Реактивное сопло пульсирующего двигателя детонационного горения с центральным телом

 

Использование: в реактивных двигательных установках, в частности, в пульсирующих воздушно-реактивных двигателях с резонансными камерами сгорания. Сущность изобретения: реактивное сопло пульсирующего двигателя снабжено насадком 4 и устройством 6 для создания ударных волн. Насадок 4 выполнен в виде закритической части сопла Лаваля, внутренняя поверхность которого является продолжением поверхности полузамкнутой полости 1. Устройство 6 для создания ударных волн выполнено в виде полого обтекаемого тела, а узе подачи рабочего тела 3 - в виде кольцевой щели, образованной корпусом камеры двигателя 5 и центральным телом 2. Устройство 6 для создания ударных волн жестко закреплено внутри сопла и установлено коаксиально относительно оси последнего. 1 ил.

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

Известны пульсирующие 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 (см. Р.И.Курзинер. Реактивные двигатели для больших сверхзвуковых скоростей полета. М. Машиностроение, 1989, с.214-215).

Наиболее близким по принципу работы и техническому исполнению к заявляемому изобретению является устройство по патенту Великобритании N 1118078, кл. G 02 K 7/00, опубл. 1968. Одним из существенных его недостатков является низкая экономичность работы двигателя.

Задача изобретения состоит в повышении экономичности работы двигателя.

Решение поставленной задачи достигается за счет более полного (ударного) дожигания продуктов сгорания ракетного топлива с сопловой части ПДДГ и обеспечения наиболее благоприятных условий для возникновения детонации.

Указанный эффект достигается тем, что сопло снабжено насадком и устройством для создания ударных волн. При этом насадок выполнен в виде закритической части сопла Лаваля, внутренняя поверхность которого является продолжением поверхности полузамкнутой полости. Устройство для создания ударных волн выполнено в виде полого обтекаемого тела, а узел подачи рабочего тела в виде кольцевой щели, образованной корпусом камеры двигателя и центральным телом. Устройство для создания ударных волн жестко закреплено внутри сопла и установлено коаксиально относительно оси последнего.

На чертеже представлена камера ПДДГ с соплом. Она состоит из полузамкнутой полости 1, выполненной в центральном теле 2 и узла подачи рабочего тела 3.

Полузамкнутая полость 1 является детонационной камерой и предназначена для образования детонационных волн. Насадок 4, являющийся частью корпуса камеры двигателя 5, выполнен в виде закритической части сопла Лаваля, внутренняя поверхность которого является продолжением поверхности полузамкнутой полости 1. Насадок 4 предназначен для детонационного дожигания рабочего тела и разгона продуктов детонации.

Узел подачи рабочего тела 3 выполнен в виде кольцевой щели, образованной корпусом 5 камеры двигателя и центральным телом 2 и предназначен для подвода рабочего тела в детонационную камеру.

Устройство для создания ударных волн 6 представляет собой полое обтекаемой тело, жестко закрепленное внутри сопла и установленное коаксиально относительно его оси. Оно предназначено для надежного возбуждения ударных (детонационных) волн в ползуамкнутой полости 1 и поддержания их в процессе всего времени работы двигателя.

Работает двигатель следующим образом. При поступлении рабочего тела через узел подвода 3 в детонационную камеру 1 происходит ее заполнение. По мере заполнения камеры 1 она перекрывается плоской сверхзвуковой сходящейся к центру струей. Одновременно часть рабочего тела поступает в насадок 4.

В процессе заполнения полузамкнутой полости 1, давление и температура в ней скачкообразно увеличиваются, что приводит к образованию детонации. Одновременно часть плоской сверхзвуковой сходящейся к центру струи, которая не участвовала в рабочем процессе, проходящем в детонационной камере 1, устремляется в сопло и натекает на устройство для создания ударных волн 6. Образуется система скачков уплотнений, в которых происходит резкое повышение температуры и давления. В свою очередь это приводит к детонационному дожиганию рабочего тела в насадке 4 и дальнейшему его истечению.

Более полное использование энергетических характеристик рабочего тела приводит к повышению экономичности работы двигателя, т.е. к повышению удельного импульса тяги.

Кроме того, когда детонационная волна встречается с тяговой стенкой, расположенной в передней части камеры ПДДГ, она рикошетирует от нее, ускоряя большую часть продуктов сгорания в сторону сопла. При этом они "пробивают" плоскую сверхзвуковую газовую струю, образуя новую систему скачков уплотнений (ударных и детонационных волн) на устройстве создания ударных волн 6, что также способствует более полному догоранию рабочего тела. Кроме того, истечение отраженных детонационных волн через сопло приводит к дополнительному увеличению осевой составляющей силы тяги, что также приводит к повышению экономичности работы двигателя.

Подбирая конфигурацию и месторасположения устройства для создания ударных волн можно добиться наибольшей экономичности работы двигателя.

Формула изобретения

Реактивное сопло пульсирующего двигателя детонационного горения с центральным телом, содержащее полузамкнутую полость, расположенную в центральном теле камеры двигателя, и узел подвода рабочего тела, отличающееся тем, что оно снабжено насадком и устройством для создания ударных волн, насадок выполнен в виде закритической части сопла Лаваля, внутренняя поверхность которого является продолжением поверхности полузамкнутой полости, устройство для создания ударных волн в виде полого обтекаемого тела, узел подачи рабочего тела в виде кольцевой щели, образованной корпусом камеры двигателя и центральным телом, при этом устройство жестко закреплено внутри сопла и установлено коаксиально с последним.

РИСУНКИ

Рисунок 1