РЕАКТИВНОЕ СОПЛО С РЕГУЛИРУЕМОЙ ВЫСОТНОСТЬЮ Российский патент 2008 года по МПК F02K9/97 

Область применения

Предлагаемое изобретение относится области ракетостроения, а более конкретно к реактивным соплам с регулируемой высотностью.

Предшествующий уровень техники

Известно сопло ракетного двигателя (см. патент США №3469787, класс 239-127.3), в котором в закритической части сопла выполнены кольцевые щели, расположенные тремя рядами по длине сопла. Возле каждой щели щарнирно закреплены секторные заслонки, откинутые внутрь сопла. По мере подъема ракеты щели каждого ряда поочередно закрываются заслонками под воздействием разности давлений газового потока и внешней среды, что обеспечивает эффективную работу сопла на различных высотах.

Такое конструктивное исполнение секторных заслонок не обеспечивает синхронного прикрытия кольцевых щелей и может привести к неустойчивому пульсационному режиму истечения газа с соответствующей вибрацией сопла.

Задачей настоящего изобретения является создание реактивного сопла с регулируемой высотностью, в котором секторные заслонки, перекрывающие кольцевые щели сопла, не оказывали бы воздействия на сверхзвуковой газовый поток, истекающий из сопла, и обладали бы простой конструкцией, надежной в работе.

Эта задача решена за счет того, что в реактивном сопле с регулируемой высотностью, содержащем в сверхзвуковой части одну или несколько кольцевых щелей, перекрываемых секторными заслонками, шарнирно закрепленными по периметру сопла перед каждой щелью, указанные щели образованы одним или несколькими сопловыми насадками, жестко соединенными между собой и земным соплом, а указанные секторные заслонки шарнирно закреплены на внешних поверхностях сопловых насадков и снабжены механизмами их поворота.

Другими отличиями является то, что:

- в реактивном сопле соединение сопловых насадков между собой и земным соплом выполнено в виде коллекторов с охлаждающей жидкостью;

- механизм поворота секторной заслонки снабжен рычагом, соединяющим шарнир заслонки с шарниром тяги механизма поворота.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении надежности механизма регулирования высотных характеристик реактивного сопла.

Пример реализации изобретения

На чертеже изображено продольное сечение сопла с регулируемой высотностью.

Реактивное сопло с регулируемой высотностью содержит в сверхзвуковой части 1 кольцевые щели 2 и 3, непосредственно соединенные с атмосферой и образованные сопловыми насадками 4 и 5. Перед каждой кольцевой щелью по всему ее периметру расположены секторные заслонки 6 и 7, установленные на шарнирах 8 и 9, которые в свою очередь закреплены на соответствующем сопловом насадке. Поворот секторных заслонок производится при помощи механизмов поворота 10 и 11, снабженных тягами 12 и 13, рычагами 14 и 15, соединяющих шарниры заслонок с шарнирами 16 и 17, на которых установлены тяги 12 и 13.

Сопловые насадки 4 и 5 и сопловой насадок 4 и сверхзвуковая часть 1 жестко соединены между собой при помощи коллекторов 18 и 19 соответственно.

Работа устройства

Реактивное сопло с регулируемой высотностью работает следующим образом. В нерабочем положении секторные заслонки 6 и 7 расположены вдоль оси реактивного сопла. При старте ракеты-носителя с Земли и полете ее в плотных слоях атмосферы внешнее давление превышает внутреннее в зонах кольцевых щелей и в этом месте происходит принудительный отрыв потока газа от его стенки. Благодаря отрыву потока, в сопле уменьшается перерасширение газа. Участок сопла за первой кольцевой щелью 2 как бы отключается (он не создает тягу и не вносит потерь), и сопло работает близко к расчетному режиму.

При полете ракеты в верхних слоях атмосферы и снижении внешнего давления первая кольцевая щель 2 постепенно начинает перекрываться секторными заслонками 6 с помощью механизма поворота 10, в котором по команде на закрытие щели 2 тяга 12 идет вверх, увлекает за собой установленный вместе с ней на шарнире 16 рычаг 14, который в свою очередь поворачивается вокруг шарнира 8, заставляя вращаться заслонку 6, в результате чего кольцевая щель 2 перекрывается. Контур сопла становится гладким и скачок уплотнения уходит с кромки первой щели 2, а поток теперь отрывается от стенки сопла в сечении, где расположена вторая щель 3.

Затем на большой высоте вторая кольцевая щель 3 перекрывается секторными заслонками 7 с помощью механизма их поворота 11, в котором по команде на закрытие кольцевой щели 3 при подъеме тяги 13 и закрепленного с ней на шарнире 17 рычага 15, заслонка 7 поворачивается на шарнире 9 и кольцевая щель 3 перекрывается. Весь контур сопла становится гладким и скачок уплотнения уходит от кромки второй щели. В этом случае гладкое высотное сопло работает полностью.

Коллекторы 18 и 19 для жесткого соединения сопловых насадков 4 и 5 и сверхзвукового сопла 1 выполнены полыми для возможности циркуляции охлаждающей жидкости не только в сверхзвуковом сопле 1, но и в рубашках охлаждения сопловых насадков.

Промышленная применимость

Изобретение может быть использовано в ракетной технике. Применение сопловых насадков позволяет повысить удельную тягу существующих жидкостных ракетных двигателей.

Изобретение относится к области ракетостроения, а более конкретно к реактивным соплам с регулируемой высотностью. В реактивном сопле с регулируемой высотностью, содержащем в сверхзвуковой части одну или несколько кольцевых щелей, перекрываемых секторными заслонками, шарнирно закрепленными по периметру сопла перед каждой щелью, указанные щели образованы одним или несколькими сопловыми насадками, жестко соединенными между собой и земным соплом, а указанные секторные заслонки шарнирно закреплены на внешних поверхностях сопловых насадков и снабжены механизмами их поворота. Изобретение обеспечивает повышение надежности механизма регулирования высотных характеристик реактивного сопла. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Реактивное сопло с регулируемой высотностью, содержащее в сверхзвуковой части одну или несколько кольцевых щелей, перекрываемых секторными заслонками, шарнирно закрепленными по периметру сопла перед каждой щелью, отличающееся тем, что указанные щели образованы одним или несколькими сопловыми насадками, жестко соединенными между собой и земным соплом, а указанные секторные заслонки шарнирно закреплены на внешних поверхностях сопловых насадков и снабжены механизмами их поворота.2. Реактивное сопло по п.1, отличающееся тем, что соединение сопловых насадков между собой и земным соплом выполнено в виде коллекторов с охлаждающей жидкостью.3. Реактивное сопло по п.1, отличающееся тем, что механизм поворота секторной заслонки снабжен рычагом, соединяющим шарнир заслонки с шарниром тяги механизма поворота.