WO2015069147A1 - Airplane and gas turbine power plant with a separate wing-root engine - Google Patents

Airplane and gas turbine power plant with a separate wing-root engine Download PDF

Info

Publication number
WO2015069147A1
WO2015069147A1 PCT/RU2014/000839 RU2014000839W WO2015069147A1 WO 2015069147 A1 WO2015069147 A1 WO 2015069147A1 RU 2014000839 W RU2014000839 W RU 2014000839W WO 2015069147 A1 WO2015069147 A1 WO 2015069147A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
compressor
gas turbine
engine
vortex
root
Prior art date
Application number
PCT/RU2014/000839
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Владимир Тарасович ШВЕДОВ
Original Assignee
Владимир Тарасович ШВЕДОВ
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 Владимир Тарасович ШВЕДОВ filed Critical Владимир Тарасович ШВЕДОВ
Publication of WO2015069147A1 publication Critical patent/WO2015069147A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/36Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto having an ejector
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/16Aircraft characterised by the type or position of power plants of jet type
    • B64D27/18Aircraft characterised by the type or position of power plants of jet type within, or attached to, wings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K7/00Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof
    • F02K7/10Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof characterised by having ram-action compression, i.e. aero-thermo-dynamic-ducts or ram-jet engines
    • F02K7/16Composite ram-jet/turbo-jet engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to mechanics, to engines, and more particularly, to jet engines without gas turbines, and can be used in the design of propulsors for vehicles moving in air, water and other fluids.
  • the invention may find application in aviation, water, and other modes of transport. .
  • Double-circuit jet engines are known in which the thrust is created in two circuits: a gas turbine and a fan (second) circuit. If there is no afterburner in the secondary circuit, the creation of draft in it includes: suction of air from the environment in the input device, its compression by a fan (or compressor), pumping of the second circuit through the air duct, and the implementation of the draft by expanding the flow in the output nozzle. (See A.L. Klyachkin. Theory of jet engines.
  • a fan circuit usually contains an input device (otherwise common with a gas turbine circuit), a compressor (fan), and an exhaust nozzle.
  • the fan circuit also contains one or more crowns of straightening vanes located behind the fan and designed to straighten the flow swirling on the fan.
  • the disadvantage of turbofan engines and, in particular, the fan circuit is the low efficiency (efficiency). So for the fan circuit there are losses of air flow created by the compressor on the turbine, mechanical transmission from the turbine to the fan (including the gearbox), the fan itself, the rectifying device, which leads to efficiency equal to 0.3-0.4. To create great traction, low efficiency is offset by high fuel consumption.
  • Known gas turbine installation with a dedicated root engine contains at least one root gas turbine engine and the movers located separately from it.
  • the root gas turbine engine comprises an external fairing, a compressor, a combustion chamber, and a turbine driving the compressor via a shaft.
  • such a dedicated root engine uses components and parts of known design to ensure its operation.
  • part of the air produced by the compressor is supplied to the combustion chamber and turbine and is used to drive the compressor.
  • Another part of the remaining high-pressure air enters the pipeline to power the propulsors.
  • the installation has at least one mover located separately from the specified root engine and provided with high pressure air from the specified root engine for its operation, and at least one controlled mover for controlling the aircraft, containing an air turbine located separately from the specified root engine and driven high-pressure air from said root engine; and a controlled fan driven by said air turbine.
  • the mover, located separately from the specified root engine has a fan driven by its turbine, operating directly from compressed air taken from the root engine, or may be equipped with an additional own combustion chamber to drive the turbine.
  • Such a gas turbine installation can be used on an aircraft with propulsion devices located on the fuselage, or on a wing, in particular a vertical take-off apparatus, for its vertical take-off or landing.
  • propulsion devices located on the fuselage, or on a wing, in particular a vertical take-off apparatus, for its vertical take-off or landing.
  • a vertical take-off apparatus for its vertical take-off or landing.
  • this embodiment of a turbofan engine with dedicated propulsion units can reduce the noise generated by the installation.
  • the convenience and simplicity of the layout of propulsion systems for aircraft for various purposes is provided.
  • the vortex mover is made in the form of a streamlined hollow nacelle, acting as a body, the inner surface of the nacelle is an air path, consisting of communicating in series located input device, made in the form of a confuser, a diffuser, a vortex chamber and an output device, in addition, the nacelle is equipped with a device for supplying compressed air inside the air path, made in the form of nozzles communicating with a source of compressed air located in front of the nacelle along the entire perimeter of the cross section and directed at an angle to the axis of the air path equal to 10-60 ° so that it swirls the air in it in one direction, creating a vortex.
  • the mover can be used to drive any vehicle unit, or as a pump for pumping fluids. To do this, it is necessary to equip it with a gas generator (for operation in the atmosphere).
  • the objective of the invention is to develop such a design of a gas turbine installation having an increased efficiency.
  • a gas turbine installation should have less weight and a simplified design, and an airplane using it should have a reduced fuel consumption.
  • a gas turbine installation with a dedicated root engine comprising at least one root gas turbine engine, comprising an external fairing, a compressor, a combustion chamber and a turbine driving the compressor, and propulsion devices located separately from the root gas turbine engine, air produced the compressor, is fed into the combustion chamber and the turbine and used to drive the compressor, and the other part of the remaining high-pressure air enters the power supply pipeline of the propulsion devices, contains one or more vortex ejector propulsors made in the form of streamlined nacelles containing a flow path, consisting of an input confuser, a diffuser, a vortex chamber, and an output device, while the nacelle is equipped with an inlet pipe connected to the power supply pipe, and final year at the nozzles communicating with the inlet and disposed in the outlet portion of the diffuser along its circumference at an angle to the axis of the nacelle so that jets issuing from them would create a vortex in the flow path passing through the air stream.
  • a dedicated root engine comprising at least one root
  • each of the propulsors is made with a vortex chamber, the inner surface of which is made in the form of a truncated cone with a large base connected with the outlet cross section of the diffuser, and a smaller base constituting the exhaust hole.
  • the output devices of the propulsors are made in the form of an additional diffuser and are equipped with rectifying devices.
  • propulsion devices are made in the form of vortex ejector propulsors made in the form of streamlined nacelles containing a flow path consisting of an inlet confuser, a diffuser, a vortex chamber and an output device connected in series, while the nacelle is equipped with an inlet pipe connected to the power supply pipe, and exhaust nozzles communicating with the inlet pipe and located in the outlet part of the diffuser along its circumference at an angle to the axis of the nacelle such so that the jets emerging from them would create a vortex in the air flow passing through the propulsion duct;
  • the supply pipeline is made in the form of a common main pipeline connected with the inlet nozzles of the vortex ejector engines and with the annular samplers of each of the engines using nozzles equipped with check valves to prevent the supply of compressed air to the failed engine;
