Винахід відноситься до авіаційного двигунобудування, а саме, до гіперзвуковим прямоточним повітряно-реактивним двигунам. Поставлена задача - підвищення повноти згоряння і поліпшення стабілізації процесу горіння в надзвуковий камері шляхом інтенсифікації змішування палива, здійснюється завдяки способу організації горіння, за яким подачу палива з молекулярною вагою менше повітря, здійснюють переважно поблизу увігнутої поверхні камери згоряння, а подачу палива з молекулярною вагою більше повітря - поблизу опуклої поверхні камери згоряння. Камера згоряння виконана з криволінійним ділянкою, плавно переходить в прямолінійний ділянку, вісь якого паралельна осі двигуна. При цьому форсунки розташовані зі змінним кроком по висоті поперечного перерізу криволінійної ділянки камери, крок між форсунками, для двигунів з паливом, молекулярна вага якого менше повітря, зменшується поблизу увігнутої поверхні криволінійної ділянки камери, а для двигунів з паливом, молекулярна вага якого більше повітря, зменшується поблизу опуклої поверхні криволінійної ділянки камери. 4 з.п. ф-ли, 3 мул.
Винахід відноситься до авіаційного двигунобудування, а саме, до гіперзвуковим прямоточним повітряно-реактивним двигунам (ГПВРД).
Відомий ГПВРД, що містить ділянку зовнішньо-внутрішнього стиснення (повітрозабірник), пряму надзвукову камеру згоряння постійного перетину з інжектором для вприскування пального, і сопло, причому з метою ефективного змішування палива з надзвуковим потоком повітря, подача пального в камеру згоряння здійснюється через надзвукові інжектори, рівномірно розташовані по висоті в тіньової частини пілонів / Патент США 4903480, FO2K 7/10, 1988 /.
Недоліком даного двигуна є те, що надзвукова камера згоряння виконана прямий і для отримання гомогенної суміші при надзвуковий швидкості потоку в останній потрібна значне збільшення його довжини (20-25 калібрів висоти) навіть при наявності чергування кутів зсувів осей інжекторів, рівномірно розташованих на тіньової частини пілонів . Крім того при низьких щільності робочого тіла в камері (<0,1 атм) проблема смещения еще более усугубится. В итоге это отрицательно скажется на характеристики двигателя в целом.
Завданням винаходу є підвищення повноти згоряння і поліпшення стабілізації процесу горіння в надзвуковий камері шляхом інтенсифікації змішування палива при істотному скороченні довжини камери згоряння.
Поставлена задача досягається завдяки способу організації горіння палива в ГПВРД, за яким подачу палива з молекулярною вагою менше повітря, здійснюють переважно поблизу увігнутої поверхні камери згоряння. Камера згоряння виконана з криволінійного ділянки, плавно переходить в прямолінійний з віссю, паралельною осі двигуна, при цьому форсунки розташовані зі змінним кроком по висоті поперечного перерізу криволінійної ділянки камери. Причому крок між форсунками, для двигунів з паливом, молекулярна вага якого менше повітря, зменшується поблизу увігнутої поверхні криволінійної ділянки камери.
Спосіб організації горіння полягає в подачі палива з молекулярною вагою більше ваги повітря (гас, бороорганіческіх паливо), в більшій кількості поблизу опуклої поверхні камери згоряння, де форсунки розташовані на початку криволінійного ділянки зі змінним кроком по висоті його поперечного перерізу, причому крок між форсунками зменшується поблизу опуклої поверхні криволінійної ділянки.
Зазначені ознаки не встановлені в інших технічних рішеннях при вивченні рівня даної області техніки і, отже рішення є новим і має винахідницький рівень.
Пропоноване нове технічне рішення промислово придатним в авіаційній промисловості.
На фіг. 1 зображена схема газодинамічного тракту ГПВРД, що працює на паливі, молекулярна вага якого менше повітря; на фіг. 2 поперечний переріз на фіг. 1; на Фіг.3 поперечний переріз криволінійного ділянки камери згоряння ГПВРД, що працює на паливі, молекулярна вага якого більше повітря (варіант).
Пропонований спосіб організації горіння в гіперзвуковому прямоточном повітряно-реактивному двигуні заснований на тому, що палива з різними молекулярними вагами, що подаються через форсунки в надзвуковий потік повітря, під впливом відцентрових сил, що виникають в криволінійному каналі, піддаються різному радіальному переміщенню. Це сприяє інтенсифікації перемішування палива з повітрям і його згорянню.
