий через канал подвода воздуха (3), смешивается с горючей смесью, поступающей через канал подвода горючей смеси (6), тем самым обеспечивается регулирование суммарного коэффициента избытка воздуха.
Claims (1)
- Регулируемое пульсирующее газодинамическое детонационное резонаторное выходное устройство для получения тяги, содержащее газодинамический резонатор, полость которого сообщена с каналом подвода воздуха через кольцевое сопло, камеру формирования горючей смеси, с подключенными к ней элементами подачи топлива, и выходом, сообщенным с полостью газодинамического резонатора, отличающееся тем, что кольцевое сопло выполнено двухканальным, содержащим общую для обоих каналов внутреннюю стенку, подвижную относительно оси двухканального кольцевого сопла, отделяющую канал подвода воздуха и образующую вместе с кромкой газодинамического резонатора канал подвода горючей смеси, сообщенный с выходом камеры формирования горючей смеси, при этом выходы обоих каналов кольцевого сопла выполнены тангенциальными, а его диаметр равен диаметру среза газодинамического резонатора, полость которого выполнена в виде сферического сегмента, а вход камеры формирования горючей смеси снабжен регулируемым источником высокотемпературного газа.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018126011A RU2684352C1 (ru) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | Регулируемое пульсирующее газодинамическое детонационное резонаторное выходное устройство для получения тяги |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018126011A RU2684352C1 (ru) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | Регулируемое пульсирующее газодинамическое детонационное резонаторное выходное устройство для получения тяги |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2684352C1 true RU2684352C1 (ru) | 2019-04-08 |
Family
ID=66089703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018126011A RU2684352C1 (ru) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | Регулируемое пульсирующее газодинамическое детонационное резонаторное выходное устройство для получения тяги |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2684352C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716650C1 (ru) * | 2019-10-01 | 2020-03-13 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Импульсный резонаторный эжектор |
| RU2780910C1 (ru) * | 2022-04-07 | 2022-10-04 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Пульсирующие Детонационные Технологии" | Комбинированное пульсирующее выходное устройство турбореактивного двухконтурного двигателя |
| US20230313757A1 (en) * | 2020-12-16 | 2023-10-05 | Obshchestvo S Ogranichennoj Otvetstvennost'yu "Vasp Ejrkraft" | Pulse detonation jet engine |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2612749A (en) * | 1946-04-11 | 1952-10-07 | Tenney | Resonant pulse jet device with restricted flow passage |
| SU1796040A3 (en) * | 1991-07-22 | 1993-02-15 | Vladimir A Levin | Device for producing thrust |
| RU2066779C1 (ru) * | 1993-06-10 | 1996-09-20 | Саратовская научно-производственная фирма "Растр" | Реактивное сопло пульсирующего двигателя детонационного горения с центральным телом |
| RU2078969C1 (ru) * | 1993-06-10 | 1997-05-10 | Саратовская научно-производственная фирма "Растр" | Детонационная камера пульсирующего двигателя |
| RU2179254C2 (ru) * | 2000-02-15 | 2002-02-10 | Малышев Валентин Всеволодович | Способ получения тяги и устройство для его осуществления |
| JP2012078083A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | General Electric Co <Ge> | 局所的な屈曲波修正機構を備えたパルスデトネーション管 |
-
2018
- 2018-07-16 RU RU2018126011A patent/RU2684352C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2612749A (en) * | 1946-04-11 | 1952-10-07 | Tenney | Resonant pulse jet device with restricted flow passage |
| SU1796040A3 (en) * | 1991-07-22 | 1993-02-15 | Vladimir A Levin | Device for producing thrust |
