RU2278986C1 - Combination air-jet engine - Google Patents
Combination air-jet engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2278986C1 RU2278986C1 RU2005102736/06A RU2005102736A RU2278986C1 RU 2278986 C1 RU2278986 C1 RU 2278986C1 RU 2005102736/06 A RU2005102736/06 A RU 2005102736/06A RU 2005102736 A RU2005102736 A RU 2005102736A RU 2278986 C1 RU2278986 C1 RU 2278986C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- engine
- combustion chamber
- duct
- gas turbine
- Prior art date
Links
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к реактивным двигательным установкам и предназначено для применения при полетах летательных аппаратов, преимущественно скоростных самолетов, в воздушном пространстве.The invention relates to jet propulsion systems and is intended for use in flight aircraft, mainly high-speed aircraft, in airspace.
Известен прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД), за входным отверстием которого размещен диффузор, обеспечивающий сжатие воздуха скоростным его напором, за которым размещены камера сгорания и реактивное сопло (см. "Политехнический словарь" под ред. А.Ю.Ишлинского, изд. "Советская энциклопедия", M. - 1980, стр.420-421).A ramjet is known as a ramjet engine, behind which there is a diffuser behind its inlet, which provides air compression with its high-pressure head, behind which there is a combustion chamber and a jet nozzle (see "Polytechnical Dictionary" edited by A.Yu. Ishlinsky, ed. "Soviet Encyclopedia", M. - 1980, pp. 420-421).
К недостаткам ПВРД относится возможность его применения только при скорости полета, равной 2-3,5 скорости звука, и необходимость применения при использовании ПВРД стартового устройства для взлета и разгона самолета до необходимой скорости полета.The disadvantages of the ramjet include the possibility of its use only at a flight speed equal to 2-3.5 sound speeds, and the need to use when using ramjet launch device for takeoff and acceleration of the aircraft to the required flight speed.
Известен также турбореактивный двигатель (ТРД), содержащий компрессор, камеры сгорания, газовую турбину и реактивное сопло с возможным применением в его составе также размещенной за газовой турбиной форсажной камеры (см. там же стр.544-545 и 566).Also known is a turbojet engine (turbojet engine) containing a compressor, combustion chambers, a gas turbine and a jet nozzle with the possible use of an afterburner chamber also located behind the gas turbine (see also pages 544-545 and 566).
Недостатком ТРД является его меньшая экономичность по сравнению с ПВРД при больших скоростях полета и необходимость подачи через компрессор дополнительной массы воздуха при сжигании топлива в форсажной камере, что приводит к необходимости усложнять устройство компрессора и повышать в связи с этим мощность газовой турбины с соответствующим увеличением массы двигателя.The disadvantage of turbojet engines is its lower efficiency compared to ramjet engines at high flight speeds and the need to supply an additional mass of air through the compressor when burning fuel in the afterburner, which leads to the need to complicate the compressor device and increase the power of the gas turbine with a corresponding increase in engine mass .
Предлагаемое изобретение в виде комбинированного воздушно-реактивного двигателя (далее - КВРД) позволяет получить технический результат, заключающийся в возможности, подобно ПВРД, сжатия воздуха без применения компрессора при полете самолета с большой скоростью и способности обеспечить взлет и разгон самолета с применением предложенного КВРД без использования стартового устройства. При этом КВРД обеспечивает, как и ПВРД, более высокую экономичность по сравнению с ТРД при скорости полета, равной 2-3,5 скорости звука (см. там же, стр.420).The present invention in the form of a combined air-jet engine (hereinafter referred to as the ASJC) allows to obtain a technical result consisting in the possibility, like ramjet engine, of compressing air without using a compressor when the aircraft is flying at high speed and the ability to provide take-off and acceleration of the aircraft using the proposed ASJC starting device. At the same time, the high-pressure rocket engine, like the ramjet engine, provides higher efficiency compared to the turbojet engine with a flight speed of 2-3.5 sound speeds (see ibid., P. 420).
