ТУРБОПРЯМОТОЧНЫЙ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК F02K7/16 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано в качестве силовой установки на летательных аппаратах. Известен турбопрямоточный воздушно-реактивный двигатель, наиболее близкий по своей технической сущности к предлагаемому изобретению [1], содержащий корпус с входным и реактивным соплами, внутри которого, со стороны входного сопла, установлен с зазором турбореактивный воздушный двигатель, выполняющий функции осевого компрессора. Внутри каждого двигателя расположены камера сгорания, топливные форсунки, система поджига и завихрительная решетка. В турбореактивном воздушном двигателе установлен вал, на котором закреплены нагнетательное устройство и газовая турбина. Общими признаками известного двигателя и предлагаемого двигателя являются следующие признаки: каждый из данных двигателей состоит из двух двигателей - основного прямоточного воздушно-реактивного двигателя и дополнительного турбореактивного воздушного двигателя, внутри корпусов каждого из которых расположены камера сгорания, топливные форсунки, завихрительная решетка, система поджига и нагнетательное устройство, установленное в турбореактивном воздушном двигателе. В известном двигателе основную часть веса составляют осевой компрессор, осевой вал и газовая турбина, что ведет к значительному утяжелению данного двигателя. Кроме того, газовая турбина работает в области высоких температур и быстро выходит из строя, сокращая срок службы всего двигателя.

Задачей данного изобретения является разработка легкого, долговечного и экономичного двигателя. Техническим результатом, который будет получен при осуществлении изобретения, является снижение расхода топлива и веса и повышение его долговечности.

Предлагаемый турбопрямоточный воздушно-реактивный двигатель состоит из дополнительного турбореактивного воздушного двигателя и основного прямоточного воздушно-реактивного двигателя, расположенных последовательно и жестко соединенных между собой. Внутри каждого двигателя расположены камера сгорания, топливные форсунки, завихрительная решетка, система поджига и нагнетательное устройство, установленное в турбореактивном воздушном двигателе, при этом отличается предлагаемый двигатель от известного тем, что турбореактивный воздушный двигатель вынесен из входного сопла прямоточного воздушно-реактивного двигателя, установлен последовательно с ним и жестко соединен с ним. При этом на входном сопле турбореактивного воздушного двигателя установлено коаксиально наружное дополнительное входное сопло, в котором находятся лопатки воздушной турбины, которая жестко закреплена на валу осевого компрессора. Кроме того, на реактивном сопле прямоточного воздушно-реактивного двигателя коаксиально установлено эжекторное устройство, которое при помощи воздуховодов соединено с наружным дополнительным входным соплом.

Применение в предлагаемом двигателе эжекторного устройства и воздушной турбины позволили исключить газовую турбину и часть осевого вала, чем удалось значительно уменьшить общий вес двигателя, увеличить срок службы и экономить топливо за счет уменьшения веса двигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид предлагаемого двигателя с частичным разрезом. Предлагаемый двигатель содержит корпус 1 прямоточного воздушно-реактивного двигателя, жестко соединенного с корпусом 2 турбореактивного воздушного двигателя. На корпусе 1 имеется входное сопло 3 и реактивное сопло 4. На реактивном сопле 4 коаксиально установлено эжекторное устройство 5. Внутри корпуса 1 прямоточного воздушно-реактивного двигателя установлены топливные форсунки 6, завихрительная решетка 7 и система поджига 8. На корпусе 2 турбореактивного воздушного двигателя имеется входное сопло 9 и реактивное сопло 10. Реактивное сопло 10 является инжектором для входного сопла 3 прямоточного воздушно-реактивного двигателя. На наружной стороне входного сопла 9 коаксиально установлено дополнительное входное сопло 11. Внутри входного сопла 9 установлен осевой компрессор 12, жестко закрепленный на осевом валу 13. На осевом валу 13 жестко закреплена воздушная турбина 14, лопасти которой находятся в дополнительном сопле 11 . Внутри корпуса 2 установлены топливные форсунки 15, завихрительная решетка 16 и система поджига 17. Дополнительное входное сопло 11 при помощи воздуховодов 18 соединено с эжекторным устройством 5. Предлагаемый турбопрямоточный воздушно-реактивный двигатель работает следующим образом. Запускается турбореактивный воздушный двигатель, при работе которого отработанные газы и подсасываемый чистый воздух из атмосферы смешиваются и с большой скоростью устремляются во входное сопло 3 прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Полученная таким образом струя смеси газов, направленная во входное сопло 3, создает условия для запуска и работы прямоточного воздушно-реактивного двигателя. При выходе отработанных газов из реактивного сопла 4 прямоточного воздушно-реактивного двигателя в эжекторном устройстве 5 создается сильное разрежение, которое в свою очередь вызывает сильный поток воздуха, поступающего из атмосферы через входное дополнительное сопло 11, воздушную турбину 14, воздуховод 18 и эжекторное устройство 5. Воздух, проходящий через воздушную турбину 14, вращает ее, турбина в свою очередь вращает компрессор 12, тем самым поддерживая весь трубопрямоточный воздушно-реактивный двигатель в рабочем состоянии.

Источник информации:
1. Крузинер Р.И. Реактивные двигатели для больших сверхзвуковых скоростей полета. - М.: Машиностроение, 1989, с. 161.

Турбопрямоточный воздушно-реактивный двигатель состоит из двух последовательно соединенных двигателей - основного прямоточного воздушно-реактивного двигателя и дополнительного турбореактивного воздушного двигателя, с входными и реактивными соплами каждый. Внутри каждого двигателя расположены камера сгорания, топливные форсунки, завихрительная решетка и система поджига. В дополнительном наружном входном сопле турбореактивного воздушного двигателя, расположенного коаксиально входному соплу турбореактивного двигателя, установлены лопатки воздушной турбины, которая жестко закреплена на валу осевого компрессора. На реактивном сопле прямоточного воздушно-реактивного двигателя коаксиально установлено эжекторное устройство, которое через воздухопровод соединено с дополнительным входным соплом. Турбореактивный воздушный двигатель вынесен из входного сопла прямоточного воздушно-реактивного двигателя и установлен последовательно с ним. При таком выполнении двигателя снижается его вес, повышается экономичность. 1 ил.

Турбопрямоточный воздушно-реактивный двигатель, содержащий основной прямоточный воздушно-реактивный двигатель и дополнительный турбореактивный воздушный двигатель, внутри корпуса каждого из которых расположены камера сгорания, топливные форсунки, завихрительная решетка, система поджига и нагнетательное устройство, установленное в турбореактивном воздушном двигателе, отличающийся тем, что турбореактивный воздушный двигатель вынесен из входного сопла прямоточного воздушно-реактивного двигателя, установлен последовательно с ним, при этом на входном сопле турбореактивного воздушного двигателя установлено коаксиально наружное дополнительное входное сопло, в котором находятся лопатки воздушной турбины, которая жестко закреплена на валу осевого компрессора, а на реактивном сопле прямоточного воздушно-реактивного двигателя коаксиально установлено эжекторное устройство, которое при помощи воздухопроводов соединено с наружным дополнительным входным соплом.