Пульсуючий двигун детонаційного горіння

Пульсуючий двигун детонаційного горіння, який має реактивне сопло з детонаційною камерою, систему подачі палива та систему збудження детонації, який відрізняється тим, що реактивне сопло має поздовжню геометричну вісь та виконане з відкритими переднім та заднім торцями, дето Корисна модель відноситься до області реактивних рухомих засобів і може бути використана, наприклад, для літаючих моделей літаків, учбових моделей і т.п. Відомо, що є пульсуючий детонаційний двигун, який містить детонаційну камеру, систему подачі палива, а також систему збудження детонації (див. патент США № 5473885, кп. F02K 7/06) Детонаційна камера має бокову стінку, поздовжню геометричну вісь, передній торець та відкритий задній торець. В боковій стінці камери розташовані детонаційні канали Перший канал розташований ближче до переднього торця, другий ближче до заднього торця. В перший канап через клапан подається порція суміші великої кількості кисню з невеликою кількістю палива. Концентрація кисню в цій суміші значно перевищує концентрацію кисню в атмосферному повітрі. Система збудження детонації шляхом спалаху приводить паливо-кисневу суміш в камері до утворення рухомої до її заднього торця детонаційної хвилі. В другий канал через інший клапан вводиться порція суміші атмосферного повітря з паливом. Ця суміш забезпечує подальший розвиток детонаційного процесу і вихід детонаційної хвилі з заднього торця детонаційної камери. Недоліком відомого пристрою є низька частота пульсації, зумовлена наявністю у системі подачі палива таких інерційних пристроїв як клапани, і транспортних затримок, виникаючих при утворенні детонаційної хвилі у першому каналі. В основу корисної моделі покладена задача розробити пульсуючий двигун детонаційного го наційна камера виконана у вигляді встановленої у соплі напівзамкнутої ємності з розташованими на її внутрішній поверхні пристроями для вприскування палива, а між детонаційною камерою та реактивним соплом співвісно з ними встановлено повітрозабірний пристрій, виконаний у вигляді пустотілого елемента з відбортовкою, направленою в бік відкритого торця детонаційної камери, при цьому виконавчі елементи системи збудження детонації в кількості не менше одного виконані у вигляді електророзрядних пристроїв і розташовані на внутрішній поверхні детонаційної камери. ріння, в якому шляхом розташування паливовприскувального пристрою системи подачі палива та виконавчих елементів системи збудження детонації на внутрішній поверхні детонаційної камери, а також використання повітряно-забірного пристрою забезпечується підвищення частоти слідування детонаційних імпульсів, чим досягається підсилення тяги двигуна. Суть корисної моделі полягає в тому, що в пульсуючому двигуні детонаційного горіння, що містить реактивне сопло з детонаційною камерою, систему подачі палива і систему збудження детонації, згідно корисної моделі, реактивне сопло, яке має поздовжню геометричну вісь і виконано з відкритими переднім та заднім торцями, детонаційна камера виготовлена у вигляді розташованої в реактивному соплі напівзамкнутої порожнини з розташованим на її внутрішній поверхні пристроєм для вприскування палива, між детонаційною камерою і реактивним соплом співвісно з ними розташований повітряно-забірний пристрій, виконаний в формі пустотілого елементу з відбортовкою, направленою в бік відкритого торця детонаційної камери, при цьому виконавчі елементи системи збудження детонації в кількості не менше одного виконані в формі електророзрядних пристроїв і розташовані на внутрішній поверхні детонаційної камери. Виконання пульсуючого двигуна детонаційного горіння зазначеним чином забезпечує роботу двигуна в такому режимі, що після збудження детонації паливо-повітряної суміші, детонаційна хвиля на виході детонаційної камери переходить в ударну хвилю і продовжує рухатись по реактивному соп 00 о 877 лу. Утворені за фронтом ударної хвилі продукти детонації виходять із детонаційної камери, що призводить до розрідження, яке викликає швидке заповнення через повітряно-забірний пристрій детонаційної камери свіжим повітрям. Після цього нове вприскування палива в детонаційну камеру і новий розряд виконавчих елементів ініціюють нову детонаційну хвилю. Зменшенням частоти вприскування палива в детонаційну камеру і, відповідно, частоти розряду виконавчих елементів системи збудження детонації регулюється слідування детонаційних імпульсів. Конструкція пульсуючого двигуна детонаційного горіння схематично показана на кресленні (фіг.). Двигун має реактивне сопло 1 (далі PC 1), детонаційну камеру 2 (далі ДК 2), пристрій для вприскування палива 3 (далі форсунка), виконавчий елемент 4 системи збудження детонації, повітряно-забірний пристрій 5. PC 1 виконане пустотілим з поздовжньою геометричною віссю та відкритим переднім та задніми терцями. У поперечному розрізі PC 1 уявляє собою коло, прямокутник, квадрат і т.