[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2444639C1 - Self-ignition of fuel mix in ramjet engine - Google Patents

Self-ignition of fuel mix in ramjet engine Download PDF

Info

Publication number
RU2444639C1
RU2444639C1 RU2010143302/06A RU2010143302A RU2444639C1 RU 2444639 C1 RU2444639 C1 RU 2444639C1 RU 2010143302/06 A RU2010143302/06 A RU 2010143302/06A RU 2010143302 A RU2010143302 A RU 2010143302A RU 2444639 C1 RU2444639 C1 RU 2444639C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
rack
ignition
combustion
fuel mixture
Prior art date
Application number
RU2010143302/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Юрьевич Александров (RU)
Вадим Юрьевич Александров
Константин Константинович Климовский (RU)
Константин Константинович Климовский
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации Минпромторг России
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации Минпромторг России filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации Минпромторг России
Priority to RU2010143302/06A priority Critical patent/RU2444639C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2444639C1 publication Critical patent/RU2444639C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: post is made up of aerodynamic-profile body with lateral cylindrical surface and furnished with injectors arranged on front and rear edges to communicate with fuel feed channels. Said post is mounted on chamber walls to turn thereon. Proposed method consists in feeding fuel in chamber via said injectors in post front and rear edges. Chilled-down fuel is fed via front edge injectors. Fuel is mixed with air for obtained mix to be heated to self-ignition temperature in collision of mix with post front edge due to compression in shock wave. Fuel mix is ignited and directed along said post to chamber inlet. Main portion of fuel is fed into airflow via post rear edge injectors. Said fuel is mixed with air and heated products of combustion of fuel forced into combustion chamber via injectors of post front edge for resultant mix to be ignited. Ignited fuel is fed into combustion chamber.
EFFECT: self-ignition of fuel fed into ramjet operated at Mach of 4 to 10.
4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к системам подачи и воспламенения жидких и/или газообразных топлив в камеры сгорания многорежимных сверхзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД), работающих в широком диапазоне чисел Маха, например, от 4 до 10.The invention relates to systems for supplying and igniting liquid and / or gaseous fuels into the combustion chambers of multimode supersonic ramjet engines, operating in a wide range of Mach numbers, for example, from 4 to 10.

Серьезной проблемой при разработке способов сжигания топлив в конструкциях силовых установок, где реализуется высокоскоростной высокотемпературный воздушно-газовый поток, является выбор систем подачи и воспламенения топлив.A serious problem in the development of methods for burning fuels in the design of power plants, where a high-speed high-temperature air-gas flow is realized, is the choice of fuel supply and ignition systems.

Не менее серьезной проблемой является обеспечение работоспособности топливных магистралей, находящихся в условиях теплового и силового воздействия воздушного высокоскоростного высокотемпературного потока.An equally serious problem is ensuring the operability of fuel lines that are under conditions of heat and power exposure to high-speed high-temperature air flow.

Известен способ воспламенения топливной смеси, используемый в воздушно-реактивных и ракетных двигателях. Способ состоит в том, что предварительно образуют огневой факел в камере сгорания двигателя посредством воспламенителя, помещенного в камеру. В камеру подают топливные компоненты и воспламеняют их огневым факелом (Теория реактивных двигателей. Рабочий процесс и характеристики. / Под ред. акад. Стечкина Б.С. М.: Гособоронгиз, 1958. Стр.105). Недостатком этого способа является то, что при реализации его требуется дополнительное устройство для образования факела. Это усложняет конструкцию камеры сгорания и снижает надежность работы. Чувствительность факельного воспламенителя к составу топливной смеси может приводить к отказу в работе.A known method of ignition of a fuel mixture used in jet engines and rocket engines. The method consists in preliminarily forming a fire torch in the engine combustion chamber by means of an igniter placed in the chamber. Fuel components are fed into the chamber and ignited by a fire torch (Theory of jet engines. Workflow and characteristics. / Ed. By Acad. Stechkin BS M .: Gosoborongiz, 1958. P. 105). The disadvantage of this method is that when implementing it requires an additional device for the formation of a torch. This complicates the design of the combustion chamber and reduces the reliability. The sensitivity of the flare igniter to the composition of the fuel mixture can lead to failure in operation.

Известен аэродинамический стабилизатор пламени для форсажных камер сгорания ВРД фирмы MTU (патент ФРГ №2329346, F02K 3/10, 08.03.73 г.), который обеспечивает устойчивый процесс горения и минимальные гидравлические потери потока в камере. Обводы стабилизатора пламени представляют собой аэродинамический профиль, на обеих поверхностях которого имеются форсуночные отверстия, через которые готовая топливовоздушная смесь под давлением подается в воздушный поток.Known aerodynamic flame stabilizer for afterburner combustion chambers of the WFD of the company MTU (German patent No. 2329346, F02K 3/10, 03/08/73), which provides a stable combustion process and minimal hydraulic flow loss in the chamber. The contours of the flame stabilizer are an aerodynamic profile, on both surfaces of which there are nozzle openings through which the finished air-fuel mixture is supplied into the air stream under pressure.

