Układ napędowy strumienicowo-strumieniowy

Przedmiotem wynalazku jest układ napędowy strumienicowo-strumieniowy przeznaczony do stosowania jako odrzutowy napęd maszyn latających przy każdej prędkości ich lotu. Znany z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr P.362954 układ napędowy rakietowo-strumieniowy ma silnik rakietowy połączony szeregowo, z co najmniej jednym silnikiem strumieniowym, przy czym silnik rakietowy połączony jest pierwszym przewodem z pierwszym silnikiem strumieniowym, który z kolei drugim przewodem jest połączony z drugim silnikiem strumieniowym. Pierwszy przewód obejmowany jest przez pierwszą kryzę umieszczoną na pierwszym wsporniku, zaś drugi przewód obejmowany jest przez drugą kryzę umieszczoną na drugim wsporniku.

Istota układu według wynalazku polega na tym, że ma silnik strumieniowy połączony szeregowo z co najmniej jednym strumieniowym silnikiem pomocniczym zakrzywioną rurą stanowiącą przewód spalin z jednym końcem zamocowanym w końcu zbieżnej dyszy silnika a drugim zakończonym dyszą rozbieżną przechodzącą w walcowy kielich. Pomiędzy tymi końcami znajduje się mechanizm rozruchowy, przy czym w walcowym kielichu znajduje się cylinder przechodzący w zbieżną dyszę strumienicy, która stanowi początek dwustopniowej strumienicy połączonej ze strumieniowym silnikiem pomocniczym, natomiast dysza wylotowa strumieniowego silnika pomocniczego skierowana jest do wlotu silnika strumieniowego.

Korzystnie mechanizm rozruchowy wyposażony jest w klapę usytuowaną wewnątrz przewodu spalin, przy czym klapa od strony wlotu sprężonego powietrza, osadzona jest na zawiasie.

Zaletą techniczną nowego układu napędowego strumieniowego jest to, że część spalin wytwarzanych przez silnik strumieniowy przewodem spalin wraca do dwustopniowej strumienicy zwiększającej ciśnienie mieszanki spalin i powietrza zassanego w kielichu, a zakończonej zakrzywionym strumieniowym silnikiem pomocniczym, którego spaliny mieszają się z powietrzem przed wlotem silnika strumieniowego zasilając go tą mieszanką. Zastosowanie dwustopniowej strumienicy pozwala na uzyskanie większego ciśnienia mieszanki tych spalin z powietrzem w strumieniowym silniku pomocniczym niż w silniku strumieniowym, co stanowi warunek dobrego działania takiego układu napędowego.

Przedmiot wynalazku pokazany jest przykładowo na schematycznym rysunku w przekroju podłużnym. Układ napędowy strumienicowo-strumieniowy ma silnik strumieniowy, którego komora spalania 1 przechodzi w zbieżną dyszę 2, a ta w zwężkę 3 przechodzącą w dyszę rozbieżną 4. Zagięta do przodu rura 5, która stanowi zrazem przewód spalin 5 ma jeden koniec jest zamocowany w końcu zbieżnej dyszy silnika 2, a na końcu zagięcia wlot sprężonego powietrza 6 zamykanego klapą 7 zamocowaną na zawiasie 8. Zakończona jest rozbieżną dyszą 9, która przechodzi w walcowy kielich 10. W kielichu znajduje się cylinder przechodzący w zbieżną dyszę 11, a w nim żądło 12. Następnie dysza przechodzi w zwężkę 13 a żądło w dyszę paliwową, 14 do której dołączony jest wysokociśnieniowy przewód 15 przechodzący w żądło 16. Zwężka 13 przechodzi w dyszę zbieżno-rozbieżną 17, która zakończona jest stabilizatorem płomienia 18 i stanowi początek strumieniowego silnika pomocniczego 19 o półkolistym kształcie, zakończonego dyszą wylotową 20. w dyszy tej znajduje się dysza paliwowa 21 zasilana wysokociśnieniowym przewodem 22 przechodzącym w żądło 23 przed dyszą zbieżno-rozbieżną 24, osłoniętą cylindrem 25 i zakończoną stabilizatorem płomienia 26. Całość zestawu zamontowana jest w osłonie o owalnym przekroju 27.

