RU2749235C2 - Rocket engine - Google Patents
Rocket engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749235C2 RU2749235C2 RU2019110121A RU2019110121A RU2749235C2 RU 2749235 C2 RU2749235 C2 RU 2749235C2 RU 2019110121 A RU2019110121 A RU 2019110121A RU 2019110121 A RU2019110121 A RU 2019110121A RU 2749235 C2 RU2749235 C2 RU 2749235C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- engine
- combustion chamber
- hopper
- nozzle
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/08—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using solid propellants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/08—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using solid propellants
- F02K9/24—Charging rocket engines with solid propellants; Methods or apparatus specially adapted for working solid propellant charges
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/70—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using semi- solid or pulverulent propellants
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ракетной технике и касается конструкции химических ракетных двигателей, т.е. использующих химическое топливо, применяемых в воздушных и космических летательных аппаратах транспортного и военного назначения.The invention relates to rocketry and relates to the design of chemical rocket engines, i.e. using chemical fuel, used in air and space vehicles for transport and military purposes.
Конструкция ракетного двигателя определяется агрегатным состоянием используемого топлива (жидкое, твердое или сочетание компонентов обоего типа) (см. например: Википедия: «Ракетный двигатель»). Рассмотрим имеющиеся здесь проблемы с общих позиций.The design of a rocket engine is determined by the state of aggregation of the fuel used (liquid, solid, or a combination of both types of components) (see for example: Wikipedia: "Rocket engine"). Let's consider the problems here from a general point of view.
Функцйя ракетного двигателя состоит в создании потока импульса (т.е. тяги) за счет расхода запасенной на борту массы. При этом время работы двигателя ограничивается запасом массы, а общий конечный импульс, который приобретет при этом летательный аппарат, будет при этом тем больше, чем с большей скоростью отбрасывается масса. Скорость в химическом двигателе создается в процессе адиабатического расширения в сопле газообразных продуктов экзотермического химического превращения (сгорания) топлива, происходящего в камере сгорания (далее КС), в которую топливо, или отдельные его компоненты, нагнетаются в конденсированном (т.е. в плотном) состоянии. Причем нагнетание это производится против градиента давления, возникающего автоматически из за проявления закона баланса прихода и расхода массы.The function of the rocket engine is to create a flow of impulse (i.e. thrust) due to the consumption of the mass stored on board. In this case, the engine operation time is limited by the mass reserve, and the total final impulse that the aircraft will acquire in this case will be the greater, the more the mass is thrown away at a higher speed. Velocity in a chemical engine is created in the process of adiabatic expansion in a nozzle of gaseous products of exothermic chemical transformation (combustion) of fuel that occurs in a combustion chamber (hereinafter CC), into which the fuel, or its individual components, are pumped in condensed (i.e., dense) condition. Moreover, this injection is carried out against the pressure gradient arising automatically due to the manifestation of the law of balance of the inflow and outflow of mass.
Если топливо жидкое, то оно обычно нагнетается в камеру сгорания насосом. При этом обычно приходится нагнетать две компоненты жидкого топлива, которые вступают в реакцию между собой, смешиваясь в камере сгорания. Предварительное смешение компонентов жидкого топлива проблематично из-за высокой химической активности реакции окисления гомогенной горючей смеси. Возможно также применение однокомпонентного жидкого топлива, состоящего из молекул с внутренней свободной потенциальной энергией, например перекись водорода. Однако эта энергия значительно меньше, чем у пары отдельных молекул горючего и окислителя.If the fuel is liquid, it is usually pumped into the combustion chamber by a pump. In this case, it is usually necessary to pump two components of the liquid fuel, which react with each other, mixing in the combustion chamber. Premixing of liquid fuel components is problematic due to the high chemical activity of the oxidation reaction of a homogeneous combustible mixture. It is also possible to use a one-component liquid fuel consisting of molecules with internal free potential energy, for example, hydrogen peroxide. However, this energy is much less than that of a pair of separate fuel and oxidizer molecules.
