ВЫХОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ ПРЯМОЙ РЕАКЦИИ

Полезная модель относится к области двигателестроения, в частности к конструкции выходных устройств двигателей прямой реакции, использующих пульсирующие детонационные технологии.
Известен ряд двигателей, в которых реализована возможность регулирования площади критического сечения сопла (RU 2037066, МПК F02K 9/80, опубл. 09.06.1995, прототип - RU 186578, МПК F02K 1/09, F02K 7/02, опубл. 24.01.2019).
Общим недостатком известных двигателей является наличие механического привода перемещения, работоспособность которого обеспечивается органами управления по формируемому управляющему сигналу, что является усложнением схемы двигателя.
Задачей предлагаемого решения является создание двигателя прямой реакции с газодинамическим резонаторным выходным устройством, обеспечивающим работоспособность двигателя в широком диапазоне высот и скоростей полета без применения дополнительных органов управления.
Технический результат предлагаемого решения заключается в возможности саморегулирования площади критического сечения кольцевого сопла в зависимости от изменения величины давления, оказываемого на элементы двигателя потоком рабочей среды.
Указанный технический результат достигается тем, что в выходном устройстве двигателя прямой реакции, содержащем внутренний корпус с закрепленным внутри него в области выходного сечения, по меньшей мере, одним газодинамическим резонатором, кромка которого лежит в плоскости выходного среза внутреннего корпуса, и расположенный коаксиально последнему внешний корпус с задней стенкой, установленной с зазором относительно кромки газодинамического резонатора и выполненным в ней сквозным отверстием соосным газодинамическому резонатору, причем число сквозных отверстий соответствует количеству газодинамических резонаторов, а внешний корпус выполнен с возможностью перемещения вдоль продольной оси внутреннего корпуса, согласно полезной модели, между внешним и внутренним корпусами установлен, по меньшей мере, один упругий элемент, работающий вдоль продольной оси внутреннего корпуса на растяжение или сжатие, причем величина деформации упругого элемента подбирается в соответствии с диапазоном величины давления, оказываемого на внутреннюю поверхность задней стенки в ходе работы двигателя.
Кроме того, выходное устройство снабжено ограничителем максимального перемещения внешнего корпуса вдоль продольной оси внутреннего корпуса и выполненным в виде продольной направляющей типа выступ-паз, размещенной между внутренней поверхностью внешнего корпуса и внешней поверхностью внутреннего корпуса, причем величина перемещения выступа по пазу соответствует допустимой величине перемещения внешнего корпуса вдоль продольной оси внутреннего корпуса.
Наличие упругого элемента в системе двигателя, величина деформации которого подбирается в соответствии с диапазоном величины давления, оказываемого на внутреннюю поверхность задней стенки в ходе работы двигателя, позволит осуществлять перемещение задней стенки вдоль продольной оси корпуса выходного устройства и организовать саморегулирование площади критического сечения кольцевого сопла, образованного кромками газодинамического резонатора и соосного ему отверстия в задней стенке, для обеспечения условий, необходимых для работы газодинамического резонатора в широком диапазоне в зависимости от параметров окружающей среды на входе в двигатель. Соответственно такой вариант регулирования позволит отказаться от использования сторонних устройств формирования управляющего сигнала реализующих перемещение задней стенки вдоль продольной оси корпуса выходного устройства.
Возможность использования упругого элемента, работающего вдоль продольной оси внутреннего корпуса, как на растяжение, так и на сжатие позволит реализовать большее число конструктивных схем для реализации заявленного технического результата.
Наличие ограничителя максимального перемещения внешнего корпуса вдоль продольной оси внутреннего корпуса позволит установить допустимую величину перемещения внешнего корпуса, исходя из особенностей двигателя, а также сохранить его работоспособность в случае повреждения упругого элемента.
Выполнение ограничителя максимального перемещения в виде продольной направляющей типа выступ-паз, размещенной между внутренней поверхностью внешнего корпуса и внешней поверхностью внутреннего корпуса, с величиной перемещения выступа по пазу, соответствующей допустимой величине перемещения внешнего корпуса вдоль продольной оси внутреннего корпуса позволит избежать перекосов в ходе перемещения внешнего корпуса вдоль продольной оси внутреннего корпуса.
Сущность заявленной полезной модели поясняется фиг. 1-4.
На фиг. 1 изображен продольный разрез выходного устройства газодинамического резонатора с упругим элементом, работающим на растяжение.
На фиг. 2 изображен продольный разрез выходного устройства газодинамического резонатора с упругим элементом, работающим на сжатие.
На фиг. 3 изображен ограничитель максимального перемещения.
На фиг. 4 изображен ограничитель максимального перемещения типа выступ-паз.
Выходное устройство двигателя прямой реакции содержит внутренний корпус 1 с закрепленной внутри него в области выходного сечения фермой 2 с присоединенным к ней, по меньшей мере, одним газодинамическим резонатором 3, в частном случае реализации таких резонаторов установлено четыре (на фигурах указаны три из четырех), кромка 4 которых лежит в плоскости выходного среза внутреннего корпуса 1 с зазором относительно кромки 4 газодинамического резонатора 3 установлена задняя стенка 5 с выполненным в ней сквозным отверстием 6, соосным газодинамическому резонатору 3, при этом количество сквозных отверстий 6 соответствует числу последних. Между внутренним корпусом 1 и задней стенкой 5 установлен упругий элемент 7. Задняя стенка выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси внутреннего корпуса 1.
Работа устройства согласно предлагаемой полезной модели осуществляется следующим образом.
В двигатель, содержащий газогенератор, состоящий, например, из компрессора, основной камеры сгорания и турбины (на фигурах не указаны), попадает атмосферный воздух. Здесь он сжимается, нагревается в основной камере сгорания при постоянном давлении P=const и попадает в канал, образованный внутренним корпусом 1 выходного устройства, заканчивающийся фермой 2, на которой закреплен хотя бы один газодинамический резонатор 3, в котором реализуется автоколебательный процесс, аналогичный широко известному эффекту Гартмана-Шпренгера. Перемещение задней стенки 5 относительно кромок 4 газодинамических резонаторов 3 вдоль оси внутреннего корпуса 1 осуществляется под давлением, действующим на внутреннюю поверхность задней стенки в ходе работы двигателя, и регулируется упругим элементом 7, причем величина деформации упругого элемента 7 на растяжение или сжатие подбирается в соответствии с диапазоном величины указанного давления. Тем самым обеспечивается саморегулирование сверхкритического перепада в критическом сечении кольцевых сопел, являющегося одним из условий устойчивой работы газодинамических резонаторов. При этом, устройство снабжено ограничителем максимального перемещения 8, который не позволит переместится корпусу на величину более допустимой. Ограничитель максимального перемещения 8, выполненный в виде продольной направляющей типа выступ-паз реализует перемещение задней стенки 5 строго в осевом направлении.
Реализация предложенной полезной модели позволит регулировать площадь критического сечения между стенкой и резонатором без применения дополнительных органов управления.