RU2685002C2 - Missile with air-jet engine - Google Patents

Missile with air-jet engine Download PDF

Info

Publication number
RU2685002C2
RU2685002C2 RU2017126828A RU2017126828A RU2685002C2 RU 2685002 C2 RU2685002 C2 RU 2685002C2 RU 2017126828 A RU2017126828 A RU 2017126828A RU 2017126828 A RU2017126828 A RU 2017126828A RU 2685002 C2 RU2685002 C2 RU 2685002C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
central body
rocket
combustion chamber
cone
shell
Prior art date
Application number
RU2017126828A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017126828A3 (en
RU2017126828A (en
Inventor
Михаил Иванович Ярославцев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН)
Priority to RU2017126828A priority Critical patent/RU2685002C2/en
Publication of RU2017126828A publication Critical patent/RU2017126828A/en
Publication of RU2017126828A3 publication Critical patent/RU2017126828A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2685002C2 publication Critical patent/RU2685002C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B15/00Self-propelled projectiles or missiles, e.g. rockets; Guided missiles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: astronautics.SUBSTANCE: invention relates to the field of rocket equipment, namely to rockets with an air-jet engine - AJE. Device comprises front air intake device. It includes central body with cone of external-internal compression, shell ring with undercut, fixed on central body by means of pylons uniformly located in circumferential direction, combustion chamber with injectors of fuel supply, annular supersonic nozzle at combustion chamber outlet, gas generator, warhead, starting engine of solid fuel, stabilizer. According to invention, AJE is equipped with cone position adjustment system. It is located in central body and is made in form of hydraulic cylinder with piston. Hydraulic cylinder sub-piston cavity is connected with injectors of fuel supply into combustion chamber at gas generator start-up. Hydraulic cylinder above-piston cavity is connected with differential throttle, providing cone movement along axis by specified value relative to central body and shell. Pylons are fixed on the central body at an angle of attack to the longitudinal axis of the missile and are turned towards its rotation. Annular nozzle is located on the shell and is made in the form of an expanding fan extending beyond the rocket launcher during its flight.EFFECT: technical result is increase in speed and range of missile flight, expansion of traction-aerodynamic characteristics of AJE.1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к ракетам с воздушно-реактивным двигателем (ВРД).The invention relates to the field of rocket technology, namely to missiles with an air-jet engine (WFD).

Ракета с ВРД содержит лобовое воздухозаборное устройство, включающее центральное тело и обечайку, камеру сгорания, газогенератор, боевую часть, стартовый двигатель твердого топлива (РДТТ) и стабилизатор с раскрывающимися лопастями.The missile with the WFD contains a frontal air intake device, including the central body and the shell, the combustion chamber, the gas generator, the warhead, the starting solid fuel engine (RDTT) and a stabilizer with drop-down blades.

Воздушно-реактивный двигатель, установленный в носовой части ракеты предназначен для поддержания или увеличения скорости ракеты с целью повышения дальности ее полета после окончания работы разгонного твердотопливного двигателя (РДТТ).Air-jet engine mounted in the nose of the rocket is designed to maintain or increase the speed of the rocket in order to increase its flight range after the end of the accelerating solid-fuel engine (RDTT).

Одним из направлений повышения эффективности образцов ракетного вооружения является разработка ракет с увеличенной дальностью полета. Увеличение дальности полета ракет можно добиться путем применения комбинированных двигательных установок, а именно сочетание разгонного твердотопливного (РДТТ) и маршевого воздушно-реактивного двигателя (ВРД).One of the ways to increase the effectiveness of rocket armament models is the development of missiles with an increased range. Increasing the flight range of missiles can be achieved by using combined propulsion systems, namely a combination of accelerating solid-propellant (solid propellant rocket propulsion) and a cruising air-jet engine (WFD).

Совершенствование данных ракет развивается в направлении поиска рациональных конструктивных и технологических решений при разработки ВРД, обеспечивающих повышение надежности функционирования при различных скоростях полета, термостойкости изделия при длительной работе, стабильности внутрибаллистических характеристик в камере сгорания, а также реализации предельных или близких к ним тягово-экономических характеристик.Improvement of these missiles is developing in the direction of searching for rational design and technological solutions when developing WFDs that ensure improved reliability of operation at various flight speeds, thermal stability of the product during long-term operation, stability of intraballistic characteristics in the combustion chamber, as well as the implementation of limit or close-to-economic characteristics .

