Прямоточный воздушно-реактивный двигатель (варианты)

 

Эжекторный прямоточный воздушно-реактивный двигатель для использования на летательном аппарате в широком диапазоне скоростей, от нулевой до гиперзвуковых, содержит воздухозаборник с относительно небольшим поперечным сечением, присоединенный к смесителю, расположенному далее в проточном тракте в направлении потока, смеситель, включающий узел распылительной головки, установленный в зоне потока в смесителе со стороны воздухозаборника с образованием эжектора, и систему подачи текучей среды, связанную с узлом распылительной головки. Узел распылительной головки содержит распылительное кольцо с выполненными в нем несколькими сопловыми отверстиями, которые ориентированы для направления потока текучей среды на выходе в направлении потока с частичным смещением относительно продольной оси двигателя. За смесителем установлены диффузор, выполненный с поперечным сечением, увеличивающимся в направлении потока, и камера сгорания с поперечным сечением, превышающим поперечное сечение смесителя, и система подачи топлива, связанная с камерой сгорания. Установленное за камерой сгорания выходное сопло имеет расширяющуюся часть с поперечным сечением, превышающим поперечное сечение камеры сгорания, и снабжено переходным дросселем, расположенным между камерой сгорания и выходным соплом. По продольной оси двигателя в камере сгорания установлен центральный обтекатель, снабженный установленным на нем устройством управления регулируемым сечением выходного сопла. Изобретение позволяет работать двигателю в диапазоне скоростей от нулевой до гиперзвуковой и на высотах до примерно 46 км. 4 с. и 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к устройствам, используемым в качестве двигателей летательных аппаратов, таких как самолеты, воздушно-космические аппараты, а также различные ракеты. Усовершенствованный двигатель представляет собой комбинацию эжекторного и прямоточного компонентов, обеспечивающую высокие характеристики двигателя в диапазоне скоростей полета от нулевой до гиперзвуковых.

Уровень техники В литературе описаны различные подходы к созданию прямоточных воздушно-реактивных двигателей и к использованию в подобных двигателях распылительных головок для формирования термодинамического насоса (эжектора), функционирующего в сочетании с прямоточным циклом. Однако, насколько известно, ни одного реально работающего эжекторно-прямоточного двигателя для функционирования в диапазоне скоростей от нулевой до гиперзвуковых пока не создано.

Эжекторный прямоточный воздушно-реактивный двигатель (называемый далее также эжекторно-прямоточным двигателем) обладает по сравнению с традиционным прямоточным воздушно-реактивным двигателем определенными преимуществами, такими как статическая тяга при нулевой высоте и тяга двигателя при низких скоростях полета. Эжекторно-прямоточный двигатель способен обеспечить в конкретных условиях полета большую тягу, чем традиционный прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Это преимущество может быть особенно важным во время разгона летательного аппарата до сверхзвуковых скоростей и при гиперзвуковых скоростях, при которых тяга, создаваемая прямоточным двигателем, может не отвечать требованиям, характерным для данного аппарата. Может быть достигнуто также улучшение параметров работы камеры сгорания, что позволяет камере сгорания функционировать на больших высотах, чем это достижимо при использовании прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Эжекторно-прямоточный двигатель позволяет также подавать избыточное количество кислорода для того, чтобы обогатить окислитель в камере сгорания и тем самым дополнительно усилить тягу.

Способы осуществления смешения текучих сред или гиперсмешения описаны, например, в патенте США 4257224, 24.03.1981 и в статье Richard В. Fancher "Low-Area Ration, Thrust-Augmenting Ejectors", Journal of Aircraft, volume 9, 3, March 1972, pp. 234-248. В патенте 4257224 описаны способ и устройство для улучшение смешения двух текучих сред с использованием активного элемента у начала зоны смешения. В обеих текучих средах создают осцилляции в направлении оси, по существу перпендикулярной оси течения потока в зоне смешения.

