Заглушка воздухозаборного устройства ракетно-прямоточного двигателя

Полезная модель относится к ракетостроению, а именно к заглушкам входа воздухозаборного устройства (ВЗУ) в камеру дожигания (КД) в ракетно-прямоточном двигателе на твердом топливе (РПДТ).
Известно воздухозаборное устройство прямоточного воздушно-реактивного двигателя на твердом топливе с заглушкой, установленной в воздухозаборном устройстве и предназначенной для защиты элементов регулирования и распределения маршевого топлива на стартовом режиме. После стартового режима заглушка должна быть удалена для беспрепятственного поступления воздуха в камеру сгорания двигателя (см. «Интегральные прямоточные воздушно-реактивные двигатели на твердых топливах». В.Н. Александров и др. М.: ИКЦ «Академкнига», 2006 г., стр. 25-31). Данное устройство взято за прототип.
Недостатками устройства прототипа является сложность конструкции и недостаточная надежность работы заглушки, так как остается вероятность попадания фрагментов заглушки в камеру сгорания двигателя, что может привести к повреждению или разрушению элементов регулировки и распределения маршевого топлива и в конечном итоге к неработоспособности или разрушению самого двигателя.
Проблемой, решаемой созданной полезной моделью, является устранение недостатков прототипа, а именно повышение надежности работы заглушки и уменьшение общей массы ВЗУ и РПДТ в целом.
Вышеуказанная проблема решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы полезной модели, общих с прототипом, таких как заглушка ВЗУ РПДТ, расположенная в воздухозаборном устройстве, с приводом и предназначенная для защиты элементов регулирования и распределения маршевого топлива на стартовом режиме, и отличительных, существенных признаков, таких как для герметизации КД РПДТ заглушка выполнена в виде отдельных створок, например из дюралевых сплавов, установленных в окно корпуса ВЗУ и шарнирно закрепленных в его стенку с возможностью раскрытия до упоров.
Согласно п. 2 формулы полезной модели окно на входе в КД выполнено продолговатой формы с установленными в нем предпочтительно тремя створками.
Согласно п. 3 формулы полезной модели в открытом положении створки находятся под углом 37° к горизонтальной плоскости.
Форма выполнения окна, число створок заглушки и угол 37° открытия створок относительно горизонтальной плоскости являются оптимальными, позволяющими надежно герметизировать КД и обеспечивать вскрытие окна входа воздуха при эксплуатации РПДТ.
Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат:
1. Заглушка надежно служит для герметизации КД РПДТ в момент работы стартового ускорителя и выдерживает нагрузки при давлении в КД до 150 атм.
2. При переходе двигателя на маршевый режим работы конструкция заглушки обеспечивает вскрытие окон входа воздуха в КД.
Кроме того, благодаря увеличенной длине окна входа и наличию направляющих лопаток в районе сопловых отверстий газогенератора обеспечивается смешение поступающего воздуха с продуктами газогенерации в соотношении, близком к стехиометрическому, что ведет к уменьшению времени воспламенения твердого топлива, увеличению полноты сгорания и повышению импульса тяги РПДТ.
Геометрия направляющих лопаток способствует образованию рецеркуляционных зон в районе сопловых отверстий газогенератора. Эти зоны характеризуются низкими скоростями и высокими температурами потока, что также ведет к увеличению полноты сгорания топлива.
Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами: на Фиг. 1 приведена схема размещения заглушки ВЗУ на РПДТ, где позициями обозначены: 1 - газогенератор, 2 - корпус ВЗУ, 3 - регулятор, 4 - заглушка, 5 - след ВЗУ, 6 - камера дожигания;
на Фиг. 2 - компоновочная схема заглушки ВЗУ, где позициями обозначены: 7 - окно, 8 - ось створки, 9 - створка, 10 - упор створки, 11 - ось тяги, 12 - кронштейн, 13 - центральная тяга, 14 - тяга створки, 15 - контровочная шайба;
на Фиг. 3 - заглушка ВЗУ в закрытом состоянии;
На Фиг. 4 - заглушка ВЗУ в открытом состоянии.
ВЗУ 2 (Фиг. 1) имеет заглушку ВЗУ РПДТ 4 (Фиг. 2), расположенную в нем, с приводом и предназначенную для защиты элементов регулирования и распределения маршевого топлива на стартовом режиме.
Заглушка 4 (Фиг. 2) для герметизации камеры дожигания прямоточного двигателя выполнена в виде отдельных створок 9, например, из дюралевых сплавов, установленных в окно 7 корпуса воздухозаборного устройства 2 и шарнирно закрепленных (Фиг. 3, 4) в стенках окна 7, с возможностью раскрытия до упоров 10 под углом 37° к горизонтальной плоскости.
Конструкция заглушки окна на входе в КД представляет собой три отдельные створки 9, вписанные в окно 7 и шарнирно закрепленные в его стенках.
В состав заглушки входят: окно, створки, кронштейн створки, малые тяги к створкам, центральная тяга, оси створок, оси тяг, контровочные шайбы, упоры створок (Фиг. 2, 4).
В следе 5 ВЗУ 2 расположен привод (на чертеже не показан, например, в виде пиротолкателя), жестко соединенный с центральной тягой 13, центральная тяга 13 шарнирно соединена с тягами створок 14 посредствам осей тяг 11, зафиксированных с помощью контровочных шайб 15. Тяги створок 14 также шарнирно соединены с кронштейнами 12, расположенными на створках 9. Створки 9 шарнирно закреплены непосредственно в окне 7 осями створок 8. На внутренних стенках окна 7 жестко заделаны упоры створок 10, необходимые для фиксации створок 9 во время горения стартового заряда.
Устройство работает следующим образом.
Механизм вскрытия заглушки работает посредством движения центральной тяги 13 приводимой в действие приводом. В открытом состоянии створки 9 находятся под углом 37° к горизонтальной плоскости.
Механизм вскрытия заглушки приводится в действие после выгорания заряда стартового топлива. При срабатывании привода в движение приводится центральная тяга 13, передающая усилие привода на тяги створок 14, которые приводят в движение сами створки 9, поворачивая их вокруг осей 8. Открытое и закрытое положение заглушки фиксируется длиной хода штока привода.
Из описания и практического применения настоящей полезной модели специалистам будут очевидны и другие частные формы ее выполнения. Данное описание и чертежи рассматриваются как материал, иллюстрирующий полезную модель, сущность которой и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле полезной модели, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.