РЕГУЛИРУЕМОЕ ЩЕЛЕВОЕ СОПЛО

Предлагаемая полезная модель относится к области ракетостроения и предназначено для повышения среднего по траектории удельного импульса двигателя.
Известно регулируемое сопло ракетного двигателя, имеющее кольцевое щелевое отверстие на поверхности сверхзвуковой части. [Книга «Основы теории и расчета ЖРД», издание 4, часть 1, стр.316, г.Москва, «Высшая школа», 1993 г., «Регулируемое щелевое сопло.»] - прототип.
Недостатком прототипа является стационарное расположение кольцевой щели на тяговой поверхности сопла. Из-за этого имеют место потери тяги на высотном режиме.
Целью настоящей полезной модели является повышение среднего по траектории удельного импульса двигательной установки летательного аппарата за счет организации подвижной кольцевой щели.
Цель достигается тем, что регулируемое щелевое сопло ракетного двигателя, содержащее кольцевую щель на поверхности сверхзвуковой части, причем поверхность сопла за щелью выполнена в виде составного насадка, причем неподвижная часть насадка расположена ближе к срезу сопла, а подвижная часть расположена в створе щели и выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси сопла.
На фиг.1 изображена схема сопла на стартовом режиме.
На фиг.2 изображена схема сопла на высотном режиме.
На фиг.3 представлена высотная характеристика регулируемого сопла.
Регулируемое щелевое сопло ракетного двигателя содержит сопло Лаваля 1, соосно расположенный с ним насадок 2, состоящий из подвижной части 3, неподвижной части 4 и механизма перемещения 5 подвижной части насадка 3. Подвижная часть 3 насадка 2 расположена между срезом сопла Лаваля 1 и неподвижной частью 4. Внутренний профиль сопла Лаваля 1, подвижной части
насадка 3 и неподвижной части насадка 4 представляет единую тяговую поверхность. Подвижная часть 3 насадка 2 выполнена с возможностью перемещения при помощи механизма перемещения 5 вдоль продольной оси сопла.
На стартовом режиме работы регулируемого щелевого сопла подвижная часть 3 насадка 2 расположена таким образом, что между срезом сопла Лаваля 1 и неподвижной частью 4 насадка 2 имеется кольцевая щель. (фиг.1). На режиме большой высотности подвижная часть насадка 3, при помощи механизма перемещения 5 занимает положение между срезом сопла Лаваля 1 и неподвижной частью 4 насадка 2, образуя единый профиль проточной части, при этом кольцевая щель отсутствует (фиг.2).
p1
Регулируемое щелевое сопло работает следующим образом. На старте и начальных участках траектории полета летательного аппарата, в плотных слоях атмосферы, сопло Лаваля 1 работает на режиме близком к расчетному. При этом кольцевая щель, через которую обеспечен доступ атмосферного давления, способствует отрыву потока газа от стенок насадка и, как следствие снижению потерь тяги, связанных с перерасширением потока газа. В этом случае регулируемое сопло обладает малой высотностью, соответствующей расчетной высоте Н (фиг.3, кривая 1), «отключая» часть насадка 2 за кольцевой щелью, состоящий из неподвижной части 4 насадка 2, то есть неподвижная часть 4 насадка 2 за кольцевой щелью не участвует в создании тяги. По мере подъема на высоту летательного аппарата давление окружающей среды уменьшается, а давление истекающей струи газа на срезе сопла Лаваля 1 на уровне кольцевой щели становится больше атмосферного, при этом возникают потери тяги из-за недорасширения газа.. В этот момент подвижная часть 3 насадка 2 при помощи механизма перемещения 5 перемещается вдоль оси сопла Лаваля 1 в сторону от минимального сечения, устраняя кольцевую щель и образуя единый профиль тяговой поверхности. При этом до определенной высоты полета регулируемое сопло, состоящее из сопла Лаваля 1 и насадка 2, по-прежнему работает на
2
режиме близком к расчетному, обладая большей высотностью, соответствующей расчетной высоте Нр.
р
Таким образом, регулируемое сопло двигательной установки на всех участках траектории полета летательного аппарата работает на режиме близком к расчетному Р (фиг.3, пунктирная кривая 3). На фиг.3 по оси абсцисс отложено значение высоты полета, по оси ординат - тяга сопла.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает регулировку высотности и снижение потерь тяги сопла на высотных режимах работы за счет устранения кольцевой щели, что дает возможность увеличения полезного груза или дальности полета летательного аппарата и несомненно дает положительный экономический эффект.