  • dedicated root engines are mounted on pylons under the wing, and eddy ejector propulsors are installed on the upper surface of the wing
  • FIG.1 - shows a diagram of a gas turbine installation, made in accordance with the invention and using two vortex propulsors, in longitudinal section along the axes of the engine and propulsors;
  • FIG. 2 - shows a vortex ejector propulsion in longitudinal section along the axis of symmetry
  • FIG. 3 - shows the general view of the aircraft (in plan) using gas turbine units with a dedicated root engine
  • FIG. 4 shows a section A-A of FIG. 3.
  • the invention is implemented as follows.
  • a gas turbine installation with a dedicated root engine contains at least one root gas turbine engine 1 and movers 9 and 10 located separately from it (see Figure 1).
  • the root gas turbine engine 1 contains an external cowling 3, a compressor 2, a combustion chamber 6 and a turbine 7 driving the compressor 2 by means of a shaft 4.
  • the root gas turbine engine is made according to the known construction of a gas turbine engine of the first circuit of a double-circuit gas turbine engine (DTRD), except that there is no second circuit in it (fan, casing, rectifier, gearbox, mechanical transmission that connects the turbine to the fan).
  • DTRD double-circuit gas turbine engine
  • the output of the compressor 2 is connected to the turbine 7 and is made with an annular sampler 5 for taking air for propulsors so that part of the air produced by the compressor is supplied to the combustion chamber, the turbine and used to drive the compressor, and the other part of the remaining high pressure air enters the power supply pipe 8 of the propulsion devices,
  • the root gas turbine engine is equipped with units and equipment of known designs necessary for its effective functioning.
  • a gas turbine installation contains one or more vortex ejector propulsors that play the role of a second DTRD circuit.
  • Vortex ejector propulsors are made (see Fig. 2) in the form of streamlined nacelles 1 1. containing a flow path 20, consisting of an inlet confuser 13 connected in series with each other, the diffuser 14, the vortex chamber 15 and the output device 16.
  • the nacelle is equipped with an inlet pipe 17 connected to the supply pipe 8, and exhaust nozzles 19.
  • the exhaust nozzles are made communicating with the inlet pipe 17 and located in the outlet of the diffuser around its circumference at an angle 22 to the axis of the nacelle so that the jets leaving them create a vortex 21 in the air flow passing through the flow path.
  • the connection of the nozzles 19 with the outlet pipe can be performed using the discharge chamber 18, made in the Hondola annular around the flow path.
  • each of the propulsors was made with a vortex chamber, the inner surface of which is conical, in the form of a truncated cone, with a large base associated with the outlet cross section of the diffuser and a smaller base constituting the exhaust opening.
  • the taper angle is 6-12 °.
  • each of the propulsors can be made with a vortex chamber, the inner surface of which is made in the form of a truncated cone with a large base connected with the outlet cross section of the diffuser, and a smaller base connected with the output device made in the form of an additional diffuser.
  • the output devices of the propulsors can be equipped with rectifying devices made of known designs, for example in the form of guide radial blades.
  • the design of the vortex ejector propulsion can be made of various known solutions.
  • the mover can be made comprising a housing, including a discharge chamber with insertion nozzles, a front part with an input device and a tail part with a vortex chamber and an output device mounted on shelves made in front and rear of the housing.
  • the body can be made of metal from aluminum or magnesium casting, and the front and rear parts can be made of composite materials.
  • part of the air produced by the compressor 2 is supplied to the combustion chamber 6, where it is mixed with the combustion products and enters the turbine 7, bringing it into action.
  • the turbine is used to drive a compressor that produces the required amount of compressed air.
  • High-pressure air entering the discharge chamber 18 is discharged in the form of high-energy jets through the nozzles 19 into the flow path 20 at an angle of 22 to the axis nacelles so that the jets leaving them create a vortex 21 in the passing air stream 23.
  • the vortex 21 created in the air stream 23 acts on it, turning the stream into a vortex, which in turn creates a rarefaction at the entrance to the mover, contributing to an increase in air flow through the mover.
  • the accelerated air flow together with the ejection air from the nozzles creates increased draft and power due to environmental energy. Aircraft using gas turbine units with a dedicated root engine.
  • Aircraft 30 (see Fig. 3) includes a fuselage 33, half wings 31 and 32, tail unit 35 with vertical and horizontal surfaces.
  • the aircraft also contains a marching power plant consisting of left 37 and right 38 dedicated root engines mounted on pylons under the wing.
  • each root gas turbine engine is made according to the known design of the gas turbine engine of the first circuit of a double-circuit gas turbine engine (DTRD), except that there is no second circuit in it (fan, casing, rectifier, gearbox, mechanical transmission that connects the turbine to the fan).
  • DTRD double-circuit gas turbine engine
  • the root gas turbine engine is equipped with units and equipment of known designs necessary for its effective functioning.
  • each engine is made with an annular sampler 49 ( Figure 4) for air extraction for propulsors so that part of the air produced by the compressor is supplied to the combustion chamber, turbine and used to drive the compressor, and the other part of the remaining air is high pressure enters the pipeline 43 installed in the front compartment of the wing floor and center section for. power propulsion devices.
  • the annular sampler of each engine is connected to a pipe 45 (46 for the right engine) installed in the pylon, the other end connected to the pipe 43.
  • a pipe 45 46 for the right engine installed in the pylon, the other end connected to the pipe 43.
  • Each of the pipes 45, 46 is equipped with a check valve (not shown in the diagram) to prevent compressed air from flowing into the failed engine. From the pipeline 43 compressed air enters the discharge chamber 51 of each propulsion device connected by its inlet pipe to the pipeline using an adapter.
  • This embodiment of power plants allows you to increase the flight safety of the aircraft in connection with less damage to the engines, reduce the height of the landing gear.
  • Root isolated gas turbine engines are installed in a known manner inside the fuselage (in particular in its rear part), providing air flow to them using air intakes, and vortex ejector engines are located on its surface, or on pylons or special surfaces, plumage. At the same time, all structural units, communications remain the same. Otherwise, the aircraft is equipped with well-known systems and equipment that ensure its functioning.
  • the accelerated air flow from the propulsors creates increased circulation on the wing, which leads to an increase in the load-bearing properties of the wing.
  • the air flow from the propulsors is a vortex, this contributes to an increase in this effect.
  • the direction of rotation of the air stream (jets) from two movers located on the same wing is multidirectional (which is determined by the design of the mover, namely, the direction of deviation of the axes of the nozzles, creating a clockwise or counterclockwise rotation) ..
  • the direction of rotation creating a direction of influence of the vortices (jets) on top of each other, sticking of the jets to the wing surface and increase in traction will be prevented.
  • the jets will contribute to adhesion to the wing surface and create an increased lifting force of the wing.
  • a gas turbine plant with a dedicated root engine and an airplane using such a plant as vortex ejector engines do not require new unknown technologies for their production and can be produced using existing ones.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