В указанной статье обсуждаются различные методы гиперсмешения; описываются также схема и конструкция экспериментального эжектора. Описанная конструкция предусматривает первичное сопло, которое сегментировано на 24 элемента длиной по 3,8 см. Каждый элемент придает выходящей из него массе компонент скорости, перпендикулярный как к главной оси сопла, так и к оси потока, причем направление этого компонента поперечной скорости варьировалось от элемента к элементу.

Были предложены и другие способы усовершенствования реактивных двигателей или прямоточных воздушно-реактивных двигателей, раскрытые, в частности, в описаниях к патентам США 5129227, 14.07.1992 и 5327721, 12.07.1994.

В патенте США 5327721 представлен прямоточный воздушно-реактивный двигатель, снабженный системой, направленной на улучшение переноса текучей среды по сравнению с известными системами. Предусматривается модулированный режим работы распылительной головки с тем, чтобы изменять направление первичной струи текучей среды в эжекторе и тем самым обеспечить вовлечение вторичной текучей среды. Осцилляции первичной струи обеспечивают энергообмен между первичной и вторичной средами в канале создания тяги в режиме, по существу, отсутствия вязкости. Основным недостатком данного двигателя является конструктивная сложность указанной системы формирования текучей среды.

Среди известных решений наиболее близким к настоящему изобретению является эжекторный прямоточный воздушно-реактивный двигатель по патенту США 5129227, предназначенный для использования в широком диапазоне скоростей, от нулевой до гиперзвуковых. Известный двигатель содержит воздухозаборник с относительно небольшим поперечным сечением, присоединенный к смесителю, расположенному далее в проточном тракте в направлении потока, смеситель с распылительной головкой, установленной в смесителе со стороны воздухозаборника с образованием эжектора, снабженный системой подачи текучей среды, связанной с узлом распылительной головки, установленный за смесителем диффузор с поперечным сечением, увеличивающимся в направлении потока, камеру сгорания с поперечным сечением, превышающим поперечное сечение смесителя, снабженную системой подачи топлива, и установленное за камерой сгорания реактивное сопло.

Известный двигатель не предусматривает возможности гибкого регулирования геометрии реактивного сопла и, как следствие, не обеспечивает максимальной эффективности работы воздухозаборника при полете в широком диапазоне скоростей, особенно на больших высотах.

Сущность изобретения Основная задача, решение которой обеспечено настоящим изобретением, заключается в создании эжекторного прямоточного воздушно-реактивного двигателя, способного работать в диапазоне скоростей от нулевой до гиперзвуковых. Следующая задача заключается в обеспечении возможности работы эжекторного прямоточного воздушно-реактивного двигателя, пригодного для использования на летательном аппарате в широком диапазоне скоростей, от нулевой до гиперзвуковых, на высотах от уровня моря до примерно 46 км.

Для решения этой задачи предлагается эжекторный прямоточный воздушно-реактивный двигатель, содержащий а) воздухозаборник с относительно небольшим поперечным сечением, присоединенный к смесителю, расположенному далее в проточном тракте в направлении потока, б) смеситель, включающий узел распылительной головки, установленный в зоне потока в смесителе со стороны воздухозаборника с образованием эжектора, и систему подачи текучей среды, связанную с узлом распылительной головки, в) диффузор, установленный за смесителем и выполненный с поперечным сечением, увеличивающимся в направлении потока, г) установленную за диффузором камеру сгорания с поперечным сечением, превышающим поперечное сечение смесителя, и систему подачи топлива, связанную с камерой сгорания, и д) установленное за камерой сгорания реактивное сопло.

Главные отличительные особенности двигателя согласно настоящему изобретению заключаются в том, что его проточный тракт выполнен с сечением минимальной площади, расположенным между камерой сгорания и выходом реактивного сопла, а реактивное сопло выполнено регулируемым по сечению и с расширяющейся частью, поперечное сечение которой превышает поперечное сечение камеры сгорания. При этом двигатель дополнительно содержит центральный обтекатель, установленный по продольной оси двигателя в камере сгорания и выходном сопле и снабженный установленным на нем устройством управления регулируемым сечением реактивного сопла.

