Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
КОМБИНИРОВАННЫЙ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
КОМБИНИРОВАННЫЙ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

КОМБИНИРОВАННЫЙ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Комбинированный воздушно-реактивный двигатель содержит регулируемый диффузор, компрессор, камеру сгорания, привод компрессора, реактивное сопло. Регулируемые диффузор и компрессор являются общими для двигателей, входящих в состав комбинированного. В состав комбинированного двигателя также входят регулируемый привод компрессора, дозвуковое сопло воздушно-реактивного двигателя, сверхзвуковой воздушно-реактивный двигатель, имеющий собственную камеру сгорания, трубопровод от общего компрессора для подвода сжатого воздуха к ней и сверхзвуковое нерегулируемое сопло. Герметичная оболочка внутри фюзеляжа охватывает компрессор и его привод. Воздуховод соединяет герметичную оболочку с диффузором. В зависимости от качества привода и его мощности число сверхзвуковых воздушно-реактивных двигателей от одного и больше, крепления каждого из них - шарнирное. Трубопровод для подвода сжатого воздуха в камеру сгорания каждого из воздушно-реактивных двигателей имеет в своем составе гибкие элементы. Осуществление изобретения расширяет диапазоны использования комбинированного воздушно-реактивного двигателя. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2150016
Класс(ы) патента: F02K7/16
Номер заявки: 98119303/06
Дата подачи заявки: 23.10.1998
Дата публикации: 27.05.2000
Заявитель(и): Родионов Александр Хайрулович
Патентообладатель(и): Родионов Александр Хайрулович
Описание изобретения: Изобретение относится к области реактивных двигателей.
В настоящее время широко используются турбореактивные двигатели. Они имеют существенные недостатки. Первое. В дозвуковом ТРД - низкая степень сжатия воздуха в компрессоре и низкая степень расширения газа в турбине привода и в дозвуковом сопле. В сверхзвуковом ТРД увеличена степень сжатия в компрессоре, но она используется как на расширение в приводе, так и на расширение в сопле. Для обоих типов ТРД недостаток один: степень расширения газов в сопле ниже чем степень сжатия в компрессоре.
Второе. Температура газов на входе в турбину компрессорного привода ограничена жаростойкостью лопаток направляющего аппарата и лопаток турбины. Поэтому нет смысла применять привод с числом ступеней больше двух-трех. Стремление повысить температуру газов на входе в турбину дает некоторое повышение КПД двигателя, однако снижает безопасность его эксплуатации.
Третье. Эксплуатация сверхзвукового ТРД связана с необходимостью поддержания для сверхзвукового сопла режима допустимого недорасширения газов, что приводит к сложной конструкции сверхзвукового сопла с изменяемой геометрией.
Аналог и прототип принимаются по книге Р.И.Курзинера "Реактивные двигатели для больших сверхзвуковых скоростей полета", Москва, Машиностроение, 1977, стр. 18, рис. 5 /a-в/.
Техническая задача, которую решает изобретение, является устранение указанных недостатков путем частичного отказа от принципа прямоточности, под которым в данном случае подразумевается то, что поток газов от диффузора к соплу не разветвляется и не меняет своего направления.
Техническая задача решается с помощью комбинированного воздушно-реактивного двигателя /КВРД/, схема которого приведена на фиг. 1. Он состоит из дозвукового ВРД и одного или нескольких сверхзвуковых ВРД, питаемых от общего компрессора, которым является компрессор дозвукового ВРД. Число сверхзвуковых ВРД зависит от качества привода компрессора и его мощности /о качестве привода см. ниже/.
Дозвуковой ВРД состоит из корпуса 1 винтового компрессора и двух корпусов 2 газовинтового привода /расширителя газов/, имеющих цилиндрические вытечки под винтовые части 3 компрессора и винтовые части 4 привода. Двигатель содержит несколько роторов, каждый из которых имеет по две винтовые части компрессора и по две винтовые части привода. Один из роторов имеет указанные винтовые части с винтовыми канавками и называется отсечным, или ведущим ротором 6. Он находится своими винтовыми частями в зацеплении с винтовыми частями в виде выступающих витков резьбы остальных роторов, которые называются ведомыми и обозначены 5. Зацепление винтовых частей - бесконтактное, т.е. с допустимым зазором, что достигается с помощью синхронизирующих шестерем 10.