п. ДК 2 встановлена всередині PC 1 співвісно з ним й має аналогічну з PC 1 форму поперечного розрізу. ДК 2 виконано в формі напівзамкнутої порожнини, яка має глухий торець, спрямований до вхідної сторони PC 1, і відкритий торець, спрямований до вихідної сторони PC 1. Глухий торець ДК 2 у поздовжньому розрізі може бути виконаний в любій формі - плоским, криволінійним або конусоподібним. На внутрішній поверхні глухого торця, наприклад, в центрі, встановлено не менш однією форсунки 3 для вприскування палива. Форсунки 3 повинні мати високі характеристики частоти подачі і швидкості відсіку цівки палива. Розташуванням форсунок забезпечується рівномірний розподіл палива по всьому об'єму ДК 2 і формування плоскої межі між паливо-повітряною сумішшю і повітрям, перпендикулярній геометричній осі ДК 2 і PC 1. В двигуні може бути використана, наприклад, електромагнітна форсунка, характеристики якої максимально наближені до потрібних. Електромагнітні форсунки широко відомі використанням в поршневих двигунах внутрішнього згорання. Як виконавчий елемент 4 системи збудження детонації, також встановлений, наприклад, в центрі ДК 2, може бути використаний електричний вузол конденсаторної розрядної схеми та інше. При побудові двигуна в ДК 2 можуть бути встановлені як один, так і декілька виконавчих елементів 4 для отримання детонації, яка направлена від закритого торця в бік відкритого торця ДК 2. Повітряно-забірний пристрій 5 виконано у вигляді порожнього тіла з формою поперечного розрізу подібного до форми PC 1 і ДК 2 і з внутрішньою відбортовкою, яка направлена до центру ДК 2. Розміщений між ДК 2 і PC 1, повітрянозабірний пристрій 5 ділить простір між ними на два повітряних канали, один з яких, внутрішній, призначений для забезпечення повітрям ДК 2 і підвищення тиску повітря в ній за рахунок швидкісного напору, виникаючого при польоті літаючого апарату. Другий канал забезпечує поступлення повітря із вхідної частини PC 1 до його вихідної частини. Віддалення країв відбортованої частини повітряно-забірного пристрою 5 від ДК 2 обирається таким, щоб вилітаючі з камери під час роботи двигуна продукти детонації не попадали в канали повітряно-забірного пристрою 5, який живить повітрям ДК 2. Площу поперечного зрізу повітрянозабірного пристрою 5 обирають, виходячи з необхідного критичного розрізу для періоду заповнення ДК 2 свіжим повітрям. PC 1 з вихідного боку може бути виконано регульованим по довжині. Системи подачі палива і системи збудження детонації на схемі не показано. Вони розташовані поза ДК 2, і PC 1. Матеріали та комплектуючі, з яких виготовлені всі елементи запропонованого двигуна, є традиційними для пристроїв аналогічного типу. Працює пульсуючий двигун детонаційного горіння наступним чином. В вихідному положенні PC 1 і ДК 2 заповнені повітрям при атмосферному тиску. Для запуску двигуна з форсунки в ДК 2 вприскують паливо. В момент, коли цівка палива досягає відкритого торця ДК 2, подача палива зупиняється, а за допомогою електричного розряду необхідної потужності від виконавчого елементу 4 (або декількох елементів) системи збудження здійснюється безпосереднє збудження детонації'. Розповсюдження детонаційної хвилі з швидкістю на порядок вище переднього фронту цівки палива забезпечує практично ізохорне згорання паливоповітряної суміші в ДК 2. За рахунок енергії хімічної реакції продуктів детонації різко підвищується температура і тиск. Це призводить до стікання продуктів детонації в бік відкритого торця ДК 2. Форма ДК 2 забезпечує направлений вихід продуктів детонації. На виході з ДК 2 детонаційна хвиля переходить в ударну хвилю і стає практично плоским переднім фронтом стікання продуктів детонації. Переміщуючись з надзвуковою швидкістю по PC 1 до вихідної його частини, ударна хвиля заволікає повітря, яке знаходиться там, за межі PC 1. При русі ударної хвилі в PC 1, за її переднім фронтом, і насамперед в ДК 2, тиск повітря знижується і стає нижче ніж тиск в повітряно-забірному пристрої 5. Утворене в ДК 2 розрідження викликає швидке заповнення її потоком свіжого повітря через внутрішній канал повітряно-забірного пристрою 5. Одночасно по зовнішньому каналу повітряно-забірного пристрою 5 повітря поступає в PC 1. Після заповнення ДК 2 повітрям робиться нове вприскування палива та новий розряд виконавчих елементів 4 системи збудження детонації, і цикл повторюється. Для відпрацювання роботи двигуна можуть бути застосовані зміни довжини вихідної частини PC 1, яка регулюється, регулювання частоти вприскування палива в ДК 2 і термін затримання розряду виконавчих елементів 4 системи збудження детонації відносно моменту вприскування палива. При цьому нове збудження детонації можна зробити до того, як попередня ударна хвиля вийде за межі PC 1. Запропонований двигун відрізняється, в порівнянні з відомими аналогічними рішеннями, наступними перевагами: - простотою конструкції; 877 го повітря в багато разів перевищує вагу робочої суміші Запропонований двигун може бути без проблем засвоєний в промисловому виробництві - легким запуском і настройкою режимів роботи, - великою частотою пульсації, - великим рівнем тяги, що визначається великою частотою пульсацій і тим, що вага захоплено S SSS У ҐУУґУУґ/УҐУ/У УГ У/ / Г \ ! 5 /У /.У У / У / / / / / A чи \ \W\\ \ \\J 4 xг J S S ^^Ґ/ S / / / / S. /. У / / / / / S fS / У / • / У / Г / У У У /У Фіг. ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42,295-61-97 Підписано до друку о?Р- п 2001 р Формат 60x84 1/8 Обсяг О, bі обл -вид арк Тираж50 прим Зам SB'S УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22