РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК F02K3/77 

Изобретение относится к авиадвигателестроению и может найти применение в авиации.

Известен турбореактивный двигатель [1] Он содержит компрессор, турбину, выходное сопло и камеру сгорания, снабженную диафрагмой, разделяющей ее на две концентрично расположенные части, и дополнительное реактивное сопло. Этот двигатель обладает рядом достоинств, но он имеет также такой существенный недостаток, влияющий на повышение тяги, как снижение секундного расхода массы газа через двигатель, так как в дополнительное реактивное сопло газы идут без разбавления вторичным воздухом.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому и принятым за прототип является турбореактивный двигатель [1] Он содержит компрессор, турбину, выходное сопло и камеры сгорания, основную и дополнительную с соплом, а также канал подачи сжатого воздуха в дополнительную камеру сгорания.

Однако данный турбореактивный двигатель, имея некоторые положительные качества, имеет значительные существенные недостатки: выносная дополнительная камера сгорания, создающая дополнительное лобовое сопротивление, снижает лобовую тягу и длинный сложный канал подачи сжатого воздуха в указанную камеру сгорания, что создает значительное сопротивление и потерю давления.

Задачей изобретения является повышение тяги двигателя.

Задача достигается тем, что реактивный двигатель, включающий компрессор, выходное сопло, силовую турбину и камеры сгорания, основную и дополнительную, с соплом и каналом подачи сжатого воздуха, снабжен воздушной турбиной, вторым контуром и спрямляющей решеткой перед компрессором, а турбины, силовая и воздушная, снабжены специальным механизмом для перевода их с одного режима на другой, причем канал подачи сжатого воздуха выполнен кольцевым и снабжен воздухоподогревателями, кольцевой прорезью для соединения с основной камерой сгорания и прерывающим кольцом, имеющим привод от пневмоцилиндров, установленных в обтекаемых карманах с крышками, а дополнительная камера сгорания установлена в затурбинном пространстве, стенка которого служит стенкой камеры сгорания и оканчивается охлаждаемым обтекателем с выхлопным патрубком, причем за дополнительной камерой сгорания снабжен смесителем.

В известном техническом решении имеются признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа. Это наличие дополнительной камеры сгорания. Однако свойства предлагаемого решения отличаются от свойств аналога, т.е. в известном дополнительная камера сгорания выполнена выносной, что создает дополнительное лобовое сопротивление и сложности подачи в нее сжатого воздуха от компрессора, а в предлагаемом дополнительная камера сгорания установлена в затурбинном пространстве и имеет прямой канал подачи сжатого воздуха. В связи с этим предлагаемое решение обладает существенными отличиями от известных.

На фиг. 1 изображен реактивный двигатель, общий вид; на фиг. 2 - обтекаемый карман без крышки с пневматическим цилиндром, вид сверху; на фиг. 3 обтекаемый карман с пневматическим цилиндром, вид сбоку; на фиг. 4 - схематическое поперечное сечение обтекаемого кармана.

Реактивный двигатель содержит воздушную турбину 1 на одном валу 2 с компрессором 3, перед которым установлена спрямляющая решетка 4, а с внешней стороны концентрично компрессору канал второго контура 5. За компрессором 3 канал 6 подачи сжатого воздуха в дополнительную камеру сгорания 7. Канал 6 соединяется посредством кольцевой прорези 8 с основной камерой сгорания 9. В канале 6 установлены воздухоподогреватели 10 и перекрывающее кольцо 11, соединенное со штоками 12 пневмоцилиндров 13, установленных в обтекаемых карманах 14, укрепленных в канале 6. Пневмоцилиндры являются приводом для передвижения кольца 11, открывающего или закрывающего прорезь 8 для подачи сжатого воздуха в камеру сгорания 9 или прекращение подачи. За камерой сгорания 9 находится турбина 15, а в конце затурбинного пространства выхлопной патрубок 16 для вывода наружу отработавшего газа. После дополнительной камеры сгорания 7 находится смеситель 17 для смешивания потоков из канала 5 второго контура и камеры сгорания 7. За смесителем расположено выхлопное сопло 18, а в конце затурбинного пространства охлаждаемый обтекатель 19 для газов, вылетающих из камеры сгорания 7. Для охлаждения обтекатель может быть выполнен с двойными стенками для прохождения между ними охлаждающего воздуха.