A power plant having a separate wing-root engine which comprises an outer cowling, a compressor, a combustion chamber and a turbine that drives the compressor, and having propulsion devices which are situated separately from the wing-root gas turbine engine. A part of the air processed by the compressor is supplied to the combustion chamber and to the turbine and is used to drive the compressor, and another part of the remaining high-pressure air enters a delivery conduit of the propulsion devices. The power plant comprises one or more vortex pump-jets in the form of streamlined nacelles which contain a flow duct consisting of an inlet convergent portion, a divergent portion, a vortex chamber and an outlet device, connected in succession. The nacelle is provided with an inlet duct, which is connected to the delivery conduit, and outlet nozzles, which communicate with the inlet duct and are arranged in the outlet part of the divergent portion, around the circumference thereof, at an angle to the axis of the nacelle such that the jets exiting the outlet nozzles generate a vortex in the stream of air passing through the flow duct. The result is improved performance, reduced mass and a simplified design of the power plant, and reduced fuel consumption on the part of the airplane.

Description

САМОЛЕТ И ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА  AIRCRAFT AND GAS TURBINE INSTALLATION
С ВЫДЕЛЕННЫМ КОРНЕВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ  WITH DIVIDED ROOT ENGINE
Область техники. The field of technology.
Изобретение относится к механике, к двигателям, более конкретно, к реактивным двигателям без газовых турбин, и может быть использовано в конструкции движителей для транспортных средств, передвигающихся в воздухе, воде и других текучих средах. The invention relates to mechanics, to engines, and more particularly, to jet engines without gas turbines, and can be used in the design of propulsors for vehicles moving in air, water and other fluids.
Изобретение может найти применение в авиации, водном, и других видах транспорта. . The invention may find application in aviation, water, and other modes of transport. .
Предшествующий уровень техники. The prior art.
Известны двухконтурные реактивные двигатели (ТРДД), у которых тяга создаётся в двух контурах: газотурбинном и вентиляторном (втором) контуре. При отсутствии во втором контуре форсажной камеры, создание тяги в нём включает : засасывание воздуха из окружающей среды во входном устройстве, сжатие его вентилятором (или компрессором) , прокачивание через, воздушный тракт кольцевого сечения второго контура и реализацию тяги путём расширения потока в выходном сопле. (См. А.Л.Клячкин. Теория воздушно-реактивных двигателей.Double-circuit jet engines (turbojet engines) are known in which the thrust is created in two circuits: a gas turbine and a fan (second) circuit. If there is no afterburner in the secondary circuit, the creation of draft in it includes: suction of air from the environment in the input device, its compression by a fan (or compressor), pumping of the second circuit through the air duct, and the implementation of the draft by expanding the flow in the output nozzle. (See A.L. Klyachkin. Theory of jet engines.
«Машиностроение», М, 1969г., стр. 17- 19). Вентиляторный контур обычно содержит входное устройство (иногла -общее с газотурбинным контуром) , компрессор (вентилятор) и выхлопное сопло. "Engineering", M, 1969, p. 17-19). A fan circuit usually contains an input device (otherwise common with a gas turbine circuit), a compressor (fan), and an exhaust nozzle.
Вентиляторный контур содержит также один или несколько венцов спрямляющих лопаток, расположенных за вентилятором и предназначенных для выпрямления закрученного на вентиляторе потока. (См. В.А.Шульгин. Двухконтурные ТРД малошумных самолётов. ,стр.150.). Недостатком ТРДД и, в частности, вентиляторного контура, является низкий коэффициент полезного действия (к.п.д ). Так для вентиляторного контура имеют место потери воздушного потока, созданного компрессором, на турбине, механической передаче от турбины до вентилятора (включая редуктор), самом вентиляторе, выпрямляющем устройстве , что приводит к к.п.д. равном 0.3-0.4. Для создания большой тяги низкий к.п.д компенсируется большим расходом топлива. The fan circuit also contains one or more crowns of straightening vanes located behind the fan and designed to straighten the flow swirling on the fan. (See V.A. Shulgin. Dual-circuit turbofan engines of low-noise aircraft., P. 150.). The disadvantage of turbofan engines and, in particular, the fan circuit, is the low efficiency (efficiency). So for the fan circuit there are losses of air flow created by the compressor on the turbine, mechanical transmission from the turbine to the fan (including the gearbox), the fan itself, the rectifying device, which leads to efficiency equal to 0.3-0.4. To create great traction, low efficiency is offset by high fuel consumption.
Известна газотурбинная установка с выделенным корневым двигателем, содержит, по меньшей мере, один корневой газотурбинный двигатель и расположенные отдельно от него движители . Корневой газотурбинный двигатель содержит внешний обтекатель, компрессор , камеру сгорания и турбину , приводящую компрессор с помощью вала . Known gas turbine installation with a dedicated root engine, contains at least one root gas turbine engine and the movers located separately from it. The root gas turbine engine comprises an external fairing, a compressor, a combustion chamber, and a turbine driving the compressor via a shaft.
В остальном такой выделенный корневой двигатель использует узлы и детали известной конструкции , обеспечивающие его работу. При этом, часть воздуха, вырабатываемая компрессором, подводится в камеру сгорания и турбину и используется для привода компрессора. Другая часть оставшегося воздуха высокого давления поступает в трубопровод для питания движителей. Установка имеет по меньшей мере один движитель, расположенный отдельно от указанного корневого двигателя и снабжаемый воздухом высокого давления от указанного корневого двигателя для его работы, и по меньшей мере один управляемый движитель для управления самолётом, содержащий воздушную турбину, расположенную отдельно от указанного корневого двигателя и приводимую воздухом высокого давления от указанного корневого двигателя , и управляемый вентилятор, приводимый указанной воздушной турбиной. Движитель, расположенный отдельно от указанного корневого двигателя, имеет вентилятор, приводимый своей турбиной, работающей непосредственно от сжатого воздуха, отбираемого от корневого двигателя, либо может быть снабжён дополнительно собственной камерой сгорания для привода турбины . Otherwise, such a dedicated root engine uses components and parts of known design to ensure its operation. In this case, part of the air produced by the compressor is supplied to the combustion chamber and turbine and is used to drive the compressor. Another part of the remaining high-pressure air enters the pipeline to power the propulsors. The installation has at least one mover located separately from the specified root engine and provided with high pressure air from the specified root engine for its operation, and at least one controlled mover for controlling the aircraft, containing an air turbine located separately from the specified root engine and driven high-pressure air from said root engine; and a controlled fan driven by said air turbine. The mover, located separately from the specified root engine, has a fan driven by its turbine, operating directly from compressed air taken from the root engine, or may be equipped with an additional own combustion chamber to drive the turbine.
Такая газотурбинная установка может быть использована на летательном аппарате с движителями, расположенными на фюзеляже, или на крыле, в частности аппарата вертикального взлёта , для его вертикального взлёта или посадки. (См. европейский патент ЕР 1 331 378 А2, F02C 1/02, 2003г.). Там же представлены самолёты, использующие газотурбинную установку. Such a gas turbine installation can be used on an aircraft with propulsion devices located on the fuselage, or on a wing, in particular a vertical take-off apparatus, for its vertical take-off or landing. (See European patent EP 1 331 378 A2, F02C 1/02, 2003). Aircraft using a gas turbine are also presented there.
По мнению авторов изобретения, такое выполнение турбовентиляторного двигателя с выделенными движительными агрегатами позволяет уменьшить создаваемый установкой шум. Кроме того, обеспечивается удобство и простота компоновки движителей на летательных аппаратах различного назначения. According to the inventors, this embodiment of a turbofan engine with dedicated propulsion units can reduce the noise generated by the installation. In addition, the convenience and simplicity of the layout of propulsion systems for aircraft for various purposes is provided.
Однако, такая газотурбинная установка имеет увеличенную массу конструкции и, к тому же меньший коэффициент полезного действия за счёт дополнительных потерь на вынесенных вентиляторах с турбинами, в трубопроводах. Поэтому использование таких газотурбинных установок на пассажирских, транспортных самолётах нецелесообразно. However, such a gas turbine installation has an increased mass of the structure and, in addition, a lower efficiency due to additional losses on external fans with turbines, in pipelines. Therefore, the use of such gas turbine units in passenger and transport aircraft is not practical.
