СПОСОБ ЗЕМЛЯКОВА Н.В. СОЗДАНИЯ ПРЯМОТОЧНО-ЭЖЕКТОРНОЙ ТЯГИ ДЛЯ МАЛОГО КОЛИЧЕСТВА ПЕРИФЕРИЙНЫХ ТАКТИЧЕСКИХ РАКЕТ В СВЯЗКЕ РАКЕТОНОСИТЕЛЯ Российский патент 2008 года по МПК F02K7/10 F42B15/00 B64G1/40 

Изобретение относится к ракетно-тактическому и ракетно-космическому оружию, а также к гражданским ракетно-космическим аппаратам для вывода их на околоземные орбиты, а более конкретно к способу создания прямоточно-эжекторной тяги двумя эжектирующими газопламенными потоками.

Известны способы создания реактивной тяги прямоточно-реактивными двигателями (ПВРД) и ракетно-прямоточными двигателями (РПД). В прямоточных воздушно-реактивных двигателях (ПВРД) реактивная тяга создается за счет начальной скорости, полученной ракетой от какого-либо другого двигателя, а дальнейшее движение поддерживается за счет реактивной силы, обусловленной увеличенной скоростью отбрасываемых частиц продуктов горения из рабочей камеры ПВРД [1], [2].

Для реализации такого способа создают один эжектирующий поток, сплошной в сечении, полученный от одной или нескольких форсунок впрыскивающих топливо, который охвачен кольцевым в сечении эжектируемым потоком.

Недостатком такого способа создания реактивной тяги с помощью ПВРД является неспособность его к самостоятельному старту, т.к. для надежного запуска ПВРД необходимо разогнать летательный аппарат (ракету) до определенной скорости.

В ракетно-прямоточных двигателях (РПД) способ создания суммарной реактивной тяги аппарата на маршевой траектории создается по аналогии с ПВРД, но при этом в некоторых конструкциях обеспечивают возможность самостоятельного старта аппарата за счет встроенного в конструкцию дополнительного ракетного двигателя. В таком способе РПД, так же как и в способе ПВРД, создают один эжектирующий газопламенный поток, сплошной в сечении от одного сопла или от нескольких, близко совмещенных друг с другом, который охватывается одним эжектируемым, кольцевым в сечении потоком встречного воздуха [3].

Недостатком создания реактивной тяги способами РПД и ПВРД является наличие лишь одного эжектирующего газопламенного потока.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности способом, выбранным в качестве прототипа, является способ создания реактивной тяги группой тактических ракет прямоточно-эжекторного ракетоносителя (ПЭР) [4].

В этом способе для создания суммарной реактивной тяги создают центральный, расположенный вдоль геометрической оси, сплошной в сечении эжектирующий поток высокотемпературных газов от двигателей центральной ракеты, вокруг которой с кольцевым зазором создают периферийный, осесимметричный центральному и кольцевой в сечении эжектирующий поток высокотемпературных газов, получаемый от двигателей периферийных ракет, а между центральным и периферийным потоками получают эжектируемый, кольцевой в сечении и закрученный поток атмосферного воздуха, используемого как дополнительное рабочее тело.

Недостатком такого способа-прототипа является то, что для создания периферийного, кольцевого в сечении эжектирующего газопламенного потока требуется как минимум восемь периферийных ракет. Этот факт создает дорогостоящую конструкцию ракетоносителя, а также повышает вероятность усложнения управлением всей связки ракет в случае невключения хотя бы одного из двигателей периферийных ракет.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании ракетоносителем полого в сечении периферийного эжектирующего газопламенного потока, охватывающего сплошной в сечении, центральный газопламенный эжектирующий поток, при минимальном количестве периферийных ракет в их связке между собой, а также в увеличении мощности точечного удара и снижении коммерческой стоимости ракетоносителя.

