Межлопаточный воздушно-замещающий способ повышения силы тяги реактивного двигателя и устройство его осуществления
Увеличение силы тяги реактивного двигателя достигается увеличением сопротивления отделяемому телу путем дополнительного сопротивления от взаимодействия с поперечно-вставляемым новым телом в виде столба воздуха вместо отработанного, сформированного поперечно-слоистым наполнением освобождаемого пространства воздухом из окружающего пространства по мере ухода отсеченного отработанного тела. Отличительным моментом предложенной конструкции от цилиндрического роторного механизма, образующего каналы осевого направления, является односторонне закрытый цилиндрический корпус с боковым винтовым окном, рассекающий цилиндр между одним торцовым окном при открытых всех торцевых окнах с противоположной стороны цилиндра. Создаваемая сила тяги сравнима с создаваемым крылом самолета подъемной силы с отличием, что тяга создается в попутном направлении принудительным подводом неподвижной воздушной массы под сопло двигателя, а не приданием движения крылу самолета для пересечении им воздушного пространства. 2 н.п. ф-лы, 15 ил.
Сила тяги реактивного двигателя создается тепловым давлением в теле с отталкиванием от отделяющейся части массы, состоящей из продуктов горения бортового запаса топлива и окислителя, предварительно выделивших тепловую энергии в камере сгорания через выходное сечение, сопротивление истечению которой при отделении сопровождается ускорением с образованием сопротивляющейся силы с последующим равномерным течением в составе реактивной струи, равнозначное уравновешивающее противоположное тепловое давление на двигатель создает силу тяги с распределением возобновляемого реактивного импульса движения между разделяемыми частями тела в зависимости от их масс, принцип действия которых реализован в ракетном двигателе.
Величина теплового давления от максимально возможного нагреванием выделенной тепловой энергией продуктов горения в замкнутом объеме зависит от баланса рабочего тела в двигателе между расходной частью в виде реактивной струи и доходной частью в виде возобновляющей химической реакции топлива с окислителем, при равенстве которых возникает стабильная сила тяги от постоянного ускорения равномерно-текущего реактивного потока, принцип действия которого сравним, например, с работой пневматического инструмента, расходующий сжатый воздух из воздушного баллона, пополняемого воздушным компрессором.
Степень падения или увеличения разделяющего теплового давления возобновляемого реактивного импульса зависит как от сопротивления исходящего реактивного тела через выходное устройство реактивного двигателя, сечение которого определяет площадь противоположного уравновешивающего действия давления на двигатель с образованием удельной силы тяги, так и от способности сопротивления отторгаемого тела ускорению, зависящего от массы, удельная плотность которой уменьшается с повышением температуры и увеличением объема, приводящее при постоянной температуре к снижению давления, компенсируемого увеличенной площадью противодействия при прямой зависимости удельного давления к создаваемой силе тяги реактивного двигателя, увеличение которой приводит к повышенному расходу топлива.
Применение кислорода воздуха из окружающего пространства в качестве окислителя бортового топлива снижает массу двигателя в обмен на сопротивление присоединяемой воздушной массы с одновременным нагревом вместе с продуктами горения сопутствующих воздуху негорючих газов и излишнего воздуха с падением температуры и разделяющего теплового давления, приводящие к увеличенной площади противодействия уравновешивающих сил, образующих силу тяги и реактивную струю, и к повышенному расходу топлива нагреванием сопутствующих газов при образовании продолжительного реактивного импульса поддерживающим сопротивлением исходящего расширенного реактивного тела, принцип действия которых нашел применение в воздушно-реактивных двигателях.
В прямоточном воздушно-реактивном двигателе процесс образования реактивной силы тяги тепловым разделяющим давлением в проходящем транзитом потоке сквозь профилированный канал двигателя со скоростью полета осуществляется взаимодействием уравновешивающих сил давления с выступами входного сечения двигателя и проходящим потоком, вызывая его ускорение, сопротивление которого при изменении скоростей течения равнозначно создаваемой силе тяги, действие которой на двигатель увеличивает скорость полета и скорость внутреннего потока относительно двигателя с соответствующим смещением зоны горения вдоль потока с необходимостью корректировки длины выходного устройства равного поперечного сечения в зависимости от достигаемой скорости полета.
Известен пульсирующий воздушно-реактивный двигатель, состоящий из проточного канала со смещенной от центра в сторону перекрытия входного сечения с открывающими окнами, выполненных в виде клапанов с работой от перепада внешнего и внутреннего давлений зоны горения с образованием за ней удлиненного сопла равного проходного сечения.
