способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления
Классы МПК: | F02K9/80 отличающиеся управлением величиной и направлением тяги |
Автор(ы): | Кехваянц В.Г. |
Патентообладатель(и): | Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-09-07 публикация патента:
27.01.1998 |
Использование: в реактивных двигателях летательных аппаратов. Сущность изобретения: способ создания тяги состоит в том, что в реактивном двигателе, включающем камеру сгорания и сопло (С), содержащее насадок, выполненный с определенными размерами, защищенными изобретением, ускоряют поток путем его сужения в дозвуковой части С и расширения на сверхзвуковом участке, в С создают несимметрию течения, а само С или его часть отклоняют на угол
=
arc tg Fy/Fx, величина которого зависит от Fx, Fy. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103005/945.gif)
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103031/177.gif)
Формула изобретения
1. Способ создания тяги реактивного двигателя, включающего камеру сгорания и сопло, заключающийся в ускорении потока путем его сужения в дозвуковой части сопла и расширения на сверхзвуковом участке, отличающийся тем, что в сопле создают несимметрию течения, а само сопло или часть его отклоняют на угол![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103005/945.gif)
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103031/177.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к авиационно-ракетной технике, в частности к реактивным двигателям летательных аппаратов. Проблема увеличения тяги двигателей является одной из важных задач при проектировании летательных аппаратов. Необходимое для получения тяги ускорение выбрасываемой струи можно получать с помощью различных способов воздействий на поток, расходного, теплового, механического (Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика, М., 1969, с. 188-194). Недостатком этих способов и устройств ускорения потока и создания тяги является сложность их реализации (Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей, М., 1980, с. 16). Известен способ, принятый за прототип, ускорения потока путем геометрического воздействия на него (Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика, М., 1969, с. 190). Недостатком этого способа является то, что при таком воздействии не используется кинетическая энергия истекающей струи. Задачей изобретения является увеличение тяги реактивного двигателя. Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение тяги реактивного двигателя за счет использования кинетической энергии истекающей струи. Указанный технический результат достигается тем, что в реактивном двигателе, включающем камеру сгорания и сопло, ускоряют поток путем его сужения в дозвуковой части сопла и расширения на сверхзвуковом участке, в сопле создают несимметрию течения, а само сопло или часть его отклоняют на угол![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103005/945.gif)
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103031/177.gif)
создают несимметричное течение в сопле,
отклоняют сопло или часть его так, чтобы вектор результирующей тяги был направлен параллельно оси симметрии камеры сгорания. Известно устройство, принятое за прототип, для получения и управления вектором тяги двигателя путем геометрического воздействия на поток, которое включает камеру сгорания, сходящийся дозвуковой и расходящийся сверхзвуковой участки сопла, механизм поворота сопла (Н.Ф. Краснов, В.Н. Кошевой, В.Ф. Захарченко и др. Основы прикладной аэрогазодинамики, кн. 2, М., 1991, c. 263). Недостатком этого устройства является то, что оно не использует кинетическую энергию истекающей струи. Задачей изобретения является увеличение тяги реактивного двигателя. Техническим результатом изобретения является увеличение тяги двигателя за счет несимметричного распределения давления по стенкам сопла. Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем камеру сгорания, расчетное сопло со сходящимся дозвуковым и расходящимся сверхзвуковым участками, механизм поворота сопла или его части, сопло в диапазоне расчетных чисел Маха 1<М<3 дополнено насадком, состоящим из симметричной части длиной lc = (0-2)Dкр (Dкр -диаметр критического сечения расчетного сопла) для получения перерасширенного течения в сопле, и несимметричной части с длиной lн = (0,5-3)Dкр, выполненной со ступенчатым или(и) косым срезом выходного сечения, причем сопло или его часть повернуты так, чтобы вектор результирующей тяги на крейсерском режиме совпадал с осью симметрии камеры сгорания. При исследовании по патентной и научно-технической литературе не обнаружены решения с признаками, сходными с отличительными признаками заявленного способа и устройства. На фиг.1 представлена принципиальная схема одного из возможных устройств для осуществления предлагаемого способа увеличения тяги двигателя; на фиг.2 - основные варианты насадков к соплам; на фиг.3 - результаты приближенного расчета величин осевого и бокового компонентов тяги и модуля результирующей тяги для одного из вариантов реактивного двигателя. Устройство для увеличения тяги двигателя (фиг.1) содержит камеру сгорания 1, сходящийся дозвуковой участок 2, расходящийся сверхзвуковой участок 3, насадок, состоящий из симметричной 4 и несимметричной 5 частей, механизм для отклонения сопла или его части 6. Несимметричный участок может быть выполнен с косым (фиг.2, а) или со ступенчатым (фиг.2, б) срезами, или с комбинацией косого и ступенчатого срезов (фиг.2, в). Косой срез (фиг.2, а) характеризуется углом
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103538/977.gif)
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103538/977.gif)
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103070/916.gif)
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103005/945.gif)
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103005/945.gif)
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103538/2103538-2t.gif)
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103538/2103538-3t.gif)
Fy2 > 2Fp
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103070/916.gif)
что можно преобразовать к виду
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103061/920.gif)
Как показывают результаты приближенных расчетов, представленных на фиг. 3, соотношение (1) можно выполнить соответствующим выбором параметров Ма,
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103061/920.gif)
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103538/2103538-4t.gif)
Fx - осевой компонент результирующей тяги двигателя,
Fy - боковой компонент результирующей тяги двигателя,
![способ создания тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления, патент № 2103538](/images/patents/368/2103005/945.gif)
Ро - давление торможения в форкамере сопла,
Рн - давление окружающей среды,
Fp - тяга двигателя с расчетным для данного перепада Ро/Рн симметричным соплом,
nx - локальная степень нерасчетности сопла. Видно, что потери осевого компонента тяги составляют 0,5-3% тяги расчетного сопла, в то время как величины боковых сил доходят до 35-70%, что позволяет получить результирующую тягу, превосходящую по модулю величину тяги расчетного сопла на 5-20%. Предлагаемое изобретение может найти применение в ракетных двигателях, в авиационных двигателях, в частности в двигателях самолетов укороченного или вертикального взлета и посадки.
Класс F02K9/80 отличающиеся управлением величиной и направлением тяги