Бюллетень ЕАПВ "Изобретения (евразийские заявки и евразийские патенты)"
Бюллетень 4´2007

  

(11)

008728 (13) B1       Разделы: A B C D E F G H   

(21)

200600289

(22)

2006.02.21

(51)

F02K 9/97 (2006.01)

(31)

05 01772

(32)

2005.02.22

(33)

FR

(43)

2006.10.27

(71)(73)

АЖАНС СПАСЬЯЛЬ ЭРОПЕЕН (FR)

(72)

Дюжаррик Кристиан (FR)

(74)

Медведев В.Н., Павловский А.Н. (RU)

(54)

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНЫХ БОКОВЫХ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА СОПЛО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

(57) 1. Способ уменьшения нестабильных боковых нагрузок, действующих на сопло ракетного двигателя при его запуске, причем указанное сопло содержит камеру (1) сгорания, где генерируются истекающие газы, расширяющуюся часть (3), в которой образуются сверхзвуковой поток указанных истекающих газов, и горловину (2), соединяющую указанную камеру сгорания с указанной расширяющейся частью, при котором позиционируют тело округлой формы (5) внутри расширяющейся части (3) по ее оси, соответственно, в такое аксиальное положение тела округлой формы, что по меньшей мере при части запуска, ударная волна (8), вызываемая возмущением потока истекающих газов, от указанного тела округлой формы (5) падает на стенку указанной расширяющейся части (3) в таком аксиальном положении падения, где она производит отрыв реактивной струи или отрыв в форме тороидальной зоны рециркуляции.

2. Способ по п.1, при котором

перед запуском двигателя вставляют указанное тело округлой формы (5) внутрь расширяющейся части (3) по ее оси до первого аксиального положения; и

при запуске перемещают указанное тело округлой формы (5) вдоль оси сопла в соответствии со значением давления (рs) торможения истекающих газов в камере (1) сгорания так, что пока значение указанного давления (ps) торможения истекающих газов изменяется при запуске, указанная ударная волна (8) продолжает падать на стенку расширяющейся части в аксиальном положении, где она производит отрыв реактивной струи или отрыв в форме тороидальной зоны рециркуляции.

3. Способ по п.2, при котором перемещают указанное тело округлой формы (5) вдоль оси сопла, в соответствии со значением давления (ps) торможения истекающих газов в камере (1) сгорания так, что указанная ударная волна (8) падает на стенку указанной расширяющейся части в аксиальном положении (9), соответствующем положению ниже пределов области указанной расширяющейся части, где не осуществляется спонтанный отрыв реактивной струи или спонтанный отрыв в форме тороидальной зоны рециркуляции под действием давления окружающей среды.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, при котором перемещение указанного тела округлой формы (5) в соответствии с давлением (ps) торможения истекающих газов в камере (1) сгорания соответствует заданному значению, которое определяется путем

выбора ряда дискретных значений давления (ps) торможения истекающих газов в камере (1) сгорания, находящихся в пределах между атмосферным давлением и максимальным давлением при запуске (Е2);

выбора ряда дискретных значений положения указанного тела округлой формы (5) вдоль оси расширяющейся части, находящихся в пределах между положением горловины (2) и положением выходной части (4) указанной расширяющейся части (Е3);

для каждой пары указанных дискретных значений, определения посредством вычислений или исследований значений статического давления и числа Маха вдоль стенки расширяющейся части (Е4) и определения точки соударения ударной волны со стенкой сопла;

для каждой пары указанных дискретных значений, определения аксиального положения точки отрыва реактивной струи или точки отрыва в форме тороидальной зоны рециркуляции с использованием указанных значений статического давления и числа Маха для потока истекающих газов вдоль стенки расширяющейся части (Е5);

для каждого из указанных дискретных значений давления (ps) истекающих газов в камере (1) сгорания определения самого нижнего положения указанного тела округлой формы (5), так что отрыв реактивной струи или отрыв в форме тороидальной зоны рециркуляции вызывается указанной ударной волной (8), вызываемой присутствием указанного тела округлой формы (5) (Е6);

при этом указанное самое нижнее значение используют как значение заданного значения положения указанного тела округлой формы (5), соответствующее указанному значению давления (ps) торможения истекающих газов в камере (1) сгорания.

