DE3642654C2 - Treibstoffeinspritzsystem für Staustrahltriebwerke - Google Patents

Treibstoffeinspritzsystem für Staustrahltriebwerke

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    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Description

Die Erfindung betrifft Staustrahltriebwerk, das eine Verbrennungskammer ohne Flammenhalter enthält, und ein Treibstoffeinspritzsystem für Staustrahltriebwerke gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Unter dem Begriff Treibstoff wird hierbei flüssiger oder gasförmiger Treibstoff verstanden. Die Erfindung betrifft das Einspritzsystem selbst allgemein und in der Anwendung und schließlich eine von einem derartigen Staustrahltriebwerk angetriebene Rakete.
Die Schrift US 4.539.811 offenbart ein Treibstoffeinspritzsystem für Staustrahltriebwerke mit einer Verbrennungskammer 12, die sich in eine Düse öffnet. An der Peripherie des geschlossenen Endes der Kammer 12 ist eine Anzahl von Lufteintrittskanälen 13 bis 16 angeordnet, die mit Treibstoffeinspritzvorrichtungen 20 versehen sind. Der Einströmwinkel zwischen der Mittenachse der Brennkammer 12 und den Mittenachsen der Lufteintritts­ kanäle ist relativ klein, so daß zu erwarten ist, daß ein nahezu laminarer Verlauf der Einzelströmungen vorliegt und eine Verwirbelung der Einzelströmung ausbleibt. Das wiederum führt zu ungünstigen Verteilungen der Verbrennungsenergie in der Brennkammer. Zur Verbesserung des Verbrennungsablaufs sind an den Übergängen der Lufteintrittskanäle in die Brennkammer Flammenhalterelemente vorgesehen.
Moderne Staustrahltriebwerke, insbesondere solche für Raketen, weisen eine Verbrennungskammer auf, an deren Einlaß die Strahlen der Frischluft getrennt werden, um eine Verbrennung aufrechtzuerhalten. Eine derartige Verbrennungskammer mit einer Verwirbelung hat den Vorteil, kürzer zu sein als Kammern ohne Verwirbelung und - im Gegensatz zu letzterem - ist es nicht notwendig, Flammenhalter im Inneren zur Stabilisierung und Aufrechterhaltung der Verbrennung in kontinuierlichen Betriebsbedingungen vorzusehen.
Die Verwirbelungs-Verbrennungskammer hat weiterhin den Vorteil, daß sie - wie erwähnt - einerseits kürzer ist und andererseits es dadurch, daß keine Flammenhalter notwendig sind, möglich macht, Treibstoff in der Kammer anzuordnen zur Sicherung der Beschleunigung der Rakete bis zur Marschgeschwindigkeit, wobei das Staustrahltriebwerk dann den Antrieb der Rakete übernimmt. Hieraus ergibt sich eine beträchtliche Volumen- und Gewichtseinsparung für die Rakete.
Bei dieser Triebwerksart sind Lufteinlässe vorgesehen, die sich zur Peripherie oder zum vorderen Ende der Kammer öffnen, um auf diese Weise ein Eintreten von Luft zu gewährleisten, und sie öffnen sich im Zentrum der Verbrennungskammer mit einem großen Winkel in bezug auf die Längsachse. Durch diese Ausbildung wird eine starke Verwirbelung des Gasflusses in der Kammer erreicht mit Zonen eines scheinbaren, quasi Stillstandes (Staues). Da jedoch die Notwendigkeit besteht, das Triebwerk mit unterschiedlichen Treibstoffanreicherungen - bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Höhen - arbeiten zu lassen, zeigte es sich, daß der Wirkungsgrad des Triebwerkes variabel ist und daß andererseits bestimmte Vibrationsformen der Verbrennung in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeits-Höhen-Anreicherungsbereich der Rakete auftreten.
Einige dieser Vibrationen sind für die Widerstandsfähigkeit des thermischen Schutzes der Verbrennungskammer und von bestimmten Einrichtungen der Rakete schädlich.
