Прямоточный воздушно-реактивный двигатель и способ его работы Советский патент 1993 года по МПК F02K7/02 

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, а именно к прямоточным воздушно-реактивным двигателям.

Целью.изобретения является повышение удельной тяги и импульса двигателя,

На чертеже изображена схема двигателя и принцип его работы.

Двигатель содержит воздухозаборник 1, камеру сгорания 2 и сопло 3. Камера сгорания 2 снабжена системой инициирования 4, электромагнитом 5 и парой противолежащих электродов 6, подключенных к нагрузке 7. Вдоль стенки камеры равномерно размещены топливные форсунки 8,

Двигатель работает следующим образом.

Набегающий воздушный поток сжимается в воздухозаборнике 1 и поступает на вход камеры сгорания 2. Система инициирования 4 создает в потоке газа на входе камеры сгорания 2 узкий плазменный поршень 9 с температурой Т 104К. Поступающий в камеру сгорания 2 поток газа перемещает плазменный поршень 9 в

магнитном поле, создаваемом элёктромэг- ; нитом 5, что приводит к появлению электро-; движущей силы (ЭДС) на электродах 6 и протеканию электрического тока по цепи: плазменный поршень 9 - электроды 6 и нагрузка 7. Режим работы выбирается таким, что джоулева диссипация энергии в поршень 9 полностью компенсировала потери энергии в нем на излучение и теплообмен, при этом устанавливается режим самоподдержания температуры в плазменном. поршн е 9. Часть энергии из нагрузки 7 подают в систему инициирования 4 для повторения цикла работы.

Поршень 9, взаимодействуя с магнитным полем, тормозит набегающий поток и образует в нем область ударно сжатого газа 10, Регулируя режим работы изменением нагрузки 7 получают в области сжатого газа 10 давление и температуру, оптимальные для сгорания топлива, которое подается в нее через.топливные.форсунки 8 по мере продвижения области 10 вдоль камеры сгорания 2.

ел

с

00

о

СА

ел ю ел

Расчеты показывают, что за счет образования высокотемпературного плазменного поршня 9 и сжигания топлива при повышенной температуре повышается средняя температуру подвода тепла, что увеличивает удельную тягу и импульс двигателя. Например при числе Маха набегающего потока , индукции магнитного поля тл, достигается удельная тяга 820 .м/с, удельный импульс 36000 м/с по сравнению с удельной тягой 600 м/с и удельным импульсом 20700 м/с, получаемых при использовании обычных, известных устройств, т.е. камеры сгорания.

Экспериментально получены характеристики ПВРД при числах Маха набегающего потока М 5,0; 7,9, согласующиеся с расчетными результатами,,

Преимущества предложенного двигателя и способа его работы по сравнению с прототипом: повышаются удельные тяга и импульс двигателя за счет увеличения средней температуры подвода тепла, Созданы оптимальные условия сжигания топлива и сокращение длины камеры сгорания за счет подачи топлива в область ударно сжатого газа; возможно получения полезной энер- /2 10

0

5

0

5

гии с электрической нагрузки, а также регулирования режима работы двигателя при разных скоростях полета изменением нагрузки.

Формула изобретения

1. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель, содержащий воздухозаборник, камеру сгорания с топливными форсунками и сопло, отличающийс я тем, что, с целью повышения удельной тяги и импульса двигателя, камера сгорания снабжена системой инициирования плазменного поршня, электромагнитом и парой противолежащих электродов, подключенных к нагрузке.

2. Способ работы прямоточного воздушно-реактивного двигателя, включающий сжатие потока воздуха в воздухозаборнике, подачу его и топлива в камеру сгорания, о т- л и ч а ю щ и и с я тем. что, с целью повышения удельной тяги и импульса двигателя, на воздушный поток в камере сгорания воздействуют электромагнитной силой с образованием самоподдерживающего плазменного поршня и области ударно-сжатого воздуха перед поршнем, а топливо подают в последнюю.

Использование: авиационное двигате- лестроение. Сущность изобретения; камера сгорания снабжена генератором электромагнитной силы, состоящим из пары противолежащих электродов, подключенных к нагрузке, системы инициирования плазменного поршня и электромагнита. Подачу топлива в камеру сгорания осуществляют в область ударно-сжатого воздуха, возникающего перед поршнем, вверх по потоку. 1 ил.