Разделяющая вспышка теплового давления в воздушной массе входящего потока образует уравновешивающиеся силы с закрытием впускных клапанов входного перекрытия и образованием силы тяги с одной стороны, и вызывающие ускорение воздушной массы, отсеченной от окружающего воздушного пространства с продуктами горения с другой стороны с последующим их истечением через удлиненное сопло в атмосферу.
Падение давления происходит вследствие истечения рабочего тела через удлиненное сопло с оставлением за собой вакуумной полости из-за инертности уходящего потока, вызывающей открытие впускных клапанов с попутной продувкой сквозной полости двигателя воздухом, очередная вспышка теплового давления в котором возобновляет реактивный импульс с закрытием впускных клапанов и с образованием силы тяги и реактивной струи с возможностью работы при нулевой скорости полета.
К недостаткам относится поочередная последовательность подготовительных и рабочих процессов в одном сквозном канале двигателя с образованием импульсной силы тяги короткого периода действия, огранивающего инерционный рост теплового разделяющего давления.
Известен турбореактивный двигатель, содержащий в сквозном корпусе турбокомпрессорный механизм с образованием кольцевой проточной части между корпусом и ротором с камерой сгорания в ней между лопатками компрессорных и турбинных колес.
Принцип работы основан на передачи части кинетической энергии реактивного выходного потока через лопатки турбинных и компрессорных колес входному воздушному потоку с возможностью создания непрерывного реактивного импульса при стартовом режиме полета.
К недостаткам относятся низкий КПД винтовых лопаточных элементов при создании газовых потоков отражающим взаимодействии с контактирующей средой, ограниченной скоростью обтекания лопаток с образованием винтового потока, осевая составляющего которого определяет массу реактивного тела, производительность которых ограничивает скорость полета.
Известен способ увеличения силы тяги турбореактивного двигателя применением форсажной камеры на выходе проточной части после турбины с образованием теплового разделяющего давления в нагретом предыдущей камерой сгорания реактивном потоке сгоранием топлива в кислороде избыточного воздуха, предназначенного для охлаждения.
К недостаткам относятся уменьшенная плотность рабочего тела, меньший создаваемый перепад температур и давлений по сравнению с первичной камерой сгорания, ограничения, связанные с теплостойкостью конструкционных материалов.
Известны технические решения поперечного внедрения в реактивный поток отработанных газов двигателя воздушной массы из окружающей среды с целью увеличения сопротивления отделяемому телу двигателя и соответственно повышения силы тяги, приводящие к пограничному взаимодействию с реактивным потоком внедряемой массы, применяемые в качестве струйных насосов или для корректировки вектора тяги отклонением реактивной струи.
Известен воздушно-поперечный способ усиления силы тяги реактивного двигателя приданием крылу самолета движения сквозь воздушное пространство с отделением и ускорением от него части воздушной массы в результате их взаимодействия.
Ускорение воздушной массы разлагается на горизонтальную и вертикальную составляющие при неразрывной связи между собой одной силой противодействия давлению одного налегающего и разделяющего крыла.
Вертикальная составляющая ускорения отсеченной воздушной массы компенсирует силу тяжести самолета и достигается увеличением сопротивления отделению двигателя от реактивной струи под действием разделяющего в нем теплового давления, чем понижается результат действия силы тяги в обмен на большую подъемную силу поперечного направления.
Неразрывная горизонтальная составляющая ускорения обеспечивает непрерывность процесса образования подъемной силы наступлением крыла на невозмущенную часть воздушного пространства для возобновления вертикального давления на ее отсеченную часть с оставлением нисходящего потока возмущенного воздуха.
К недостаткам относится необходимость предварительного разгона и торможения самолета при взлете и приземлении для образования и исчезновения подъемной силы, а также неэкономичность реактивного двигателя.
Известен воздушно-винтовой способ усиления силы тяги реактивного двигателя вращающимися крыльями или лопастями в воздушном пространстве, крутящийся момент которых получен из кинетической энергии равномерно-истекающего потока рабочего тела.
Турбина создает общее повышение давления в двигателе как замкнутая система с пропуском отделяемого (ускоряющего) и отделенного (ускоренного) тела через межлопаточные каналы с образованием поперечной составляющей от энергии кинетического потока с уменьшением разделяющего теплового давления или перепада давлений между противоположными сторонами, что снижает собственную силу тяги в обмен на увеличение силы тяги реакцией отделяемого винтами воздушной массы от окружающего пространства с вертикальной составляющей.
