Устройство для управления и регулирования турбореактивного двигателя
Изобретение относится к газовым турбинам турбореактивных двигателей. Лопатки газовой турбины установлены на цилиндрической втулке с возможностью вращения и осевого перемещения за счет ее закрепления на конусном выступе силовой кольцевой стенки. Центральная часть стенки выполнена в виде двухстенного поршня с установленной в межстенном пространстве пружиной, опирающейся в кольцевой выступ цилиндрического стакана, жестко закрепленного на валу. На тыльной части стакана выполнены заодно кольцевая стенка и часть лопаток вихревой турбины с возможностью соосного вхождения в них при осевом перемещении второй части лопаток вихревой турбины, выполненных на внутренней поверхности силовой кольцевой стенки. Внешние части лопаток вихревой турбины ограничены кольцевыми перегородками, выполненными на промежуточном силовом корпусе турбореактивного двигателя и силовой кольцевой стенке. Горючее соразмерно общему давлению в топливных магистралях приводит в действие механизм осевого перемещения цилиндрической втулки, изменяющей величину кольцевого зазора прохода газового потока в зону лопаток газовой турбины. Изобретение позволяет осуществить регулирование отбора мощности. 7 ил.
Изобретение относится к газотурбинным установкам, в частности к реактивных двигателям, преимущественно к реактивному двигателю Черемушкина О.В.
Широко известно регулирование жидкостного реактивного двигателя, - автоматическое поддержание или программирование изменения параметров процессов ЖРД, а также управление переходными режимами (запуска, выключения и т.п.). Регулирование ЖРД осуществляется внутридвигательной или внешней (ракетной) системой либо той и другой вместе, путем дросселирования, форсирования, - изменения удельной тяги ЖРД, за счет изменения коэффициента соотношения компонентов топлива, достижения переменного давления газа в камере сгорания (Космонавтика, Маленькая энциклопедия, Издательство "Советская энциклопедия", Москва, - 1968 г., стр. 348).
Однако этот способ управления и регулирования ЖРД (дросселированием, форсированием) не может быть применен в полной мере в реактивном двигателе Черемушкина О.В. (патент РФ №2250387 от 20.04.2005 г. "Реактивные двигатели"), предусматривающем использование атмосферного воздуха, как компонента топлива, установленном на дисковых воздушно-космических летательных аппаратах Черемушкина О.В.
Известно устройство регулирования двухконтурного турбореактивного двигателя (авторское свидетельство SU №1809149 А1, от 07.08.72 г., 15.04.93 г. Бюл. №14 Н.С.Дембо, Научно-производственное объединение "Сатурн" им. A.M.Люльки), сущность изобретения которого состоит в том, что при дросселировании ДТРД с камерой сгорания и турбиной в наружном контуре на бесфорсажных режимах увеличивают критическое сечение сопла при одновременном уменьшении проходной площади соплового аппарата турбины наружного контура.
Однако и это устройство не может быть использовано в реактивном двигателе Черемушкина О.В. из-за конструктивных противоположностей и цели назначения.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство управления и регулирования газовым потоком ЖРД, заключающегося в том, что в критическую часть сопла вдоль оси вводится заостренное тело, с возможностью его перемещения. В случае, когда площадь критического сечения и расход топлива можно регулировать независимо, давление в камере сгорания можно поддерживать постоянным и тяга при этом практически пропорциональна площади критического сечения (Реактивные двигатели, Гос. Научно-техническое издательство Оборонгиз, Москва, 1962 г., стр.-стр.129-131).
Однако и это устройство управления и регулирования ЖРД не позволяет осуществлять регулируемый отбор мощности.
В основу изобретения положена задача создания устройства активного управления и регулирования процессом работы реактивного двигателя.
Эта задача решается за счет того, что реактивный двигатель состоит из закрепленных между собой болтовым креплением отдельных функциональных блоков (корпусов) с установленным в их осевых полостях основным полым валом, через передний подшипник промежуточного силового корпуса и задний подшипник сферического корпуса, с выходным патрубком подачи окислителей в камеру сгорания реактивного двигателя и установленного в полости основного полого вала внутреннего вала, через шлицевое сопряжение выходных передних частей и шлицевое сопряжение задних частей валов, с возможностью осевого перемещения внутреннего вала центробежным устройством, установленным в полости сферического корпуса, состоящего из цельновыполненных с основным валом парных силовых опорных элементов, между которыми в стенке основного полого вала выполнены прорези, а в посадочные места боковых отверстий силовых опорных элементов установлены подшипники с осями, на которых жестко через шлицевое сопряжение закреплены фигурные шайбы, с закрепленными к ним инерционными массами, с выполненными выступами фиксации их крайних положений, а так же выполнены секторно зубья шестерен, находящиеся в зацеплении с продольно выполненными зубьями внутреннего вала, при этом фигурные шайбы подвижными тягами соединены с внешним корпусом подшипника, установленного внутренней обоймой в кольцевой элемент, который в свою очередь установлен в шлицевое сопряжение с подпружиненным профильным кольцевым элементом, установленным