Детонационная камера

 

Использование: в реактивных двигательных установках, в частности, в пульсирующих воздушно-реактивных двигателях с резонансными камерами сгорания. Сущность изобретения: детонационная камера сгорания состоит из корпуса 1, резонатора 2 и детонационных трубок 3. Детонационные трубки расположены равномерно по периметру корпуса, а их осевые линии пересекаются в одной точке (F), являющейся геометрическим фокусом внутренней поверхности задней стенки резонатора. 1 ил.

Изобретение относится к пульсирующим воздушно-реактивным двигателям с резонансными камерами сгорания.

Известны детонационные двигатели детонационного горения, в которых детонационная камера содержит плоскую или специальную форму передней стенки, переходящую в цилиндрическую форму, а противоположный (задний) конец камеры открыт и снабжен обычным соплом типа сопла ракетного двигателя (Мелькумов Т. М. и др. Ракетные двигатели. М. Машиностроение, 1976, с. 244, фиг. 13.2, с. 247, 256).

Наиболее близким по принципу работы и техническому исполнению к заявляемому изобретению является камера сгорания со сверхзвуковой скоростью истечения продуктов сгорания (патент Великобритании N 1541408 от 12.08.86 г. МКИ F 02 К 7/10).

Задача изобретения состоит в повышении надежности и эффективности работы системы инициирования детонационной камеры пульсирующего двигателя детонационного горения (ПДДГ).

Решение поставленной задачи осуществляется за счет более полного (ударного) дожигания продуктов сгорания топлива в детонационной камере ПДДГ и создания более благоприятных условий для возникновения детонации.

Поставленная задача решается тем, что детонационные трубки расположены в корпусе устройства равномерно и таким образом, что их осевые линии пересекаются в одной точке, являющейся геометрическим фокусом задней стенки резонатора.

На чертеже представлена предлагаемая детонационная камера.

Камера состоит из корпуса 1, резонатора 2 и детонационных трубок 3, установленных под углом α к оси резонатора.

Корпус 1 детонационной камеры предназначен для размещения и крепления на нем резонатора 2 и детонационных трубок 3.

Резонатор 2 предназначен для создания силы тяги за счет воздействия ударных волн на заднюю стенку его внутренней поверхности.

Детонационные трубки 3 предназначены для инициирования первичных детонационных волн.

Работает детонационная камера следующим образом.

Рабочая смесь из газогенератора поступает в полость Б, образованную между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью резонатора 2. Из полости Б истекая через кольцевую щель рабочая смесь образует плоскую кольцевую струю, являющуюся затвором устройства. При этом она разделяется на две составляющие. Одна из составляющих заполняет полость А резонатора, а вторая истекает из камеры.

В момент полного заполнения полости А происходит инициирование рабочей смеси с помощью сходящихся в фокусе F детонационных волн, излучаемых детонационными трубками 3. Зародившийся в фокусе F процесс детонации распространяется на весь объем рабочей смеси, находящейся в полости А резонатора 2. При этом в полости А происходит резкое повышение давление, которое воздействует на внутренние поверхности резонатора 2. Кроме того, происходит резкое повышение температуры и выделение большого количества тепла, что также приводит к детонационному горению рабочей смеси. При разрушении затвора возникает равнодействующая силы тяги, направленная в сторону задней стенки резонатора 2. Величина этой силы состоит из следующих составляющих: во-первых, она зависит от скорости и массы продуктов детонации, истекающих через открытый торец резонатора 2; во-вторых, когда детонационная волна достигнет внутренней поверхности задней (тяговой) стенки резонатора 2, взаимодействуя с ней, создает основную составляющую силы тяги; в-третьих, после разрушения затвора истекающие продукты детонации за счет своей высокой температуры воспламеняют и полностью дожигают вторую составляющую потока рабочей смеси, которая дополнительно разгоняется отраженной детонационной волной.

После полного истечения продуктов детонации из полости А резонатора 2 происходит в нем падение давления, что вновь приводит к появлению плоской кольцевой струи. Образуется затвор, сопровождающийся заполнением полости А резонатора 2 и процесс детонационного горения и истечения повторяется вновь.

Угол установки детонационных трубок a подбирается таким образом, чтобы обеспечить наилучшие условия для инициирования детонации и максимальную эффективность работы детонационной камеры. В свою очередь, угол a зависит от многих факторов, к числу которых в первую очередь относятся форма внутренней поверхности резонатора, химический состав и параметры рабочей смеси, характер истечения продуктов детонации и продуктов полного сгорания рабочей смеси.

Для разработанной конструкции характерна более высокая надежность работы. Это объясняется тем, что инициирование детонационного процесса обеспечивается за счет создания результирующей ударной волны (скачков уплотнения) резонаторе, как результат сходящихся в фокусе F детонационных волн, излучаемых детонационными трубками. Параметры результирующей ударной волны (температура и давление) в разработанном устройстве значительно выше, чем аналогичные параметры, создаваемые одной детонационной трубкой. Это объясняется тем, что при соударении детонационных волн происходит суммирование их кинетических энергий с дальнейшим превращением в дополнительное повышение температуры и давления рабочей смеси.

В свою очередь это приводит к увеличению вероятности возникновения детонационных процессов, а, следовательно, к увеличению надежности работы устройства.

Кроме того, создание очага инициирования детонации в фокусе F резонатора обеспечивает одинаковый путь прохождения детонационных волн в рабочей смеси до внутренней поверхности резонатора 2. В результате этого равнодействующая сил давления (силы тяги) направлена вдоль оси симметрии резонатора, что значительно уменьшает потери тяги на ее эксцентриситет. В свою очередь, это приводит к повышению эффективности работы детонационной камеры.

Формула изобретения

Детонационная камера, содержащая корпус, резонатор и детонационные трубки, отличающаяся тем, что детонационные трубки расположены равномерно в корпусе, при этом их осевые линии пересекаются в одной точке, являющейся геометрическим фокусом внутренней поверхности задней стенки резонатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1