Предмет изобретения представляет собой ракету с многорежимным воздушно-реактивным двигателем с расширенными тягово-экономическими характеристиками за счет использования регулируемого воздухозаборника, веерного сопла, улучшенными внутрибаллистическими характеристиками в камере сгорания ВРД и повышенной надежностью функционирования газодинамического тракта двигателя при длительной работе.The subject of the invention is a rocket with a multi-mode air-jet engine with enhanced traction and economic characteristics due to the use of an adjustable air intake, a fan nozzle, improved ballistic characteristics in the combustion chamber of the WFD and increased reliability of the gas-dynamic path of the engine during long-term operation.

Известна конструкция активно-реактивного снаряда с ВРД, расположенным в носовой части, обладающим профилированным центральным телом (Сорокин В. А., Яновский Л.С.И др. Ракетно-прямоточные двигатели на твердых и пастообразных топливах. Наука, М., 2010 г., с. 31), содержащего лобовое воздухозаборное устройство, включающее центральное тело и обечайку, камеру сгорания, пилоны, кольцевое сопло, газогенератор.Known design of active-projectile with the WFD, located in the bow, having a profiled central body (Sorokin V. A., Yanovsky L.S. and others. Rocket-direct-flow engines on solid and pasty fuels. Nauka, M., 2010 ., p. 31), containing a front air intake device comprising a central body and a shell, a combustion chamber, pylons, an annular nozzle, a gas generator.

Стабилизация снаряда с ВРД в полете происходит за счет вращения вокруг продольной оси со скоростью ~ 170 об/с. Пилоны, которые жестко связывают центральное тело с обечайкой, параллельны продольной оси двигателя. При вращении ракеты из-за значительного скоса потока воздуха в газодинамическом тракте двигателя и из-за срыва потока смеси газов и пламени вращающимися пилонами существенно возрастает сопротивление двигательного тракта, растут потери полного давления, увеличивается разброс внутрибаллистических характеристик в камере сгорания ВРД. В итоге нарушаются аэробаллистические характеристики ракеты в целом, уменьшаются дальность и точность полета.Stabilization of the projectile with WFD in flight is due to rotation around the longitudinal axis at a speed of ~ 170 rev / s. The pylons, which rigidly connect the central body with the shell, are parallel to the longitudinal axis of the engine. When the rocket rotates due to the significant skew of the air flow in the gas-dynamic path of the engine and due to disruption of the flow of the mixture of gases and flames by rotating pylons, the resistance of the motor path increases, the loss of total pressure increases, the variation of ballistic characteristics in the combustion chamber of the WFD increases. As a result, the aeroballistic characteristics of the rocket are violated as a whole, and the range and accuracy of the flight are reduced.

Наличие воздухозаборного устройства (ВЗУ) с фиксированным положением конуса смешанного сжатия на центральном теле предполагает наличие горла воздухозаборного устройства большой площади для успешного запуска ВЗУ при старте снаряда или ракеты. Это приводит к слабому сжатию набегающего воздуха в воздухозаборном устройстве и к существенному ограничению количества тепла, подводимому к камере сгорания, что приводит в целом к ухудшению тяговых характеристик двигателя.The presence of an air intake device (OVC) with a fixed position of a cone of mixed compression on the central body suggests the presence of a large area air intake device for successful launch of the OVC at the start of a projectile or rocket. This leads to a weak compression of the incoming air in the intake device and to a significant limitation of the amount of heat supplied to the combustion chamber, which leads in general to a deterioration of the engine traction characteristics.

Другим недостатком рассматриваемой системы является отсутствие эффективного кольцевого сопла, которое уменьшило бы поперечные нагрузки на снаряд из-за наличия короткой внешней стенки кольцевого сопла, возможной неоднородности течения в сопле и улучшило бы тяговые характеристики двигателя.Another disadvantage of the system under consideration is the absence of an effective annular nozzle, which would reduce the lateral loads on the projectile due to the short outer wall of the annular nozzle, possible heterogeneity of the flow in the nozzle and improve the engine thrust characteristics.

Приведенный артиллерийский снаряд характеризуется небольшой дальностью стрельбы, а следовательно, небольшой скоростью и продолжительностью полета.The above artillery projectile is characterized by a small range of fire, and therefore, low speed and duration of flight.

Наиболее близким по технической сути является конструкция ракеты с ВРД, расположенным в носовой части ракеты (патент RU №2585211, МПК F42B 12/46, 2015 г.), принятая автором за прототип.The closest in technical terms is the design of the rocket with the WFD, located in the nose of the rocket (patent RU No. 2585211, IPC F42B 12/46, 2015), adopted by the author for the prototype.