Известен вихревой эжекторный движитель (ВЭД) по патенту Р.Ф. Ng 2465481 , МПК F02k 7/10, 2012г.. Вихревой движитель выполнен в виде обтекаемой пустотелой гондолы, выполняющей роль корпуса, внутренняя поверхность гондолы представляет собой воздушный тракт, состоящий из сообщающихся последовательно расположенных входного устройства, выполненного в виде конфузора, диффузора, вихревой камеры и выходного устройства, кроме того, гондола снабжена устройством для подачи сжатого воздуха вовнутрь воздушного тракта, выполненным в виде сопел, сообщающихся с источником сжатого воздуха, расположенными в передней части гондолы по всему периметру поперечного сечения и направленными под углом к оси воздушного тракта, равным 10-60° таким образом, чтобы закручивать находящийся в нём воздух в одном направлении, создавая вихрь Движитель может быть использован для привода любого транспорта, либо в качестве насоса для перекачивания текучих сред. Для этого необходимо снабдить его газогенератором (для работы в атмосфере). Known vortex ejector propulsion (FEA) according to the patent of R.F. Ng 2465481, IPC F02k 7/10, 2012. The vortex mover is made in the form of a streamlined hollow nacelle, acting as a body, the inner surface of the nacelle is an air path, consisting of communicating in series located input device, made in the form of a confuser, a diffuser, a vortex chamber and an output device, in addition, the nacelle is equipped with a device for supplying compressed air inside the air path, made in the form of nozzles communicating with a source of compressed air located in front of the nacelle along the entire perimeter of the cross section and directed at an angle to the axis of the air path equal to 10-60 ° so that it swirls the air in it in one direction, creating a vortex. The mover can be used to drive any vehicle unit, or as a pump for pumping fluids. To do this, it is necessary to equip it with a gas generator (for operation in the atmosphere).
В настоящее время неизвестна компоновка ВЭД с турбогазогенераторами и не известно его использование в авиации. At present, the layout of foreign economic activity with turbo-gas generators is unknown and its use in aviation is not known.
Раскрытие изобретения. Disclosure of the invention.
Задачей изобретения является разработка такой конструкции газотурбинной установки, имеющей повышенный коэффициент полезного действия. The objective of the invention is to develop such a design of a gas turbine installation having an increased efficiency.
Более того , газотурбинная установка должна иметь меньшую массу и упрошенную конструкцию, а самолёт её использующую должен иметь пониженный расход топлива. Moreover, a gas turbine installation should have less weight and a simplified design, and an airplane using it should have a reduced fuel consumption.
Поставленная задача достигается тем, что газотурбинная установка с выделенным корневым двигателем, содержащая по меньшей мере один корневой газотурбинный двигатель , содержащий внешний обтекатель, компрессор, камеру сгорания и турбину, приводящую компрессор, и расположенные отдельно от корневого газотурбинного двигателя движительные устройства, при этом , часть воздуха, вырабатываемая компрессором, подводится в камеру сгорания и турбину и используется для привода компрессора, а другая часть оставшегося воздуха высокого давления поступает в трубопровод питания движительных устройств, содержит один или несколько вихревых эжекторных движителей, выполненных в виде обтекаемых гондол содержащих проточный тракт, состоящий из последовательно связанных между собой входного конфузора, диффузора , вихревой камеры и выходного устройства, при этом гондола снабжена входным патрубком, подсоединённым к трубопроводу питания , и выпускными соплами, сообщающимися с входным патрубком и расположенными в выходной части диффузора по его окружности под углом к оси гондолы таким образом, чтобы выходящие из них струи создавали бы вихрь в проходящем через проточный тракт воздушном потоке. This object is achieved in that a gas turbine installation with a dedicated root engine, comprising at least one root gas turbine engine, comprising an external fairing, a compressor, a combustion chamber and a turbine driving the compressor, and propulsion devices located separately from the root gas turbine engine, air produced the compressor, is fed into the combustion chamber and the turbine and used to drive the compressor, and the other part of the remaining high-pressure air enters the power supply pipeline of the propulsion devices, contains one or more vortex ejector propulsors made in the form of streamlined nacelles containing a flow path, consisting of an input confuser, a diffuser, a vortex chamber, and an output device, while the nacelle is equipped with an inlet pipe connected to the power supply pipe, and final year at the nozzles communicating with the inlet and disposed in the outlet portion of the diffuser along its circumference at an angle to the axis of the nacelle so that jets issuing from them would create a vortex in the flow path passing through the air stream.
Кроме того, каждый из движителей выполнен с вихревой камерой, внутренняя поверхность которой выполнена в виде усечённого конуса с большим основанием связанным с выходным сечением диффузора, и меньшим основанием, составляющим выхлопное отверстие. In addition, each of the propulsors is made with a vortex chamber, the inner surface of which is made in the form of a truncated cone with a large base connected with the outlet cross section of the diffuser, and a smaller base constituting the exhaust hole.
При этом, выходные устройства движителей выполнены в виде дополнительного диффузора и снабжены спрямляющими устройствами. At the same time, the output devices of the propulsors are made in the form of an additional diffuser and are equipped with rectifying devices.
В самолёте движительные устройства выполнены в виде вихревых эжекторных движителей, выполненных в виде обтекаемых гондол содержащих проточный тракт, состоящий из последовательно связанных между собой входного конфузора, диффузора , вихревой камеры и выходного устройства, при этом гондола снабжена входным патрубком, подсоединённым к трубопроводу питания , и выпускными соплами, сообщающимися с входным патрубком и расположенными в выходной части диффузора по его окружности под углом к оси гондолы таким образом, чтобы выходящие из них струи создавали бы вихрь в проходящем через проточный тракт движителя воздушном потоке; трубопровод питания выполнен в виде общего основного трубопровода, связанного с входными патрубками вихревых эжекторных движителей и с кольцевыми отборниками каждого из двигателей с помощью патрубков, снабжённых обратными клапанами, предотвращающим подачу сжатого воздуха в отказавший двигатель; выделенные корневые двигатели установлены на пилонах под крылом, а вихревые эжекторные движители установлены на верхней поверхности крыла, при этом трубопровод питания установлен в переднем отсеке крыла. In an airplane, propulsion devices are made in the form of vortex ejector propulsors made in the form of streamlined nacelles containing a flow path consisting of an inlet confuser, a diffuser, a vortex chamber and an output device connected in series, while the nacelle is equipped with an inlet pipe connected to the power supply pipe, and exhaust nozzles communicating with the inlet pipe and located in the outlet part of the diffuser along its circumference at an angle to the axis of the nacelle such so that the jets emerging from them would create a vortex in the air flow passing through the propulsion duct; the supply pipeline is made in the form of a common main pipeline connected with the inlet nozzles of the vortex ejector engines and with the annular samplers of each of the engines using nozzles equipped with check valves to prevent the supply of compressed air to the failed engine; dedicated root engines are mounted on pylons under the wing, and eddy ejector propulsors are installed on the upper surface of the wing, while the power supply pipe is installed in the front compartment of the wing.
Такое выполнение газотурбинной установки позволит повысить топливную эффективность транспортных средств её использующих. Such a gas turbine installation will improve the fuel efficiency of vehicles using it.
Перечень фигур на чертежах. The list of figures in the drawings.
Изобретение поясняется чертежами, на которых: The invention is illustrated by drawings, in which:
-Фиг.1 - показывает схему газотурбинной установки, выполненной в соответствии с изобретением и использующей два вихревых движителя, в продольном разрезе по осям двигателя и движителей; -Fig.1 - shows a diagram of a gas turbine installation, made in accordance with the invention and using two vortex propulsors, in longitudinal section along the axes of the engine and propulsors;
- Фиг. 2 - показывает вихревой эжекторный движитель в продольном разрезе по оси симметрии; - FIG. 2 - shows a vortex ejector propulsion in longitudinal section along the axis of symmetry;
- Фиг. 3 -показывает общий вид самолёта (в плане), использующего газотурбинные установки с выделенным корневым двигателем; - FIG. 3 - shows the general view of the aircraft (in plan) using gas turbine units with a dedicated root engine;
- Фиг. 4 - показывает разрез А- А Фиг. 3. Осуществление изобретения. - FIG. 4 shows a section A-A of FIG. 3. The implementation of the invention.
Изобретение реализуется следующим образом. The invention is implemented as follows.