| RU2066779C1 (ru) * | 1993-06-10 | 1996-09-20 | Саратовская научно-производственная фирма "Растр" | Реактивное сопло пульсирующего двигателя детонационного горения с центральным телом |
| RU2078969C1 (ru) * | 1993-06-10 | 1997-05-10 | Саратовская научно-производственная фирма "Растр" | Детонационная камера пульсирующего двигателя |
| RU2179254C2 (ru) * | 2000-02-15 | 2002-02-10 | Малышев Валентин Всеволодович | Способ получения тяги и устройство для его осуществления |
| JP2012078083A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | General Electric Co <Ge> | 局所的な屈曲波修正機構を備えたパルスデトネーション管 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716650C1 (ru) * | 2019-10-01 | 2020-03-13 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Импульсный резонаторный эжектор |
| US20230313757A1 (en) * | 2020-12-16 | 2023-10-05 | Obshchestvo S Ogranichennoj Otvetstvennost'yu "Vasp Ejrkraft" | Pulse detonation jet engine |
| US11994090B2 (en) * | 2020-12-16 | 2024-05-28 | Obshchestvo S Ogranichennoj Otvetstvennost'yu “Vasp Ejrkraft” | Pulse detonation jet engine |
| RU2780910C1 (ru) * | 2022-04-07 | 2022-10-04 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Пульсирующие Детонационные Технологии" | Комбинированное пульсирующее выходное устройство турбореактивного двухконтурного двигателя |
| RU2823402C1 (ru) * | 2023-10-09 | 2024-07-23 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Пульсирующие Детонационные Технологии" | Комбинированное пульсирующее детонационное выходное устройство турбореактивного двухконтурного газотурбинного двигателя с подачей топлива во внешний контур |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2605162C2 (ru) | Прямоточный воздушно-реактивный двигатель, включающий детонационную камеру, и летательный аппарат, содержащий такой двигатель | |
| CN103069142A (zh) | 多管式无阀脉冲爆震发动机 | |
| CN107636275A (zh) | 并行预燃室点火系统 | |
| RU2684352C1 (ru) | Регулируемое пульсирующее газодинамическое детонационное резонаторное выходное устройство для получения тяги | |
| CN103899435B (zh) | 一种组合式脉冲爆震发动机爆震室 | |
| CN102619643A (zh) | 一种脉冲爆震发动机射流点火装置 | |
| CN110195664A (zh) | 具有旋转爆震燃烧系统的发动机 | |
| RU172777U1 (ru) | Сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель | |
| CN202578943U (zh) | 一种脉冲爆震发动机射流点火装置 | |
| US9217392B2 (en) | Vortex cannon with enhanced ring vortex generation | |
| RU2347098C1 (ru) | Способ работы сверхзвукового пульсирующего прямоточного воздушно-реактивного двигателя и сверхзвуковой пульсирующий прямоточный воздушно-реактивный двигатель | |
| CN108757220A (zh) | 一种后端点火的脉冲爆震燃烧发动机 | |
| RU2529935C1 (ru) | Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель и способ организации рабочего процесса | |
| RU2615889C1 (ru) | Ракетно-прямоточный двигатель с регулируемым расходом твёрдого топлива | |
| RU173530U1 (ru) | Силовая установка гиперзвукового летательного аппарата | |
| RU2524591C1 (ru) | Гиперзвуковой, воздушно реактивный двигатель с детонационно-пульсирующей камерой сгорания, с совмещением гиперзвукового реактивного потока со сверхзвуковым прямоточным "один в другом" | |
| RU2526613C1 (ru) | Пульсирующая детонационная установка для создания силы тяги | |
| RU2432483C1 (ru) | Пульсирующий детонационный двигатель | |
| RU178988U1 (ru) | Сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель | |
| US2639581A (en) | Apparatus for burning fuel in a high velocity gas stream | |
| RU2700706C1 (ru) | Парогенератор | |
| RU2179254C2 (ru) | Способ получения тяги и устройство для его осуществления | |
| RU2485402C1 (ru) | Газодинамический воспламенитель | |
| RU2555601C1 (ru) | Газодинамический воспламенитель основной топливной смеси в проточном тракте | |
| RU2269019C2 (ru) | Способ эксплуатации пускового факельного воспламенителя |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200717 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210422 |