UA78851C2 - Method for operation of low-propulsion jet unit with piston engine and jet unit realizing the method - Google Patents
Method for operation of low-propulsion jet unit with piston engine and jet unit realizing the method Download PDFInfo
- Publication number
- UA78851C2 UA78851C2 UAA200502842A UAA200502842A UA78851C2 UA 78851 C2 UA78851 C2 UA 78851C2 UA A200502842 A UAA200502842 A UA A200502842A UA A200502842 A UAA200502842 A UA A200502842A UA 78851 C2 UA78851 C2 UA 78851C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- piston engine
- air
- compressor
- receiver
- compression
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 20
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Запропонована група винаходів відноситься до галузі двигунобудування, зокрема, до реактивних установок з 2 двигунами поршневого типу, і може використовуватись для літальних апаратів (ЛА) та теплосилових установок різного призначення.The proposed group of inventions relates to the field of engine construction, in particular, to jet plants with 2 piston-type engines, and can be used for aircraft (LA) and thermal power plants of various purposes.
Відомий спосіб підвищення ефективного ККД реактивної установки, який реалізований у двоконтурному реактивному двигуні зі змішанням потоків контурів і спільним реактивним соплом |Геория воздушно-реактивньх двигателей. Под ред. С.М.Шляхтенко, -М: Машиностроение. -1975, -568с.), при якому повітря, що надходить до 70 двигуна, після послідовного стиснення в дифузорі повітрозабірника і вентиляторної ступені компресора розподіляється на два потоки, перший з яких (первинний) надходить до компресору високого тиску, а потім до камери згоряння, в якій в потік впорскується паливо. Згоряння проходить при постійному тиску та з надлишком повітря, яке подається у кількості, яка є більшою за необхідну для повного згоряння палива, для зменшення температури продуктів згоряння. Продукти згоряння розширюються в газовій турбіні, корисна потужність якої 19 використовується для приводу компресора високого тиску та вентилятора. Відпрацьовані в турбіні гази надходять до камери змішання, де змішуються з потоком вторинного контуру, а потім розширюються у реактивному соплі.There is a known method of increasing the effective efficiency of a jet installation, which is implemented in a two-circuit jet engine with a mixing of circuit flows and a common jet nozzle. Ed. S.M. Shlyakhtenko, -M: Mashinostroenie. -1975, -568s.), in which the air entering the 70 engine, after successive compression in the diffuser of the air intake and the fan stage of the compressor, is divided into two streams, the first of which (primary) flows to the high-pressure compressor, and then to the combustion chamber , in which fuel is injected into the flow. Combustion takes place at constant pressure and with an excess of air, which is supplied in an amount that is greater than necessary for complete combustion of the fuel, to reduce the temperature of the combustion products. Combustion products are expanded in a gas turbine, whose useful power 19 is used to drive a high-pressure compressor and a fan. Exhaust gases in the turbine enter the mixing chamber, where they mix with the flow of the secondary circuit, and then expand in the jet nozzle.
Проте, при згорянні палива при постійному об'ємі ефективний ККД теплосилової установки буде вище, ніж при згорянні при постійному тиску. Ефективний ККД також росте з ростом температури продуктів згоряння. Крім тою, при малих потужностях знижується витрата повітря крізь компресор та турбіну, що зменшує їх ККД та ККД двигуна взагалі.However, when burning fuel at a constant volume, the effective efficiency of the thermal power plant will be higher than when burning at a constant pressure. The effective efficiency also increases with the temperature of the combustion products. In addition, at low capacities, air flow through the compressor and turbine decreases, which reduces their efficiency and the efficiency of the engine in general.
