ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК F02K7/20 

Изобретение относится к реактивной технике, а именно к конструкции воздушно-реактивных двигателей, и может быть использовано в качестве двигательных установок маломерных летательных аппаратов (модели, мишени, малогабаритные вертолеты с двигателями на лопастях).

Известна конструкция прямоточного воздушно-реактивного двигателя с инжекционной камерой сгорания (см. патент США 3514956, кл. 60-269, /F02K 7/10/), у которого напор воздуха на входе в прямоточную камеру создается посредством ступенчатой инжекции.

Недостатком этой конструкции является то, что она очень громоздка, из-за наличия нескольких камер сгорания и агрегатов для них и требует дополнительного источника сжатого воздуха на борту летательного аппарата.

Известна также конструкция комбинированного пульсирующего и прямоточного воздушно-реактивного двигателя (см. патент США 3533239, кл. 60-244, F 02 K 7/06), у которого на входе в прямоточную камеру размещены головной конус для регулирования проходного сечения и клапанная решетка пульсирующего двигателя, которая убирается при работе прямоточного двигателя.

Недостатком этой конструкции является ее сложность, из-за наличия убираемых в прямоточном режиме механизмов пульсирующего контура, в дополнительной механизации. Также, осуществление разгона двигательной установки до скорости запуска прямоточного контура, только посредством пульсирующего контура, затягивает разгон силовой установки и летательного аппарата в целом.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности использования двигателя за счет совмещения функций контуров двигателя.

Сущность изобретения состоит в том, что у воздушно-реактивного двигателя, содержащего пульсирующий и прямоточный воздушно-реактивный двигатели в камере сгорания прямоточного двигателя на стойках жестко, на одной консоли, закреплены биметаллические пластины, имеющие подвижные концевые консоли, а в камере сгорания пульсирующего двигателя выполнены газоводные окна, и установлены, взаимодействующие с этими окнами, газоводные стаканы, имеющие внутри направляющие, вдоль которых имеют возможность перемещаться, посредством штоков, клапаны, относительно размещенных со стороны камеры сгорания седел газоводных стаканов, посредством рычагов, механически связанных с подвижными консолями биметаллических пластин прямоточного двигателя.

Предложенный двигатель графически изображен на фиг.1, 2 и 3.

Двигатель состоит из корпуса 1 прямоточного двигателя 2, к которому посредством стоек-стабилизаторов 3 крепится пульсирующий двигатель 4.

Пульсирующий двигатель 4 имеет камеру сгорания 5, лобовой обтекатель 6, корпус камеры сгорания 7, трубу 8 и сопло 9. Пульсирующий двигатель 2 имеет входные окна 10 воздухозаборного устройства. Входные окна 10 снабжены клапанами 11. На корпусе камеры сгорания 7 установлена свеча зажигания 12 пульсирующего двигателя.

Внутри корпуса 1 прямоточного двигателя 2 имеются топливные форсунки 13 с форсунками 13а пульсирующего двигателя 4 и форсунками 13б прямоточного двигателя.

Прямоточный двигатель 2 имеет диффузор 14, воспламенительное устройство 15, камеру сгорания 16 и реактивное сопло 17.

В камере сгорания 16 прямоточного двигателя 2 установлены стойки 18, на которых одной консолью закреплены биметаллические пластины 19, а концевые консоли 20 подвижны.

В корпусе 7 камеры сгорания 5 пульсирующего двигателя 4 выполнены газоводные окна 21 и установлены, взаимодействующие с этими окнами 21, газоводные стаканы 22, имеющие открытые торцевые части 23. Внутри газоводных стаканов 22 размещены направляющие 24, вдоль которых имеют возможность перемещаться, посредством штоков 25, клапаны 26, относительно седел 27 газоводных стаканов 22. При этом седла 27 расположены со стороны камеры сгорания 5. Штоки 25 клапанов 26 взаимодействуют посредством рычагов 28 с подвижными концевыми консолями 20 биметаллических пластин 19 прямоточного двигателя 2.

Предложенный двигатель работает следующим образом.

