МНОГОКАМЕРНЫЙ СОПЛОВОЙ БЛОК ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Предлагаемая полезная модель относится к области ракетостроения в частности к многокамерным ракетным двигателям и предназначено для повышения среднего по траектории удельного импульса двигателя.
Известен многокамерный сопловой блок жидкостного ракетного двигателя, состоящий из трех или четырех круглых сопл Лаваля, расположенных по окружности, снабженных общим круглым расширяющимся насадком, тяговая стенка насадка соединена с соплами по их внешним периметрам и имеет в сечении форму эпициклоиды с тремя или четырьмя ветвями, причем в месте стыка сопл с насадком, он выполнен с изломом контура или без него. [Патент РФ №2140005. 1999 г. Многокамерный сопловой блок жидкостного ракетного двигателя] - прототип.
Недостатком прототипа является не использование обширных глухих застойных зон на участке при переходе от срезов круглых сопл к насадку с целью обеспечения эжекции атмосферного воздуха.
Целью настоящей полезной модели является повышение тяги многокамерного соплового блока жидкостного ракетного двигателя при работе в плотных слоях атмосферы.
Цель достигается тем, что многокамерный сопловой блок жидкостного ракетного двигателя, состоит из трех и более круглых сопл, причем сопла расположены равномерно по окружности, а насадок выполнен комбинированным и состоит из профилированной входной, цилиндрической, и расширяющейся частей, при этом он выполнен с возможностью перемещения
вдоль продольной оси блока в сторону стационарной профилированной части входного устройства.
На фиг.1 изображено продольное сечение соплового блока двигателя при работе в плотных слоях атмосферы.
На фиг.2 изображено продольное сечение соплового блока двигателя при работе на высотных участках.
На фиг.3 представлена зависимость прироста тяги многокамерного соплового блока жидкостного ракетного двигателя по сравнению с одиночным круглым высотным соплом в случаях: наличие глухих застойных зон (кривая 1) - прототип, эжекция дополнительного атмосферного воздуха (кривая 2).
Многокамерный сопловой блок жидкостного ракетного двигателя содержит три и более одинаковых круглых сопла Лаваля 1, расположенные по окружности и общий комбинированный насадок. Комбинированный насадок состоит из профилированной входной части 2, цилиндрической части 3, расширяющейся части 4, представляющих единое целое, и выполнен с возможностью перемещения вдоль продольной оси соплового блока при помощи устройств 5. На корпусе соплового блока жестко и соосно с комбинированным насадком установлена еще одна - стационарная часть профилированного входного устройства 6.
На старте и при работе двигателя в плотных слоях атмосферы между стационарной частью профилированного входного устройства 6 и профилированной частью подвижного насадка 2 имеется зазор. При этом место соединения профилированной части подвижного насадка 2 с цилиндрической 3 и расширяющеяся 4 частями комбинированного насадка расположены у срезов круглых сопл Лаваля 1.
На высотных режимах работы комбинированный насадок при помощи устройств 5 перемещается в сторону стационарной части профилированного
входного устройства 6. При этом зазор между стационарной частью профилированного входного устройства 6 и профилированной частью 2 подвижного комбинированного насадка отсутствует, а начало расширяющейся части 4 насадка расположено у срезов круглых сопл Лаваля 1.
Многокамерный сопловой блок жидкостного ракетного двигателя работает следующим образом.
На старте летательного аппарата, в плотных слоях атмосферы, тяга двигателя создается кольцевой связкой круглых сопл Лаваля 1. При этом через зазор между стационарной частью входного устройства 6 и профилированной частью 2 комбинированного насадка обеспечен доступ атмосферного давления внутрь насадка. Цилиндрическая часть 3 и расширяющаяся часть 4 насадка выполняют роли камеры смешения и диффузора эжекторного усилителя тяги, а кольцевая связка круглых сопл Лаваля 1 - эжектирующего устройства. Эжектируемый атмосферный воздух поступающий в профилируемую часть 2 насадка подсасывается эжектирующими струями, истекающеми из круглых сопл Лаваля 1. Из-за понижения давления в зазорах между срезами сопл Лаваля 1 и профилированной частью 2 насадка, потоки смешиваются в цилиндрической части насадка 3 и истекают с ускорением из расширяющейся части 4 насадка. Таким образом, за счет привлечения дополнительной массы атмосферного воздуха существенно повышается тяга и удельный импульс двигателя.
На высотных режимах работы двигателя комбинированный насадок при помощи устройств 5 перемещается в сторону где расположена стационарная часть профилированного входного устройства 6. При этом прекращается доступ атмосферного давления внутрь насадка через зазор между стационарной профилированной частью 6 и профилированной частью 2 насадка, а расширяющаяся часть 4 насадка становится: продолжением образующих сопл Лаваля 1 (в случае применения конических
расширяющихся сопл) или образует излом контура (в случае применения профилированных сопл Лаваля 1 и расширяющейся части 4 насадка).
В любом случае, определенное время скачки уплотнения будут расположены на срезах сопл Лаваля 1, после чего (с уменьшением атмосферного давления) они перейдут на расширяющуюся часть 4 и она начнет создавать тягу - принцип действия щелевого сопла. На этом этапе работы двигателя эффективность его аналогична прототипу.
Таким образом, за счет привлечения дополнительного расхода атмосферного воздуха и улучшения характеристик двигателя при работе в плотных слоях атмосферы повышается средний по траектории удельный импульс двигателя, что дает возможность увеличения полезного груза или дальности полета летательного аппарата и дает положительный экономический эффект.