RU2484281C1 - Solid fuel flow control - Google Patents
Solid fuel flow control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484281C1 RU2484281C1 RU2011145138/06A RU2011145138A RU2484281C1 RU 2484281 C1 RU2484281 C1 RU 2484281C1 RU 2011145138/06 A RU2011145138/06 A RU 2011145138/06A RU 2011145138 A RU2011145138 A RU 2011145138A RU 2484281 C1 RU2484281 C1 RU 2484281C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas generator
- section
- nozzle
- afterburner
- adjustable
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам, предназначенным для регулирования расхода твердого топлива в реактивной технике, например в регулируемых ракетно-прямоточных двигателях.The invention relates to mechanical engineering, in particular to devices designed to regulate the consumption of solid fuel in jet technology, for example, in regulated rocket engines.
Серьезным недостатком, ограничивающим применение регулятора расхода твердого топлива, размещенного между твердотопливным газогенератором и камерой дожигания, является низкая полнота сгорания в камере дожигания регулируемого ракетно-прямоточного двигателя. Это является следствием наличия большого количества высокотемпературной конденсированной фазы (более 50% по массе) в продуктах газогенерации. К тому же регулятор расхода должен исполнять функцию распределения продуктов газогенерации для увеличения полноты их сгорания с воздухом в камере дожигания двигателя.A serious drawback limiting the use of the regulator of the flow of solid fuel placed between the solid fuel gas generator and the afterburner is the low completeness of combustion in the afterburner of an adjustable ramjet engine. This is a consequence of the presence of a large amount of high-temperature condensed phase (more than 50% by weight) in gas generation products. In addition, the flow controller must fulfill the function of distributing gas generation products to increase the completeness of their combustion with air in the afterburner of the engine.
Известен регулятор расхода твердого топлива, размещенный между газогенератором и камерой дожигания регулируемого ракетно-прямоточного двигателя (патент США №4574586 по классу НКИ 60-254 от 1984 года, аналог). Регулятор расхода состоит из канала с сопловым вкладышем, по которому продукты первичного сгорания попадают из газогенератора в камеру дожигания, подвижного штока и его привода. При движении штока перпендикулярно оси канала происходит изменение площади критического сечения соплового вкладыша и, соответственно, давления в газогенераторе, что обеспечивает необходимое изменение расхода твердого топлива.A known regulator of the consumption of solid fuel, located between the gas generator and the afterburner of an adjustable rocket-ram engine (US patent No. 4574586 in class NKI 60-254 from 1984, analogue). The flow regulator consists of a channel with a nozzle insert, through which the primary combustion products enter from the gas generator into the afterburner, the movable rod and its drive. When the rod moves perpendicular to the axis of the channel, the critical cross-sectional area of the nozzle insert and, accordingly, the pressure in the gas generator change, which ensures the necessary change in the consumption of solid fuel.