на конечной части подвижной втулки регулятора подачи окислителей реактивного двигателя, на запорной части которого, кроме основных окон прохода окислителей в камеру сгорания, выполнены по окружности отверстия, совмещенные с проходными окнами неподвижной части регулятора подачи окислителей, - подачи окислителей в камеру сгорания в режиме "запуска" реактивного двигателя, при этом большая часть проходных окон, выполненных на выходной цилиндрической части подвижной втулки регулятора подачи окислителя, перекрыта цилиндрической частью конусоподобной стенки дополнительного корпуса, - сферического корпуса турбореактивного двигателя с выполненными по периферии проходными окнами движения окислителей и закрепленного болтовым креплением с промежуточным корпусом предварительного испарителя (воды) и патрубков огневой связи смежных реактивных двигателей, при этом перед проходными окнами на выходной цилиндрической части подвижной втулки регулятора подачи окислителей жестко установлено конусное кольцо и с такой же конусностью выполнена центральная часть конусоподобной стенки дополнительного корпуса таким образом, что между их конусными частями остается зазор прохода окислителей в режиме "запуска" реактивного двигателя через проходные окна подвижной втулки регулятора подачи окислителей; осевую полость реактивного двигателя и далее - в камеру сгорания в режиме "запуска", кроме этого стопорный кольцевой профиль внешней обоймы переднего подшипника основного полого вала, установленный в центральной части промежуточного силового корпуса реактивного двигателя, с внешне выполненными кольцевыми перегородками, с возможностью коаксиального вхождения между ними с минимальным зазором противоположно расположенных кольцевых перегородок, выполненных, как и часть лопаток вихревой турбины, с выполненными между ними отверстиями-форсунками прохода горючего в зону работы вихревой турбины на фланце цилиндрического стакана, с возможностью осевого перемещения, внутренняя цилиндрическая часть которого находится в режиме сопряжения с внешней цилиндрической частью упорной втулки внутренней обоймы переднего подшипника, с внешне выполненной второй частью лопаток вихревой турбины, с возможностью вращения и промежуточного вхождения между ними противоположно расположенных лопаток, выполненных на фланце цилиндрического стакана, при этом упорная втулка через шлицевое сопряжение установлена на выходной части основного полого вала, на котором закреплена стопорной гайкой, при этом цилиндрический стакан центральной шлицевой частью установлен на выходной шлицевой части внутреннего вала и зафиксирован внутренними и наружными стопорными полушайбами, в проточках выходной шлицевой части внутреннего вала, при этом стопорные полушайбы установлены в выполненные фиксирующие их положение выемки в донной части цилиндрического стакана и тыльной части перепускного блока горючего, установленного на конечной цилиндрической части внутреннего вала, и тыльным внешним выступом дополнительно установлен через шлицевое сопряжение с внешней шлицевой частью цилиндрического стакана, на котором закреплен стопорными болтами, кроме этого в осевой выходной части внутреннего вала выполнен закрытый установленной заглушкой осевой канал, в котором установлен подпружиненный перепускной клапан, а также выполнены осевой и наклонные каналы, и полость, образованная внешней проточкой внутреннего вала, сопряженной с поверхностью полости основного полого вала реактивного двигателя, таким образом, что в статико-динамическом положении реактивного двигателя, в режиме "запуска", внешняя тыльная поверхность, прилегаемая к проточке внутреннего вала, находящаяся в режиме молекулярного сопряжения с прилегаемой поверхностью полости основного полого вала, на часть величины его полного хода, перекрывая проходные отверстия кольцевой проточки основного полого вала, не допуская подачу горючего из его переднего подшипника в сопловой аппарат реактивного двигателя в режиме "запуска", которое подается в сопловой аппарат в режиме "дожигания", только при совмещении внешней проточки внутреннего вала с проходными отверстиями кольцевой проточки основного полого вала, в "рабочем" режиме реактивного двигателя, при этом выходные отверстия осевого канала внутреннего вала совмещены с кольцевой проточкой и проходными каналами кольцевой камеры перепускного блока горючего, с которым как единое целое выполнены охлаждаемая горючим внутренняя стенка соплового аппарата, установленная тыльной частью на кольцевом профиле с выполненными отверстиями по окружности прохода горючего к отверстиям-форсункам через полости кольцевых оснований, образованных выполненными единым целым с ними по окружности промежуточными перегородками, а также внешне выполненных стоек и втулки с лопатками газовой турбины, при этом кольцевой профиль закреплен через внешнюю часть кольцевых оснований стоек газовой турбины, а их осевые поверхности установлены на внешней поверхности цилиндрического стакана, при этом тыльная внешняя часть кольцевого основания газовой турбины установлена в шлицевое сопряжение с выступающей периферийной частью фланца цилиндрического стакана, через который болтовым креплением с промежуточными перегородками закреплено кольцевое основание газовой турбины, а также на донной части цилиндрического стакана, на перепускном блоке и его внешней заглушке выполнены отверстия