Внутри корпуса стабилизатора находятся смесительная камера с форсуночным устройством - трубкой - и одна или несколько воздушных полостей. Воздух, необходимый для подготовки топливовоздушной смеси, поступает в воздушные полости, откуда в смесительную камеру через отверстия, расположенные на ее наружной стенке. В камеру также впрыскивается топливо. Гомогенная топливовоздушная смесь из камеры впрыскивается в наружный поток. Воспламенение топливовоздушных струй осуществляется свечой зажигания, помещенной в конце рециркуляционной зоны.Inside the stabilizer body are a mixing chamber with a nozzle device — a tube — and one or more air cavities. The air needed to prepare the air-fuel mixture enters the air cavities, from where it enters the mixing chamber through openings located on its outer wall. Fuel is also injected into the chamber. A homogeneous air-fuel mixture from the chamber is injected into the external stream. The ignition of the fuel-air jets is carried out by a spark plug placed at the end of the recirculation zone.

Недостатком такого типа стабилизатора является сложность его защиты от тепловых потоков высокой плотности, воздействующих на стабилизатор от воздушного высокоскоростного потока, из-за чего отсутствует защита наиболее теплонапряженного места - передней кромки стабилизатора. Кроме того, отсутствует возможность компенсирования тепловой деформации конструкции стабилизатора, что при сильном нагреве может вызвать его разрушение. Конструктивную дополнительную сложность и ненадежность в работе создает использование свечи зажигания для воспламенения топливной смеси.The disadvantage of this type of stabilizer is the complexity of its protection from high-density heat fluxes acting on the stabilizer from high-speed air flow, due to which there is no protection of the most heat-stressed place - the front edge of the stabilizer. In addition, it is not possible to compensate for the thermal deformation of the stabilizer design, which, with strong heating, can cause its destruction. The use of a spark plug to ignite the fuel mixture creates constructive additional complexity and unreliability in operation.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является стабилизатор пламени для ПВРД (патент США №3913319, F02C 7/22, 21.10.75). Стабилизатор состоит из переднего и заднего хорошо обтекаемых осесимметричных тел, соединенных цилиндрической нишей меньшего диаметра. Стабилизатор крепится к стенке камеры сгорания с помощью обтекаемой стойки. Топливо по трубопроводу подается к форсункам на передней кромке, впрыскивается против потока воздуха и смешивается с ним. Образующаяся топливная смесь воспламеняется в зоне рециркуляции в нише. Подпитка зоны рециркуляции происходит за счет массообмена между набегающим потоком топливной смеси и вихревым потоком в нише. Стабилизатор создает воспламенение топливной смеси без дополнительных источников зажигания, но не обеспечивает сохранность передней кромки на всех режимах теплового воздействия на нее воздушного потока.Closest to the claimed technical solution is a flame stabilizer for ramjet (US patent No. 3913319, F02C 7/22, 10.21.75). The stabilizer consists of front and rear well streamlined axisymmetric bodies connected by a cylindrical niche of smaller diameter. The stabilizer is attached to the wall of the combustion chamber using a streamlined rack. Fuel is piped to the nozzles at the leading edge, injected against the air stream and mixed with it. The resulting fuel mixture ignites in the recirculation zone in the niche. The recirculation zone is fed by mass transfer between the incoming flow of the fuel mixture and the vortex flow in the niche. The stabilizer creates ignition of the fuel mixture without additional sources of ignition, but does not ensure the safety of the leading edge in all modes of heat exposure to the air flow.

В основу данного изобретения положено решение следующих задач:The basis of this invention is the solution of the following tasks:

- обеспечение автовоспламенения топливной смеси, поданной в камеру сгорания прямоточного воздушно-реактивного двигателя, работающего в широком диапазоне чисел Маха (примерно от 4 до 10);- providing auto-ignition of the fuel mixture fed into the combustion chamber of a ramjet engine operating in a wide range of Mach numbers (from about 4 to 10);

- стабилизация и повышение надежности воспламенения топливной смеси;- stabilization and increase the reliability of ignition of the fuel mixture;

- равномерность распыления и воспламенения топлива при его подаче в камеру сгорания;- uniformity of atomization and ignition of the fuel when it is fed into the combustion chamber;

- создание стойки подачи топлива в камеру сгорания ПВРД, работоспособной в условиях теплового и силового воздействия на нее набегающего воздушного высокоскоростного потока.- creation of a rack for supplying fuel to the ramjet combustion chamber, operable under conditions of thermal and power impact on it of an incoming high-speed air flow.

Поставленные задачи решаются тем, что в предлагаемом способе автовоспламенения топливной смеси камера сгорания прямоточного воздушно-реактивного двигателя камера содержит стойку для подачи топлива. Стойка выполнена в виде тела аэродинамического профиля с передней и задней кромками, закреплена с одной стороны внутри на стенке камеры через опору, заглушена с другой стороны и ориентирована профилем вдоль тракта камеры. Кроме того, стойка снабжена одним каналом подвода топлива и сообщающимися с каналом топливными форсунками, расположенными на передней кромке. Причем способ заключается в том, что подают воздушный высокотемпературный высокоскоростной поток в камеру сгорания, обдувают воздушным потоком переднюю кромку стойки, чем вызывают местное торможение и нагрев воздушного потока. Через форсунки подают топливо против потока воздуха и смешивают с ним, топливную смесь в потоке нагревают и воспламеняют.The tasks are solved in that in the proposed method of auto-ignition of the fuel mixture, the combustion chamber of a ramjet engine contains a rack for supplying fuel. The stand is made in the form of a body of an aerodynamic profile with leading and trailing edges, fixed on one side inside on the wall of the chamber through a support, damped on the other side, and oriented by the profile along the path of the chamber. In addition, the rack is equipped with one channel for supplying fuel and fuel nozzles in communication with the channel located on the leading edge. Moreover, the method consists in the fact that the high-temperature high-speed air stream is supplied to the combustion chamber, the front edge of the strut is blown with air stream, which causes local braking and heating of the air stream. Fuel is supplied through the nozzles against the air stream and mixed with it, the fuel mixture in the stream is heated and ignited.

