RU2740739C2 - Detonation jet engine - Google Patents
Detonation jet engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2740739C2 RU2740739C2 RU2018113687A RU2018113687A RU2740739C2 RU 2740739 C2 RU2740739 C2 RU 2740739C2 RU 2018113687 A RU2018113687 A RU 2018113687A RU 2018113687 A RU2018113687 A RU 2018113687A RU 2740739 C2 RU2740739 C2 RU 2740739C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- translucent
- light
- housing
- nozzle
- rocket
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/40—Arrangements or adaptations of propulsion systems
- B64G1/411—Electric propulsion
- B64G1/415—Arcjets or resistojets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ракетной технике с использованием твердого топлива различного назначения и предназначено в первую очередь для систем ориентации космических аппаратов на орбитеThe invention relates to rocket technology using solid propellants for various purposes and is intended primarily for attitude control systems of spacecraft in orbit
Известны импульсные электроразрядные двигатели [1-3] содержащие камеры сгорания и сопло с зарядом из твердого топлива и электроды, подключенные к разрядным конденсаторам. Однако в таких двигателях после каждого разряда меняются условия для последующего электрического импульса. Другими словами не постоянны условия для реализации электрического разряда.Known pulse electric discharge motors [1-3] containing combustion chambers and a nozzle with a charge of solid fuel and electrodes connected to discharge capacitors. However, in such engines, after each discharge, the conditions for the subsequent electrical impulse change. In other words, the conditions for the realization of an electric discharge are not constant.
Известен ракетный двигатель [4], содержащий камеру сгорания, сопло с утопленной частью, заряд твердого топлива, состоящий из двух частей, одна из которых имеет пониженное содержание окислителя и расположена достаточно близко к утопленному входу, чтобы создавать пограничный слой продуктов сгорания, имеющих дефицит окислителя, проходящий через кольцевой зазор и обтекающий сужающуюся часть и область критического сечения, снижая тем самым унос упомянутой сужающейся части и участка критического сечения. Рассмотрены две схемы зарядов: с центральным каналом и торцевого горения. Однако такой ракетный двигатель основан на горении твердого топлива, а следователь температура горения не может превышать 4-5 тысяч градусов КельвинаKnown rocket engine [4], containing a combustion chamber, a nozzle with a recessed part, a solid fuel charge, consisting of two parts, one of which has a reduced oxidant content and is located close enough to the recessed entrance to create a boundary layer of combustion products with an oxidant deficiency passing through the annular gap and flowing around the tapering part and the throat area, thereby reducing the entrainment of the said tapering part and the throat section. Two schemes of charges are considered: with a central channel and end combustion. However, such a rocket engine is based on the combustion of solid fuel, and the investigator, the combustion temperature cannot exceed 4-5 thousand Kelvin.
В качестве аналога выбран электроразрядный [5] реактивный двигатель, содержащий разгонный участок в виде полой трубки - катода, и острийкового анода, разделенные диэлектриком и соединенные с высоковольтным источником напряжения и снабженный системой подачи рабочего тела. Однако и этот двигатель способен лишь частично использовать рабочее телоAs an analogue, an electric-discharge [5] jet engine was selected, containing an accelerating section in the form of a hollow tube - a cathode, and a pointed anode, separated by a dielectric and connected to a high-voltage voltage source and equipped with a working fluid supply system. However, this engine is only able to partially use the working fluid.
В качестве аналога выбран импульсный электроразрядный реактивный двигатель [6], содержащий участок в виде газодинамического резонатора с полой разгонной трубкой, заканчивающийся сверхзвуковым соплом, анодом и катодом, разделенные диэлектриком и соединенные с высоковольтным источником напряжения и высоковольтным конденсатором, снабженный системой подачи и поджига рабочего тела.As an analogue, a pulsed electric-discharge jet engine [6] was selected, containing a section in the form of a gas-dynamic resonator with a hollow accelerating tube, ending with a supersonic nozzle, an anode and a cathode, separated by a dielectric and connected to a high-voltage voltage source and a high-voltage capacitor, equipped with a system for supplying and igniting the working fluid ...
