RU10222U1 - Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с механической системой подачи псевдоожиженного порошкообразного горючего - Google Patents

Abstract

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с механической системой подачи псевдоожиженного порошкообразного горючего, состоящий из камеры сгорания с соплом внешнего расширения, системы запуска и системы подачи горючего, включающей реактивную турбину, установленную консольно и соосно соплу внешнего расширения в районе выходного среза сопла, и исполнительный орган, отличающийся тем, что исполнительный орган выполнен в виде шнека, помещенного с зазором в цилиндрический стакан, установленный на заднем днище топливного бака, а переднее днище представляет собой подвижный газопроницаемый поршень с односторонним ограничителем от продольного перемещения.

Description

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с механической сисюмой подачи псевдоожиженного порошкообразного горючего

Полезная модель отнооитоя к реактивным двигателям, для работы которых используются пылевидные топлива.

Псевдоожижение порошкообразных компонентов топлива является наиболее перспективным решением проблемы применения высокоэнергетических твердых элементов и соединений в ракетной технике.

Топлива на основе псевдоожиженных компонентов могут обеспечить более высокие значения удельного импульса, чем хранимые жидкостные, твердые, гибридные и гелеобразные топлива. Они более удобны и безопасны в обращении, хранении и снаряжении. В отличай от традиционных видов топлива псевдоожиженные порошкообразные компоненты можно хранить как при очень низких, так и при очень высоких температурах.

Ракетные двигатели на псевдовжиженных порошкообразных топливах достаточно просты по конструкции, надежны и имеют небольшую массу. Топливные компоненты обычно хранятся в отдельных баках, снабженных вытеснительной системой подачи. Для приведения порошка в псевдоожиженное состояние используется, как правило, газообразный компонент. При его вводе в топливный бак порошок суспензируется и масса приобретает структуру взвеси. Под гидростатическим напором она вытекает из бака и подается по трубопроводам через клапанные системы в камер|Г сгорания.

МПК F 02 к 9/70

Потенциальной областью применения псевдоосижвнных компонентов топлива являются ракетно-прямоточные двигатели, а также дозвуковые л сверхзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД), для тактических ракет с ИВРд применение таких топлив(по заруоежнкм данным)может увеличить расчетную дальность полета на 21% по сравнению с гелеобразным топливом или на 40 по сравнению с углеводородными горючими.

Наибольшее распространение для подачи псевдоожижениого порошкового горючего (ППГ) нашла вытеснительная система. Наиболее типичной конструкцией двигателя на ППГ является устройство, описанное в патенте США , 1974 (Ы АРд. 1975. реферат 4.34.95 П).

Наиболее близкой по принципу работы и техническому устройству является конструкция камеры сгорания модельного газогенератора, использующего в качестве топлива псевдоожиженные порошки перхлората аммония и полиэтилена (АХАЛ Paper. 1972, , II94, p.p. I..,7 или журнал Вопросы ракетной техники №9, 1974). Топливные компоненты в ней загружены в цилиндрические емкости, выполненные из нержавеющей стали. И емкости компоненты топливе подаются через инжекторы в форкамеру форсуночной головки, где приисходит соударение псевдоожиженных потоков. Начальное воспламенение топлива происходит в форкамере посредством свечи зажигания. Однако использовать данную схему камеры сгорания применительно к летательным аппаратам, имеющих ПВРд с механической системой подачи ППГ, не представляется возможным иэ-sa низкого давления подаваемых компонентов

Задача полезной модели состоит в уменьшении габаритномассовых характеристик летательных аппаратов.

Решение поставленной задачи осуществляется за счет использования псевдоокиженных порошкообразных топлив в конструкции ПВРД,

Поставленная цель достигается тем, что система подачи ППГ включает реактивную турбину, установленную консольно и соосно соплу внешнего расширения в районе выходного среза сопла и исполнительный орган, выполненный в виде ншека, помещенного с зазором в цилиндрический стакан, установленный на заднем днище топливного бака, а переднее днище представляет собой подвижный газопроницаемый поршень с односторонним ограничителем от продольного перемещения.

