×
26.08.2017
217.015.e802

Результат интеллектуальной деятельности: Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с газогенератором открытого типа и регулируемым расходом твердого топлива

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в гиперзвуковых крылатых ракетах с прямоточными воздушно-реактивными двигателями, предназначенных для полетов на больших высотах. В частности, изобретение относится к прямоточному воздушно-реактивному двигателю с газогенератором открытого типа и регулируемым расходом твердого топлива. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель содержит воздухозаборник, систему подачи твердого топлива в камеру сгорания, газогенератор, камеру сгорания и установленный на выходе из камеры сгорания профилированный сопловой насадок. Газогенератор выполнен в виде барабана со сквозными продольными каналами, в которых размещены с возможностью перемещения в камеру сгорания заряды твердого топлива. При этом барабан соединен с кольцевой перфорированной решеткой, отверстия которой направляют воздушный поток на поверхность зарядов твердого топлива. Изобретение направлено на увеличение полноты сгорания твердого топлива в воздушном потоке. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в гиперзвуковых крылатых ракетах с прямоточными воздушно-реактивными двигателями (ПВРД), предназначенных для полетов на больших высотах. В частности, изобретение относится к прямоточному воздушно-реактивному двигателю с газогенератором открытого типа и регулируемым расходом твердого топлива (ТТ).

В настоящее время интенсивно ведутся исследования и разработка ПВРД на высококалорийных твердых топливах. Совершенствованием существующих ПВРД является применение систем регулирования расхода продуктов сгорания твердого топлива, что позволяет оптимизировать расход твердого топлива в соответствии с траекторией полета летательного аппарата.

Известен прямоточный воздушно-реактивный двигатель, содержащий воздухозаборник, систему подачи твердого топлива в камеру сгорания, содержащую привод для выдавливания топлива в камеру сгорания, газогенератор с порошкообразным твердым топливом в виде полого цилиндра, камеру сгорания и установленный на выходе из камеры сгорания профилированный сопловой насадок (Интегральные прямоточные воздушно-реактивные двигатели на твердых топливах (Основы теории и расчета) / Александров В.Н., Быцкевич В.М., Верхоломов В.К. и др. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. - 343 с. - прототип). К недостаткам схемы прототипа можно отнести следующее: в условиях длительного хранения во внутренней полости газогенератора происходит когезия (сцепление) частиц порошка твердого топлива, что влечет за собой образование неоднородной по размерам частиц структуры. Такая структура не позволяет осуществить равномерную подачу топлива. Крупные сцепившиеся частицы не успевают полностью сгореть, что приводит к снижению полноты сгорания и, как следствие, снижению удельного импульса двигателя. Рассмотренная схема не позволяет организовать эффективное регулирование расхода продуктов сгорания твердого топлива в воздушном потоке из-за несовершенства конструкции газогенератора и системы подачи твердого топлива в камеру сгорания.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение удельного импульса ПВРД на твердом топливе.

Технический результат изобретения состоит в увеличении полноты сгорания твердого топлива в воздушном потоке.

Для решения этой задачи и достижения технического результата предлагается прямоточный воздушно-реактивный двигатель, содержащий воздухозаборник, систему подачи твердого топлива в камеру сгорания, газогенератор, камеру сгорания и установленный на выходе из камеры сгорания профилированный сопловой насадок. При этом газогенератор выполнен в виде барабана со сквозными продольными каналами, в которых размещены с возможностью перемещения в камеру сгорания заряды твердого топлива. Барабан соединен с кольцевой перфорированной решеткой, отверстия которой направляют воздушный поток на поверхность зарядов твердого топлива.

Система подачи твердого топлива в камеру сгорания содержит автономные блоки, каждый из которых предназначен для перемещения одного заряда в камеру сгорания. Каждый автономный блок включает поршень, кинематически связанный с задним торцом заряда твердого топлива, и устройство, создающее продольно-вращательное перемещение поршня с зарядом.

Устройство, создающее продольно-вращательное перемещение поршня с зарядом, может представлять собой пневматический или гидравлический привод.

Сквозные продольные каналы имеют цилиндрическую форму.

Оси отверстий перфорированной решетки могут быть наклонены под углом 30÷90 градусов к продольной оси двигателя.

Воздухозаборник выполняется осесимметричным или боковым.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой конструкции ПВРД.

На фиг. 2 представлено сечение газогенератора.

На фиг. 3 показано рабочее положение заряда, когда один заряд находится в процессе движения.

На фиг. 4 показано рабочее положение заряда, когда один заряд полностью выдвинут.

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель содержит воздухозаборник 1, систему подачи 2 твердого топлива 3 в камеру сгорания 4, газогенератор 5, камеру сгорания 4 и установленный на выходе из камеры сгорания профилированный сопловой насадок 6. При этом газогенератор 5 выполнен в виде неподвижного барабана со сквозными продольными каналами, в которых размещены с возможностью перемещения в камеру сгорания 4 заряды твердого топлива 3. Барабан изготавливают путем выполнения сквозных продольных каналов в цельной цилиндрической заготовке из металла или композиционного материала. На внутреннюю поверхность каналов нанесено теплозащитное покрытие 7. Барабан соединен с кольцевой перфорированной решеткой 8, отверстия которой направляют воздушный поток из воздухозаборника на поверхность зарядов твердого топлива 3.