Описанный выше принцип работы жидкотопливного ракетного двигателя (ЖРД) обуславливает следующие его недостатки.The principle of operation of a liquid-propellant rocket engine (LPRE) described above causes the following disadvantages.
1. Необходимость иметь два насоса для подачи компонентов топлива в КС, что усложняет конструкцию ЖРД.1. The need to have two pumps for supplying fuel components to the compressor station, which complicates the design of the rocket engine.
2. Необходимость иметь два отдельных бака для компонентов топлива.2. The need to have two separate tanks for the fuel components.
3. Необходимость обеспечения герметичности баков, что проблематично с точки зрения существующей вероятности их повреждения метеоритами или средствами противодействия противника.3. The need to ensure the tightness of the tanks, which is problematic from the point of view of the existing probability of their damage by meteorites or enemy countermeasures.
4. Проблемы, связанные с предотвращением испарения жидких компонентов и реагирования их с конструкцией, что усложняет эксплуатацию двигателей.4. Problems associated with the prevention of evaporation of liquid components and their reaction with the structure, which complicates the operation of engines.
5. Пожароопасность заправленного ЖРД.5. Fire hazard of a fueled rocket engine.
От насосов можно избавиться, применив наддув баков. Но это многократно увеличивает массу конструкции баков и, следовательно, снижает конечную скорость летательного аппарата..The pumps can be eliminated by pressurizing the tanks. But this increases the mass of the tank structure many times over and, consequently, reduces the final speed of the aircraft.
Можно также заменить насосы системой паровой инжекции компонентов жидкого топлива с использованием тепла, отбираемого от рубашки жидкостного охлаждения сопла. Эта система жизнеспособна, однако она не проще системы с турбонасосными агрегатами.It is also possible to replace the pumps with a vapor injection system for liquid propellants using heat from the liquid cooling jacket of the nozzle. This system is viable, but it is no simpler than a turbo pump system.
Несмотря на вышеуказанные недостатки, ЖРД находят широкое применение в ракетной технике, т.к. позволяют применять наиболее энергоэффективные топливные компоненты, а также обеспечивают возможность управлять тягой и включать и выключать двигатель в полете.Despite the above disadvantages, liquid-propellant rocket engines are widely used in rocketry, tk. allow the use of the most energy efficient fuel components, as well as provide the ability to control thrust and turn the engine on and off in flight.
Твердое химическое топливо также может состоять из нескольких отдельных молекулярных высокоэффективных компонентов - горючего и окислителя. Однако, в отличие от жидкого топлива, они могут находиться не в гомогенно смешанном состоянии, а представлять собой гетерогенную мелкодисперсную смесь. При этом химическая активность сдерживается малым коэффициентом диффузии в твердой фазе и сравнительно большим диффузионным расстоянием между частицами горючего и окислителя. Такое топливо может неограниченное время находиться в устойчивом состоянии, если не превышается критическая масса объема хранения и обеспечивается отвод тепла с поверхности штабеля. Однако твердое топливо вводится в камеру сгорания до включения двигателя. При этом время работы двигателя определяется объемом введенного в КС топлива.Solid chemical fuels can also be composed of several separate molecular high-performance components - a fuel and an oxidizer. However, unlike liquid fuels, they may not be in a homogeneously mixed state, but represent a heterogeneous finely dispersed mixture. In this case, the chemical activity is restrained by a low diffusion coefficient in the solid phase and a relatively large diffusion distance between the fuel and oxidizer particles. Such fuel can be in a stable state indefinitely if the critical mass of the storage volume is not exceeded and heat is removed from the surface of the stack. However, solid fuel is introduced into the combustion chamber prior to starting the engine. In this case, the engine operating time is determined by the volume of fuel introduced into the combustion chamber.
Преимуществами твердотопливного ракетного двигателя (РДТТ) перед ЖРД являются:The advantages of a solid-propellant rocket engine (solid propellant rocket engine) over liquid-propellant rocket engines are:
1. Отсутствие необходимости в насосах.1. No need for pumps.