Гіперзвукової прямоточний повітряно-реактивний двигун містить повітрозабірник 1, надзвукову камеру згоряння 2 з криволінійним ділянкою 3 плавно переходить в прямолінійний ділянку 4 і сопло 5. Вісь симетрії прямолінійного ділянки 4 розташована паралельно осі двигуна. Форсунки 6 розташовані на початку криволінійного ділянки 3 зі змінним кроком по висоті його поперечного перерізу.
Для ГПВРД (див. Фіг. 2), що працює на паливі, молекулярна вага якого менше повітря, крок між форсунками 6 зменшується поблизу увігнутої поверхні криволінійної ділянки і збільшується до периферії, тобто в сторону опуклою поверхні криволінійної ділянки каналу.
Для ГПВРД (див. Фіг. 3), що працює на паливі, молекулярна вага якого більше повітря, крок між форсунками 6 зменшується поблизу опуклої поверхні криволінійної ділянки і збільшується до периферії, тобто в сторону увігнутій поверхні криволінійної ділянки каналу.
Спосіб здійснюється наступним чином.
Паливо, що має молекулярну масу менше повітря впорскують в потік на початку криволінійного ділянки камери переважно поблизу увігнутої стінки. Паливо зміщується як вниз по потоку, так і в радіальному напрямку в бік опуклою стінки. Стадія переміщення двох середовищ в протилежному напрямку призводить до інтенсивного сумішоутворенню і спалюють палива з високою повнотою згоряння.
Паливо, що має молекулярну вагу довше повітря впорскують в потік на початку криволінійного ділянки камери переважно поблизу опуклою стінки. Під впливом відцентрових сил паливо отримує радіальне переміщення в сторону увігнутою стінки камери, а повітря прагне зайняти місце, що звільнилося поблизу опуклою стінки. Відбувається перемішування потоків і інтенсивне згорання палива.
Використання такого способу інтенсифікації змішування палива в надзвуковий камері згоряння експериментальної моделі ГПВРД дозволило інтенсивно спалювати паливо по всьому об'єму камери при числах Маха набігаючого на модель високоентальпійного повітря рівним М 8-13.
Так, наприклад, при подачі газоподібного водню в камеру згоряння з співвідношенням довжин криволінійного і прямолінійного ділянок камери, як 1,7: 1 було реалізовано стійке горіння водню по всьому об'єму камери, починаючи від місця, розташованого вниз по потоку від форсунок на 10-15 мм, і до кінця прямолінійного ділянки камери згоряння в широкому діапазоні параметрів гальмування набігаючого потоку P = (150-500) бар, Т = (1900-2800) до.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб організації горіння в гіперзвуковому прямоточном повітряно-реактивному двигуні, що полягає в подачі палива і інтенсифікації його спалювання в камері, що відрізняється тим, що подачу палива з молекулярної масою менше повітря здійснюють в більшій кількості поблизу увігнутої поверхні камери згоряння.
2. Гіперзвуковий прямоточний повітряно-реактивний двигун, що містить повітрозабірник, камеру згоряння з паливними форсунками і сопло, що відрізняється тим, що камера згоряння містить криволінійну ділянку з форсунками, що плавно переходить в прямолінійний, вісь якого розташована паралельно осі двигуна, при цьому форсунки розташовані на початку криволінійної ділянки зі змінним кроком по висоті його поперечного перерізу, причому крок між форсунками зменшується поблизу увігнутої поверхні криволінійної ділянки.
3. Спосіб організації горіння в гіперзвуковому прямоточном повітряно-реактивному двигуні, що полягає в подачі палива і інтенсифікації його спалювання в камері, що відрізняється тим, що подачу палива з молекулярної масою більше повітря здійснюють в більшій кількості поблизу опуклої поверхні камери згоряння.
4. Гіперзвуковий прямоточний повітряно-реактивний двигун, що містить повітрозабірник, камеру згоряння з паливними форсунками і сопло, що відрізняється тим, що камера згоряння містить криволінійну ділянку з форсунками, що плавно переходить в прямолінійний, вісь якого розташована паралельно осі двигуна, при цьому форсунки розташовані на початку криволінійної ділянки зі змінним кроком по висоті його поперечного перерізу, причому крок між форсунками зменшується поблизу опуклої поверхні криволінійної ділянки.