Заряды твердого топлива 3 располагаются в продольных цилиндрических каналах барабана. Размеры и количество каналов газогенератора непосредственно связаны с режимом регулирования и коэффициентом заполнения поперечного сечения газогенератора εƒ. Для каналов одинакового диаметра коэффициент заполнения поперечного сечения газогенератора определяется по формуле:

, где

n - количество каналов, dk - диаметр канала, dг - диаметр газогенератора.

При этом стараются достигнуть максимального значения εƒ.

Система подачи 2 твердого топлива в камеру сгорания 4 содержит автономные блоки 10, каждый из которых предназначен для перемещения каждого заряда в камеру сгорания. Каждый автономный блок 10 включает поршень 11, который кинематически связан с задним торцом заряда твердого топлива 3, и устройство 12, создающее продольно-вращательное перемещение поршня с зарядом, в виде пневматического или гидравлического привода. Система подачи 2 твердого топлива в камеру сгорания 4 параллельно перемещает по продольным каналам барабана заряды ТТ в камеру сгорания 4, обеспечивая при этом регулирование расхода продуктов сгорания твердого топлива. Для более глубокого регулирования расхода и необходимого закона изменения расхода заряды могут иметь различную длину и площадь поперечного сечения. Воздушный поток, движущийся в кольцевом канале воздухозаборника, попадает в камеру сгорания через отверстия кольцевой перфорированной решетки. Решетка выполняет функции стабилизации (выравнивания) скоростного поля воздушного потока, идущего из воздухозаборника. Она разделяет поток на воздушные струи и направляет его под заданным углом (30÷90 градусов к продольной оси двигателя) на поверхность зарядов твердого топлива, выступающую из барабана в камеру сгорания. Струи, ударяясь друг о друга и соприкасаясь с торцевой и боковой поверхностями зарядов твердого топлива, образуют зоны обратных токов, в которых происходят интенсивные тепломассообмен и процесс горения, обеспечивая повышение полноты сгорания твердого топлива в воздухе.

В двигателе используется твердотопливный газогенератор открытого типа, то есть отсутствует устройство, создающее критический перепад давлений между зоной воспламенения и горения ТТ и камерой сгорания.

Предлагаемый ПВРД работает следующим образом.

Атмосферный воздух затекает в воздухозаборник 1, сжимается в нем и через отверстия в кольцевой перфорированной решетке 8 подается в зону воспламенения и горения твердого топлива 3.

В результате взаимодействия открытых поверхностей зарядов твердого топлива и воздушных струй происходит горение и образуются продукты сгорания. Соотношение компонентов в образовавшейся смеси продуктов сгорания регулируется с помощью системы подачи 2 твердого топлива 3 в камеру сгорания 4. Продукты сгорания догорают в камере сгорания 4 и истекают из профилированного сопла 6, создавая тягу.

Изобретение позволяет повысить удельный импульс за счет повышения полноты сгорания твердого топлива в воздушном потоке путем регулирования расхода твердого топлива и интенсификации процесса смешения и горения.


Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с газогенератором открытого типа и регулируемым расходом твердого топлива
Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с газогенератором открытого типа и регулируемым расходом твердого топлива
Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с газогенератором открытого типа и регулируемым расходом твердого топлива
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 39.
10.04.2013
№216.012.33d7

Камера жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Камера ЖРД содержит корпус с раструбом, вкладыш с соплом и стенкой камеры сгорания и форсуночную головку, при этом вкладыш, по крайней мере, на участке сопла выполнен из композиционного материала с геликоидной намоткой препрега тканой ленты и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478814
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.33dc

Способ изготовления вкладыша с соплом жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Способ изготовления заготовки вкладыша намоткой на оправку волокнистого материала со связующим, полимеризацию, снятие с оправки заготовки вкладыша и выполнение ее механической и высокотемпературных обработок. При изготовлении заготовки вкладыша на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478819
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.04.2013
№216.012.3ac9

Камера жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Камера сгорания, сопло и раструб выполнены в виде отдельных секций, скрепленных в стыках высокотемпературной клеевой композицией, а камера ЖРД снабжена сплошным герметизирующим слоем клеевой композиции на наружных поверхностях камеры сгорания, сопла и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480610
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3aca

Способ изготовления камеры жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике, точнее - к способам изготовления камер ЖРД. Камера сгорания, сопло и раструб изготовляют в виде отдельных механически обработанных секций, на стыкуемые поверхности которых наносят высокотемпературную клеевую композицию, и устанавливают на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480611
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.12.2013
№216.012.9058

Блок тяги жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Блок тяги жидкостного ракетного двигателя содержит раму, камеру сгорания с соплом и устройство защиты блока тяги, имеющее донные экраны. Устройство защиты блока тяги дополнительно оснащено устройством тепловой защиты рамы, выполненным в виде устройства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502645
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.06.2014
№216.012.cbe8