Газотурбинная установка с выделенным корневым двигателем, содержит, по меньшей мере, один корневой газотурбинный двигатель 1 и расположенные отдельно от него движители 9 и 10 (см. Фиг.1). Корневой газотурбинный двигатель 1 содержит внешний обтекательЗ, компрессор 2, камеру сгорания 6 и турбину 7, приводящую компрессор 2 с помощью вала 4. При этом, корневой газотурбинный двигатель выполнен по известной конструкции газотурбинного двигателя первого контура двухконтурного газотурбинного двигателя (ДТРД), за исключением того, что в нём отсутствует второй контур (вентилятор, кожух, выпрямляющее устройство, редуктор, механическая передача, связывающая турбину с вентилятором ). Кроме того, выход компрессора 2 связан с турбиной 7 и выполнен с кольцевым отборником 5 для отбора воздуха для движителей таким образом, что часть воздуха, вырабатываемая компрессором, подводится в камеру сгорания, турбину и используется для привода компрессора, а другая часть оставшегося воздуха высокого давления поступает в трубопровод 8 питания движительных устройств, A gas turbine installation with a dedicated root engine contains at least one root gas turbine engine 1 and movers 9 and 10 located separately from it (see Figure 1). The root gas turbine engine 1 contains an external cowling 3, a compressor 2, a combustion chamber 6 and a turbine 7 driving the compressor 2 by means of a shaft 4. Moreover, the root gas turbine engine is made according to the known construction of a gas turbine engine of the first circuit of a double-circuit gas turbine engine (DTRD), except that there is no second circuit in it (fan, casing, rectifier, gearbox, mechanical transmission that connects the turbine to the fan). In addition, the output of the compressor 2 is connected to the turbine 7 and is made with an annular sampler 5 for taking air for propulsors so that part of the air produced by the compressor is supplied to the combustion chamber, the turbine and used to drive the compressor, and the other part of the remaining high pressure air enters the power supply pipe 8 of the propulsion devices,
Во всём остальном, корневой газотурбинный двигатель снабжён агрегатами и оборудованием известных конструкций, необходимыми для его эффективного функционирования. In all other respects, the root gas turbine engine is equipped with units and equipment of known designs necessary for its effective functioning.
Газотурбинная установка содержит один или несколько вихревых эжекторных движителей, выполняющих роль второго контура ДТРД. Вихревые эжекторные движители выполнены (см.Фиг.2 ) в виде обтекаемых гондол 1 1. содержащих проточный тракт 20, состоящий из последовательно связанных между собой входного конфузора 13 , диффузора 14 , вихревой камеры 15 и выходного устройства 16. При этом, гондола снабжена входным патрубком 17, подсоединяемым к трубопроводу питания 8 , и выпускными соплами 19. Выпускные сопла выполнены сообщающимися с входным патрубком 17 и расположенными в выходной части диффузора по его окружности под углом 22 к оси гондолы таким образом, чтобы выходящие из них струи создавали бы вихрь 21 в проходящем через проточный тракт воздушном потоке. Связь сопел 19 с выходным патрубком может быть выполнена с помощью нагнетательной камеры 18, выполненной в гондолеН кольцевой вокруг проточного тракта . A gas turbine installation contains one or more vortex ejector propulsors that play the role of a second DTRD circuit. Vortex ejector propulsors are made (see Fig. 2) in the form of streamlined nacelles 1 1. containing a flow path 20, consisting of an inlet confuser 13 connected in series with each other, the diffuser 14, the vortex chamber 15 and the output device 16. In this case, the nacelle is equipped with an inlet pipe 17 connected to the supply pipe 8, and exhaust nozzles 19. The exhaust nozzles are made communicating with the inlet pipe 17 and located in the outlet of the diffuser around its circumference at an angle 22 to the axis of the nacelle so that the jets leaving them create a vortex 21 in the air flow passing through the flow path. The connection of the nozzles 19 with the outlet pipe can be performed using the discharge chamber 18, made in the Hondola annular around the flow path.
Целесообразно, чтобы каждый из движителей был выполнен с вихревой камерой, внутренняя поверхность которой выполнена конусообразной , в виде усечённого конуса, с большим основанием, связанным с выходным сечением диффузора, и меньшим основанием, составляющим выхлопное отверстие. Угол конусности при этом выполнен равным 6- 12°. It is advisable that each of the propulsors was made with a vortex chamber, the inner surface of which is conical, in the form of a truncated cone, with a large base associated with the outlet cross section of the diffuser and a smaller base constituting the exhaust opening. The taper angle is 6-12 °.
Для улучшения тяговых характеристик каждый из движителей может быть выполнен с вихревой камерой, внутренняя поверхность которой выполнена в виде усечённого конуса с большим основанием связанным с выходным сечением диффузора, и меньшим основанием, связанным с выходным устройством выполненным в виде дополнительного диффузора. To improve traction characteristics, each of the propulsors can be made with a vortex chamber, the inner surface of which is made in the form of a truncated cone with a large base connected with the outlet cross section of the diffuser, and a smaller base connected with the output device made in the form of an additional diffuser.
Кроме того, выходные устройства движителей могут быть снабжены спрямляющими устройствами, выполненными известных конструкций, например в виде направляющих радиальных лопаток. In addition, the output devices of the propulsors can be equipped with rectifying devices made of known designs, for example in the form of guide radial blades.
Конструкция вихревого эжекторного движителя может быть выполнена из различных известных решений. Например, конструктивно движитель может быть выполнен содержащим корпус, включающий нагнетательную камеру с вставными соплами, переднюю часть с входным устройством и хвостовую часть с вихревой камерой и выходным устройством, установленные на полках, выполненных спереди и сзади на корпусе. The design of the vortex ejector propulsion can be made of various known solutions. For example, constructively the mover can be made comprising a housing, including a discharge chamber with insertion nozzles, a front part with an input device and a tail part with a vortex chamber and an output device mounted on shelves made in front and rear of the housing.
При этом, корпус может быть выполнен металлическим из алюминиевого или магниевого литья, а передняя и хвостовая части могут быть выполнены и з композиционных материалов. At the same time, the body can be made of metal from aluminum or magnesium casting, and the front and rear parts can be made of composite materials.
Работает газотурбинная установка следующим образом. Works gas turbine as follows.
При работе корневого газотурбинного двигателя 1 часть воздуха, вырабатываемая компрессором 2, подводится в камеру сгорания 6, где смешивается с продуктами сгорания и поступает на турбину 7, приводя ее в действие. Турбина используется для привода компрессора, вырабатывающего необходимое количество сжатого воздуха. When the root gas turbine engine 1 is running, part of the air produced by the compressor 2 is supplied to the combustion chamber 6, where it is mixed with the combustion products and enters the turbine 7, bringing it into action. The turbine is used to drive a compressor that produces the required amount of compressed air.
Другая часть оставшегося воздуха высокого давления поступает в кольцевой отборник 5 и далее в трубопровод 8 питания движительных устройств 9 и 10. Воздух высокого давления, поступающий в нагнетательную камеру 18, выбрасывается в виде высокоэнергитичных струй через сопла 19 вовнутрь проточного тракта 20 под углом 22 к оси гондолы таким образом, чтобы выходящие из них струи создавали бы вихрь 21 в проходящем воздушном потоке 23. Созданный в воздушном потоке 23 вихрь 21 воздействует на него , превращая поток в вихревой, что в свою очередь создаёт разрежение на входе в движитель, способствуя увеличению расхода воздуха через движитель. Ускоренный воздушный поток вместе с эжектирующим воздухом из сопел создают увеличенную тягу и мощность за счёт энергии окружающей среды. Самолёт , использующий газотурбинные установки с выделенным корневым двигателем. Another part of the remaining high-pressure air enters the annular sampler 5 and then into the power supply pipe 8 of the propulsion devices 9 and 10. High-pressure air entering the discharge chamber 18 is discharged in the form of high-energy jets through the nozzles 19 into the flow path 20 at an angle of 22 to the axis nacelles so that the jets leaving them create a vortex 21 in the passing air stream 23. The vortex 21 created in the air stream 23 acts on it, turning the stream into a vortex, which in turn creates a rarefaction at the entrance to the mover, contributing to an increase in air flow through the mover. The accelerated air flow together with the ejection air from the nozzles creates increased draft and power due to environmental energy. Aircraft using gas turbine units with a dedicated root engine.
Самолёт 30 (см. Фиг. 3) включает фюзеляж 33, полукрылья 31 и 32, хвостовое оперение 35 с вертикальным и горизонтальными поверхностями. Самолёт содержит также маршевую силовую установку, состоящую из левого 37 и правого 38 выделенных корневых двигателей, установленных на пилонах под крылом.. При этом, каждый корневой газотурбинный двигатель выполнен по известной конструкции газотурбинного двигателя первого контура двухконтурного газотурбинного двигателя (ДТРД), за исключением того, что в нём отсутствует второй контур (вентилятор, кожух, выпрямляющее устройство, редуктор, механическая передача, связывающая турбину с вентилятором ). Во всём остальном, корневой газотурбинный двигатель снабжён агрегатами и оборудованием известных конструкций, необходимыми для его эффективного функционирования. Aircraft 30 (see Fig. 3) includes a fuselage 33, half wings 31 and 32, tail unit 35 with vertical and horizontal surfaces. The aircraft also contains a marching power plant consisting of left 37 and right 38 dedicated root engines mounted on pylons under the wing. Moreover, each root gas turbine engine is made according to the known design of the gas turbine engine of the first circuit of a double-circuit gas turbine engine (DTRD), except that there is no second circuit in it (fan, casing, rectifier, gearbox, mechanical transmission that connects the turbine to the fan). In all other respects, the root gas turbine engine is equipped with units and equipment of known designs necessary for its effective functioning.