Общими признаками с предлагаемой ракетой с ВРД, является наличие в прототипе лобового воздухозаборного устройства, включающего центральное тело и обечайку с поднутрением, камеру сгорания, пилоны, сопла, газогенератор, боевую часть, стартовый двигатель твердого топлива (РДТТ), стабилизаторы.Common features with the proposed rocket with the WFD, is the presence in the prototype of a frontal air intake device comprising a central body and a shell with undercuts, a combustion chamber, pylons, nozzles, a gas generator, a warhead, a solid propellant propulsion engine, stabilizers.

ВРД содержит лобовое воздухозаборное устройство (ВЗУ), включающее центральное тело и обечайку, пилоны, жестко связывающие центральное тело с обечайкой, камеру сгорания, инжекторы, кольцевое сопло, газогенератор.WFD contains a frontal air intake device (OVC), including the central body and the shell, the pylons rigidly connecting the central body with the shell, the combustion chamber, injectors, annular nozzle, gas generator.

Конус внешне-внутреннего (смешанного) сжатия ВЗУ находится в фиксированном положении по отношению к центральному телу и к обечайке, обеспечивая жесткую связь между ними. При этом отношение минимальной площади проходного сечения (горла) воздухозаборного устройства к площади миделевого сечения ракеты составляет 0,3…0,5. При этих соотношениях происходит запуск ВЗУ при выходе ракеты из направляющей, обеспечивается его пропускная способность на участке разгона ракеты с помощью РДТТ и включение в работу ВРД при достижении оптимальной для работы скорости. Это приводит к слабому сжатию набегающего воздуха в воздухозаборном устройстве и к существенному ограничению количества тепла, подводимому в камере сгорания из-за роста давления и угрозы срыва втекания воздуха в воздухозаборное устройство, что приводит в целом к ухудшению тяговых характеристик двигателя.The cone of external-internal (mixed) compression of the OVC is in a fixed position relative to the central body and to the sidewall, providing a rigid connection between them. The ratio of the minimum flow area (throat) of the air intake device to the area of the mid-section of the rocket is 0.3 ... 0.5. With these ratios, the OVS is launched when the rocket leaves the guide, its throughput is ensured at the acceleration site of the rocket with the help of a solid propellant rocket motor and is activated in the work of the WFD when the optimum speed is reached. This leads to a weak compression of the incoming air in the air intake device and to a significant limitation of the amount of heat supplied in the combustion chamber due to an increase in pressure and the threat of disruption of air inflow into the air intake device, which generally leads to a deterioration in the engine traction characteristics.

Известно так же, что на аэробаллистические характеристики ракеты оказывают влияние процессы, происходящие в двигательном тракте ВРД (разброс внутрибаллистических характеристик двигательного тракта - неудовлетворительное смешение горючего и окислителя, переменная полнота сгорания по объему двигательного тракта, конструктивные особенности камеры сгорания и ВЗУ).It is also known that the aeroballistic characteristics of a rocket are influenced by the processes occurring in the propulsion system of the WFD (the variation of the intraballistic characteristics of the motor tract - the poor mixing of fuel and oxidizer, the variable degree of combustion in the volume of the motor tract, the design features of the combustion chamber and the OVC).

Стабильность аэробаллистических характеристик ракеты обеспечивается при старте закруткой ракеты в трубчатой направляющей с помощью П-образных спиральных пазов (как правило, величина угла проворота составляет 240° при длине направляющей ~ 7 метров), а в полете стабилизаторами, установленными в хвостовой части ракеты под небольшим углом атаки к продольной оси и задающими вращательное движение ракеты. Если считать, что стабилизаторы поддерживают начальную угловую скорость вращения ракеты при выходе из направляющей, то угловая скорость на заключительной стадии разгона с помощью РДТТ может составлять ~ (40-90) об/с.The stability of the aeroballistic characteristics of the rocket is ensured when the rocket is spinned in a tubular guide using U-shaped spiral grooves (as a rule, the angle of rotation is 240 ° with a guide length of ~ 7 meters), and in flight by stabilizers installed in the tail of the rocket at a slight angle attacks to the longitudinal axis and defining the rotational motion of the rocket. If we assume that the stabilizers support the initial angular velocity of rotation of the rocket as it leaves the guide, then the angular velocity at the final stage of acceleration with the help of a solid propellant rocket motor can be ~ (40-90) rev / s.