Указанный технический результат достигается применением КВРД, содержащего компрессор, первичные камеры сгорания, газовую турбину и реактивное сопло. Согласно изобретению за газовой турбиной и перед реактивным соплом размещена выходная камера сгорания, которая сообщается одновременно или раздельно-одиночно с самостоятельными и независимыми друг от друга газовоздушными каналами, имеющими раздельные входные отверстия. Первый из этих каналов размещен вдоль линии оси двигателя и содержит установленную на своем входном отверстии управляемую запорную заслонку, а также последовательно размещенные вдоль упомянутой линии оси компрессор, первичные камеры сгорания и газовую турбину. Второй канал является воздуховодом, входное отверстие которого оснащено управляемой запорной заслонкой, обращено в сторону передней части двигателя и совместно с воздуховодом обеспечивает возможность предварительного сжатия воздуха за счет скоростного напора его встречных потоков при полете летательного аппарата. Упомянутый воздуховод размещен вдоль боковых сторон двигателя и его выходное отверстие расположено по кругу в боковых стенках выходной камеры сгорания с возможностью направления потоков воздуха из воздуховода концентрично к центру выходной камеры сгорания с их столкновением, взаимным торможением и превращением кинетической энергии этих потоков воздуха в дополнительное сжатие. Выходная камера сгорания снабжена форсункой для подачи топлива в область наибольшего сжатия воздуха.The specified technical result is achieved by the use of an air-breathing turbojet engine containing a compressor, primary combustion chambers, a gas turbine and a jet nozzle. According to the invention, an exhaust combustion chamber is arranged behind the gas turbine and in front of the jet nozzle, which communicates simultaneously or separately-separately with separate and independent from each other gas-air channels having separate inlet openings. The first of these channels is placed along the axis line of the engine and contains a controlled shut-off valve installed on its inlet and also a compressor, primary combustion chambers and a gas turbine sequentially placed along the axis line. The second channel is an air duct, the inlet of which is equipped with a controlled shutter damper, facing the front of the engine and together with the air duct provides the possibility of preliminary air compression due to the high-pressure head of its oncoming flows during flight of the aircraft. The mentioned duct is located along the sides of the engine and its outlet is located in a circle in the side walls of the exhaust combustion chamber with the possibility of directing air flows from the duct concentrically to the center of the exhaust combustion chamber with their collision, mutual braking and conversion of the kinetic energy of these air flows into additional compression. The exhaust combustion chamber is equipped with a nozzle for supplying fuel to the area of greatest air compression.
Как частный случай воздуховод выполнен в виде размещенного равномерно со всех сторон с внешней боковой стороны двигателя кольцевого воздуховода с круговыми относительно линии оси двигателя входным и выходным отверстиями.As a special case, the air duct is made in the form of an annular air duct arranged uniformly on all sides from the outer side of the engine with inlet and outlet openings circular with respect to the axis of the engine axis.
Как частный случай воздуховод выполнен из размещенных с внешней боковой стороны двигателя равномерно по кругу нескольких одинаковых по размеру и форме труб со своими входными и выходными отверстиями и упомянутыми выше управляемыми запорными заслонками.As a special case, the air duct is made of several equally sized pipes placed on the external side of the engine, uniformly in circle, with their inlet and outlet openings and the above-controlled controlled shutter dampers.
На приведенном чертеже в разрезе по осевой фронтальной плоскости показано в общем виде устройство КВРД. Стрелками на чертеже показано направление движения воздуха и продуктов сгорания.In the drawing, in section along the axial frontal plane, a general view of the air-breathing apparatus is shown. The arrows in the drawing show the direction of movement of air and combustion products.