Новым в изобретении является то, что используют стойку, которая дополнительно снабжена вторым каналом подвода топлива, расположенным в задней части стойки, и сообщающимися с каналом топливными форсунками, расположенными вдоль задней кромки. Стойка имеет боковую цилиндрическую поверхность и установлена на стенке камеры сгорания через опору с возможностью поворота вдоль тракта камеры. Воспламенение топливной смеси осуществляют тем, что в воздушном потоке стойку в месте закрепления на стенке устанавливают к оси тракта камеры наклонно под углом стреловидности χ, в зависимости от режима работы двигателя, притом дискретное значение угла стреловидности χ для конкретного режима работы двигателя определяют по соотношениюWhat is new in the invention is the use of a strut, which is further provided with a second fuel supply channel located at the rear of the strut and fuel nozzles in communication with the channel located along the trailing edge. The stand has a lateral cylindrical surface and is mounted on the wall of the combustion chamber through a support with the possibility of rotation along the path of the chamber. The ignition of the fuel mixture is carried out by the fact that in the air flow the rack in the place of fastening on the wall is installed obliquely to the axis of the chamber path at a sweep angle χ, depending on the engine operation mode, moreover, the discrete value of the sweep angle χ for a specific engine operation mode is determined by the ratio

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где Т*с - температура самовоспламенения топливовоздушной смеси;where T * s is the auto-ignition temperature of the air-fuel mixture;

Т - статическая температура воздушного потока;T is the static temperature of the air flow;

Мн - число Маха набегающего на стойку потока воздуха;Mn is the Mach number of the air flow running onto the rack;

К - показатель адиабаты воздуха.K is the adiabatic index of air.

Через каналы и форсунки стойки в камеру сгорания подают топливо, при этом через канал и форсунки передней кромки подают захоложенное топливо. В камере сгорания смешивают топливо с воздухом и при соударении топливной смеси в составе воздушного потока с передней кромкой стойки, за счет сжатия в ударной волне, нагревают смесь до уровня температур самовоспламенения топлива. Воспламеняют топливную смесь, горящую топливную смесь и продукты сгорания направляют от передней кромки стойки вдоль ее боковых поверхностей до задней кромки и далее в камеру. Основную часть топлива подают в воздушный поток через второй канал и форсунки задней кромки стойки, распыляют и смешивают это топливо с продуктами сгорания топлива, которые направляют по потоку от передней кромки стойки. Воспламеняют топливную смесь основной части топлива и стабилизируют процесс ее сжигания нагретыми продуктами сгорания топлива, подаваемого в воздушный поток с передней кромки стойки. Продукты сгорания смеси топлива направляют в камеру сгорания.Through the channels and nozzles of the rack, fuel is supplied to the combustion chamber, while the channel and nozzles of the leading edge supply refrigerated fuel. In the combustion chamber, fuel is mixed with air, and upon impact of the fuel mixture in the air flow with the front edge of the strut, due to compression in the shock wave, the mixture is heated to the level of auto-ignition temperature of the fuel. The fuel mixture is ignited, the burning fuel mixture and the combustion products are directed from the front edge of the rack along its side surfaces to the rear edge and further into the chamber. The main part of the fuel is fed into the air stream through the second channel and the nozzles of the trailing edge of the rack, they are sprayed and mixed with the combustion products of the fuel, which are directed downstream of the front edge of the rack. Ignite the fuel mixture of the main part of the fuel and stabilize the process of burning it with the heated combustion products of the fuel supplied to the air stream from the front edge of the rack. The combustion products of the fuel mixture are sent to the combustion chamber.

При таком способе автовоспламенения топливной смеси в камере сгорания прямоточного воздушно-реактивного двигателя:With this method of auto-ignition of the fuel mixture in the combustion chamber of a ramjet:

- дополнительное снабжение стойки вторым каналом подвода топлива, расположенным в задней части стойки, и сообщающимися с каналом топливными форсунками, расположенными вдоль задней кромки стойки, обеспечивает сжигание основной части топлива в подготовленном стабилизированном воздушном потоке;- additional supply of the rack with a second fuel supply channel located at the rear of the rack, and fuel nozzles communicating with the channel located along the rear edge of the rack, provides the main part of the fuel to be burned in the prepared stabilized air flow;

- выполнение стойки с боковой цилиндрической поверхностью обеспечивает упрощение конструкции;- the implementation of the rack with a lateral cylindrical surface provides a simplified design;

- установка стойки на стенке камеры сгорания через опору с возможностью поворота вдоль тракта камеры и закрепление стойки на стенке камеры наклонно под углом стреловидности χ к оси тракта в зависимости от режима работы по заданному соотношению параметров обеспечивает торможение воздушного потока на передней кромке стойки в ударной волне со скольжением, нагрев и автовоспламенение топливной смеси при уменьшении теплового потока в переднюю кромку стойки, а также уменьшение теплового и силового воздействий воздушного потока на стойку;- installation of the stand on the wall of the combustion chamber through a support with the possibility of rotation along the path of the chamber and securing the stand on the wall of the chamber obliquely at an angle of sweep χ to the axis of the path, depending on the operating mode according to a given ratio of parameters, ensures air flow braking on the front edge of the rack in a shock wave with by sliding, heating and auto-ignition of the fuel mixture with a decrease in heat flux to the front edge of the rack, as well as a decrease in the heat and power effects of the air flow on the rack;