Наличие указанного устройства управления, предпочтительно выполненного в виде центральной вставки, обладающей возможностью перемещения и установленной в камере сгорания и в реактивном сопле соосно с центральным обтекателем с возможностью контролируемого управления ее положением, существенно расширяет возможности оптимизации работы двигателя при различных скоростях и высотах полета.

Узел распылительной головки предпочтительно содержит распылительное кольцо, установленное на множестве распорок, прикрепленных к внутренней стенке двигателя. В этом кольце выполнено множество сопловых отверстий, причем главная ось каждого соплового отверстия параллельна продольной оси двигателя и смежные сопловые отверстия развернуты в чередующемся порядке в противоположные стороны относительно продольной оси двигателя или направления потока текучей среды. В предпочтительном варианте указанные сопловые отверстия выполнены в форме щелевых прорезей с горловиной, образованной первой выходной и второй, смещенной, выходными поверхностями.

Предусмотрена также возможность использования системы подачи текучей среды к эжектору, выполненной в виде камеры сгорания, внешней или внутренней, по отношению к эжектору, для образования газа, используемого в узле распылительной головки. Альтернативно, система подачи текучей среды может представлять собой систему подачи горючего и окислителя. В этом случае в распылительной головке дополнительно предусмотрено множество распылительных камер, каждая из которых связана с одним из сопловых отверстий.

Для того, чтобы эжекторный прямоточный двигатель мог функционировать на летательных аппаратах, имеющих скорости от нулевой до гиперзвуковой, можно применить в распылительной головке процесс с циклом жидкого воздуха, в котором используются охлаждающие свойства запасенного на борту жидкого водорода, обеспечивающего сжижение окружающего воздуха для ввода в камеру сгорания распылительной головки в качестве окислителя. В этом случае двигатель должен содержать теплообменную систему для сжижения и хранения сжиженного воздуха.

При наличии запаса избыточного жидкого воздуха его можно использовать для увеличения потока воздуха на входе в тех случаях, когда давление поступающего на вход потока воздуха оказывается недостаточным для поддерживания горения в камере сгорания.

В предпочтительном варианте выполнения у двигателя имеется также узел направляющих лопаток, содержащий направляющую лопатку, зафиксированную посредством распорок, прикрепленных к внутренней стенке двигателя и к центральному обтекателю, входящему в диффузор в зоне потока текучей среды в диффузоре. Система подачи топлива выполнена в этом случае в виде части направляющей лопатки, расположенной в дальнем по ходу потока конце лопатки и снабженной множеством топливных сопел, связанных с источником горючего.

Далее, со ссылками на прилагаемые чертежи, будет дано описание предпочтительного варианта выполнения изобретения.

Перечень фигур чертежей Фиг. 1 представляет перспективное изображение основных компонентов эжекторного прямоточного воздушно-реактивного двигателя, представленных в разрезе с целью пояснить внутреннюю структуру двигателя, снабженного внешним входом, размещенным на летательном аппарате со смещением относительно оси двигателя.

На фиг.2 схематично (в сечении) представлен вариант эжекторного прямоточного воздушно-реактивного двигателя с усеченной входной частью.

На фиг.3 показан вид в плане многокомпонентной кольцевой распылительной головки со щелевыми сопловыми отверстиями.

На фиг.4 изображена часть распылительного кольца с чередованием сопловых отверстий, развернутых в различные стороны или имеющих различный наклон относительно центральной линии смесителя.

На фиг.5 представлено поперечное сечение распылительного кольца с камерой сгорания и сопловым отверстием, ориентированным от центральной линии смесителя.

На фиг.6 представлено поперечное сечение распылительного кольца с камерой сгорания и сопловым отверстием, ориентированным в направлении центральной линии смесителя.

