RU2823402C1 - Комбинированное пульсирующее детонационное выходное устройство турбореактивного двухконтурного газотурбинного двигателя с подачей топлива во внешний контур - Google Patents

Комбинированное пульсирующее детонационное выходное устройство турбореактивного двухконтурного газотурбинного двигателя с подачей топлива во внешний контур Download PDF

Info

Publication number
RU2823402C1
RU2823402C1 RU2023125709A RU2023125709A RU2823402C1 RU 2823402 C1 RU2823402 C1 RU 2823402C1 RU 2023125709 A RU2023125709 A RU 2023125709A RU 2023125709 A RU2023125709 A RU 2023125709A RU 2823402 C1 RU2823402 C1 RU 2823402C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resonator
circuit
dimensional gas
dynamic
annular
Prior art date
Application number
RU2023125709A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Иванович Фролов
Алексей Александрович Мохов
Егор Алексеевич Рыков
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Пульсирующие Детонационные Технологии"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Пульсирующие Детонационные Технологии" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Пульсирующие Детонационные Технологии"
Application granted granted Critical
Publication of RU2823402C1 publication Critical patent/RU2823402C1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано для двигателей имеющих второй контур без камеры смешения применяемых в составе силовых установок дозвуковых летательных аппаратов. Техническая проблема, решаемая заявленным изобретением, заключается в повышении эффективности. Указанная проблема решается в комбинированном пульсирующим детонационном выходном устройстве турбореактивного двухконтурного двигателя с раздельными внешним и внутренним контурами, содержащем во внутреннем контуре суживающееся звуковое сопло, а во внешнем контуре в области выходного сечения с зазором между внешней и внутренней стенками наружного контура - двухмерный газодинамический резонатор, выполненный в виде кольцевого элемента с резонаторной полостью, тяговая стенка которой выполнена в форме рассеченного в поперечном сечении тора, при этом на наружной и внутренней стенках внешнего контура сформированы кольцевые выступы, образующие кольцевой зазор с соответствующими наружной и внутренней кромками резонаторной полости двухмерного газодинамического резонатора, дополнительно содержит, установленный во внешнем контуре топливный коллектор с форсунками, для подачи дополнительного топлива в поток перед его входом через кольцевое сопло в двухмерный газодинамический резонатор. Технический результат заключается в повышении величины тяги. 4 ил.