2. Практическая однокомпонентность топлива (с макроскопической точки зрения).2. Practical single-component fuel (from a macroscopic point of view).
3. Лучшая защищенность от поражающих факторов, т.к. топливо расположено в достаточно прочной КС.3. Better protection against damaging factors, tk. the fuel is located in a sufficiently strong compressor station.
4. Возможность долговременного хранения «заправленного» РДТТ.4. Possibility of long-term storage of the "filled" solid rocket motor.
5. Меньшая пожароопасность.5. Less fire hazard.
Однако это обеспечивается ценой появления следующих недостатков у РДТТ по сравнению с ЖРД:However, this is provided at the cost of the appearance of the following disadvantages in solid propellant rocket engines compared to liquid rocket engines:
1. Ограниченность времени работы одной ступени объемом помещающегося в К.С. топлива.1. Limitation of the operating time of one stage by the volume of the space in the KS. fuel.
2. Возрастание массы конструкции КС, обусловленное увеличением ее объема в связи необходимостью размещения в нем большой массы твердого топлива.2. An increase in the mass of the CC structure, due to an increase in its volume due to the need to accommodate a large mass of solid fuel in it.
3. Невозможность регулирования тяги.3. Impossibility of traction control.
4. Ограниченность ресурса работы сопла и КС.4. Limited service life of the nozzle and COP.
5. Проблематичность преждевременного отключения двигателя в полете и повторного его включения.5. The problem of premature engine shutdown in flight and its re-inclusion.
6. Пониженная химмотологическая эффективность твердого топлива по сравнению с жидким топливом, что связано с необходимостью введения дополнительных молекулярных связей с целью обеспечения его устойчивости при близком взаимном расположении реакционно способных компонентов.6. Reduced chemical efficiency of solid fuel in comparison with liquid fuel, which is associated with the need to introduce additional molecular bonds in order to ensure its stability with a close mutual arrangement of reactive components.
7. Необходимость содержать ракетный двигатель в постоянно заправленном состоянии. Это заставляет перевозить на большие расстояния тяжелые ракеты, в то время, как отдельная перевозка топлива и не заправленных - пустых ракет с заправкой их на месте применения была бы практически удобнее.7. The need to keep the rocket engine constantly fueled. This makes it necessary to transport heavy missiles over long distances, while separate transportation of fuel and empty missiles with refueling at the place of use would be practically more convenient.
В связи с вышесказанным возникает задача получения ракетного двигателя достаточно простой конструкции, безопасного и устойчивого к повреждениям баков, с неограниченным (в принципе) временем работы, с регулируемой тягой и возможностью отключения и включения двигателя в полете. При этом проблема обеспечения достаточного ресурса работы сопла и К.С.по прежнему может решаться за счет применения теплозащитных эндотермических и аблирующих композитных материалов, как это доказано практикой использования РДТТ.In connection with the above, the problem arises of obtaining a rocket engine of a fairly simple design, safe and resistant to damage to the tanks, with unlimited (in principle) operating time, with adjustable thrust and the ability to turn off and turn on the engine in flight. At the same time, the problem of ensuring a sufficient service life of the nozzle and the combustion chamber can still be solved through the use of heat-shielding endothermic and ablative composite materials, as has been proven by the practice of using solid propellants.
Однако для формулировки сущности изобретения выберем определенный прототип. Наиболее подходящим прототипом по числу совпадающих существенных признаков и эффективности будет ЖРД с двухкомпонентным топливом (см. например Алемасов В.Е. и др. «Теория ракетных двигателей» третье изд. Перераб. и дополн. под ред. академика В.П. Глушко, М, Машиностроение, 1980. Стр. 196, рис. 16.6 и рис. 16.7.).However, for the formulation of the essence of the invention, we will choose a certain prototype. The most suitable prototype in terms of the number of coinciding essential features and efficiency will be a liquid-propellant rocket engine with two-component fuel (see, for example, Alemasov V.E. et al. "Theory of Rocket Engines", third edition. Revised and supplemented under the editorship of Academician V.P. M, Mechanical Engineering, 1980. Page 196, Fig. 16.6 and Fig. 16.7.).