5. Способ по п.4, при котором дополнительно интерполируют указанное значение заданного значения положения указанного тела округлой формы (5), соответствующее указанному значению давления (ps) торможения истекающих газов в камере (1) сгорания, для определения положения заданного значения в аналитической форме (Е7).

6. Способ по п.4 или 5, при котором указанное аксиальное положение точки (9) спонтанного отрыва реактивной струи или спонтанного отрыва в форме тороидальной зоны рециркуляции под действием давления окружающей среды определяют с использованием соответствующих эмпирических или полуэмпирических критериев.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, при котором указанное тело округлой формы (5) перемещают от указанного аксиального положения в направлении выходной части (4) расширяющейся части при запуске двигателя, когда давление (ps) торможения истекающих газов в камере (1) сгорания увеличивается.

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, при котором указанное тело округлой формы (5) имеет аксиальную симметрию и округлую переднюю поверхность, ориентированную в направлении горловины (2) сопла.

9. Способ по п.8, при котором указанное тело округлой формы (5) имеет поперечное сечение от 0,5 до 2,0, предпочтительно от 0,8 до 1,5 поперечного сечения горловины (2) сопла.

10. Способ по любому из пп.2-9, при котором указанное значение давления торможения (ps) истекающих газов в камере (1) сгорания определяют опосредованно по измерениям давления (ps) торможения указанных истекающих газов, соответствующего вершине указанного тела округлой формы.

11. Устройство для уменьшения нестабильных боковых нагрузок, действующих на сопло ракетного двигателя при запуске указанного двигателя, причем указанное сопло содержит камеру сгорания (1), где генерируются истекающие газы, расширяющуюся часть (3), в которой образуется сверхзвуковой поток указанных истекающих газов, и горловину (2), соединяющую указанную камеру сгорания с указанной расширяющейся частью, которое содержит

тело округлой формы (5), позиционируемое внутри расширяющейся части (3) по ее оси; и

средство для позиционирования указанного тела округлой формы (5) внутри расширяющейся части (3), соответственно, в такое аксиальное положение тела округлой формы, что по меньшей мере при части запуска ударная волна (8), вызываемая возмущением потока истекающих газов, от указанного тела округлой формы (5) падает на стенку указанной расширяющейся части (3) в таком аксиальном положении падения, где она производит отрыв реактивной струи или отрыв в форме тороидальной зоны рециркуляции.

12. Устройство по п.11, дополнительно содержащее средство (6, 19) для перемещения указанного тела округлой формы (5) вдоль оси расширяющейся части (3) в соответствии со значением давления (ps) торможения истекающих газов в камере (1) сгорания так, что пока значение указанного давления (ps) торможения истекающих газов изменяется при запуске, указанная ударная волна (8) продолжает падать на стенку расширяющейся части в аксиальном положении, где она производит отрыв реактивной струи или отрыв в форме тороидальной зоны рециркуляции.

13. Устройство по п.12, в котором указанное средство (6, 19) для перемещения указанного тела округлой формы (5) вдоль оси расширяющейся части (3) содержит исполнительный механизм (6) для перемещения указанного тела округлой формы вдоль оси расширяющейся части (3).

14. Устройство по п.13, дополнительно содержащее устройство (15) управления для приема от первого датчика (12, 12') значения данных о давлении (ps) торможения истекающих газов в камере (1) сгорания и для подачи команд указанному исполнительному механизму для перемещения указанного тела округлой формы (5) вдоль оси расширяющейся части (3) в соответствии с указанным значением данных о давлении (ps) торможения истекающих газов в камере (1) сгорания.