Это достигается тем, что в заявляемом способе создания прямоточно-эжекторной тяги для малого количества периферийных тактических ракет в связке ракетоносителя, включающего создание в хвостовой части ракетоносителя центрального, расположенного вдоль геометрической оси эжектирующего, сплошного в сечении потока высокотемпературных газов от реактивных двигателей центральной ракеты, вокруг которого с кольцевым зазором создают эжектирующий, полый в сечении периферийный поток высокотемпературных газов от реактивных двигателей периферийных ракет, при этом сопла двигателей периферийных ракет охватывают двумя коаксиальными трубами разной длины и некруглыми в сечении, из которых внутреннюю трубу делают по длине меньше наружной, в которой со стороны хвостовой части ракетоносителя создают камеру дожигания и сопло Лаваля, а периферийные ракеты устанавливают в жесткой связке с центральной ракетой: либо из четырех, либо из трех, либо из двух. В связке из четырех периферийных ракет коаксиальные трубы в сечении могут иметь форму, близкую к квадрату. В связке из трех периферийных ракет коаксиальные трубы в сечении могут иметь форму, близкую к равностороннему треугольнику. В связке из двух периферийных ракет коаксиальные трубы в сечении могут иметь форму, близкую к эллипсу.

Сущность изобретения поясняется схемами, где на фиг.1 изображена схема взаимодействия двух эжектирующих и одного эжектируемого потоков, при осевом сечении связки из четырех периферийных ракет. На фиг.2 изображено сечение А-А фиг.1. На фиг.3 изображена схема взаимодействия двух эжектирующих и одного эжектируемого потоков при осевом сечении связки из трех периферийных ракет. На фиг.4 изображено сечение Б-Б фиг.3. На фиг.5 изображена схема взаимодействия двух эжектирующих и одного эжектируемого потоков при осевом сечении связки из двух периферийных ракет. На фиг.6 изображено сечение В-В фиг.5.

Способ реализуется следующим образом.

Для обеспечения работы прямоточно-эжекторного ракетоносителя с малым количеством периферийных ракет в связке ракетоносителя, например из четырех периферийных ракет, его создают из центральной ракеты 1 и четырех периферийных ракет 2, 3, 4 и 5, имеющих соответственно свои двигатели 6, 7, 8, 9 и 10. Эти двигатели с внутренней стороны, относительно оси и с наружной стороны связки охватывают двумя коаксиальными трубами 11 и 12, а все периферийные ракеты связки фиксируют с центральной ракетой вблизи их головных частей с помощью хомутов 13 и пилонов 14, а вблизи хвостовых частей с помощью хомута 15 и пилонов 16, которые соединяют с внутренней стенкой трубы 11.

После зажигания (включения) двигателей всех ракет связки создаются два эжектирующих потока: 17, который сплошной в сечении, и 18, который полый в сечении, высокотемпературных газов, и один эжектируемый 19, поток набегающего встречного атмосферного воздуха, также полый в сечении, который как дополнительное рабочее тело обеспечивает дожигание в атмосферном кислороде продуктов горения топлива в объеме камеры дожигания, созданной трубой 12 и соплом Лаваля 20, обеспечивая дополнительную прямоточно-эжекторную реактивную тягу.

Для обеспечения работы прямоточно-эжекторного ракетоносителя с малым количеством периферийных ракет в связке ракетоносителя из трех периферийных ракет его создают из центральной ракеты 21 и трех периферийных ракет 22, 23, и 24, имеющих соответственно свои двигатели 25, 26, 27 и 28. Эти двигатели с внутренней стороны, относительно оси и с наружной стороны связки охватывают двумя коаксиальными трубами 29 и 30, и все периферийные ракеты связки фиксируют с центральной ракетой 21 вблизи их головных частей с помощью хомутов 31 и пилонов 32, а вблизи хвостовых частей с помощью хомута 33 и пилонов 34, которые соединяют с внутренней стенкой трубы 29.

После зажигания (включения) двигателей всех ракет связки создаются два эжектирующих потока: центральный 35, который сплошной в сечении, и 36, который полый в сечении, высокотемпературных газов, и один эжектируемый 37, поток набегающего встречного атмосферного воздуха, также полый в сечении, который как дополнительное рабочее тело обеспечивает дожигание в атмосферном кислороде продуктов горения топлива в объеме камеры дожигания, созданной трубой 30 и соплом Лаваля 38, обеспечивая дополнительную прямоточно-эжекторную реактивную тягу.

Для обеспечения работы, прямоточно-эжекторного ракетоносителя с малым количеством периферийных ракет в связке ракетоносителя, например из двух периферийных ракет, его создают из центральной ракеты 39 и двух периферийных ракет 40 и 41, имеющих соответственно свои двигатели 42, 43 и 44. Эти двигатели с внутренней стороны, относительно оси и с наружной стороны связки охватывают двумя коаксиальными трубами 45 и 46. При этом две периферийные ракеты 40 и 41 в связке фиксируют с центральной ракетой 39 вблизи их головных частей с помощью хомутов 47 и пилонов 48, а вблизи хвостовых частей - с помощью хомута 49 и пилонов 50, которые соединяют с внутренней стенкой трубы 45.

