СВЕРХЗВУКОВОЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Предлагаемая полезная модель относится к области сверхзвуковой авиации, а именно с летательным аппаратам (далее - ЛА) с двухступенчатой силовой установкой, включающей разгонный и маршевый прямоточные воздушно-реактивные двигатели (далее - ПВРД).
В настоящее время авиация и космонавтика все более насыщаются сверхзвуковыми летательными аппаратами, которые все больше и больше заполняют рынок услуг по перевозке пассажиров и грузов.
При этом, чем больше пассажиров и грузов перевозит самолет или ракетный летательный аппарат все больше требований предъявляется к силовой установке, ее надежности, энергопотреблению, весу, габаритам и другим показателям.
Несмотря на широкое применение в сверхзвуковых ЛА силовых установок, которые обеспечивают все режимы полета ЛА, по - прежнему существуют конструкции ЛА, где более целесообразно использование сочетания разгонного и маршевого двигателей (двухступенчатая силовая установка), которые в совокупности обеспечивают ЛА необходимые параметры полета.
При этом на первое место выходит проблема более рациональной конструктивной компоновки этих двух двигателей на сверхзвуковых ЛА.
Известна конструкция сверхзвукового ЛА с двухступенчатой силовой установкой (1), с несколькими, симметрично размещенными снаружи корпуса ЛА разгонными ПВРД, обеспечивающими разгон ЛА и далее отстреливаемыми на маршевом участке, где работает маршевый ПВРД.
Недостатками данной конструкции являются повышенные вес и габариты и ухудшение разгонных динамических характеристик ЛА на разгонном участке.
Известна конструкция сверхзвукового ЛА (2) с двухступенчатой силовой установкой с маршевым ПВРД, в камере сгорания которого размещался твердотопливный РД, обеспечивающий разгон ЛА и отстреливаемый после отработки из ПВРД.
Недостатками данной конструкции, несмотря на улучшенные динамические параметры ЛА на разгонном участке, являлись технические трудности компоновки разнотипных РД, что привело к существенному усложнению силовой установки и снижению эксплуатационных храктеристик ЛА в целом.
Известна конструкция сверхзвукового ЛА (3) с двухступенчатой силовой установкой с разгонным и маршевым ПВРД, размещенными «пачкой» внутри корпуса ЛА.
Недостатками данной конструкции является увеличенные вес и габариты силовой установки вследствие необходимости обеспечения независимости работы двигателей, и, как следствие, снижение динамических и эксплуатационных параметров ЛА в целом.
Задача, которая решалась авторами при разработке предлагаемой конструкции сверхзвукового ЛА со стартовым и маршевым ПВРД являлось повышение эксплуатационных характеристик ЛА на разгонном и маршевом участках с одновременным упрощением конструкции.
Эта задача решена в предложенной конструкции сверхзвукового ЛА, содержащего корпус с установленной в нем силовой установкой, включающей маршевый ПВРД и установленный соосно последнему, внутри его сверхзвуковой части сопла, разгонный ПВРД, камера сгорания которого размещена непосредственно за выходом камеры сгорания маршевого двигателя, узел крепления и отделения разгонного двигателя, аппаратуру управления работой силовой установки.
Новыми признаками предложенной конструкции являются:
- установка разгонного ПВРД посредством узла крепления и отстрела внутри сверхзвуковой части сопла маршевого ПВРД;
- размещение камеры сгорания разгонного ПВРД непосредственно позади камеры сгорания маршевого ПВРД;
По мнению авторов, вышеуказанные новые признаки конструкции являются существенными, т.к. из известных источников информации нам неизвестно использование воздухозаборника маршевого ПВРД для функционирования разгонного ПВРД, что позволило за счет этого добиться не только упрощения конструкции ЛА с рассматриваемой двухступенчатой силовой установкой, но и повысить эксплуатационные характеристики ЛА.
Предложенная конструкция сверхзвукового ЛА с двухступенчатой силовой установкой представлена на прилагаемом чертеже.
Сверхзвуковой ЛА содержит корпус 1, в котором размещена силовая двухступенчатая установка 2, включающая разгонный и маршевый ПВРД - 3,4.
Маршевый ПВРД 4 включает воздухозаборник 5, камеру сгорания 6, топливные баки 7, сопловой блок 8.
Разгонный ПВРД 3 размещен соосно маршевому и включает установленные внутри сверзвуковой части соплового блока 8 маршевого ПВРД 3 камеру сгорания 9, размещенную непосредственно за выходом камеры сгорания 6, сопловой блок 10 и топливные баки 11, размещенные, например, в полости между внутренней поверхностью сверхзвуковой части соплового блока 8 и внешней поверхностью разгонного ПВРД 3.
Установка разгонного ПВРД 3 внутри соплового блока 8 осуществлена посредством узла крепления и отделения разгонного ПВРД, выполненного, например, в виде пиротехнически разушаемых стоек 12.
Блок 13 управления работой силовой установки представляет собой набор типовых, функциональных блоков, осуществляющих выработку команд для запуска разгонного и маршевого ПВРД, а также команд на отделение отработавшего разгонного ПВРД 3
Как правило, выработка команд на исполнительные механизмы двигателей и узел отделения разгонного ПВРД 3 осуществляются от бортового компьютерного устройства.
Работа предложенного сверхзвукового ЛА с двухступенчатой силовой установкой осуществляется следующим образом.
На рабочем участке полета ЛА по команде с блока управления 13 включается разгонный ПВРД 3, в его камере сгорания 9 организуется процесс сгорания топливо-воздушной смеси, при этом воздух в камеру сгорания 9 попадает по тракту: воздухозаборник 5, камера сгорания 6 не работающего маршевого ПВРД 4.
После расчетного времени работы разгонного ПВРД 3, с блока управления 13 подается команда на пиротехнические устройства (на чертеже не показаны) для разрушения стоек 12 узла крепления разгонного ПВРД 3 и одновременно вырабатывается команда на включение маршевого ПВРД 4, при этом отработавший разгонный ПВРД 3 удаляется из соплового блока 8 маршевого ПВРД 4 его рабочими газами.
Далее полет ЛА происходит на работающем маршевом ПВРД до набора расчетной скорости.
Все детали предлагаемого ЛА с двухступенчатой силовой установкой изготавливаются из стандартных материалов, принятых в отрасли по известным технологиям.
В настоящее время на предприятии - заявителе изготовлены и испытаны с положительным результатом опытные образцы предлагаемой конструкции.
Проводятся работы по промышленному освоению продукции с использованием данной полезной модели.
Литература.
1. Яновский Л.С.Интегральные ПВРД. Издательство «Академкнига», г.Москва, 2006 г.глава 4.
2. Рекламный буклет предприятия заявителя. E-mail:tmkb@mail.ru
3. Ю.Н.Нечаев. Силовые установки гиперзвуковых и воздушно-космических летательных аппаратов. Москва. 1996 г. Академия космонавтики им. К.Э.Циолковского, стр.160.