Фиг.7 иллюстрирует вид в плане узла направляющих лопаток диффузора с топливными форсунками.

Фиг. 8 представляет схематичную иллюстрацию варианта изобретения, в котором генератор горячего газа эжектора является интегральной частью узла распылительной головки.

Фиг. 9 иллюстрирует способ утилизации латентного тепла топлива, а именно жидкого водорода, для генерирования окислителя, т.е. жидкого воздуха.

Фиг. 10 представляет схематичную иллюстрацию варианта изобретения, в котором генератор горячего газа эжектора расположен внешне по отношению к узлу распылительной головки, так что горячий газ подается в камеру распылительной головки по соответствующему тракту.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Эжекторный прямоточный воздушно-реактивный двигатель представляет собой усовершенствование традиционного прямоточного воздушно-реактивного двигателя, содержащего такие компоненты или секции, как воздухозаборник, смеситель, диффузор, камеру сгорания и выходное сопло, и соединенные в названном порядке от входной части до выходного (реактивного) сопла в единое целое. Двигателю может быть придана любая форма, облегчающая его установку на летательном аппарате и функционирование каждого компонента в рабочем цикле двигателя. Как будет описано далее применительно к предпочтительному варианту выполнения изобретения, предполагается, что двигатель имеет круглое поперечное сечение с входным обтекателем квадратного сечения. Узел распылительной головки кольцевой формы с выполненными в ней распылительными камерами установлен в смесительной секции со стороны входа продольной оси двигателя таким образом, чтобы сформировать эжектор. Кольцевой компонент распылительной головки может быть связан с камерой сгорания, в которой образуется горячий газ для распыления его в смеситель через сопловые отверстия или щелевые прорези в кольцевой распылительной головке.

Форсунки для подачи топлива к секции камеры сгорания расположены в дальнем по ходу потока конце направляющих лопаток, установленных в секции диффузора. Направляющие лопатки способствуют более быстрому расширению потока газа по диффузору без отрыва текучей среды от стенок диффузора. На центральном обтекателе установлена центральная вставка сопла, выполненная с возможностью перемещения, за счет чего обеспечивается его осевая настройка для регулировки положения выхода камеры сгорания и сечения реактивного сопла относительно минимального поперечного сечения. Перемещаемая центральная вставка осуществляет управление давлением внутри двигателя выше по потоку для того, чтобы регулировать нормальное положение ударной волны на входе таким образом, чтобы добиться правильного режима работы и сгорания в двигателе. Кроме того, эта центральная вставка задает поперечное сечение потока в зоне максимального сужения. Соответствующая методология управления позволяет оптимизировать требуемую величину поперечного сечения и положение ударной волны и тем самым улучшить качество работы и достигаемую тягу.

Как показано на фиг.1-3, эжекторный прямоточный реактивно-воздушный двигатель 1 содержит входную часть 2, смеситель 4, в состав которого входит эжектор 3, диффузор 5, камеру 6 сгорания, сужение (минимальное сечение) 7 и реактивное сопло 8, расположенные последовательно вдоль оси потока текучей среды и выполненные в виде единого целого.

Согласно предпочтительному варианту выполнения названные компоненты выполнены, по существу, симметричными относительно продольной оси 9. Однако в зависимости от особенностей монтажа двигателя 1 в конкретном летательном аппарате некоторые элементы, например реактивное сопло 8, могут быть выполнены наклонными, криволинейными или изогнутыми по отношению к другим компонентам для обеспечения заданного направления выходного потока. В типичном эжекторном прямоточном воздушно-реактивном двигателе 1 для обеспечения необходимой жесткости в отношении структурных сил и для осуществления монтажа двигателя в аппарате обычно в единственной наружной стенке асимметричной конструкции предусматриваются также ребра жесткости, фланцы и интеркостальный шпангоут.