- подача захоложенного топлива в камеру сгорания через канал и форсунки передней кромки совместно с наклоном стойки к оси камеры сгорания обеспечивает дополнительное уменьшение тепловых потоков в переднюю кромку стойки и ее минимальный нагрев;- supply of refrigerated fuel to the combustion chamber through the channel and nozzles of the leading edge together with the tilt of the rack to the axis of the combustion chamber provides an additional reduction in heat fluxes to the front edge of the rack and its minimum heating;

- направление горящей топливной смеси и продуктов сгорания от передней кромки стойки вдоль ее боковых поверхностей до задней кромки и далее в камеру обеспечивает воспламенение основной части топлива;- the direction of the burning fuel mixture and combustion products from the front edge of the rack along its side surfaces to the rear edge and further into the chamber ignites the main part of the fuel;

- подача основной части топлива через второй канал и форсунки задней кромки стойки обеспечивает его контакт с горящей топливовоздушной смесью и его последующее воспламенение;- the supply of the main part of the fuel through the second channel and nozzles of the trailing edge of the rack ensures its contact with the burning air-fuel mixture and its subsequent ignition;

- непрерывность нагрева набегающего на стойку потока воздуха, смешивающегося с топливом, обеспечивает стабильность воспламенения топлива, а непосредственный контакт нагретого воздуха с топливом создает надежность его воспламенения;- the continuity of heating of the flow of air flowing onto the rack, miscible with fuel, ensures the stability of the ignition of the fuel, and the direct contact of the heated air with the fuel creates the reliability of its ignition;

- одностороннее крепление стойки на стенке камеры исключает силовую нагрузку на стойку от тепловых деформаций.- one-sided mounting of the rack on the wall of the chamber eliminates the power load on the rack from thermal deformation.

Развитие совокупности существенных признаков изобретения для частных случаев дано далее.The development of the set of essential features of the invention for particular cases is given below.

На боковых поверхностях стойки могут быть выполнены топливные форсунки, сообщающиеся со вторым каналом подвода топлива, что увеличивает подачу топлива в поперечном сечении воздушного потока. Это обеспечивает равномерность подачи топлива в поперечном сечении камеры сгорания и надежность воспламенения топливной смеси.On the side surfaces of the strut, fuel nozzles can be made communicating with the second fuel supply channel, which increases the fuel supply in the cross section of the air flow. This ensures a uniform fuel supply in the cross section of the combustion chamber and the reliability of ignition of the fuel mixture.

Стойка может иметь на наружных боковых поверхностях симметричные продольные ниши, где в нишах образуют рециркуляцию части набегающего потока топливной смеси и вихревые зоны горения этой смеси, а посредством этого, за счет массообмена, осуществляют дополнительную стабилизацию горения основной части потока топливной смеси.The strut may have symmetrical longitudinal niches on the outer side surfaces, where in the niches they form a recirculation of a part of the incoming flow of the fuel mixture and vortex combustion zones of this mixture, and through this, due to mass transfer, additional combustion stabilization of the main part of the fuel mixture flow is carried out.

В нишах могут быть выполнены топливные форсунки, которые соединены со вторым каналом подвода топлива в стойку, где через форсунки подают топливо в нишу и интенсифицируют стабилизацию горения набегающего потока топливной смеси.In the niches, fuel nozzles can be made, which are connected to the second channel for supplying fuel to the rack, where fuel is fed into the niche through the nozzles and intensifies the stabilization of combustion of the oncoming flow of the fuel mixture.

Таким образом, решены поставленные в изобретении задачи:Thus, the objectives of the invention are solved:

- обеспечено автовоспламенение топливной смеси, поданной в камеру сгорания прямоточного воздушно-реактивного двигателя, работающего в широком диапазоне чисел Маха (примерно от 4 до 10);- provided auto-ignition of the fuel mixture fed into the combustion chamber of a ramjet engine operating in a wide range of Mach numbers (from about 4 to 10);

- обеспечены стабилизация и повышение надежности воспламенения топливной смеси в камере сгорания ПВРД;- provided stabilization and increased reliability of ignition of the fuel mixture in the combustion chamber of the ramjet;

- обеспечена равномерность распыливания и воспламенения топлива при его подаче в камеру сгорания;- uniformity of atomization and ignition of the fuel when it is supplied to the combustion chamber is ensured;

- создана стойка подачи топлива в камеру сгорания ПВРД, работоспособная в условиях теплового и силового воздействия на нее набегающего воздушного высокоскоростного потока.- A rack for supplying fuel to the ramjet combustion chamber was created, operable under the conditions of thermal and power impact of the incoming high-speed air flow on it.