исключения эффекта вакуумирования замкнутой полости цилиндрического стакана, кроме этого горючее в режиме "запуска" реактивного двигателя подается в камеру сгорания, при запертых внешней поверхностью внутреннего вала проходных отверстиях основного полого вала реактивного двигателя через: входной патрубок охладительного тракта внешней стенки соплового аппарата; выходной патрубок; разделитель потока горючего; топливопровод реактивного двигателя; топливный канал первой стойки промежуточного силового корпуса реактивного двигателя и передний подшипник основного полого вала; топливный канал второй стойки промежуточного силового корпуса реактивного двигателя; переходной патрубок охладительной магистрали внешней стенки камеры сгорания и далее в камеру сгорания через образующие ее упорное кольцевое днище, кольцевую профилированную вставку с отверстиями-форсунками и другие выполненные пазы, проточки, каналы, при одновременной подаче горючего в камеру сгорания, через выходной патрубок разделителя потока горючего; топливный канал третьей стойки промежуточного силового корпуса реактивного двигателя и охладительную магистраль внутренней стенки камеры сгорания реактивного двигателя, кроме этого ротор генератора с коллекторным блоком установлен через шлицевое сопряжение на выходной задней части основного полого вала, а статор установлен в корпусе генератора, закрепленном на фланце сферического корпуса реактивного двигателя, при этом "флажки" контроля износа токопередающих щеток коллекторного блока выведены за корпус генератора, а внешне выполненная электрическая схема генератора обеспечения электроэнергией источника энергопотребления состоит из источника энергообеспечения летательного аппарата, режимного переключателя с нормально разомкнутой контактной группой, установленного, как и режимный переключатель с нормально замкнутыми контактными группами управления режимом работы выдвижной свечи зажигания на выступающей цилиндрической части корпуса генератора, через который на фигурно выполненном цилиндрическом элементе, установленном через шлицевую часть на выходной части штока пропорционера регулируемой подачи воды в систему охлаждения внешней стенки камеры сгорания высокотемпературным паром, нормально закрытом положении в "рабочем" режиме работы реактивного двигателя установлены их подвижные рычаги управления контактными группами режимных переключателей, а на конечной части выходного штока пропорционера, закрепленного на фланце выступающей цилиндрической части корпуса генератора, установлен подшипник, внешне установленный в выходную заднюю часть внутреннего вала, обеспечения его одновременного осевого перемещения и вращения с одновременным осевым перемещением выходного штока пропорционера и фигурно выполненного цилиндрического элемента управления подвижными рычагами режимных переключателей, кроме этого электрическая схема управления включением/выключением выдвижной свечи зажигания, с предусмотренным устройством регулирования длительности периода ее работы, состоит из нормально разомкнутого пускового переключателя, управляющегося отдельным предусмотренным устройством управления летательным аппаратом, и нормально разомкнутых контактов электромагнитного реле электрической схемы реактивного двигателя, установленных на входном токопроводе, соединенном через замкнутые контакты режимного переключателя с преобразователем напряжения, выходной токопровод которого через замкнутые контакты режимного переключателя соединен с пусковой обмоткой выдвижной свечи зажигания, перемещения контакта электрической дуги в форкамеру свечи зажигания, токопровод высокого напряжения, который через замкнутые контакты режимного переключателя соединен с преобразователем напряжения.
На Фиг.1 схематично изображена передняя часть реактивного двигателя, вид сбоку, в статике; на Фиг.1А - то же, задняя часть реактивного двигателя; на Фиг.2 схематично изображена передняя часть реактивного двигателя, вид сбоку, в статико-динамическом положении, в режиме его "запуска"; на Фиг.2А - то же, задняя часть реактивного двигателя; на Фиг.3 схематично изображена передняя часть реактивного двигателя, вид сбоку, в динамике, в "рабочем" режиме; на Фиг.3А - то же, задняя часть реактивного двигателя; на Фиг.4 схематично изображен разрез промежуточного силового корпуса реактивного двигателя, вид спереди, показана подача горючего через его стойки, передний подшипник и охладительные магистрали камеры сгорания.
Предлагаемое устройство активного управления и регулирования процессом работы реактивного двигателя представляет собой то, что (Фиг.1, 1А) реактивный двигатель (РД) 1 состоит из закрепленных между собой болтовым креплением отдельных функциональных блоков (корпусов), с установленным в их осевых полостях основного полого вала 2, через передний подшипник 3 промежуточного силового корпуса 4 и задний подшипник 5 сферического корпуса 6, с выходным патрубком 7 подачи окислителей 8 в камеру сгорания (КС) 9 ТРД 1, и установленного в полости основного полого вала 2 внутреннего вала 10, через шлицевое сопряжение 11 выходных передних частей и шлицевое сопряжение 12 задних частей валов, с возможностью осевого перемещения внутреннего вала 10 центробежным устройством, установленным в полости 13 сферического корпуса 6, состоящего из цельновыполненных с основным валом парных силовых опорных элементов 14, между