Також відомий спосіб підвищення ККД змішенням потоків у ежекторі за рахунок організації пульсуючого потоку активного середовища, захищений (патентом 5 6,308,740 ВІ, Іпї.СІ. ЕОЗВ5/00, О.5. СІ. 137/8921, при якому пульсуючий потік активного середовища ежектує значно більший потік вторинного середовища, ніж с рівномірний. Го)There is also a known method of increasing the efficiency by mixing flows in the ejector due to the organization of a pulsating flow of the active medium, protected by patent 5 6,308,740 VI, Ipi.SI. EOZV5/00, O.5. SI. 137/8921, in which the pulsating flow of the active medium ejects significantly a higher flow of the secondary medium than a uniform one. Go)
Найбільш близьким за сукупністю ознак до способу роботи реактивної установки, що пропонується, є спосіб роботи надзвукової комбінованої повітряно-реактивної силової установки за |(патентом РФ Мо2140001, М.кл.The method of operation of the supersonic combined air-jet power plant according to RF patent Mo2140001, M.kl.
РО2КБ/02,7/16, опубл. 20.10.99р.| У відомому способі, як і у тому, що заявляється, здійснюють стиснення повітря у вхідному пристрої (дифузорі повітрозабірника) і піддають повітря додатковому стисненню за -- допомогою пристрою, обертання якому надає поршневий двигун, для наддуву котрого використовують один з ою потоків додатково стиснутого повітря. Але у відомому способі як пристрій для додаткового стиснення повітря використовують вентилятор, а підведення тепла до стиснутого повітря здійснюють шляхом вприскування та со спалювання у ньому палива. Ге)RO2KB/02,7/16, publ. 20.10.99 | In the known method, as well as in the one that is claimed, the air is compressed in the inlet device (air intake diffuser) and the air is subjected to additional compression by means of a device whose rotation is provided by a piston engine, for supercharging of which one of the streams of additionally compressed air is used . But in the known method, a fan is used as a device for additional air compression, and heat is supplied to the compressed air by injection and co-combustion of fuel in it. Gee)
Найбільш близькою за сукупністю ознак до реактивної установки, що заявляється, є двоступеневий 3о імпелерний пристрій журнал "Моделист-конструктор", 1992г., Мо5, статья Феоктистова "Псевдореактивньсе". -The two-stage 3 o impeller device, magazine "Modelist-konstruktur", 1992, Mo5, Feoktistov's article "Pseudo-reactive" is the closest in terms of features to the claimed jet installation. -
Відома установка, як і та, що заявляється, містить корпус, у якому розташовано поршневий двигун та пристрій для додаткового стиснення повітря, з'єднані між собою валом, повітрозабірник та реактивне сопло. Але у відомій установці як пристрій для стиснення повітря використовують двоступеневий лопатковий вентилятор. «The known installation, like the one claimed, contains a housing in which a piston engine and a device for additional air compression are located, interconnected by a shaft, an air intake and a jet nozzle. But in the known installation, a two-stage bladed fan is used as a device for compressing air. "
Недоліками відомих способу та пристрою є вузький діапазон об'ємних витрат під час роботи реактивної З 70 установки, що обумовлено зривом потоку (помпажем) на лопатках вентилятора, який може виникнути, зокрема, с від забурення потоку від роботи карбюратора поршневого двигуна; недостатньо високий ККД внаслідок низької з» окружної швидкості ротору вентилятора; низька питома лобова тяга за рахунок значного діаметра лопаткового осьового вентилятора, що, крім того, обумовлює збільшення габаритів двигуна та збільшення питомої маси реактивної установки.Disadvantages of the known method and device are a narrow range of volume flow rates during the operation of the jet Z 70 unit, which is due to flow disruption (pumping) on the fan blades, which can occur, in particular, from flow disturbance from the operation of the piston engine carburetor; insufficiently high efficiency due to the low z» peripheral speed of the fan rotor; low specific frontal thrust due to the large diameter of the bladed axial fan, which, in addition, leads to an increase in engine dimensions and an increase in the specific mass of the jet installation.