КВРД содержит компрессор 1, первичные камеры сгорания 2, газовую турбину 3 и реактивное сопло 4. За газовой турбиной и перед реактивным соплом размещена выходная камера сгорания 5, которая сообщается с соплом 4 и вместе с тем одновременно или раздельно-одиночно с самостоятельными и независимыми друг от друга газовоздушными каналами, имеющими раздельные входные отверстия. Первый из этих каналов 6 размещается вдоль линии оси 0-0 двигателя и содержит установленную на своем входном отверстии управляемую запорную заслонку 7, а также последовательно размещенные в канале вдоль линии оси 0-0 компрессор 1, первичные камеры сгорания 2 и газовую турбину 3, в совокупности составляющие сочетание аналогичных частей турбореактивного двигателя с аналогичными особенностями функционирования. Второй канал является воздуховодом 8, входное отверстие 9 которого оснащено управляемой запорной заслонкой 10, обращено в сторону передней части двигателя и совместно с воздуховодом 8 обеспечивает возможность предварительного сжатия воздуха за счет скоростного напора его встречных потоков при полете летательного аппарата. Упомянутый воздуховод 8 размещен вдоль боковых сторон двигателя и его выходное отверстие 11 расположено по кругу в боковых стенках выходной камеры сгорания 5 с возможностью направления потоков воздуха из воздуховода 8 концентрично к центру выходной камеры сгорания с их столкновением, взаимным торможением и превращением кинетической энергии этих потоков воздуха в дополнительное сжатие. Выходная камера сгорания снабжена форсункой 12 для подачи топлива в область наибольшего сжатия воздуха.The ASJC comprises a compressor 1, primary combustion chambers 2, a gas turbine 3 and a jet nozzle 4. Behind the gas turbine and in front of the jet nozzle, an output combustion chamber 5 is arranged that communicates with the nozzle 4 and at the same time, or separately, with independent and independent from each other by gas-air channels having separate inlet openings. The first of these channels 6 is located along the line of the 0-0 axis of the engine and contains a controlled shut-off valve 7 installed on its inlet and also compressor 1, primary combustion chambers 2, and a gas turbine 3, in aggregates constituting a combination of similar parts of a turbojet engine with similar operating features. The second channel is an air duct 8, the inlet 9 of which is equipped with a controlled shutter 10, facing the front of the engine and together with the air duct 8 provides the possibility of preliminary compression of air due to the high-pressure head of its oncoming flows during flight of the aircraft. Said duct 8 is arranged along the sides of the engine and its outlet 11 is arranged in a circle in the side walls of the exhaust combustion chamber 5 with the possibility of directing air flows from the duct 8 concentrically to the center of the exhaust combustion chamber with their collision, mutual braking and conversion of the kinetic energy of these air flows into extra compression. The exhaust combustion chamber is equipped with a nozzle 12 for supplying fuel to the area of greatest air compression.
Как частный случай воздуховод 8 выполнен в виде размещенного равномерно со всех сторон с внешней боковой стороны двигателя кольцевого воздуховода с круговыми относительно линии оси 0-0 двигателя входным 9 и выходным 11 отверстиями.As a special case, the air duct 8 is made in the form of an annular air duct arranged uniformly on all sides from the outer side of the engine with inlet 9 and outlet 11 openings that are circular relative to the axis of the 0-0 axis of the engine.
Как частный случай воздуховод 8 выполнен из размещенных с внешней боковой стороны двигателя по кругу нескольких одинаковых по размеру и форме труб со своими входными 9 и выходными 11 отверстиями и упомянутыми выше управляемыми запорными заслонками 10.As a special case, the air duct 8 is made of several pipes of the same size and shape placed on the outer side of the engine in a circle with their inlet 9 and outlet 11 openings and the aforementioned controlled shut-off valves 10.
Как частный случай управляемая запорная заслонка 7 первого канала 6 выполнена в виде конусного носового обтекателя двигателя, закрывающего вход в первый канал при нахождении в переднем положении. При перемещении упомянутого конуса обтекателя в пределы полости первого канала 6 он совмещается с зазором с передней частью корпуса компрессора и открывает доступ для воздуха в первый канал. С целью повышения надежности функционирования перемещение конуса обтекателя производится по неподвижному направляющему стержню 13.As a special case, the controlled shutter 7 of the first channel 6 is made in the form of a conical nose cone of the engine, closing the entrance to the first channel when in the forward position. When moving the said cone of the fairing within the cavity of the first channel 6, it is combined with the gap with the front of the compressor housing and allows air to enter the first channel. In order to increase the reliability of operation, the movement of the cone of the fairing is made on a fixed guide rod 13.
Как частный случай управляемая запорная заслонка 10 воздуховода 8 выполнена в виде профилированной пластины, соединенной снаружи с корпусом двигателя при помощи шарнира (например, в виде оси) с возможностью поворота с перекрытием входа для воздуха в воздуховод.As a special case, the controlled shut-off valve 10 of the duct 8 is made in the form of a profiled plate connected externally to the motor housing by means of a hinge (for example, in the form of an axis) with the possibility of rotation with overlapping of the air inlet to the duct.
КВРД создает реактивную тягу следующим образом.CERD creates jet thrust as follows.