Однако в системе подачи рабочего присутствует дозатор подачи рабочего тела, система, инициирующая детонационный разряд достаточно сложна из-за того, что разряд осуществляется в нестабильных условиях, поскольку использование газообразного рабочего тела не всегда позволяет равномерно разместить его в резонаторе.However, the working fluid supply system contains a working fluid supply dispenser; the system that initiates a detonation discharge is rather complicated due to the fact that the discharge is carried out in unstable conditions, since the use of a gaseous working fluid does not always allow it to be uniformly placed in the resonator.
В качестве прототипа выбран импульсный ракетный двигатель [7] Особенность этого импульсного ракетного двигателя состоит в том, что система подачи и поджига выполнена в виде прозрачной диэлектрической трубки, заполненной инертным газом, на торцах которой установлены анод и катод, а рабочее тело выполнено в виде цилиндрического усеченного конуса из светопоглощающего материала, обращенного широким основанием в сторону к сверхзвуковому соплу, а диэлектрическая прозрачная трубка установлена по оси симметрии цилиндрического усеченного конуса.As a prototype, a pulsed rocket engine was chosen [7] The peculiarity of this pulsed rocket engine is that the feed and ignition system is made in the form of a transparent dielectric tube filled with an inert gas, at the ends of which the anode and cathode are installed, and the working fluid is made in the form of a cylindrical a truncated cone made of light-absorbing material, with its wide base facing the supersonic nozzle, and a dielectric transparent tube installed along the axis of symmetry of the cylindrical truncated cone.
К недостаткам такого импульсного ракетного двигателя относится то, что сам корпус выполнен из светпоглощающегося материала. Это приводит к тому, что со временем, после нескольких десятков тысяч импульсов света корпус утончается и после очередного импульсного повышения давления он может механически разрушится. Заменять такой корпус трудно из-за сложной формы Самой простой варрант - изготавливать такой корпус из любого твердого металла, снабженного отражателем. Ресурс такого корпуса неограничен от числа световых импульсов. Светопоглощающий материал выполненный в виде цилиндра можно легко взаимозаменять путем подачи через отверстии внутри торца корпуса. К недостаткам можно отнести и то, что в прототипе источник света выполнен в виде прозрачной диэлектрической трубки, что ограничивает расстояние меду анодом и катодом. Увеличить это расстояние можно только за счет выполнения ее в виде спирали и расположения ее внутри корпуса.The disadvantages of such a pulsed rocket engine include the fact that the body itself is made of light-absorbing material. This leads to the fact that over time, after several tens of thousands of pulses of light, the body becomes thinner and after another pulse increase in pressure, it can be mechanically destroyed. It is difficult to replace such a housing due to its complex shape. The simplest warrant is to make such a housing from any hard metal equipped with a reflector. The resource of such a body is unlimited from the number of light pulses. The light-absorbing material made in the form of a cylinder can be easily interchanged by feeding through holes inside the end of the housing. The disadvantages include the fact that in the prototype the light source is made in the form of a transparent dielectric tube, which limits the distance between the anode and the cathode. This distance can be increased only by making it in the form of a spiral and positioning it inside the body.
Вновь предложенный светоэрозионный ракетный двигатель, содержащий корпус с подвижной и управляемой поверхностью и сверхзвуковым соплом, светопрозрачной цилиндрической оболочкой заполненной инертным газом, с электродами, расположенными на противоположных концах светопрозрачной оболочки и подключенными к высоковольтному разрядному источнику и высоковольтному конденсатору.The newly proposed light erosion rocket engine comprising a housing with a movable and controllable surface and a supersonic nozzle, a translucent cylindrical shell filled with an inert gas, with electrodes located at opposite ends of the translucent shell and connected to a high-voltage discharge source and a high-voltage capacitor.
Особенность предложенного светоэрозионного ракетного двигателя является то, что подвижная поверхность выполнена в виде твердого светопоглощающего материала, например, эбонита, снабженного отражателем, а светопрозрачная оболочка выполнена в виде спирали и расположена внутри корпуса.A feature of the proposed light-erosion rocket engine is that the movable surface is made in the form of a solid light-absorbing material, for example, ebonite, equipped with a reflector, and the translucent shell is made in the form of a spiral and is located inside the body.