С учетом условий длительности работы может оказаться необходимым использование охлаждения компонентов двигателя и нанесение теплоизолирующей пленки на его внутренние или наружные стенки. В частности, камера сгорания 6 и сужение 7 могут быть охлаждаемыми. Для этого в двигателе могут быть предусмотрены зоны, через которые может прокачиваться топливо, такое как жидкий водород, с целью охлаждения двигателя, а также нагрева топлива с тем, чтобы улучшить параметры горения. В зоне смесителя 4, соответствующей эжектору 3, имеется узел распылительной головки 10, содержащей одно или более распылительных колец 11, установленных на распорках 12 в потоке текучей среды. Распылительные кольца могут представлять собой обтекаемую полую трубу с сопловыми отверстиями 13 или выполненными в трубе щелевыми прорезями. Предпочтительно, однако, выполнить кольцо 11 распылительной головки в виде узла кольцевой формы с аэродинамическим поперечным сечением, с распылительными камерами 25, распределенными по кольцу 11 распылительной головки, как это показано на фиг. 4-6. Сопловые отверстия 13 ориентированы таким образом, чтобы направлять поток текучей среды на выходе в направлении продольного воздушного потока двигателя с частичным смещением относительно его оси. Кроме того, как это показано на фиг.4-6, сопловые отверстия 13 выполнены таким образом, что они в чередующемся порядке ориентированы с угловым смещением по отношению друг к другу или с угловым отклонением (поочередно в одну и другую сторону) от параллельности продольной оси 9 двигателя.

В представленном на фиг. 2-6 экспериментальном варианте сопловые отверстия 13 распылительной головки были сформированы в форме щелевых прорезей, причем продольные оси смежных прорезей были развернуты в чередующемся порядке под углом φ, составляющим 15^o, в направлении к продольной оси 9 двигателя и в противоположном направлении. Каждая прорезь выполнена таким образом, что у соплового отверстия 13 имеется первая выходная поверхность 37, параллельная продольной оси 9 двигателя, и вторая, смещенная выходная поверхность 38, смещенная с этой оси, между которыми образуется горловина 39 с размером, необходимым для обеспечения нормального функционирования эжектора 3. Благодаря этому скорость выходящего газа имеет компоненту, направленную перпендикулярно продольной оси 9 и потоку текучей среды на входе. В результате текучая среда от смежных сопел направляется с чередованием в направлении внутренней стенки 14 секции 4 смесителя и к продольной оси 9 двигателя. Разворот сопловых отверстий 13 с чередованием направления разворота способствует более быстрому смешению топлива, вводимого через распылительное кольцо 11, с увлекаемым или набегающим потоком воздуха из секции 2 воздухозаборника. Как следствие, в эжекторном прямоточном реактивно-воздушном двигателе можно значительно сократить длину смесителя 4. В конкретном экспериментальном варианте было использовано единственное распылительное кольцо 11 распылительной головки; при этом длина смесителя 4 составила 33 см, а его диаметр 20 см, что обеспечило возможность значительного уменьшения длины двигателя. В этом эксперименте камера 15 сгорания распылительной головки или генератор горячего газа (фиг.10) находится снаружи смесительной секции 4, так что газообразные продукты сгорания подводятся по соответствующему тракту к распылительному кольцу 11 для распыления через сопловые отверстия 13 или щелевые прорези распылительной головки.

Как показано на фиг.8 и 10, для того, чтобы создать высокоэнергетическую газовую струю в узле распылительной головки 10, она может быть связана с любым подходящим источником текучей среды, подающим текучую среду с формированием струи на сопловых отверстиях 13 распылительной головки для создания в эжекторе 3 эффекта увлечения воздуха для получения потока текучей среды, достаточного для обеспечения смешения с топливом в камере сгорания, необходимого для эффективного функционирования эжекторного прямоточного воздушно-реактивного двигателя 1. В нормальном режиме работы топливо, такое как водород, и окислитель, например воздух, могут подаваться в камеру 15 сгорания распылительной головки, внешнюю по отношению к двигателю 1, в стехиометрическом отношении для создания энергетического потока газа под давлением, который поступает по газовым каналам 30 в распылительной головке 10. Альтернативно, сжигание горючего может производиться внутри узла распылительной головки 10, в распылительных камерах 25, к которым подаются как горючее, так и окислитель.