Description

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано для двигателей имеющих второй контур без камеры смешения применяемых в составе силовых установок дозвуковых летательных аппаратов.
Из уровня техники известно разработанное авторами, заявленного изобретения, комбинированное пульсирующее выходное устройство турбореактивного двухконтурного двигателя с раздельными внешним и внутренним контурами, содержащее во внутреннем контуре суживающееся звуковое сопло, а во внешнем контуре в области выходного сечения с зазором между внешней и внутренней стенками внешнего контура - двухмерный газодинамический резонатор, выполненный в виде кольцевого элемента с резонаторной полостью, тяговая стенка которой выполнена в форме рассеченного в поперечном сечении тора, при этом на наружной и внутренней стенках наружного контура сформированы кольцевые выступы, образующие кольцевой зазор с соответствующими внешней и внутренней кромками резонаторной полости двухмерного газодинамического резонатора (RU 2780910 С1, дата публикации 04.10.2022).
Данное техническое решение увеличивает тягово-экономические характеристики турбореактивного двухконтурного газотурбинного двигателя на 10-15%.
Техническая проблема, решаемая заявленным изобретением, заключается в повышении эффективности.
Технический результат заключается в повышении величины тяги.
Указанный технический результат достигается в комбинированном пульсирующим детонационном выходном устройстве турбореактивного двухконтурного двигателя с раздельными внешним и внутренним контурами, содержащем во внутреннем контуре суживающееся звуковое сопло, а во внешнем контуре в области выходного сечения с зазором между внешней и внутренней стенками наружного контура - двухмерный газодинамический резонатор, выполненный в виде кольцевого элемента с резонаторной полостью, тяговая стенка которой выполнена в форме рассеченного в поперечном сечении тора, при этом на наружной и внутренней стенках внешнего контура сформированы кольцевые выступы, образующие кольцевой зазор с соответствующими наружной и внутренней кромками резонаторной полости двухмерного газодинамического резонатора, дополнительно содержит, установленный во внешнем контуре топливный коллектор с форсунками, для подачи дополнительного топлива в поток перед его входом через кольцевое сопло в двухмерный газодинамический резонатор.
Заявленное изобретение поясняется на графических материалах, где
Фиг. 1 - изображена схема комбинированного пульсирующего детонационного выходного устройства с топливным коллектором (1) во внешнем контуре (4) двигателя (КПДВУф) без смешения потоков, где: 1- топливный коллектор; 2- стабилизаторы пламени; 3- свеча для воспламенения топливовоздушной смеси; 4-внешний контур; 5- кольцевой двухмерный газодинамический резонатор; 6- суживающееся звуковое сопло.
Фиг. 2- выходное устройство КПДВУф без смешения потоков с наружным кольцевым соплом и кольцевым двухмерным газодинамическим резонатором (ГДР) (5), звуковым суживающимся соплом (6) и топливным коллектором во внешнем контуре (1) (вид сзади).
Фиг. 3- схема установки двухмерного газодинамического резонатора во внешнем контуре без смешения потоков, где 7- кольца.
Фиг. 4- отраженная от стенок резонатора ударная волна в фокусе плоского резонатора, где f - линия фокусов.
Комбинированное пульсирующее детонационное выходное устройство турбореактивного двухконтурного газотурбинного двигателя с подачей топлива во внешний контур (КПДВУф) представляет собой выходное устройство турбореактивного двухконтурного газотурбинного двигателя без камеры смешения с топливным коллектором во внешнем контуре. Во внутреннем контуре используется традиционного суживающееся звуковое сопло (6). Во внешнем контуре двигателя, между его внутренней и внешней стенками, установлен двухмерный газодинамический резонатор (5). Газодинамический резонатор имеет форму желоба, представляющий собой, рассеченный в поперечном сечении тор, установленный так, чтобы торец желоба находился на срезе внешнего корпуса выходного устройства (фигура 1). На выходе из газодинамических резонаторов установлены кольца (позиция 7, фигура 3), прикрепленные к наружному и внутреннему корпусу внешнего контура. Изменением расстояния между кольцами и торцами резонатора регулируется площадь кольцевого сопла, которая определяет расход рабочего тела через внешний контур.
Во внешний контур установлен топливный коллектор с форсунками (1). За топливным коллектором расположены стабилизаторы пламени (2) и свеча для воспламенения топливовоздушной смеси (3).
Пример осуществления изобретения:
Воздух, предварительно сжатый в компрессоре низкого давления, поступает во внешний контур двигателя (канал А). При этом дополнительно осуществляется подача топлива во внешний контур из топливного коллектора. Таким образом, топливо, смешиваясь с воздухом в области стабилизаторов пламени образует топливовоздушную смесь, которая воспламеняется от свечи воспламенения топливовоздушной смеси (3). Горение во внешнем контуре (4), проходит при низком коэффициенте полноты сгорания (не выше 0,6). Остаток топлива разлагается под воздействием высокой температуры и образует газовую смесь, которая через, верхнюю щель I и нижнюю щель II кольцевого сопла, образованные кольцевыми стенками и торцевыми стенками двухмерного газодинамического резонатора (фиг.3), поступает в двухмерный газодинамический резонатор.
Площадь кольцевого сопла, представляет собой сумму площадей щелей I и II, и является критической, обеспечивает тем самым сверхкритический перепад. На выходе из кольцевого сопла поток разворачивается перпендикулярно оси двигателя и разгоняется до сверхзвуковой скорости. Потоки из верхней I и нижней II щелей имеющие сверхзвуковую скорость, схлопываются внутри полости двухмерного кольцевого газодинамического резонатора. При их соударении образуется ударная волна (УВ), распространяющаяся во всех направлениях. Часть волны, отразившаяся от стенок газодинамического резонатора, формирует отраженную ударную волну (ОУВ) которая формирует линию фокусов (f) (фиг.4). На этой линии давление и температура повышается до значений достаточных для самовоспламенения подготовленной газовой смеси и образуется детонационная волна, в которой происходит сжигание остатков топлива, тем самым повышая энергоемкость газовой струи. При прохождении через сечение кольцевого сопла ОУВ запирает критическое сечение. При этом прерывая подачу топливовоздушной смеси из внешнего контура в двухмерный газодинамический резонатор и представляет собой газодинамический клапан. За УВ с высоким давлением, следует волна разряжения (BP) с пониженным давлением, которая открывает критическое сечение. В полость резонатора поступает новая порция газовой смеси и процесс повторяется, тем самым организуя пульсирующий поток с детонационным горением. Учитывая, что в качестве запорного устройства используется газодинамический клапан, т.е. отсутствует ограничение по величине частот пульсаций давлений, которое присуще механическим клапанам, частота пульсаций может составлять величины более 20 кГц.
Пульсации потока за счет дополнительного сжатия в УВ и сжигания остатков топлива в детонационном цикле, близкому по своей эффективности к циклу Гемфри (v=const) и дает прирост тяги до 25-35%. За УВ следует BP и тяга несколько снижается, поэтому для пульсирующего потока важно значение осредненной тяги. Таким образом, учитывая высокую частоту пульсаций, средний прирост тяги составляет величину около 25%.