Используются возможности, характерные для ТРД, при старте разгоне и полете летательного аппарата. При этом с помощью компрессора 1 осуществляют сжатие воздуха, который вместе с подачей топлива направляют в первичные камеры сгорания 2. В качестве привода компрессора применяют газовую турбину 3, за которой обеспечивают возможность сжигания топлива в выходной камере сгорания 5.The capabilities typical for turbojet engines are used at the start of acceleration and flight of the aircraft. In this case, with the help of the compressor 1, air is compressed, which, together with the fuel supply, is sent to the primary combustion chambers 2. A gas turbine 3 is used as a compressor drive, behind which it is possible to burn fuel in the exhaust combustion chamber 5.
Отличие выходной камеры сгорания 5 в КВРД от известной форсажной камеры, входящей в состав ТРД, по устройству и особенностям работы заключается в том, что выходная камера сгорания непосредственно сообщается с атмосферным воздухом, сжатие которого осуществляется в указанном выше входном устройстве 9 и воздуховоде за счет скоростного напора встречных потоков воздуха при полете летательного аппарата и дополнительно повышается путем создания встречных потоков воздуха в самой выходной камере сгорания. В отличие от этого в форсажную камеру ТРД сжатый воздух поступает от компрессора. Это отличие обеспечивает возможность работы КВРД в режиме ПВРД, который более экономичен по сравнению с режимом работы ТРД.The difference between the output combustion chamber 5 in the CVAC from the known afterburner, which is part of the turbojet engine, in design and operation features is that the output combustion chamber directly communicates with atmospheric air, the compression of which is carried out in the above input device 9 and the duct due to the high-speed the head of the oncoming air flows during the flight of the aircraft and is further increased by creating oncoming air flows in the combustion chamber itself. In contrast, compressed air enters the afterburner chamber of the turbojet engine from the compressor. This difference provides the possibility of operation of the high pressure airjet in the ramjet mode, which is more economical compared to the mode of operation of the turbojet engine.
В КВРД применяются три основных режима работы.In CERD, three main operating modes are applied.
Первый режим работы аналогичен режиму работы ТРД и применяется преимущественно при старте, разгоне и полете летательного аппарата со скоростью, меньшей, чем это необходимо для работы в режиме ПВРД. При этом управляемая запорная заслонка 7 первого канала 6 открыта, что обеспечивает свободный доступ воздуха в первый канал и далее через компрессор 1 в первичные камеры сгорания 2, а образующийся в них за счет сжигания топлива газ направляется в газовую турбину 3 и далее через выходную камеру сгорания 5 - в реактивное сопло 4 с созданием реактивной тяги. При этом возможно дополнительное сжигание топлива в выходной камере сгорания с подачей его через форсунку 12. При данном режиме работы управляемая запорная заслонка 10 воздуховода 8 закрыта.The first mode of operation is similar to the mode of operation of the turbojet engine and is used mainly at launch, acceleration and flight of an aircraft with a speed lower than that necessary for operation in ramjet operation mode. In this case, the controlled shutter valve 7 of the first channel 6 is open, which provides free air access to the first channel and then through the compressor 1 to the primary combustion chambers 2, and the gas formed in them due to fuel combustion is directed to the gas turbine 3 and then through the exhaust combustion chamber 5 - into the jet nozzle 4 with the creation of jet thrust. In this case, additional combustion of fuel in the exhaust combustion chamber is possible with its supply through the nozzle 12. In this operating mode, the controlled shut-off valve 10 of the duct 8 is closed.
Второй режим работы осуществляется при открытых управляемых запорных заслонках 7 и 10 первого канала 6 и воздуховода 8 с сжиганием топлива в первичных камерах сгорания 2 и выходной камере сгорания 5. Этот режим работы применяется в основном при форсаже и кратковременной работе при переходе с одного из режимов работы на другой.The second mode of operation is carried out with open controlled shutter dampers 7 and 10 of the first channel 6 and air duct 8 with fuel burning in the primary combustion chambers 2 and the exhaust combustion chamber 5. This operating mode is used mainly for afterburner and short-term operation during the transition from one of the operating modes another.