При одинаковом наружном диаметре винтовой части ведущего и ведомого роторов число последних на один ведущий ротор - от одного до четырех включительно. При наружном диаметре винтовых частей ведущего /отсечного/ ротора больше наружного диаметра винтовых частей ведомых роторов максимальное число последних превышает четыре.
Компрессорная винтовая часть ведомого ротора 5 состоит из нескольких витков однозаходной резьбы, имеющей направление, обеспечивающее перемещение воздуха из камеры всасывания с коллектором 11 в камеру нагнетания с коллектором 12. Первые два выступающих витка винтовой части ротора со стороны камеры всасывания называются формирующими, остальные витки этой винтовой части называются сжимающими. Угловая протяженность каждого витка 360 градусов. Угол наклона винтовой линии у этих двух витков уменьшается в зависимости от текущего угла поворота вокруг оси ротора. Число пар сжимающих витков равно отношению общей степени сжатия компрессора к допустимому сжатию одной парой сжимающих витков, причем каждый из сжимающих витков является смежным по отношению к предыдущему и последующему. Общая геометрическая степень сжатия в сжимающих витках винтовой части ротора с выступающими витками равна отношению межвиткового объема формирующих витков на всасывании в момент его образования к межвитковому объему перед нагнетанием из сжимающих витков.
Винтовая часть отсечного ведущего ротора 6 является ответной по отношению к винтовой части ведомого ротора 5. Геометрическая степень сжатия газа в винтовой канавке винтовой части отсечного ротора равна отношению объема, а при постоянной толщине витков отношению длины части канавки между соседними зубьями выступающих витков винтовой части роторов 5, находящихся в этой канавке на всасывании, к объему или длине части этой канавки на нагнетании.
Винтовые части привода ротора 5 и 6, играющих роль расширителей газов, имеют похожую конструкцию. Отличие заключается в том, что первые два формирующих витка имеют, например, постоянный угол наклона винтовой линии, а угол наклона винтовой линии остальных, расширяющих витков, уменьшается в зависимости от текущего угла поворота вокруг оси ротора. Компенсирующее изменение угла наклона винтовой линии формирующих витков винтовой части расширителя определяется в каждом конкретном случае, включая случай, когда оно не требуется.
Необходимость изменения угла наклона формирующих витков винтовой части компрессора связана с теплообменом и обратными перетечками, влияние которых на равномерность поступления газа в формирующие витки уменьшается таким изменением.
Все винтовые части ведомых роторов 5 выполнены в виде витков резьбы на наружной поверхности полых цилиндров, которые своею внутренней поверхностью посажены на ротор и имеют возможность углового смещения относительно этого ротора и устройство, фиксирующее их положение на роторе /не показано/. Это необходимо при регулировании зазоров в зацеплении между винтовыми частями. С этой же целью синхронизирующие шестерни 10 имеют зубчатые венцы, которые также обладают возможностью углового смещения, или такую же посадку с возможностью углового смещения, как и цилиндры с винтовой частью.
В целях уравновешивания однозаходной резьбы на внутренней поверхности указанных полых цилиндров или на поверхности роторов, на которую сажаются эти цилиндры, выполняется уравновешивающая винтовая нарезка в виде винтовых канавок. При больших диаметрах роторов, когда в целях уменьшения веса роторы изготавливаются полыми и составными, внутри этих полостей уравновешивающая нарезка выполняется как в виде винтовых канавок, так и в виде выступающих витков с соответствующей фазой относительно уравновешиваемой резьбы. При необходимости предусматриваются также винтовые противовесы на участках роторов, не занятых винтовыми частями. В случае невозможности уравновешивания однозаходной резьбы используются уравновешанные винтовые части, образованные двухзаходной резьбой.
Винтовые части роторов находятся в цилиндрических расточках корпусов 1 и 2. Корпуса - разъемные относительно друг друга. Роторы 5 и 6 имеют опорные и опорно-упорные подшипники скольжения. Подшипники образованы разъемными вкладышами, которые расположены в разъемных обоймах 19 и 20. Эти обоймы крепятся в корпусе 1 в местах присоединения корпусов 2.
