Воздухозаборное устройство сверхзвукового летательного аппарата с маршевым прямоточным воздушно-реактивным двигателем

Предлагаемое техническое решение относится к области авиации, а именно к воздухозаборному устройству (далее - ВЗУ) сверхзвукового летательного аппарата (далее - ЛА) с маршевым прямоточным воздушно-реактивным двигателем (далее - ПВРД), размещенным над корпусом летательного аппарата (далее - ЛА). ВЗУ сверхзвукового ЛА с маршевым ПВРД содержит набор диффузоров, установленных снаружи корпуса ЛА, в каждом из которых закреплено центральное тело с продольно подвижным в его осевой полости от управляемого привода элементом передней части центрального тела, аэродинамически несимметричный, отделяемый обтекатель диффузора, узел фиксации диффузора на неподвижной части центрального тела в виде например, упругого элемента, размещенного в полости с возможностью расфиксации подвижным элементом передней части центрального тела при его перемещении. Новыми существенными признаками предложенного устройства являются: - выполнение узла фиксации отделяемого, защитного обтекателя диффузора в виде, например, упругого элемента, закрепленного внутри обтекателя, скрепленного с неподвижной частью центрального тела в осевой полости; - установка фиксатора с возможностью расфиксации подвижным элементом передней части центрального тела при его перемещении. В частном случае выполнения ВЗУ отделяемые защитные обтекатели диффузоров развернуты относительно осей своих диффузоров так, чтобы отделение обтекателей за счет набегающего воздушного потока было направлено преимущественно по горизонтали от летательного аппарата. Новым существенным признаком предложенного устройства в частном случае его выполнения является разворот каждого отделяемого обтекателя диффузора относительно оси своего диффузора на такой расчетный угол, чтобы отделение обтекателей набегающим воздушным потоком было направлено в боковые стороны от летательного аппарата, преимущественно горизонтально. В настоящее время на предприятии - заявителе изготовлена и испытана опытная партия образцов предложенной конструкции. Испытания подтвердили технический результат изложенный в материалах заявки. На предприятии заявителе проводится работа по промышленной реализации предложенного устройства.

Предлагаемое техническое решение относится к области авиации, а именно к размещенному над корпусом сверхзвукового летательного аппарата (далее - ЛА) воздухозаборному устройству (далее - ВЗУ) маршевого прямоточного воздушно-реактивного двигателя (далее - ПВРД) со стартовым двигателем в его камере сгорания.

При эксплуатации сверхзвукового ЛА с маршевым ПВРД такого типа важным элементом стабильности работы ПВРД является повышение надежности функционирования узлов ВЗУ, обеспечивающих безопасное отделение защитных обтекателей, установленных на диффузорах ВЗУ и удаление воздушным потоком ВЗУ корпуса стартового двигатели из камеры ПВРД после окончания его работы от ЛА, т.е. в периоды перекрытия воздушною тракта ВЗУ.

Известно ВЗУ (1) сверхзвукового ЛА с маршевым ПВРД, в котором аэродинамически несимметричный обтекатель на каждом диффузоре ВЗУ установлен посредством фиксирующего устройства и снабжен управляемым приводом расфиксации размещаемым вне центрального тела.

Недостатком вышеуказанного ВЗУ является возможность возникновения в его воздушном тракте и ПРВД колебаний воздуха большой амплитуды в периоды перекрытия воздушного тракта, снижающих надежность функционирования ПВРД и конструктивная сложность компоновки фиксирующего механизма и управляемого привода расфиксации в диффузорах ВЗУ вне центрального тела, приводящая к снижению надежности работы ВЗУ и функционирования ПВРД ЛА.

Известно ВЗУ (2) сверхзвукового ЛА с маршевым ПВРД, в котором для обеспечения стабильной работы маршевого ПВРД в периоды перекрытия воздушного тракта, в каждом диффузоре ВЗУ элемент передней части центрального тела выполнен продольно подвижным от управляемого привода, а обтекатель прижат к корпусу диффузора узлом фиксации и снабжен отдельным управляемым узлом расфиксации и отделения.