Кроме того, выход компрессора каждого двигателя выполнен с кольцевым отборником 49 (Фиг.4) для отбора воздуха для движителей таким образом, что часть воздуха, вырабатываемая компрессором, подводится в камеру сгорания, турбину и используется для привода компрессора, а другая часть оставшегося воздуха высокого давления поступает в трубопровод 43, установленный в переднем отсеке полу крыльев и центроплана для. питания движительных устройств. Для этого, кольцевой отборник каждого двигателя подсоединён к патрубку45 (46 - для правого двигателя) , установленному в пилоне , другим концом подсоединённому к трубопроводу 43. Таким образом , в трубопровод 43 поступает сжатый воздух от обоих двигателей 37, 38. Каждый из патрубков 45, 46 снабжён обратным клапаном (на черт, не показано), предотвращающим подачу сжатого воздуха в отказавший двигатель . Из трубопровода 43 сжатый воздух поступает в нагнетательную камеру 51 каждого движителя, подсоединённого своим входным патрубком к трубопроводу с помощью переходника. In addition, the compressor output of each engine is made with an annular sampler 49 (Figure 4) for air extraction for propulsors so that part of the air produced by the compressor is supplied to the combustion chamber, turbine and used to drive the compressor, and the other part of the remaining air is high pressure enters the pipeline 43 installed in the front compartment of the wing floor and center section for. power propulsion devices. For this, the annular sampler of each engine is connected to a pipe 45 (46 for the right engine) installed in the pylon, the other end connected to the pipe 43. Thus, compressed air from both engines 37, 38 enters the pipe 43. Each of the pipes 45, 46 is equipped with a check valve (not shown in the diagram) to prevent compressed air from flowing into the failed engine. From the pipeline 43 compressed air enters the discharge chamber 51 of each propulsion device connected by its inlet pipe to the pipeline using an adapter.
Движители 39,40, 41 и 42 установлены на верхней поверхности крыла с помощью пилонов 47. Movers 39,40, 41 and 42 are mounted on the upper surface of the wing using pylons 47.
Приведенный выше пример реализации изобретения не является единственно возможным. Простота конструкции вихревых эжекторных движителей, простота доставки энергоносителя (сжатого воздуха) , возможность установки их на любой поверхности , на любом агрегате представляет богатый выбор конструкций летательных аппаратов. The above example implementation of the invention is not the only one possible. The simplicity of the design of vortex ejector propulsors, the simplicity of energy carrier delivery (compressed air), the ability to install them on any surface, on any unit, represents a wide selection of aircraft designs.
Возможны следующие перспективные компоновки силовых установок. The following promising layouts of power plants are possible.
1. « Обратная схема» - когда корневые выделенные газотурбинные двигатели установлены известным образом на крыле, а вихревые эжекторные движители расположены на нижней поверхности крыла. При этом, все конструктивные узлы, связи остаются прежними. 1. "Reverse circuit" - when the root dedicated gas turbine engines are installed in a known manner on the wing, and the vortex ejector engines are located on the lower surface of the wing. At the same time, all structural units, communications remain the same.
Такое выполнение силовых установок позволяет повысить безопасность полёта самолёта в связи с меньшей повреждаемостью двигателей, уменьшить высоту стоек шасси. This embodiment of power plants allows you to increase the flight safety of the aircraft in connection with less damage to the engines, reduce the height of the landing gear.
2. Корневые выделенные газотурбинные двигатели установлены известным образом внутри фюзеляжа ( в частности в его хвостовой части), с обеспечением подачи воздушного потока к ним с помощью воздухозаборников, а вихревые эжекторные движители расположены на его поверхности , либо на пилонах или специальных поверхностях, оперении . При этом, все конструктивные узлы, связи остаются прежними. В остальном, самолёт снабжён известными системами и оборудованием, обеспечивающими его функционирование. 2. Root isolated gas turbine engines are installed in a known manner inside the fuselage (in particular in its rear part), providing air flow to them using air intakes, and vortex ejector engines are located on its surface, or on pylons or special surfaces, plumage. At the same time, all structural units, communications remain the same. Otherwise, the aircraft is equipped with well-known systems and equipment that ensure its functioning.
При работе двигателей сжатый воздух высокого давления поступает в нагнетательные камеры движителей, откуда он через сопла выбрасывается в виде высокоэнергитичных струй вовнутрь проточного тракта под углом к оси гондолы таким образом, чтобы выходящие из них струи создавали бы вихрь в проходящем воздушном потоке. Созданный в воздушном потоке вихрь воздействует на него , превращая поток в вихревой, что в свою очередь создаёт разрежение на входе в движитель, способствуя увеличению расхода воздуха через движитель. Ускоренный воздушный поток вместе с эжектирующим воздухом из сопел создают увеличенную тягу и мощность за счёт энергии окружающей среды. When the engines are running, high-pressure compressed air enters the propulsion chambers, from where it is ejected through the nozzles in the form of high-energy jets into the flow path at an angle to the axis of the nacelle so that the jets leaving them create a vortex in the passing air stream. A vortex created in the air flow acts on it, turning the flow into a vortex, which in turn creates a vacuum at the inlet of the propulsion, contributing to an increase in air flow through the propulsion. The accelerated air flow together with the ejection air from the nozzles creates increased draft and power due to environmental energy.
Кроме того, ускоренный воздушный поток из движителей создаёт на крыле повышенную циркуляцию, что приводит к увеличению несущих свойств крыла. Более того, поскольку воздушный поток из движителей является вихревым, то это способствует увеличению указанного эффекта. In addition, the accelerated air flow from the propulsors creates increased circulation on the wing, which leads to an increase in the load-bearing properties of the wing. Moreover, since the air flow from the propulsors is a vortex, this contributes to an increase in this effect.
Целесообразно чтобы направление вращения воздушного потока ( струй) от двух движителей, расположенных на одном полукрыле было разнонаправленным ( что определяется конструкцией движителя, а именно, направлением отклонения осей сопел , создающим вращение по или против часовой стрелки).. При этом, при выборе направления вращения , создающем направление влияния вихрей (струй) друг на друга вверх будет предотвращено прилипание струй к поверхности крыла и увеличение тяги. При обратном направлении (вниз) струи будут способствовать прилипанию к поверхности крыла и созданию увеличенной подъёмной силы крыла. При использовании движителей с выходными устройствами, содержащими выпрямляющие устройства, указанные выше эффекты пропадают, но обеспечивается максимальная тяга. It is advisable that the direction of rotation of the air stream (jets) from two movers located on the same wing is multidirectional (which is determined by the design of the mover, namely, the direction of deviation of the axes of the nozzles, creating a clockwise or counterclockwise rotation) .. Moreover, when choosing the direction of rotation , creating a direction of influence of the vortices (jets) on top of each other, sticking of the jets to the wing surface and increase in traction will be prevented. In the opposite direction (down), the jets will contribute to adhesion to the wing surface and create an increased lifting force of the wing. When using propulsors with output devices containing rectifying devices, the above effects disappear, but maximum traction is provided.
Промышленная применимость. Industrial applicability.
Газотурбинная установка с выделенным корневым двигателем и самолёт, использующий такую установку, как и вихревые эжекторные движитеди не требуют для своего производства новых неизвестных технологий и могут производиться с помощью существующих. A gas turbine plant with a dedicated root engine and an airplane using such a plant as vortex ejector engines do not require new unknown technologies for their production and can be produced using existing ones.
Более того, использование таких установок в авиации, в частности на пассажирских самолётах позволяет получить ряд положительных эффектов: Moreover, the use of such installations in aviation, in particular on passenger aircraft, allows to obtain a number of positive effects:
- повышается безопасность полётов за счёт снижения вероятности повреждения двигателей в полёте птицами, а на земле от попадающих в воздухозаборники камней; - increased flight safety by reducing the likelihood of engine damage in flight by birds, and on the ground from stones falling into the air intakes;
- снижается потребный расход топлива за счёт повышения к.п.д в вихревых эжекторных движителях, что способствует повышению топливной эффективности; - reduced fuel consumption due to increased efficiency in vortex ejector propulsors, which contributes to increased fuel efficiency;
- упрощение и снижение массы газотурбинных установок, упрощение и снижение себестоимости их обслуживания, - simplification and reduction of the mass of gas turbine plants, simplification and reduction of the cost of their maintenance,
- снижается шум на местности и в кабине самолёта; - reduced noise on the ground and in the cockpit;
- повышение экологичности за счёт снижения выбросов в атмосферу. - increase environmental friendliness by reducing emissions.