Настоящее изобретение поясняется последующим описанием конструкции стойки и способа ее работы со ссылкой на иллюстрации, представленные на фиг.1-5, гдеThe present invention is illustrated by the following description of the structure of the rack and the method of its operation with reference to the illustrations presented in figures 1-5, where

на фиг.1 схематично изображен тракт камеры сгорания ПВРД с установленной в нем с возможностью поворота на стенке стойкой;figure 1 schematically shows the path of the combustion chamber ramjet with installed in it with the possibility of rotation on the wall of the rack;

на фиг.2 - поперечное сечение А-А стойки на фиг.1;figure 2 is a cross section aa of the rack in figure 1;

на фиг.3 - поперечное сечение А-А на фиг.1 для варианта с дополнительными топливными форсунками на боковых поверхностях стойки;figure 3 is a cross section aa in figure 1 for a variant with additional fuel nozzles on the side surfaces of the rack;

на фиг.4 - поперечное сечение А-А на фиг.1 для варианта выполнения продольных ниш на наружных боковых поверхностях стойки;figure 4 is a cross section aa in figure 1 for an embodiment of the longitudinal niches on the outer side surfaces of the rack;

на фиг.5 - поперечное сечение А-А на фиг.1 для варианта с дополнительными топливными форсунками, выполненными в нишах на наружных боковых поверхностях стойки.figure 5 is a cross section aa in figure 1 for a variant with additional fuel nozzles made in niches on the outer side surfaces of the rack.

Способ автовоспламенения топливной смеси (см. фиг.1) в камере сгорания 1 прямоточного воздушно-реактивного двигателя осуществляют при помощи стойки 2 для подачи топлива. Стойка 2 выполнена (см. фиг.2) в виде тела аэродинамического профиля овальной формы с передней 3 и задней 4 кромками, имеет боковую цилиндрическую поверхность 5 и ориентирована профилем вдоль тракта камеры сгорания 1. Стойка 2 закреплена с одной стороны внутри на стенке 6 камеры сгорания 1 через опору 7 с возможностью поворота вдоль тракта камеры и заглушена с другой стороны. Стойка 2 снабжена (см. фиг.2) одним каналом 8 подвода топлива, сообщающимся с топливными форсунками 9, расположенными на передней кромке 3, и вторым каналом 10 подвода топлива, который расположен в задней части стойки 2 и сообщается с топливными форсунками 11, расположенными на задней кромке 4. На боковых поверхностях 5 стойки 2 (см. фиг.3) могут быть выполнены топливные форсунки 12, сообщающиеся со вторым каналом 10. Стойка 2 (см. фиг.4) может иметь на наружных боковых поверхностях 5 симметричные продольные ниши 13, а в нишах 13 могут быть выполнены (см. фиг.5) топливные форсунки 14, сообщающиеся со вторым каналом 10. Следует отметить, что дискретное значение угла стреловидности χ наклона стойки 2 к оси тракта камеры 2 устанавливают в диапазоне от 30 до 90 градусов.The method of auto-ignition of the fuel mixture (see figure 1) in the combustion chamber 1 of a ramjet engine is carried out using a rack 2 for supplying fuel. Stand 2 is made (see Fig. 2) in the form of an oval-shaped aerodynamic profile body with front 3 and rear 4 edges, has a cylindrical side surface 5 and is oriented by a profile along the path of combustion chamber 1. Stand 2 is fixed on one side inside on the chamber wall 6 combustion 1 through the support 7 with the possibility of rotation along the path of the chamber and is drowned from the other side. The rack 2 is equipped (see Fig. 2) with one fuel supply channel 8 communicating with the fuel nozzles 9 located on the leading edge 3 and a second fuel supply channel 10, which is located at the rear of the rack 2 and communicates with the fuel nozzles 11 located on the trailing edge 4. On the side surfaces 5 of the strut 2 (see FIG. 3), fuel nozzles 12 can be made in communication with the second channel 10. The strut 2 (see FIG. 4) may have symmetrical longitudinal niches on the outer lateral surfaces 5 13, and in niches 13 can be performed (see figure 5) fuel nozzles 14 communicating with the second channel 10. It should be noted that the discrete value of the sweep angle χ of the tilt of the rack 2 to the axis of the path of the chamber 2 is set in the range from 30 to 90 degrees.

Способ автовоспламенения топливной смеси в камере сгорания 1 прямоточного воздушно-реактивного двигателя осуществляют следующим образом. При работе в камеру сгорания 1 двигателя направляют (см. фиг.1) высокоскоростной высокотемпературный поток воздуха, который набегает на переднюю кромку 3 стойки 2. На передней кромке 3 температуру набегающего сверхзвукового потока воздуха, за счет сжатия в ударной волне, повышают сверх значений температуры самовоспламенения топливовоздушной смеси. Через канал 8 (см. фиг.2-5) в стойку 2 подают захоложенное топливо, которым охлаждают изнутри переднюю кромку 3 стойки 2 и через топливные форсунки 9 подают в камеру сгорания 1 против воздушного потока, где смешивают с ним. При соударении топливной смеси в составе воздушного потока с передней кромкой 3 стойки 2, за счет сжатия в ударной волне, нагревают смесь до уровня температур самовоспламенения топлива, воспламеняют топливную смесь, горящую топливную смесь, и продукты ее сгорания в составе воздушного потока направляют от передней кромки 3 стойки 2 вдоль ее боковых поверхностей 5 до задней кромки 4 и далее в камеру сгорания 1. Необходимое повышение температуры топливной смеси за счет ее сжатия в ударной волне на передней кромке 3 при минимально возможном тепловом потоке в стойку 2 обеспечивают за счет установки стойки 2 под углом стреловидности χ по заданному соотношению.The method of auto-ignition of the fuel mixture in the combustion chamber 1 of a ramjet engine is as follows. When working in the combustion chamber 1 of the engine direct (see figure 1) a high-speed high-temperature air flow that runs on the front edge 3 of the rack 2. At the front edge 3, the temperature of the incoming supersonic air flow, due to compression in the shock wave, is raised above the temperature self-ignition of the air-fuel mixture. Through channel 8 (see FIGS. 2-5), coolant is supplied to the rack 2, which is cooled from the inside by the front edge 3 of the rack 2 and through the fuel nozzles 9 is fed into the combustion chamber 1 against the air flow, where it is mixed with it. When the fuel mixture in the air stream collides with the leading edge 3 of the strut 2, due to compression in the shock wave, the mixture is heated to the level of auto-ignition temperature of the fuel, the fuel mixture that burns the fuel mixture is ignited, and its combustion products in the air stream are directed from the leading edge 3 struts 2 along its lateral surfaces 5 to the trailing edge 4 and further into the combustion chamber 1. The necessary increase in the temperature of the fuel mixture due to its compression in the shock wave at the front edge 3 at the lowest possible heat the flow in the rack 2 is provided by installing the rack 2 at an angle of sweep χ at a predetermined ratio.