Бессопловой ракетный двигатель твердого топлива

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании стартово-разгонных ступеней для ракет с прямоточными воздушно-реактивными двигателями и во вспомогательных ракетных двигателях твердого топлива. Бессопловой ракетный двигатель твердого топлива включает камеру...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517971
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.07.2014
№216.012.de2b

Воздухозаборное устройство силовой установки гиперзвукового летательного аппарата

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкциям сверхзвуковых летательных аппаратов, снабженных комбинированными силовыми установками. В воздухозаборном устройстве силовой установки гиперзвукового летательного аппарата, содержащем ступенчатый горизонтальный клин...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522661
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2016
№216.015.4b85

Система управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетному двигателестроению и может быть использовано в системах управления вектором тяги в ракетных двигателях на жидком топливе с различными схемами организации рабочего процесса. Система управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя, состоящая из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594844
Дата охранного документа: 20.08.2016
27.08.2016
№216.015.4e7f

Раструб сопла ракетного двигателя с тепловой изоляцией

Изобретение относится к ракетной технике. Раструб сопла ракетного двигателя с тепловой изоляцией выполнен из композиционного материала, который представляет собой армированную углеродными волокнами керамическую матрицу. Тепловая изоляция выполнена в виде кожуха из пакета пластин углеродного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595295
Дата охранного документа: 27.08.2016
13.01.2017
№217.015.8448

Устройство балластное (варианты)

Изобретение относится к области конструирования нагрузочных резисторов и систем, их объединяющих, для использования в силовых цепях автономных энергоустановок. Устройство балластное содержит нагрузочные резисторы, изоляторы, крепежную раму, выводные шины. Нагрузочные резисторы образованы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602837
Дата охранного документа: 20.11.2016
Показаны записи 1-10 из 24.
10.04.2013
№216.012.33d7

Камера жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Камера ЖРД содержит корпус с раструбом, вкладыш с соплом и стенкой камеры сгорания и форсуночную головку, при этом вкладыш, по крайней мере, на участке сопла выполнен из композиционного материала с геликоидной намоткой препрега тканой ленты и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478814
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.33dc

Способ изготовления вкладыша с соплом жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Способ изготовления заготовки вкладыша намоткой на оправку волокнистого материала со связующим, полимеризацию, снятие с оправки заготовки вкладыша и выполнение ее механической и высокотемпературных обработок. При изготовлении заготовки вкладыша на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478819
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.04.2013
№216.012.3ac9

Камера жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Камера сгорания, сопло и раструб выполнены в виде отдельных секций, скрепленных в стыках высокотемпературной клеевой композицией, а камера ЖРД снабжена сплошным герметизирующим слоем клеевой композиции на наружных поверхностях камеры сгорания, сопла и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480610
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3aca

Способ изготовления камеры жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике, точнее - к способам изготовления камер ЖРД. Камера сгорания, сопло и раструб изготовляют в виде отдельных механически обработанных секций, на стыкуемые поверхности которых наносят высокотемпературную клеевую композицию, и устанавливают на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480611
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.12.2013
№216.012.9058

Блок тяги жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Блок тяги жидкостного ракетного двигателя содержит раму, камеру сгорания с соплом и устройство защиты блока тяги, имеющее донные экраны. Устройство защиты блока тяги дополнительно оснащено устройством тепловой защиты рамы, выполненным в виде устройства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502645
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.06.2014
№216.012.cbe8

Бессопловой ракетный двигатель твердого топлива

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании стартово-разгонных ступеней для ракет с прямоточными воздушно-реактивными двигателями и во вспомогательных ракетных двигателях твердого топлива. Бессопловой ракетный двигатель твердого топлива включает камеру...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517971
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.07.2014
№216.012.de2b

Воздухозаборное устройство силовой установки гиперзвукового летательного аппарата

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкциям сверхзвуковых летательных аппаратов, снабженных комбинированными силовыми установками. В воздухозаборном устройстве силовой установки гиперзвукового летательного аппарата, содержащем ступенчатый горизонтальный клин...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522661
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2016
№216.015.4b85

Система управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетному двигателестроению и может быть использовано в системах управления вектором тяги в ракетных двигателях на жидком топливе с различными схемами организации рабочего процесса. Система управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя, состоящая из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594844
Дата охранного документа: 20.08.2016
27.08.2016
№216.015.4e7f

Раструб сопла ракетного двигателя с тепловой изоляцией

Изобретение относится к ракетной технике. Раструб сопла ракетного двигателя с тепловой изоляцией выполнен из композиционного материала, который представляет собой армированную углеродными волокнами керамическую матрицу. Тепловая изоляция выполнена в виде кожуха из пакета пластин углеродного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595295
Дата охранного документа: 27.08.2016
13.01.2017
№217.015.8448

Устройство балластное (варианты)

Изобретение относится к области конструирования нагрузочных резисторов и систем, их объединяющих, для использования в силовых цепях автономных энергоустановок. Устройство балластное содержит нагрузочные резисторы, изоляторы, крепежную раму, выводные шины. Нагрузочные резисторы образованы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602837
Дата охранного документа: 20.11.2016
+ добавить свой РИД