Claims

Формула изобретения. Claim.
1. Газотурбинная установка с выделенным корневым двигателем, содержащая по меньшей мере один выделенный корневой газотурбинный двигатель , содержащий внешний обтекатель, компрессор, камеру сгорания и турбину, приводящую компрессор, и расположенные отдельно от выделенного корневого газотурбинного двигателя движительные устройства, при этом выход компрессора каждого двигателя выполнен с кольцевым отборником для отбора воздуха для движителей таким образом , что часть воздуха, вырабатываемая компрессором, подводится в камеру сгорания и турбину и используется для привода компрессора, а другая часть оставшегося воздуха высокого давления поступает в трубопровод питания движительных устройств, отличающаяся тем, что содержит один или несколько вихревых эжекторных движителей, выполненных в виде обтекаемых гондол содержащих проточный тракт, состоящий из последовательно связанных между собой входного конфузора, диффузора , вихревой камеры и выходного устройства, при этом гондола снабжена входным патрубком, подсоединённым к трубопроводу питания , и выпускными соплами, сообщающимися с входным патрубком и расположенными в выходной части диффузора по его окружности под углом к оси гондолы таким образом, чтобы выходящие из них струи создавали бы вихрь в проходящем через проточный тракт воздушном потоке. 1. A gas turbine installation with a dedicated root engine, comprising at least one dedicated root gas turbine engine, comprising an external cowling, a compressor, a combustion chamber and a turbine driving the compressor, and propulsion devices located separately from the dedicated root gas turbine engine, wherein the compressor output of each engine made with an annular sampler for air selection for propulsors in such a way that part of the air produced by the compressor is supplied to the combustion chamber and urbine and is used to drive the compressor, and the other part of the remaining high-pressure air enters the power supply pipeline of propulsion devices, characterized in that it contains one or more vortex ejector propulsors made in the form of streamlined nacelles containing a flow path consisting of an inlet confuser connected in series , a diffuser, a vortex chamber and an output device, while the nacelle is equipped with an inlet pipe connected to the power supply pipe and exhaust nozzles communicating with the inlet pipe and located in the outlet part of the diffuser along its circumference at an angle to the axis of the nacelle so that the jets leaving them create a vortex in the air flow passing through the flow path.
2. Газотурбинная установка с выделенным корневым двигателем по п.1 , отличающаяся тем, что каждый из движителей выполнен с вихревой камерой, внутренняя поверхность которой выполнена в виде усечённого конуса с большим основанием, связанным с выходным сечением диффузора, и меньшим основанием, составляющим выхлопное отверстие. 2. A gas turbine installation with a dedicated root engine according to claim 1, characterized in that each of the propulsors is made with a vortex chamber, the inner surface of which is made in the form of a truncated cone with a large base associated with the outlet cross section of the diffuser and a smaller base constituting the exhaust hole .
3. Газотурбинная установка с выделенным корневым двигателем по п.1, отличающаяся тем, что каждый из движителей выполнен с вихревой камерой, внутренняя поверхность которой выполнена в виде усечённого конуса с большим основанием, связанным с выходным сечением диффузора, и меньшим основанием, связанным с выходным устройством, выполненным в виде дополнительного диффузора. 3. A gas turbine installation with a dedicated root engine according to claim 1, characterized in that each of the propellers is made with a vortex chamber, the inner surface of which is made in the form of a truncated cone with a large base associated with the outlet cross section of the diffuser, and a smaller base associated with the outlet a device made in the form of an additional diffuser.
4. Газотурбинная установка с выделенным корневым двигателем по п.1 , отличающаяся тем, что выходные устройства движителей снабжены спрямляющими устройствами. 4. A gas turbine installation with a dedicated root engine according to claim 1, characterized in that the output devices of the propulsors are equipped with rectifying devices.
5. Самолёт, содержащий фюзеляж, полукрылья и хвостовое оперение с вертикальным и горизонтальными поверхностями, установленные на фюзеляже , маршевую газотурбинную силовую установку, включающую не менее двух двигателей, каждый из которых выполнен в виде выделенного корневого газотурбинного двигателя , содержащего внешний обтекатель, компрессор, камеру сгорания и турбину, приводящую компрессор, и расположенные отдельно от выделенного корневого газотурбинного двигателя движительные устройства, при этом , выход компрессора каждого двигателя выполнен с кольцевым отборником для отбора воздуха для движителей таким образом часть воздуха, вырабатываемая компрессором, подводится в камеру сгорания и турбину и используется для привода компрессора, а другая часть оставшегося воздуха высокого давления поступает в трубопровод питания движительных устройств, и другие системы и оборудование, обеспечивающие его функционирование, отличающийся тем, что движительные устройства выполнены в виде вихревых эжекторных движителей, выполненных в виде обтекаемых гондол содержащих проточный тракт, состоящий из последовательно связанных между собой входного конфузора, диффузора , вихревой камеры и выходного устройства, при этом гондола снабжена входным патрубком, подсоединённым к трубопроводу питания , и выпускными соплами, сообщающимися с входным патрубком и расположенными в выходной части диффузора по его окружности под углом к оси гондолы таким образом, чтобы выходящие из них струи создавали бы вихрь в проходящем через проточный тракт движителя воздушном потоке. 5. Aircraft containing the fuselage, half wings and tail with vertical and horizontal surfaces mounted on the fuselage, a marching gas turbine power plant, including at least two engines, each of which is made in the form of a dedicated root gas turbine engine containing an external fairing, compressor, chamber combustion and a turbine driving the compressor, and propulsion devices located separately from the allocated root gas turbine engine, wherein the compressor output of each engine The spruce is made with an annular sampler for air extraction for propulsors, so the part of the air produced by the compressor is supplied to the combustion chamber and turbine and used to drive the compressor, and the other part of the remaining high pressure air enters the power supply pipeline of the propulsion devices, and other systems and equipment, ensuring its operation, characterized in that the propulsion devices are made in the form of vortex ejector propulsors made in the form of streamlined nacelles containing flow th path, consisting of a series interconnected inlet confuser, diffuser, vortex chamber and output device, while the nacelle is equipped with an inlet pipe connected to the supply pipe, and exhaust nozzles communicating with the inlet pipe and located in the output part of the diffuser around its circumference at an angle to the axis of the nacelle in this way so that the jets emerging from them would create a vortex in the air flow passing through the propulsion duct.
6. Самолёт по п.5, отличающийся тем, что трубопровод питания выполнен в виде общего основного трубопровода, связанного с входными патрубками вихревых эжекторных движителей и с кольцевыми отборниками каждого из двигателей с помощью патрубков, снабжённых обратными клапанами, предотвращающим подачу сжатого воздуха в отказавший двигатель; 6. The aircraft according to claim 5, characterized in that the supply pipe is made in the form of a common main pipe connected to the inlet nozzles of the vortex ejector engines and to the annular samplers of each of the engines using nozzles equipped with check valves preventing the supply of compressed air to the failed engine ;
7. Самолёт по п. 5 или 6 ,отличающийся тем, что выделенные корневые двигатели установлены на пилонах под крылом, а вихревые эжекторные движители установлены на верхней поверхности крыла, при этом трубопровод питания установлен в переднем отсеке крыла. 7. Aircraft according to claim 5 or 6, characterized in that the allocated root engines are mounted on pylons under the wing, and eddy ejector engines are installed on the upper surface of the wing, while the power supply pipe is installed in the front compartment of the wing.
PCT/RU2014/000839 2013-11-07 2014-11-06 Airplane and gas turbine power plant with a separate wing-root engine WO2015069147A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013149503 2013-11-07
RU2013149503/06A RU2567914C2 (en) 2013-11-07 2013-11-07 Aircraft with gas turbine engine provided with turbulence ejection propulsors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015069147A1 true WO2015069147A1 (en) 2015-05-14