Хотя угловая скорость вращения ракеты с размещенным ВРД в носовой части меньше, чем у снаряда, линейная скорость вращения пилонов камеры сгорания весьма существенна. Поэтому, из-за закрученного потока воздуха, входящего в камеру сгорания, пилоны должны быть повернуты на определенный угол в сторону вращения ракеты с ВРД, чтобы создавать меньшее сопротивление потоку воздуха в камере сгорания. Однозначно определить угол наклона пилонов по отношению к продольной оси ракеты не представляется возможным, поскольку скорости ракеты от старта до прекращения работы маршевого ВРД значительно отличаются. Также имеется зависимость скорости вращения ракеты от скорости полета. Но учитывать эту особенность необходимо для улучшения внутрибаллистических характеристик камеры сгорания и аэробаллистических характеристик изделия в целом. Скорее всего величина угла установки пилонов к продольной оси ракеты будет определяться из максимальной скорости полета ракеты в конце работы разгонного РДТТ и может составлять 3-6 градусов при скорости М=3.Although the angular velocity of rotation of the rocket with the WFD placed in the nose is smaller than that of the projectile, the linear speed of rotation of the pylons of the combustion chamber is very significant. Therefore, due to the swirling flow of air entering the combustion chamber, the pylons must be rotated at a certain angle in the direction of rotation of the rocket with the WFD to create less resistance to the air flow in the combustion chamber. It is not possible to unequivocally determine the angle of inclination of the pylons with respect to the longitudinal axis of the rocket, since the speed of the rocket from the launch to the termination of the marching WFD is significantly different. There is also a dependence of the speed of rotation of the rocket on the flight speed. But this feature should be taken into account to improve the intraballistic characteristics of the combustion chamber and the aeroballistic characteristics of the product as a whole. Most likely, the angle of installation of the pylons to the longitudinal axis of the rocket will be determined from the maximum flight speed of the rocket at the end of the acceleration solid propellant rocket operation and may be 3-6 degrees at speed M = 3.

В рассматриваемом прототипе пилоны расположены параллельно продольной оси ВРД и ракеты, что не лучшим образом сказывается на характеристиках изделия.In the prototype under consideration, the pylons are located parallel to the longitudinal axis of the WFD and the rocket, which does not in the best way affect the product characteristics.

Качественная работа сопла предполагает равномерное поле давлений в критическом сечении. В случае использования кольцевого сопла получение равномерного поля давлений становится малореальным из-за сложности процессов в камере сгорания, конструкции камеры, не смотря на дозвуковой режим течения перед критическим сечением сопла. Поэтому взаимодействие неоднородной струи на выходе из критического сечения с конусом ракеты создает реакцию практически направленную нормально к продольной оси ракеты и когда длина внешней части сопла, принадлежащего обечайке, значительно короче внутренней части, принадлежащей центральному телу, либо ракете.High-quality operation of the nozzle assumes a uniform pressure field in the critical section. In the case of using an annular nozzle, obtaining a uniform pressure field becomes unrealistic due to the complexity of the processes in the combustion chamber and the chamber design, despite the subsonic flow regime before the critical nozzle section. Therefore, the interaction of a heterogeneous jet at the exit of the critical section with the rocket cone creates a reaction almost normal to the longitudinal axis of the rocket and when the length of the outer part of the nozzle belonging to the shell is significantly shorter than the inner part belonging to the central body or the rocket.

Дальнейшее развитие воздушно-реактивных двигателей для ракет с носовым расположением ВРД приводит к необходимости поиска технических решений, направленных на улучшение тягово-экономических характеристик двигателей, внутрибаллистических и эксплуатационных характеристик в условиях воздействия высоких температур торможения.Further development of air-jet engines for missiles with a nose-jetting arrangement leads to the need to find technical solutions aimed at improving the engine performance, intraballistic and operational characteristics under the conditions of high braking temperatures.

Задачей предлагаемого технического решения является увеличение скорости и дальности полета ракеты, расширение тягово-экономических характеристик ВРД, улучшение тягово-аэродинамических изделия в целом.The objective of the proposed technical solution is to increase the speed and range of the missile, the expansion of the traction and economic characteristics of the WFD, the improvement of the traction and aerodynamic products in general.

