Изобретение относится к двигателест- роению, преимущественно авиационному, но может быть использовано и в смежных областях техники, в которых используются принципы реактивного движения.
Известен воздушно-реактивный двигатель и способ его работы, включающий прием потока атмосферного воздуха в компрессор, работу компрессора, сжатие потока атмосферного воздуха в компрессоре, подачу топлива в камеру сгорания, сжатие топлива в камере сгорания, получение потока горячего газа, направление потока горячего газа на турбину, работу турбины, направление потока горячего газа в реактивное сопло, выпуск потока горячего газа из реактивного сопла. Недостатком указанного способа работы является фиксирование и неизменяемость в процессе работы воздушно-реактивного двигателя направления потока, начиная от приема потока атмосферного воздуха в компрессор и кончая выпуском потока горячего газа из реактивного сопла. В данном способе поток газа движется параллельно продольной оси двигателя в течение всей продолжительности работы двигателя.
Известны способы работы двигателей. при которых в течение цикла работы, описанного в предыдущем способе, происходит разворот потока газа в заданном направлении.
Известен способ работы двигателя, при котором движущийся поток в процессе раVJ VJ
О 00
ел
боты двигателя перемещается вместе с конструкцией двигателя, что находит применение в различных системах управления. Недостатком такого способа работы двигателя является жесткая связь направления движения потока газа с ориентировкой двигателя, т.е. невозможность изменить направление газового потока без изменения ориентации двигателя относительно транс- портного средства.
Известен способ работы воздушно-реактивных двигателей, в которых специальными механизмами осуществляется поворот реактивной струи после прохожде- ния горячим газом реактивного сопла. Такие способы применяются при управлении направлением вектора тяги воздушно-реактивного или другого типа двигателя.
Аналогичные устройства применяются для реализации такого способа работы воздушно-реактивного двигателя в реверсоре тяги турбореактивного двигателя со створками, связанными с основным обтекателем.
К предлагаемому способу работы воздушно-реактивного двигателя наиболее близок способ, примененный в сопловом аппарате авиационного реактивного двигателя с угловым поворотным соплом, кото- рый выбран в качестве прототипа. При таком способе работы воздушно-реактивного двигателя поток горячих газов, истекающих из реактивного сопла, посредством подвижных модулей отклоняют от направ- ления первоначального движения. Недостатком указанного способа являются потери энергии газовой струи при ее повороте за реактивным соплом.
Цель изобретения - расширение диапа- зона расчетных режимов работы двигателя.
Идеальный режим работы воздушно-реактивного двигателя соответствует случаю движения потоков, забираемого компрессе- ром и истекающего из реактивного сопла, вдоль продольной оси двигателя. При этом роль компрессора 1 может играть и турбокомпрессор, и воздухозаборник гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двига- теля, а роль реактивного сопла 2 - любой вид соплового аппарата. На практике режим работы двигателя часто отличается от идеального. Во-первых, поток, забираемый компрессором, может иметь направление движения, не совпадающее с продольной осью двигателя, что является результатом, например, полета с некоторыми, ненулевыми, углами атаки и скольжения. Во-вторых, требуемое из условий выполнения какого- либо маневра направление истечения реактивной струи из сопла также может не совпадать с продольной осью двигателя, что является результатом как уже отмеченных факторов, так, например, и ненулевого угла установки двигателя относительно транспортного средства. В третьих, оба указанных ранее фактора могут действовать совместно, усиливая нерасчетный режим работы воздушно-реактивного двигателя. Следовательно, сформулированная цель изобретения является технически актуальной.
Указанная цель изобретения достигается введением в известный способ работы воздушно-реактивного двигателя, включающий в себя прием потока атмосферного воздуха в компрессор, работу компрессора, сжатие потока атмосферного воздуха в компрессоре, подачу топлива в камеру сгорания, сжигание топлива в камере сгорания, получение потока горячего газа, направление потока горячего газа на турбину, работу турбины, направление потока горячего газа в реактивное сопло, выпуск потока горячего газа из реактивного сопла, новых операций: разворота компрессора и турбины друг цт- носительно друга, обеспечение передачи энергии от турбины к компрессору при изогнутой продольной оси двигателя, изменение формы камеры сгорания и герметизацию корпуса при развороте компрессора и турбины друг относительно друга.
