RU1813910C

RU1813910C - Disk engine

Info

Publication number: RU1813910C
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Головкин
Original assignee: В.И.Головкин
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1993-05-07

Abstract

Использование: в авиации, в частности на большегрузныхбезфюзел жных самолетах . Сущность изобретени : дисковый двигатель содержит расположенные на периферии диска пр моточные воздушно- реактивные двигатели и на боковых поверхност х лопатки двух компрессоров, выход одного из которых подключен к входу в камеру сгорани пр моточных двигателей, а выход другого - к выт жной камере, выходы реактивных соп подключены к газовой камере . 3 и.Usage: in aviation, in particular on heavy duty aircraft without fuselage. The inventive disk engine contains located on the periphery of the disk in-line jet engines and on the side surfaces of the blades of two compressors, the output of one of which is connected to the inlet of the combustion chamber of the ram-engines, and the output of the other to the exhaust chamber, the outputs of the jet SOP connected to the gas chamber. 3 and.

Description

Дисковый двигатель предназначен дл использовани в авиации, в частности, на большегрузных безфюзел жных самолетах.The disk engine is intended for use in aviation, in particular on heavyweight fuselage aircraft.

Цель изобретени - двигатель большой мощности, предназначенный дл привода через трансмиссию нескольких винтовых движителей, и экономичный по расходу топлива .The purpose of the invention is a high-power engine designed to drive through the transmission of several screw propellers and economical in fuel consumption.

Цель достигаетс размещением по периметру горизонтально расположенного ди- ска нескольких ПВРД, которые при вращении диска вокруг вертикальной оси в кожухе со сверхзвуковой окружной скоростью обеспечивают наибольшие значени , скорости истечени газов из их сопла. Эти услови достигаютс повышением давлени в камере сгорани (более чем в 30 раз больше , чем на срезе сопла) и предельным повышением температуры при сгорании топлива. Требуемые услови создаютс при помощи центробежного вентил тора, представл ющего собой верхнюю поверхность диска, на которой установлены стационарные лопатки, создающего в зоне вертикальной стенки кожуха - воздушной камере повышенную плотность воздушного потока. Полученный скоростной напор при входе в камеру сгорани ПВРД обеспечивает максимальную дл данного топлива скорость истечени газов из сопла в газовую камеру, отделенную от воздушной камеры разделительной стенкой. В газовой камере исход щий из сопл поток падает на жаростойкие лопатки, тормозитс и между лопатками выходит в выт жную камеру, в которой создано пониженное давление воздушного потока от лопаток нижней поверхности диска , и далее выбрасываетс в атмосферу. Воздух к нижней поверхности диска поступает через полую вертикальную ось, вокруг которой на подшипниковых опорах вращаетс диск..The goal is achieved by placing several ramjet ramps along the perimeter of a horizontally arranged disk, which, when the disk rotates around a vertical axis in a casing with a supersonic peripheral speed, provide the highest values of the rate of gas outflow from their nozzle. These conditions are achieved by increasing the pressure in the combustion chamber (more than 30 times more than at the nozzle exit) and by limiting the temperature increase during fuel combustion. The required conditions are created using a centrifugal fan, which is the upper surface of the disk on which stationary blades are mounted, creating an increased airflow density in the area of the vertical casing wall - the air chamber. The resulting high-pressure head at the entrance to the ramjet combustion chamber ensures the maximum rate of gas outflow from the nozzle into the gas chamber separated from the air chamber by a partition wall for a given fuel. In the gas chamber, the outgoing stream from the nozzles falls onto the heat-resistant blades, brakes and between the blades enters the exhaust chamber, in which a reduced pressure of the air flow from the blades of the lower surface of the disk is created, and then it is released into the atmosphere. Air flows to the bottom surface of the disk through a hollow vertical axis around which the disk rotates on the bearings.

Дисковые двигатели располагают в плоскости левого и правого крыльев самолета при противоположном направлении вращени дисков. Запуск двигател осуществл ют от ТРД, расположенного на поверхности крыла над диском и св занного с трансмиссией . После набор высоты турбины ТРД отключают , а вентил тор продолжает подачу воздуха на поверхности диска.The disk engines are arranged in the plane of the left and right wings of the aircraft with the opposite direction of rotation of the disks. The engine is started from the turbojet engine located on the wing surface above the disk and connected to the transmission. After the turbojet turbines climb up, they turn off and the fan continues to supply air to the surface of the disk.

00 О)00 O)

ЮYU

оabout

Подача топлива к камере сгорани каждого ПВРД осуществл етс по трубам от топливной камеры, в которую топливо поступает под давлением через отверсти в стенке полой оси.Fuel is supplied to the combustion chamber of each ramjet via pipes from the fuel chamber, into which fuel is supplied under pressure through openings in the wall of the hollow axis.

Изменение мощности дискового двигател осуществл ют через клапаны топливной камеры и блок управлени топливоподачей и зажиганием путем изменени числа оборотов диска, а при сниже- нии и посадке прекращением подачи топлива к р ду ПВРД.The power of the disk engine is changed through the valves of the fuel chamber and the fuel supply and ignition control unit by changing the speed of the disk and, when lowering and landing, stopping the fuel supply to the ramjet.

При снижении и посадке через дисковое сцепление отключаетс р д винтовых двигателей, а затем через редуктор они включаютс на противоположное вращение дл торможени на посадочной полосе.When lowering and landing through a disk clutch, a number of screw motors are turned off, and then through a gearbox they are turned in the opposite rotation to brake on the landing strip.

В св зи с большими центробежными силами диск изготовлен из композитных материалов .Due to the large centrifugal forces, the disc is made of composite materials.