которыми в стенке основного полого вала 2 выполнены прорези 15, а в посадочные места боковых отверстий силовых опорных элементов 14 установлены подшипники 16 с осями 17, на которых жестко через шлицевое сопряжение закреплены фигурные шайбы 18, с закрепленными к ним инерционными массами 19, с выполненными выступами 20 фиксации их крайних положений, а также выполнены секторно зубья шестерен 21, находящиеся в зацеплении с продольно выполненными зубьями 22 внутреннего вала 10, при этом фигурные шайбы 18 подвижными тягами 23 соединены с внешним корпусом 24 подшипника 25, установленного внутренней обоймой в кольцевой элемент 26, который в свою очередь установлен в шлицевое сопряжение 27 с подпружиненным профильным кольцевым элементом 28, установленным на конечной части подвижной втулки 29 регулятора подачи окислителей (РПО) 30 РД 1, на запорной части которого, кроме основных окон 31 прохода окислителей 8 в КС 9, выполнены по окружности отверстия 32, совмещенные с проходными окнами 33 неподвижной части РПО 30 подачи окислителей 8 в КС 9 в режиме "запуска" РД 1, при этом большая часть проходных окон 34, выполненных на выходной цилиндрической части подвижной втулки 29 РПО 30, перекрыта цилиндрической частью 35 конусоподобной стенки 36 дополнительного корпуса 37, сферического корпуса 6 РД 1 с выполненными по периферии проходными окнами 38 движения окислителей 8 и закрепленным болтовым креплением с промежуточным корпусом 39 предварительного испарителя (воды) 40 и патрубков огневой связи 41 смежных реактивных двигателей, при этом перед проходными окнами 34 на выходной цилиндрической части подвижной втулки 29 РПО 30 жестко установлено конусное кольцо 42 и с такой же конусностью выполнена центральная часть конусоподобной стенки 36 дополнительного корпуса 39 таким образом, что между их конусными частями остается зазор 43 прохода окислителей 8 в режиме "запуска" РД 1 через проходные окна 34 подвижной втулки 29 РПО 30; осевую полость 44 РД 1 и далее в КС 9 в режиме "запуска", кроме этого стопорный кольцевой профиль 45 внешней обоймы переднего подшипника 3 основного полого вала 2, установленный в центральной части промежуточного силового корпуса 4 РД 1, с внешне выполненными кольцевыми перегородками 46, с возможностью коаксиального вхождения между ними с минимальным зазором противоположно расположенных кольцевых перегородок 47, выполненных, как и часть лопаток 48 вихревой турбины с выполненными между ними отверстиями-форсунками 49, прохода горючего 50 в зону работы вихревой турбины на фланце 51 цилиндрического стакана 52, с возможностью осевого перемещения, внутренняя цилиндрическая часть которого находится в режиме сопряжения с внешней цилиндрической частью упорной втулки 53 внутренней обоймы переднего подшипника 3, с внешне выполненной второй частью лопаток 54 верховой турбины, с возможностью вращения и промежуточного вхождения между ними противоположно расположенных лопаток 48, выполненных на фланце 51 цилиндрического стакана 52, при этом упорная втулка 53 через шлицевое сопряжение 55 установлена на выходной части 56 основного полого вала 2, на котором закреплена стопорной гайкой 57, при этом цилиндрический стакан 52 центральной шлицевой частью установлен на выходной шлицевой части 58 внутреннего вала 10 и зафиксирован внутренними 59 и наружными 60 стопорными полушайбами, в проточках выходной шлицевой части 58 внутреннего вала 10, при этом стопорные полушайбы 59, 60 установлены в выполненные фиксирующие их положение выемки в донной части цилиндрического стакана 52 и тыльной части перепускного блока 61 горючего 50, установленного на конечной цилиндрической части внутреннего вала 10, и тыльным внешним выступом дополнительно установлен через шлицевое сопряжение 62 с внешней шлицевой частью цилиндрического стакана 52, на котором закреплен стопорными болтами 63, кроме этого в осевой выходной части внутреннего вала 10 выполнен закрытый, установленный заглушкой 64 осевой канал 65, в котором установлен подпружиненный перепускной клапан 66, а также выполнены осевой 67 и наклонные 68 каналы, и полость 69, образованная внешней проточкой внутреннего вала 10, сопряженной с поверхностью полости основного полого вала 2 РД 1, таким образом, что в статико-динамическом положении РД 1, в режиме "запуска" (Фиг.2, 2А), внешняя тыльная поверхность, прилегаемая к проточке внутреннего вала 10, находящаяся в режиме молекулярного сопряжения с прилегаемой поверхностью полости основного полого вала 2, на часть величины его полного хода, перекрывая проходные отверстия 70 кольцевой проточки 71 основного полого вала 2, не допуская подачу горючего 50 из его переднего подшипника 3 в сопловой аппарат 72 РД 1 в режиме "запуска", которое подается в сопловой аппарат 72 в режиме "дожигания", только при совмещении внешней проточки внутреннего вала 10 с проходными отверстиями 70 кольцевой проточки 71 основного полого вала 2, в "рабочем" режиме РД 1 (Фиг.3, 3А), при этом (Фиг. 1) выходные отверстия 73 осевого канала 65 внутреннего вала 10 совмещены с кольцевой проточкой 74 и проходными каналами 75 кольцевой камеры 76 перепускного блока 61 горючего 50, с которым, как единое целое, выполнены охлаждаемая горючим 50 внутренняя стенка 77 соплового аппарата 72, установленная тыльной частью на кольцевом профиле 78 с выполненными отверстиями 79 по окружности прохода горючего 50 к