Сущность предлагаемого способа работы воздушно-реактивного двигателя поясняется на фиг. 1-7.
Компрессор 1 и турбина 2 устанавливаются подвижно друг относительно друга с возможностью их относительного разворота. При этом компрессор 1 ориентируется таким образом, чтобы продольная ось компрессора совпала с направлением набегающего потока, а турбина 2 - чтобы продольная ось турбины совпала с требуемым направлением истечения реактивной струи. Осуществление взаимного поворота компрессора 1 и турбины 2 не должно приводить к разрыву кинематической связи между турбиной и компрессором, поэтому обязательной новой операцией в предлагаемом способе работы воздушно-реактивно1 го двигателя является сохранение передачи энергии от турбины к компрессору при изогнутой продольной оси двигателя. Наконец, изгиб продольной оси двигателя, как правило, связан с изменением формы корпуса двигателя, при котором необходимым условием работоспособности технического решения является обеспечение герметичности корпуса. При этом изменится, возможно, и форма камеры сгорания двигателя. Все указанные новые операции являются технически реализуемыми. Взаимный разворот компрессора и турбины мо- жет быть выполнен, например, с помощью рычажных механизмов, пневмоприводов, гидроприводов и т.д. Изгиб вращающегося вала осуществляется, например, введением карданной передачи стремя валами, край- ние из которых вращаются равномерно за счет ортогонального расположения звеньев асферическом шарнире. Герметизация корпуса в простейшем случае выполняется сильфонами, которые могут одновременно служить и камерой сгорания. Следовательно, предлагаемый способ на современном этапе технически вполне реализуем. Последовательность разворота компрессора и турбины друг относительно друга может быть произвольной: сначала может разворачиваться компрессор по набегающему воздушному потоку, а затем поворачиваться турбина до требуемого направления истечения реактивной струи. И, наоборот, может сначала разворачиваться турбина, а затем компрессор. Изгиб вала в сферических шарнирах или им подобных механизмах, герметизация корпуса двигателя и изменение форм камеры сгорания осуще- ствляется непрерывно в процессе относительного разворота компрессора и турбины.
Таким образом, цель изобретения по расширению диапазона расчетных режимов работы двигателя достигнута за счет введения основной операции по относительному развороту компрессора и турбины друг относительно друга, а также связанных с ними вспомогательных операций. Формула изобретения Способ работы воздушно-реактивного двигателя, заключающийся в заборе потока атмосферного воздуха и сжатии его в компрессоре, подаче и сжигании топлива в камере сгорания, расширении полученного горячего газа в турбине, истечении реактивной струи из сопла, и передаче механической энергии компрессору от турбины, о т- личающийся тем, что, с целью расширения диапазона расчетных режимов работы, осуществляют разворот компрессора и турбины относительно друг друга с одновременной герметизацией их проточной части, забор и сжатие воздуха в компрессоре осуществляют при ориентации его продольной оси по направлению набегающего потока атмосферного воздуха, а расширение горячего газа в турбине при ориентации ее оси по заданному направлению истечения реактивной струи, при этом передачу механической энергии от турбины к компрессору осуществляют при изогнутой продольной оси двигателя.i
Использование: при разработке различных типов воздушно-реактивных двигателей, в частности авиационных, Сущность изобретения: направление потока атмосферного воздуха, а направление продольной оси турбины выдерживают по заданному направлению истечения реактивной струи из сопла, обеспечивая при этом традиционный режим работы двигателя при изогнутой продольной оси. 7 ил.
Фиг
VL-.4I
Фиг. 2
Флг,4
ге
чХ
ч
3
Vf
Фиг.5
&
te
е
в. .В
/
2