Поставленная задача решается благодаря тому, что ракета с воздушно-реактивным двигателем (ВРД) содержит лобовое воздухозаборное устройство, включающее центральное тело с конусом внешне-внутреннего сжатия, обечайку с поднутрением, закрепленную на центральном теле посредством пилонов, равномерно расположенных в окружном направлении, камеру сгорания с инжекторами подачи топлива, кольцевое сверхзвуковое сопло на выходе из камеры сгорания, газогенератор, боевую часть, стартовый двигатель твердого топлива (РДТТ), стабилизатор. Согласно изобретению ВРД снабжен системой регулирования положения конуса, расположенной в центральном теле и выполненной в виде гидроцилиндра с поршнем, подпоршневая полость которого связана с инжекторами подачи топлива в камеру сгорания при запуске газогенератора, а надпоршневая с дифференциальным дросселем, обеспечивающим перемещение конуса вдоль оси на заданную величину относительно центрального тела и обечайки, пилоны закреплены на центральном теле под углом не равном нулю (угол атаки) к продольной оси ракеты, и повернуты в сторону ее вращения, а кольцевое сопло, расположенное на обечайке выполнено в виде раскрывающегося веера, выходящего за мидель ракеты при ее полете.The problem is solved due to the fact that the rocket with an air-jet engine (WFD) contains a frontal air intake device that includes a central body with a cone of external-internal compression, a shell with an undercut fixed to the central body by pylons evenly spaced in the circumferential direction, the combustion chamber with fuel supply injectors, an annular supersonic nozzle at the exit from the combustion chamber, a gas generator, a warhead, a solid fuel starting engine (RDTT), a stabilizer. According to the invention, the WFD is equipped with a cone position regulation system located in the central body and made in the form of a hydraulic cylinder with a piston, the piston cavity of which is connected to the fuel injectors of the combustion chamber when the gas generator starts up, and the piston cavity with the differential throttle providing the cone moving along the axis by a predetermined value relative to the central body and the shell, the pylons are fixed on the central body at an angle not equal to zero (angle of attack) to the longitudinal axis of the rocket, and rotated in the direction of Well, its rotation, and the annular nozzle, located on the side of the shell is made in the form of a drop-down fan that goes beyond the mid-section of the rocket during its flight.

Положительный результат достигается благодаря комплексу мероприятий по улучшению характеристик прямоточного воздушно-реактивного двигателя.A positive result is achieved through a set of measures to improve the characteristics of a ramjet engine.

В отличие от прототипа в предлагаемой ракете с ВРД воздухозаборник выполнен регулируемым, путем перемещения конуса внешне-внутреннего сжатия вдоль оси центрального тела двигателя и обечайки. В предстартовом положении конус участка внешне-внутреннего сжатия двигателя находится в крайнем правом положении, увеличивая площадь горла воздухозаборника до максимального значения, обеспечивая штатный запуск воздухозаборника при работе РДТТ.Unlike the prototype in the proposed rocket with the WFD air intake is made adjustable, by moving the cone external-internal compression along the axis of the central body of the engine and shell. In the pre-launch position, the cone of the external-internal compression section of the engine is in the extreme right position, increasing the throat area of the air intake to the maximum value, ensuring the regular start of the air intake when the solid rocket motor is operating.

Пилоны, обеспечивающие жесткую связь между центральным телом и обечайкой повернуты по отношению продольной оси двигателя на угол (в сторону вращения ракеты), обеспечивающий безотрывное обтекание их потоком при вращении ракеты, тем самым уменьшая сопротивление газодинамического тракта двигателя и потерю полного давления в камере сгорания двигателя.Pylons providing a rigid connection between the central body and the shell are rotated relative to the longitudinal axis of the engine at an angle (in the direction of the rocket rotation), ensuring their continuous flow around as the rocket rotates, thereby reducing the resistance of the gas dynamic path of the engine and the loss of total pressure in the engine's combustion chamber.

Отличительным признаком предлагаемого ВРД от прототипа так же является наличие на выходе из камеры сгорания веерного сопла, которое в предстартовом состоянии ракеты сложено. При пуске ракеты (выходе из трубной направляющей) под воздействием скоростного напора воздуха, проходящего через двигатель, веерное сопло раскрывается и готово к работе в комплексе с камерой сгорания.A distinctive feature of the proposed WFD from the prototype is the presence of a fan nozzle at the exit from the combustion chamber, which is folded in the prelaunch state of the rocket. When the rocket is launched (exiting the tube guide) under the influence of the velocity pressure of the air passing through the engine, the fan nozzle opens and is ready to work in conjunction with the combustion chamber.

На фиг. 1 показан общий вид ракеты с ВРД; на фиг. 2 и 3 - система, обеспечивающая перемещение конуса относительно центрального тела и обечайки; на фиг. 4 - угол наклона пилонов относительно продольной оси ракеты сечение по Е-Е на фиг. 3; на фиг. 5 схема ВРД (в изометрии).FIG. 1 shows a general view of a missile with a WFD; in fig. 2 and 3 - a system that provides movement of the cone relative to the central body and the shell; in fig. 4 shows the angle of inclination of the pylons with respect to the longitudinal axis of the rocket, the section along the EE of FIG. 3; in fig. 5 scheme of the WFD (in isometric).