отверстиям-форсункам 49 через полости 80 кольцевых оснований 81, образованных выполненными единым целым с ними по окружности промежуточными перегородками 82, а также внешне выполненных стоек 83 и втулки 84 с лопатками 85 газовой турбины 86, при этом кольцевой профиль 78 закреплен через внешнюю часть кольцевых оснований стоек газовой турбины, а их осевые поверхности установлены на внешней поверхности цилиндрического стакана 52, при этом тыльная внешняя часть кольцевого основания 81 газовой турбины 86 установлена в шлицевое сопряжение 87 с выступающей периферийной частью фланца 51 цилиндрического стакана 52, через который болтовым креплением 88 с промежуточными перегородками 82 закреплено кольцевое основание 81 газовой турбины 86, а также на донной части цилиндрического стакана 52, на перепускном блоке 61 и его внешней заглушке 89 выполнены отверстия 90, 91, 92 исключения эффекта вакуумирования замкнутой полости 93 цилиндрического стакана 52, кроме этого (Фиг. 4) горючее 50 в режиме "запуска" РД 1 подается в КС 9, при запертых внешней поверхностью внутреннего вала 10 проходных отверстиях 71 основного полого вала 2 РД 1 через входной патрубок 94 охладительного тракта 95 внешней стенки 96 соплового аппарата 70; выходной патрубок 97; разделитель потока горючего 98; топливопровод 99 РД 1; топливный канал 100 первой стойки 101 промежуточного силового корпуса 4 РД 1 и передний подшипник 3 основного полого вала 2; топливный канал 102 второй стойки 103 промежуточного силового корпуса 4 РД 1; переходной патрубок 104 охладительной магистрали 105 внешней стенки 106 КС 9 и далее - в КС 9 через образующие ее упорное кольцевое днище 107, кольцевую профилированную вставку 108 с отверстиями-форсунками и другие выполненные пазы, проточки, каналы, при одновременной подаче горючего 50 в КС 9, через выходной патрубок 109 разделителя потока 98 горючего 50; топливный канал 110 третьей стойки 111 промежуточного силового корпуса 4 ТРД 1 и охладительную магистраль 112 внутренней стенки ИЗ КС 9 РД 1, кроме этого (Фиг.1А) ротор 114 генератора 115 с коллекторным блоком 116 установлен через шлицевое сопряжение 117 на выходной задней части основного полого вала 2, а статор 118 установлен в корпусе 119 генератора 115, закрепленном на фланце 120 сферического корпуса 6 ТРД 1, при этом "флажки" 121 контроля износа токопередающих щеток 122 коллекторного блока 116 выведены за корпус 119 генератора 115, а внешне выполненная электрическая схема генератора обеспечения электроэнергией источника энергопотребления 123 состоит из источника энергообеспечения 124 летательного аппарата, режимного переключателя 125 с нормально разомкнутой контактной группой 126, установленного, как и режимный переключатель 127 с нормально замкнутыми контактными группами 128, 129, 130 управления режимом работы выдвижной свечи зажигания 131, на выступающей цилиндрической части корпуса 119 генератора 115, через который на фигурно выполненном цилиндрическом элементе 132, установленном через шлицевую часть 133 на выходной части штока 134 пропорционера 135 регулируемой подачи воды 136 в систему охлаждения внешней стенки камеры сгорания высокотемпературным паром в нормально закрытом положении, в рабочем "режиме" работы РД 1 установлены их подвижные рычаги 137 управления контактными группами режимных переключателей 125, 127, а на конечной части выходного штока 134 пропорционера 135, закрепленного на фланце выступающей цилиндрической части корпуса 119 генератора 115, установлен подшипник 138, внешне установленный в выходную заднюю часть внутреннего вала 10 обеспечения его одновременного осевого перемещения и вращения с одновременным осевым перемещением выходного штока 134 пропорционера 135 и фигурно выполненного цилиндрического элемента 132 управления подвижными рычагами 137 режимных переключателей 125, 127, кроме этого электрическая схема управления включением/выключением выдвижной свечи зажигания 131, с предусмотренным устройством регулирования длительности периода ее работы, состоит из нормально разомкнутого пускового переключателя 139, управляющегося отдельным предусмотренным устройством управления летательным аппаратом, и нормально разомкнутых контактов 140 электромагнитного реле 141 электрической схемы РД 1, установленных на входном токопроводе 142, соединенном через замкнутые контакты 128 режимного переключателя 127 с преобразователем напряжения 143, выходной токопровод которого 144 через замкнутые контакты 129 режимного переключателя 127 соединен с пусковой обмоткой 145 выдвижной свечи зажигания перемещения контакта электрической дуги 146 в форкамеру 147 свечи зажигания 131, токопровод высокого напряжения 148, который через замкнутые контакты 130 режимного переключателя соединен с преобразователем напряжения 143.
Использование предлагаемого устройства управления и регулирования процессом работы реактивного двигателя преимущественно в реактивном двигателе Черемушкина О.В. (Патент РФ №2250387, от 20.04.2005 г.) с применением: "Пропорционера". Патент РФ №2248030, от 10.03.2005 г. Черемушкина О.В. дает реальную возможность создания реактивного двигателя высокой тяги и значительно упрощенной системы управления и регулирования им в широких пределах на всех режимах работы преимущественной его установки на летательных аппаратах Черемушкина О.В. (патенты РФ №2214945, от 27.10.2003 г., №2261823, от 10.10.2005 г.)
