Воздушно-реактивный двигатель Советский патент 1993 года по МПК F02K7/10 

Изобретение относится к воздушно-реактивным установкам, преимущественно двигателям, в основе непрерывного рабочего цикла которых используется индуцирование воздуха в двигатель с помощью эжектирования и рециркуляции части рабочего тела в полузамкнутом цикле.

Цель изобретения - повышение КПД цикла, расширение диапазона режимов работы, улучшения габаритно-масддвых характеристик.

Устройство непрерывного цикла и, следовательно, имеет больший расход воздуха и тягу. Непрерывные циклы производительнее, тише в работе, компактнее, с меньшим весом. Известная многорежимность вихревых эжекторов, на основе цикла которых выполнен двигатель, сообщает и двигателю многорежимность в работе.

Повышение КПД цикла достигается несколькими факторами.

Так, всасывание по оси в разреженный центр вихря и плавная раскрутка холостого потока на смешивание - уменьшает потери на всасывание. В прототипе всасывание осуществляется с периферии к центру и центробежная сила вихря создает противодавление всасыванию. Степень сжатия вихревых эжекторов выше, чем прямоструй- ных, на основе которых работает прототип и известно, что от степени сжатия экономичность зависит в решающей степени.

Из теории вихревых труб известно, что отвод газа из вращающегося вихря по центру и из периферии создает вихревой эффект Ранка, заключающийся в том, что на сжатие в диффузор с периферии поступает газ с большей кинетической энергией. А это повышает степень сжатия и КПД работы

а к ос о

к

СА

диффузора. При этом уменьшается потребная часть газа, отбираемая в диффузор на сжатие и большая часть газа направляется в сопло для срабатывания в полезную работу.

Компактность установки снижает гидравлические потери на трение. Все факторы дополняют друг друга и существенно повышают КПД цикла.

На чертеже изображена схема ВРД в разрезе.

ВРД содержит обечайку 1, образующую камеру смешения 2, входное устройство, содержащее диафрагму 3 и трубу 4, смонтированную в диафрагме, решетка из активных сопел 5, смонтированных снаружи камеры смешения тангенциально на ее входе, ради- ально-осевой или радиальный, например безлопаточный (щелевой) диффузор 6, смонтированный снаружи камеры смешения 2 на ее выходе, камеру сгорания 7, выполненную в обечайках диффузора 6 снаружи камеры смешения 2, и на входе в активные сопла 5. Выходное сопло 8 содержит спрямляющий аппарат 9 на входе и, подвижное по оси, центральное тело 10.

Активные сопла срабатывают высокотемпературный газ и высокоскоростными тангенциальными струями создается вихрь в камере смешения 2. Энергия импульса сопл аккумулируется в вихре. Внутри вихря создается разрежение и через трубу 4 воздух засасывается по оси внутрь двигателя. Суммарный поток на выходе разделяется на две части: одна меньшая часть поступает в диффузор 6, сжимается и поступает в камеру сгорания 7, куда подается топливо и про0

5

0

5

0

5

исходит процесс горения. Высокотемпературный газ поступает в активные сопла 5, срабатывает подведенный теплоперепад и за счет полученной энергии импульса в соплах 5 поддерживается вращение вихря. Другая часть суммарного потока на выходе из камеры смешения 2 поступает в спрямляющий аппарат 9, раскручивается и выходит через сопло 8, Реактивная тяга создается в спрямляющем аппарате 9 и в сопле 8. Центральное тело 10 перемещается по оси, изменяет критическое сечение сопла 8 для оптимальной работы на всех режимах.

Формула изобретения Воздушно-реактивный двигатель, содержащий входной безлопаточный радиаль- но-осевой диффузор, кольцевую камеру сгорания, расположенную в обечайке двигателя, вихревую камеру смешения, выходное реактивное сопло с центральным телом и со спрямляющим аппаратом, перепускной канал для забора воздуха в камеру сгорания в сечении перед соплом, отличающий- с я тем, что, с целью повышения КПД, расширения диапазона режимов работы, улучшения габаритно-массовых характеристик и регенеративного подогрева воздуха на входе в камеру сгорания, входной диффузор снабжен цилиндрическим насадком, скрепленным с выходным сечением камеры сгорания диафрагмой, на выходе из камеры сгорания и входе в камеру смешения тангенциально к оси установлены активные сопла, а центральное тело сопла установлено по оси двигателя с возможностью перемещения.

Использование: авиадвигателестрое- ние. Сущность изобретения: компрессор выполнен в виде газоструйного вихревого эжектора, камера смешения 2 которого образована цилиндрическим насадком 4 воз- духозаборного устройства и корпусом- обечайкой 1 двигателя, внутри которой размещена кольцевая камера сгорания 7 (КС) с кольцевой решеткой тангенциальных сопел 5 на входе в камеру смешения. Поджатие и подвод воздуха в камеру сгорания осуществляется посредством радиально-осевого диффузора 6, размещенного на входе в осе- симметричное сопло 8 с центральным телом 10 и спрямляющим аппаратом 9. Продукты сгорания из КС, поступающие через тангенциальные сопла 5 в камеру смешения создают устойчивый вихрь, который засасывает, подогревает и сжимает наружный воздух, часть которого поступает на вход в КС, а другая часть через спрямляющий аппарат покидает двигатель, создавая реактивную тягу. 1 ил.