КАМЕРА СГОРАНИЯ С ПОВЫШЕНИЕМ ДАВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕЁ ЭКСПЛУАТАЦИИ

1. Камера сгорания с повышением давления, содержащая:
детонационную камеру, имеющую впускной патрубок и выпускной патрубок, при этом детонационная камера сконфигурирована для создания в ней явления сверхзвукового горения;
камеру предварительного горения, имеющую выпускной патрубок, связанный по жидкой среде с впускным патрубком детонационной камеры, впускной патрубок, связанный с каналом подачи топлива, и окружной периметр между впускным и выпускным патрубками и круглое отверстие, связанное с кольцевым каналом подачи окислителя;
вихревой генератор для закрутки окислителя на пути подачи окислителя, содержащий лопатки, преобразующие окислитель, текущий мимо лопаток в камеру предварительного горения в тангенциальный турбулентный поток, создавая, таким образом, высокоскоростную вихревую зону вокруг круглого отверстия и низкоскоростную вихревую зону в центральной части камеры предварительного горения;
расширительно-отклоняющее сопло (E-D) между камерой предварительного горения и детонационной камерой, обеспечивающее диффузионный путь жидкости между ними; и
воспламеняющее устройство в контакте с низкоскоростной вихревой зоной камеры предварительного горения.
2. Камера сгорания по п. 1, в которой путь подачи топлива имеет отверстие, размер которого позволяет распылять топливо, вспрыскиваемого в камеру предварительного горения.
3. Камера сгорания по п. 2, в которой отверстие на пути подачи топлива сообщается с высокоскоростной вихревой зоной камеры предварительного горения.
4. Камера сгорания по п. 1, в которой лопатки вихревого генератора выполнены в виде спирали на кольцевом пути подачи окислителя.
5. Камера сгорания по п. 1, в которой сопло E-D, содержит:
в основном, цилиндрический корпус с внутренним отверстием, имеющий выпускной патрубок, связанный по жидкой среде с детонационной камерой; входной патрубок и, по меньшей мере, один расположенный по окружности канал в корпусе, связанный по жидкой среде с центральным отверстием;
кольцевой обод, выступающий из корпуса и входящий в контакт с внешним ободом впускного патрубка детонационной камеры;
в основном, цилиндрический обтекатель, который проходит от кольцеобразного обода мимо впускного патрубка цилиндрического корпуса так, что между обтекателем и цилиндрическим корпусом определяется кольцевое пространство; и
концевая пластина у впускного патрубка центрального отверстия, имеющая, по меньшей мере, один диффузионный канал, проходящий через пластину и обеспечивающий жидкостную связь между отверстием и камерой предварительного горения;
в котором диффузионный канал и отверстие обеспечивают диффузионный путь между камерой предварительного горения и детонационной камерой.
6. Камера сгорания по п. 5, в которой обтекатель имеет оболочку частично тороидальной формы и проходит в камеру предварительного горения в достаточной близости от круглого отверстия в ней, чтобы создать эффект Коанда, который отклоняет текущий окислитель тангенциально и радиально внутрь к центру камеры предварительного горения.
7. Камера сгорания по п. 6, в которой концевая пластина, содержит множество диффузионных каналов, каждый из которых проходят под углом наружу от отверстия, так, что каждый канал направлен к внутренней поверхности обтекателя, а не к камере предварительного горения.
8. Камера сгорания по п. 7, дополнительно содержащая торцевую крышку, определяющую впускной патрубок камеры предварительного горения и содержащую путь подачи топлива и канал воспламенения, открывающийся в центральную часть камеры предварительного горения и связанный с воспламеняющим устройством.
9. Камера сгорания по п. 1, в которой воспламеняющее устройство выбрано из группы, состоящей из электрического источника искрового разряда, источника плазменных импульсов и источника лазерных импульсов.
10. Камера сгорания по п. 1, дополнительно содержащая расширительную камеру, связанную по жидкой среде с каналом подачи окислителя между огнеупорной амбразурой и входом окислителя, в которой расширительная камера имеет объем, рассчитанный на снижение противодавления обратного потока в расширительную камеру до желательного статического давления, которое меньше давления окислителя на входе окислителя.