Неразрывная горизонтальная составляющая силы давления лопасти обеспечивает непрерывность ее разноскоростного наступления на следующую часть воздушного пространства, двигающейся попутным потоком от полученного ранее ускорения предыдущим проходом с меньшим сопротивлением движению и соответственно с возможностью увеличения окружной скорости лопасти с увеличением частоты оборотов турбины большим пропуском отделяемого тела большим давлением большим расходом топлива и воздуха, чем компенсируется потери при образовании винтовой силы тяги.
Неразрывная вертикальная часть результата взаимодействия лопасти с потоком воздуха попутного направления создает силу тяги за счет замедленного восполнения этой составляющей движения под атмосферным давлением образующейся за лопастью разреженной зоны после ухода винтовой траекторией реактивного воздушного потока и содействует увеличению частоты оборотов винта и турбины при неподвижном двигателе с летательным аппаратом.
Принцип переноса кинетической энергии реактивного потока от действия теплового давления лопатками турбины через редуктор на лопасти воздушного винта с образованием ими реактивного потока большей массы в обмен на скоротечность реактивной струи наиболее полно характеризует рулевой винт вертолета, установленного, как и турбина, в кольце (фенестрон) с возможностью их взаимодействия с различными раздельными средами при условии создания между ними механического давления с образованием уравновешенными силами силы тяги со стороны винта, с другой как равнозначная реакция ускорение воздушной массы.
К недостаткам относятся потери энергии при ее трансформации между потоками лопаточными устройствами, создание силы тяги воздушным винтом в попутном воздушном потоке, неравномерность ее распределения при скоростном ограничении вдоль лопасти винта, сходящая на нет в центре вращения, накладывание окружных и линейных скоростей лопастей с центром их вращения с ограничением горизонтальной скорости полета.
Известно техническое решение по патенту RU 2529737, в котором лопасти винта последовательно и поперечно пересекают реактивную струю от действия теплового разделяющего давления с получением крутящего момента и окружающее воздушное пространство с преобразованием полученной механической энергии в силу тяги винта, разделяющий и ускоряющий отсеченную часть воздушного пространства с возможностью перехода с винтовой силы тяги на реактивную выводом лопастей винта из-под действия реактивной струи.
К недостаткам относятся значительные колебания лопастей противоположным действием на них получаемых и создаваемых сил противодействия пересекаемых сред, уменьшением реактивной составляющей общей силы тяги созданием замкнутого сопротивления лопастями истечению реактивного потока двигателя, неэффективным преобразованием кинетической энергии реактивной струи в силу тяги винта.
Известен принцип взаимодействия потока отработанных газов с воздушной массой в параллельных каналах роторного механизма наддува типа «Компрекс» поршневого теплового двигателя, образованные в сквозной кольцевой полости между ротором, соединенного с перегородками радиально-осевого направления (пластинами, лопатками и т.д.) и цилиндрическим корпусом с торцовыми крышками, окна которых через зазор вращения образуют сквозные или закрытые, полностью или частично, каналы с выполняемыми функциями обмена и распределения воздушной массы по цилиндрам, сжатой кинетической энергией выхлопных газов двигателя в тупиковом положении движущего канала (односторонне перекрытого крышкой) с последующим обратным разбегом за счет упругости сжатых газов переходом кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления через открывающие каналы окна соответствующего сообщения с атмосферой и впускным или выпускным трактом двигателя с возможностью создания резерва сжатой воздушной массы перед впуском в камеру сгорания поршневого двигателя.
Из-за возвратно-поступательного движения газов в каналах роторного механизма создание ими крутящего момента проблематична в отличие процесса его образования однонаправленным газовым потоком при его течении через межлопастные каналы турбины с необходимостью использования внешнего привода, энергия которого расходуется на преодоление сил инерции поступающего из вне газов при их последующем движение по окружности в каналах роторного механизма.
Ударная волна давления в потоке отработанных газов, меняющих свое направление течения на обратное, обеспечивает несмешивающее взаимодействие газовой и воздушной массы в каналах с прохождением зазоров вращения без значительных потерь переходящей энергии с возможностью выполнения работы по сжатию воздушной массы, сила давления которого уравновешивается силой сопротивления торцовой крышки корпуса с закрытым окном с гашением поперечного распространения давления стенками каналов, имеющих равные проходные сечения во избежание аэродинамических потерь при возвратно-поступательном течении в них взаимодействующих газов.
К недостаткам относится зависимость частоты оборотов роторного механизма от частоты оборотов двигателя с целью использования ударной волны выхлопных газов при открытии выпускных клапанов или окон цилиндра и скорости обмена энергиями взаимодействующих потоков, связанных с противоположной сменой направления течения через их остановку за период движения каналов по окружности, соответствующего протекающему процессу.