Основную часть топлива (см. фиг.2-5) подают в воздушный поток через канал 10 и форсунки 11 задней кромки 4 стойки 2. Распыляют и смешивают это топливо с продуктами сгорания топлива, которые направляют по потоку от передней кромки 3 стойки 2, воспламеняют топливную смесь основной части топлива в рециркуляционной зоне за задней кромкой 4 стойки 2 и стабилизируют процесс ее сжигания нагретыми продуктами сгорания топлива, подаваемого в воздушный поток с передней кромки 3 стойки 2. Воспламенившуюся основную часть топлива направляют в камеру сгорания 1. С боковых поверхностей 5 стойки 2 (см. фиг.3) через форсунки 12, сообщающиеся со вторым каналом 10, возможна подача топлива поперек тракта камеры сгорания 1. При выполнении на наружных боковых поверхностях 5 стойки 2 симметричных продольных ниш 13 (см. фиг.4) образующиеся у передней кромки 3 неполные продукты сгорания имеют дополнительную зону стабилизации 13, возможность воспламенения и сгорания. Добавление в ниши 13 топлива через форсунки 14 (см. фиг.5) интенсифицирует процесс сжигания несгоревшей топливной смеси.The main part of the fuel (see figure 2-5) is fed into the air stream through the channel 10 and the nozzle 11 of the trailing edge 4 of the rack 2. Spray and mix this fuel with the products of combustion of fuel, which are directed downstream from the front edge 3 of the rack 2, ignite the fuel mixture of the main part of the fuel in the recirculation zone behind the trailing edge 4 of the rack 2 and stabilize the process of burning it with the heated combustion products of the fuel supplied to the air stream from the front edge 3 of the rack 2. The ignited main part of the fuel is sent to the combustion chamber 1. From the side surfaces 5 of the rack 2 (see FIG. 3) through the nozzles 12 communicating with the second channel 10, it is possible to supply fuel across the path of the combustion chamber 1. When performing on the outer side surfaces 5 of the rack 2 symmetrical longitudinal niches 13 (see FIG. 4) incomplete combustion products formed at the leading edge 3 have an additional stabilization zone 13, the possibility of ignition and combustion. Adding fuel to niches 13 through nozzles 14 (see FIG. 5) intensifies the process of burning unburned fuel mixture.

Для подтверждения эффективности технического решения проведены экспериментальные исследования воспламенения топливной смеси в камере сгорания ПВРД при подаче топлива с передней кромки пилона против воздушного потока. В процессе испытаний менялись температура и давление торможения набегающего потока в пределах 1400-1850 К и 15-25 бар соответственно. Результаты испытаний показали стабильность воспламенения и последующего горения топливной смеси.To confirm the effectiveness of the technical solution, experimental studies were carried out of the ignition of the fuel mixture in the ramjet combustion chamber when fuel was supplied from the front edge of the pylon against the air flow. During the tests, the temperature and braking pressure of the incoming flow were varied within 1400-1850 K and 15-25 bar, respectively. The test results showed the stability of ignition and subsequent combustion of the fuel mixture.

Claims (4)

1. Способ автовоспламенения топливной смеси в камере сгорания прямоточного воздушно-реактивного двигателя, содержащей стойку для подачи топлива, выполненную в виде тела аэродинамического профиля с передней и задней кромками, где стойка закреплена внутри на стенке камеры через опору с одной стороны, заглушена с другой стороны и ориентирована профилем вдоль тракта камеры, кроме того, стойка снабжена одним каналом подвода топлива и сообщающимися с каналом топливными форсунками, расположенными на передней кромке, причем способ заключается в том, что подают воздушный высокотемпературный высокоскоростной поток в камеру сгорания, обдувают воздушным потоком переднюю кромку стойки, чем вызывают местное торможение и нагрев воздушного потока, через форсунки подают топливо против потока воздуха и смешивают с ним, топливную смесь в потоке нагревают и воспламеняют, отличающийся тем, что используют стойку, которая дополнительно снабжена вторым каналом подвода топлива, расположенным в задней части стойки, и сообщающимися с каналом топливными форсунками, расположенными вдоль задней кромки стойки, причем стойка имеет боковую цилиндрическую поверхность и установлена на стенке камеры сгорания через опору с возможностью поворота вдоль тракта камеры, где воспламенение топливной смеси осуществляют тем, что в воздушном потоке стойку в месте закрепления на стенке устанавливают к оси тракта камеры наклонно под углом стреловидности χ, в зависимости от режима работы двигателя, притом дискретное значение угла стреловидности χ для конкретного режима работы двигателя определяют по соотношению
Figure 00000002