На фиг. 1 изображен предлагаемый светоэрозионный ракетный двигатель. Он содержит систему подачи и поджига, выполненную в виде прозрачной диэлектрической трубки 1, заполненной инертным газом 2, на торцах которой установлены анод 3 и катод 4, подключенные с высоковольтному источнику напряжения 5 и высоковольтному конденсатором 6, а рабочее тело выполнено из светопоглощающегося материала 7 выполненного в виде корпуса и сверхзвукового сопла 8.FIG. 1 depicts a proposed light erosion rocket engine. It contains a supply and ignition system made in the form of a transparent
К особенностям предложенного светоэрозионного двигателя можно отнести то, что подвижная поверхность выполнена из твердого светопоглощающего материала 7, например, эбонита или графита, между корпусом и поверхностью расположен светопрозрачный цилиндр 9, с соплом 8, образующий канал 10, корпус снабжен отражателем 11, а светопрозрачная диэлектрическая трубка 1 выполнена в виде спирали и расположена внутри корпуса.The features of the proposed light-erosion engine include the fact that the movable surface is made of a solid light-absorbing
Работает предлагаемый светоэрозионный ракетный двигатель следующим образом. При попадании энергии от высоковольтного источника 5 и высоковольтного конденсатора 6 поступает на электроды 3 и 4. Между электродами 3 и 4 возникает низкотемпературная плазма с яркостной температурой свыше 25000 К, что трудно достижимо для любого химического горения. Световой поток легко проникает через светопрозрачную диэлектрическую трубку 1, прозрачный цилиндр 9 и многократно отражаясь от отражателя 11 в итоге попадает на светопоглощающую поверхность 7. Коэффициент преобразования электрической энергии в световую, благодаря инертному газу, достигает 70-80 процентов. Температуру разогрева поверхности 7 можно оценить в соответствии формулой:The proposed light erosion rocket engine works as follows. When energy enters from a high-
где α - коэффициент поглощения,where α is the absorption coefficient,
I - интенсивность излучения,I - radiation intensity ,
t - время [с],t - time [s],
С - теплоемкость,С - heat capacity,
ρ - плотность,ρ is the density,
- температуропроводность, - thermal diffusivity,
λ - теплопроводность.λ - thermal conductivity.
Трубка 1 длиной 800 мм, завитая в спираль, выдерживает тысячи имульсов с энергией разряда в 10000 Дж, со временем срабатывания порядка 10-3 секунды. Развиваемую мощность можно оценить в 10 МВт. Продукты световой эрозии со сверхзвуковой скоростью истекают через сверхзвуковое сопло 8. Процесс сопровождается мощным звуковым импульсом и на бумаге рядом с соплом 8 продукты эрозии образуют ударные интерференционные полосы. По мере срабатывания поверхности 7 она подается из приемного бункера (на рис. не показан)
Источники информацииInformation sources
1. Гришин С.Д., Лесков Л.В., Козлов Н.П. Электрические ракетные двигатели. М.: Машиностроение, 1975 г. Стр. 198…223.1. Grishin S.D., Leskov L.V., Kozlov N.P. Electric rocket motors. M .: Mechanical Engineering, 1975 p. 198 ... 223.
2. Фаворский О.Н., Фишгойт В.В., Литовский Е.И. Основы теории космических электрореактивных двигательных установок. М.: Машиностроение, Высшая школа, 1978 г, стр. 170…173.2. Favorskiy ON, Fishgoit VV, Litovskiy EI Fundamentals of the theory of space electric propulsion systems. M .: Mechanical engineering, Higher school, 1978, p. 170 ... 173.
3. Космические двигатели - состояние и перспективы. Под редакцией Л. Кейвни (перевод с английского под ред. А.С. Коротеева). М.:, 1988 г. Стр. 186…193.3. Space engines - state and prospects. Edited by L. Keivney (translated from English under the editorship of A. S. Koroteev). M .:, 1988 p. 186 ... 193.
4 Патент США №6226979.4 US patent No. 6226979.
5. Патент RU №200710731 - Импульсный электрический реактивный двигатель.5. Patent RU No. 200710731 - Pulse electric jet engine.
6. Патент RU №2433293 - Импульсный ДЕТОНАЦИОННЫЙ реактивный двигатель.6. Patent RU No. 2433293 - Impulse detonation jet engine.