Ракета с воздушно-реактивным двигателем содержит лобовое воздухозаборное устройство 1, включающее конус 2 внешне-внутреннего сжатия и обечайку 3 с поднутрением, пилоны 4, равномерно расположенные в окружном направлении, установлены (см. фиг. 4) под углом α≠0 к продольной оси ракеты и повернуты в сторону ее вращения, инжекторы 5, равномерно расположенные в окружном направлении, камеру сгорания 6, газогенератор 7 с программным режимом горения, центральное тело 8, веерное кольцевое сопло 9, боевую часть 10, ракетный двигатель на твердом топливе 11, стабилизаторы 12.The rocket with an air-jet engine contains a frontal air intake device 1, including a cone 2 of external-internal compression and a shell 3 with an undercut, pylons 4, evenly spaced in the circumferential direction, are installed (see Fig. 4) at an angle α ≠ 0 to the longitudinal axis rockets and turned in the direction of its rotation, injectors 5, evenly spaced in the circumferential direction, combustion chamber 6, gas generator 7 with program mode of combustion, central body 8, fan-shaped ring nozzle 9, warhead 10, rocket engine solid fuel 11, art. utilizers 12.

ВРД снабжен системой регулирования положения конуса 2 относительно обечайки 3. Система регулирования положения конуса (фиг. 2) содержит дифференциальный дроссель 13, гидроцилиндр 14, поршень 15. Полость А и подпоршневая полость Б (фиг. 3) гидроцилиндра 14 обеспечивают открытие инжекторов 5 подачи топлива в камеру сгорания 6 при запуске газогенератора 7. Полость В и надпоршневая полость Г гидроцилиндра 14 связаны с дифференциальным дросселем 13, обеспечивающим заданный режим перемещения конуса 2 вдоль продольной оси ракеты на заданную величину относительно центрального тела 8 и обечайки 3.The WFD is equipped with a system for adjusting the position of the cone 2 relative to the shell 3. The system for regulating the position of the cone (Fig. 2) contains a differential throttle 13, a hydraulic cylinder 14, a piston 15. The cavity A and a sub-piston cavity B (Fig. 3) of the hydraulic cylinder 14 ensure the opening of fuel injectors 5 in the combustion chamber 6 at the start of the gas generator 7. The cavity B and the over piston cavity G of the hydraulic cylinder 14 are connected with a differential throttle 13, providing a predetermined mode of movement of the cone 2 along the longitudinal axis of the rocket by a predetermined value relatively central body 8 and shell 3.

При хранении ракеты и в предстартовом положении поршень 15 и конус 2 находятся в крайнем правом положении (см. фиг. 2). При этом жидкость полностью заполняет надпоршневую полость Г гидроцилиндра 14, а поршень 15 полностью перекрывает входные отверстия инжекторов 5 подачи топлива в камеру сгорания 6. Веерная часть кольцевого сопла 9 сложена (положение Д), закреплена на корпусе ракеты и не выступает за габариты корпуса ракеты.When storing the rocket and in the pre-launch position, the piston 15 and the cone 2 are in the extreme right position (see Fig. 2). The liquid completely fills the piston cavity G of the hydraulic cylinder 14, and the piston 15 completely blocks the inlets of the fuel injectors 5 into the combustion chamber 6. The fan part of the annular nozzle 9 is folded (position D), fixed to the rocket body and does not stand for the rocket body dimensions.

Ракета с ВРД работает следующим образом (на фиг. 2 и 3).The missile with the WFD works as follows (in Fig. 2 and 3).

При запуске ракеты включают стартовый двигатель твердого топлива 11, (фиг. 1), при этом поршень 15 и конус 2 находятся в крайнем правом положении, инжекторы 5 подачи топлива в камеру сгорания 6 ВРД закрыты (см. фиг. 2), а горло воздухозаборника между обечайкой 3 и конусом 2 максимально открыто. После выхода ракеты из трубчатой направляющей (на фиг. не показано) и увеличения скорости, начинает функционировать воздухозаборное устройство 1 (ВЗУ). Под воздействием скоростного напора, раскрывается веерная часть кольцевого сопла 9. Для непрерывного разгона ракеты непосредственно перед завершением работы РДТТ подается команда на запуск газогенератора 7. Давление в полости А быстро увеличивается и вытесняет поршень 15 влево, образуя подпоршневую полость Б и открывая при этом инжекторы 5 впрыска топлива в камеру сгорания 6. Одновременно рост давления в подпоршневой полости Б резко растет и поршень 15 вытесняет жидкость из полости Г через дифференциальный дроссель 13 (см. фиг. 2 и 3) в полость В. При этом конус 2 центрального тела 8 смещается влево, в положение, оптимальное для работы ВЗУ на скорости, которую обеспечил стартовый РДТТ ракеты. Одновременно с этим происходит впрыск продуктов сгорания газогенератора 7 через открытые инжекторы 5 в камеру сгорания 6 ВРД.When launching a rocket, the starting engine of solid fuel 11 is turned on (Fig. 1), while the piston 15 and the cone 2 are in the extreme right position, the injectors 5 of the fuel supply to the combustion chamber 6 of the WFD are closed (see Fig. 2), and the air intake throat between shell 3 and cone 2 as open as possible. After the rocket leaves the tubular guide (not shown in the figure) and increases in speed, the air intake device 1 (OVC) begins to function. Under the influence of the velocity head, the fan part of the annular nozzle 9 is opened. For continuous acceleration of the rocket, immediately before the end of the solid propellant rocket operation, a command is issued to start the gas generator 7. The pressure in cavity A quickly increases and displaces the piston 15 to the left, thus forming the injectors B and opening the injectors 5 fuel injection into the combustion chamber 6. At the same time, the pressure in the piston cavity B increases sharply and the piston 15 displaces the fluid from the cavity G through the differential throttle 13 (see Fig. 2 and 3) into the cavity B. At the same time, the cone 2 of the central body 8 is shifted to the left, to a position optimal for the operation of the OVC at the speed provided by the launching solid propellant solid propellant rocket. At the same time, the combustion products of the gas generator 7 are injected through the open injectors 5 into the combustion chamber 6 of the WFD.