где Т*с - температура самовоспламенения топливовоздушной смеси;
Т - статическая температура воздушного потока;
Мн - число Маха набегающего на стойку потока воздуха;
К - показатель адиабаты воздуха,
через каналы и форсунки стойки в камеру сгорания подают топливо, при этом через канал и форсунки передней кромки подают захоложенное топливо, в камере сгорания смешивают топливо с воздухом и при соударении топливной смеси в составе воздушного потока с передней кромкой стойки за счет сжатия в ударной волне нагревают смесь до уровня температур самовоспламенения топлива, воспламеняют топливную смесь, горящую топливную смесь и продукты сгорания направляют от передней кромки стойки вдоль ее боковых поверхностей до задней кромки и далее в камеру, основную часть топлива подают в воздушный поток через второй канал и форсунки задней кромки стойки, распыляют и смешивают это топливо с продуктами сгорания топлива, которые направляют по потоку от передней кромки стойки, воспламеняют топливную смесь основной части топлива и стабилизируют процесс ее сжигания нагретыми продуктами сгорания топлива, подаваемого в воздушный поток с передней кромки стойки, продукты сгорания смеси основного топлива направляют в камеру сгорания.
1. The method of auto-ignition of the fuel mixture in the combustion chamber of a ramjet engine containing a strut for supplying fuel, made in the form of an aerodynamic profile body with leading and trailing edges, where the strut is mounted internally on the wall of the chamber through a support on one side, and is muffled on the other hand and the profile is oriented along the chamber path, in addition, the rack is equipped with one fuel supply channel and fuel nozzles in communication with the channel located on the leading edge, the method being in that air high-temperature high-speed flow is supplied to the combustion chamber, air blows the front edge of the strut, which causes local braking and heating of the air flow, fuel is supplied through the nozzles against the air flow and mixed with it, the fuel mixture is heated and ignited in the flow, different the fact that they use a rack, which is additionally equipped with a second fuel supply channel located at the rear of the rack, and fuel nozzles in communication with the channel located along the rear the edge of the rack, and the rack has a lateral cylindrical surface and is mounted on the wall of the combustion chamber through a support with the possibility of rotation along the path of the chamber, where the ignition of the fuel mixture is carried out by the fact that in the air flow the rack in the place of fastening on the wall is mounted obliquely to the axis of the chamber path sweep χ, depending on the engine operating mode, moreover, the discrete value of the sweep angle χ for a particular engine operation mode is determined by the ratio
Figure 00000002

where T * s is the auto-ignition temperature of the air-fuel mixture;
T is the static temperature of the air flow;
Mn is the Mach number of the air flow running onto the rack;
K is the adiabatic exponent of air,
fuel is supplied through the channels and nozzles of the rack to the combustion chamber, while coolant is supplied through the channel and nozzles of the leading edge, fuel is mixed in the combustion chamber with air, and when the fuel mixture collides in the air flow with the front edge of the rack, they are heated in the shock wave by compression the mixture to the level of auto-ignition temperature of the fuel, ignite the fuel mixture, the burning fuel mixture and the combustion products are sent from the front edge of the rack along its side surfaces to the rear edge and then to measure, the main part of the fuel is fed into the air stream through the second channel and nozzles of the trailing edge of the rack, spray and mix this fuel with the combustion products of the fuel, which are directed downstream of the front edge of the rack, ignite the fuel mixture of the main part of the fuel and stabilize the process of burning with heated products the combustion of fuel supplied to the air stream from the front edge of the rack, the combustion products of the mixture of the main fuel are sent to the combustion chamber.
2. Способ автовоспламенения топливной смеси по п.1, отличающийся тем, что на боковых поверхностях стойки выполняют топливные форсунки, сообщающиеся со вторым каналом подвода топлива и осуществляют подачу, воспламенение и сжигание топлива в поперечном сечении камеры сгорания.2. The method of auto-ignition of the fuel mixture according to claim 1, characterized in that on the side surfaces of the struts fuel nozzles are connected to the second fuel supply channel and supply, ignite and burn fuel in the cross section of the combustion chamber. 3. Способ автовоспламенения топливной смеси по п.1, отличающийся тем, что в стойке на наружных боковых поверхностях выполняют симметричные продольные ниши, образуют в нишах вихревые зоны горения и осуществляют стабилизацию горения набегающего потока топливной смеси.3. The method of auto-ignition of the fuel mixture according to claim 1, characterized in that in the strut on the outer side surfaces symmetrical longitudinal niches are performed, vortex combustion zones are formed in the niches and the combustion of the free flow of the fuel mixture is stabilized. 4. Способ автовоспламенения топливной смеси по п.3, отличающийся тем, что в нишах выполняют топливные форсунки, соединяют форсунки со вторым каналом подвода топлива в стойку, подают топливо в нишу и интенсифицируют стабилизацию горения набегающего потока топливной смеси. 4. The method of auto-ignition of the fuel mixture according to claim 3, characterized in that the fuel nozzles are carried out in the niches, the nozzles are connected to the second channel for supplying fuel to the rack, the fuel is fed into the niche and the combustion stabilization of the oncoming fuel mixture is intensified.
RU2010143302/06A 2010-10-25 2010-10-25 Self-ignition of fuel mix in ramjet engine RU2444639C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010143302/06A RU2444639C1 (en) 2010-10-25 2010-10-25 Self-ignition of fuel mix in ramjet engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010143302/06A RU2444639C1 (en) 2010-10-25 2010-10-25 Self-ignition of fuel mix in ramjet engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2444639C1 true RU2444639C1 (en) 2012-03-10