Claims (1)

  1. Комбинированное пульсирующее детонационное выходное устройство турбореактивного двухконтурного двигателя с раздельными внешним и внутренним контурами, содержащее во внутреннем контуре суживающееся звуковое сопло, а во внешнем контуре в области выходного сечения с зазором между внешней и внутренней стенками наружного контура - двухмерный газодинамический резонатор, выполненный в виде кольцевого элемента с резонаторной полостью, тяговая стенка которой выполнена в форме рассеченного в поперечном сечении тора, при этом на наружной и внутренней стенках внешнего контура сформированы кольцевые выступы, образующие кольцевой зазор с соответствующими наружной и внутренней кромками резонаторной полости двухмерного газодинамического резонатора, отличающийся тем, что дополнительно содержит, установленный во внешнем контуре, топливный коллектор с форсунками для подачи дополнительного топлива в поток перед его входом через кольцевое сопло в двухмерный газодинамический резонаторе.
RU2023125709A 2023-10-09 Комбинированное пульсирующее детонационное выходное устройство турбореактивного двухконтурного газотурбинного двигателя с подачей топлива во внешний контур RU2823402C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2823402C1 true RU2823402C1 (ru) 2024-07-23

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2612749A (en) * 1946-04-11 1952-10-07 Tenney Resonant pulse jet device with restricted flow passage
US2635420A (en) * 1947-05-14 1953-04-21 Shell Dev Jet propulsion engine with auxiliary pulse jet engine
FR62821E (fr) * 1952-03-13 1955-06-24 Snecma Chambres à combustion pulsatoire et dispositif de mise en oeuvre de ces chambres
US6477829B1 (en) * 2000-05-09 2002-11-12 Lockheed Martin Corporation Combined cycle pulse combustion/gas turbine engine
RU2277181C2 (ru) * 2004-07-07 2006-05-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО НПО "Сатурн") Турбореактивный двигатель
RU2684352C1 (ru) * 2018-07-16 2019-04-08 Общество С Ограниченной Ответственностью "Пульсирующие Детонационные Технологии" Регулируемое пульсирующее газодинамическое детонационное резонаторное выходное устройство для получения тяги
RU2780910C1 (ru) * 2022-04-07 2022-10-04 Общество С Ограниченной Ответственностью "Пульсирующие Детонационные Технологии" Комбинированное пульсирующее выходное устройство турбореактивного двухконтурного двигателя

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2612749A (en) * 1946-04-11 1952-10-07 Tenney Resonant pulse jet device with restricted flow passage
US2635420A (en) * 1947-05-14 1953-04-21 Shell Dev Jet propulsion engine with auxiliary pulse jet engine
FR62821E (fr) * 1952-03-13 1955-06-24 Snecma Chambres à combustion pulsatoire et dispositif de mise en oeuvre de ces chambres
US6477829B1 (en) * 2000-05-09 2002-11-12 Lockheed Martin Corporation Combined cycle pulse combustion/gas turbine engine
RU2277181C2 (ru) * 2004-07-07 2006-05-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО НПО "Сатурн") Турбореактивный двигатель
RU2684352C1 (ru) * 2018-07-16 2019-04-08 Общество С Ограниченной Ответственностью "Пульсирующие Детонационные Технологии" Регулируемое пульсирующее газодинамическое детонационное резонаторное выходное устройство для получения тяги
RU2780910C1 (ru) * 2022-04-07 2022-10-04 Общество С Ограниченной Ответственностью "Пульсирующие Детонационные Технологии" Комбинированное пульсирующее выходное устройство турбореактивного двухконтурного двигателя

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5892622B2 (ja) 多管式バルブレス・パルスデトネーションエンジン
CN104033248B (zh) 一种利用脉冲爆震燃烧的地面燃气轮机
KR100468207B1 (ko) 연료분사장치
CN111520767B (zh) 一种可调整出口燃气能量分布的脉冲爆震燃烧室
CN112902225A (zh) 一种带外环旋转爆震增压燃烧室的多级加力燃烧室
CN102619643B (zh) 一种脉冲爆震发动机射流点火装置
CN105102789B (zh) 包括改进的燃料供给回路的涡轮机燃烧组件
US11959441B2 (en) Engine with rotating detonation combustion system
US8726670B2 (en) Ejector purge of cavity adjacent exhaust flowpath
CN106051821A (zh) 一种分流式多管脉冲爆震燃烧室
US20090320446A1 (en) Performance improvements for pulse detonation engines
CN102619644B (zh) 一种减小吸气式脉冲爆震进气道反压的结构
RU2403422C1 (ru) Устройство и способ (варианты) для стабилизации пламени в форсажной камере турбореактивного двигателя
US20050279078A1 (en) Multiple detonation initiator for frequency multiplied pulsed detonation combustion
CN202578943U (zh) 一种脉冲爆震发动机射流点火装置
RU2006110656A (ru) Газотурбинный двигатель
RU2684352C1 (ru) Регулируемое пульсирующее газодинамическое детонационное резонаторное выходное устройство для получения тяги
RU2224954C2 (ru) Топливовоздушная горелка камеры сгорания газотурбинного двигателя
RU2032857C1 (ru) Устройство для распыливания топлива в камере сгорания газотурбинного двигателя
JP2024539524A5 (ru)
JP2011185133A (ja) パルスデトネーション燃焼器ベースのハイブリッド式エンジンにおけるパルスデトネーション燃焼器の部分的充填
RU2799996C1 (ru) Комбинированное пульсирующее детонационное выходное устройство турбореактивного двухконтурного газотурбинного двигателя
CN105781747A (zh) 一种用于液体冲压发动机的点火装置
RU2555601C1 (ru) Газодинамический воспламенитель основной топливной смеси в проточном тракте
RU162575U1 (ru) Вихревой стабилизатор-воспламенитель