Тогда целью изобретения будет - упрощение конструкции, снижение эксплуатационных затрат, повышение надежности и безопасности двигателя при повреждениях его конструкции.Then the purpose of the invention will be - to simplify the design, reduce operating costs, increase the reliability and safety of the engine in case of damage to its structure.
Предлагается ракетный двигатель, содержащий сопло и камеру сгорания, соединенную посредством насоса с емкостью, в которой расположено топливо или один из его компонентов. Цель изобретения достигается тем, что топливо, или каждый из его компонентов, находится в твердом дисперсном сыпучем состоянии, емкость представляет собой бункер, а насос представляет собой шлюзовый механизм питания, т.е. механизм, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, и подвижно установленным внутри корпуса элементом с полостью, которая при движении подвижного элемента может поочередно соединяется то со входным, то с выходным патрубками. Шлюзовый механизм обеспечивает возможность подачи твердого дисперсного сыпучего материала в зону высокого давления в КС и работает за счет указанного перепада давлений, что является свойством любого шлюзового механизма, в отличие от насосов. Привод шлюзовому механизму нужен только для компенсации сил трения. Известные насосы подачу сыпучего материала против большого перепада давлений обеспечить не могут по причине присутствия у сыпучих тел (в отличие от жидких тел) сил сухого трения. Замена жидкости сыпучим топливом позволяет сделать топливный бункер негерметичным, с размером щелей, определяемым размером гранул твердого топлива. Это упрощает эксплуатацию, повышает пожарную безопасность и устойчивость к повреждениям конструкции. Упрощается также конструкция двигателя, т.к. устраняется необходимость иметь два топливных хранилища и две системы подачи топлива в двигатель.The proposed rocket engine contains a nozzle and a combustion chamber connected by means of a pump to a container in which the fuel or one of its components is located. The purpose of the invention is achieved in that the fuel, or each of its components, is in a solid dispersed free-flowing state, the container is a bunker, and the pump is a sluice feed mechanism, i.e. a mechanism comprising a housing with inlet and outlet nozzles, and an element movably installed inside the case with a cavity, which, when the movable element moves, can alternately connect either with the inlet or with the outlet nozzles. The sluice mechanism provides the ability to supply solid dispersed bulk material to the high pressure zone in the combustion chamber and operates due to the specified pressure drop, which is a property of any sluice mechanism, unlike pumps. The sluice mechanism needs a drive only to compensate for frictional forces. Known pumps cannot provide the supply of bulk material against a large pressure drop due to the presence of dry friction forces in bulk solids (as opposed to liquid solids). Replacing the liquid with bulk fuel allows you to make the fuel bunker leaky, with the size of the slots determined by the size of the granules of solid fuel. This simplifies operation, increases fire safety and resistance to structural damage. The design of the engine is also simplified, since eliminates the need for two fuel storage facilities and two fuel delivery systems for the engine.
Это также позволяет сделать бункер с отбрасываемой по частям массой конструкции по мере расходования топлива. Для этого, в частном варианте выполнения, обечайка бункера составлена из кольцевых секций, связанных между собой замковыми связями, а днище бункера выполнено в виде поршня, на котором закреплена камера сгорания с соплом и указанным шлюзовым механизмом. За счет тяги двигателя, поршень поджимает расположенное в бункере топливо вверх. При этом кольцевые секции обечайки, по мере расходования топлива, поочередно освобождаются и могут быть откреплены за счет замковых связей.It also allows the bunker to be ejected in chunks of structural mass as fuel is consumed. For this, in a particular embodiment, the shell of the bunker is made up of annular sections interconnected by interlocking links, and the bottom of the bunker is made in the form of a piston, on which a combustion chamber with a nozzle and the specified sluice mechanism is fixed. Due to the thrust of the engine, the piston presses the fuel located in the bunker upwards. In this case, the annular sections of the shell, as the fuel is consumed, are alternately released and can be detached due to the lock connections.