Задачей изобретения является повышение эффективности реактивного двигателя в воздушном пространстве.
Задача решается повышением силы сопротивления истечению реактивной струи, уравновешивающей силу тяги от теплового давления путем вставки на пути ее истечения дополнительной воздушной массы из окружающего воздушного пространства, способной оказывать сопротивление истечению от напора исходящей от теплового давления струи с продуктами горения вместо изъятой ее части с отработанным при ускорении потока сопротивлением, текшей с равномерной скоростью, повышающей степень теплового разделительного давления и период его действия.
Поперечный обмен отработанного тела на новое осуществляется сменяемыми при вращении частями выходного устройства реактивного двигателя с выведенной осью вращения из реактивной струи, в качестве которых используются межлопаточные каналы турбинного, компрессорного колеса газотурбинного двигателя или каналы роторного механизма наддува типа «Компрекс» аналогичного подвижного соединения через зазор вращения к адаптированному срезу сопла и корпуса под сечения двигающих в нем по окружности роторных каналов с поочередным замещающим вхождением в реактивный поток и окружающее воздушное пространство с частотой смены каналов в реактивной струе, соизмеримой со скоростью объединения в них кинетических энергий с последующей сменой взаимодействующих потоков, крутящийся момент которых эффективнее получать от взаимодействия однонаправленного потока с каналами, чем использовать внешний привод, необходимого при возвратно-поступающим движении потока в каналах.
Внешнее перекрытие боковыми удлиненными поверхностями каналов выходного сопла двигателя предотвращают утечку взаимодействующих тел через зазор вращения в большей степени, чем через аналогичное соединение каналов наддува типа «Компрекс» из-за однонаправленного протекающего через него реактивного потока с косым фронтом взаимодействия при нарастающей скорости и степени углубления в поперечно-подводимую воздушную массу с пограничным увлечением окружающей среды, чем замедляющее движение реактивной струи при сжатие воздушной массы об неподвижный упор перекрытия канала.
Увеличение силы тяги наращиванием воздушной массой реактивного потока после отработки ускорением в зоне образования тепловой энергии создает больший прирост к уравновешивающейся силе теплового давления сопротивлением ускорению холодной массы, чем увеличение реактивной массы с прохождением ею зоны горения с попутным или целевым нагреванием при дополнительном расходе компонентов образования тепловой энергии в виде топлива и энергии на преодоление входным потоком встречного теплового давления в отличие от его действие на вставленную в реактивную струю воздушную массу с попутным преодолением сил инерции, сопротивление которых увеличивает силу тяги без повышенного расхода топлива.
Поперечное набегающее взаимодействие воздушной массы с реактивной струей в кольцевой полости между корпусом и ротором, перегородки которого образуют каналы осевого направления, происходит с механическим сдвигом части реактивной струи, находящейся в канале с продолжающимся напором среза реактивной струи по площади воздушной массы следующего замещающего канала, стенки которого предотвращают поперечный разбег воздушной массы с образованием продольно-динамического процесса перехода неподвижной воздушной массы в равномерный поток через всю поперечную контактирующую плоскость преобразуемых потоков, отсутствие которых дает возможность рассечения реактивной струей воздушную массу при вращающемся роторе с пограничным взаимодействием, что аналогично работе струйного насоса или динамических рулей без образования дополнительной реактивной силы тяги.
Большее число каналов, взаимодействующих с реактивной струей в большей степени сосредотачивает продольно-динамические процессы струи в выходном коридоре истечения в переходной период между последующим взаимодействием каналов с отсеченными частями струи с окружающим воздушным пространством меньшим перетоком меняемых сред в процессе замещения их друг другом, исключение которого возможно разнесением каналов между собой с перекрытием межканального пространства с образованием прерывистого реактивного момента с увеличенным сопротивлением от встречным потоков с конечным снижением силы тяги, что нечто подобное происходит при взаимодействии лопаток, снимающих крутящийся момент с ограничением в обтекаемой форме, препятствующей поперечному вхождению под перекрытие без торцового перетока между каналами.
Поперечный непрерывный поток воздушной массы вместо отработанного ускорением тела в сквозных каналах роторного механизма, образованного после пересечения ими реактивной струи, осуществляется замещающим воздушным потоком из окружающего пространства через сквозной канал вслед уходящей по инерции отсеченной части реактивной струи в период ее внешнего параллельного обхода по окружности через окружающее воздушное пространство со свободным обменом кинетическими энергиями в зависимости от масс взаимодействующих тел, приращенной напором встречного попутного воздушного потока окружающей среды в зависимости от скорости, развиваемой реактивной силой тяги двигателя, приводящие воздушную массу в каналах перед вхождением в струю в состояние небольшой способности оказывать сопротивление исходящей из двигателя реактивной струе без образования достаточной дополнительной силы тяги.