Bei modernen Staustrahltriebwerken sind beispielsweise Vibrationen mit niedrigen Frequenzen (von einigen hundert Hertz) anzutreffen, und sie werden bei niedriger Intensität toleriert, wie auch Vibrationen mit hoher Frequenz (von 1000 bis zu einigen Tausend Hertz), und diese führen dann aber zu schnellen Zerstörungen des inneren thermischen Schutzes der Kammer.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen einwandfreien Betrieb des Antriebes einer Rakete mit einem Staustrahltriebwerk zu sichern, wobei das Auftreten und Bestehenbleiben von Vibrationen durch die Verbrennung, die schädlich sind für Komponenten der Rakete (insbesondere für den thermischen Innenschutz der Verbrennungskammer) zu vermeiden, und zwar unter allen Geschwindigkeits- und Höhenbedingungen des Fluges sowie den benötigten Schubbedingungen.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen im Kennzeichen des Patentanspruches 1.
Vorzugsweise Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird die Einspritzung des Treibstoffes ständig kontrolliert, und von den bestimmten Verbrennungspunkten wird die Amplitude der Strömungsrate des Treibstoffes an jedem dieser Punkte moduliert, so daß die gesamte Durchflußleistung den anvisierten Bedingungen des Schubes und der Mischung entspricht. Auf diese Weise wird eine optimale Arbeitsweise der Verbrennungskammer des Staustrahltriebwerkes erreicht, ohne daß schädliche Vibrationen auftreten, und zwar durch eine ständig kontrollierte Quote der Treibstoffdurchflußrate zwischen einigen Orten der Düsen bestimmt als Funktion des Verbrennungsphänomens, wobei die Verteilung der Durchflußleistung von der Entwicklung der Anreicherung und des Druckes in der Verbrennungskammer abhängt.
Durch Versuche wurde nachgewiesen, daß die Vergasung im Zentrum der Verbrennungskammer von der Steuerung oder Kontrolle der Vibrationen der Verbrennung abhängt. Sie waren daher imstande, die Veränderungen der Bedingungen der Treibstoffeinspritzung als Funktion des Gemisches, der Geschwindigkeit und der Flughöhe der Rakete zu definieren, so daß damit die Möglichkeit bestand, die schädlichen Vibrationen der Verbrennung zu eliminieren oder wenigstens beträchtlich zu verringern, wobei sich aber auch eine Arbeitsweise mit zufriedenstellendem Wirkungsgrad der Verbrennung im ganzen in Frage kommenden Bereich ergab. Es ergab sich ferner, daß nur zwei bestimmte Orte der Einspritzung ausreichen, um die oben erwähnten optimalen Bedingungen zu erreichen.
Einer dieser Orte, der nachfolgend als allgemeine oder gemeinsame Zone bezeichnet wird, wird durch das Volumen des vorderen Teiles allgemein in der Form eines sphärischen Domes in der Verbrennungskammer gebildet, während der andere durch die Zusammenstellung der Zonen, nachfolgend als spezifische Zonen bezeichnet, gebildet wird, die an der Peripherie der Kammer stromabwärts der Öffnung der Luftkanäle angeordnet sind. Im allgemeinen ist die Anzahl der spezifischen Zonen gleich der Anzahl dieser Luftkanäle.
Die erfindungsgemäße Lösung der obenstehenden Probleme besteht somit darin, daß
  • - der Treibstoff an zwei ausgeprägten Orten eingespritzt wird, an denen die Mischung mit Luft und die Verbrennung stattfinden, daß
  • - die eingespritze Treibstoffmenge an den zwei Orten als Funktion der grundsätzlichen Betriebsparameter der Verbrennungskammer angepaßt wird wie dem Treibstoffgemisch, der Flughöhe und der Mach-Zahl.
Alle ersten Düsen sollen vorzugsweise gemeinsam mit Treibstoff versorgt werden, und zwar unter einem einzigen Verteilungskreis, und dasselbe gilt für die zweiten Düsen.
Das erfindungsgemäße Einspritzsystem kann ein Ventil zur Regulierung der an die Verbrennungskammer abgegebenen Gesamttreibstoff-Durchflußrate enthalten und ein Ventil zur Verteilung dieses Gesamtflusses zwischen den Verteilungskreisen bzw. den ersten und zweiten Düsen.
Diese Regulierungs- und Verteilungsventile werden vorzugsweise rechnergesteuert.