Кольцевая секция обечайки бункера, в частности, может быть выполнена с разрезом по образующей и имеет подпружинивание на сжатие кольца. Кроме того, соседние кольцевые секции имеют пазовые зацепления, выполняющие функцию замковых связей между собой, которые удерживаются в состоянии зацепления за счет распирания кольцевых секций находящимся в бункере топливом. Когда очередная секция опустится ниже днища бункера, кольцо секции сжимается и выходит своими выступами из пазов вышележащей секции, после чего свободно удаляется от летательного аппарата, т.е. отбрасывается, уменьшая т.о. бесполезную нагрузку на летательный аппарат. Таким образом, реализуется принцип отбрасывания массы конструкции пропорционально массе израсходованного топлива. Таким образом, в данном варианте выполнения ракетный двигатель эквивалентен многоступенчатому составному двигателю, что позволяет достигать высоких, в том числе возможно и космических, скоростей с одним двигателем. Т.е. упрощается конструкция двигательной установки ракеты в целом, т.к. она делается одноступенчатой.The annular section of the hopper shell, in particular, can be made with a cut along the generatrix and is spring loaded for compression of the ring. In addition, adjacent annular sections have grooved engagement that functions as lock connections between themselves, which are held in an engaging state due to the expansion of the annular sections with the fuel in the bunker. When the next section descends below the bottom of the hopper, the section ring is compressed and protrudes from the grooves of the overlying section with its protrusions, after which it freely moves away from the aircraft, i.e. discarded, thus decreasing. useless load on the aircraft. Thus, the principle of discarding the mass of the structure is implemented in proportion to the mass of fuel consumed. Thus, in this embodiment, the rocket engine is equivalent to a multistage composite engine, which allows one to achieve high, including possibly space, speeds with one engine. Those. the design of the rocket propulsion system as a whole is simplified, since it is made one-stage.
Изобретение поясняется нижеследующим описанием примеров конструктивного выполнения и двумя фигурами.The invention is illustrated by the following description of structural examples and two figures.
На фиг. 1. схематично изображен предлагаемый ракетный двигатель с простейшим однороторным шлюзовым механизмом питания.FIG. 1. schematically depicts the proposed rocket engine with the simplest single-rotor sluice power mechanism.
На фиг. 2 показана конфигурация кольцевой секции обечайки топливного бункера после ее отделения от двигателя.FIG. 2 shows the configuration of the annular section of the fuel hopper shell after it has been separated from the engine.
Предлагаемый ракетный двигатель (фиг. 1) содержит компактную камеру сгорания 1 (далее КС) и сопло 2, выполненные в виде единого блока из малотеплопроводных огнестойких композитных материалов, охлаждаемых за счет эндотермической реакции химического разложения и абляции внутреннего слоя. В днище КС имеется отверстие, посредством которого она сообщается с шлюзовым механизмом питания 3, выполняющим функцию насоса для подачи топлива в КС против градиента давления из бункера 4, который выполнен негерметичным. Механизм питания 3 закреплен на днище 5 бункера 4, выполненным в виде поршня, способного перемещаться вдоль обечайки 6 бункера.The proposed rocket engine (Fig. 1) contains a compact combustion chamber 1 (hereinafter referred to as CC) and a
Обечайка 6 бункера составлена из кольцевых секций 7, связанных между собой посредством кольцевого выступа 8 и комплементарной ему впадины 9, принадлежащей вышележащей секции. Выступ 8 и впадина 9 выполняют функцию замковых связей кольцевых секций между собой. Кольцо каждой секции имеет разрез по образующей и пружину 10, действующую на сжатие кольца до упора, образуемого соответствующими отгибами кольца (см. фиг. 2). Вверху бункер 4 снабжен крышкой 11.The
Шлюзовый механизм питания 3, в простейшем варианте выполнения, содержит одно зубчатое колесо 12, зубья которого плотно прилегают к корпусу 13. В верхней части корпуса 13 имеется входной патрубок 14, сообщающийся с бункером 4, а в нижней части - выходной патрубок 15, сообщающийся с КС. Зубчатое колесо приводится во вращение электродвигатем 16 с управляемым числом оборотов, питаемым от бортового источника питания 17, например от электроаккумулятора.The
Зубчатое колесо механизма питания должно иметь остро заточенные грани, образующие режущие кромки. Это устраняет возможность заедания механизма, т.к. гранулы топлива, препятствующие движению будут легко разрезаться, как ножницами.The gear wheel of the feed mechanism must have sharply sharpened edges that form cutting edges. This eliminates the possibility of jamming of the mechanism, because propellant pellets that impede movement will cut easily like scissors.