Работает устройство активного управления и регулирования процессом работы РД 1 следующим образом. В КС 9 РД 1(Фиг.2, 2А), находящегося в статическом положении горючего 50, поступает через входной патрубок 94 охладительного тракта 95 внешней стенки 96 соплового аппарата 72; выходной патрубок 97; разделитель потока горючего 98, его выходной патрубок и другие предусмотренные магистрали, каналы и отверстия КС 9 в режиме "запуска" РД 1, - с одновременной подачей окислителя 8 в режиме "запуска" через входной патрубок 7 сферического корпуса 6, его полость 13; проходные окна 38 дополнительного корпуса 37; полость промежуточного корпуса 39 предварительного испарителя 40; кольцевой зазор 43 конусного кольца 42 и конусной части стенки дополнительного корпуса 37; проходные окна 34 подвижной втулки 29 РПО 30; осевую полость 44 РД 1; отверстия 32 РПО 30 режима "запуска"; проходные окна 34 неподвижной части РПО 30 и другие предусмотренные направляющие пазы, полости, отверстия подачи окислителя 8 в КС 9 РД 1. После чего отдельным устройством органа управления летательным аппаратом включается пусковой переключатель 139, при этом включая нормально разомкнутые контакты 140 электромагнитного реле 141 электросхемы РД 1, при этом через нормально замкнутую пару контактов 128, входной токопровод 142 включается в работу преобразователь напряжения 143, который через выходной токопровод 144, токопровод высокого напряжения 148, нормально замкнутые пары контактов 129, 130 включает выдвижную свечу зажигания 131, пусковая обмотка 145 которой перемещает контакт возбуждения электрической дуги 146 в форкамеру 147, зажигая электродугу и воспламеняя топливо в КС 9. При повышении давления в КС 9 часть истекающего газового потока из КС 9 попадает в зону работы лопаток 85 газовой турбины 86, которая, вращаясь с увеличивающейся скоростью, передает вращение основному полому валу 2 и его внутреннему валу 10, через их передние шлицевые сопряжения 11, 12, а также шлицевые сопряжения 87, 62, 55 и межэлементный болтовой крепеж подвижного блока газовой турбины 86. На этом промежутке времени набора скорости вращения валов 2, 10 РД 1 напряжением пружины подпружиненного профильного кольцевого элемента 28 удерживаются в статическом положении закрепленная с ним подвижная втулка 29 РПО 30, удерживающая в статическом положении зазор 43 подачи окислителя 8 в КС 9 в режиме "запуска" РД 1; инерционные массы 19 центробежного устройства регулирования, вращающиеся вместе с основным полым валом 2 и внутренним валом 10; газовая турбина 86, при этом остаются перекрыты сопрягаемыми поверхностями внутреннего вала 10 и основного полого вала 2 его проходные отверстия 71 подачи горючего 50 в режиме его дожигания в сопловом аппарате 70 РД 1, которое происходит только при выходе РД 1 в полный "рабочий" режим (Фиг.4, 4А). Газовая турбина 86, достигшая переходного участка повышенного скоростного вращения, передаваемая основному полому валу 2 РД 1, достаточному для создания инерционной силы перемещения установленных на нем инерционных масс 19 через элементы центробежного устройства регулирования и преодоления напряжения пружины подпружиненного профильного кольцевого элемента 28, перемещающегося вместе с подвижной втулкой 29 РПО 30 в переднее положение режима регулированной подачи окислителя 8 в КС 9 РД 1 через основные окна 31 прохода окислителя 8 РПО 30, с одновременным увеличением подачи горючего 50 в КС 9, увеличивая давление в ней и массу истекающего газового потока через сопловой аппарат 72 и газовую турбину 86, РД 1. При начальном ходе движения вращающихся инерционных масс 19 центробежного регулятора, секторными зубьями шестерен 21 центробежного устройства, через их зацепления с продольно выполненными зубьями 22 внутреннего вала 10 перемещает его на часть регулируемого хода в заднее положение, при этом на эту же часть хода перемещается в заднее положение фигурно выполненный цилиндрический элемент 132, а установленные на нем подвижные рычаги 137 устанавливаются в верхнее положение, устанавливая нормально замкнутые контактные группы 128, 129, 130 в разомкнутое положение, выключая из работы выдвижную свечу зажигания 131, на период работы РД 1, а другим установившимся в верхнее положение подвижным рычагом 137 режимного переключателя 125, его нормально разомкнутая контактная пара 126 устанавливается в замкнутое положение, включая в работу генератор 115 РД 1, обеспечивая электроэнергией источник энергопотребления 123 летательного аппарата, кроме этого одновременно с этим перемещается выходная часть штока 134 пропорционера 135, который осуществляет регулированную подачу воды 136 в предварительный испаритель 40 РД 1 системы охлаждения внешней стенки КС 9 высокотемпературным паром и горючего 50 на всех режимах РД 1. При выводе РД 1 на полный рабочий режим предельной подачи топлива в КС 9 устанавливаются в предельное (переднее или заднее) положение инерционные массы 19 центробежного регулятора; подпружиненный профильный кольцевой элемент 28; подвижная втулка 29 РПО 30 и установленное на нем конусное кольцо 42; внутренний вал 10 основного полого вала 2 РД 1 и установленная на них газовая турбина 86; закрепленный через подшибник 138 внутреннего вала 10 шток 134 пропорционера 135 и установленный на нем фигурно выполненный цилиндрический элемент 132, при этом достигается предельное давление сгораемых компонентов топлива в КС 9 РД 1, а сопрягаемая внешняя поверхность внутреннего вала 10 с внутренней поверхностью основного полого вала 2, устанавливаясь в крайнее заднее положение, открывая проход горючему 50 через ранее запертые им проходные отверстия 70 основного полого вала 2 подачи горючего 50 в сопловой аппарат 72 РД 1 в режиме его дожигания, поступающем из разделителя потока горючего 98 через топливопровод 99 РД 1; топливный канал 100 первой стойки 101 промежуточного силового корпуса 4 РД 1 и установленный в нем передний подшипник 3; кольцевую проточку 71 и проходные отверстия 70 основного полого вала 2; полость 69, осевой 67 и наклонные 68 каналы внутреннего вала 10; осевой канал 65 с подпружиненным перепускным клапаном 66 и его выходные отверстия 73 в кольцевую проточку 74 перепускного блока 61 горючего 50; кольцевую камеру 76 и охлаждаемую горючим внутреннюю стенку 77 соплового аппарата 72, далее через отверстия 79 кольцевого профиля 78; полости 80 кольцевых оснований 81 стоек 83 газовой турбины 86; отверстия форсунки 49; зону работы лопаток 48, 54 вихревой турбины и межкольцевые зазоры кольцевых перегородок 46, 47, существенно повышающем общую тягу РД 1. Остановка РД 1 осуществляется прекращением подачи в него топливных компонентов, отдельными предусмотренными устройствами летательного аппарата, после чего он устанавливается в статическое положение.