В основу винаходу поставлено задачу створити таки спосіб роботи реактивної установки малої тяги, у якому 7 здійснення додаткового стиснення повітря у компресорі об'ємного типу, розділення у ресивері стиснутого о повітря на два потоки, підведення до одного з потоків теплоти нагріву від контуру охолодження поршневого двигуна і додаткової теплоти та механічної енергії змішанням з вихлопними газами поршневого двигуна, со дозволило уникнути зриву потоку при додатковому стисненні повітря і, таким чином, розширити діапазон сл 20 об'ємних витрат, підвищити ККД та питому лобову тягу за рахунок зняття обмежень окружної швидкості ротора і зменшення габаритів, що були притаманні у випадку здійснення додаткового стиснення повітря за допомогою та вентилятора (прототип).The invention is based on the task of creating such a method of operation of a low-thrust jet installation, in which 7 additional compression of air is carried out in a volumetric compressor, separation of compressed air into two streams in the receiver, heating heat from the piston engine cooling circuit is supplied to one of the streams and additional heat and mechanical energy by mixing with the exhaust gases of the piston engine, which made it possible to avoid flow disruption during additional air compression and, thus, to expand the range of sl 20 volume flow rates, to increase efficiency and specific frontal thrust due to the removal of restrictions on the circumferential speed of the rotor and reducing the dimensions that were inherent in the case of additional air compression with the help of a fan (prototype).
В основу винаходу поставлено також задачу створити таку реактивну установку, що реалізує спосіб, у який уведення ресивера та ежектора, установлення компресора об'ємного типу як пристрою для додаткового 25 стиснення повітря, створення контуру охолодження з оребрення циліндра поршневого двигуна і оболонкиThe invention is also based on the task of creating such a jet installation that implements the method in which the introduction of the receiver and ejector, the installation of a volume-type compressor as a device for additional air compression, the creation of a cooling circuit from the fins of the cylinder of the piston engine and the shell
ГФ) корпусу реактивної установки, дозволило досягти того ж технічного результату, що наведено вище. юю Поставлена задача вирішується тим, що у спосіб роботи реактивної установки малої тяги з працюючим за узагальненим циклом поршневим двигуном, згідно з яким повітря, попередньо стиснуте у дифузорі повітрозабірника, піддають додатковому стисненню, причому один з потоків стиснутого повітря використовують бо для наддуву поршневого двигуна, уведені наступні ознаки, які відрізняються від прототипу.GF) of the jet engine body, made it possible to achieve the same technical result as given above. yuyu The problem is solved by the fact that in the way of operation of a low-thrust jet installation with a piston engine operating according to a generalized cycle, according to which the air previously compressed in the diffuser of the air intake is subjected to additional compression, and one of the streams of compressed air is used to supercharge the piston engine, the following features that differ from the prototype are introduced.
Згідно з винаходом додаткове стиснення повітря здійснюють у компресорі об'ємного типу, до якого підводять корисну потужність поршневого двигуна. Стиснуте повітря подають до ресиверу, де розділяють його на два потоки. До другого потоку спочатку підводять теплоту нагріву від контуру охолодження зовнішніх поверхонь поршневого двигуна. Потім додатково підводять теплоту та механічну енергію шляхом змішання з вихлопними бо газами поршневого двигуна і направляють до реактивного сопла.According to the invention, additional air compression is carried out in a volumetric compressor, to which the useful power of the piston engine is supplied. Compressed air is fed to the receiver, where it is divided into two streams. The heating heat from the cooling circuit of the external surfaces of the piston engine is first supplied to the second flow. Then additional heat and mechanical energy are added by mixing with the exhaust gases of the piston engine and directed to the jet nozzle.
Поставлена задача вирішується також тим, що у реактивну установку малої тяги, що містить корпус, у якому розташовано поршневий двигун та пристрій для додаткового стиснення повітря, з'єднані між собою валом, повітрозабірник та реактивне сопло, уведені наступні ознаки, які відрізняються від прототипу.The task is also solved by the fact that the following characteristics, which differ from the prototype, are introduced into the low-thrust jet installation, which contains a body in which a piston engine and a device for additional air compression are located, connected to each other by a shaft, an air intake and a jet nozzle.
