RU2613755C1 - Turboram air-jet engine - Google Patents
Turboram air-jet engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2613755C1 RU2613755C1 RU2015141141A RU2015141141A RU2613755C1 RU 2613755 C1 RU2613755 C1 RU 2613755C1 RU 2015141141 A RU2015141141 A RU 2015141141A RU 2015141141 A RU2015141141 A RU 2015141141A RU 2613755 C1 RU2613755 C1 RU 2613755C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- direct
- afterburner
- flow circuit
- engine
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 23
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 claims description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- ILLOBGFGKYTZRO-UHFFFAOYSA-N tris(2-ethylhexyl) phosphite Chemical compound CCCCC(CC)COP(OCC(CC)CCCC)OCC(CC)CCCC ILLOBGFGKYTZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K7/00—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof
- F02K7/10—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof characterised by having ram-action compression, i.e. aero-thermo-dynamic-ducts or ram-jet engines
- F02K7/16—Composite ram-jet/turbo-jet engines
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области силовых установок летательных аппаратов, предназначенных для применения в широком диапазоне высот и скоростей полета.The invention relates to the field of power plants of aircraft designed for use in a wide range of altitudes and flight speeds.
Известны прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД) для летательных аппаратов, предназначенных для полетов при высоких значениях скорости (см., например, «Теория реактивных двигателей.»/Под ред. Б.С.Стечкина, ТИОП, 1958 г., стр. 399-423).Known ramjet engines (ramjet) for aircraft designed to fly at high speeds (see, for example, "Theory of jet engines." / Edited by B. S. Stechkin, TIOP, 1958, p. 399-423).
В прямоточном ВРД сжатие воздуха осуществляется за счет скоростного напора, а тепло к рабочему телу подводится в камере сгорания. При малых скоростях полета ПВРД неэффективен, однако при больших числах М полета (Мп>3,5) ПВРД имеют более благоприятные характеристики по сравнению с турбореактивным двигателем (ТРД) по удельной тяге при одинаковом количестве подведенного в камере сгорания тепла.In the direct-flow engine, the air is compressed due to the high-speed pressure, and heat is supplied to the working fluid in the combustion chamber. At low flight speeds, the ramjet is ineffective, but at large numbers of flight M (M p > 3.5), the ramjet has more favorable characteristics as compared to a turbojet engine (turbojet engine) in specific thrust with the same amount of heat supplied to the combustion chamber.
Недостатком ПВРД является его низкая эффективность при малых скоростях полета летательного аппарата.The disadvantage of ramjet is its low efficiency at low flight speeds of the aircraft.
Известны турбореактивные двигатели (ТРД), в том числе с применением дожигания топлива в форсажной камере (ТРДФ) (см., например, упомянутый выше источник, стр. 130-306), в которых сжатие воздуха осуществляется компрессором, приводимым во вращение расположенной за камерой сгорания газовой турбиной. Повышение коэффициента сжатия воздуха в компрессоре и увеличение температуры газа в камере сгорания повышают эффективность этого класса воздушно-реактивных двигателей, однако вследствие ограничения температуры газа перед турбиной удельная тяга ТРД по мере возрастания числа Мп снижается, и этот тип двигателей летательных аппаратов становится неэффективным на сверхзвуковых скоростях полета. Применение на турбореактивных двигателях ТРДФ форсажных камер позволяет повысить удельную тягу по сравнению с ТРД, особенно на средних значениях числа М полета, однако уже при М полета выше 2,3-2,5 и в особенности при Мп>3,0 ТРДФ уступают по эффективности ПВРД.Known turbojet engines (turbojet engines), including those with the use of afterburning fuel in an afterburner (turbofan engine) (see, for example, the source mentioned above, p. 130-306), in which air is compressed by a compressor driven behind the camera gas turbine combustion. An increase in the air compression ratio in the compressor and an increase in the temperature of the gas in the combustion chamber increase the efficiency of this class of jet engines, however, due to the limitation of the gas temperature in front of the turbine, the specific thrust of the turbojet engine decreases with increasing number M p , and this type of aircraft engine becomes ineffective on supersonic flight speeds. The use of afterburner chambers on turbofan engines of turbofan engines makes it possible to increase specific thrust as compared to turbofan engines, especially on average values of the number of flight m, however, even when the flight is higher than 2.3-2.5, and especially when mp > 3.0 turbofan engines are inferior to the efficiency of ramjet.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание универсальной силовой установки летательных аппаратов, работающей в широком диапазоне скоростей (от 0 до М=5) и высот (от 0 до 30000 м).The problem to which the claimed invention is directed is to create a universal power plant for aircraft operating in a wide range of speeds (from 0 to M = 5) and altitudes (from 0 to 30,000 m).