Как показано на фиг.9, на летательном аппарате, на котором установлен эжекторный реактивный двигатель 1, может иметься запас жидкого водорода. Для достижения более высоких характеристик аппарата воздух может поступать непосредственно из окружающей среды. Жидкий водород может быть использован в теплообменной системе 36 для сжижения воздуха с целью его временного хранения и последующего использования в процессе движения аппарата вместо того, чтобы хранить большие объемы жидкого воздуха или другого окислителя перед началом работы аппарата. Теплообменная система 36 получает жидкий водород 34 или другое горючее, подаваемое из топливного бака летательного аппарата топливным насосом 26, который снабжает горючим под давлением устройство 27 сжижения воздуха. Воздух, собираемый воздухозаборником 31 устройства 27, поступает далее в это устройство, где он конденсируется в промежуточном резервуаре. Связанный с этим резервуаром насос 35 поднимает давление, в результате чего жидкий воздух 33 поступает в бак для хранения или в канал 28 подачи воздуха. Поток 32 водорода с выхода устройства 27 обычно поступает на топливный вход 29 двигателя.

Из фиг.1 и 2 видно, что для обеспечения правильной геометрии входной части у эжекторного прямоточного воздушно-реактивного двигателя 1 имеется входной обтекатель 16 и воздухозаборник 2, причем входная часть, с целью кондиционирования входящего воздуха, может включать соответствующую структуру планера летательного аппарата. Предусмотрен также центральный обтекатель 17 для диффузора 5, камеры сгорания 6 и реактивного сопла 8, который обеспечивает улучшение характеристик двигателя. Глубина вхождения этого обтекателя в диффузор зависит от конкретного применения двигателя. Чтобы добиться быстрого расширения потока текучей среды, в диффузоре 5 может быть использован узел 18 направляющих лопаток 18. Узел 18 содержит одну или более направляющих лопаток 19, ориентированных в осевом направлении в потоке текучей среды внутри диффузора 5 и зафиксированных посредством распорок 20. В данном варианте топливные форсунки 21 могут представлять собой топливные сопла 22 (фиг. 7), выполненные в направляющих лопатках 19 в их дальнем, по ходу потока, конце 23. Топливные сопла 22 могут впрыскивать топливо параллельно продольной оси 9 двигателя или, альтернативно, могут быть развернуты относительно этой оси для того, чтобы способствовать смешению текучих сред, как это было описано ранее применительно к сопловым отверстиям 13.

Для дальнейшего улучшения смешения и сгорания на центральном обтекателе 17 установлена центральная вставка 24, выполненная с возможностью перемещения и снабженная средствами контроля или настройки ее положения посредством штока, связанного с поршнем (не изображен), имеющимися в центральном обтекателе 17. Этот контроль осуществляется с помощью системы мониторинга работы двигателя и включает управление положением центральной вставки в осевом направлении. В результате настройки положения центральной вставки относительно самого узкого поперечного сечения 7 реактивного сопла происходит изменение площади поперечного сечения камеры 6 сгорания, с изменением площади и положения самого узкого сечения 7, что обеспечивает регулировку аэродинамической локализации ударной волны. Очевидно, что при этом происходит также изменение геометрии реактивного сопла. На фиг. 2 переставляемая вставка 24 представлена в разрезе для того, чтобы показать два ее положения.