Згідно з винаходом реактивна установка обладнана ресивером та ежектором. Як пристрій для додаткового стиснення повітря установлено компресор об'ємного типу, впускне вікно якого з'єднано з повітрозабірником, а випускне вікно - з ресивером. Ресивер являє собою замкнуту порожнину між компресором та поршневим двигуном, карбюратор якого розміщено у ресивері. Оребрення циліндру поршневого двигуна разом із оболонкою корпусу складає контур охолодження, за яким розміщено ежектор, що складається з оболонки корпусу та 7/0 випускного колектору поршневого двигуна, за яким розташовано реактивне сопло.According to the invention, the jet installation is equipped with a receiver and an ejector. As a device for additional air compression, a volume-type compressor is installed, the inlet window of which is connected to the air intake, and the outlet window is connected to the receiver. The receiver is a closed cavity between the compressor and the piston engine, the carburetor of which is located in the receiver. The fins of the piston engine cylinder together with the housing shell make up the cooling circuit, behind which is located the ejector, consisting of the housing shell and the 7/0 exhaust manifold of the piston engine, behind which the jet nozzle is located.
Вищенаведені істотні ознаки винаходу достатні у всіх випадках, на які розповсюджується об'єм правового захисту.The above essential features of the invention are sufficient in all cases to which the scope of legal protection extends.
Ознаки, що характеризують винахід - реактивну установку в окремих випадках, наступні: - якоб'ємний компресор установлено роторний компресор; - як роторний компресор установлено гвинтовий компресор; - як поршневий двигун використовується одноциліндровий двотактний поршневий двигун з кривошипно-камерною продувкою та само спалахом від стиснення; - якежектор використовують нестаціонарний ежектор.The features that characterize the invention - a jet installation in individual cases are as follows: - a rotary compressor is installed as a volumetric compressor; - a screw compressor is installed as a rotary compressor; - as a piston engine, a single-cylinder two-stroke piston engine with crank-chamber blowdown and self-ignition from compression is used; - which ejector uses a non-stationary ejector.
Здійснення додаткового стиснення за допомогою уведеного об'ємного компресора дозволило усунути 2о недоліки, які виникали у випадку використання лопаткового вентилятора (прототип), а саме: - підвищити ККД, зменшення якого було обумовлено неможливістю витримування високих окружних швидкостей ротора вентилятора; - підвищити питому лобову тягу, зниження якої було обумовлено значним діаметром лопаткового вентилятора. сCarrying out additional compression with the help of the introduced volume compressor made it possible to eliminate 2 disadvantages that arose in the case of using a blade fan (prototype), namely: - to increase the efficiency, the decrease of which was due to the inability to withstand high peripheral speeds of the fan rotor; - to increase the specific frontal thrust, the decrease of which was due to the significant diameter of the blade fan. with
Введення ресивера дозволило демпфірувати забурення, які виникають внаслідок роботи карбюратора о поршневого двигуна, а також розділити додатково стиснуте повітря на два потоки, один з яких використовують для живлення поршневого двигуна, що спричиняє зростання його потужності.The introduction of the receiver made it possible to dampen the disturbance caused by the operation of the carburetor on the piston engine, as well as to divide the additionally compressed air into two streams, one of which is used to power the piston engine, which causes an increase in its power.
Використання теплоти, яка надходить від охолодження циліндрів поршневого двигуна, і теплоти та кінетичної енергії вихлопних газів підвищує параметри газового потоку перед його розширенням у реактивному сопплі і, «- зр таким чином, підвищують ККД системи.The use of the heat coming from the cooling of the cylinders of the piston engine and the heat and kinetic energy of the exhaust gases increases the parameters of the gas flow before its expansion in the jet nozzle and, thus, increases the efficiency of the system.