Недостатком данного ВЗУ сверхзвукового ЛА с маршевым ПВРД является повышенное количество узлов и механизмов, снижающее надежность работы ВЗУ и функционирования ПВРД ЛА.

Вышеуказанное ВЗУ(2) взято авторами в качестве прототипа предложенному, как наиболее близкое по технической сути, так и по достигаемому техническому эффекту.

Задачей, которую авторы решали, разрабатывая предлагаемое устройство, являлось упрощение конструкции ВЗУ и, как следствие, повышение надежности работы маршевого ПВРД сверхзвукового ЛА.

Поставленная задача решена в конструкции ВЗУ сверхзвукового ЛА с маршевым ПВРД, содержащей набор диффузоров, установленных снаружи корпуса ЛА, в каждом из которых закреплено центральное тело с продольно подвижным в его осевой полости от управляемого привода элементом передней части центрального тела, отделяемый аэродинамически несимметричный обтекатель диффузора, узел фиксации обтекателя в виде закрепленного внутри обтекателя, например, упругого элемента, с фиксацией за неподвижную часть центрального тела в осевой полости и возможностью расфиксации подвижным элементом передней части центрального тела при его перемещении.

Новыми существенными признаками предложенного устройства являются:

- выполнение узла фиксации отделяемого обтекателя каждого диффузора в виде, например, упругого элемента, закрепленного внутри обтекателя с фиксацией за неподвижную часть центрального тела в осевой полости;

- установка упругого элемента с возможностью расфиксации подвижным элементом передней части центрального тела при его перемещении.

В частном случаях выполнения ВЗУ аэродинамически несимметрические защитные обтекатели диффузоров повернуты на такой расчетный угол относительно осей своих диффузоров, чтобы отделение их набегающим воздушным потоком было направлено в боковые стороны от ЛА, преимущественно горизонтально.

Новым существенным признаком предложенного устройства в частном случае его выполнения является поворот обтекателей диффузоров на такой расчетный угол относительно осей своих диффузоров, чтобы отделение их набегающим воздушным потоком было направлено в боковые стороны от ЛА, преимущественно горизонтально.

По мнению авторов, вышеуказанные признаки в совокупности с остальными можно считать существенными, т.к. предложенная конструкция ВЗУ, обеспечивая стабильную работу маршевого ПВРД в периоды перекрытия воздушного тракта, позволила «обойтись» без отдельного привода сброса обтекателя (эту функцию выполняет в каждом диффузоре привод подвижной части центрального тела) и этим самым дополнительно повысить надежность функционирования ПВРД ЛА.

Кроме того, в предложенной конструкции устранена возможность поражения аэродинамических поверхностей ЛА отделяемыми защитными обтекателями ВЗУ, в связи с лучшей ориентацией обтекателей при отделении по сравнению с прототипом.

Предложенная конструкция ВЗУ сверхзвукового ЛА с маршевым ПВРД представлена на фиг.1 и фиг.2, где на фиг.1 приведен общий вид ВЗУ на ЛА, а на фиг.2 приведена схема отделения обтекателей.

Разработанное ВЗУ сверхзвукового ЛА 1 с маршевым ПВРД 2 содержит набор диффузоров 3, установленных над корпусом ЛА 1 и соединенных воздушным трактом с камерой сгорания 4 ПВРД 2, в которой установлен сбрасываемый стартовый двигатель 5.

В каждом диффузоре 3 на обтекаемых стойках 6 закреплено центральное тело 7, с подвижным от привода 8, соединенным с аппаратурой управления 9, элементом 10 передней части центрального тела 7, установленным во внутренней осевой полости 11 центрального тела 7.

На каждом диффузоре 3 ВЗУ установлен сбрасываемый, аэродинамически несиметричный, защитный обтекатель 12, снабженный узлом фиксации в виде, например, упругого элемента 13, одной стороной закрепленной на внутренней части обтекателя 12, а другой, рабочей - в проточке 14, выполненной в полости 11 центрального тела 7, перед подвижной частью центрального тела 7 - элементом 10, фиксируя его в заднем положении.