Таким образом, применение перемещаемой вставки 24 обеспечивает один из способов изменения геометрии для управления положением самого узкого сечения реактивного сопла, что также соответствует регулировке локализации ударной волны, внутренней скорости, обеспечиваемой двигателем, а также давления с учетом характеристик среды, окружающей эжекторный прямоточный реактивно-воздушный двигатель 1. В типичном случае предусматривается охлаждение центральной вставки, например, с помощью горючего (жидкого водорода), поступающего в каналы охлаждения, выполненные во вставке 24, перед подачей его в камеру 6 сгорания.

Применение реактивного сопла 8 с регулируемой площадью минимального сечения обеспечивает работу двигателя при максимальной эффективности воздухозаборника 2. В результате число Маха на выходе смесителя 4 может приблизиться к скорости звука (но не достичь ее). Использование такого регулируемого реактивного сопла 8 гарантирует возможность избежать локальной локализации самого узкого сечения в смесителе 4 или в диффузоре 5.

Формула изобретения

1. Эжекторный прямоточный воздушно-реактивный двигатель, пригодный для использования на летательном аппарате в широком диапазоне скоростей, от нулевой до гиперзвуковых, содержащий: а) воздухозаборник с относительно небольшим поперечным сечением, присоединенный к смесителю, расположенному далее в проточном тракте в направлении потока; б) смеситель, включающий узел распылительной головки, установленный в зоне потока в смесителе со стороны воздухозаборника с образованием эжектора, и систему подачи текучей среды, связанную с узлом распылительной головки, причем узел распылительной головки содержит распылительное кольцо с выполненными в нем несколькими сопловыми отверстиями, которые ориентированы для направления потока текучей среды на выходе в направлении потока с частичным смещением относительно продольной оси двигателя, причем смежные сопловые отверстия в чередующемся порядке смещены радиально под углом соответственно в направлении от продольной оси двигателя и в противоположном направлении, а распылительное кольцо установлено с помощью нескольких распорных средств, прикрепленных к внутренней стенке двигателя; в) диффузор, установленный за смесителем и выполненный с поперечным сечением, увеличивающимся в направлении потока; г) установленную за диффузором камеру сгорания с поперечным сечением, превышающим поперечное сечение смесителя, и систему подачи топлива, связанную с камерой сгорания, и д) установленное за камерой сгорания выходное сопло, имеющее расширяющуюся часть с поперечным сечением, превышающим поперечное сечение камеры сгорания, и снабженное переходным дросселем, расположенным между камерой сгорания и выходным соплом; е) центральный обтекатель, установленный по продольной оси двигателя в камере сгорания и выходном сопле и снабженный установленным на нем устройством управления регулируемым сечением выходного сопла.

2. Эжекторный прямоточный воздушно-реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что сопловые отверстия распылительной головки выполнены в форме щелевых прорезей с горловиной, образованной первой выходной и второй, смещенной, выходными поверхностями.

3. Эжекторный прямоточный воздушно-реактивный двигатель, пригодный для использования на летательном аппарате в широком диапазоне скоростей, от нулевой до гиперзвуковых, содержащий: а) воздухозаборник с относительно небольшим поперечным сечением, присоединенный к смесителю, расположенному далее в проточном тракте в направлении потока; б) смеситель, включающий узел распылительной головки, установленный в зоне потока в смесителе со стороны воздухозаборника с образованием эжектора, и систему подачи текучей среды, связанную с узлом распылительной головки; в) диффузор, установленный за смесителем и выполненный с поперечным сечением, увеличивающимся в направлении потока; г) установленную за диффузором камеру сгорания с поперечным сечением, превышающим поперечное сечение смесителя, и систему подачи топлива, связанную с камерой сгорания, причем система подачи топлива выполнена в виде камеры сгорания распылительной головки, размещенной снаружи эжектора; д) установленное за камерой сгорания выходное сопло, имеющее расширяющуюся часть с поперечным сечением, превышающим поперечное сечение камеры сгорания, и снабженное переходным дросселем, расположенным между камерой сгорания и выходным соплом, и е) центральный обтекатель, установленный по продольной оси двигателя в камере сгорания и выходном сопле и снабженный установленным на нем устройством управления, регулируемым сечением выходного сопла.