Недостатком данного устройства является то, что при внедрении штока в канал соплового отверстия существенно возрастает риск его зашлаковки конденсированной фазой в зоне регулирования из-за изменения проходного сечения. Для улучшения качества смешения газогенераторного газа и воздуха и повышения полноты сгорания в камере дожигания необходимо увеличение числа каналов и, следовательно, числа регуляторов расхода, что приводит к недопустимому усложнению конструкции устройства, к увеличению его габаритно-массовых характеристик.The disadvantage of this device is that when the rod is introduced into the channel of the nozzle hole, the risk of slagging by the condensed phase in the control zone significantly increases due to a change in the cross section. To improve the quality of mixing gas-generating gas and air and increase the completeness of combustion in the afterburner, it is necessary to increase the number of channels and, consequently, the number of flow controllers, which leads to an unacceptable complication of the design of the device, to increase its overall mass characteristics.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является регулятор расхода твердого топлива, размещенный между газогенератором и камерой дожигания ракетно-прямоточного двигателя, снабженный управляющим устройством, которое совместно с регулируемым соплом на входе в регулятор предназначено для регулирования газового потока, проходящего через направляющее устройство в камеру дожигания с дозвуковой скоростью (Патент Германии №19924907, класс 7 F02K 7/10 от 14.12.2007 г.). При повороте исполнительного узла, выполненного, например, из керамики, происходит изменение площади соплового отверстия, и соответствующее изменение давления и расхода твердого топлива в газогенераторе. Продукты первичного сгорания из газогенератора через регулируемое отверстие непосредственно поступают в камеру дожигания, где они смешиваются с воздухом, вытекающим из воздухозаборного устройства, и окончательно сгорают.The closest technical solution selected for the prototype is a solid fuel flow regulator located between the gas generator and the afterburning engine afterburning chamber, equipped with a control device, which together with an adjustable nozzle at the inlet of the regulator is designed to regulate the gas flow passing through the guide device into afterburning chamber at subsonic speed (German Patent No. 19924907,
Существенным недостатком данной схемы является то, что узел регулирования не защищен от прямого попадания конденсированной фазы, что может привести к шлакованию поверхностей контакта узла регулирования проходного сечения и перегреву узла регулирования и подводящего канала. Этому способствует и то, что полость канала подачи не защищена от влияния процессов в камере дожигания трансзвуковой зоной течения продуктов газогенерации. К тому же узел регулирования отдален от внутренней стенки газогенератора, что способствует накоплению шлака в данной области.A significant drawback of this scheme is that the control unit is not protected from direct ingress of the condensed phase, which can lead to slagging of the contact surfaces of the control unit of the passage section and overheating of the control unit and the supply channel. This is also facilitated by the fact that the cavity of the feed channel is not protected from the influence of processes in the afterburning chamber by the transonic zone of the flow of gas generation products. In addition, the control unit is remote from the inner wall of the gas generator, which contributes to the accumulation of slag in this area.
Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности работы регулятора расхода твердого топлива ракетно-прямоточного двигателя, организация качественного смешения газогенераторного газа на выходе из регулятора расхода для получения высокой полноты сгорания в камере дожигания и уменьшения габаритных размеров узла регулирования.The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability of the solid fuel flow regulator of a ramjet engine, to organize high-quality mixing of gas-generating gas at the outlet of the flow regulator in order to obtain high completeness of combustion in the afterburner and reduce the overall dimensions of the control unit.
Технический результат, который может быть получен при реализации заявленного изобретения, заключается в уменьшении шлакования регулируемых отверстий регулятора расхода, улучшении выноса конденсированной фазы из полости газогенератора в камеру дожигания ракетно-прямоточного двигателя и уменьшении требуемого усилия для поворота заслонки регулятора.The technical result that can be obtained by implementing the claimed invention is to reduce slagging of the adjustable orifice of the flow regulator, to improve the removal of the condensed phase from the gas generator cavity to the afterburning engine of the ramjet engine, and to reduce the required force to rotate the regulator flap.