На фиг. 1 показана установка двух дисковых двигателей на безфюзел жном самолете , где 1. - дисковые двигатели, 2 - турбореактивные пусковые двигатели, 3 - винтовые движители, 4 - топливные баки, 5 - грузовые отсеки, 6 - хвостовое крыло, .In FIG. 1 shows the installation of two disk engines on a fuselage-free aircraft, where 1. - disk engines, 2 - turbojet starting engines, 3 - screw propellers, 4 - fuel tanks, 5 - cargo compartments, 6 - tail wing,.

На фиг. 2 показан центральный узел дискового двигётел и его разрез, где 7 - лопатки центробежного вентил тора, 8 - вертикальна пола ось, & - вращающийс вокруг нее диск из композитных материалов , 10 - ограждающий, их кожух, расположенный в крыле самолета, 11 - подшипниковые опоры диска и полой оси, 12 - отверсти дл подачи топлива в стенке полой оси, 13 - компрессор ТРД. 14 - камера сгорани и турбина ТРД, 15 - редуктор трансмиссии, 16- крыло самолета, 17- вал отбора мощности от диска, 18 - воздухопровод , 19 - топливопровод, 20 - топливна камера, 21 - блок управлени топливопода- чей и зажиганием. .In FIG. 2 shows the central unit of the disk engine and its section, where 7 are the blades of a centrifugal fan, 8 is the vertical axis of the floor, & - a composite disk rotating around it, 10 - enclosing, their casing located in the wing of the aircraft, 11 - bearing bearings of the disk and hollow axis, 12 - fuel supply holes in the wall of the hollow axis, 13 - turbojet compressor. 14 - combustion chamber and turbine turbojet engine, 15 - transmission reducer, 16 - airplane wing, 17 - power take-off shaft from the disk, 18 - air pipe, 19 - fuel pipe, 20 - fuel chamber, 21 - fuel supply and ignition control unit. .

На фиг. 3 показан периметральный узел дискового двигател , где 22 - выт жна камера , 23-камера сгорани ПВРД, 24-вход- ное отверстие, 25 - сверхзвуковое сопло полного расширени , 26 - воздушна камера , 27 - газова камера с жаростойкими лопатками, 28 - разделительна стенка.In FIG. Figure 3 shows the perimeter assembly of the disk engine, where 22 is an exhaust chamber, 23 is a ramjet combustion chamber, 24 is an inlet, 25 is a fully expanded supersonic nozzle, 26 is an air chamber, 27 is a gas chamber with heat-resistant vanes, 28 is a separation wall.

Изобретение иллюстрируетс следую- щим примером. Дисковый двигатель диаметром 18 м имеет число оборотов 800 об/мин при окружной скорости 735 м/с. Вентил тор ТРД и центробежный вентил тор создают в воздушной камере давлени 5 кг/см2. Скоростной напор обеспечивает отношение давлени в камере сгорани и на срезе сопла ПВРД более 30, что при температуре 2500 К создает скорость истечени газового потока из сопла 1515 м/с. При ра- ходе воздуха 1,2 кг/с т га каждого ПВРД составл ет 1500 кг. В этом случае диаметр сопла 3 см, диаметр камеры сгорани 30 см, ее длина 85 см. Расход тепловой энергии составл ет 640 ккал/с при расходе топлива 0,06 кг/с.The invention is illustrated by the following example. The disk engine with a diameter of 18 m has a speed of 800 rpm at a peripheral speed of 735 m / s. The turbofan engine fan and centrifugal fan create a pressure of 5 kg / cm2 in the air chamber. The high-pressure head provides a pressure ratio in the combustion chamber and at the exit of the ramjet nozzle of more than 30, which at a temperature of 2500 K creates a gas outflow velocity of 1515 m / s from the nozzle. With an air flow of 1.2 kg / s ha, each ramjet is 1,500 kg. In this case, the nozzle diameter is 3 cm, the diameter of the combustion chamber is 30 cm, and its length is 85 cm. The heat energy consumption is 640 kcal / s with a fuel consumption of 0.06 kg / s.

По периметру диска установлено 64 шт. ПВРД, которые с учетом потерь развивают мощность 660000 л.с. при удельном расходе топлива 0,02 кг/л.с.ч.On the perimeter of the disk installed 64 pcs. Ramjet, which, taking into account losses, develop a capacity of 650,000 hp with a specific fuel consumption of 0.02 kg / h.p.

Вариантом может служить использование в дисковом двигателе в качестве топлива жидкого водорода, что значительно сократит загр знение атмосферы.An option would be to use liquid hydrogen as a fuel in a disk engine, which will significantly reduce atmospheric pollution.

Эффективность дискового двигател состоит в увеличении мощности двигател вследствие увеличени диаметра диска-ротора и сверхзвуковой окружной скорости его вращени , что повышает эффективность сгорани топлива в ПВРД и сокращает его расход. The efficiency of a disk engine consists in increasing the engine power due to an increase in the diameter of the disk rotor and the supersonic peripheral speed of its rotation, which increases the efficiency of fuel combustion in the ramjet and reduces its consumption.

Claims

The claims

A disk engine comprising a casing and a disk mounted in bearings on the axis with disk-mounted air-jet engines located on its periphery having combustion chambers and nozzles and blades of two compressors located on its lateral surfaces, the output of one of which is connected to the input to combustion chambers of in-line engines, characterized in that, in order to increase engine power, it is equipped with a turbojet engine, screw propellers connecting them to the axis of the transmis disk engine a gas chamber with blades installed in it and an exhaust chamber, the exits from the jet nozzles being connected to the gas chamber, the outputs of the second compressor to the exhaust chamber, and the disk is made of composite materials.

# fc.Ј.

Fie.Z