СОПЛОВОЙ БЛОК РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Предлагаемое изобретение относится к области ракетостроения и предназначено для повышения среднего по траектории удельного импульса двигателя.
Известен сопловой блок ракетного двигателя, состоящий из двух или нескольких круглых сопел Лаваля, расположенных в один ряд и дополнительно снабженных общим плоским насадком, каждая тяговая стенка которого является продолжением контуров сверхзвуковых частей круглых сопел, две боковые стенки насадка расположены перпендикулярно к тяговым стенкам насадка. [Патент на изобретение №2145671, г. Москва, 20 февраля 2000 г. Сопловой блок ракетного двигателя.]
Однако описанная конструкция соплового блока обладает недостатком:
1. У прототипа при переходе от срезов круглых сопел к насадку имеются естественные уступы, из-за этого имеют место значительные потери тяги на высотном режиме работы соплового блока.
Целью настоящего изобретения является повышение среднего по траектории удельного импульса двигательной установки летательного аппарата.
Цель достигается тем, что сопловой блок ракетного двигателя, содержащий несколько круглых сопел Лаваля, расположенных в один ряд и насадок причем, каждое круглое сопло снабжено насадком, при этом насадки круглых сопел объединены в общий насадок, профили проточных частей насадков представляют собой переход от окружности к выходному сечению, выполненному в виде прямоугольника, меньшие стороны которого расположены на минимальном расстоянии друг от друга, причем общий насадок выполнен с возможностью раскрытия и фиксации на
шарнирах, расположенных в выходном сечении насадка, относительно средней продольной плоскости соплового блока.
На фиг.1 изображено продольное сечение соплового блока на стартовом режиме
На фиг.2 изображено продольное сечение соплового блока на высотном режиме.
На фиг.3 изображен вид соплового блока со стороны выходного сечения.
На фиг.4 представлен график зависимости прироста тяги соплового блока с насадком от режима его работы.
Сопловой блок ракетного двигателя содержит несколько одинаковых круглых сопел Лаваля 1, расположенных в один ряд, каждое из которых снабжено насадком 2. Все насадки 2 объединены в общий насадок 3 таким образом, что срезы выходных сечений круглых сопел 1 и общего насадка 3 соосны, а меньшие стороны выходных сечений расположены на минимальных расстояниях друг от друга. Внутренний профиль каждого насадка 2 является продолжением контуров сверхзвуковых частей круглых сопел 1. Предусмотрена возможность раскрытия и фиксации створок общего насадка относительно средней продольной плоскости А-А соплового блока на шарнирах 4, расположенных в выходном сечении общего насадка 3.
Сопловой блок работает следующим образом. На старте и начальных участках траектории полета летательного аппарата, подвижные части тяговых стенок общего насадка 3 разведены в разные стороны относительно средней продольной плоскости А-А соплового блока (фиг.1) В этом случае система скачков уплотнения газового потока находится на срезе круглых сопел 1, препятствуя перерасширению газа в них, отключая тяговые стенки общего насадка 3, то есть тяга создается только круглыми соплами 1. В этом случае в плотных слоях атмосферы сопловой блок работает на расчетном режиме. По мере подъема на высоту летательного аппарата давление
окружающей среды уменьшается, а давление истекающей струи газа на срезах круглых сопел 1 становится больше атмосферного, при этом возникают потери тяги из-за недорасширения газа в круглых соплах 1. В этот момент подвижные части тяговых стенок общего насадка 3 закрываются (фиг.2), образуя сплошные тяговые стенки, образованные проточными частями круглых сопел 1 и проточными частями общего насадка 3. При этом сопловой блок становится высотным и работает на режиме близком к расчетному, так как система скачков уплотнения со срезов круглых сопел 1 переходит к общему высотному насадку 3, который начинает создавать тягу.
На фиг.3 показано плоскость разъема общего насадка 3 соплового блока (А-А).
На фиг.4 показан прирост тяги соплового блока по сравнению с круглым высотным соплом. По оси ординат отложен прирост тяги соплового блока, отнесенный к тяге идеально регулируемого сопла, а по оси абсцисс отношение давлений окружающей среды и истекающей струи газа.
Таким образом, сопловой блок двигательной установки на всех участках траектории полета летательного аппарата работает на режиме близком к расчетному.
Предлагаемое изобретение обеспечивает простую регулировку высотности и отсутствие потерь тяги при переходе от срезов круглых сопел к высотному насадку соплового блока, что дает возможность увеличения полезного груза или дальности полета летательного аппарата и несомненно дает положительный экономический эффект.
Изобретение может найти применение в ракетной технике.