Family

ID=46029101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010143302/06A RU2444639C1 (en) 2010-10-25 2010-10-25 Self-ignition of fuel mix in ramjet engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2444639C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543915C1 (en) * 2013-10-03 2015-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Fuel mix ignition in high-rate air jet engine
RU2544105C1 (en) * 2013-10-03 2015-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" High speed ramjet engine
RU2642718C1 (en) * 2016-12-26 2018-01-25 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)" Blisk of cooled fuel feed pylons
CN107816396A (en) * 2017-10-24 2018-03-20 哈尔滨工业大学 The layout method of igniter in a kind of large scale punching engine

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2329346B2 (en) * 1973-06-08 1975-06-12 Motoren- Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh, 8000 Muenchen Aerodynamic flame holder for air-breathing jet engines
US3913319A (en) * 1972-02-02 1975-10-21 Us Navy Low drag flameholder
US5214914A (en) * 1990-04-30 1993-06-01 The Johns Hopkins University Translating cowl inlet with retractable propellant injection struts
RU2157908C2 (en) * 1996-12-03 2000-10-20 Аэроспасьяль Сосьете Насьональ Эндюстриель Fuel injection rack for ramjet engine working in wide range of mach numbers
RU2333381C2 (en) * 2005-11-03 2008-09-10 Нек Лаб Холдинг Инк. Method of initation ignition, intensifying combustion or reforming of fuel-air and fuel-oxygen mixes
RU2383761C1 (en) * 2008-07-08 2010-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Thermo force post of power unit actuating medium circuit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3913319A (en) * 1972-02-02 1975-10-21 Us Navy Low drag flameholder
DE2329346B2 (en) * 1973-06-08 1975-06-12 Motoren- Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh, 8000 Muenchen Aerodynamic flame holder for air-breathing jet engines
US5214914A (en) * 1990-04-30 1993-06-01 The Johns Hopkins University Translating cowl inlet with retractable propellant injection struts
RU2157908C2 (en) * 1996-12-03 2000-10-20 Аэроспасьяль Сосьете Насьональ Эндюстриель Fuel injection rack for ramjet engine working in wide range of mach numbers
RU2333381C2 (en) * 2005-11-03 2008-09-10 Нек Лаб Холдинг Инк. Method of initation ignition, intensifying combustion or reforming of fuel-air and fuel-oxygen mixes
RU2383761C1 (en) * 2008-07-08 2010-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Thermo force post of power unit actuating medium circuit

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543915C1 (en) * 2013-10-03 2015-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Fuel mix ignition in high-rate air jet engine
RU2544105C1 (en) * 2013-10-03 2015-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" High speed ramjet engine
RU2642718C1 (en) * 2016-12-26 2018-01-25 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)" Blisk of cooled fuel feed pylons
CN107816396A (en) * 2017-10-24 2018-03-20 哈尔滨工业大学 The layout method of igniter in a kind of large scale punching engine
CN107816396B (en) * 2017-10-24 2019-04-16 哈尔滨工业大学 The layout method of igniter in a kind of large scale punching engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2354663B1 (en) Gas turbine combustor with staged combustion
US7437876B2 (en) Augmenter swirler pilot
US8312724B2 (en) Mixer assembly for a gas turbine engine having a pilot mixer with a corner flame stabilizing recirculation zone
US6820411B2 (en) Compact, lightweight high-performance lift thruster incorporating swirl-augmented oxidizer/fuel injection, mixing and combustion
CA2961771C (en) Closed trapped vortex cavity pilot for a gas turbine engine augmentor
CN109653903A (en) A kind of repeatable igniter for solid-liquid rocket
US5617717A (en) Flame stabilization system for aircraft jet engine augmentor using plasma plume ignitors
US8006500B1 (en) Swirl combustor with counter swirl fuel slinger
RU2444639C1 (en) Self-ignition of fuel mix in ramjet engine
WO2016060581A1 (en) Device and method for organizing the operating process of a jet engine
US5131840A (en) Combustion device for combustion of two fluid components
RU104971U1 (en) FUEL SUPPLY STAND IN THE COMBUSTION CHAMBER OF A SUPERSONIC RECTANGULAR AIR-REACTIVE ENGINE
CN107620961A (en) The novel super-low nitrogen combustion apparatus that a kind of non-premixed combustion and premixed combustion are combined
US10697397B2 (en) Combustor, jet engine, flying body, and operation method of jet engine
Liu et al. Experimental investigation on ignition and lean blow-out performance of a multi-sector centrally staged combustor
CN106050471A (en) Pre-atomization ignition device used for liquid fuel ramjet engine
RU2428576C1 (en) Pylon-autoigniter of fuel
US8893504B2 (en) Igniter
CN106246356B (en) For igniter of the Liquid fuel ramjet engine with flame stabilization function
CA2599113C (en) Fuel injection valve, combustor using the fuel injection valve, and fuel injection method for the fuel injection valve
US3024607A (en) Sustained operation igniter for ram-jet missiles
RU2315193C1 (en) Ramjet engine with lengthwise heat-mass distribution
KR100858964B1 (en) Reer burning device for small jet engine using torch
SE1951168A1 (en) Combustion chamber of a gas turbine, gas turbine and method for operating the same
Cai et al. Experimental investigation on swirling spray forced ignition of embedded multi-channel plasma igniter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121026

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150610