Далее дифференциальный дроссель 13 обеспечивает перемещение конуса 2 вперед со штатной скоростью (на фиг. 3) вдоль продольной оси по мере разгона ракеты. При перемещении конуса 2 влево относительная площадь горла ВЗУ (отношение площади горла к площади захвата струи) непрерывно уменьшается, обеспечивая работу ВЗУ на расчетных или близких к ним режимах, зависящих от чисел Маха набегающего потока.Next, the differential throttle 13 moves the cone 2 forward at a nominal speed (in FIG. 3) along the longitudinal axis as the missile accelerates. When moving the cone 2 to the left, the relative area of the throat of the OVC (the ratio of the area of the throat to the capture area of the jet) decreases continuously, ensuring the operation of the OVC at design or close to it modes depending on the free-stream Mach numbers.

В соответствии с программой полета должен быть организован и расход продуктов сгорания газогенератора 7 с программным режимом горения.In accordance with the flight program should be organized and the flow rate of the combustion products of the gas generator 7 with the program mode of combustion.

Применение веерной части кольцевого сопла 9 удлиняет его внешнюю часть, принадлежащую обечайке и способствует получению равномерного поля давлений по всему тракту камеры сгорания 6.The use of the fan part of the annular nozzle 9 extends its outer part belonging to the shell and contributes to obtaining a uniform pressure field throughout the combustion chamber 6.

Положительный результат обеспечивается предложенными конструктивными решениями ракеты с ВРД, которые улучшают тактико-технические характеристики заявленного объекта.A positive result is provided by the proposed design solutions of the missile with the WFD, which improve the tactical and technical characteristics of the declared object.

Источники информацииInformation sources

1. Сорокин В.А., Яновский Л.С. И др. Ракетно-прямоточные двигатели на твердых и пастообразных топливах. Наука, М., 2010 г., с. 311. Sorokin V.A., Yanovsky L.S. And others. Rocket and direct-flow engines on solid and pasty fuels. Science, M., 2010, p. 31

2. Патент RU №2585211, МПК F42B 12/46, 2015 г. – прототип.2. Patent RU No. 2585211, IPC F42B 12/46, 2015 - prototype.

Claims (1)