Твердое топливо может быть обычным смесевым. При этом сыпучесть обеспечивается за счет его гранулированности. Размер гранул выбирается компромиссно: по условию не зависания в течках, где диаметр гранул должен быть приблизительно в 10 раз меньше минимального диаметра течек, а также по условию достаточно быстрого выгорания гранул, где диаметр гранул должен быть небольшим. Примерный диаметр гранул оценивается величиной 1 мм. Микроструктура гетерогенности гранул смесевого топлива, соответственно, будет еще на порядок меньше диаметра гранул. При этом, в отличие от обычных смесевых твердотопливных зарядов, нет необходимости достигать высокой прочности связки дисперной композиции внутри гранулы. Наоборот - гранула должна, по возможности, быстро разрушаться при попадании в КС, чтобы успеть сгореть за время пролета ее к соплу. При этом отпадает необходимость строго выдерживать параметры топлива по скорости горения гранул. Эта скорость должна быть лишь достаточно большой - больше скорости горения смесевого топлива в РДТТ, но меньше скорости горения баллистического пороха. Отсутствие высоких требований к точному соблюдению скорости горения гранулы здесь обусловлена тем, что она контролируется скоростью его подачи в камеру сгорания.Solid fuel can be a conventional blended fuel. In this case, flowability is ensured due to its granularity. The size of the granules is chosen in a compromise: according to the condition of not hanging in the chutes, where the diameter of the granules should be approximately 10 times less than the minimum diameter of the streams, and also according to the condition of sufficiently fast burnout of the granules, where the diameter of the granules should be small. The approximate diameter of the granules is estimated at 1 mm. The microstructure of the heterogeneity of the mixed fuel granules, accordingly, will be an order of magnitude smaller than the diameter of the granules. In this case, in contrast to conventional mixed solid propellant charges, there is no need to achieve high bond strength of the dispersed composition inside the granule. On the contrary, the granule should, if possible, quickly disintegrate when it enters the combustion chamber in order to have time to burn during its flight to the nozzle. This eliminates the need to strictly maintain the fuel parameters in terms of the pellet burning rate. This speed should only be high enough - more than the burning rate of composite fuel in solid propellant rocket motors, but less than the burning rate of ballistic powder. The absence of high requirements for the exact observance of the pellet burning rate here is due to the fact that it is controlled by the rate of its supply to the combustion chamber.