С целью устранения неэффективности ПВРД при низких значениях М полета и ТРД (ТРДФ) при высоких значениях скорости полета, для летательного аппарата, предназначенного для полета в широком диапазоне скоростей от дозвуковой до Мп=5,0, предлагается техническое решение, сочетающее оптимальные характеристики ТРДФ и ПВРД.In order to eliminate the inefficiency of ramjet engines at low values of M flight and turbofan engines (TRJ) at high values of flight speed, for an aircraft designed to fly in a wide range of speeds from subsonic to M p = 5.0, a technical solution is proposed that combines the optimal characteristics of a turbofan engine and ramjet.
В качестве примера рассмотрим турбопрямоточный воздушно-реактивный двигатель (ТПВРД) на базе авиационного двухконтурного двигателя РД-1700Ф (с форсажной камерой).As an example, we consider a turbofan engine-type jet propulsion engine (ТПВРД) based on the aircraft engine RD-1700F (with afterburner).
За турбиной низкого давления (ТНД) двигателя РД-1700 установлен лепестковый смеситель 2 потоков первого и второго (вентиляторного) контуров. За ним располагается форсажная камера 4, содержащая топливные форсунки 5. Перед стабилизаторами пламени форсажной камеры 6 происходит смешение потока воздуха, поступающего из второго контура, с поступающим через турбину газом.Behind the low-pressure turbine (ТНД) of the RD-1700 engine, a flap mixer of 2 flows of the first and second (fan) circuits is installed. Behind it is an
Форсажная камера 4 снабжена перфорированными экранами 7 для охлаждения стенок и устранения вибрационного горения.The
Непосредственно за камерой сгорания ТРД 1 установлена система измерения температуры, включающая термопары 9 для измерения температуры поступающего к лопаткам турбины 8 газа. На выходе форсажной камеры 4 установлено сужающееся сопло 10, которое расположено внутри реактивного сопла прямоточного контура соосно ему.Directly behind the combustion chamber of the
Соосно с ТРДФ располагается прямоточный контур 19 с камерой сгорания 11, содержащей форсунки для подачи топлива 12 и радиальные стабилизаторы пламени 13. Камера сгорания прямоточного контура 11 снабжена перфорированными экранами 3 для охлаждения стенок и устранения вибрационного горения. Воздух к камере сгорания 11 поступает из воздухозаборника летательного аппарата 14 через отсечное устройство 15 и диффузор 16 для снижения скорости потока на входе в камеру сгорания 11.In parallel with the turbofan engine there is a direct-
Радиальные стабилизаторы пламени 13 выполнены V-образного профиля и соединены с внутренней полостью форсажной камеры 4 для подвода продуктов сгорания из форсажной камеры 4 внутрь камеры сгорания прямоточного контура ТПВРД 11 с целью стабилизации горения топлива в ней при относительно низкой температуре поступающего из воздухозаборника 14 воздуха.
Внутри радиального стабилизатора пламени 13 установлены перфорированные трубы 17 с входными и выходными отверстиями для подвода во внутреннюю полость стабилизатора дополнительного количества топлива и продуктов горения с целью создания переобогащенной топливо-воздушной смеси для повышения устойчивости горения подаваемого в камеру сгорания прямоточного контура 11 через форсунки 12 топлива.Inside the
Топливные форсунки 12 выполнены акустического типа с вихревым генератором ультразвука (см., например, патент РФ №2210026) для улучшения качества распыла топлива и повышения эффективности его сгорания в камере сгорания 11 прямоточного контура.