Рост силы тяги возможен при взаимодействии реактивного потока двигателя с неподвижной воздушной массой, или «столба» воздуха в сменной части выходного канала ее истечения, процесс формирования которого вместо отсеченной части реактивной струи производится под перекрытием входных торцовых сечений сквозных каналов за период их обхода реактивной струи в составе замкнутой окружной цепи, отсекающей встречный и инерционный воздушный поток попутного заполнения образующей вакуумной полости канала следом за уходящей по инерции отсеченной части струи в окружающее воздушное пространство разомкнутым кольцевым вращающимся потоком.
Смещенные с торцовой части цилиндрического корпуса на его боковую часть впускные окна образуют опоясывающее по диагонали винтовое или наклонное впускное окно между торцовыми впускным и выпускным сечениями продуваемого реактивной струей канала со следящим, или копирующим направлением за положением уровня образования вакуумной полости между уходящим отработанным телом и накапливаемой воздушной массой в образующейся тупиковой части канала шагом, нелинейность которого вызвана передачей кинетической энергии от выходящего по инерции отработанного потока поперечно входящему воздушному потоку под напором перепада давлений между атмосферой и степени разрежения вакуумной полости без прямого влияния на него встречного воздушного потока.
Поперечно-радиальные сходящиеся разомкнутым кольцом воздушные потоки в соответствии с винтовой формой пропускаемого их бокового окна поперечно заполняют вакуумную полость канала до его противоположной стенки при согласовании протекающих процессов с противоположным взаимным гашением кинетической энергии через образующий противоположные стенки каналов ротор с переходом кинетической энергии в энергию сжатия воздушной массы с ее послойной фиксацией в нарастающей тупиковой полости канала уходом канала от впускного окна соответствующего уровня под перекрытие цилиндра с открытием окна следующего уровня напротив образующейся вакуумной полости между сохраняющейся под торцовым перекрытием канала сжатой воздушной массы предыдущего наполнения и уходящего из канала по инерции отработанного тела.
Непрерывное усиление реактивного импульса происходит при последовательном пересечении каналов со сформированными поперечно-слоистым способом воздушными столбами сплошной цилиндрической поверхности корпуса между разнесенными концами винтового окна под окно в торцовом перекрытии линейного входа в каналы, соединенного с камерой сгорания с динамическим взаимодействием исходящей из нее реактивной струей со вставленной на ее прямолинейном пути истечения воздушной массы с частичным ее выходом из удлиненного сменными каналами сопла соответствующего периоду ускорения, замыкая винтовое кольцо отработанных обратным ускорением, или с замедлением отсеченных частей реактивной струи при вовлечении во вращающийся процесс свободной воздушной массы из окружающего воздушного пространства без потерь свободным взаимодействием без передачи кинетической энергии связанных с двигателем деталям с последующим образованием ею дополнительной реактивной силы тяги.
В прямоточном воздушно-реактивном двигателе сила тяги создается во входящем со скоростью полета воздушном потоке упором теплового давления об профилированное входное сечение и инерционное сопротивление встречного входного потока с силой, уравновешенной сопротивлением исходящей реактивной струи, дополнительное сопротивление которой в виде вставленной на пути ее истечения поперечно текущей в сквозных каналах свободной воздушной массы сдвигает зону образования вперед против течения входного потока с синхронным через упор входного сечения повышением скорости полета двигателя и связанного с ним летательного аппарата, увеличивающей скорость входного воздушного полета относительно двигателя, осуществляющего впрыск топлива в нее с необходимостью его увеличения и опережения с повышением мощности или уменьшения входного сечения и самого двигателя с сохранением прежней силы тяги при уменьшенном расходе топлива.
Зависимость дополнительной силы тяги от массы воздушного столба, высота которого соответствует расстоянию разнесенных концов винтового окна следящего шага, сопротивление ускорения которого от прямого теплового разделительного давления через реактивную поток без ограничений возможностью перераспределения сил сопротивления в сторону двигателя его большим смещением относительно медленно ускоряющего столба воздуха в выходном канале более эффективно с преодолением большего лобового сопротивления летательным аппаратом при неизменной площади торцового сопротивления предлагаемого двигателя, чем усиление реактивной силы тяги воздушной массой при посредничестве лопаточных или лопастных механизмов увеличенной площади отражающего взаимодействия, условия работы которых приводят к ограничению скорости полета при невысоком КПД.