Винтовые части 4 привода расположены консольно с обеих сторон каждого ротора, а винтовые части компрессора расположены в середине ротора отдельно друг от друга. Часть ротора между ними называется разделяющей частью. Одна винтовая часть компрессора противоположна по направлению резьбы другой винтовой части на каждом роторе. Аналогично, одна винтовая часть привода противоположна по направлению резьбы другой винтовой части на каждом роторе. Каждый корпус 2 расширителя, или привода, закрывается крышкой 14, переходящей в камеру сгорания 15. Корпус 2 расширителя имеет камеру пониженного давления, образованную между подшипниковой обоймой и винтовыми частями расширителя. Подшипниковая обойма и вал ротора до винтовой части экранированы от расширяющихся газов /не показано/.
В части корпуса 2 вокруг камеры пониженного давления имеются прорези для отвода расширившихся газов, охватываемые коллектором 13. Коллектор 13 соединен трубопроводом 16 с дозвуковым соплом 17 /не показан/.
На корпусе 1 имеются три коллектора, охватывающие прорези в нем. Два открытых коллектора 11 для подвода воздуха в камеру всасывания и один коллектор 12 для отвода сжатого воздуха из камеры нагнетания. Камера всасывания образуется между подшипниковой обоймой и винтовыми частями компрессора. Камера нагнетания образуется между винтовыми частями компрессора, т.е. в зоне разделительных частей роторов.
От коллектора 12 сжатого воздуха отходят по два трубопровода 22 и по два трубопровода 18 /при числе сверхзвуковых ВРД, например, равном 2/. Трубопроводы 22 являются трубопроводами, подводящими сжатый воздух в камеры сгорания 15 привода, а трубопроводы 18 являются трубопроводами, подводящими сжатый воздух в камеры сгорания 23 воздушно-реактивного двигателя 25 с нерегулируемым сверхзвуковым соплом 21. Корпус каждого такого двигателя имеет шарнирное крепление, позволяющее изменять положение его корпуса в пространстве относительно направления полета, т.е. изменять вектор тяги.
Корпус дозвукового ВРД кроме вынесенного дозвукового сопла, размещен внутри фюзеляжа и окружен герметичной оболочкой 27, соединенной воздуховодом 28 с диффузором. Внутри воздуховода 28 расположена подвижная многоскачковая игла, которая благодаря возможности своего перемещения на любое расстояние относительно диффузора видоизменяет его из дозвукового в околозвуковой или сверхзвуковой.
Компрессор обладает способностью ступенчатого регулирования геометрической степени сжатия во время его работы. С этой целью для каждой винтовой части с выступающими витками ведомых роторов 5 предусмотрено соответствующее устройство. Оно включает прорезь 7 /фиг. 2/, сделанную в корпусе 1 параллельно оси вращения ротора в полость цилиндрических расточек корпуса под винтовые части роторов компрессора. В теле корпуса 1 вдоль прорези 7 с обеих ее сторон сделаны пазы 8, в которые вставлены лапками 30 кольцевые сегменты 31, наружная часть которых имеет отрезок 32 витка резьбы. Угол наклона граней кольцевых сегментов 31 к образующей цилиндра расточки корпуса такой же, как у выступающего формирующего витка винтовой части ротора 5 при его нахождении под этим сегментом. Нижняя поверхность сегментов 31 повторяет цилиндрическую поверхность расточки корпуса и является ее частью, которая окружает полость между формирующими витками при ее отсечении на всасывани.
Каждый сегмент 31 имеет штырь 38 на другой лапке 43 сегмента 31, а в накладке 40 под него сделано персональное направляющее отверстие 39. Каждый сегмент 31 имеет свою длину лапки 43, чтобы на ней разместить свой штырь 38, не мешающий такому же штырю соседних сегментов.
Для подпружинивания сегментов 31 на штырях 38 имеется пружина 41, которая заневолина. Накладка 40 имеет крепление к корпусу 1, например винтами 42.
Грани сегментов 31 притерты друг к другу с тем, чтобы они своей нижней поверхностью образовывали бы часть рабочей поверхности без зазоров.
Число сегментов 31 определяется из необходимости иметь несколько ступеней регулирования степени сжатия. Толщина каждого сегмента определяет уменьшение степени сжатия с помощью одной ступени регулирования. С помощью всех сегментов достигается самая низкая степень сжатия.
