ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ РЕАКТИВНО-ПОРШНЕВАЯ УСТАНОВКА

Предлагаемая полезная модель относится к энергетическим установкам, в частности к авиационным энергетическим установкам и может быть использована, например, в качестве энергетической установки малоразмерного беспилотного летательного аппарата.
Известна энергетическая реактивно-поршневая установка [1], включающая поршневой двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, рабочий поршень, камеру сгорания, размещенный на валу поршневого двигателя центробежный компрессор, выход которого соединен с впускным коллектором поршневого двигателя, отличающаяся тем, что установка дополнительно снабжена камерой ионизации, вход которой соединен с выхлопом поршневого двигателя, а также пульсирующей реактивной камерой, вход которой соединен с выходом камеры ионизации, при этом пульсирующая реактивная камера снабжена выходным каналом, на внешней поверхности которого размещен МГД-генератор, и эжекторным увеличителем тяги, установленным на выходе из выходного канала пульсирующей реактивной камеры. Недостатком такой схемы является малый объем рабочего тела пропускаемого через ДВС, относительно создаваемого компрессором, что позволяет использовать не компрессор, рассчитанный на выбранный ДВС, а только меньший по мощности, что снижает КПД системы.
Целью данного изобретения является повышение высотности работы энергетической реактивно-поршневой силовой установки, т.е. обеспечение стабильной тяги на высоте 4000-6000 м над землей, способность быть основной двигательной установкой летательного аппарата массой до 30-40 кг, повышение полноты сгорания топлива, снижение удельного расхода горючего обеспечивающее длительность полета до 2-3 часов.
Поставленная цель достигается тем, что энергетическая реактивно-поршневая установка, включающая поршневой двухтактный двигатель внутреннего сгорания, размещенный на валу поршневого двигателя центробежный компрессор, выход которого соединен с впускным коллектором поршневого двигателя, камерой ионизации, вход которой соединен с выхлопом поршневого двигателя, а также пульсирующей реактивной камерой, вход которой соединен с выходом камеры ионизации, с эжекторным увеличителем тяги, установленным на выходе из выходного канала пульсирующей реактивной камеры, МГД-генератор размещенный, на внешней поверхности выходного канала пульсирующей реактивной камеры, центробежный компрессор оснащен вторьм выходом, соединенным с установленной на ней второй камерой ионизации, на выходе которой установлена вторая пульсирующая реактивная камера, при этом вторая камера соединена с первой пироканалом, вторая пульсирующая реактивная камера также снабжена выходным каналом, на внешней поверхности которого размещен МГД-генератор, и эжекторным увеличителем тяги, установленным на выходе из выходного канала пульсирующей реактивной камеры.
На фиг.1 изображена принципиальная схема реактивно-поршневой энергетической установки.
Энергетическая реактивно-поршневая установка состоит из поршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания 1 с установленным на его валу 2 центробежным компрессором 3. Впускной коллектор 4 двигателя 1 соединен с первым выходом центробежного компрессора 3, а выхлоп 5 поршневого двигателя 1 соединен с входом первой пульсирующей реактивной камеры 6 через камеру первую ионизации 7. Второй выход компрессора 3 через патрубок 12 соединен с входом второй пульсирующей реактивной камеры 15 через соответствующую камеру ионизации 13. Первая пульсирующая реактивная камера 6 снабжена калильной свечой 8, а вторая пульсирующая камера 15 соединена с первой пульсирующей реактивной камерой пироканалом 14. На внешних поверхностях выходных каналов 9 и 17 первой и второй пульсирующих реактивных камер 6 и 15 установлены МГД-генераторы 10 и 16, а на выходе выходных каналов 9 и 17 первой и второй пульсирующих реактивных камер 6 и 15 установлены эжекторные увеличители тяги 11 и 18.
Установка работает следующим образом. При запуске поршневого двухтактного двигателя 1 от внешнего источника, центробежный компрессор 3, установленный на валу 2 двигателя 1, создает давление воздуха, который подается на вход поршневого двигателя 1 и в переходной патрубок 12.
+
+
+
+
Далее компрессор 3 работает от поршневого двигателя 1. В поршневом двигателе 1 осуществляется двухтактный рабочий цикл. Продукты сгорания вместе с неиспользованной частью свежей продувочной смеси, попадают в камеру ионизации 7, куда одновременно подают раствор гидроксида калия (КОН). При этом выходящие из двигателя продукты обогащаются ионами К. Обогащенная ионами К смесь продуктов сгорания и неиспользованной части свежей продувочной смеси подается в пульсирующую реактивную камеру 6. В камере 6 смесь поджигается с помощью калильной свечи 8, при этом происходит догорание оставшихся в смеси горючих компонентов. Далее продукты сгорания поступают в выходной канал 9 первой пульсирующей реактивной камеры 6. Ионы К+, содержащиеся в продуктах сгорания, проходя по выходному каналу 9, на внутреннюю стенку которой выведены стальные обкладки электродов МГД-генератора (на фиг. - не показаны), обеспечивают возникновение напряжения на клеммах МГД-генератора 10. Из выходного канала продукты сгорания поступают далее в эжекторный увеличитель тяги 11, где к ним добавляется эжектируемый (засаываемый) атмосферный воздух, за счет чего увеличивается масса рабочего тела, а, следовательно сила тяги, и снижается температура продуктов сгорания, выходящих из установки. Часть сжатого в компрессоре 3 воздуха через патрубок 12, попадает во вторую камеру ионизации 13, куда одновременно подается раствор гидроксида калия (КОН). При этом выходящий из компрессора воздух обогащаются ионами К и горючим. Обогащенная ионами К и горючим, топливно-воздушная смесь подается во вторую пульсирующую реактивную камеру 15. В камере 15 смесь поджигается от первой пульсирующей реактивной камеры 6 по пироканалу 14. Далее продукты сгорания поступают в выходной канал 17 второй пульсирующей реактивной камеры 15. Ионы К+, содержащиеся в продуктах сгорания, проходя по выходному каналу 17, на внутреннюю стенку которой также выведены стальные обкладки электродов МГД-генератора (на фиг. не показаны), обеспечивают возникновение напряжения на клеммах второго МГД-генератора 16. Из выходного канала 17 продукты сгорания поступают далее в эжекторный увеличитель тяги 18, где к ним добавляется эжектируемый (засаываемый) атмосферный воздух, за счет чего увеличивается масса рабочего тела, а, следовательно сила тяги, и снижается температура продуктов сгорания, выходящих из установки.
Соединение в единую энергетическую установку поршневого двигателя внутреннего сгорания, компрессора, двух пульсирующих реактивных камер с эжекторными увеличителями тяги позволяет обеспечить повышение высотности работы энергетической реактивно-поршневой силовой установки, т.е. обеспечение стабильной тяги на высоте 4000-6000 м над землей, способность быть основной двигательной установкой летательного аппарата массой до 30-40 кг, обеспечивающей длительность полета до 2-3 часов.
Применение первой пульсирующей реактивной камеры позволяет осуществить дожигание несгоревшей, свежей продувочной смеси (повысить полноту сгорания топлива), что снижает удельный расход топлива, а применение второй пульсирующей реактивной камеры позволяет использовать компрессор более эффективно, что вместе с использованием двух МГД-генераторов повышает суммарный КПД энергетической реактивно-поршневой установки.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент RU 91599 U1 МПК F02B 33/00