4. Эжекторный прямоточный воздушно-реактивный двигатель, пригодный для использования на летательном аппарате в широком диапазоне скоростей, от нулевой до гиперзвуковых, содержащий: а) воздухозаборник с относительно небольшим поперечным сечением, присоединенный к смесителю, расположенному далее в проточном тракте в направлении потока; б) смеситель, включающий узел распылительной головки, установленный в зоне потока в смесителе со стороны воздухозаборника с образованием эжектора, и систему подачи текучей среды, связанную с узлом распылительной головки, при этом узел распылительной головки содержит распылительное кольцо с выполненными в нем несколькими распылительными камерами, каждая из которых соединена с сопловым отверстием, причем распылительное кольцо установлено с помощью нескольких распорок, прикрепленных к внутренней стенке двигателя, система подачи текучей среды является системой подачи топлива и текучей среды окислителя, а сопловые отверстия ориентированы для направления потока текучей среды на выходе в направлении потока с частичным отклонением относительно продольной оси двигателя, причем смежные сопловые отверстия в чередующемся порядке смещены радиально под углом соответственно в направлении от продольной оси двигателя и в противоположном направлении; в) диффузор, установленный за смесителем и выполненный с поперечным сечением, увеличивающимся в направлении потока; г) установленную за диффузором камеру сгорания с поперечным сечением, превышающим поперечное сечение смесителя, и систему подачи топлива, связанную с камерой сгорания; д) установленное за камерой сгорания выходное сопло, имеющее расширяющуюся часть с поперечным сечением, превышающим поперечное сечение камеры сгорания, и снабженное переходным дросселем, расположенным между камерой сгорания и выходным соплом, и е) центральный обтекатель, установленный по продольной оси двигателя в камере сгорания и выходном сопле и снабженный установленным на нем устройством управления регулируемым сечением выходного сопла.

5. Эжекторный прямоточный воздушно-реактивный двигатель по п. 4, отличающийся тем, что сопловые отверстия распылительной головки выполнены в форме щелевых прорезей с горловиной, образованной первой выходной и второй, смещенной, выходными поверхностями.

6. Эжекторный прямоточный воздушно-реактивный двигатель, пригодный для использования на летательном аппарате в широком диапазоне скоростей, от нулевой до гиперзвуковых, содержащий: а) воздухозаборник с относительно небольшим поперечным сечением, присоединенный к смесителю, расположенному далее в проточном тракте в направлении потока; б) смеситель, включающий узел распылительной головки, установленный в зоне потока в смесителе со стороны воздухозаборника с образованием эжектора, и систему подачи текучей среды, связанную с узлом распылительной головки; в) диффузор, установленный за смесителем и выполненный с поперечным сечением, увеличивающимся в направлении потока; г) установленную за диффузором камеру сгорания с поперечным сечением, превышающим поперечное сечение смесителя, и систему подачи топлива, связанную с камерой сгорания; д) установленное за камерой сгорания выходное сопло, имеющее расширяющуюся часть с поперечным сечением, превышающим поперечное сечение камеры сгорания, и снабженное переходным дросселем, расположенным между камерой сгорания и выходным соплом; е) центральный обтекатель, установленный по продольной оси двигателя в камере сгорания и выходном сопле и снабженный установленным на нем устройством управления регулируемым сечением выходного сопла, и ж) узел направляющих лопаток, который содержит направляющую лопатку, установленную с помощью нескольких распорок, прикрепленных к внутренней стенке двигателя, и входящий в диффузор центральный обтекатель, установленный в зоне потока текучей среды внутри диффузора, а система подачи топлива выполнена в виде нижнего по потоку конца направляющей лопатки, в котором образованы несколько топливных сопел, подсоединенных к источнику топлива.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10