Дополнительный рост силы тяги в турбореактивных двигателях возможен применением форсажной камеры в проточной части после турбокомпрессорного аппарата сжиганием топлива в кислороде избыточной охлаждающей воздушной массы, прошедшей камеру сгорания и стадию расширения, КПД которой снижен остаточной повышенной температурой в зоне создания второго разделяющего теплового давления, уравновешивающие силы которого с одной стороны замедляют истечение реактивного потока от первого очага давления с увеличением силы тяги и с другой стороны убыстряют реактивную струю при худших условиях горения топлива в воздушной массе, содержащего продукты горения предыдущей зоны повышения разделяющего давления, тогда как свободное сопротивление вставленной воздушной массы в канал истечения реактивного тела от уравновешивающего теплового давления в большей мере влияет на его противоположно расходящиеся силы с увеличением силы тяги при замедляющем исходе от него реактивного тела, выталкивающего с ускорением воздушную массу, скорости которых меньше скоростей взаимодействия потоков второго теплового давления с большей отдачей полезной нагрузки.
В дополнение к росту силы тяги от вставленной воздушной массы осуществление в ней второй зоны повышенного давления с поочередным возбуждением в подводимых каналах будет производится в более лучших условиях, чем в форсажной камере газотурбинного двигателя отсутствием продуктов горения, смещаемых стенками каналов роторного механизма вместе с отработанной ускорением частью реактивной струи с линии образования уравновешивающих сил теплового давления и меньшей исходной температурой воздушной массы, поступающей из окружающего воздушного пространства, а не из области повышенной температуры.
Если повышенный расход топлива турбореактивного двигателя при дополнительном расходе с целью прогона охлаждающей воздушной массы через турбокомпрессорный механизм связан с форсажной камерой с возможностью прерывания ее работы, то повышенный расход топлива в реактивном двигателе с поперечно-замещающей воздушно-реактивной роторной приставкой обусловлен затратой энергии на преодоление сил инерции при вовлечении воздушной массы в окружной поток в каналах роторного механизма, исключение которого осуществляется их выводом из под действия реактивной струи с возможностью проточными каналами оказывать минимальное сопротивлению встречному воздушному потоку при открытии всех торцовых окон.
Отдача от давления реактивной струи из камеры сгорания на подводимую каналами воздушную массу сравнима от создаваемой подъемной силы крылом летательного аппарата при его движении сквозь воздушное пространства под действием силы тяги реактивного двигателя реакцией невозмущенной воздушной массы окружающего пространства с отличием в механизме взаимодействия, где в одном случае происходит давление жесткого крыла на упругую и сжимаемую воздушную массу узкой и длинной полосой противодействия при получении ускорения, сила сопротивления которой создает подъемную силу с необходимостью ее жесткости и обтекания, и в другом случае происходит давление потока упругой и сжимаемой газовой массы с сохранением удельного давления по всей контактируемой площади среза перераспределением скоростей внедряемых в воздушную массу в зависимости от нарастания их скорости от постоянного ускорения с последующим их совместным отделением смещением от продолжающего напора реактивной струи как отработанный ускорением материал без необходимости преодоления встречного сопротивления, как крылу самолета при его движении сквозь воздушные массы с их принудительным раздвижением при последующем смыканием под действием перепада давлений, образующего вследствие вакуумной полости и окружающей атмосферы.
Столбы подводящего воздуха, неподвижные относительно каналов роторного механизма, сформированных под действием перепада атмосферного и вакуумного давлений, образующего за уходящим прямолинейно отработанным телом из каналов поперечно-радиальным воздушным потоком оказывают большее сопротивление прямому напору реактивного тела с большим ростом силы тяги, чем тяга, созданная сопротивлением попутного воздушного потока, инициированного вакуумной полостью следом за вращающейся лопастью винта вместо ускоряющего опорного воздушного потока с винтовой составляющей, инициированного противоположной стороной лопасти винта, крутящийся момент которого в свою очередь получен трансформацией кинетической энергии реактивной струи лопаточными элементами турбины с присутствием вращающегося момента, турбовинтовые газогенераторные силовые установки которых используются, в частности, в вертолетах.
Возбуждаемые продольно-динамические процессы в реактивной струе воздушным столбом, сформированного одновременно протекающим параллельным процессом обеспечивает непрерывность и продолжительность реактивного импульса на уровне образования теплового разделительного давления входной воздушной массой, тогда как в пульсирующем воздушно-реактивном двигателе реактивный импульс чередуется с подготовительным процессом смены отработанного ускорением тела свежей воздушной массой в одной и той же рабочей полости двигателя, пульсирующий режим которого ограничивает инерционное наращивание реактивного импульса.
