ТОПЛИВОВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК B64D37/28 G05D11/00 

Изобретение относится к области воздухоплавания, а именно к топливным системам силовых установок летательных аппаратов, преимущественно Черемушкина О.В., и может быть использовано в качестве распределителя топлива между двигателями силовых установок.

Широко известны жидкостные ракетные двигатели и турбореактивные авиадвигатели (см. "Краткий политехнический словарь", Ю.Степанов и др., Гос. изд. Технико-теоретической литературы, Москва, 1956 г., - Авиадвигатель реактивный), у которых подача топлива к каждому двигателю независима друг от друга.

Известны также топливные системы летательных аппаратов (см., например, а.с. СССР №900541 по кл. В 64 D 37/00), где питание двигательных установок осуществляется из расходных баков, а на каждый двигатель топливо подается подкачивающими двигательными насосами.

Наиболее близким к предлагаемому является техническое решение по патенту РФ №1108693 по кл. В 64 D 37/00, где каждый из двигателей получает топливо из герметичных емкостей, размещенных в расходных баках с помощью подкачивающих двигательных насосов.

Однако для этих топливных систем характерным можно считать независимость подачи топлива к каждому двигателю, что практически делает невозможным использование их для летательных аппаратов, где работа нескольких двигателей жестко взаимосвязана и изменение режима работы одного из двигателей требует определенного изменения режимов работы остальных двигателей.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка топливовоздухораспределителя, позволяющего согласованно управлять взаимозависимыми режимами работы двигателя силовых установок летательного аппарата.

Решается эта задача за счет того, что топливо от баков к двигателям силовых установок летательного аппарата подается через топливовоздухораспределитель, представляющий собой установленные в одном корпусе шарнирный регулятор расхода воздуха и пропорционеры горючего и окислителя, при этом пропорционеры кинематически связаны с регулятором распределителем воздуха, а регулировка расходов осуществляется изменением проходных сечений путем вертикальных перемещений для двигателей вертикального движения и путем наклона для двигателей горизонтального движения.

На чертежах схематично представлен в общем виде топливовоздухораспределитель - фиг.1; на фиг.2 - в нейтральном положении - дежурный режим; на фиг.3 - положение элементов в режиме вертикального движения, а на фиг.4 - в режиме горизонтального полета.

Топливовоздухораспределитель (ТВР) представляет собой корпус 1, в котором смонтированы воздухораспределитель (ВР), состоящий из полого шара 2, установленного в кольцевой обойме 3 с возможностью наклона в любую сторону в пределах определенного угла и невозможностью вращения его вокруг вертикальной оси, при этом сама кольцевая обойма 3 имеет возможность вертикального перемещения в корпусе 1, при этом шар 2 и обойма 3 в исходном нейтральном положении удерживаются упругими элементами 4, распределители горючего и окислителя - пропорционеры 5: для двигателей вертикального движения (ДВД), кинематически связанные своими штоками 6 с кольцевой обоймой 3, и пропорционеры 7 для двигателей горизонтального движения, которые своими штоками 8 кинематически связаны с полым шаром 2 и жестко закреплены на кольцевом кронштейне 30.

Корпус 1 снабжен расходными окнами 9 для ДВД и расходными окнами 19 для ДГД и отводящими магистралями 11 и 12 соответственно, причем магистрали 11 предшествует кольцевой коллектор 31, выполненный по наружному диаметру кольцевой обоймы 3.

Полый шар 2 имеет центральное вертикальное сквозное отверстие 13, имеющее форму встречных соосных усеченных конусов, оси которых совпадают с центральной вертикальной осью полого шара 2, и снабжен в верхней части перфорированным кольцевым окном 14, напротив которого закреплен кольцевой коллектор 15 с воздухоподводами 16.

В центральной части полый шар 2 по обе стороны его "экватора" снабжен кольцевыми перфорированными окнами 17 - для отвода воздуха для ДВД, 18 - для отвода воздуха для ДГД, а на нижней его части установлена кольцевая шайба переменного профиля 19.

Плоскости, в которых лежат все упомянутые кольца (14, 17, 18, 19), перпендикулярны центральной вертикальной оси полого шара 2.

Полый шар 2 установлен в кольцевой обойме 3 так, что его кольцевые расходные окна 17 и 18 размещены напротив радиальных каналов (по числу двигателей) 20 и 21, соответственно, в кольцевой обойме 3, которые в свою очередь расположены напротив выходных окон 9 и 10 в корпусе 1. Горючее и окислитель по магистралям 22 и 23 от баков через пропорционеры 5 и 7 поступают в ДВД и ДГД по магистралям 24 и 25, при этом при перемещении штоков 6 и 8 изменяется расход горючего и окислителя, но сохраняется их необходимое соотношение.

Для связи с органами управления кольцевая обойма 3 и полый шар 2 снабжены элементами 28 и 27 соответственно. Каждый из каналов 21 снабжен компенсационными окнами перфорированного компенсационного кольца 28. Для летательного аппарата Черемушкина О.В. через корпус 1 и центральное вертикальное отверстие 13 в полом шаре 2 проходит нижний вертикальный вал малых оборотов 29.

