RU6840U1 - Камера пульсирующего двигателя детонационного горения - Google Patents

Abstract

Камера пульсирующего двигателя детонационного горения, содержащая камеру смешения, образованную между корпусом и сверхзвуковым соплом, а также расположенный соосно с ним резонатор, выполненный в виде трубки, обращенной одним открытым концом в сторону истечения рабочего тела, отличающаяся тем, что в выходной части камеры смешения установлены по крайней мере два ультразвуковых преобразователя, центральные оси которых перпендикулярны центральной оси устройства, а активные накладки жестко связаны с кольцом, внутренняя поверхность которого совместно со сверхзвуковым соплом представляет критическое сечение, причем в корпусе камеры имеются каналы для подвода охлаждающей жидкости к наружной части активных накладок.

Description

, КЖЕРА ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ДВИГАТЕЛЯ ДЕТОНАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ Полезная модель относится к пульсирующим воздушнореактивным двигателям. Известны газоструйные генераторы Гартмана, работающие на пульсирующем режиме течения рабочего тела и нашедщие в настоящее время применение в качестве мощных акустических излучателей. С обнаружением эффекта повышения температуры на дне резонатора за доли секунды, они стали применяться для поджига горючих топливных смесей, а также тогда, когда нужны высокотемпературные источники тепла (Ляхов В.Н,, Подлубный В.В., Титаренко В,В, Воздействие ударных волн и струй на элементы конструкций. - М,: Машиностроение, 1989, 392 с.)« Одним из вариантов конструктивного воплощения этого эффекта является Прямоточный воздушно-реактивный двигатель по заявке ФРГ № 4139338, М. кл. F 02 KiM и F 02K7/IO, 1982 г. Она со3давт тягу за счет импульсного (пульсирующего) режима истечения рабочего тела, получаемого в результате сгорания топливно-воздушной смеси. Данный режим работы реализуется в резонансной трубе, создающей разрежение благодаря колебаниям столба рабочего тела, а подвод воздуха осуществляется через кольцевые щели, Несвотря на то, что данное устройство имеет много общего с заявляемым, оно не может реализовать детонационный режим горения. Наиболее близким к заявляемому устройству как по ринципу действия, так и по техническому исполнению МПК F 02 к 7/02 . является камера пульсирующего двигателя детонационного горения (Положительное решение ВНЙИГПЭ от 18.04.96 г. по заявке № 94031235/06 от 20.08,94 г, Камера пульсирующего двигателя детонационного горения). Она содержит расположенные в едином корпусе сверхзвуковое сопло и резонатор, выполненный в виде трубки, обращенной открытым концом в сторону истечения рабочего тела. Недостатком данной конструкции является относительно низкая надежность детонационного воспламенения рабочей смеси, обусловленная незначительной интенсификацией образования ударных волн. Задачей полезной модели является уменьшение диаметра капель рабочей смеси, подаваемой в резонатор и увеличение скорости ее истечения через критическое сечение. Решить данную задачу можно за счет придания одной из поверхностей критического сечения ультразвуковых колебаний заданной частоты и амплитуды. Поставленная задача в заявленном устройстве достигается тем, что в выходной части камеры смешения установлены,по крайней мере,два ультразвуковых преобразователя, центральные оси которых перпендикулярно центральной оси устройства, а активные накладки жестко связаны с кольцом, внутренняя поверхность которого совместно со сверхзвуковым соплом представляет критическое сечение, причем в корпусе камеры имеются каналы для подвода охлаждающей жидкости,необходимой для отвода тепла от наружной части активных накладок. На чертеже представлена камера пульсирующего двигателя детонационного горения, которая состоит из корпуса I и размещенных в нем сверхзвукового сопла 2 и резонатора 3.

Корпус I предназначен для установки сверхзвукового сопла 2 и резонатора 3, для сообщения полости в камеры двигателя с окружающей средой и для подвода компонентов рабочей смеси в полость а камеры смешения/j.

Сверхзвуковое сппло 2 предназначено для разгона рабочей смеси до скоростей с М 2 и направления ее во внутрь резонатора 3, а также для разгона продуктов детонации, истекающих из полости резонатора 3.