Рост окружной скорости каналов роторного механизма ограничен при высокой скорости реактивной струи, развиваемой под действием теплового давления, скоростью заполнения вакуумной полости от уходящего тела воздушной массой под атмосферным давлением, которое может быть усилено как напором встречного потока при развитие скорости пересечения воздушного пространства двигателем, так и другими нагнетающими воздух устройствами, применяемых в поршневых двигателях внутреннего сгорания возможностью заключения впускного винтового окна цилиндрического корпуса в кожух в отличие от воздушного усилителя реактивной силы тяги в виде лопастей винта, разрежение за которыми также восполняется атмосферным давлением с добавлением к нему встречного напора при скоростном полете, ограниченного силой тяги воздушного винта, а не силой тяги, развиваемой тепловым давлением.
Переменный контакт сквозных каналов с газами высокой температуры и воздушной массы из окружающего пространства снимает тепловую нагрузку с вращающихся перегородок или лопаток в большей степени, чем охлаждающий воздушный поток, прошедший через камеру сгорания, с лопаток турбин, что при развитие равных центробежных сил уменьшает вероятность поломок с возможностью повышения частоты оборотов ротора, что полностью не исключает вероятность аварии наличием дополнительного устройства, устраняемого выводом усилителя из-под действия реактивной струи с возможностью полета под действием одной силы тяги реактивного двигателя.
Реактивный импульс теплового двигателя со вставленной воздушной массой и без нее сравним с боевым и холостым выстрелом, разница в отдаче которых составляет дополнительную силу тяги с заменой патронов роторного магазина на воздушную массу из окружающего пространства и топливо из бортовых запасов.
Изобретение сопровождается наглядными изображениями, на которых:
Фиг. 1 - принцип образования дополнительной силы тяги с разверткой замкнутой цепи параллельных каналов роторного механизма и внедрением поперечного воздушного потока в реактивную струю; Фиг. 2, 3, 4, 5 - устройство осуществления воздушно-поперечного замещающего способа реактивно-равномерного потока повышения силы тяги реактивного двигателя в четырех проекциях; Фиг. 6 - общий вид; Фиг. 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 - применение поворотного реактивного двигателя с воздушно-замещающим усилителем в режиме вертикального взлета-посадки, горизонтального полета и полета с выведенной из струи приставкой в трех проекциях в самолете.
Образующие сменные каналы 1 удлиненного сопла лопатки 2 ротора 3 установлены цилиндрическом корпусе 4 с винтовым входным окном 5, торцы которого закрыты крышкой 6 с входным окном 7, соединенного с соплом 8 реактивного двигателя 9 и противоположной крышкой 10. состоящей из радиальных силовых элементов с осью ротора 3 со сплошными выходными окнами 11 и турбиной 12, установленной на роторе 3 между выпускными окнами 11 и лопатками 1.
Отделяемое с ускорением рабочее тело теплового давления двигателя - поз. 13, отделенное текущее равномерно отработанное тело - поз. 14, вставляемая воздушная масса поперечного потока или столб воздуха - поз. 15, отработанный ускорением воздушный поток - поз. 16, вакуумная полость - поз. 17, тупиковая полость - 18, линейно-проходная полость - 19, поперечно-проходная полость - 20, летательный аппарат - 21, воздушно-поперечное замещающее устройство - 22.
Тепловое давление Ра реактивного двигателя 9 уравновешивается противоположными силами F взаимодействием с передней частью двигателя и с отделяемой частью 13, рабочее тело которой пополняется входной массой с продуктами горения с ускоряющим течением через выходное сечение в сопле 8, наталкивающееся на сопротивление свободной воздушной массы в виде поперечно-наращенного с другой стороны неподвижного столба воздуха 15 подведенным ротором 3 линейно-проходным каналом 19 вместо предыдущего выведенного с отработанным телом, удлиняющие сопло 8 выходного устройства двигателя, что добавляет силу сопротивления ускорению R и увеличивает силы F реактивного импульса с соответствующим повышением силы тяги двигателя 9.
Дополнительное сопротивление R воздушного столба 15 уменьшается с переходом ускорения в сторону равномерного потока, который по мере потери эффективности заменяется на новый столб воздуха 15 путем их поперечной замены замещением каналов 1 под впускным окном 7 выходного сечения двигателя 9 с реактивным потоком отработанных ускорением тела 14 с непрерывным повторением процесса усиления реактивной тяги F+R двигателя 9 вращением ротора 3 крутящимся моментом, образованным турбиной 12 отклоняющим действием на исходящий поток.
