Камера бесклапанного пульсирующего воздушно-реактивного двигателя
К описанию полезной модели «Камера бесклапанного пульсирующего воздушно-реактивного двигателя» Полезная модель относится к области авиастроения и может быть использовано при проектировании летательных аппаратов различного назначения, в двигателестроении самолетов. Предметом полезной модели является камера бесклапанного пульсирующего воздушно-реактивного двигателя со свободным поршнем. Камера двигателя состоит из камеры сгорания и компрессорной камеры, которые соединены перепускным каналом и разделены поршнем, выпускного канала, пружинного толкателя, воздухозаборника и устройства для инжекции горючего. Поршень обеспечивает закрытие камеры сгорания в момент инициирования горения или детонации, производит сжатие окружающего воздуха, поступающего через воздухозаборник в компрессорную камеру. Стенки поршня имеют специальные отверстия, которые используются для выхлопа продуктов сгорания из камеры сгорания для создания реактивной тяги и перепуска сжатого воздуха в камеру сгорания из компрессорной камеры по перепускному каналу. Такое выполнение камеры двигателя приводит к повышению начального давления рабочей смеси и, следовательно, повышению удельного импульса. Ил.1.
Полезная модель относится к области авиационной техники и может быть использована при проектировании летательных аппаратов (ЛА) различного назначения с пульсирующими двигателями как детонационного (ПДДГ), так и дефлаграционного горения.
Известно устройство, в котором камера ПДДГ требует для своего функционирования выполнение ряда условий, в частности, подачи на вход сжатого воздуха с начальным давлением Р0>2 кг/см 2 на всех режимах от старта до полета ЛА с максимальной скоростью, что накладывает ограничение на использование ПДДГ (патент РФ №2034996, МПК 6 F02K 7/04, 2006).
Наиболее близким к полезной модели является устройство, в котором камере сгорания ПДДГ отделена от компрессорной камеры подвижным поршнем. Поршень производит сжатие воздуха в компрессорной камере, двигаясь под действием детонационных волн, создаваемых в камере сгорания. Также поршень открывает и закрывает отверстия для перепуска газа между компрессорной камерой и камерой сгорания, делая конструкцию двигателя бесклапанной. Недостатками прототипа является то, что эта конструкция может работать только в детонационном режиме, волна разрежения, идущая от открытого конца камеры, не позволяет создать в камере сгорания высокое давление горючей смеси, следовательно, удельные импульс двигателя оказывает низким (патент РФ №2293866, МПК 6 F02K 7/04, 2006, прототип).
Технической задачей является повышение удельного импульса двигателя.
Поставленная техническая задача решается тем, что в камера бесклапанного пульсирующего воздушно-реактивного двигателя, содержащей корпус, свободный поршень, пружинный толкатель, воздухозаборник, устройство для инжекции горючего в камеру, устройство воспламенения, стенки поршня и камеры сгорания имеют отверстия, выполненные с возможностью их совмещения в процессе движения поршня.
Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, состоит в повышении удельного импульса двигателя и обеспечении работы как при детонационном так и при дефлаграционном сгорании топлива. Реализация цикла горения топлива при закрытой камере сгорания снижает расход топлива.
Схема предлагаемой полезной модели показана на фиг.1. На фиг.1. схематично представлено устройство, которое состоит из корпуса 1, поршня 2, компрессорной камеры 3, камеры сгорания 4, пружинного толкателя 5, перепускного канала 6, выпускного канала 7, входного отверстия перепускного канала 8, выходного отверстия перепускного канала 9, входного отверстия выпускного канала 10, перепускных отверстий в поршне 11 и 12, воздухозаборника 13, инжектора горючего 14 и сопла 15.
Воздухозаборник схематично изображен отверстием в стенке камеры двигателя. Способы выполнения и рациональные варианты конструктивного исполнения таких устройств известны и могут быть использованы в данном случае. Камера двигателя условно показана цилиндрической.
Работа камеры происходит следующим образом:
На первом этапе такта I (этап сгорания) поршень 2 находится в крайнем правом положении. Его стенки перекрывает отверстия 8, 9 и 10 в перепускном канале 6 и в выпускном канале 7 соответственно. В камере сгорания 4 происходит сжигание горючего. На поршень 2 действует перепад давления, и он начинает двигаться влево.
На втором этапе такта I (этап выхлопа) поршень 2 движется влево в сторону компрессорной камеры 3. Отверстие 12 в поршне совмещается с отверстием 10 в выпускном канале 7. Происходит истечение продуктов сгорания из камеры сгорания 4 наружу, тем самым создается тяга двигателя.
На третьем этапе такта I (этап сжатия) поршень 2 продолжает по инерции движение влево. Стенки поршня 2 перекрывают отверстие воздухозаборника 13, и происходит сжатие воздуха в компрессорной камере 3 до давления 20 атм. Пружинный толкатель 5 начинает сжиматься и поршень останавливается.
На четвертом этапе такта I (этап перепуска) отверстия в поршне 11 и 12 совмещаются с отверстиями 8 и 9 перепускогоо канала. Происходит перепуск воздуха из компрессорной камеры 3 в камеру сгорания 4 с инжекцией горючего через инжектор 14. При этом пружинный толкатель 5 сжат.
На такте II работы поршень 2 возвращается в начальное положение под действием пружинного толкателя 5. Стенки поршня 2 открывают отверстие воздухозаборника 13. Окружающий воздух засасывается в компрессорную камеру 3 за счет разрежения, созданного при движении поршня. После этого цикл работы камеры повторяется.
Использование предложенного устройства приводит к тому, что повышается давление в камере сгорания, снижается расход топлива, обусловленный реализацией высокоэффективного термодинамического цикла, близкого к циклу при постоянном объеме, обеспечивается возможность работы как при дефлаграционном, так и при детонационном горении.
Камера бесклапанного пульсирующего воздушно-реактивного двигателя, содержащая корпус, свободный поршень, пружинный толкатель, воздухозаборник, устройство для инжекции горючего в камеру, устройство воспламенения, отличающаяся тем, что стенки поршня и камеры сгорания имеют отверстия, выполненные с возможностью их совмещения в процессе движения поршня.