Для последовательного перемещения сегментов 31 по прорези 7 имеется винтовая часть 33 регулировочного ротора 9. Винтовая часть ротора 9 состоит из витков резьбы, число которых на единицу больше, чем число сегментов 31. В постоянном зацеплении с двумя крайними витками винтовой части 33 находится лишь отрезок 32 резьбы сегмента 31, являющийся ближайшим к накладке 40. Для каждого из остальных отрезков 32 резьбы сегментов 31 предусматривается собственный угол поворота ротора 9, соответствующий началу вхождения его в зацепление с предназначенным ему витком винтовой части 33 и последующего его перемещения вместе с сегментом по щели 7. Для этого витки резьбы винтовой части 33, начиная с третьего обрезаны по отношению друг к другу на угол поворота ротора 9, который необходим для вхождения каждого обрезанного витка винтовой части 33 в зацепление с соответствующим отрезком 32 резьбы сегмента 31. Угловая протяженность обрезанных витков винтовой части 33 достаточна для перемещения любого сегмента 31 на суммарную толщину всех сегментов 31.
Регулировочный ротор 9 размещен на корпусе 1 на опорах 34 и 35. На одном его конце консольно располагается винтовая часть 33, а на другом консольном конце - зубчатое колесо 36, которое цепью 37 соединено с приводом /не показано/. Команда приводу поступает либо от датчика, либо вручную.
Все устройства регулирования степени сжатия, число которых равно числу компрессорных винтовых частей роторов 5, управляются от одного датчика или вручную. Для этого все зубчатые колеса 36 объединены общей цепью 37 в каждом ряду, объединяющем винтовые части одинакового направления их резьбы.
Аналогичное по конструкции устройство, предназначенное для регулирования степени расширения газов, имеет привод, или расширитель газов. Сегменты в этом случае располагаются в цилиндрических расточках корпуса 2 на стороне пониженного давления. Угол наклона боковых граней сегментов к образующей цилиндра расточки корпуса при их исходном положении в прорези расточки совпадает с углом наклона той части витка винтовой части расширителя при его нахождении под этими сегментами. Перемещение сегментов осуществляет винтовая часть регулировочного ротора.
Работа винтового компрессора осуществляется следующим образом. При вращении ведомого ротора 5 формирующие выступающие витки через каждый оборот ротора отсекают воздух, поступающий в их межвитковое пространство со стороны камеры всасывания. Это пространство, или межвитковая полость, после вхождения крайнего формирующего витка в зацепление с винтовой канавкой оказывается замкнутым, а потому отсеченным, т.к. оно ограничено самими витками, линиями сопряжения в зацеплении с винтовыми канавками, цилиндрическими поверхностями расточки корпуса и отсечного ротора в пределах двух формирующих витков. При дальнейшем вращении воздух оказывается между сжимающими витками резьбы, расстояние между которыми из-за увеличивающегося угла наклона винтовой линии резьбы уменьшается, что приводит к уменьшению замкнутого объема между витками и возрастанию давления воздуха в нем. Сжатие воздуха прекращается в момент выхода крайнего из сжимающих витков из зацепления с винтовой канавкой отсечного ротора. Замкнутая межвитковая полость со сжатым воздухом открывается и сообщается с камерой нагнетания. Сзади идущий виток при дальнейшем вращении выталкивает сжатый газ в камеру нагнетания.
Параллельно с сжатием воздуха между выступающими витками идет сжатие его и в винтовой канавке. При выходе зуба формирующего витка из зацепления с ней на стороне всасывания в нее поступает воздух, а входящий в эту винтовую канавку зуб формирующего витка другого ротора 5, отстающего по фазе угла поворота из-за наличия нескольких роторов 5, находящихся в зацеплении с ротором 6, отсекает вошедший в канавку воздух, который оказывается в ней между двумя зубьями. Отсеченная часть винтовой канавки оказывается замкнутой и изолированной от другой такой же части винтовой канавки, образованной ранее, а также от замкнутых полостей, образуемых выступающими витками. По мере продвижения зубьев, находящихся в канавке, к стороне нагнетания расстояние между зубьями уменьшается из-за увеличения угла наклона одного витка относительно другого. Это приводит к уменьшению объема отсеченной части канавки и к возрастанию давления воздуха в ней. Однако геометрическая степень сжатия в канавке меньше, чем геометрическая степень сжатия между сжимающими витками, т.е. процесс в канавке идет с недожатием. Поэтому относительный объем винтовой канавки по отношению к общему объему винтовых частей всех роторов должен быть минимальным. Это обеспечивается малой толщиной выступающих витков и соответственно узкой винтовой канавкой. Окна всасывания и нагнетания для работы компрессора не требуются.