Работает предлагаемый ракетный двигатель следующим образом. Включают электродвигатель 16 питания и одновременно инициатор зажигания, например пороховой (не показан). Меняя скорость вращения электродвигателя 16 можно менять тягу. Выполненное в виде поршня днище 5 топливного бункера 4, за счет создаваемой соплом 2 тяги, поджимает находящееся в бункере сыпучее твердое топливо, не допуская образования пустот в процессе расхода топлива. При этом топливо распирает кольцевые секции, преодолевая силу пружины 10 и поддерживая взаимное зацепление секций. При этом днище 5 скользит по обечайке 6 вверх поступательно, как поршень, направляемый и ориентируемый обечайкой 6, как цилиндром. Когда днище 5 поднимется выше очередного стыка кольцевых секций, кольцо нижней секции сжимается под действием пружины 10, и ее выступы 8 выходят из впадин 9 вышележащей секции (см. фиг. 1). Таким образом замковые связи с вышележащей секцией отключаются. В результате, двигатель, движущаяся с ускорением, уходит вверх оставляя отделившуюся секцию бункера в свободном падении. То есть происходит своевременное автоматическое отделение отработавшей части конструкции топливного бункера. При этом, за счет периодического отбрасывания израсходованной части конструкции бункера может быть обеспечено достаточно высокое отношение начальной массы ракеты к конечной (число Циолковского), необходимое для достижение гиперзвуковых скоростей а также (не исключено) и первой космической.The proposed rocket engine works as follows. Turn on the
После достижения требуемой скорости (или высоты)данный двигатель можно выключить для выполнения баллистического этапа полета, прекратив подачу топлива, а затем включить (например с помощью дополнительного инициатора горения (не показан) и осуществить этап коррекции орбиты, маневра при наведении на цель или набора финишной скорости.After reaching the required speed (or altitude), this engine can be turned off for the ballistic phase of flight, stopping the fuel supply, and then turned on (for example, with the help of an additional combustion initiator (not shown) and performing the orbit correction phase, maneuver when aiming at the target or dialing the finish speed.
Обычно, выполнение этих функций требует наличия двух или трех ступеней с разными двигателями и системами управления, что усложняет конструкцию.Typically, these functions require two or three stages with different motors and control systems, which complicates the design.
Предлагаемая конструкция не боится разгерметизации. Также она не критична к изменениям величины или однородности скорости горения топливных гранул в процессе хранения, т.к. скорость горения управляется скоростью его подачи в КС и может быть откорректирована за счет изменения скорости подачи. Двигатель может заправляется непосредственно перед стартом. В виду меньших требования к плотности соединений частей бункера и системы питания, а также в виду не испаряемости твердого топлива, данный двигатель менее пожароопасен, чем ЖРД, как во время хранения или заправки, так и на активном участке полета. Например, пуля или осколок снаряда перехватчика привеж к утечке топлива из бака ЖРД, и к пожару с катастрофическими последствиями. Повреждение же бункера сыпучего топлива приведет лишь к утечке топлива, которая, за короткое время активного участка полета не приведет к большой потере конечного импульса. Также, преимуществом предлагаемого двигателя является то, что он может быть разобран путем разборки бункера на отдельные кольца с целью длительного хранения или перевозки отдельно от твердого топлива, которое можно перевозить в транспортных средствах, предназначенных для обычного сыпучего груза. Кроме того, легко варьируется объем топливного бака под требуемую задачу. Для этого достаточно изменить число кольцевых секций. Обеспечивается также и быстрая замена собственно двигательной части. Т.о. обеспечивается принцип модульности и гибкости для формирования летательного аппарата под нужную скорость дальность, полезную нагрузку и сорт топлива.The proposed design is not afraid of depressurization. Also, it is not critical to changes in the magnitude or uniformity of the burning rate of fuel pellets during storage, because the combustion rate is controlled by the rate of its supply to the combustion chamber and can be corrected by changing the feed rate. The engine can be refueled immediately before starting. In view of the lower requirements for the density of the connections of the parts of the bunker and the power supply system, as well as in view of the non-volatility of solid fuel, this engine is less fire hazardous than the liquid-propellant engine, both during storage or refueling, and during the active phase of flight. For example, a bullet or splinter of an interceptor projectile will lead to a fuel leak from the liquid-propellant engine tank, and