×
10.11.2015
216.013.8c51

ГЕНЕРАТОР АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ДЛЯ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГПВРД

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в камере сгорания гиперзвукового воздушно-реактивного двигателя. Генератор акустических колебаний для камеры сгорания гиперзвукового воздушно-реактивного двигателя содержит свечу зажигания, топливные сопла, профилированную геометрию проточной части, камеру смешения, вихревую камеру, выходной диффузор, лопаточное закручивающее устройство, сверхзвуковой диффузор. Изобретение направлено на снижение выбросов оксидов азота, повышение полноты сгорания горючего, как в объеме невозмущенного потока, так и в проточной части самого генератора акустических волн, отсутствие энергозатрат на создание необходимого давления. 1 ил.
Основные результаты: Генератор акустических колебаний для камеры сгорания ГПВРД, содержащий свечу зажигания, отличающийся тем, что дополнительно содержит топливные сопла, профилированную геометрию проточной части, камеру смешения, вихревую камеру и выходной диффузор, лопаточное закручивающее устройство, сверхзвуковой диффузор..
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в камере сгорания гиперзвукового воздушно-реактивного двигателя.

Известна камера сгорания гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД) со стабилизатором горения, представляющим собой уступ, расположенный на стенке камеры (патент США № 5097663, кл. F02K 7/10, 1992).

Недостатком данного устройства являются большие гидравлические потери, в результате чего возникает снижение удельных тяговых характеристик. Косые скачки уплотнения усложняют организацию горения по всему сечению камеры, а также понижают устойчивость пограничного слоя к возмущениям в потоке.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для стабилизации горения в сверхзвуковом потоке (патент RU 2119118 С1, 20.09.1998), предназначенное для повышения эффективной стабилизации диффузионного горения, содержащее основное сопло, обечайку, трубопровод с дополнительным соплом для подачи жидкого или газообразного горючего.

Основным и главным недостатком этой конструкции является диффузионное горение, которое, как известно, вызывает образование большого количества оксида азота NOx. Кроме того, пламя распространяется в ограниченной приосевой области камеры сгорания, что, вероятно, не в состоянии обеспечить воспламенение значительного количества топлива в невозмущенном потоке. Существует вероятность низкой полноты сгорания в самом стабилизирующем факеле. Необходимы значительные энергозатраты при создании воздушного потока с давлением, достаточным для присоединения границы струи к обечайке.

Техническим результатом изобретения является снижение выбросов оксидов азота, повышение полноты сгорания топлива как в объеме невозмущенного потока, так и в проточной части самого генератора акустических колебаний, минимизация энергозатрат на создание необходимого давления.

Технический результат предлагаемого технического решения достигается тем, что генератор акустических колебаний, содержащий свечу зажигания, дополнительно содержит топливные сопла, профилированную геометрию проточной части, камеру смешения, вихревую камеру и выходной диффузор, лопаточное закручивающее устройство, сверхзвуковой диффузор.

Уменьшение концентрации оксидов азота достигается с помощью топливных сопел; повышение полноты сгорания топлива как в объеме невозмущенного потока, так и в проточной части самого генератора акустических колебаний, достигается за счет содержания в геометрии проточной части спрофилированных между собой камеры смешения, вихревой камеры и выходного диффузора, а также лопаточного закручивающего устройства; давление в камере смешения повышается за счет организации процесса сжатия в сверхзвуковом диффузоре.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на чертеже представлен продольный разрез генератора акустических колебаний для камеры сгорания ГПВРД.

Генератор акустических колебаний 1 крепится к корпусу камеры сгорания 2 с помощью шести пилонов 3, в корпусе которых имеется канал 4 для соединения топливного коллектора 5, топливных сопел 6 и камеры смешения 7. Для торможения сверхзвукового потока в генераторе акустических колебаний 1 имеется сверхзвуковой диффузор 11, состоящий из центрального тела 12 обечайки 13. Проточная часть генератора акустических колебаний 1 состоит из лопаточного закручивающего устройства 14, камеры смешения 7, вихревой камеры 8, выходного диффузора 9 и свечи зажигания 10.

Генератор акустических колебаний для камеры сгорания ГПВРД работает следующим образом.

Сверхзвуковой поток воздуха (М~2…5) из воздухозаборника ГПВРД 15 поступает в проточную часть 16 камеры сгорания 2. Далее небольшая часть потока (~10…11%) поступает в генератор акустических колебаний 1 через сверхзвуковой диффузор 11. Вследствие образования между краем обечайки 13 и центральным телом 12 серии конических скачков уплотнения, в соответствии с законом Бернулли, скорость потока падает, а полное давление повышается, при этом не задействуются никакие дополнительные системы, что минимизирует энергозатраты на создание необходимого давления. Проходя через лопаточное закручивающее устройство 14, поток приобретает закрученный характер и поступает в камеру смешения 7.