Nach einer vorzugsweisen Ausführung enthält das Verteilerventil einen einzigen Treibstoffeinlaß und zwei Auslässe mit variablen Öffnungen, wobei die eine der Öffnungen sich vergrößert, wenn die andere kleiner wird und umgekehrt.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert werden. Dabei zeigt:
Fig. 1 schematisch im Längsschnitt eine Rakete mit einem Staustrahltriebwerk bekannter Art, auf das die Erfindung angewandt wird.
Fig. 2 schematisch das erfindungsgemäße Einspritz­ system,
Fig. 3 im Diagramm die Änderung des Wirkungsgrades des Triebwerkes als Funktion der Anreicherung des Treibstoffes und der Verteilung des Treibstoffes zwischen den ersten und zweiten Düsen,
Fig. 4 im Diagramm den Bereich der Vibrationen als Funktion der Anreicherung des Treibstoffes und der Verteilung des Treibstoffes zwischen den ersten und zweiten Düsen,
Fig. 5 einen axialen Schnitt durch einen Treibstoff­ verteiler zwischen den ersten und zweiten Düsen,
Fig. 6 eine Ansicht des Treibstoffverteilers nach Fig. 5,
Fig. 7 einen schematischen axialen Schnitt mit einem Beispiel für die Einfügung des Injektors in einen Luftkanal und
Fig. 8 eine schematische Ansicht entlang der Linien VIII-VIII in Fig. 7.
In den Zeichnungen ist in Fig. 1 eine Rakete 1 dargestellt, die von einem Staustrahltriebwerk 2 bekannter Art angetrieben wird, um das es bei der vorliegenden Erfindung geht.
Die Rakete 1 weist einen Körper 3 auf, der unter anderem die konventionellen Geräte und Ladungen (die hier nicht gezeigt sind) enthält sowie einen Treibstofftank 4 zur Versorgung des Triebwerkes 2, das am rückwärtigen Ende des Körpers 3 angeordnet ist.
Das Triebwerk 2 besteht aus einer Verbrennungskammer 5, die am rückwärtigen Ende in einer Ausstoßdüse 6 mündet und die in Richtung zum vorderen Ende mit einer Vielzahl - n - von Luftkanälen 71, 72... 7i, 7j... 7n verbunden ist. In Fig. 1 sind lediglich die Luftkanäle 7i und 7j sichtbar. Die Anzahl - n - kann beispielsweise gleich 4 sein.
Die Luftkanäle 7i, 7j sind an der Peripherie des Körpers angeordnet und fest mit diesen verbunden. Jeder von ihnen weist in Richtung zum vorderen Ende einen Lufteinlaß 8i auf und öffnet sich in Richtung zum rückwärtigen Ende in den vorderen Bereich 9 der Verbrennungskammer 5 mit der entsprechenden Öffnung 10i.
Dieser vordere Bereich 9 der Verbrennungskammer 5 ist vorzugsweise im wesentlichen sphärisch ausgebildet. In jedem Luftkanal 7i ist ein Bogen 11i vorgesehen, der diesen Teil, der mit dem Körper 3 verbunden ist, mit der entsprechenden Öffnung 10i der Verbrennungskammer 5 verbindet, so daß sich jeder Luftkanal 7i mit einem großen Winkel a bezogen auf die X-X Achse der Rakete 1 und des Triebwerkes 2 öffnet. In jedem Kanal 7i ist in der Nähe der entsprechenden Öffnung 10i eine Treibstoffeinspritzeinrichtung 12i vorgesehen. Die einzelnen Einrichtungen 12i werden von einer Treibstoffzuführung 13 gesteuert, die sich im Körper 3 und verbunden mit dem Tank 4 befindet.
An der inneren Wand der Verbrennungskammer 5 ist vorzugsweise ein thermischer Schutzüberzug 14 vorgesehen.