Прямоточный контур ТПВРД 19 снабжен на выходе реактивным соплом 18 с регулированием критического сечения 20 и выходной части 21 как в условиях совместной работы ТРДФ и прямоточного контура 19 на высокой скорости полета летательного аппарата, так и при работе только ТРДФ без подачи топлива в прямоточный контур 19 при относительно низких значениях скорости полета.The direct-flow circuit ТПВРД 19 is equipped with a
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
Из воздухозаборника 14 летательного аппарата воздух поступает на вход компрессора низкого давления (вентилятора) ТРД, где осуществляется повышение его давления, после чего часть этого воздуха поступает в компрессор высокого давления для дополнительного сжатия, а затем в основную камеру сгорания, где осуществляется подогрев его путем сжигания топлива. Продукты сгорания поступают на вход турбины высокого давления 8, соединенную валопроводом с компрессором высокого давления, затем на вход турбины низкого давления (ТНД), соединенной валопроводом с вентилятором.From the
Выходящие из ТНД газы смешиваются в лепестковом смесителе 2 с потоком воздуха второго контура и поступают на вход форсажной камеры 4.The gases leaving the low pressure pump are mixed in the
Установленная за камерой сгорания 1 система измерения температуры, включающая термопары 9, измеряет температуру газа. В случае превышения ее над заданным значением (соответствующим температуре газа 1460К за камерой сгорания ТРДФ перед турбиной высокого давления 8) регулятор снижает подачу топлива в камеру сгорания (что приводит к снижению частоты вращения роторов) для предотвращения перегрева лопаток турбины 8.Installed behind the
При достижении заданной скорости полета Мп=0,8 осуществляется запуск форсажной камеры кратковременным впрыском порции топлива в камеру сгорания (т.н. «огневая дорожка»). В форсажной камере 4 за стабилизаторами пламени происходит сжигание топлива, подаваемого через топливные форсунки 5, и продукты сгорания поступают в реактивное сопло 10, обеспечивая создание реактивной тяги.Upon reaching a predetermined flight speed M p = 0.8, the afterburner is launched by short-term injection of a portion of fuel into the combustion chamber (the so-called fire path). In the
При достижении скорости полета Мп=2,0 открывается отсечное устройство 15 и воздух из воздухозаборника 14 поступает через диффузор 16 в камеру сгорания 11 прямоточного контура 19. В камеру сгорания 11 через форсунки 12 вихревого типа поступает распыленное топливо, воспламеняющееся за стабилизаторами пламени 13, во внутреннюю полость которых поступают продукты горения с высокой температурой из форсажной камеры 4. Поступающие продукты горения для улучшения поджигающей способности за стабилизаторами пламени 13 дополнительно «обогащены» топливом.When the flight speed M p = 2.0 is reached, the shut-off
Для оптимизации работы ТПВРД во всем диапазоне режимов полета предусматривается регулирование критического сечения 20 сопла Лаваля 18.To optimize the operation of the high pressure fuel injection engine in the entire range of flight modes, the critical section 20 of the Laval
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает оптимальные условия для разгона летательных аппаратов от минимального устойчивой скорости полета самолета до Мп=5 и полета летательных аппаратов по необходимой траектории. Оптимизация характеристик двигателя летательного аппарата обеспечивается благодаря тому, что при низких значениях скорости полета работает только турбореактивный двигатель, обеспечивающий оптимальные характеристики по расходу топлива, при средних значениях скорости полета, когда тяги ТРД не хватает, включается форсированный режим ТРДФ, что является оптимальным для этого диапазона скоростей, а при достижении скорости полета Мп>2 включается дополнительно прямоточный контур ТПВРД 19, при этом доля ТРДФ в создаваемой тяге заметно снижается и сводится при Мп>3 к обеспечению стабилизации горения топлива в камере сгорания 11 прямоточного контура 19 в условиях относительно низкой температуры воздуха на входе в камеру сгорания.Thus, the proposed technical solution provides optimal conditions for the acceleration of aircraft from the minimum stable flight speed of the aircraft to M p = 5 and flight of aircraft along the necessary path. Optimization of the characteristics of the aircraft engine is ensured due to the fact that at low values of flight speed only a turbojet engine operates, which provides optimal characteristics for fuel consumption, at average values of flight speed, when the thrust of the turbojet engine is not enough, the forced turbofan mode is activated, which is optimal for this range velocity, and when the