Горючее из топливного коллектора 5 через канал 4, который проходит через пилон 3, делится на две части: одна поступает в топливные сопла 6. Именно благодаря их наличию при обтекании пилонов 3 воздухом генерируется локальная зона обратных токов (вихрь), которая увеличивает интенсивность массообмена топлива, и воздуха. В результате получается заранее перемешанная топливовоздушная смесь, при горении которой (в отличие от диффузионного горения) не формируется локальных высокотемпературных областей, в результате чего снижается образование оксидов азота.

Вторая часть топливного потока поступает (также через канал 4) в камеру смешения 7, где перемешивается с закрученным потоком воздуха, прошедшим через лопаточное закручивающее устройство 14. За счет организации закрученного потока увеличивается время пребывания топлива в камере смешения, что улучшает качество перемешивания и, как следствие, увеличивает полноту сгорания топлива в проточной части генератора акустических колебаний 1.

Далее топливовоздушная смесь, проходя закрученным потоком через вихревую камеру 8, поступает в выходной диффузор 9. За счет того, что расход топливовоздушной смеси в генераторе акустических колебаний 1 постоянный, а проходная площадь вихревой камеры 8 меньше площади камеры смешения 7, скорость потока (особенно радиальная и тангенциальная составляющие) в ней (вихревой камере 8) возрастает. В результате после вихревой камеры 8 поток стремится на периферию выходного диффузора 9, при этом образуется тороидальный вторичный вихрь, имеющий нестационарный характер. В центре вихря образуется область пульсаций давления, вызывающих акустические колебания, которые распространяются дальше по потоку. Воспламенение в генераторе акустических колебаний 1 осуществляется за счет свечи зажигания 10. Камера смешения 7 профилирована с вихревой камерой 8 с помощью лемнискаты Бернулли; вихревая камера 8 и выходной диффузор 9 профилированы между собой с помощью сопрягающего радиуса - эти факторы улучшают аэродинамические характеристики проточной части генератора акустических колебаний 1 - это приводит к уменьшению энергопотерь и, как следствие, к увеличению интенсивности акустических колебаний. Распространяющиеся колебания вызывают образование локальных областей разряжения, в результате генерируются мелкомасштабные зоны обратных токов, увеличивающие время пребывания топливовоздушной смеси в зоне горения, качество перемешивания, и, как следствие, увеличивающие полноту сгорания топлива в потоке. Таким образом, именно наличие профилированных между собой камеры смешения, вихревой камеры и выходного диффузора обеспечивает повышение полноты сгорания во всем объеме камеры сгорания.

Генератор акустических колебаний для камеры сгорания ГПВРД, содержащий свечу зажигания, отличающийся тем, что дополнительно содержит топливные сопла, профилированную геометрию проточной части, камеру смешения, вихревую камеру и выходной диффузор, лопаточное закручивающее устройство, сверхзвуковой диффузор..
ГЕНЕРАТОР АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ДЛЯ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГПВРД
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 25 items.
10.02.2013
№216.012.2492

Стабилизатор переменного напряжения

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания аппаратуры различного назначения. Технический результат заключается в уменьшении погрешности стабилизации. Такой результат достигается тем, что в стабилизатор переменного напряжения, содержащий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474864
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.09.2013
№216.012.6ad4

Пилорама-автомат

Изобретение относится к деревообработке и может найти применение при создании пилорам нетрадиционной компоновки с неподвижным в процессе распиловки материалом. Пилорама-автомат содержит опорную раму с направляющими вдоль плоскости режущего инструмента, раму с плоскими пилами с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492999
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.09.2013
№216.012.7071

Регулятор переменного напряжения

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение в системах прецизионного регулирования технологических параметров, в частности в регуляторах температуры. Технический результат - повышение стабильности действующего значения напряжения на выходе регулятора. Регулятор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494436
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.11.2013
№216.012.7ec7

Планетарный зубчатый редуктор

Изобретение относится к зубчатым передачам и может найти применение в силовых приводах технологических машин, к которым предъявляются требования большого передаточного отношения, и повышенной частоте вращения входного вала. Планетарный зубчатый редуктор включает три периферийных вала (6, 7, 8)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498128
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.12.2013
№216.012.8a90

Стабилизатор переменного напряжения

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания аппаратуры различного назначения. Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение погрешности стабилизации. Cтабилизатор переменного напряжения содержит регулирующий орган...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501154
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.11.2014
№216.013.082f

Устройство для импульсного регулирования температуры многозонной электропечи сопротивления