В результате ухода воздуха из камеры всасывания в камеру нагнетания в первой возникает разрежение, обеспечивающее поступление воздуха в винтовые части компрессора и поступление воздуха в камеру всасывания из коллектора 11, связанного с воздуховодом 28 благодаря оболочке 27.
Геометрическая степень сжатия в межвинтовых полостях выступающих витков равна отношению объема межвитковой полости на всасывании в момент ее отсечения к объему межвитковой полости в момент перед нагнетанием из нее сжатого воздуха.
Геометрическая степень сжатия в винтовой канавке равна отношению длины части канавки между зубьями в момент окончания всасывания в нее к длине части канавки между зубьями в момент начала нагнетания.
Работа расширителя газов /привода/ осуществляется следующим образом. Сжатый и нагретый газ, подводящийся к винтовым частям расширителя, воздействует на формирующие витки с осевой и тангенциальной силами благодаря разнице давлений на сторонах повышенного и пониженного давления. Осевая сила уравновешена такой же силой другой винтовой части расширителя на этом же роторе, которая имеет противоположное направление резьбы. Тангенциальная сила приводит во вращение ротор 5. Газ поступает в формирующие витки и при дальнейшем вращении ротора переходит в межвитковые полости расширяющих витков, объем которых увеличивается вследствие уменьшающихся углов наклона их винтовых линий, а давление в них уменьшается. Перед выходом из зацепления крайнего выступающего витка на стороне пониженного давления с винтовой канавкой винтовой части ротора 6 межвитковая полость имеет наибольший объем, а давление в ней равно давлению в камере пониженного давления. В дальнейшем газ из нее поступает в эту камеру. Расширение газа в винтовой канавке винтовой части расширителя ротора 6 идет с недорасширением.
Работа устройства регулирования геометрической степени сжатия газа в винтовой части с выступающими витками каждого ротора 5 осуществляется следующим образом. При положении сегментов 31, при котором они закрывают прорезь 7, образуя непрерывную цилиндрическую поверхность расточки корпуса, которую назовем рабочей, объем полости, образуемой формирующими витками на всасывании, наибольший, что соответствует наибольшей геометрической степени сжатия, способной осуществиться в винтовой части ротора 5. При необходимости уменьшить степень сжатия воздуха во время работы компрессора соответствующая команда от датчика или команда при ручном регулировании поступает на привод устройства, который, перемещая цепь 37, вращает зубчатое колесо 36 и тем самым поворачивает регулировочный ротор 9 с винтовой частью 33. Эта винтовая часть перемещает один сегмент 31 или больше последовательно друг за другом. При этом на рабочей поверхности расточки образуется щель от ухода одного или нескольких сегментов 31. С уменьшением рабочей поверхности уменьшается геометрическая степень сжатия компрессора. Происходит это в результате того, что межвитковая полость формирующих витков становится замкнутой только тогда, когда формирующий виток пройдет щель, образованную уходом сегмента. До этого момента из межвиткового пространства формирующих витков воздух уходит через указанную щель обратно в камеру всасывания. После прохождения щели формирующим витком и при дальнейшем повороте ротора начинается сжатие воздуха. Однако объем сформированной полости будет меньше, а объем полости, раскрывающейся на нагнетании, останется неизменным, следовательно, уменьшится геометрическая степень сжатия компрессора.
Аналогично работает устройство регулирования степени расширения газа. Отличие заключается в том, что изменяется объем межвитковой полости при ее раскрытии на стороне пониженного давления, т.е. при выходе газа из винтовой части. Более раннее ее раскрытие, ведущее к понижению степени расширения, осуществляется уходом одного или большего числа сегментов, размещенных в прорези корпуса в цилиндрическую расточку под винтовую часть расширителя на стороне пониженного давления.
Таким образом, комбинированный воздушно-реактивный двигатель /кврд/ состоит из регулируемых диффузора и компрессора, являющихся общими для двигателей, входящих в состав комбинированного, регулируемого привода компрессора, дозвукового сопла дозвукового ВРД, дорасширяющего поступающие газы из привода, сверхзвукового ВРД в виде сверхзвукового нерегулируемого сопла с собственной камерой сгорания и трубопровода к ней для подвода сжатого воздуха, воздуховода и герметичной оболочки, охватывающей компрессор и его привод, причем компрессор и его привод имеют по две винтовые части с противоположным направлением резьбы, число сверхзвуковых ВРД зависит от качества привода и его мощности, а шарнирное их крепление позволяет изменять направление импульса истекаемых газов благодаря наличию гибких элементов в составе трубопровода, подводящего сжатый воздух к камерам сгорания.
