Двигательная установка ракеты-носителя (варианты)
Предлагаемое изобретение относится к области ракетостроения, в частности, к жидкостным ракетным двигателям.
Целью данной полезной модели является повышение тяговых характеристик двигательной установки ракеты-носителя, состоящей из двух и более камер сгорания, объединенных в связку, путем устранения столкновения за срезами сопел сверхзвуковых струй.
Цель достигается тем, что в двигательной установке, которая состоит из двух и более камер сгорания ракетного двигателя, объединенных в связку, согласно полезной модели открытые торцы камер сгорания, составляющих связку, герметично соединены с общей камерой сгорания со сверхзвуковым соплом, при этом основание сужающейся части общего сверхзвукового сопла Лаваля выполнено огибающим камеры сгорания по их внешнему контуру.
Цель достигается также тем, что в двигательной установке, которая состоит из связки двух и более камер сгорания, согласно полезной модели камеры сгорания, составляющие связку, снабжены звуковыми соплами.
Илл.4.
Предлагаемая полезная модель относится к области ракетостроения, в частности, к жидкостным ракетным двигателям.
Известна двигательная установка ракеты-носителя, состоящая из двух объединенных в связку камер сгорания ракетного двигателя со сверхзвуковыми соплами. («Жидкостный ракетный двигатель РД-180». Книга «Авиационные, ракетные, морские, промышленные двигатели. 1944 - 2000 г.г.», Изд-во «АКС-Конверсалт», Москва, 2000 г., стр.270.)
Известна также двигательная установка ракеты-носителя, состоящая из 4-х объединенных в связку камер сгорания ракетного двигателя со сверхзвуковыми соплами. («Жидкостный ракетный двигатель РД-170». Книга «Авиационные, ракетные, морские, промышленные двигатели. 1944-2000 г.г.», Изд-во «АКС-Конверсалт», Москва, 2000 г., стр.268.)
Недостатками известных решений являются существенные потери тяги, возникающие из-за столкновения сверхзвуковых струй, которые истекают из сверхзвуковых сопел. Столкновения сверхзвуковых струй за срезами сопел вызваны близким расположением камер сгорания друг к другу из-за ограниченного размера миделя ракеты-носителя.
Целью данной полезной модели является повышение тяговых характеристик двигательной установки ракеты-носителя путем устранения столкновения сверхзвуковых струй за срезами сопел.
Цель достигается тем, что двигательная установка ракеты-носителя, состоящая из двух или более объединенных в связку камер сгорания, согласно полезной модели снабжена общим сверхзвуковым соплом Лаваля, при этом открытые торцы камер сгорания герметично соединены с основанием сужающейся части общего сверхзвукового сопла Лаваля, а ось сверхзвукового сопла Лаваля параллельна осям камер сгорания, составляющих связку.
Поставленная задача решается также за счет того, что согласно полезной модели основание сужающейся части общего сверхзвукового сопла Лаваля выполнено огибающим камеры сгорания по их внешнему контуру.
Поставленная задача решается также за счет того, что согласно полезной модели двигательная установка ракеты-носителя снабжена общим сверхзвуковым соплом Лаваля, а между камерами сгорания и общим сверхзвуковым соплом Лаваля установлена соосно общему соплу круглая камера, при этом, открытые торцы камер сгорания и основание сужающейся части общего сверхзвукового сопла Лаваля герметично соединены с круглой камерой.
Поставленная задача решается также за счет того, что согласно полезной модели двигательная установка ракеты-носителя снабжена общим сверхзвуковым соплом Лаваля, а между камерами сгорания и общим сверхзвуковым соплом Лаваля установлена соосно общему соплу круглая камера, при этом, открытые торцы камер сгорания и основание сужающейся части общего сверхзвукового сопла Лаваля герметично соединены с круглой камерой, а камеры сгорания, составляющие связку, снабжены звуковыми соплами.
Предлагаемая двигательная установка позволяет снизить потери тяги, возникающие за счет столкновения сверхзвуковых струй за срезами сопел.
На фиг.1 изображено продольное сечение двигательной установки ракеты-носителя, состоящей из двух (четырех) камер сгорания, составляющих связку, открытые торцы которых соединены общим сверхзвуковым соплом.
На фиг.2 изображен разрез в сечении А-А (вариант 1 - основание сужающейся части общего сверхзвукового сопла Лаваля не выполнено огибающим камеры сгорания по их внешнему контуру; вариант 2 - основание сужающейся части общего сверхзвукового сопла Лаваля выполнено огибающим камеры сгорания, составляющих связку, по их внешнему контуру).
На фиг.3 изображено продольное сечение двигательной установки ракеты-носителя, состоящей из связки камер сгорания, открытые торцы которых соединены общей камерой сгорания со сверхзвуковым соплом Лаваля.
На фиг.4 изображено продольное сечение двигательной установки ракеты-носителя, состоящей из связки камер сгорания со звуковыми соплами, которые соединены общей камерой сгорания со сверхзвуковым соплом Лаваля.
Двигательная установка ракеты-носителя состоит из двух и более объединенных в связку камер сгорания 1, открытые торцы которых герметично соединены с общим сверхзвуковым соплом Лаваля 2.