При третьем режиме работы осуществляется наиболее экономичный режим работы ПВРД. Применяется только при большой скорости полета. При этом управляемая запорная заслонка 7 первого канала 6 закрыта, первый канал изолирован, и воздух в него не поступает. Воздух указанным выше порядком в виде встречных потоков при полете летательного аппарата поступает в выходную камеру сгорания только из воздуховода 8, при этом управляемая запорная заслонка 10 воздуховода открыта.In the third mode of operation, the most economical mode of ramjet operation is carried out. It is used only at high flight speeds. In this case, the controlled shutter 7 of the first channel 6 is closed, the first channel is isolated, and air does not enter it. The air in the above order in the form of oncoming flows during the flight of the aircraft enters the exhaust combustion chamber only from the duct 8, while the controlled shut-off valve 10 of the duct is open.
С учетом приведенных особенностей работы КВРД обладает возможностями прямоточного воздушно-реактивного двигателя и вместе с тем обеспечивает взлет и разгон самолета до необходимой скорости полета без применения стартового устройства, имеет повышенную экономичность по сравнению с турбореактивным двигателем при больших скоростях полета.Taking into account the above-mentioned operating features, the air-breathing engine possesses the capabilities of a ramjet engine and, at the same time, provides takeoff and acceleration of the aircraft to the required flight speed without the use of a launch device, and has increased efficiency compared to a turbojet engine at high flight speeds.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005102736/06A RU2278986C1 (en) | 2005-02-04 | 2005-02-04 | Combination air-jet engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005102736/06A RU2278986C1 (en) | 2005-02-04 | 2005-02-04 | Combination air-jet engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2278986C1 true RU2278986C1 (en) | 2006-06-27 |
Family
ID=36714710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005102736/06A RU2278986C1 (en) | 2005-02-04 | 2005-02-04 | Combination air-jet engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2278986C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2608426C2 (en) * | 2015-05-26 | 2017-01-18 | Виктор Серафимович Бахирев | Versatile air-breather engine |
RU2626278C2 (en) * | 2015-03-20 | 2017-07-25 | Виктор Серафимович Бахирев | Hybrid air-breathing engine |
-
2005
- 2005-02-04 RU RU2005102736/06A patent/RU2278986C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2626278C2 (en) * | 2015-03-20 | 2017-07-25 | Виктор Серафимович Бахирев | Hybrid air-breathing engine |
RU2608426C2 (en) * | 2015-05-26 | 2017-01-18 | Виктор Серафимович Бахирев | Versatile air-breather engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3830431A (en) | Abating exhaust noises in jet engines | |
US6442930B1 (en) | Combined cycle pulse detonation turbine engine | |
US6758032B2 (en) | System of pulsed detonation injection for fluid flow control of inlets, nozzles, and lift fans | |
US6666018B2 (en) | Combined cycle pulse detonation turbine engine | |
US10690089B2 (en) | TRREN exhaust nozzle-M-spike turbo ram rocket | |
US9109539B2 (en) | Turbine based combined cycle engine | |
US6477829B1 (en) | Combined cycle pulse combustion/gas turbine engine | |
EP1431563B1 (en) | Apparatus for generating gas turbine engine thrust | |
US7509797B2 (en) | Thrust vectoring missile turbojet | |
US11008976B2 (en) | Afterburner system for turbofan engine | |
US20180355793A1 (en) | Hybrid combustor assembly and method of operation | |
EP1803920A2 (en) | Fixed nozzle thrust augmentation system | |
RU2534838C1 (en) | Cruise missile | |
CN107762661A (en) | A kind of pulse-knocking injection ultra-combustion ramjet combined engine | |
US8250854B2 (en) | Self-starting turbineless jet engine | |
US9422887B2 (en) | Device for reducing the noise emitted by the jet of an aircraft propulsion engine | |
US7752835B2 (en) | Pulsed combustion engine | |
RU2278986C1 (en) | Combination air-jet engine | |
CN112483256B (en) | Automatic opening and closing device for air inlet of ramjet engine | |
US7950235B1 (en) | Jet engine | |
CN209469512U (en) | Jet flow single point crash engine with compression and combustion and axial symmetry aircraft and lifting body aircraft | |
RU2280778C2 (en) | Method of and device for creating reactive thrust in form of combination air jet engine | |
WO2022175739A1 (en) | Ramjet or scrum jet aircraft engine with the capability of mounting two fans behind the aircraft's nozzle | |
US4306412A (en) | Jet engine and method of operating the same | |
RU2799263C1 (en) | Integrated direct-flow air-jet engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100205 |