После приобретения отделяемым 13 и вставленным телом 15 общей кинетической энергии от теплового давления канал 19 прекращает взаимодействие с реактивной струей 14 отработанного тела выводом из-под торцового впускного окна 7 под перекрытие крышки 6 с пересечением бокового винтового окна 5 на уровне образующейся вакуумной полости 17, возникающей вследствии ухода по инерции отсеченного от реактивной струи составного потока 14 и 16, с поперечным заполнением ее воздухом окружающего пространства до ротора противоположной стороны со сжатием вошедшей массы гашением кинетической энергии.
Окружное движение каналов 1 по внутренней поверхности цилиндра 4 с винтовым окном 5 открывает последовательно входное сечение каждого канала 1 на уровне образующейся вакуумной полости 17 с образованием растущей тупиковой 18 полости под перекрытием торцовой крышки 10 с сохранением в ней воздушной массы 15 поперечно-послойного заполнения после выходящего из противоположных открытых торцовых окон отработанного тела 14 и 16, сходящих между собой перед вхождением каналов 1 со столбами воздуха 15 под действие реактивной струи 13 и 14 через одно торцовое окно 7, размыкающее кольцо одностороннего торцового перекрытия каналов 1 и смыкающие реактивные импульсы в составном выходном канале в одну непрерывную цепь.
Высота и скорость поперечного воздушного потока, подводимого лопатками или перегородками ротора под действие реактивной струи, соответствуют периоду возобновляющего действия реактивного импульса от теплового давления силой сопротивления ускорению воздушных столбов при их свободном истечении из каналов, и ограничена работоспособностью конструкции двигателя и летательного аппарата с возможностью создания силы тяги большей мощностью, чем винтовой или одноступенчатый реактивный движитель, применение которых в самолетах вертикального взлета сводит на «нет» преимущества этого полета.
Газодинамическая связь реактивного двигателя с воздушно-замещающим устройством усиления силы тяги позволяет модернизировать действующий авиационный парк путем соответствующего дополнения с корректировкой центра тяжести смещением двигателя с приставляемым устройством или смещением плеча равновесия добавлением груза передней части, вес которой перекрывается силой тяги в большей степени, а так же корректировкой центровки самолета неуравновешенной силой от части поперечного входного воздушного потока, действующей на ротор, с противоположной стороны которого в сквозном канале протекают газодинамические процессы в удлиненной реактивной струе с возможностью ее усиления сосредоточением большей частью или всего входного воздушного потока в одном направлении, а также использовать неуравновешенную силу поперечно-входящего воздушного потока в качестве динамического руля поворотом замещающего устройства вокруг реактивной струи.
Использованные источники
1. Интернет.
2. Новиков В.Н. Основы устройства и конструирования летательных аппаратов. 1991 г., стр. 156, 158 и другие.
3. Julius Mackerle (Ю. Мацкрле). Современный экономичный автомобиль. 1987 г., стр. 175.
1. Межлопаточный воздушно-замещающий способ повышения силы тяги реактивного двигателя, включающий уравновешивающую силу тяги теплового давления силу сопротивления образованию реактивной струи, возобновляемой по мере ее истечения через выходной канал компонентами горения, достигается путем увеличения ее реактивного сопротивления в выходном канале двигателя попутным выталкиванием воздушной массы из поперечного воздушного потока, образованного межлопаточными сквозными каналами роторного механизма, последовательно удлиняющими выходной канал реактивного двигателя со скоростью обновления воздушной массы в выходном канале по мере ее ускорения с отработкой сил сопротивления от напора реактивной струи с образованием совместного равномерного потока в соответствие с частотой замещающих друг друга каналов роторного механизма после восстановления ими поперечного межлопаточного воздушного потока по мере ухода по инерции отсеченных частей реактивной струи в период их параллельного обхода под перекрытием односторонне открытого корпуса роторного механизма входных сечений сквозных каналов радиально-поперечным замещением воздушной массой из окружающего пространства линейно-уходящих отработанных ускорением частей реактивной струи через входное окно, пересекающее цилиндрическую часть корпуса по уровню образования разреженной полости под торцовым перекрытием межлопаточных каналов до пересечения ими торцового окна с реактивной струей с последующим повторением непрерывного процесса повышения силы тяги увеличением реактивного сопротивления подпирающей воздушной массой.
2. Устройство осуществления способа включает лопаточные каналы роторного механизма в односторонне открытом цилиндрическом корпусе с окном, пересекающее цилиндрическую часть корпуса между окнами торцовых сторон, одно из которых, расположенное на закрытой стороне, соединено с выходным устройством реактивного двигателя с возможностью удлинения его выходного сечения проходными сечениями части каналов роторного механизма.