Работает ТВР следующим образом.

В дежурном режиме (см. фиг.2) все двигатели запущены. ТВР в нейтральном исходном положении. При этом воздух через воздухоподводы 16, кольцевой коллектор 15, входные перфорированные окна 14 поступает в полость шара 2, а из него через проходные сечения, образованные кольцевыми окнами 18 и радиальными каналами 21, через выходные окна 10 по магистралям 12 поступает к каждому двигателю горизонтального движения, а через соответственно 17-20-31-9 и 11 - к двигателям вертикального движения.

Горючее от баков по магистралям 23 через пропорционеры 7 и магистрали 25 - к каждому двигателю горизонтального движения, а через соответственно 22-5-24 - к двигателям вертикального движения, причем магистрали 24 могут быть закольцованы.

В плотных слоях атмосферы окислитель к двигателям не подается.

В режиме вертикального подъема (см. фиг.3) от органов управления через элементы управления 26 кольцевая обойма 3 вместе с полым шаром 2 опускается вниз, перемещая шток 6 пропорционеров 5, при этом расход воздуха и горючего к ДГД не изменится, и они остаются в дежурном режиме, а для двигателей вертикального движения расход воздуха и горючего увеличится из-за увеличения проходных сечений в магистралях подачи и будут пропорциональны смещениям обоймы 3.

В режим горизонтального полета летательный аппарат переводят с помощью органов управления через элементы управления 27 путем наклона в соответствии с выбранным направлением движения полого шара 2. При наклонном положении полого шара 2 для каждого двигателя горизонтального движения изменятся проходные сечения, образуемые перфорированными кольцевыми окнами 18 и 28 и радиальными каналами 21 по разному. Двигатели в полукруге по направлению движения останутся в дежурном режиме, так как расход воздуха для них будет определяться компенсационным окнами 28, и штоки 8 соответствующих пропорционеров 7 не получат перемещений, т.к. находятся вне воздействия кольца 19.

Двигатели в полукруге, противоположном направлению движения, будут иметь различные проходные сечения, образованные перфорированным кольцевым окном 18 и каналами 21, и разные смещения штоков 8 соответствующих пропорционеров 7 с постепенным увеличением от краев полукруга к середине и в соответствии с этим различные расходы и режимы работы.

При пилотировании в разряженной атмосфере окислитель из бортовых запасов к двигателям будет поступать как и горючее через пропорционеры 5 и 7.

Использование предлагаемого ТВР позволяет осуществлять не только взлет, полет и посадку, но и гашение скорости и зависание в определенной точке пространства.

Предлагаемый ТВР позволяет существенно повысить маневренность летательного аппарата.

Изобретение относится к устройствам для подачи топлива к двигателям силовых установок летательного аппарата. Топливовоздухораспределитель состоит из корпуса, полого шара с центральным отверстием для прохода воздуха внутрь, перфорированными кольцевыми окнами для отвода воздуха, сферической обоймы, выполненной с возможностью вертикального перемещения в корпусе, распределителей горючего и окислителя в виде пропорционеров. Сферическая обойма снабжена элементами связи с органами управления. Технический результат – улучшение согласования режимов работы двигателей силовых установок. 4 ил.

Топливовоздухораспределитель преимущественно для летательного аппарата, содержащий корпус с подводящими и отводящими магистралями и установленные на нем распределители воздуха, горючего, окислителя и элементы управления, отличающийся тем, что распределитель воздуха выполнен в виде полого шара с центральным отверстием в форме встречных вершинами соосных усеченных конусов, снабженного в верхней части воздухоподводом и кольцевым перфорированным окном для прохода воздуха внутрь шара, перфорированными кольцевыми окнами по обе стороны экватора в центральной части шара для отвода воздуха и в нижней части кольцевой шайбой переменного профиля, причем плоскости упомянутых колец и шайбы перпендикулярны оси центрального вертикального отверстия шара, установленного в кольцевой сферической обойме так, что радиальные каналы ее размещены напротив отводящих перфорированных кольцевых окон и шар имеет возможность наклона в любую сторону в пределах определенного угла, но не имеет возможности вращения вокруг оси, совпадающей с осью центрального вертикального отверстия, при этом сферическая обойма имеет возможность вертикального перемещения в корпусе, а нейтральные положения полого шара и кольцевой сферической обоймы удерживают упругие элементы, распределители горючего и окислителя выполнены в виде пропорционеров, закрепленных на корпусе так, что пропорционеры двигателей вертикального движения кинематически связаны со сферической обоймой, а пропорционеры двигателей горизонтального движения кинематически связаны с кольцевой шайбой переменного профиля, при этом корпус и пропорционеры снабжены подводящими и отводящими магистралями, а полый шар и сферическая обойма снабжены элементами связи с органами управления.