11. Камера сгорания по п. 10 дополнительно содержащая камеру подогрева, термически связанную с детонационной камерой, и напорную камеру окислителя, связанную по жидкой среде с камерой подогрева и входом окислителя.
12. Камера сгорания по п. 11, в которой напорная камера окислителя содержит усеченно-конический корпус дефлектора, который определяет путь подачи турбулентного потока окислителя в напорной камере окислителя, и который служит, как препятствие противотоку продуктов горения и снижает противодавление, вызванное ударными детонационными волнами.
13. Способ эксплуатации камеры сгорания с повышением давления, содержащий стадии:
тангенциальную и турбулентную подачу окислителя в камеру предварительного горения, чтобы сформировать высокоскоростную вихревую зону во внешней части камеры предварительного горения и низкоскоростную вихревую зону во внутренней части камеры предварительного горения;
впрыск топлива в высокоскоростную вихревую зону камеры предварительного горения;
подачу смеси топлива и окислителя в детонационную камеру, связанную по жидкой среде с камерой предварительного горения;
после выбранного периода задержки происходит воспламенение топлива и окислителя в низкоскоростной вихревой зоне камеры предварительного горения, чтобы сформировать ядро пламени, и
направление передней части пламени, сформированной из ядра пламени через расширительное отклоняющее сопло (E-D) в детонационную камеру так, чтобы окислитель и топливо в детонационной камере детонировали, вызывая явление сверхзвукового горения, в котором фронт пламени становится связанным с ударной волной и распространяется через детонационную камеру на звуковых скоростях.
14. Камера сгорания с повышением давления, содержащая:
детонационную камеру, имеющую впускной патрубок и выпускной патрубок, при этом детонационная камера сконфигурирована для создания в ней явления сверхзвукового горения;
камеру предварительного горения, связанную по жидкой среде с впускным патрубком детонационной камеры и связанную по жидкой среде с каналом подачи топлива и с каналом подачи окислителя;
воспламеняющее устройство, связанное с камерой предварительного горения и предназначенное для воспламенения смеси топлива и окислителя в этой камере;
расширительное отклоняющее сопло (E-D) между камерой предварительного горения и детонационной камерой, включающая проход для диффузионной жидкости, создающей меньше ограничений для потока жидкости в направлении вниз по потоку, чем в направлении вверх по потоку.
15. Камера сгорания по п. 14, в которой сопло E-D, содержит:
в основном, цилиндрический корпус с внутренним отверстием, имеющий выпускной патрубок, связанный по жидкой среде с детонационной камерой, впускной патрубок и, по меньшей мере, один размещенный по окружности канал в корпусе, который связан по жидкой среде с отверстием;
кольцевой обод, выступающий из корпуса и входящий в контакт с внешним ободом впускного патрубка детонационной камеры;
в основном, цилиндрический обтекатель, размещенный с интервалом от корпуса, который отходит от кольцеобразного обода и проходит рядом с впускным патрубком цилиндрического корпуса и заканчивается радиальной, изогнутой внутрь оболочкой так, что между обтекателем и цилиндрическим корпусом образуется кольцевое пространство; и
концевую пластину у впускного патрубка отверстия, имеющую, по меньшей мере, один диффузионный канал, проходящего через пластину, в которой, по меньшей мере, один диффузионный канал проходит под углом, таким образом, что канал соединен с отверстием и направлен на обтекатель;
в котором восходящий поток жидкости более ограничен, чем нисходящий поток жидкости благодаря тому, что обтекатель направляет, по меньшей мере, часть восходящего потока жидкости из каналов в кольцевое пространство, ограничивая, таким образом, восходящий поток жидкости, которая течет в кольцевое пространство через каналы.
16. Камера сгорания по п. 14, в которой корпус, имеет частично тороидальную форму и проходит в камеру предварительного горения в достаточной близости от канала подачи окислителя, чтобы создать эффект Коанда, который отклоняет тангенциально текущий окислитель во внешней области камеры предварительного горения радиально внутрь к центральной области камеры предварительного горения.