На чертеже представлена схема прямоточного воздушнореактивного двигателя с механической системой подачи ППГ, которая состоит из следующих основных частей и систем: силовых элементов двигателя, образующих камеру сгоранля, а также систем подачи горючего и систему запуска.

К основным силовым элементам двигателя относятся камера сгорания и сопло внешнего расширения 2, образованные Бнешним 3 и внутренним 4 корпусами, скрепленные между собой пилонами 5. Причем камера сгорания I образована межкорпусным пространством цилиндрической формы, а сопло внешнего расширения 2 образовано центральным телом и юбкой корпуса J. Система подачи ППТ представляет собой туроину 6, установленную на валу 7 со инеком 8, помещенным в стакан 9, установленный на неподвижном днище iO,

Порошкообразное топливо I находится в топливном баке, образованным неподвижнвм днищем 10 и подвижным передним днищем 12, представляющим собой газопроницательннй поршень с односторонним ограничителем продольного перемещения .3.

Система запуска представляет собой твердпгоплит ннй заряд стартоБОГв двигателя 14, размещенный в канале воздухосборника15покрытыйтеплозащитным покрытием 16, Кроме того, в канале камеры сгорания I размещены пилоны, в которые установлены форсунки 17, предназначенные для подачи ППГ в камеру его.ранил.

В исходном состоянии бак заправлен ПЦГ, поршень находится в верхнем (по схеме) положении, канал воздухозабонрника перекрыт твердотопливиым зарядом с нанесенным на его поверхность теплозащитным покрытием.

Работает двигатель следующим образом. При подаче команды на запуск двигателя, происходит воспламенение твердотопливного заряда 14, Образовавшиеся газы, истекая из сопла внешнего расширения 2, раскручивают турбину 6. При этом вал 7 со шнеком 8 начинает вращаться. ППГ II с помощью шнека 8 через форсунки 17 nocTynaef в камеру сгорания I.

Образовавшиеся во время совместного горения твердотопливного заряда 14 и ППГ II газы, истекая из сопла внешнего расширения, создают силу тяги, под действием которой летвтеаьный аппарат начинает перемещаться, обеспечивая стартовый режнм его работы. Набегающий поток воздуха попадает в полость над подвижным днищем газопроницательным поршнем) 12, Под действием

силы инерции и силы, создаваемой скоростным напором воздуха, подвижное днище 12 постоянно поджимается к поверхности ППГ,

что исключает возможность образования воздушных пустот. При вводе в топливный бак воздуха через гащепроницаемы поршень 12 ППГ суспензирует и приобретает структуру взвеси. Таким образом псевдоожиженное порошкообразное горючее начинает беспрерывно подаваться в камеру сгорания I.

5 дальнейшем под влиянием высокой температуры продуктов сгорнния и давления набегающего потока воздуха теплозащитное покрытие 16 разрушается и встречный поток воздуха устремляется в камер/ егорвния I, где соединяется в требуемом соотношении с нагретым до необходимой температуры ППГ, образуя рабочую смесь сгорающую в камере сгорания I. Работа двигателя осуществляется до полного выгорания ППГ,

Предложенная схема ПВРД с механической системой подачи ППГ способствует разработке летательных аппаратов с улучшенными габаритно-массовыми характеривтиками и более высоким значением удельного импульса.

Claims (1)

1. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с механической системой подачи псевдоожиженного порошкообразного горючего, состоящий из камеры сгорания с соплом внешнего расширения, системы запуска и системы подачи горючего, включающей реактивную турбину, установленную консольно и соосно соплу внешнего расширения в районе выходного среза сопла, и исполнительный орган, отличающийся тем, что исполнительный орган выполнен в виде шнека, помещенного с зазором в цилиндрический стакан, установленный на заднем днище топливного бака, а переднее днище представляет собой подвижный газопроницаемый поршень с односторонним ограничителем от продольного перемещения.