МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
MULTISTAGE COMBUSTION CHAMBER FOR LIQUID ROCKET ENGINE

Предлагаемая многоступенчатая камера сгорания относится к ракетным двигательным установкам. Известна классическая камера сгорания, представляющая собой объемную полость, с одной стороны которой находятся форсунки подачи рабочего тела, а с другой стороны - сопло истечения отработанного рабочего тела. В качестве прототипа рассмотрены: а) камера сгорания в книге "Теплотехника" издательства "Машиностроение", 1986 год издания, б) камера сгорания в Большой Советской Энциклопедии, в) камера сгорания в интернет-энциклопедии "Wikipedia". Все приведенные примеры камер сгорания обладают одним общим недостатком химических ракетных двигателей - ограниченной скоростью истечения отработанного рабочего тела, составляющей 4-4,5 км/сек. Заявляемая многоступенчатая камера сгорания позволяет значительно повысить скорость истечения отработанного рабочего тела и представляет собой последовательность элементарных камер сгорания, каждая из которых имеет свою индивидуальную подачу рабочего тела со своим же индивидуальным воспламенителем рабочего тела. Истечение отработанного рабочего тела из элементарных камер сгорания производится через одно общее сопло истечения. Сущность работы многоступенчатой камеры сгорания заключается в одновременном заполнении рабочим телом всех элементарных камер сгорания с одновременным же воспламенением подаваемого рабочего тела во всех элементарных камерах сгорания.
На Фиг. 1 изображено схематичное устройство многоступенчатой камеры сгорания:
1 - форсунки подачи рабочего тела (на реальном двигателе ряды форсунок опоясывают многоступенчатую камеру сгорания на расстоянии L друг от друга),
2 - воспламенители рабочего тела,
3 - участок дожига сгораемого рабочего тела,
4 - сопло истечения отработанного рабочего тела,
А, В, С - элементарные камеры сгорания.
Рабочее тело элементарной камеры сгорания А, сгорая и расширяясь, придает ускорение рабочему телу элементарной камеры сгорания В, которое, в свою очередь, сгорая и расширяясь одновременно с процессом в элементарной камере сгорания А, ускоряет сгорающее и расширяющееся рабочее тело элементарной камеры сгорания С одновременно с процессами в элементарных камерах сгорания А и В. Таким образом происходит сложение скоростей расширения сгорающих рабочих тел всех элементарных камер сгорания и, как следствие, увеличение общей (суммарной) скорости истечения отработанного рабочего тела всех элементарных камер сгорания через сопло 4. Общую (суммарную) скорость истечения отработанного рабочего тела через сопло 4 можно выразить формулой: V=knv, где V - общая (суммарная) скорость отработанного рабочего тела, n - количество элементарных камер сгорания, v - скорость истечения отработанного рабочего тела одной элементарной камеры сгорания, k - коэффициент воздействия друг на друга расширяющихся рабочих тел элементарных камер сгорания.
Главным техническим результатом многоступенчатой камеры сгорания является более высокая скорость истечения отработанного рабочего тела через сопло 4 за счет кратного количеству элементарных камер сгорания увеличения расхода рабочего тела в единицу времени по отношению к классической камере сгорания.
Первым существенным признаком многоступенчатой камеры сгорания является наличие нескольких элементарных камер сгорания.
Вторым существенным признаком многоступенчатой камеры сгорания является наличие у каждой элементарной камеры сгорания своей подачи рабочего тела и своего воспламенителя рабочего тела.
Третьим существенным признаком многоступенчатой камеры сгорания является одновременность подачи и воспламенения рабочего тела во всех элементарных камерах сгорания.