[1]
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области реактивных двигателей, а более конкретно к реактивным двигателям, обеспечивающим в
одном агрегате создание подъемной силы для вертикального подъема и тяги для горизонтального движения. Областью применения являются: вертолеты, самолеты с вертикальным взлетом и посадкой, суда на
воздушной подушке.
[2]
Уровень техники
Известны традиционные способы создания подъемной силы путем отбрасывания большой массы воздуха, но с малой скоростью - вертолеты с несущим
винтом большого диаметра. Недостатки - громоздкость конструкции, низкий КПД.
[3]
Известны способы создания реактивной тяги: турбореактивные, пульсирующие, прямоточные и ракетные,
отбрасывающие продукты сгорания с большой скоростью и небольшой массой. Недостатки - использование турбины, низкий КПД.
[4]
Иным путем осуществляется создание подъемной силы по патенту США
N 3206926 от 1965 г., в котором используется способ эжектирования продуктов сгорания турбореактивного двигателя через несколько каналов - камер смешения. Недостатками этой конструкции являются низкий
КПД, не превышающий 9-12%, громоздкость схемы и большой вес аппарата.
[5]
Еще одним путем создания подъемной силы является электрокинетическое устройство, работающее на электрической
энергии /см. И.Н.Колпакчиев. Транспортная авиация: взгляд в будущее, 7/80, Знание, Транспорт, стр. 47-63/. Недостаток устройства - отсутствие в настоящее время надежного двигателя с МГД генератором,
отвечающего условиям авиации.
[6]
Сущность изобретения
В целях устранения указанных недостатков для создания подъемной силы аппарата применяются рабочие каналы движителя по
авторскому свидетельству N 1136543 от 22 сентября 1984 г. /автора/, расположенные параллельно друг другу, а реактивная тяга для движения аппарата осуществляется за счет устройства в каждом из рабочих
каналов камер сгорания с запорными устройствами, форсунками и детонаторами, а также тягового /вых/ сопла, обеспечивающего изменение вектора тяги в вертикальной и горизонтальной плоскости, с
размещением перед входом в него форсажной камеры сгорания с запорным устройством, форсунками и детонаторами.
[7]
Другое отличие состоит в установке камер сгорания перед рабочим каналом с
запорными устройствами, выполненными в виде поворотных заслонок /вместо шнека с изменяющимся шагом лопастей по первому варианту/, поворот которых на 90 o выполняется с помощью механического
привода.
[8]
В результате достигается совмещение в одном агрегате подъемного устройства для вертикального взлета аппарата и его полета за счет тяговых сопел. Вместе с тем каждый реактивный
двигатель с рабочим каналом, путем включения форсажных камер сгорания перед тяговым соплом, имеет возможность резкого повышения или подъемной силы всего аппарата, при повороте тяговых сопел с
направлением струи в сторону опорной поверхности, или тяги в горизонтальной плоскости при изменении вектора тяги поворотом сопла в сторону полета.
[9]
Иными словами, реактивный двигатель с
рабочим каналом обеспечивает создание реактивного усилия в двух направлениях одновременно: в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а параллельное размещение их друг с другом в несущей плоскости
аппарата обеспечивает возможность создания подъемной силы на большой площади конструкции и достижение подъемной силы в несколько сотен или несколько десятков сотен тонн, а это недостижимо для
современных вертолетов или самолетов большой грузоподъемности.
[10]
Другое отличие заключается в способе сжатия воздуха в камерах сгорания перед рабочими каналами двигателя, осуществляемого
путем отбора сжатого воздуха из рабочих каналов, поступающего через клапанные решетки с самодействующими пластинчатыми клапанами в междустеночное пространство каналов-ресиверов и далее в камеры
сгорания.
[11]
Еще одним принципиальным отличием от всех существующих тепловых /в частности, реактивных/ двигателей является процесс сгорания топлива, осуществляемый по двум методам.
[12]
Детонационный метод сгорания топлива, наиболее близкий к изотермическому процессу
Сгорание рабочей смеси в камерах сгорания детонационным методом осуществляется с выполнением двух
необходимых в этом случае мероприятий: впрыск топлива в камеру сгорания производится из специальной форсунки, обеспечивающей не впрыск струй жидкого горючего, а "выстрел" в камеру сгорания паров
любого жидкого топлива. В результате до минимума снижается период задержки воспламенения или период индукции, что в конечном итоге при обычном сгорании рабочей смеси со скоростью до 30 м/с
обеспечивает наибольшее тепловыделение за короткий отрезок времени и существенное повышение термического КПД - до 70% и более.
[13]
Вместе с тем быстрое перемешивание паров топлива с
воздухом обеспечивает возможность осуществления детонационного сгорания в камерах путем инициирования в рабочей смеси /например, паров бензина, керосина, дизтоплива и др./ ударной волны, генерируемой
из специального детонатора. Конструкции же форсунки и детонатора практически одинаковы и отличаются только устройством ввода для размещения устройства для впрыскивания жидкого горючего.
[14]
Детонационное сгорание топлива для реактивных двигателей позволяет реализовать следующие преимущества:
- быстрое сгорание рабочей смеси в течение около одной миллионной доли секунды /см. С.
С.Бартенев. Детонационные покрытия в машиностроении. - Л.: Машиностроение, 1982 г., стр. 25-32/ и высокая температура процесса позволяют на 10-15% увеличить количество выделяемого тепла /см.
А.И.Зверев [2]/ и существенно повысить КПД процесса сгорания, а следовательно, и эффективный КПД реактивного двигателя;
- резко упрощается механизм газораспределения, который в данном примере
выполняется в виде шнека с переменным шагом лопастей;
- давление взрыва продуктов сгорания достигает 15-25 кг/см 2 при нормальном атмосферном давлении воздуха в камере сгорания,
т.е. на уровне давления газов в камерах сгорания существующих турбореактивных двигателей. В результате при расширении продуктов сгорания в рабочих каналах достигается более высокое давление сжатия
атмосферного воздуха, большая скорость его разгона в каналах и соответственно более высокая скорость истечения сжатого воздуха из каналов с созданием более высокой подъемной силы аппарата и тяги в
полете.
[15]
Реактивный вертолет на детонационном способе сгорания органического топлива в свою очередь приобретает также следующие преимущества: высокую скороподъемность, большую скорость
полета, маневренность и большую грузоподъемность, с суммарным КПД силовой установки порядка 50-75%, что по крайней мере в 3 раза выше, чем у винтового вертолета.
[16]
Испарение жидкого
топлива, впрыскиваемого в виде струй во взрывную камеру форсунки, осуществляется за счет электрического взрыва струй концентрированных водных растворов сильных электролитов по техническому решению,
разработанному в А.С. N 1284055 от 02.01.1984 г. /автора/.
[17]
Для электроснабжения силовой установки аппарата под частью тяговых сопел рабочих каналов размещена т…