Крім того, застосування роторного компресора, який не має зворотно-поступальних частин, зменшує інерційні юю навантаження у роторі двигуна, знижує коливання тиску у ресивері, що дає змогу підвищити частоту обертів со колінчастого валу поршневого двигуна, а також дає змогу використати ротори компресора як маховик.In addition, the use of a rotary compressor, which does not have reciprocating parts, reduces inertial loads in the engine rotor, reduces pressure fluctuations in the receiver, which makes it possible to increase the frequency of revolutions of the crankshaft of a piston engine, and also makes it possible to use the compressor rotors as a flywheel .
На Фіг. схематично зображена реактивна установка малої тяги, у якій реалізовано спосіб. соIn Fig. a low-thrust jet installation in which the method is implemented is schematically depicted. co
Двигун складається з повітрозабірника 1, гвинтового компресора 2, поршневого двигуна З з карбюратором 4, ї- на циліндрі двигуна З нанесено оребрення 5, яке разом з корпусом 6 утворює контур охолодження 7, ресивера 8, зовнішньої оболонки 9 корпусу 6, випускного колектора 10, які утворюють ежектор 11, та реактивного сопла 12.The engine consists of an air intake 1, a screw compressor 2, a piston engine Z with a carburetor 4, and fins 5 are applied to the cylinder of the engine Z, which, together with the housing 6, forms a cooling circuit 7, a receiver 8, an outer shell 9 of the housing 6, an exhaust manifold 10, which form the ejector 11 and the jet nozzle 12.
Компресор 2 та поршневий двигун З з'єднані між собою валом 13. Впускне вікно 14 та випускне вікно 15 компресора 2 з'єднані відповідно з повітрозабірником 1 та з ресивером 8. «Compressor 2 and piston engine C are connected to each other by shaft 13. Inlet window 14 and outlet window 15 of compressor 2 are connected to air intake 1 and receiver 8, respectively.
Реактивна установка, реалізуючи спосіб, що заявлено, працює таким чином. Під час польоту повітря з с стискують у повітрозабірнику 1, надалі стискують у компресорі 2, який приводять до руху поршневим двигуном 3. . Стиснуте повітря подають через випускне вікно 15 у ресивер 8, де розташовано карбюратор 4, і розподіляють на а два потоки. Первинний потік подають у карбюратор 4 і використовують для живлення поршневого двигуна 3.A jet installation, implementing the claimed method, works as follows. During the flight, the air from c is compressed in the air intake 1, further compressed in the compressor 2, which is set in motion by the piston engine 3. . Compressed air is fed through the outlet window 15 into the receiver 8, where the carburetor 4 is located, and is distributed into two streams. The primary flow is fed to the carburetor 4 and used to power the piston engine 3.
Вторинний потік подають до контуру охолодження 7, в якому підводять до вторинного потоку теплоту внаслідок теплообміну з оребренням 5 циліндру. Далі вторинний потік подають у ежектор 11, де додатково -І підводять до нього теплоту та механічну енергію шляхом змішування з вихлопними газами, які подають по випускному колектору 10. Після цього суміш продуктів згоряння і повітря розширюють у реактивному соплі 12 і со утворюють реактивну тягу.The secondary flow is supplied to the cooling circuit 7, in which heat is supplied to the secondary flow as a result of heat exchange with the fins 5 of the cylinder. Next, the secondary flow is fed into the ejector 11, where heat and mechanical energy are additionally fed to it by mixing with the exhaust gases, which are fed through the exhaust manifold 10. After that, the mixture of combustion products and air is expanded in the jet nozzle 12 and together they form a jet thrust.