17. Камера сгорания с повышением давления, содержащая:
детонационную камеру, имеющую впускной патрубок и выпускной патрубок, причем детонационная камера формируется с учетом создания в ней явления сверхзвукового горения;
камеру предварительного горения, связанную по жидкой среде с впускным патрубком детонационной камеры и связанную по жидкой среде с системой подачи топлива и с каналом подачи окислителя;
воспламеняющее устройство, связанное с камерой предварительного горения и предназначенное для воспламенения смеси топлива и окислителя в этой камере;
расширительное отклоняющее сопло (E-D), расположенное между камерой предварительного горения и детонационной камерой и содержащее диффузионный канал для прохода жидкости между ними;
расширительную камеру, связанную по жидкой среде с входом окислителя и с камерой предварительного горения и имеющую объем, выбранный с расчетом снижения противодавления, вызванного детонацией в детонационной камере, до желательного статического давления в расширительной камере.
18. Камера сгорания по п. 17, в которой выбранный объем расширительной камеры зависит от выбранного давления в расширительной камере, объема детонационной камеры и давлении детонации в детонационной камере.
19. Камера сгорания по п. 18, в которой расширительная камера, содержит обратный клапан, имеющий настройку разгрузки давления, и выбранное давление в расширительной камере регулируется настройкой разгрузки давления.
20. Камера сгорания по п. 18, в которой расширительная камера, содержит камеру подогрева в тепловом контакте с детонационной камерой и связанную по жидкой среде с камерой предварительного горения, и напорную камеру, связанную по жидкой среде с камерой подогрева и с входом окислителя.
21. Камера сгорания по п. 1, дополнительно содержащая корпус дефлектора, установленный в напорной камере и служащий для формирования пути турбулентного потока окислителя в ней.
22. Камера сгорания по п. 21, в которой корпус дефлектора имеет усеченно-коническую форму.
23. Камера сгорания по п. 18, в которой расширительная камера содержит камеру подогрева в тепловом контакте с детонационной камерой.
24. Камера сгорания по п. 18, в которой расширительная камера содержит напорную камеру, связанную по жидкой среде с камерой подогрева и с входом окислителя.
25. Камера сгорания с повышением давления, содержащая:
детонационную камеру, имеющую впускной патрубок и выпускной патрубок, при этом детонационная камера формируется с расчетом создания в ней явления сверхзвукового горения;
камеру смешивания топлива и окислителя, связанную по жидкой среде с впускным патрубком детонационной камеры и связанную по жидкой среде с каналом подачи топлива и с каналом подачи окислителя;
воспламеняющее устройство, связанное с детонационной камерой и предназначенное для воспламенения смеси топлива и окислителя в этой камере;
диффузор между смесительной камерой и детонационной камерой, включающий проход для диффузионной жидкости для распыления нисходящего потока жидкости по пути от смесительной камеры до детонационной камеры;
узел аэродинамического клапана на пути подачи окислителя, содержащий, по меньшей мере, один кольцевой сегмент, имеющий отверстие, сужающееся радиально внутрь, чтобы сформировать сопло, имеющее форму усеченного конуса и направленное вниз по потоку, определяя, таким образом, путь подачи окислителя, который создает меньше ограничений в направлении вниз по потоку, чем в направлении вверх по потоку.
26. Камера сгорания по п. 25, дополнительно содержащая расширительную камеру, связанную по жидкой среде с входом окислителя и со смесительной камерой и имеющую объем, выбранный с расчетом снижения противодавления, вызванного детонацией в детонационной камере, до желательного статического давления в расширительной камере.
27. Камера сгорания по п. 26, дополнительно содержащая, по меньшей мере, один канал окислителя, связанный по жидкой среде с расширительной камерой и со смесительной камерой, и которой узел аэродинамического клапана расположен в указанном канале.
28. Камера сгорания по п. 26, в которой расширительная камера, находится в тепловом контакте с детонационной камерой, которая, таким образом, служит камерой подогрева для нагрева текущего через нее окислителя.