ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С.Н.ДЕДЕНЕВА Российский патент 1997 года по МПК F02K3/00 

Изобретение относится к воздушно-реактивным двигателям и может быть использовано в авиационной технике, а также в наземном и водном транспорте.

Известен турбореактивный двигатель, содержащий размещенный на валу компрессор, установленную с возможностью вращения секционную камеру сгорания с фронтовым устройством, выполненным в виде веретенообразного корпуса с чашеобразным перфорированным обтекателем, и реактивное сопло, в котором установлен веретенообразный обтекатель, причем каждая секция камеры сгорания снабжена профилированной перемычкой, имеющей турбинный профиль, зубчатыми венцами для соединения секций с валом компрессора, а со стороны входа и выхода опорами, причем опора на входе установлена в корпусе фронтового устройства, перфорированный обтекатель которого установлен соосно перфорированной перемычке [1]
Известный двигатель имеет хорошие эксплуатационные свойства, однако использование его в промышленности связано с недостаточно высокими габаритно-массовыми характеристиками и высокой материалоемкостью двигателя.

Известен турбореактивный двигатель, содержащий газогенератор, силовую турбину и сопло с установленным на его входе винтом, имеющим щелевые лопасти, содержащие ряд крыльев в форме окружности и соединенные между собой перегородками с образованием суживающихся каналов, подключенных к силовой турбине [2]
Использование известного двигателя в промышленности может быть осложнено недостаточно высокой надежностью его в работе.

Наиболее близким к предлагаемому является турбореактивный двигатель, содержащий веретенообразный корпус с установленными на внутренних боковых поверхностях форсунками для подачи топлива, осевой вал, расположенный внутри корпуса, снабженный компрессором с лопатками для нагнетания воздуха в двигатель и турбиной для его вращения [3]
Известная схема расположения частей двигателя имеет следующие недостатки: при вращении вала на лопатки турбины и компрессора действует центробежная сила, стремящуюся оторвать лопатку от вала, что существенно снижает надежность работы всего двигателя, распределение температуры внутри камеры сгорания такого, что вал двигателя с установленными на нем конструктивными элементами подвергается наибольшей температурной нагрузке, что, в свою очередь, снижает его надежность. Для снижения температурной нагрузки применяют кольцевые камеры сгорания, повышающие вес двигателя.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы двигателя, его мощности и экономичности при одновременном улучшении массовых характеристик.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемый турбореактивный двигатель состоит из корпуса, снабженного входным и выходным отверстиями, компрессором и форсункой для подачи топлива, установленных на входе, и турбиной на выходе, причем корпус установлен с возможностью осевого вращения, входное и выходное отверстия расположены коаксиально, компрессор жестко закреплен внутри корпуса на его боковой стороне в плоскости входного отверстия и снабжен лопатками, образующими осевое отверстие, внутри которого жестко установлена форсунка, турбина имеет жесткое крепление с внутренней боковой поверхностью корпуса в плоскости выходного отверстия и снабжена лопатками, образующими выходное сопло двигателя.

Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом, позволяет сделать вывод о том, что заявляемый турбореактивный двигатель отличается от известного взаимным расположением конструктивных элементов.

Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "Новизна".

Заявляемое расположение конструктивных элементов турбореактивного двигателя обеспечивает достижение нового технического результата. Так, оптимальные массовые характеристики двигателя достигаются за счет устранения необходимости установки вала с подшипниками. Вращение корпуса заявляемого турбореактивного двигателя обеспечивает такое распределение центробежной силы, что конструктивные элементы (лопатки) компрессора и турбины прижимаются к ободам корпуса, что повышает прочность двигателя и надежность его работы. Распределение температуры внутри корпуса заявляемого двигателя за счет заявляемого расположения форсунки обеспечивает возможность повышения его мощности и КПД. Так как температура в заявляемом устройстве имеет максимальное значение вдоль оси корпуса и уменьшается в направлении к его стенкам, температурная нагрузка на закрепленные внутри корпуса конструктивные элементы и на вращающие этот корпус подшипники минимальна, тогда как температура отходящих газов из выходного сопла максимальна, т.е. максимальна и реактивная тяга, ими создаваемая. Это позволяет не только обеспечить надежную работу двигателя при более высоких температурах, но и повысить его экономичность и мощность. В известных решениях вращение вала создает центробежную силу, стремящуюся оторвать лопатку от вала, что в настоящее время является одной из наиболее распространенных причин поломок двигателя.

