Суженная часть сопла реактивного самолета или ракеты различного диаметра

Сопло, с измененной пространственной формой суженной частью, может найти применение для качественного роста скоростных или тяговых характеристик сопла в ракетных и воздушно-реактивных двигателях, в газодинамических лазерах, магнито-газо динамических установках и др.

Суженная часть сопла, относительно продольной оси, выполнена по винтовой линии суммарно в один виток, в одно,- двух,- трехзаходном исполнении, соответственно заход в один виток, 1\2 витка, 1\3 витка с углом стреловидности (закрутки), в зависимости от функционального предназначения сопла. Разнесенные в продольной плоскости сопла начальные и конечные части профиля витка суженной части сопла, соединены продольными перегородками, для уменьшения перетекания рабочего тела (газа, жидкости и др.) по окружности суженной части. Для той же функции по продольному контуру профиля суженной части сопла выполнены продольные перегородки.

В сопле, с предлагаемой суженной частью, волновые свойства струи проявляются в виде винтовой системы волн, в результате чего достигается увеличение скорости струи соответственно и силы тяги сопла.

Сопло, в котором суженная часть выполнена по винтовой линии в одно-, двух-, -трехзаходном исполнении, соответственно заход в один виток, 1\2 витка, 1\3 витка с углом стреловидности (закрутки), в зависимости от функционального предназначения сопла, продольными перегородками по контуру профиля суженной части сопла и продольными перегородками соединяющими начальные и конечные части профиля витка суженной части, фиг.1а. 1в. предназначено также как и известные сопла, для получения газовых, жидкостных струй с использованием в технике (в ракетных, воздушно-реактивных двигателях, газодинамических лазерах, магнито-газодинамических установках и др.)

В известных дозвуковых и сверхзвуковых соплах, в зависимости от предназначения сопла, поперечное сечение сопла может быть плоским, осесимметричным или иметь пространственную форму.

Для увеличения скорости струи рабочего тела (газа, жидкости и др.) вытекающего из сопла, по сравнению с аналогами, предлагается сопло, в котором суженная часть выполнена по винтовой линии суммарно в один виток в одно-, двух-, трехзаходном исполнении.

Суженную часть сопла предлагаемой формы, можно рассматривать как стреловидное крыло самолета с постоянным геометрическим профилем по размаху крыла, свернутое винтовым кольцом. Разнесенные в продольной плоскости сопла, начальные и конечные части профиля витка соединены продольными перегородками. Продольные перегородки по контуру профиля суженной части сопла служат для уменьшения перетекания газа по окружности суженной части и выполняют ту же функцию что и перегородки на крыле самолета.

Для раскрытия сущности сопла с измененной формой суженной части рассмотрим струю (газа, жидкости, плазмы и др.) в суженной части сопла и далее по потоку.

Принципиальная схема обтекания газом профиля крыла и профиля суженной части сопла одинакова, фиг.2. На передней части профиля крыла в потоке газа образуются вихревые кольца, которые вращаются с угловой скоростью в потоке газа.

Вращающиеся вихревые кольца с определенной массой М, перемещаются со скоростью потока газа по выпуклой части крыла. Применительно к вращающимся вихревым кольцам, находящимся во вращательной системе, которую образует поток газа огибая выпуклый профиль, создаются все условия для возникновения инерционных сил Кориолиса.

Условно для наглядности принимаем, что вся масса газа вихревого кольца сосредоточена на наружной части его, в материальных точках (m₁, m ₂,m₃, m...). На участке от точки до точки b вихревого кольца по часовой стрелке, материальные точки с массами (m...) имеют радиальные скорости _r...направленные к переменному центру точке 0 (0, 0, 0...) вращающейся системы. На эти материальные точки с массами (m...) воздействуют инерционные силы Кориолиса направленные по ходу потока газа огибающего крыло. На участке от точки b до точки вихревого кольца, материальные точки с массами (m...) с радиальными скоростями _r...удаляются от центра, точки 0 (0₁,0₂,0...), вращающейся системы. На эти материальные точки с массами (m...) воздействуют силы Кориолиса направленные в противоположном направлении движения потока газа. Под совокупным воздействием сил Кориолиса на материальные точки с массами (m...) вихревого кольца, данное вихревое кольцо принимает форму эллипса с образованием зон разрежения. Так как вихревое кольцо оказывается в зоне разрежения, то за счет уменьшения сопротивления движению, скорость движения вихревого кольца (эллипса) возрастает, т.е. в силу сохранения энергии, -в зоне снижения давления газа (жидкости и т.п.), скорость потока газа возрастает.

Одновременно струя газа (жидкости) из-за дискретного чередования зон разрежения приобретает волновые свойства. В отличие от крыла самолета, в сопле имеющем суженную часть круглой формы, волновые свойства струи проявляются в виде диаметральной чередующейся системы волн, фиг.3. В сопле, имеющем суженную часть выполненную по винтовой линии, в одно-, двух-, трехзаходном исполнении, соответственно заход в один виток, 1\2 витка, 1\3 витка с углом стреловидности, в зависимости от назначения и поставленной технической задачи, волновые свойства струи в расчетных случаях, обусловлены непрерывной винтовой системой волн, фиг.4, в результате чего скорость истечения струи из сопла увеличивается.

Суженная часть сопла, отличающаяся тем, что суженная часть относительно продольной оси сопла, выполнена по винтовой линии в одно или двух или трехзаходном исполнении, соответственно, с заходом в один виток или 1/2 витка или 1/3 витка, суммарно в один виток, с продольными перегородками, соединяющими начальные и конечные части профиля витка суженной части.