Гиперзвуковой летательный аппарат

 

Изобретение относится к авиационно-космической технике, а именно к гиперзвуковым летательным аппаратам. Гиперзвуковой летательный аппарат содержит внешнюю оболочку 1, внутреннюю оболочку 2, химический реактор, регенерации тепла, содержащий низкотемпературный и высокотемпературный реакторы, размещенные между оболочками 1 и 2, воздухозаборник смешанного сжатия 4, магнитогидродинамический генератор, камеру сгорания 6, магнитогидродинамический ускоритель 7, сопло 8, предионизатор 9, размещенный на обечайке воздухозаборника 4. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к авиационно-космической технике, а именно к гиперзвуковым летательным аппаратам.

Известна силовая установка космического аппарата, содержащая ионизационную камеру для топлива и устройство для ускорения ионов [1] В известном устройстве отсутствуют конструктивные элементы, позволяющие осуществить сжигание топлива, что не позволяет получить достаточно большие величины силы тяги.

Известен гиперзвуковой летательный аппарат с турбореактивным двигателем и прямоточным воздушно-реактивным двигателем со сверхзвуковым горением [2] Силовая установка известного гиперзвукового летательного аппарата имеет неудовлетворительные параметры сверхзвукового горения и недостаточную энерговооруженность.

Технической задачей является повышение дальности полета гиперзвукового летательного аппарата путем повышения эффективности сверхзвукового горения и увеличения энерговооруженности силовой установки при лучшем использовании энергии набегающего потока.

Решение технической задачи достигается тем, что гиперзвуковой летательный аппарат содержит планер, прямоточный воздушно-реактивный двигатель со сверхзвуковым горением, системы их тепловой защиты, причем система тепловой защиты планера выполнена в виде вложенных одна в другую оболочек, между которыми расположен каталитический реактор химической регенерации тепла, реактор планера выполнен в виде низкотемпературного и высокотемпературного химических реакторов, а прямоточный воздушно-реактивный двигатель со сверхзвуковым горением дополнительно снабжен магнитогазодинамическим генератором, размещенным перед камерой сгорания, причем воздухозаборник прямоточного воздушно-реактивного двигателя со сверхзвуковым горением снабжен устройством для ионизации воздушного потока, на выходе камеры сгорания прямоточного воздушно-реактивного двигателя со сверхзвуковым горением расположен магнитогазодинамический ускоритель, гиперзвуковой летательный аппарат дополнительно снабжен по крайней мере одним турбореактивным двигателем.

На фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 схема, поясняющая работу устройства для активного охлаждения с пользованием реакторов химической регенерации тепла.

Гиперзвуковой летательный аппарат содержит планер, снабженный вложенными оболочками 1 и 2, между которыми размещена система активного охлаждения с использованием реакторов 3 химической регенерации тепла. Воздухозаборник 4 с предионизатором расположен на входе магнитогазодинамического генератора 5, который соединен с камерой сгорания 6. На выходе камеры сгорания размещен МГД-ускоритель 7 и сопло 8.

Устройство работает следующим образом.

При движении гиперзвукового летательного аппарата в атмосфере Земли с гиперзвуковой скоростью, часть кинетической энергии воздушного потока, идущей на разогрев его поверхности, используется для термохимического разложения топлива. Предварительно смешанные углеводородное топливо и вода, нагреваясь, испаряются, а образовавшийся пар дополнительно перегревается. Подготовленная таким образом смесь для проведения химической реакции сначала поступает в низкотемпературный реактор, а получившиеся в нем продукты реакции направляются в высокотемпературный химический реактор, где происходит реакция с высоким эндотермическим эффектом. В результате проведенных химических реакций выделяется в основном водород, который смешивается с частью углеводородного топлива (керосина), поступающего прямо из бака, обогащенная водородом топливная смесь далее подается в камеру сгорания 6 прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Через воздухозаборник 4 и магнитогазодинамический генератор 5, заторможенный и предварительно ионизированный поток заборного воздуха также поступает в камеру сгорания 6 и обеспечивает интенсивное сгорание топливной смеси. Истекающие продукты сгорания создают тягу двигателя. Продукты сгорания попадают в сопло 8 и, расширяясь, выходят наружу. Для увеличения тяги включается МГД-ускоритель 7, разгоняющий продукты сгорания. Летящий в атмосфере аппарат преобразует кинетическую энергию набегающего воздушного потока в виды энергии, повышающие энерговооруженность силовой установки летательного аппарата.

Специальная система активного охлаждения с использованием низкотемпературного химического реактора (НТХР) и высокотемпературного химического реактора (ВТХР) работает следующим образом. При атмосферном полете ГЛА происходит аэротермодинамический нагрев конструкции, теплопроводная внешняя оболочка 1 пропускает тепло внутрь корпуса. Под действием этого тепла предварительно смешанные углеводородное тепло (УВТ) и вода, нагреваясь, испаряются, образовавшийся пар дополнительно перегревается. Подготовленная таким образом смесь для проведения химической реакции сначала поступает в низкотемпературный реактор, затем получившиеся продукты реакции направляются в высокотемпературный реактор, где происходит реакция с высоким эндотермическим эффектом.

Как уже было пояснено выше, в результате проведенных химических реакций выделяется в основном водород, обогащенная водородом в смесителе топливная смесь подается далее в камеру сгорания 6 (КС).

Формула изобретения

1. ГИПЕРЗВУКОВОЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ, содержащий планер, прямоточный воздушно-реактивный двигатель со сверхзвуковым горением, системы их тепловой защиты, отличающийся тем, что система тепловой защиты планера выполнена в виде вложенных одна в другую оболочек, между которыми расположен каталитический реактор химической регенерации тепла, реактор планера выполнен в виде низкотемпературного и высокотемпературного химических реакторов, а прямоточный воздушно-реактивный двигатель со сверхзвуковым горением дополнительно снабжен магнитогазодинамическим генератором, размещенным перед камерой сгорания, причем воздухозаборник прямоточного воздушно-реактивного двигателя со сверхзвуковым горением снабжен устройством для ионизации воздушного потока.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что на выходе камеры сгорания прямоточного воздушно-реактивного двигателя со сверхзвуковым горением расположен магнитогазодинамический ускоритель.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что гиперзвуковой летательный аппарат дополнительно снабжен по крайней мере одним турбореактивным двигателем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2