Поставленная задача решается тем, что в регуляторе расхода твердого топлива, размещенном между газогенератором и камерой дожигания ракетно-прямоточного двигателя и содержащем управляющее устройство с приводом и регулируемую сопловую втулку, установленную в стенке газогенератора с возможностью подачи продуктов газогенерации в камеру дожигания, причем регулируемая сопловая втулка снабжена узлом регулирования проходного сечения, связанного с приводом управляющего устройства, а входная плоскость регулируемой сопловой втулки вынесена внутрь газогенератора, согласно изобретению регулятор снабжен сопловой втулкой постоянного проходного сечения, сообщающей газогенератор с камерой дожигания, а входная плоскость сопловой втулки постоянного проходного сечения совпадает с плоскостью стенки газогенератора. Узел регулирования проходного сечения выполнен в виде поворотной профилированной заслонки переменного сечения, утолщенная часть которой выполнена с возможностью регулирования проходного сечения, а утонченная часть выполнена с возможностью защиты регулируемого проходного сечения от прямого натекания продуктов газогенерации. Входная плоскость сопловой втулки постоянного проходного сечения снабжена фаской со стороны газогенератора. Он снабжен по меньшей мере двумя регулируемыми сопловыми втулками и двумя сопловыми втулками постоянного проходного сечения.The problem is solved in that in the regulator of the flow of solid fuel located between the gas generator and the afterburner of the rocket-ram engine and containing a control device with a drive and an adjustable nozzle sleeve installed in the wall of the gas generator with the possibility of supplying gas generation products to the afterburner, and an adjustable nozzle sleeve equipped with a control unit for the flow area associated with the drive of the control device, and the input plane of the adjustable nozzle sleeve made inside the gas generator according to the invention is provided with a regulator nozzle bushing constant passage section, informing the gasifier with an afterburner and nozzle entrance plane of constant flow section of the sleeve coincides with the plane of the gasifier wall. The control unit of the flow cross section is made in the form of a rotary profiled flap of variable cross section, the thickened part of which is made with the possibility of regulating the flow cross section, and the thinned part is made with the possibility of protecting the adjustable flow cross section from direct leakage of gas generation products. The input plane of the nozzle sleeve of a constant passage section is provided with a chamfer from the side of the gas generator. It is equipped with at least two adjustable nozzle bushings and two nozzle bushings of constant flow area.
В предпочтительном варианте выполнения регулятора сопловые втулки и профилированная заслонка выполнены из термостойкого и эрозионно стойкого материала.In a preferred embodiment of the controller, the nozzle bushings and the profiled shutter are made of heat-resistant and erosion-resistant material.
На фиг.1 представлен общий вид регулятора расхода твердого топлива.Figure 1 presents a General view of the flow controller of solid fuel.
На фиг.2 представлена поворотная профилированная заслонка.Figure 2 presents the rotary profiled shutter.
На фиг.3 представлен регулятор расхода твердого топлива в рабочем положении (вид со стороны газогенератора).Figure 3 presents the flow rate controller of solid fuel in the operating position (view from the side of the gas generator).
На фиг.4 представлен регулятор расхода твердого топлива в закрытом положении (вид со стороны газогенератора).Figure 4 presents the regulator of the flow of solid fuel in the closed position (view from the side of the gas generator).
Регулятор 1 расхода твердого топлива, размещенный между твердотопливным газогенератором 2 и камерой 3 дожигания, снабженной воздухозаборным устройством 10, состоит из следующих основных элементов: регулируемых термостойких сопловых втулок 4, поворотной заслонки 5, имеющей ступенчатое изменение толщины, приводной оси 6, управляющего устройства с пневмоприводом 7, сопловых втулок постоянного проходного сечения с нерегулируемыми отверстиями 8 для подачи газогенераторных продуктов сгорания, содержащих большое количество несепарированной конденсированной фазы крупного размера, в камеру дожигания. Втулки постоянного проходного сечения с нерегулируемыми отверстиями 8 выполнены с входными фасками. Поворотная заслонка 5 (см. фиг.2) выполнена из термостойкого или эрозионностойкого материала, например керамики, и имеет козырек 11. Регулируемые отверстия 9 сопловых втулок 4 служат для регулирования расхода твердого топлива и для подачи в камеру дожигания газогенераторных продуктов сгорания, содержащих только сепарированную конденсированную фазу малого размера. Количество регулируемых сопловых втулок и нерегулируемых сопловых втулок постоянного проходного сечения может быть и больше единицы, а угол наклона осей регулируемых и нерегулируемых сопловых отверстий во втулках к оси дожигания может быть выполнен в пределах 0÷30°.The regulator 1 of the flow of solid fuel, located between the solid