Все вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой конструкции турбореактивного двигателя критерию "Изобретательский уровень".

На фиг.1 схематично изображен разрез турбореактивного двигателя; на фиг. 2 изображен разрез А-А; на фиг.3 изображен разрез В-В.

Турбореактивный двигатель состоит из корпуса 1, выполненного в виде полузамкнутой камеры веретенообразной или цилиндрической формы, снабженного входным 2 и выходным 3 отверстием и установленного с возможностью осевого вращения на подшипниках 4, размещенных на опорах-подпятниках 5. Внутри корпуса 1 в плоскости входного отверстия 2 жестко закреплен компрессор 6 с лопатками 7 посредством обода 8. Компрессор 6 снабжен отверстием 9, образованным лопатками 7, в котором по оси корпуса 1 установлена форсунка 10. В плоскости выходного отверстия 3 жестко закреплена турбина 11 с лопатками 12 посредством обода 13. Турбина 10 снабжена выходным соплом 14.

Турбореактивный двигатель работает следующим образом.

Корпус двигателя 1 с помощью периферийных пусковых устройств приводят в осевое вращение. Воздух с помощью компрессора 6 поступает внутрь корпуса 1, а распыленное топливо в форсунку 10, снабженную элементами зажигания. Находящийся внутри корпуса 1 воздух воспламеняется, а образующиеся раскаленные газы в результате перепада давления поступают в заднюю часть корпуса, при этом низкотемпературная их часть воздействует на лопатки 12 турбины 11, приводя ее во вращение, а высокотемпературная их часть истекает через выходное сопло 14, образованное лопатками 12 турбины 11, обеспечивая реактивную тягу двигателя. Вращение последовательно передается от турбины 11 к корпусу 1, а от корпуса 1 к лопаткам 7 компрессора 6, обеспечивая достаточную скорость нагнетания воздуха в камеру. Мощность, требующаяся для работы компрессора 6, отбирается лопатками 7 из периферийной части пламени. После этого цикл повторяется в автоматическом режиме. В случае необходимости корпус может быть охлажден известными охлаждающими устройствами.

Использование предлагаемой конструкции турбореактивного двигателя, отличающегося от известного тем, что компрессор и турбина размещены на боковых поверхностях внутренней части вращающегося корпуса в плоскости входного и выходного отверстия соответственно, а форсунки вдоль оси корпуса двигателя позволяют повысить мощность, экономичность, надежность и габаритно-массовые характеристики турбореактивного двигателя.

Источники информации
1. А. с. СССР N 1813909, Турбореактивный двигатель, кл. F 02 K 11/00, 1993 г.

2. Патент РФ N 1806283, Турбореактивный двигатель, кл. F 02 K 11/00, 1993 г.

3. Стечкин Б.С. Теория воздушно-реактивного двигателя. Техника воздушного флота. N 1, 1990 г. прототип.

Использование: в авиационной технике, а также в наземном и водном транспорте. Сущность изобретения: турбореактивный двигатель состоит из корпуса 1, снабженного входным 2 и выходным 3 отверстием и установленного с возможностью осевого вращения на подшипниках 4, размещенных на опорах-подпятниках 5. Внутри корпуса 1 у входного отверстия 2 жестко закреплен компрессор 6 с лопатками 7 посредством обода 8. Лопатки компрессора 7 образуют осевое отверстие 9, в котором установлена форсунка 10. У выходного отверстия 3 жестко закреплена турбина 11 с лопатками 12 посредством обода 13. Лопатки турбины 12 образуют выходное сопло 14 двигателя. 3 ил.

Турбореактивный двигатель С. Н.Деденева, содержащий корпус, снабженный входным и выходным отверстиями, компрессором, форсункой и турбиной, причем корпус установен с возможностью осевого вращения, а вход в компрессор размещен у входного отверстия, отличающийся тем, что компрессор и турбина снабжены лопатками и установлены внутри корпуса на его боковых поверхностях посредством жесткого крепления, лопатки компрессора образуют осевое отверстие, внутри которого жестко установлена форсунка, турбина расположена в плоскости выходного отверстия, а ее лопатки образуют выходное сопло.