Работа предлагаемого ВЗУ заключается в следующем.

При запуске ЛА с аппаратуры управления 9 подается сигнал на срабатывание стартового двигателя 5.

Последний разгоняет ЛА 1 до сверхзвуковой скорости.

В определенный момент работы стартового двигателя 5 с аппаратуры управления 9 подается сигнал на срабатывание приводов 8 во всех диффузорах 3 ВЗУ, выполненных, например, в виде идентичных пиротехнических патронов.

Образующиеся при срабатывании пиротехнических патронов газы перемещают подвижные элементы 10, которые работают как поршни, перемещаемые газом.

При этом, в каждом диффузоре 3 при перемещении элемента 10 в осевом направлении по полости 11, последний выдавливает фиксирующую часть элемента 13 из выемки 14 и расфиксирует обтекатель 12 относительно диффузора 3.

Под напором набегающего воздушного потока каждый защитный обтекатель 12 являясь аэродинамически несимметричным телом вначале отклоняется в расчетную сторону, а затем сбрасывается с диффузора элементом 10, перемещающегося под воздействием пороховых газов пиротехнического привода 8.

Т.к. ЛА 1 при полете стабилизирован, предварительный разворот каждого обтекателя 12 на расчетный угол относительно оси своего диффузора 3 при сборке ЛА, позволяет произвести одновременный сброс обтекателей 12 в боковые стороны от ЛА 1, предпочтительно горизонтально (см. фиг.2).

Сброс обтекателей 12 в ВЗУ производится после окончания работы стартового двигателя 5 на сверхзвуковых скоростях ЛА.

В этот период имеется вероятность возникновения в воздушном тракте ВЗУ продольных колебаний давления воздуха большой амплитуды опасных для работы маршевого ПВРД.

В период движения элемента 10 центральное тело представляет собой «плохообтекаемое тело», поэтому в соответствии с законами аэродинамики передним ним формируется скачок уплотнения, который отклоняет набегающий поток над диффузором, устраняя, таким образом, причину возникновения вышеуказанного опасного для работы ПВРД явления, но одновременно обеспечивая достаточный наддув воздуха для выталкивания корпуса отработавшего стартового двигателя.

При перемещении элемента 10 в переднее положение, центральное тело 7 приобретает классическую форму для обеспечения стабильной работы маршевого ПВРД 2 и в это время подается сигнал с аппаратуры управления 9 на его включение.

Все узлы и детали конструкции изготовлены из общеизвестных материалов по известным технологиям.

В настоящее время на предприятии - заявителе изготовлена и испытана опытная партия образцов предложенной конструкции. Испытания подтвердили технический результат, изложенный в материалах заявки.

На предприятии заявителе проводится работа по промышленной реализации предложенного устройства.

Литература.

1. Патент РФ на изобретение 2117907 от 26.03.1997 г. МПК: F42B, 15/00.

2. Патент РФ на изобретение 2287456 от 25.02.2005 г. МПК: B64D, 33/02 (прототип).

1. Воздухозаборное устройство сверхзвукового летательного аппарата с маршевым прямоточным воздушно-реактивным двигателем, содержащее набор диффузоров, установленных снаружи корпуса летательного аппарата, в каждом из которых закреплено центральное тело с продольно подвижным в осевой полости от управляемого привода элементом передней части центрального тела и каждый из которых снабжен отделяемым аэродинамически несимметричным защитным обтекателем диффузора с узлами фиксации и расфиксации, отличающееся тем, что в каждом диффузоре узел фиксации обтекателя выполнен в виде закрепленного внутри обтекателя, например, упругого элемента с фиксацией за неподвижную часть центрального тела в осевой полости и возможностью расфиксации подвижным элементом передней части центрального тела при его перемещении.

2. Воздухозаборное устройство по п.1, отличающееся тем, что отделяемые аэродинамически несимметричные защитные обтекатели диффузоров развернуты относительно осей своих диффузоров на расчетные углы так, чтобы отделение обтекателей набегающим воздушным потоком было направлено в боковые стороны от летательного аппарата, преимущественно горизонтально.