В форсунку 13а пульсирующего двигателя 4 подается топливо, которое, смешиваясь с воздухом атмосферы, в виде топливовоздушной смеси поступает через входные окна 10 воздухозаборного устройства в камеру сгорания 5. От электрического разряда свечи 12 топливовоздушная смесь зажигается, давление в камере 5 повышается, под действием чего клапана 11 закрывают входные окна 10. Затем образовавшиеся в камере 5 продукты сгорания поступают в резонансную трубу 8 и далее в сопло 9.

Истекающие газы из сопла пульсирующего двигателя 4 поступают в камеру сгорания 16 прямоточного двигателя 2, эжектируя в камеру двигателя 2 воздух атмосферы через диффузор 14, после которого воздух сжимается.

По мере освобождения камеры 5 пульсирующего двигателя от продуктов сгорания давление в ней уменьшается и тогда под действием давления воздуха в прямоточном двигателе, поступающем через диффузор 14, клапаны 11 открывают входные окна 10 пульсирующего двигателя 4.

Таким образом пульсирующий двигатель 4 работает до достижения необходимого напора воздуха на входе в диффузор 14 для запуска прямоточного двигателя 2.

По достижении достаточного для запуска прямоточного двигателя напора воздуха производится подача топлива и на форсунки 13б прямоточного двигателя 2.

Образующаяся топливовоздушная смесь в прямоточном двигателе 2 воспламеняется при помощи воспламенительного устройства 15 в камере сгорания 16.

Продукты сгорания расширяясь истекают из камеры сгорания 16 через сопло 17 наружу. По мере прогрева биметаллических пластин 19, в результате сгорания топливовоздушной смеси в камере сгорания 16 прямоточного двигателя 2, их концевые подвижные консоли 20 отклоняются от исходного положения "ИСХ" (фиг. 2) в положение "ОТК" (фиг.3), при этом, взаимодействуя механически через рычаги 28 с штоками 25, обеспечивают смещение клапанов 26 относительно посадочной поверхности седел 27 газоводных стаканов 22. В таком случае режим работы пульсирующего двигателя 4 полностью нарушается.

Клапаны 11 входных окон 10 воздухозаборного устройства пульсирующего двигателя 4 под действием набегающего воздушного напора остаются открытыми, а через газоводные стаканы 22 полость камеры сгорания 5 пульсиурующего двигателя 4 газодинамически взаимодействует с камерой сгорания 16 прямоточного двигателя 2.

Таким образом, пульсирующий двигатель 4, при сжигании в его камере сгорания 5 топливовоздушной смеси, продолжает работать уже в режиме прямоточного двигателя.

Предложенный двигатель позволяет уменьшить лобовое сопротивление, обеспечивает более ранний запуск прямоточного двигателя и оптимальный режим работы двигательной установки при ее эксплуатации, что повышает эффективность использования двигателя.

Изобретение относится к реактивной технике, а именно к конструкции воздушно-реактивных двигателей, и может быть использовано в качестве двигательных установок маломерных летательных аппаратов. В камере сгорания прямоточного двигателя на стойках жестко на одной консоли закреплены биметаллические пластины, имеющие подвижные концевые консоли. В камере сгорания пульсирующего двигателя выполнены газоводные окна и установлены взаимодействующие с этими окнами газоводные стаканы. Газоводные стаканы имеют внутри направляющие, вдоль которых имеют возможность перемещаться посредством штоков клапаны относительно размещенных со стороны камеры сгорания седел газоводных стаканов посредством рычагов, механически связанных с подвижными консолями биметаллических пластин прямоточного двигателя. Изобретение позволяет повысить эффективность использования двигателя за счет совмещения функций контуров двигателя. 3 ил.

Воздушно-реактивный двигатель, содержащий пульсирующий и прямоточный воздушно-реактивный двигатели, отличающийся тем, что в камере сгорания прямоточного двигателя на стойках жестко на одной консоли закреплены биметаллические пластины, имеющие подвижные концевые консоли, а в камере сгорания пульсирующего двигателя выполнены газоводные окна и установлены взаимодействующие с этими окнами газоводные стаканы, имеющие внутри направляющие, вдоль которых имеют возможность перемещаться посредством штоков клапаны относительно размещенных со стороны камеры сгорания седел газоводных стаканов посредством рычагов, механически связанных с подвижными консолями биметаллических пластин прямоточного двигателя.