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141141A RU2613755C1 (en) | 2015-09-23 | 2015-09-23 | Turboram air-jet engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141141A RU2613755C1 (en) | 2015-09-23 | 2015-09-23 | Turboram air-jet engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2613755C1 true RU2613755C1 (en) | 2017-03-21 |
Family
ID=58453069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015141141A RU2613755C1 (en) | 2015-09-23 | 2015-09-23 | Turboram air-jet engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2613755C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2746294C1 (en) * | 2020-02-28 | 2021-04-12 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Two-engined aircraft power plant and power plant control method |
CN116201656A (en) * | 2023-03-10 | 2023-06-02 | 中国科学院工程热物理研究所 | Turbojet propulsion power system suitable for hypersonic cruising of unmanned aerial vehicle |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3635029A (en) * | 1968-09-06 | 1972-01-18 | Snecma | Composite gas turbine ramjet engine |
US4569199A (en) * | 1982-09-29 | 1986-02-11 | The Boeing Company | Turboprop engine and method of operating the same |
RU2197627C1 (en) * | 2002-02-15 | 2003-01-27 | Новопашин Александр Рудольфович | Method of operation of triple-flow aircraft turbojet engine and design of said engine |
RU2237176C1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-09-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | By-pass turbojet engine |
RU2331784C2 (en) * | 2002-12-20 | 2008-08-20 | Дженерал Электрик Компани | Pulsed detonation system for gas turbine engine and gas turbine engine incorporating such system |
RU2357093C2 (en) * | 2003-12-08 | 2009-05-27 | Дженерал Электрик Компани | Double-stage pulsating detonation device |
-
2015
- 2015-09-23 RU RU2015141141A patent/RU2613755C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3635029A (en) * | 1968-09-06 | 1972-01-18 | Snecma | Composite gas turbine ramjet engine |
US4569199A (en) * | 1982-09-29 | 1986-02-11 | The Boeing Company | Turboprop engine and method of operating the same |
RU2197627C1 (en) * | 2002-02-15 | 2003-01-27 | Новопашин Александр Рудольфович | Method of operation of triple-flow aircraft turbojet engine and design of said engine |
RU2237176C1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-09-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | By-pass turbojet engine |
RU2331784C2 (en) * | 2002-12-20 | 2008-08-20 | Дженерал Электрик Компани | Pulsed detonation system for gas turbine engine and gas turbine engine incorporating such system |
RU2357093C2 (en) * | 2003-12-08 | 2009-05-27 | Дженерал Электрик Компани | Double-stage pulsating detonation device |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2746294C1 (en) * | 2020-02-28 | 2021-04-12 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Two-engined aircraft power plant and power plant control method |
CN116201656A (en) * | 2023-03-10 | 2023-06-02 | 中国科学院工程热物理研究所 | Turbojet propulsion power system suitable for hypersonic cruising of unmanned aerial vehicle |
CN116201656B (en) * | 2023-03-10 | 2023-11-17 | 中国科学院工程热物理研究所 | A turbojet propulsion system suitable for UAV hypersonic cruise |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10808933B2 (en) | Turbine stage cooling | |
JP4705727B2 (en) | Combined cycle pulse detonation turbine engine | |
US6666018B2 (en) | Combined cycle pulse detonation turbine engine | |
CN109028142B (en) | Propulsion system and method of operating the same | |
US9874148B2 (en) | Hybrid slinger combustion system | |
JP6030940B2 (en) | System and method for active clearance control | |
US9341075B2 (en) | Pre-turbine engine case variable area mixing plane | |
CN112728585B (en) | System for rotary detonation combustion | |
JP2004204846A (en) | Method and apparatus for generating gas turbine engine thrust | |
JP2007182873A (en) | Thrust augmenting device and its method, and exhaust nozzle | |
US20180156121A1 (en) | Gas Turbine Engine With Intercooled Cooling Air and Controlled Boost Compressor | |
CN105221295A (en) | A kind of punching press-turbojet compound aeroengine | |
GB1433696A (en) | Jet propulsion engines | |
GB1313841A (en) | Gas turbine jet propulsion engine | |
RU157750U1 (en) | TURBO-ROW AIR REACTIVE ENGINE | |
GB1069217A (en) | Improvements relating to engines | |
US7752835B2 (en) | Pulsed combustion engine | |
RU2613755C1 (en) | Turboram air-jet engine | |
RU2347098C1 (en) | Method for operation of supersonic pulse athodyd and supersonic pulse athodyd | |
RU173530U1 (en) | Powerplant hypersonic aircraft | |
GB666062A (en) | Gas turbine power plant | |
RU2386832C1 (en) | Method to augment aircraft engine | |
US5901548A (en) | Air assist fuel atomization in a gas turbine engine | |
RU174498U1 (en) | POWER INSTALLATION OF A HYPERSONIC AIRCRAFT | |
RU2764941C1 (en) | Turbojet engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190924 |