Реактивный двигатель работает следующим образом. При запуске, работе двигателя на земле в режиме взлета, воздушная турбина 1 находится в режиме свободного вращения и вырабатываемый компрессором 3 сжатый воздух поступает в канал 6, откуда через кольцевую прорезь 8 часть воздуха поступает в основную камеру сгорания 9 для работы турбины 15, в которой срабатывается весь располагаемый теплоперепад, и отработавшие газы выводятся наружу через выхлопной патрубок 16. Основная же, большая часть сжатого воздуха подогревается в воздухоподогревателях 10 и поступает в дополнительную камеру сгорания 7, из которой газы с большой скоростью и температурой вылетают, увлекая и воздух из второго контура и смешиваются с ним в смесителе 18, а затем вылетают из выходного сопла 18, а обтекатель 19 будет препятствовать образованию завихрений на выходе из камеры сгорания 7. После взлета воздушная турбина 1 переводится посредством специального механизма в режим принудительного вращения через сопротивление встречного потока воздуха, снижая тем самым лобовое сопротивление двигателя. Затем приводятся в действие пневмоцилиндры 13, соединенные через штоки 12 с перекрывающим кольцом 11, и кольцевая прорезь 8 закрывается, преграждая доступ сжатого воздуха в основную камеру сгорания 9. Доступ топлива туда прекращается и оно направляется в камеру сгорания 7, а турбина специальным механизмом переводится в режим свободного вращения. Перед заходом на посадку турбина 15 переводится вновь в режим принудительного вращения, и перекрывающее кольцо 11 пневмоцилиндрами 13 возвращается назад в исходное положение, а воздушная турбина 1 переводится в режим свободного вращения. Часть сжатого воздуха вновь направляется через кольцевую прорезь 8 в камеру сгорания 9 и образующиеся там газы вновь вращают турбину 15 с компрессором 3 для получения сжатого воздуха.

Наличие в реактивном двигателе воздушной турбины 1, используемой для вращения компрессора 3, дает возможность повысить лобовую тягу, наличие дополнительной камеры сгорания 7 в затурбинном пространстве и подогрев сжатого воздуха перед поступлением в нее дает возможность повысить температуру газов, их скорость и эжектировать воздух второго контура, что соответственно увеличивает тягу двигателя, наличие второго контура дает возможность применения воздушной турбины.

Использование предлагаемого реактивного двигателя по сравнению с прототипом дает возможность посредством снижения лобового сопротивления повысить лобовую тягу, а путем использования дополнительной камеры сгорания 7 в затурбинном пространстве предварительного подогрева сжатого воздуха и эжектирования воздуха второго контура дает возможность повысить тягу двигателя.

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: реактивный двигатель снабжен воздушной турбиной, вторым контуром с и спрямляющей решеткой перед компрессором, а турбины силовая и воздушная снабжены специальным механизмом для перевода их с одного режима на другой, канал подачи сжатого воздуха в дополнительную камеру сгорания выполнен кольцевым и снабжен воздухоподогревателями, кольцевой прорезью для соединения с основной камерой сгорания и перекрывающим кольцом, а дополнительная камера сгорания установлена в затурбинном пространстве, стенкой которого служит камера сгорания, и оканчивается охлаждаемым обтекателем с выхлопным патрубком, причем за дополнительной камерой сгорания расположен смеситель. 4 ил.

Реактивный двигатель, содержащий компрессор, выходное сопло, силовую турбину и камеры сгорания, основную и дополнительную с соплом и каналом подачи сжатого воздуха, отличающийся тем, что снабжен воздушной турбиной, вторым контуром и спрямляющей решеткой перед компрессором, а турбины, силовая и воздушная, снабжены специальным механизмом для перевода их с одного режима на другой, причем канал подачи сжатого воздуха в дополнительную камеру сгорания выполнен кольцевым и снабжен воздухоподогревателями, кольцевой прорезью для соединения с основной камерой сгорания и перекрывающим кольцом, имеющим привод от пневмоцилиндров, установленных в обтекаемых карманах с крышками, а дополнительная камера сгорания установлена в затурбинном пространстве, стенкой которого служит стенка камеры сгорания, и оканчивается охлаждаемым обтекателем с выхлопным патрубком, причем за дополнительной камерой сгорания расположен смеситель.