Die Rakete 1 arbeitet wie folgt:
Anfänglich arbeitet das Triebwerk 2 nicht, und die Rakete 1 wird durch eine sich verbrauchende Einheit 15, (z. B. einem Feststoffantrieb), die innerhalb der Verbrennungskammer 5 angeordnet ist, bewegt. Wenn diese Einheit 15 arbeitet, sind die Luftkanäle am Einlaß der Verbrennungskammer 5 verschlossen, und eine Beschleunigungsdüse (nicht gezeigt), die kleiner ist als die des Staustrahltriebwerkes, befindet sich in Position am Auslaß der Kammer. Am Ende der Laufzeit der Antriebseinheit 15 werden der Lufteinlaßverschluß und die Beschleunigungsdüse abgestoßen, und die Luft tritt (Pfeil F) in den Luftkanal 7i durch die Öffnung 8i ein und gelangt in die Verbrennungskammer 5. Am Ende dieses Einsatzes der sich verbrauchenden Antriebseinheit 15 liefert die Einrichtung 13 an die Einspritzeinrichtung 12i Treibstoff und dieser wird gezündet. Damit beginnt das Staustrahltriebwerk zu arbeiten und übernimmt den weiteren Vortrieb der Rakete 1. Wie in der Fig. 2 schematisch dargestellt, enthält die Verbrennungskammer 5 eine Mehrzahl von Lufteinlässen, und während des Betriebes des Triebwerkes 2 treten in der Verbrennungskammer 5 charakteristische Zonen, sogenannte Rezirkulationszonen, auf, in denen die Stabilisierung der Flamme durch einen relativen Stau des Gasflusses gefördert wird.
Hierbei handelt es sich:
  • - um die Zone 16, die gegenüber der Düse 6 und zwischen dem sphärischen vorderen Bereich 9 und der Öffnung 10i des Luftkanales 7i auftritt und
  • - um eine Mehrzahl - n - von Zonen 17i, wobei jede dem Luftkanal 7i zugeordnet und nahe der Wand der Verbrennungskammer 5 stromabwärts der entsprechenden Öffnung 10i angeordnet ist.
Von der Anmelderin wurde nun festgestellt, daß die Leistungen der Verbrennungskammer 5 des Triebwerkes 2 von der Treibstoffzufuhr zu den Zonen 16, 17 1 bis 17 n abhängen. Dementsprechend wird eine getrennte Karburierung zwischen diesen Zonen gemäß der Erfindung vorgesehen.
Wie sich aus der Fig. 2 ergibt, enthält jede einzelne Treibstoffeinrichtung 12i:
  • 1. wenigstens eine erste Düse 18 1 am inneren Teil 19 (Innenverkrümmung des Bogens 11i) des entsprechenden Luftkanales 7i, wobei dieser innere Teil 19 den Bereich der Innenwand dieses Luftkanales nahe der Öffnung 10i und zur Achse X-X darstellt,
  • 2. wenigstens eine zweite Düse 18 2 am außen Teil 20 (Außenkurve der Krümmung 11i) des entsprechenden Luftkanales 7i, wobei dieser äußere Teil den Bereich der Innenwand des Luftkanales darstellt, der nahe der Öffnung 10i, aber entfernt der Achse X-X liegt.
Alle ersten Düsen 18i liefern gemeinsam Treibstoff in die Zone 16, während jede der zweiten Düsen 18 2 Treibstoff in ihre spezifische Zone 17i liefert.
Die ersten Düsen 18 1 werden gemeinsam mit Treibstoff durch die Einrichtung 13 über einen Verteilerkreis 21 versorgt. Entsprechend werden die zweiten Düsen 18 2 gemeinsam mit Treibstoff durch die Einrichtungen 13 über den Verteilerkreis 22 versorgt.
die Treibstoffmenge, die in jedem Moment in die Verbrennungskammer 5 eingespritzt wird, muß natürlich der geeigneten Anreicherung, die vom Triebwerk in diesem Augenblick benötigt wird, entsprechen, und ist eine Funktion der Flugbewegung der Rakete 1 (Beschleunigung, Mach-Zahl, Höhe, Bogen, Steigung, Sinken usw.).
Das Zuführungs- und Regulierungssystem 13 gemäß der Erfindung enthält einen Computer 23, ein Ventil 24 zur Regulierung des Gesamttreibstoff-Flusses und ein Ventil 24 zur Verteilung dieses Gesamttreibstoff-Flusses auf die ersten Düsen 18 1 und die zweiten Düsen 18 2 über die entsprechenden Kreise 21 und 22.
Der Rechner 23 bestimmt in jedem Moment als Funktion der vom Triebwerk geforderten Bedingungen die Stellung der Ventile 24 und 25, d. h. die Gesamtdurchfluß-Rate, die an die Verbrennungskammer gegeben werden muß und die Verteilung zwischen den Zonen 16 und 17i.