Реактивный двигатель, состоящий из закрепленных между собой болтовым креплением отдельных функциональных блоков (корпусов) с установленным в их осевых полостях основным полым валом через передний подшипник промежуточного силового корпуса и задний подшипник сферического корпуса, с выходным патрубком подачи окислителей в камеру сгорания реактивного двигателя, и установленного в полости основного полого вала внутреннего вала, через шлицевое сопряжение выходных передних частей и шлицевое сопряжение задних частей валов, с возможностью осевого перемещения внутреннего вала центробежным устройством, установленным в полости сферического корпуса, состоящего из цельновыполненных с основным валом парных силовых опорных элементов, между которыми в стенке основного полого вала выполнены прорези, а в посадочные места боковых отверстий силовых опорных элементов установлены подшипники с осями, на которых жестко через шлицевое сопряжение закреплены фигурные шайбы, с закрепленными к ним инерционными массами с выполненными выступами фиксации их крайних положений, а также выполненными секторно зубьями шестерен, находящимися в зацеплении с продольно выполненными зубьями внутреннего вала, при этом фигурные шайбы подвижными тягами соединены с внешним корпусом подшипника, установленного внутренней обоймой в кольцевой элемент, который, в свою очередь, установлен в шлицевое сопряжение с подпружиненным профильным кольцевым элементом, установленным на конечной части подвижной втулки регулятора подачи окислителей реактивного двигателя, на запорной части которого, кроме основных окон прохода окислителей в камеру сгорания, выполнены по окружности отверстия, совмещенные с проходными окнами неподвижной части регулятора подачи окислителей, - подачи окислителей в камеру сгорания в режиме "запуска" реактивного двигателя, при этом большая часть проходных окон, выполненных на выходной цилиндрической части подвижной втулки регулятора подачи окислителя, перекрыта цилиндрической частью конусоподобной стенки дополнительного корпуса, сферического корпуса реактивного двигателя, с выполненными по периферии проходными окнами движения окислителей, и закрепленного болтовым креплением с промежуточным корпусом предварительного испарителя (воды) и патрубков огневой связи смежных реактивных двигателей, при этом перед проходными окнами на выходной цилиндрической части подвижной втулки регулятора подачи окислителей жестко установлено конусное кольцо, и с такой же конусностью выполнена центральная часть конусоподобной стенки дополнительного корпуса таким образом, что между их конусными частями остается зазор прохода окислителей в режиме "запуска" реактивного двигателя через проходные окна подвижной втулки регулятора подачи окислителей; осевую полость реактивного двигателя и далее в камеру сгорания в режиме "запуска", кроме этого, стопорный кольцевой профиль внешней обоймы переднего подшипника основного полого вала, установленный в центральной части промежуточного силового корпуса реактивного двигателя, с внешне выполненными кольцевыми перегородками, с возможностью коаксиального вхождения между ними с минимальным зазором противоположно расположенных кольцевых перегородок, выполненных, как и часть лопаток вихревой турбины, с выполненными между ними отверстиями форсунок прохода горючего в зону работы вихревой турбины на фланце цилиндрического стакана, с возможностью осевого перемещения, внутренняя цилиндрическая часть которого находится в режиме сопряжения с внешней цилиндрической частью упорной втулки внутренней обоймы переднего подшипника, с внешней выполненной второй частью лопаток вихревой турбины, с возможностью вращения и промежуточного вхождения между ними противоположно расположенных лопаток, выполненных на фланце цилиндрического стакана, при этом упорная втулка через шлицевое сопряжение установлена на выходной части основного полого вала, на котором закреплена стопорной гайкой, при этом цилиндрический стакан центральной шлицевой частью установлен на выходной шлицевой части внутреннего вала и зафиксирован внутренними и наружными стопорными полушайбами в проточках выходной шлицевой части внутреннего вала, при этом стопорные полушайбы установлены в выполненные, фиксирующие их положение выемки в донной части цилиндрического стакана и тыльной части перепускного блока горючего, установленного на конечной цилиндрической части внутреннего вала и тыльным внешним выступом дополнительно установленного через шлицевое сопряжение с внешней шлицевой частью цилиндрического стакана, на котором закреплен стопорными болтами, кроме этого, в осевой выходной части внутреннего вала выполнен закрытый установленной заглушкой осевой канал, в котором установлен подпружиненный перепускной клапан, а также выполнены осевой и наклонные каналы и полость, образованная внешней проточкой внутреннего вала, сопряженной с поверхностью полости основного полого вала реактивного двигателя таким образом, что в статико-динамическом положении реактивного двигателя, в режиме запуска, внешняя тыльная поверхность, прилегающая к проточке внутреннего вала, находящаяся в режиме молекулярного сопряжения с прилегающей поверхностью полости основного полого вала на часть величины его полного хода, перекрывая проходные отверстия кольцевой