Резонатор 3 предназначен для создания ударных волн и возбуждения детонационного горения. Он выполнен в виде трубки цилиндрической (слабо конической) формы, замкнутой с одного конца и обращенной открытым концом в сторону сопла.

Отличительной особенностью конструкции является то, что в выходной части камеры смешения установлены ультразвуковые преобразователи 4, центральные оси которых перпендикулярны центральной оси устройства. Активные накладки преобразователей 4 жестко связаны с втулкой 5, внутренняя поверхность которой совместно с наружной -поверхностью сопла : 2 представляет собой критическое сечение.

Настройка камеры двигателя на заданный режим ее работы осуществляется путем изменения площади критического .сечения. Это достигается посредством подбора толщины прокладки, установленной между фланцами корпуса I и сверхзвукового сопла 2, которые скрепляются между собой болтами.

Работает камера пульсирующего двигателя детонационного горения следующим образом.

Образовавшаяся рабочая смесь из камеры смешения через кр и тическое сечение сопла внешнего расширения подается в резонатор. При этом, под действием ультразвуковых колебаний происходит дополнительное дробление капель, т.к. при разгоне рабочей смеси температура падает,что может привести к ее конденсации Таким образом, вынужденные колебания приводят к уменьшению диаметра капель рабочей смеси.

В критическом сечении рабочая смесь достигает местной скорости звука (М 1). По мере увеличения площади проточной части скорость рабочей смеси медленно растет, превышая местную скорость звука ). При этом ультразвуковые колебания будут вызывать дополнительное увеличение осевой составляющей скорости потока рабочей смеси.

После прохождения критического сечения рабочая смесь приобретает сверхзвуковую скорость, разгоняясь по центральному телу сопла 2. Характерной особенностью конструкции является сопло внешнего расширения, режим которого не зависит от давления окружающей среды, т.е. всегда работает на установившемся режиме. Это объясняется тем, что давление в полости в равно давлению окружающей среды за счет сообщения с ней через окна, выполненные в корпусе.

Разогнанная до скорости И 2 рабочая смесь попадает во внутреннюю полость б резонатора I, в которой возбуждается колебательный процесс с образованием ударных волн (эффект Гартмана). При этом происходит резкое повышение температуры и давления (эффект Шпрингера), что приводит к возникновению детонационной волны в рабочей смеси и ее детонационному горению.

Образовавшаяся детонационная волна, отражаясь от , донной части резонатора устремляется к его выходу, перекрывая путь поступающей рабочей смеси. Детонационная волна встречаясь со сверхзвуковым потоком рабочей смеси, образует скачок уплотнения, т.е. газовый затвор, который преграждает путь движения сверхзвукового потока, рабочей смеси в резонатор 3. При превышении полного давления продуктов детонации над полным давлением рабочей смеси на срезе сопла происходит открытие газового замка и детонационная волна через полость г устремляется наружу через внутренний канал сопла 2. Рабочая смесь устремляется в резонатор 3 и процесс повторяется вновь. Охлаждение активных накладок 4 ультразвуковых преобразователей осуществляется путем протока охлаждающей жидкости через каналы б, выполненные в корпусе камеры.

Сила тяги создается за счет взаимодействия детонационной волны с дном резонатора (тяговой стенкой), а также за счет реактивной силы, образованной истекающей через сопло газовой сверхзвуковой струей. Суммарный импульс тяги пульсирующего двигателя детонационного горения прямо пропорционален частоте пульсаций и величине давления, воздействующего на дно резонатора.

Claims (1)

1. Камера пульсирующего двигателя детонационного горения, содержащая камеру смешения, образованную между корпусом и сверхзвуковым соплом, а также расположенный соосно с ним резонатор, выполненный в виде трубки, обращенной одним открытым концом в сторону истечения рабочего тела, отличающаяся тем, что в выходной части камеры смешения установлены по крайней мере два ультразвуковых преобразователя, центральные оси которых перпендикулярны центральной оси устройства, а активные накладки жестко связаны с кольцом, внутренняя поверхность которого совместно со сверхзвуковым соплом представляет критическое сечение, причем в корпусе камеры имеются каналы для подвода охлаждающей жидкости к наружной части активных накладок.