7. Прототип - Патент РФ №2644798 на импульсный детонационный двигатель.7. Prototype - RF Patent No. 2644798 for a pulse detonation engine.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018113687A RU2740739C2 (en) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | Detonation jet engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018113687A RU2740739C2 (en) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | Detonation jet engine |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2018113687A RU2018113687A (en) | 2019-10-17 |
| RU2018113687A3 RU2018113687A3 (en) | 2020-02-13 |
| RU2740739C2 true RU2740739C2 (en) | 2021-01-20 |
Family
ID=68279233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018113687A RU2740739C2 (en) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | Detonation jet engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2740739C2 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4608821A (en) * | 1984-07-31 | 1986-09-02 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Heat exchanger for electrothermal devices |
| DE3905172A1 (en) * | 1987-04-27 | 1990-08-23 | Olin Corp | EROSION-FREE WORKING ELECTRICAL ARC ENGINE STARTING CONTROL DEVICE |
| JPH03122087A (en) * | 1989-10-04 | 1991-05-24 | Osaka Gas Co Ltd | Solid propellant and method for propelling object with solid propellant |
| RU2099573C1 (en) * | 1995-04-27 | 1997-12-20 | Исследовательский центр им.М.В.Келдыша | Electric arc rocket engine |
| RU2479673C1 (en) * | 2011-09-05 | 2013-04-20 | Александр Григорьевич Григорьянц | Impulse electrogasdynamic formation method of identification marks on surface of solid material |
| RU2644798C1 (en) * | 2016-03-18 | 2018-02-14 | Владимир Дмитриевич Шкилев | Pulsed detonation rocket engine |
-
2018
- 2018-04-16 RU RU2018113687A patent/RU2740739C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4608821A (en) * | 1984-07-31 | 1986-09-02 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Heat exchanger for electrothermal devices |
| DE3905172A1 (en) * | 1987-04-27 | 1990-08-23 | Olin Corp | EROSION-FREE WORKING ELECTRICAL ARC ENGINE STARTING CONTROL DEVICE |
| JPH03122087A (en) * | 1989-10-04 | 1991-05-24 | Osaka Gas Co Ltd | Solid propellant and method for propelling object with solid propellant |
| RU2099573C1 (en) * | 1995-04-27 | 1997-12-20 | Исследовательский центр им.М.В.Келдыша | Electric arc rocket engine |
| RU2479673C1 (en) * | 2011-09-05 | 2013-04-20 | Александр Григорьевич Григорьянц | Impulse electrogasdynamic formation method of identification marks on surface of solid material |
| RU2644798C1 (en) * | 2016-03-18 | 2018-02-14 | Владимир Дмитриевич Шкилев | Pulsed detonation rocket engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2018113687A (en) | 2019-10-17 |
| RU2018113687A3 (en) | 2020-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3520137A (en) | Rocket apparatus employing electrolysis | |
| US8375697B2 (en) | Electrolytic igniter for rocket engines using liquid propellants | |
| US5767439A (en) | Annular plasma injector | |
| RU2644798C1 (en) | Pulsed detonation rocket engine | |
| US8387359B2 (en) | Electrolytic igniter for rocket engines using monopropellants | |
| CN107620652B (en) | Multi-pulse thrust-adjustable solid propeller | |
| US7452513B2 (en) | Triple helical flow vortex reactor | |
| US6769241B2 (en) | Description of methods to increase propellant throughput in a micro pulsed plasma thruster | |
| US3191092A (en) | Plasma propulsion device having special magnetic field | |
| US2942420A (en) | Ignition mechanism | |
| US3263418A (en) | Detonation reaction engine | |
| CN109737023A (en) | A kind of self breakdown type pulsed plasma thruster of annular vertebral body structure anode | |
| CN113187622B (en) | An electro-chemical hybrid space thruster | |
| RU2740739C2 (en) | Detonation jet engine | |
| RU93962U1 (en) | Anti-aircraft guided missile | |
| US10570892B2 (en) | Fiber-fed advanced pulsed plasma thruster (FPPT) | |
| US3537542A (en) | Sparking devices suitable for seismic prospecting | |
| CN108612599A (en) | A kind of liquid-electricity interblock space thruster | |
| CN115143849A (en) | A Plasma Transducer Integrating Energetic Thin Films | |
| US3362158A (en) | Arc ignition system | |
| RU2702773C1 (en) | Pinch erosion-bearing rocket engine | |
| JP7129074B1 (en) | Pulse-type propulsion machine using vacuum cathodic arc discharge | |
| US3270498A (en) | Controllable vaporizing gas accelerator | |
| CN109890120B (en) | High-low pressure plasma generator and closed exploder | |
| KR20010098796A (en) | Electrothermal ignition device and method for producing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200417 |