Турбопрямоточный двигатель Советский патент 1993 года по МПК F02K3/02 

например, пневматический механизм выключения, соединенный трубопроводом 16 через регулирующий орган 17 с полостью выхода компрессора 5, Дополнительная камера 14 сгорания прямоточного контура 2 снабжена регулирующими элементами в виде поворотных створок 18, обеспечивающих потребный расход рабочего тела. В прямоточном контуре 2 размещены регулирующие элементы в виде поворотных створок 19, изменяющие по высоте фронт ударной волны..

На фиг.2 представлена горизонтальная проекция фронта ударной волны. Участок I фронта головной ударной волны характеризуется как участок прямого скачка, участки 11,111 фронта головной ударной волны характеризуются как участки косых скачков, где W - скорость набегающего на плохообтека- емое тело рабочего тела, V - скорость перемещения плохробтекаемого тела.

Работает турбопр ямоточный двигатель следующим образом.

Компрессор 5 сжимает поступающий через регулируемое входное устройство 3 воздух. В камере 6 сжигания сжигается топливо и образовавшиеся продукты сгорания, расширяясь в турбине 7, приводят во вращение компрессор 5. При малой скорости набегающего воздушного потока на вход двигателя турбина 3 низкого давления заблокирована фрикционным устройством 15. Она неподвижна. Высокотемпературный тютоктурбокомпрессорного контура 1 эжек- тирует поток прямоточного контура 2. При увеличении скорости набегающего воздушного потока подается сигнал на регулирующий орган 17, который открывает доступ воздуха из полости выхода компрессора 5 по трубопроводу 16 в полость пневматического механизма выключения фрикционного устройства 15, освобождая от блокировки турбину 8 низкого давления. Она раскручивается до заданной частоты вращения, Включается система подачи топлива 12 с запальным устройством прямоточного контура 2, которая позволяет приготовить горючую топливовоздушную смесь в проточной части и воспламенить ее. Плохо- обтекаемые тела 13 при малой частоте вращения турбулизируют поток, выполняя роль стабилизаторов пламени. При достижении заданной частоты вращения плохообтекае- мыбтела 13 формируют фронт ударных волн поперек потока топливовоздушной смеси в проточной части прямоточного контура 2, дополняя к теп левому воздействию, на механизм химических реакций процесса.горения механизм цепного (спонтанного) самоускорения химических реакций, вызванный не

только проходящим фронтом ударных волн, изменяющим локальные параметры температуры и давления, но и отраженных волн, возникающих от взаимодействия бегущей

ударной волны с наружной поверхностью проточной части, где создаются локальные зоны высоких давлений и температур между отраженной ударной волной и поверхностью, в результате чего достигается высокая

степень полноты сгорания. Потоки продуктов сгорания обоих контуров смешиваются и, истекая из выходного устройства 4, создают реактивную струю.

При увеличении скорости набега.ющего

воздушного потока до больших сверхзвуковых скоростей подается сигнал на закрытие регулирующего органа 17 для сохранения давления в полости пневматического механизма выключения фрикционного устройства 15. Прекращается подача топлива в камеру 6 сгорания. Турбина высокого давления и компрессор 5 вращаются в авторота- . ционном режиме. Работает дополнительная камера 1.4 сгорания, продукты сгорания которой, расширяясь в турбине 8 низкого давления, проходя по тракту дополнительного венца лопаток 10, обеспечивают потребную частоту вращения свободной турбины 8 для формирования фронта ударных волн попёрек потока в проточной части прямоточного контура 2 двигателя. Изменение частоты вращения турбины 8 обеспечивается изменением величины расхода рабочего тела в дополнительной камере 14 сгорания, используя регулирующие элементы, в виде по- воротных створок 18, Изменением положения отдельных поворотных створок 19 добиваются однородности поля концентраций продуктов сгорания в.проточной части путем изменения локальной турбулизации патока.

Формула изобретения Турбопрямоточный двигатель, содержащий турбокомпрессорный контур с турбинами высокого и низкого давления и прямоточный контур с системой подачи топлива и стабилизаторами пламени, выполненным в виде плохообтекаемых тел, от л ичающийся тем, что, с целью интенсификации процесса горения топлива на прямоточных режимах работы в широком диапазоне скоростей воздуха, поступающего на вход двигателя, турбина низкого

давления снабжена дополнительным венцом лопаток, установленным снаружи венца рабочих лопаток, и выполнена свободной, прямоточный контур двигателя снабжен дополнительной камерой сгора- ния, размещенной на входе в дополни

тельный венец лопаток, а плохообтекаемые сти снаружи дополнительного венца лопа- тела установлены равномерно по окружно- ток.

PuZ.1

А (увеличено)

9ъг..2