Działanie napędowego układu odrzutowego według wynalazku jest następujące. Komora spalania silnika strumieniowego wytwarza strumień spalin częściowo rozprężanych w dyszy 2 i zwężce 3 a ostatecznie w dyszy rozbieżnej 4 wytwarzają siła ciągu. Część tych spalin zawracana jest przewodem 5 i przetłaczana nim do dyszy 9 gdzie podlega głębokiemu rozprężaniu. Spaliny o dużej prędkość i niskim ciśnienie statycznym powodują zasysanie powietrza w cylindrze 10. Duża prędkość tak powstałej mieszaniny gazów powoduje znaczne jej sprężanie w pierwszym stopniu strumienicy, którego stanowi cylinder 11 z żądłem 12 oraz zwężką 13. Drugi stopień stanowi dysza paliwowa 14, zasilana w paliwo wysokociśnieniowym przewodem 15, żądło 16 oraz dysza 17, Pierwsze sprężanie mieszanki z powietrzem inicjuje żądło 12 wywołując falę uderzeniową, następne zwężka, 13 w której mieszanka ta zostaje zasilona paliwem za pomocą dyszy 14 i zostaje sprężana w za pomocą fali uderzeniowej inicjowanej żądłem 16 a w jeszcze większym stopniu w dyszy 17, która poprzez stabilizator płomienia 18, zasila komorę spalania 19 pomocniczego silnika strumieniowego. Spaliny tego silnika w dyszy 20 podobnie jak paliwo w dyszy 21 są głęboko rozprężane a przez to zasysają powietrze przed wlotem 24 silnika strumieniowego, gdzie tak wytworzona mieszanka zostaje wstępnie sprężana za pomocą żądła 22 a ostatecznie w dyszy 24. Rozruch układu według wynalazku odbywa się przez wtłaczanie do wlotu 6 powietrza o dużym ciśnieniu za pomocą dołączonego do niego przewodu. Wtedy klapa 7 przymyka przewód spalin 5 a wtłaczane powietrze działa jak spaliny. Zamiast powietrza można też używać spalin wytwarzanych na przykład przez rakietę. Korzystnym jest zasilanie układu paliwem gazowym pod bardzo dużym ciśnieniem.

Napędowy układ odrzutowy według wynalazku przez to, że spaliny za pomocą przewodu 5 inicjują jedynie jego działanie pozwala oszczędzać energię gazów wylotowych silnika strumieniowego, a przez zwiększanie ciśnienia spalania paliwo. Korzystnym jest stosowanie, w układzie według wynalazku, dłuższej od niego, owalnej i o zmiennym przekroju osłony 27, która czyni układ dwuprzepływowym. Powoduje to, że powietrze opływając go, kanałem między nią a jego elementami, zwiększa swoją temperaturę a przez to i objętość, wywołując wzrost jego prędkości a stąd dodatkową siłę ciągu.

Wykaz oznaczeń na rysunku:

1 - komora spalania
2 - dysza zbieżna
3 - zwężka
4 - dysza rozbieżna
5 - rura
6 - wlot sprężonego powietrza
7 -klapa
8 - zawias
9 - dysza rozbieżna
10 - kielich walcowy
11 - dysza zbieżna
12 - żądło
13 - zwężka
14 - dysza paliwowa
15 - wysokociśnieniowy przewód
16 - żądło
17 - dysza zbieżno-rozbieżną
18 - stabilizator płomienia
19 - strumieniowy silnik pomocniczy
20 - dysza wylotowa
21 - dysza paliwowa
22 - wysokociśnieniowy przewód
23 - żądło
24 - dysza zbieżno-rozbieżną
25 - cylinder
26 - stabilizator płomienia
27 - osłona o owalnym przekroju