Регулятор расхода твердого топлива работает следующим образом. На маршевом режиме работы ракетно-прямоточного двигателя через приводную ось 6 от пневмопривода 7 усилие передается на поворотную заслонку 5. Под воздействием приложенного момента поворотная заслонка 5 поворачивается и занимает определенное положение, изменяя тем самым проходное сечение регулируемых сопловых отверстий 9. Каждому положению заслонки 5 будет соответствовать определенное давление в газогенераторе 2 и, следовательно, определенный расход твердого топлива. Продукты разложения твердого топлива из газогенератора 2 через регулируемые сопловые отверстия 9 втулок 4 поступают в камеру дожигания, где они смешиваются с воздухом, поступающим в камеру дожигания через воздухозаборное устройство 10. При открывании регулируемого соплового отверстия 9 входной участок отверстия остается под защитой козырька 11 от прямого натекания конденсированной фазы первичных продуктов газогенерации.The regulator of solid fuel consumption works as follows. In the marching mode of operation of the ramjet engine through the
Продукты газогенерации, не содержащие крупных частиц конденсированной фазы, свободно проходят в регулируемые сопловые отверстия 9, обтекая заслонку 5 с защитным козырьком 11. Крупные агломераты конденсированной фазы попадают на внутреннюю стенку газогенератора и затем выносятся в камеру дожигания через постоянно открытые нерегулируемые отверстия 8 сопловых втулок постоянного проходного сечения, т.к. входные участки втулок 4 с регулируемыми сопловыми отверстиями 9 отстоят от внутренней стенки на определенное расстояние, а входные участки втулок с нерегулируемыми сопловыми отверстиями 8 расположены в одной плоскости с внутренней стенкой газогенератора и имеют входную фаску. Такая конструкция позволяет избежать шлакования регулируемых отверстий, улучшить вынос конденсированной фазы из полости газогенератора в камеру дожигания ракетно-прямоточного двигателя и уменьшить требуемое усилие для поворота заслонки.Gas generation products that do not contain large particles of the condensed phase freely pass into the
Предлагаемый регулятор расхода обеспечивает более высокую надежность работы вследствие защиты элементов регулирования от зашлаковки под воздействием крупной конденсированной фазы продуктов газогенерации. Конструкция регулятора позволяет выбирать число, схему размещения и угол наклона сопловых отверстий к оси камеры дожигания оптимальным образом в зависимости от типа воздухозаборного устройства и характеристик камеры дожигания. Благодаря этому существенно улучшается смешение газогенераторного газа с воздухом, поступающим из воздухозаборного устройства, что, в конечном счете, позволяет получить высокую полноту сгорания в камере дожигания.The proposed flow regulator provides higher reliability due to the protection of control elements from slagging under the influence of a large condensed phase of gas generation products. The design of the regulator allows you to choose the number, layout and angle of inclination of the nozzle holes to the axis of the afterburner in an optimal way, depending on the type of air intake device and the characteristics of the afterburner. Due to this, the mixing of the gas-generating gas with the air coming from the air intake device is significantly improved, which, ultimately, allows to obtain a high completeness of combustion in the afterburner.
Выполнение элементов регулятора расхода из композиционных материалов позволяет еще более повысить надежность его работы.The implementation of the elements of the flow controller from composite materials can further improve the reliability of its work.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011145138/06A RU2484281C1 (en) | 2011-11-09 | 2011-11-09 | Solid fuel flow control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011145138/06A RU2484281C1 (en) | 2011-11-09 | 2011-11-09 | Solid fuel flow control |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011145138A RU2011145138A (en) | 2013-05-20 |
RU2484281C1 true RU2484281C1 (en) | 2013-06-10 |
Family
ID=48785709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011145138/06A RU2484281C1 (en) | 2011-11-09 | 2011-11-09 | Solid fuel flow control |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2484281C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2750244C1 (en) * | 2020-12-09 | 2021-06-24 | Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова" (АО "МКБ "Искра") | Flow regulator for gas generation products of a ram rocket engine |