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в регуляторах электрической энергии прецизионного технологического оборудования, например в установках выращивания сапфира. Техническим результатом является снижение пульсаций температуры в зонах регулирования электропечи....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533496
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.11.2014
№216.013.0929

Цифровой измеритель мощности

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в различных устройствах электропитания систем электроснабжения. Технический результат изобретения выражается в уменьшении погрешности измерения в цепях с реактивной мощностью. Цифровой измеритель мощности включает электроприемник и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533746
Дата охранного документа: 20.11.2014
27.12.2014
№216.013.1466

Противоточная водород-кислородная камера сгорания

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для перегрева водяного пара при организации рабочего процесса паровых, парогазовых энергетических установок и газоперекачивающих агрегатов. Противоточная водород-кислородная камера сгорания содержит воспламенитель, форсунки горючего,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536646
Дата охранного документа: 27.12.2014
10.01.2015
№216.013.183f

Способ обработки давлением длинномерных заготовок из металлов и сплавов

Изобретение относится к области обработки металлов давлением с использованием интенсивной пластической деформации и предназначено для получения нанокристаллической структуры металлов в длинномерных заготовках. Повышение механических свойств металла за счет формирования в нем мелкозернистой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537635
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1cfe

Способ модифицирования алюминия и алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов) углеродом

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при приготовлении литых алюминия, доэвтектических, эвтектических и заэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов). Способ включает модифицирование расплава углеродом в количестве 0,05-0,5% от массы шихты при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538850
Дата охранного документа: 10.01.2015
Showing 1-10 of 36 items.
10.02.2013
№216.012.2492

Стабилизатор переменного напряжения

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания аппаратуры различного назначения. Технический результат заключается в уменьшении погрешности стабилизации. Такой результат достигается тем, что в стабилизатор переменного напряжения, содержащий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474864
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.09.2013
№216.012.6ad4

Пилорама-автомат

Изобретение относится к деревообработке и может найти применение при создании пилорам нетрадиционной компоновки с неподвижным в процессе распиловки материалом. Пилорама-автомат содержит опорную раму с направляющими вдоль плоскости режущего инструмента, раму с плоскими пилами с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492999
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.09.2013
№216.012.7071

Регулятор переменного напряжения

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение в системах прецизионного регулирования технологических параметров, в частности в регуляторах температуры. Технический результат - повышение стабильности действующего значения напряжения на выходе регулятора. Регулятор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494436
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.10.2013
№216.012.78d8

Способ изготовления штамповок лопаток переменного сечения с двумя хвостовиками

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в авиационной промышленности при изготовлении заготовок лопаток с двумя хвостовиками или с одним хвостовиком и бандажной полкой. Нагретую заготовку устанавливают в контейнер между двумя полуматрицами составной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496598
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7ec7

Планетарный зубчатый редуктор

Изобретение относится к зубчатым передачам и может найти применение в силовых приводах технологических машин, к которым предъявляются требования большого передаточного отношения, и повышенной частоте вращения входного вала. Планетарный зубчатый редуктор включает три периферийных вала (6, 7, 8)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498128
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.12.2013
№216.012.8a90

Стабилизатор переменного напряжения

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания аппаратуры различного назначения. Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение погрешности стабилизации. Cтабилизатор переменного напряжения содержит регулирующий орган...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501154
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.05.2014
№216.012.c4f8

Способ обработки давлением длинномерных заготовок

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в производстве проволоки, полос, труб, прутков круглого и фасонного сечений прессованием, волочением, редуцированием. Осуществляют подачу заготовки в контейнер, который устанавливают на входе в матрицу, создают в нем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516183
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.11.2014
№216.013.082f

Устройство для импульсного регулирования температуры многозонной электропечи сопротивления

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в регуляторах электрической энергии прецизионного технологического оборудования, например в установках выращивания сапфира. Техническим результатом является снижение пульсаций температуры в зонах регулирования электропечи....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533496
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.11.2014
№216.013.0929

Цифровой измеритель мощности

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в различных устройствах электропитания систем электроснабжения. Технический результат изобретения выражается в уменьшении погрешности измерения в цепях с реактивной мощностью. Цифровой измеритель мощности включает электроприемник и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533746
Дата охранного документа: 20.11.2014
27.12.2014
№216.013.1466

Противоточная водород-кислородная камера сгорания

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для перегрева водяного пара при организации рабочего процесса паровых, парогазовых энергетических установок и газоперекачивающих агрегатов. Противоточная водород-кислородная камера сгорания содержит воспламенитель, форсунки горючего,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536646
Дата охранного документа: 27.12.2014
+ добавить свой РИД