проточки основного полого вала, не допуская подачу горючего из его переднего подшипника в сопловой аппарат реактивного двигателя в режиме "запуска", которое подается в сопловой аппарат в режиме "дожигания", только при совмещении внешней проточки внутреннего вала с проходными отверстиями кольцевой проточки основного полого вала, в "рабочем" режиме реактивного двигателя, при этом выходные отверстия осевого канала внутреннего вала совмещены с кольцевой проточкой и проходными каналами кольцевой камеры перепускного блока горючего, с которым как единое целое выполнены охлаждаемая горючим внутренняя стенка соплового аппарата, установленная тыльной частью на кольцевом профиле с выполненными отверстиями по окружности прохода горючего к отверстиям-форсункам через полости кольцевых оснований, образованных выполненными единым целым с ними по окружности промежуточными перегородками, а также внешне выполненных стоек и втулки с лопатками газовой турбины, при этом кольцевой профиль закреплен через внешнюю часть кольцевых оснований стоек газовой турбины, а их осевые поверхности установлены на внешней поверхности цилиндрического стакана, при этом тыльная внешняя часть кольцевого основания газовой турбины установлена в шлицевое сопряжение с выступающей периферийной частью фланца цилиндрического стакана, через который болтовым креплением с промежуточными перегородками закреплено кольцевое основание газовой турбины, а также на донной части цилиндрического стакана, на перепускном блоке и его внешней заглушке выполнены отверстия исключения эффекта вакуумирования замкнутой полости цилиндрического стакана, кроме этого, горючее в режиме "запуска" реактивного двигателя подается в камеру сгорания при запертых внешней поверхностью внутреннего вала проходных отверстиях основного полого вала реактивного двигателя через: входной патрубок охладительного тракта внешней стенки соплового аппарата; выходной патрубок; разделитель потока горючего; топливопровод реактивного двигателя; топливный канал первой стойки промежуточного силового корпуса реактивного двигателя и передний подшипник основного полого вала; топливный канал второй стойки промежуточного силового корпуса реактивного двигателя; переходной патрубок охладительной магистрали внешней стенки камеры сгорания и далее в камеру сгорания через образующие ее упорное кольцевое днище, кольцевую профилированную вставку с отверстиями-форсунками и другие выполненные пазы, проточки, каналы, при одновременной подаче горючего в камеру сгорания, через выходной патрубок разделителя потока горючего; топливный канал третьей стойки промежуточного силового корпуса реактивного двигателя и охладительную магистраль внутренней стенки камеры сгорания реактивного двигателя, кроме этого, ротор генератора с коллекторным блоком установлен через шлицевое сопряжение на выходной задней части основного полого вала, а статор установлен в корпусе генератора, закрепленном на фланце сферического корпуса реактивного двигателя, при этом "флажки" контроля износа токопередающих щеток коллекторного блока выведены за корпус генератора, а внешне выполненная электрическая схема генератора обеспечения электроэнергией источника энергопотребления, состоит из источника энергообеспечения летательного аппарата, режимного переключателя с нормально разомкнутой контактной группой, установленного, как и режимный переключатель с нормально замкнутыми контактными группами управления режимом работы выдвижной свечи зажигания, на выступающей цилиндрической части корпуса генератора, через который на фигурно выполненном цилиндрическом элементе, установленном через шлицевую часть на выходной части штока пропорционера регулируемой подачи воды в систему охлаждения внешней стенки камеры сгорания высокотемпературным паром, нормально закрытом положении в "рабочем" режиме работы реактивного двигателя, установлены их подвижные рычаги управления контактными группами режимных переключателей, а на конечной части выходного штока пропорционера, закрепленного на фланце выступающей цилиндрической части корпуса генератора, установлен подшипник, внешне установленный в выходную заднюю часть внутреннего вала, для обеспечения его одновременного осевого перемещения и вращения с одновременным осевым перемещением выходного штока пропорционера и фигурно выполненного цилиндрического элемента управления подвижными рычагами режимных переключателей, кроме этого, электрическая схема управления включением/выключением выдвижной свечи зажигания с предусмотренным устройством регулирования длительности периода ее работы состоит из нормально разомкнутого пускового переключателя, управляющегося отдельным предусмотренным устройством управления летательным аппаратом, и нормально разомкнутых контактов электромагнитного реле электрической схемы реактивного двигателя, установленных на входном токопроводе, соединенном через замкнутые контакты режимного переключателя с преобразователем напряжения, выходной токопровод которого через замкнутые контакты режимного переключателя соединен с пусковой обмоткой выдвижной свечи зажигания, перемещения контакта электрической дуги в форкамеру свечи зажигания, токопровод высокого напряжения который через замкнутые контакты режимного переключателя соединен с преобразователем напряжения.