Um die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Systemes zu erläutern, sei anhand von Fig. 3 folgendes ausgeführt:
  • - R bezeichnet die Einstellung des Treibstoffes für die Verbrennungskammer 5 durch die Einrichtung 13; diese Einstellung R ist definiert als das Verhältnis
    wobei f das Verhältnis
    ist und fs der Wert von f für ein stöchiometrisches Luft/Treibstoff-Gemisch.
  • - Mc ist der Wirkungsgrad der Verbrennung in der Verbrennungskammer 5 und
  • d ist das Verhältnis in einem gegebenen Augenblick zwischen der Gesamttreibstoffmenge, die durch die zweiten Düsen 18 2 bzw. die ersten Düsen 18 1 eingespritzt wird.
Wenn für einen bestimmten konstanten Wert des Verhältnisses d die Veränderung des Wirkungsgrades der Verbrennung Mc als Funktion der Einstellung R aufgezeichnet wird, dann wird eine Kurve L erhalten, die einen durch ein Maximum verbundenen ansteigenden und abfallenden Bereich aufweist.
Daraus ergibt sich, daß dann, wenn die Veränderung des Wirkungsgrades der Verbrennung Mc als Funktion der (Gemisch)Einstellung R für eine Mehrzahl von bestimmten konstanten Werten d1, d2, ... des Verhältnisses d aufgetragen wird, die in Fig. 3 gezeigte Kurvenschar L1, L2, ... erhalten wird.
Diese Fig. 3 zeigt, daß die Kurven L mit steigendem d sich zu höheren R-Werten verlagern, daß aber die Maxima von Mc im wesentlichen für alle Kurven gleich sind. Mit anderen Worten, der momentane Wert von Mc entspricht einer Einstellung R, die umso größer ist, je größer das Verhältnis d ist.
Wenn in einem Koordinatensystem mit R als X-Achse und d als Y-Achse der Vibrationsbereich D für das Triebwerk dargestellt werden soll, so ergibt sich das Schema nach Fig. 4. Ein Vergleich der Diagramme 3 und 4 zeigt, daß dann, wenn der Rechner 23 die Ventile 24 und 25 so steuert, daß der in die Verbrennungskammer 5 eingeblasene Treibstoff einer Gesetzmäßigkeit folgt entsprechend K in Fig. 4, daß dann das Triebwerk mit gutem Wirkungsgrad und ohne Vibrationen arbeitet.
Dementsprechend enthält der Rechner 23 eine oder mehrere Kurven K gespeichert, die durch Versuche ermittelt worden sind und steuert die Ventile 24 und 25 in optimaler Weise, soweit es das Triebwerk 2 angeht.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Ausbildung des Ventiles 25 zur Verteilung des Gesamttreibstoff-Flusses, der durch ein Regulierventil 24 bekannter Bauart abgegeben wird.
Bei dieser Ausführung besitzt das Verteilerventil 25 ein zylindrisches Gehäuse 26 mit einem axialen Einlaß 27 und zwei lateralen Auslaßfenstern 28 und 29. Der Einlaß 27 ist mit dem Auslaß des Regulierventiles 24 verbunden, während die lateralen Auslaßfenster 28, 29 an die entsprechenden Kreise 21 und 22 angeschlossen sind, die die ersten und zweiten Düsen 18 1 und 18 2 versorgen.
Innerhalb des zylindrischen Gehäuses 26 ist um die Achse dieses drehbar ein Ventil 30 angeordnet mit einem Einlaß 31 (ausgerichtet zum Einlaß 27) und mit lateralen Schlitzen 32 und 33, deren Stellung in bezug auf die Fenster 28, 29 von der Winkelstellung des Ventiles 30 in bezug auf das Gehäuse 26 abhängt. Die lateralen Schlitze 32 und 33 sind beispielsweise (Fig. 6) triangelförmig ausgebildet. Die Schlitze 32 und 33 sind so angeordnet, daß sie einerseits teilweise das Fenster 28 und 29 (weiße Teile in Fig. 6) gegenüberliegen und teilweise von der Wand des Gehäuses 26 (dunkle Teile in Fig. 6) abgedeckt sind und andererseits, daß dann, wenn der abgedeckte Teil der Schlitze 32 (oder 33) zunimmt infolge der Drehung des Ventiles 30, daß dann der abgedeckte Teil 33 (oder 32) im selben Maße abnimmt. Auf diese Weise variiert der Durchgangsbereich des Ventiles 25 zum Kreis 21 und zum Kreis 22 entgegengesetzt.