Family

ID=53041806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2014/000839 WO2015069147A1 (en) 2013-11-07 2014-11-06 Airplane and gas turbine power plant with a separate wing-root engine

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2567914C2 (en)
WO (1) WO2015069147A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3041991A1 (en) * 2015-10-05 2017-04-07 Snecma AIRCRAFT WITH A BLOWED PROPULSION MEANS A DEPORTEE

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4732324A (en) * 1984-12-19 1988-03-22 Rolls-Royce Inc. Variable flow area nozzle
EP1331378A2 (en) * 2002-01-16 2003-07-30 National Aerospace Laboratory of Japan Separated core turbofan engine
RU2413859C2 (en) * 2006-12-18 2011-03-10 Аэроджет-Дженерал Корпорейшн Combined cycle system interacting combustion chamber and nozzle
RU2465481C2 (en) * 2010-12-06 2012-10-27 Владимир Тарасович Шведов Vortex propeller

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4732324A (en) * 1984-12-19 1988-03-22 Rolls-Royce Inc. Variable flow area nozzle
EP1331378A2 (en) * 2002-01-16 2003-07-30 National Aerospace Laboratory of Japan Separated core turbofan engine
RU2413859C2 (en) * 2006-12-18 2011-03-10 Аэроджет-Дженерал Корпорейшн Combined cycle system interacting combustion chamber and nozzle
RU2465481C2 (en) * 2010-12-06 2012-10-27 Владимир Тарасович Шведов Vortex propeller

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3041991A1 (en) * 2015-10-05 2017-04-07 Snecma AIRCRAFT WITH A BLOWED PROPULSION MEANS A DEPORTEE
FR3041992A1 (en) * 2015-10-05 2017-04-07 Snecma AIRCRAFT WITH A BLOWED PROPULSION MEANS A DEPORTEE
US10850859B2 (en) 2015-10-05 2020-12-01 Safran Aircraft Engines Aircraft with a propulsion unit with offset fan

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013149503A (en) 2015-05-20
RU2567914C2 (en) 2015-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2016315450B2 (en) Fluidic propulsive system and thrust and lift generator for aerial vehicles
US20080315042A1 (en) Thrust generator for a propulsion system
US10829232B2 (en) Aircraft comprising a propulsion assembly including a fan on the rear of the fuselage
US7162859B2 (en) Variable cycle propulsion system with gas tapping for a supersonic airplane, and a method of operation
US9726112B2 (en) Reverse flow gas turbine engine airflow bypass
EP1580417B1 (en) Method and gasturbine engine having a noise suppression system
EP3190286A1 (en) Gas turbine engine
EP3284942B1 (en) Direct drive aft fan engine
JP6378736B2 (en) Compression cowl for jet engine exhaust
US3273339A (en) Propulsion system for high speed vtol aircraft
US2814349A (en) Aircraft propulsion apparatus
US11773736B2 (en) Segmented augmented turbine assembly
CN102893009A (en) Device for reducing the noise emitted by the jet of an aircraft propulsion engine
RU2567914C2 (en) Aircraft with gas turbine engine provided with turbulence ejection propulsors
RU2465481C2 (en) Vortex propeller
CN204877714U (en) Aviation, space flight, navigation in mixed engine of an organic whole
US11732645B2 (en) Bleed air offtake assembly for a gas turbine engine
CN104963788B (en) Hybrid engine applicable for aviation, spaceflight and navigation
CN105927421A (en) Venturi jet engine
US11383848B2 (en) Supersonic aircraft propulsion installation
RU63772U1 (en) REACTIVE AIR SCREW
Singh et al. Prikaz rada motora zrakoplova
RU2463216C1 (en) Method for protection of fire-fighting amphibian airplane power plant against foreign objects entering and vortices destruction at air intake of dual-flow turbojet engine (dftje)
US8480361B1 (en) Enhanced system and method to increase the total-to-static pressure ratio across a RAM air turbine using surface contoured flow agitators
US3394548A (en) Two-stage turbine unit

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14860663

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14860663

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1