15. Устройство по п.14, в котором указанное устройство (15) управления представляет собой контроллер для подачи команд на перемещение указанного тела округлой формы (5) вдоль оси расширяющейся части (3) сопла в соответствии с заданным значением положения, определяемым путем

выбора ряда дискретных значений давления (ps) торможения истекающих газов в камере (1) сгорания, находящихся в пределах между атмосферным давлением и максимальным давлением при запуске (Е2);

выбора ряда дискретных значений положения указанного тела округлой формы (5) вдоль оси расширяющейся части (3), находящихся в пределах между положением горловины (2) и положением выходной части (4) указанной расширяющейся части (Е3);

для каждой пары указанных дискретных значений определения, посредством вычислений или исследований, значения статического давления и числа Маха вдоль стен расширяющейся части (Е4) и определения точки соударения ударной волны на стенки сопла;

для каждой пары указанных дискретных значений определения аксиального положения точки отрыва реактивной струи с использованием указанного значения статического давления и числа Маха вдоль стенки расширяющейся части (Е5);

для каждого из указанных дискретных значений давления (ps) торможения истекающих газов в камере (1) сгорания определения самого нижнего положения указанного тела округлой формы (5), так что отрыв реактивной струи или отрыв в форме тороидальной зоны рециркуляции вызывается указанной ударной волной (8), вызываемой присутствием указанного тела округлой формы (5) (Е6);

при этом указанное самое нижнее значение используется как значение заданного значения положения указанного тела округлой формы (5), соответствующего указанному значению давления (ps) торможения истекающих газов в камере сгорания.

16. Устройство по п.15, в котором указанное положение заданного значения имеет аналитическую форму, определяемую с использованием дополнительной работы (Е7) по интерполяции указанного значения заданного значения положения указанного тела округлой формы (5), соответствующего указанному значению давления (ps) торможения истекающих газов в камере (1) сгорания.

17. Устройство по п.15 или 16, в котором указанное аксиальное положение точки (9) спонтанного отрыва реактивной струи или точки спонтанного отрыва в форме тороидальной зоны рециркуляции под действием давления окружающей среды определяется с использованием соответствующего эмпирического или полуэмпирического критерия.

18. Устройство по любому из пп.14-17, в котором указанное устройство (15) управления представляет собой контроллер для подачи команд на перемещение указанного тела округлой формы (5) вдоль оси расширяющейся части (3) сопла от указанного аксиального положения в направлении выходной части (4) расширяющейся части (3) при запуске двигателя, когда увеличивается давление (ps) торможения истекающих газов в камере (1) сгорания.

19. Устройство по любому из пп.11-18, в котором тело округлой формы (5) имеет вогнутую поверхность, имеющую вершину, предназначенную для ориентации в направлении горловины (2) сопла, и датчик (12') давления, расположенный в соответствии с указанной вершиной.

20. Устройство по п.12, в котором указанное средство для перемещения тела округлой формы (5) вдоль оси расширяющейся части (3) в соответствии со значением давления (ps) торможения истекающих газов в камере (1) сгорания содержит средство (19) для приложения упругой силы против выталкивания указанного тела округлой формы (5) из указанной расширяющейся части (3) под действием указанных истекающих газов.

21. Устройство по любому из пп.11-20, в котором указанное тело округлой формы (5) имеет аксиальную симметрию и округлую поверхность, предназначенную для ориентации в направлении горловины (2) сопла.

22. Устройство по любому из пп.11-21, в котором указанное тело округлой формы (5) имеет поперечное сечение, составляющее от 0,5 до 2,0 предпочтительно от 0,8 до 1,5 поперечного сечения горловины (2) сопла.

23. Устройство по любому из пп.11-22, содержащее механическую предохранительную перемычку для выталкивания тела округлой формы (5) из расширяющейся части (3), когда аксиальная нагрузка, прикладываемая к указанному телу (5), превышает заданное пороговое значение.



наверх