Двигательная установка ракеты-носителя, состоящая из двух и более объединенных в связку камер сгорания 1, согласно полезной модели открытые их торцы герметично соединены с общим сверхзвуковым соплом Лаваля 2, при этом основание сужающейся части сверхзвукового сопла Лаваля 2 может быть выполнено огибающим камеры сгорания 1, объединенных в связку, по их внешнему контуру.
Двигательная установка ракеты-носителя, состоящая из двух и более объединенных в связку камер сгорания, согласно полезной модели открытые их торцы герметично соединены с общим сверхзвуковым соплом 2, при этом между камерами сгорания 1 и общим сверхзвуковым соплом Лаваля 2 может быть установлена соосно общему соплу 2 круглая камера 3.
Двигательная установка ракеты-носителя, состоящая из двух и более объединенных в связку камер сгорания 1, согласно полезной модели она снабжена общим сверхзвуковым соплом Лаваля 2, а между камерами сгорания 1, объединенных в связку, и общим сверхзвуковым соплом Лаваля 2 установлена соосно общему соплу 2 круглая камера 3, при этом, открытые торцы камер сгорания 1 и основание сужающейся части общего сверхзвукового сопла Лаваля 2 герметично соединены с круглой камерой 3, а камеры сгорания 1, составляющие связку, могут быть снабжены звуковыми соплами 4.
Заявляемая двигательная установка работает следующим образом.
Продукты сгорания компонент топлива из открытых торцев камер сгорания 1, объединенных в связку, втекают со скоростью меньшей звуковой в сужающуюся часть сверхзвукового сопла Лаваля 2. Так как скорости струй газа меньше звуковой, то в сужающейся части сверхзвукового сопла Лаваля 2 легко происходит их перемешивание. Затем перемешанный газовый поток в узком горле общего сверхзвукового сопла Лаваля 2 достигает звуковой скорости и дальше разгоняется до расчетной скорости в сверхзвуковой части общего сопла Лаваля 2. Струя газа из общего сверхзвукового сопла Лаваля 2 истекает единым сплошным потоком, в результате сверхзвуковая струя не создает потерь тяги из-за столкновения сверхзвуковых струй ввиду их отсутствия.
В случае, когда основание сужающейся части общего сверхзвукового сопла Лаваля 2 выполнено огибающим камеры сгорания 1, составляющих связку, по их внешнему контуру, то устраняются застойные зоны, образующиеся при переходе от круглых камер сгорания 1 к круглой сужающейся части общего сверхзвукового сопла Лаваля 2, что снижает потери тяги в общем сопле 2, возникающие из-за внезапного расширения газа.
В случае, когда между камерами сгорания 1, составляющих связку, и общим сверхзвуковым соплом Лаваля 2 установлена общая камера 3, перемешивание струй, истекающих из камер сгорания 1, происходит в общей камере 3, затем газ из нее единым потоком разгоняется в общем сверхзвуковом сопле Лаваля 2. Благодаря тому, что скорости струй, истекающих из камер сгорания 1, небольшие, то при их перемешивании в общей камере 3 не происходит потерь из-за столкновения сверхзвуковых струй.
В случае, когда камеры сгорания 1, составляющие связку, кроме общей камеры 3 и сверхзвукового сопла Лаваля 2, снабжены еще и звуковыми соплами 4, струи газа из камер сгорания 1 истекают со звуковой скоростью в общую камеру 3, где происходит их перемешивание. Так как струи имеют звуковые скорости, то они в общей камере 3 тормозятся и перемешивание струй происходит без каких-либо потерь.
Использование полезной модели позволит устранить потери тяги, возникающие из-за столкновения сверхзвуковых струй, которые истекают из соседних сверхзвуковых сопел, что дает возможность увеличения полезного груза или дальности полета летательного аппарата и, несомненно, дает положительный экономический эффект.
1. Двигательная установка ракеты-носителя, состоящая из двух и более объединенных в связку камер сгорания, отличающаяся тем, что она снабжена общим сверхзвуковым соплом Лаваля, а открытые торцы камер сгорания герметично соединены с основанием сужающейся части общего сверхзвукового сопла Лаваля, при этом ось сверхзвукового сопла Лаваля параллельна осям камер сгорания, составляющих связку.
2. Двигательная установка ракеты-носителя по п.1, отличающаяся тем, что основание сужающейся части общего сверхзвукового сопла Лаваля выполнено огибающим камеры сгорания по их внешнему контуру.
3. Двигательная установка ракеты-носителя, состоящая из двух и более объединенных в связку камер сгорания, отличающаяся тем, что она снабжена общим сверхзвуковым соплом Лаваля, а между камерами сгорания и общим сверхзвуковым соплом Лаваля установлена соосно с общим соплом круглая камера, при этом открытые торцы камер сгорания и основание сужающейся части общего сверхзвукового сопла Лаваля герметично соединены с круглой камерой.
4. Двигательная установка ракеты-носителя, состоящая из двух и более объединенных в связку камер сгорания, отличающаяся тем, что она снабжена общим сверхзвуковым соплом Лаваля, а между камерами сгорания и общим сверхзвуковым соплом Лаваля установлена соосно с общим соплом круглая камера, при этом открытые торцы камер сгорания и основание сужающейся части общего сверхзвукового сопла Лаваля герметично соединены с круглой камерой, а камеры сгорания, составляющие связку, снабжены звуковыми соплами.