После зажигания (включения) двигателей всех ракет связки создаются два эжектирующих потока: центральный 51, который сплошной в сечении, и 52, который полый в сечении, высокотемпературных газов, и один эжектируемый 53, поток набегающего встречного атмосферного воздуха, также полый в сечении, который как дополнительное рабочее тело обеспечивает дожигание в атмосферном кислороде продуктов горения ракетного топлива в объеме камеры дожигания, созданной трубой 46 и соплом Лаваля 54, обеспечивая дополнительную прямоточно-эжекторную реактивную тягу.

Реализация такого способа позволит использовать минимальное количество тактических ракет для нанесения боевых ударов по объектам противника либо по площади противника, обеспечивая большую мощность наносимого удара. Кроме того, выполняя ракетоносители в виде соответствующих связок, по данному изобретению обеспечится увеличение дальности полета любой связки за счет использования встречного атмосферного воздуха как дополнительного рабочего тела. Снижение количества периферийных ракет обеспечивает снижение стоимости ракетоносителя как коммерческого изделия.

Источники информации

1. Космодемьянский А.А. Константин Эдуардович Циолковский. - М.: Наука, 1976, с.59 и 60.

2. Уманский С.П. Реальная фантастика. - М.: Московский рабочий, 1985, с.147-149.

3. Орлов Б.В., Мазинг Г.Ю., Рейдель А.Л., Степанов М.Н., Топчиев Ю.И. Основы проектирования ракетно-прямоточных двигателей. - М.: Машиностроение, 1967, с.6-14.

4. Патент России №2181849 от 27.04.2002.

Изобретение относится к прямоточно-эжекторным двигателям и может использоваться в области ракетно-тактического и ракетно-космического оружия, а также для вывода на околоземные орбиты различных полезных грузов. Предлагаемый способ включает создание в хвостовой части ракетоносителя центрального эжектирующего потока высокотемпературных газов от реактивных двигателей центральной ракеты. Вокруг этого потока создают полый в сечении эжектирующий периферийный поток высокотемпературных газов от реактивных двигателей периферийных ракет. С данной целью сопла двигателей периферийных ракет охватывают двумя некруглыми в сечении коаксиальными трубами, из которых внутренняя труба по длине меньше наружной. В последней со стороны хвостовой части ракетоносителя создают камеру дожигания и сопло Лаваля. Периферийные ракеты в количестве четырех, трех или двух устанавливают в жесткой связке с центральной ракетой. Соответственно в этих случаях коаксиальные трубы в сечении имеют форму, близкую к квадрату, к равностороннему треугольнику или к эллипсу. Технический результат изобретения состоит в создании эффективного периферийного эжектирующего газопламенного потока при минимальном количестве периферийных ракет в их связке, при этом может быть увеличена мощность точечного удара соответствующих боевых средств либо снижена коммерческая стоимость ракетоносителя. 3 з.п. ф-лы. 6 ил.

1. Способ создания прямоточно-эжекторной тяги для малого количества периферийных тактических ракет в связке ракетоносителя, включающий создание в хвостовой части ракетоносителя от реактивных двигателей центральной ракеты расположенного вдоль ее геометрической оси центрального сплошного в сечении эжектирующего потока высокотемпературных газов, вокруг которого с кольцевым зазором создают эжектирующий полый в сечении периферийный поток высокотемпературных газов от реактивных двигателей периферийных ракет, отличающийся тем, что для создания указанных потоков сопла двигателей периферийных ракет охватывают двумя коаксиальными некруглыми в сечении трубами, из которых внутреннюю трубу выполняют по длине меньше наружной, причем в наружной трубе со стороны хвостовой части ракетоносителя создают камеру дожигания и сопло Лаваля, а периферийные ракеты в количестве либо четырех, либо трех, либо двух устанавливают в жесткой связке с центральной ракетой.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в связке из четырех периферийных ракет указанные коаксиальные трубы в сечении имеют форму, близкую к квадрату.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в связке из трех периферийных ракет указанные коаксиальные трубы в сечении имеют форму, близкую к равностороннему треугольнику.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в связке из двух периферийных ракет указанные коаксиальные трубы в сечении имеют форму, близкую к эллипсу.