Го! Підвищена густина охолоджуючого повітря сприяє інтенсифікації теплообміну з поверхнями робочих циліндрів поршневого двигуна 3. Внаслідок теплообміну до охолоджуючого повітря підводять теплоту від о охолодження поверхонь робочих циліндрів, яка складає від 1095 до 3095 теплоти згоряння палива, що згоріло уGo! The increased density of the cooling air contributes to the intensification of heat exchange with the surfaces of the working cylinders of the piston engine 3. As a result of the heat exchange, the heat from cooling the surfaces of the working cylinders is brought to the cooling air, which is from 1095 to 3095 of the heat of combustion of the fuel burned in
Кк робочих циліндрах.Kk working cylinders.
Підігріте вторинне повітря надходить у ежектор 11, який здійснює обмін кінетичною енергією між вихлопними газами та потоком вторинного повітря, внаслідок чого здійснюється підвищення кінетичної енергії потоку ов Вторинного повітря на початкових режимах вихлопу, та здійснюється більш ефективна продувка циліндрів о поршневого двигуна З на заключних стадіях вихлопу, що підвищує якість процесів наповнення циліндру. оThe heated secondary air enters the ejector 11, which exchanges kinetic energy between the exhaust gases and the flow of secondary air, as a result of which the kinetic energy of the flow of secondary air is increased in the initial exhaust modes, and the cylinders of the piston engine C are more effectively blown in the final stages of the exhaust , which increases the quality of cylinder filling processes. at
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200502842A UA78851C2 (en) | 2005-03-28 | 2005-03-28 | Method for operation of low-propulsion jet unit with piston engine and jet unit realizing the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200502842A UA78851C2 (en) | 2005-03-28 | 2005-03-28 | Method for operation of low-propulsion jet unit with piston engine and jet unit realizing the method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA78851C2 true UA78851C2 (en) | 2007-04-25 |
Family
ID=38136362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA200502842A UA78851C2 (en) | 2005-03-28 | 2005-03-28 | Method for operation of low-propulsion jet unit with piston engine and jet unit realizing the method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA78851C2 (en) |
-
2005
- 2005-03-28 UA UAA200502842A patent/UA78851C2/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3462071A (en) | Arrangements for radial flow compressors for supercharging internal combustion engines | |
| US7753036B2 (en) | Compound cycle rotary engine | |
| US4404805A (en) | Method of and system for power generation by supercharged internal combustion engine | |
| US4807579A (en) | Turbocompounded two-stroke piston engines | |
| EP1992811B1 (en) | Aircraft combination engines exhaust thrust recovery | |
| US2933884A (en) | Two-stage gas turbine and centrifugal compressor compounded with a compressed gas generator | |
| CN108087149B (en) | Turbojet engine with high thrust-weight ratio and low oil consumption | |
| US20200271047A1 (en) | Rotating internal combustion engine | |
| UA78851C2 (en) | Method for operation of low-propulsion jet unit with piston engine and jet unit realizing the method | |
| WO2022124933A1 (en) | Antoni cycle intermittent combustion engine | |
| GB2074249A (en) | Power Plant | |
| RU2693953C1 (en) | Vehicle power plant | |
| RU2179255C2 (en) | Hypersonic cryogenic air-jet engine | |
| CN111271192A (en) | Air turbine rocket engine based on pulse detonation | |
| SU1270389A1 (en) | Combination gas-turbine plant | |
| MX2021016140A (en) | Method for implementing a novel thermodynamic cycle with isothermal expansion process for gas turbine engines. | |
| CN108104978B (en) | Aeroengine combining compressor, internal combustion engine and compression ignition spray pipe | |
| RU2067683C1 (en) | Three-loop steam-and-gas jet engine | |
| US1632157A (en) | Internal-combustion turbine | |
| RU2196901C2 (en) | Combination internal combustion engine | |
| Williams | Exhaust arrangements and their influence on the power output of internal-combustion engines | |
| RU2190107C2 (en) | Method of operation of multi-purpose gas-turbine engine | |
| RU2277640C1 (en) | Internal combustion engine | |
| RU2029117C1 (en) | Gas-turbine engine | |
| RU2093697C1 (en) | Gas-turbine engine |