RU2795530C1 (en) * | 2022-11-25 | 2023-05-04 | Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова" (АО "МКБ "Искра") | Ramjet engine cruising fuel flow regulator |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4444006A (en) * | 1981-02-04 | 1984-04-24 | Hercules Incorporated | Nozzle/valve device for a ducted rocket motor |
US4574586A (en) * | 1984-02-16 | 1986-03-11 | Hercules Incorporated | Self compensating ducted rocket motor fuel nozzle and method for regulating fuel generation |
DE8532148U1 (en) * | 1985-11-14 | 1986-04-17 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Valve device for controlling flowing media with high temperature and high pressure |
US5172547A (en) * | 1991-04-30 | 1992-12-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Electronic valve control for gas generator outflow |
DE19924907A1 (en) * | 1999-05-31 | 2000-12-14 | Daimler Chrysler Ag | Solid fuel engine for a ramjet rocket |
RU2223410C1 (en) * | 2002-06-26 | 2004-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Solid propellant control unit |
-
2011
- 2011-11-09 RU RU2011145138/06A patent/RU2484281C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4444006A (en) * | 1981-02-04 | 1984-04-24 | Hercules Incorporated | Nozzle/valve device for a ducted rocket motor |
US4574586A (en) * | 1984-02-16 | 1986-03-11 | Hercules Incorporated | Self compensating ducted rocket motor fuel nozzle and method for regulating fuel generation |
DE8532148U1 (en) * | 1985-11-14 | 1986-04-17 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Valve device for controlling flowing media with high temperature and high pressure |
US5172547A (en) * | 1991-04-30 | 1992-12-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Electronic valve control for gas generator outflow |
DE19924907A1 (en) * | 1999-05-31 | 2000-12-14 | Daimler Chrysler Ag | Solid fuel engine for a ramjet rocket |
RU2223410C1 (en) * | 2002-06-26 | 2004-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Solid propellant control unit |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2750244C1 (en) * | 2020-12-09 | 2021-06-24 | Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова" (АО "МКБ "Искра") | Flow regulator for gas generation products of a ram rocket engine |
RU2795530C1 (en) * | 2022-11-25 | 2023-05-04 | Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова" (АО "МКБ "Искра") | Ramjet engine cruising fuel flow regulator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011145138A (en) | 2013-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7263833B2 (en) | Fuel injector | |
US9109539B2 (en) | Turbine based combined cycle engine | |
US10975804B2 (en) | Translating outer cowl flow modulation device and method | |
US9863366B2 (en) | Exhaust nozzle apparatus and method for multi stream aircraft engine | |
CN111380074B (en) | Intelligent adjusting system for air flow distribution of combustion chamber and working method thereof | |
RU2013151842A (en) | DIRECT-AIR AIR-REACTIVE ENGINE, INCLUDING A DETONATION CAMERA, AND THE AIRCRAFT CONTAINING SUCH AN ENGINE | |
CN107795409B (en) | Gas flow regulating device of solid rocket ramjet engine | |
US9556797B2 (en) | Fuel supply device of gas turbine engine | |
RU2484281C1 (en) | Solid fuel flow control | |
US11898757B2 (en) | Rotating detonation propulsion system | |
US2807933A (en) | Combustion chambers | |
KR20210044887A (en) | Apparatus and method for controlling gas stream temperature or rate of temperature change | |
US20180209344A1 (en) | Fuel metering device protected against icing | |
US9032737B2 (en) | Combustor added to a gas turbine engine to increase thrust | |
JP2007170397A (en) | Propulsion system for producing thrust and nozzle for forming fluid throat | |
GB2125110A (en) | Gas turbine augmentor fuel control system | |
US20200191398A1 (en) | Rotating detonation actuator | |
US8141338B2 (en) | Device for injecting mono-propellant at a flow rate that can be modulated with an injection speed that is stable | |
US20050284128A1 (en) | Rocket motor nozzle throat area control system and method | |
CA2381395A1 (en) | Gas turbine combustor, particularly for an aircraft engine | |
US10234137B2 (en) | Burner with adjustable injection of air or of gas | |
RU2223410C1 (en) | Solid propellant control unit | |
RU2615889C1 (en) | Rocket-ramjet engine with adjustable flow rate of solid fuel | |
RU2750244C1 (en) | Flow regulator for gas generation products of a ram rocket engine | |
RU2627310C1 (en) | Ramjet engine with open-type gas generator and adjustable solid fuel flow |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131110 |