Ракета с воздушно-реактивным двигателем, содержащая лобовое воздухозаборное устройство, включающее центральное тело с конусом внешне-внутреннего сжатия, обечайку с поднутрением, закрепленную на центральном теле посредством продольных пилонов, равномерно расположенных в окружном направлении, камеру сгорания с инжекторами подачи топлива, кольцевое сверхзвуковое сопло, находящееся на выходе из камеры сгорания, газогенератор, боевую часть, стартовый двигатель твердого топлива, стабилизатор, отличающаяся тем, что воздушно-реактивный двигатель снабжен системой регулирования положения конуса, расположенной в центральном теле, выполненной в виде гидроцилиндра с поршнем, подпоршневая полость которого связана с инжекторами подачи топлива в камеру сгорания при запуске газогенератора, а надпоршневая - с дифференциальным дросселем, обеспечивающим перемещение конуса вдоль оси на заданную величину относительно центрального тела и обечайки, пилоны закреплены на центральном теле под углом установки, не равным нулю, к продольной оси ракеты и повернуты в сторону ее вращения, а кольцевое сверхзвуковое сопло выполнено в виде раскрывающегося веера, выходящего за мидель ракеты при ее полете.A jet engine with a frontal air intake device comprising a central body with a cone of external-internal compression, an undercut shell fixed on the central body by longitudinal pylons evenly spaced in the circumferential direction, a combustion chamber with fuel injectors, an annular supersonic nozzle at the outlet of the combustion chamber, the gas generator, the warhead, the starting engine of solid fuel, a stabilizer, characterized in that the air-jet engine The gatel is equipped with a cone position control system located in a central body made in the form of a hydraulic cylinder with a piston, the piston cavity of which is connected to the fuel injectors into the combustion chamber when the gas generator starts up, and the over piston cavity - with a differential throttle ensuring the cone moving along the axis by a predetermined value relative to the central body and the shell, the pylons are fixed on the central body at an installation angle, not equal to zero, to the longitudinal axis of the rocket and turned in the direction of its rotation, and tsevoe supersonic nozzle is designed as a drop of the fan, leaving behind the midsection missile during its flight.
RU2017126828A 2017-07-25 2017-07-25 Missile with air-jet engine RU2685002C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017126828A RU2685002C2 (en) 2017-07-25 2017-07-25 Missile with air-jet engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017126828A RU2685002C2 (en) 2017-07-25 2017-07-25 Missile with air-jet engine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017126828A RU2017126828A (en) 2019-01-28
RU2017126828A3 RU2017126828A3 (en) 2019-03-01
RU2685002C2 true RU2685002C2 (en) 2019-04-16

Family

ID=65270664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017126828A RU2685002C2 (en) 2017-07-25 2017-07-25 Missile with air-jet engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2685002C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0683376A1 (en) * 1994-05-17 1995-11-22 Rockwell International Corporation Airbreathing propulsion assisted gun-launched projectiles
RU2117907C1 (en) * 1997-03-26 1998-08-20 Научно-производственное объединение машиностроения Winged missile
RU2175726C1 (en) * 2000-05-26 2001-11-10 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Solid-propellant engine boost unit
RU2534838C1 (en) * 2013-08-22 2014-12-10 Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" Cruise missile
RU2585211C1 (en) * 2015-05-13 2016-05-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" Missile with air-jet engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0683376A1 (en) * 1994-05-17 1995-11-22 Rockwell International Corporation Airbreathing propulsion assisted gun-launched projectiles
RU2117907C1 (en) * 1997-03-26 1998-08-20 Научно-производственное объединение машиностроения Winged missile
RU2175726C1 (en) * 2000-05-26 2001-11-10 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Solid-propellant engine boost unit
RU2534838C1 (en) * 2013-08-22 2014-12-10 Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" Cruise missile
RU2585211C1 (en) * 2015-05-13 2016-05-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" Missile with air-jet engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017126828A3 (en) 2019-03-01
RU2017126828A (en) 2019-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5578783A (en) RAM accelerator system and device
US4722261A (en) Extendable ram cannon
US4938112A (en) Apparatus and method for the acceleration of projectiles to hypervelocities
US8193476B2 (en) Solid-fuel pellet thrust and control actuation system to maneuver a flight vehicle
US11549465B1 (en) Air breathing solid fuel rotating detonation engine
JPH0849999A (en) Missile by air suction type propulsion assistance
US9726115B1 (en) Selectable ramjet propulsion system
RU2071027C1 (en) Rocket
RU2685002C2 (en) Missile with air-jet engine
CN101113882A (en) Bomb body structure capable of reducing shock wave drag of bomb body and method thereof
US11655055B2 (en) System and method for aerodynamic drag reduction in airborne systems and vehicles
RU2585211C1 (en) Missile with air-jet engine
US5544586A (en) Solid fuel ramjet tubular projectile
RU2527250C2 (en) Reduction of base drag and boundary layer suction of movable, for example, thrown bodies, said projectile or bullet of, primarily, ogival of sharpened nose part and body, said projectile or bullet of, primarily, ogival of sharpened nose part
RU2682418C1 (en) Missile with air-jet engine
RU2690236C1 (en) Supersonic rotary rocket
RU2150598C1 (en) Ramjet launch vehicle
RU2513326C1 (en) Method of firing of controlled artillery projectile
RU2751311C1 (en) Method for increasing the flight range of active-reactive projectile and active-reactive projectile with monoblock combined engine unit (versions)
RU2181849C1 (en) Ramjet-ejector rocket carrier
RU2386921C1 (en) Multistage anti-aircraft missile and method of its tactical employment
RU2176068C1 (en) Jet projectile launched from launching tube
RU2674407C1 (en) Direct-flow rocket projectile
Pelosi-Pinhas et al. Solid-fuel ramjet regulation by means of an air-division valve
RU2808356C1 (en) Guided rocket-assisted round with ramjet engine for artillery gun with rifled barrel