to a fire with catastrophic consequences. Damage to the bulk fuel bunker will only lead to fuel leakage, which, in a short time of the active flight segment, will not lead to a large loss of the final impulse. Also, the advantage of the proposed engine is that it can be disassembled by disassembling the hopper into separate rings for the purpose of long-term storage or transportation separately from solid fuel, which can be transported in vehicles designed for ordinary bulk cargo. In addition, the volume of the fuel tank is easily varied for the required task. To do this, it is enough to change the number of annular sections. A quick replacement of the actual motor part is also provided. So the principle of modularity and flexibility is provided for the formation of an aircraft for the required speed, range, payload and grade of fuel.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019110121A RU2749235C2 (en) | 2019-04-05 | 2019-04-05 | Rocket engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019110121A RU2749235C2 (en) | 2019-04-05 | 2019-04-05 | Rocket engine |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019110121A RU2019110121A (en) | 2020-10-05 |
RU2019110121A3 RU2019110121A3 (en) | 2021-03-05 |
RU2749235C2 true RU2749235C2 (en) | 2021-06-07 |
Family
ID=72946808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019110121A RU2749235C2 (en) | 2019-04-05 | 2019-04-05 | Rocket engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2749235C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2821678C1 (en) * | 2023-10-27 | 2024-06-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Solid-propellant rocket engine |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114941967B (en) * | 2022-06-01 | 2023-07-25 | 西北工业大学 | Controllable target aircraft based on solid-liquid hybrid rocket engine |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4427136A (en) * | 1980-11-17 | 1984-01-24 | Hylsa, S.A. | Rotary valve |
RU2287714C2 (en) * | 2004-11-03 | 2006-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" | Solid-propellant boost charge for gas generator of rocket catapult |
RU2319653C2 (en) * | 2005-11-25 | 2008-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Loose material sluice feeder, for instance, sponge titanium |
-
2019
- 2019-04-05 RU RU2019110121A patent/RU2749235C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4427136A (en) * | 1980-11-17 | 1984-01-24 | Hylsa, S.A. | Rotary valve |
RU2287714C2 (en) * | 2004-11-03 | 2006-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" | Solid-propellant boost charge for gas generator of rocket catapult |
RU2319653C2 (en) * | 2005-11-25 | 2008-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Loose material sluice feeder, for instance, sponge titanium |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2821678C1 (en) * | 2023-10-27 | 2024-06-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Solid-propellant rocket engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2019110121A (en) | 2020-10-05 |
RU2019110121A3 (en) | 2021-03-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2445491C2 (en) | Rocket power plant with non-sensitive arming and multiple operating modes, and its operating method | |
US7947137B2 (en) | Nitrous oxide based explosives and methods for making same | |
US2711630A (en) | Rockets | |
EP1342981B9 (en) | Gun-launched rocket | |
Calabro | Overview on hybrid propulsion | |
US5572864A (en) | Solid-fuel, liquid oxidizer hybrid rocket turbopump auxiliary engine | |
US11084605B2 (en) | Device and system for controlling missiles and kill vehicles operated with gel-like fuels | |
Venugopal et al. | Hybrid rocket technology | |
RU2749235C2 (en) | Rocket engine | |
US2868127A (en) | Rocket motor | |
US20080173004A1 (en) | Bi-propellant rocket motor having controlled thermal management | |
US9970740B2 (en) | Viscous liquid monopropellant | |
JP2024050975A (en) | Hybrid Rocket | |
US2992528A (en) | Liquid propellant gas generator for liquid propellant type rockets | |
US3137127A (en) | Method of developing high energy thrust | |
US7069717B2 (en) | Hybrid propulsion system | |
RU2774470C2 (en) | Rocket on solid bulk fuel | |
Naumann et al. | Green, controllable, safe, affordable and mature gelled propellant rocket motor technology for space and sub-orbital launchers | |
ESTEY et al. | The opportunity for hybrid rocket motors in commercial space | |
El-Sayed et al. | Rocket Propulsion | |
Tseung | Innovation in Hybrid Rocket Propulsion System | |
Zandbergen | Some typical solid propellant rocket motors. Memorandum M-712 (Version 2.0) | |
RU2468333C1 (en) | Displacement-type liquid-propellant rocket (versions) | |
Krzycki | Instant Rocket Power | |
Bailey | Demonstration of all-solid impulse control concepts using state-of-the-art solid propellants |