Die Triangelform der Schlitze 32 und 33 sichert die Linearität des Flußverhältnisses als Funktion des Drehwinkels des Ventiles 30.
Damit ist als Funktion des Drehwinkels des Ventiles 30 die Verteilung des Gesamtflusses vom Ventil 24 zwischen den ersten Düsen 18 1 und den zweiten Düsen 18 2 in jedem Moment bekannt.
Eine nicht gezeigte Betätigungseinrichtung, z. B. elektromechanisch bewegt (dreht) das Ventil über den Ring 34.
Die Fig. 7 und 8 zeigen schematisch eine Ausführung der Einspritzeinrichtung 12i, in der zwei erste Düsen 18 1 und zwei zweite Düsen 18 2 vorgesehen sind. Die Anzahl der Düsen kann selbstverständlich unterschiedlich sein. Der wesentliche Punkt ist, daß unter Berücksichtigung des zirkulierenden Gasflusses in dem Luftkanal 7i die ersten Düsen 18 1, die Zone 16 und die zweiten Düsen 18 2 die Zone 17i versorgen.
Dank der Erfindung wurde eine moderne Verbrennungskammer für Raketen, die ein Staustrahltriebwerk enthalten, geschaffen, und zwar durch Modulierung der Treibstoffrate zwischen zwei oder mehr Aufbauten von Düsen als Funktion der energetischen und vibrationsbezogenen Charakteristiken, die sich aus der Verbrennung in der Kammer ergeben.
Damit konnte
  • a) der Wirkungsgrad der Verbrennung auf einem optimalen Wert gehalten werden,
  • b) das Auftreten und das Beibehalten von Vibrationen, die sich schädlich auf die Struktur, insbesondere den thermischen Schutz der Kammer auswirken, vermieden werden und
  • c) die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit der Rakete verbessert werden.

Claims (4)

1. Staustrahltriebwerk, das eine Verbrennungskammer (5) ohne Flammenhalter enthält, welche sich nach außen über eine Düse (6) öffnet und in die sich, schräg zur Achse (x-x) der Verbrennungskammer und an der Peripherie des geschlos­ senen Endes abgewandt von der Düse (6), eine Vielzahl von Lufteintrittskanälen (7) öffnet, von denen mindestens einige mit einer individuellen Treibstoffeinspritz­ einrichtung (12) nahe den Öffnungen (10) der entsprechenden Kanäle (7) in die Verbrennungskammer (5) ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lufteintrittskanäle (7) zu der Mittenachse der Verbrennungskammer (5) unter einem solchen Winkel (a) verlaufen, der hinreichend groß ist, daß sich in der Kammer (5) eine erste Zirkulationszone (16) an dem geschlossenen Ende der Verbrennungskammer (5) entgegen der Düsenöffnung und zwischen den Öffnun­ gen (10) der Lufteintrittskanäle (7) und eine Vielzahl von zweiten Zirkulationszo­ nen (17) ausbilden, welche sich an der Wandung der Verbrennungskammer (5) stromabwärts der Öffnungen (10) der Lufteintrittskanäle (7) befindenden,
daß jede individuelle Treibstoffeinspritzeinrichtung (12) mindestens einen ersten Injektor (18 1) enthält, der am inneren Teil des Lufteintrittskanals (7) angeordnet ist und die erste Zirkulationszone (16) mit Treibstoff versorgt,
daß jede individuelle Treibstoffeinspritzeinrichtung (12) mindestens einen zweiten Injektor (18 2) enthält, der am äußeren Teil des Lufteintrittskanals (7) angeordnet ist und die zweiten Zirkulationszonen (17) mit Treibstoff versorgt, daß eine Zuführanordnung (13) zur Belieferung aller ersten Injektoren (18 1) und aller zweiten Injektoren (18 2) mit Treibstoff vorgesehen ist, die eine Anordnung zur Steuerung des Gesamtflusses und eine Anordnung zur Aufteilung des Treibstof­ fes für die Brennkammer (5) auf die ersten (18 1) und zweiten Injektoren (18 2) ent­ hält.
2. Staustrahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführanordnung (13) ein erstes Ventil (24) zur Steuerung des Gesamt­ flusses des Treibstoffs, der zur Verbrennungskammer (5) fließt, und ein zweites Ventil (25) zur Aufteilung des Gesamtflusses zwischen einem ersten (21) und zweiten Verteilerkreis (22) bzw. zur Versorgung der ersten (18 1) und zweiten In­ jektoren (18 2) aufweist.
3. Staustrahlwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Computer (23) zur Steuerung des ersten (24) und zweiten Ventils (25) vorgesehen ist.
4. Staustrahltriebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil (25) zur Aufteilung des Gesamtflusses des Treibstoffs ei­ nen einzigen Treibstoffeinlaß (27) und zwei Auslässe (28, 29) von veränderbarem Querschnitt besitzt, wobei der Querschnitt des einen Auslasses sich bei Umsteue­ rung verkleinert, wenn der Querschnitt des anderen Auslasses sich vergrößert und umgekehrt.
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GB (1) GB2184225B (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2629136B1 (fr) * 1985-09-17 1990-11-09 Aerospatiale Statoreacteur pourvu d'une pluralite de manches d'alimentation en air carbure et missile pourvu d'un tel statoreacteur
US5168698A (en) * 1991-04-22 1992-12-08 General Electric Company Fuel manifold system for gas turbine engines
US5386851A (en) * 1993-06-28 1995-02-07 General Electric Company Two dimensional modulated burner staging valve
GB9818529D0 (en) * 1998-08-25 1998-10-21 Boc Group Plc Variable stoichiometric combustion
FR2819556B1 (fr) * 2001-01-12 2003-04-04 Aerospatiale Matra Missiles Systeme d'obturation pour un orifice d'un conduit, en particulier pour un orifice d'une voie d'introduction d'air dans la chambre de combustion d'un statoreacteur
DE102007010349B4 (de) * 2007-03-03 2009-07-09 Lfk-Lenkflugkörpersysteme Gmbh Ventilsteuereinheit für Staustrahlantrieb sowie Lenkflugkörper mit einer solchen Ventilsteuereinheit
CN102278232B (zh) * 2011-05-26 2014-05-28 南京航空航天大学 改进的超燃燃烧室及其旋流器的设计方法
CN109540526B (zh) * 2018-12-09 2021-10-15 西安航天动力试验技术研究所 一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射***

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2716329A (en) * 1952-08-01 1955-08-30 David R Lunger Jet engine
US4499735A (en) * 1982-03-23 1985-02-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Segmented zoned fuel injection system for use with a combustor
US4539811A (en) * 1982-01-27 1985-09-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Multi-port dump combustor

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2636553A (en) * 1949-11-08 1953-04-28 Rolls Royce Fuel system for gas turbine engines and the like with main and pilot fuel injectors
FR1109645A (fr) * 1954-08-09 1956-01-31 Snecma Propulseur à réaction destiné notamment aux engins téléguidés
US3020717A (en) * 1958-01-16 1962-02-13 North American Aviation Inc Uniform fuel-air ratio fuel injection system
GB1102572A (en) * 1964-06-06 1968-02-07 Bristol Siddeley Engines Ltd Jet propulsion engines
US3802192A (en) * 1972-10-04 1974-04-09 Us Air Force Integral rocket-ramjet with combustor plenum chamber
US4327886A (en) * 1972-11-30 1982-05-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Integral rocket ramjet missile
FR2257789A1 (en) * 1973-07-27 1975-08-08 Onera (Off Nat Aerospatiale) Propulsive unit for missile - has jet and rocket with coaxial discharges axially displaced from each other
US4441312A (en) * 1979-06-22 1984-04-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Combined cycle ramjet engine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2716329A (en) * 1952-08-01 1955-08-30 David R Lunger Jet engine
US4539811A (en) * 1982-01-27 1985-09-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Multi-port dump combustor
US4499735A (en) * 1982-03-23 1985-02-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Segmented zoned fuel injection system for use with a combustor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
US-Z.: Journal of Spacecraft and Rockets Vol. 19, No. 5, Sept./Okt. 1982, pp 430-436 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2591664A1 (fr) 1987-06-19
US4852348A (en) 1989-08-01
GB2184225B (en) 1989-10-18
FR2591664B1 (fr) 1988-03-25
DE3642654A1 (de) 1987-06-19
GB2184225A (en) 1987-06-17
GB8628490D0 (en) 1987-01-07

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