Качеством привода q называется отношение мощности привода со степенью расширения πp, потребляющего 1 кг/с воздуха, полученного в компрессоре со степенью сжатия πc, к мощности компрессора, имеющего степень сжатия πc, необходимой для получения 1 кг/с воздуха, т.е. качество привода есть функция степени сжатия πc и степени расширения πp, а отношение показывает, какая доля воздуха, вырабатываемая компрессором, идет в камеру сгорания сверхзвукового сопла. Величина q качества привода значительно влияет на величину полного КПД комбинированного двигателя.
Работа КВРД осуществляется следующим образом. Воздух из атмосферы через диффузор 29 по воздуховоду 28 поступает в герметичную оболочку 27, окружающую компрессор и привод. В оболочке создается давление, соответствующее давлению заторможенного набегающего потока. Из оболочки 27 через открытые коллекторы 11 воздух поступает в камеры всасывания компрессора. Далее воздух сжимается в винтовых частях 3 компрессора и поступает в камеру нагнетания. Часть сжатого воздуха из камеры нагнетания направляется по трубопроводам 22 в камеры сгорания приводов компрессора, откуда нагретый сжатый газ подводится к винтовым частям 4 расширителя. После расширения газ из камеры пониженного давления по трубопроводу 16 подводится к дозвуковому соплу 17.
Другая часть сжатого воздуха из камеры нагнетания компрессора по трубопроводам 18 поступает в камеру сгорания 23 сверхзвукового сопла 21 воздушно-реактивного двигателя 25.
При полете в результате возрастания степени поджатия воздуха в диффузоре, т. е. возрастания отношения давления торможения к статическому, требуется регулирование степени сжатия компрессора. Регулирование степени сжатия компрессора осуществляется соответствующим устройством, работа которого освещена выше.
В полете достигается скорость, при которой импульс отходящих газов дозвукового сопла становится меньше, чем импульс набегающего потока, и реактивная тяга дозвукового сопла становится отрицательной. Дальнейшее увеличение скорости полета возможно, когда действие отрицательной тяги дозвукового сопла преодолевается тягой ВРД со сверхзвуковым соплом.
При достижении скорости полета, при которой обеспечивается возможность работы сверхзвукового сопла без использования компрессора, компрессор отключается, а воздух в камеру сгорания сверхзвукового сопла подается из оболочки 27 по байпасному трубопроводу /не показан/. Двигатель превращается в СПВРД.
В другом варианте такого превращения предусматривается наличие собственного для сверхзвукового ВРД диффузора, закрытого перемещающейся иглой 29 до момента перехода на работу в режиме СПВРД. При этом основной диффузор закрывается своей перемещаемой иглой. Однако, в этом случае крепление сверхзвукового двигателя на шарнирах усложняется.
КВРД может использоваться также на летательных аппаратах невысоких скоростей. Несмотря на ухудшение в этом случае тягового КПД полный КПД остается высоким из-за увеличения термического КПД, степени расширения, равной степени сжатия и возможности ее регулирования.
Комбинированный двигатель позволяет сверхзвуковому соплу иметь собственную камеру сгорания, т.е. не зависить от параметров расширившихся газов в приводе компрессора. Это в свою очередь позволяет повысить температуру торможения газов в камере сгорания сверхзвукового сопла и понизить температуру торможения в камере сгорания привода компрессора, т.е. вклад в общую тягу сопел со стороны дозвукового сопла не играет большой роли. Основное назначение дозвукового сопла - утилизировать газы, отработавшие в приводе компрессора. Некоторый вклад в общую тягу, примерно 15%, дозвуковое сопло имеет на старте. Снижение температуры продуктов сгорания на входе в рабочие органы привода повышает безопасность эксплуатации комбинированного двигателя.
Выигрыш от комбинированного ВРД тем больше велик, чем больше величина качества привода. Наибольшим качеством привода обладает газовинтовой двигатель, работающий по способу повышения термического КПД /патент РФ N 97104389, МПК 6 F 02 B 41/04, 1997/ и являющийся НОУ-ХАУ. Самым низким качеством привода обладает газотурбинный двигатель.
Схема полета и осуществление изменения степеней сжатия и расширения в полете представляются следующими.
Взлет. Степень сжатия компрессора - максимальная и соответствует необходимой степени сжатия для осуществления полета с максимальной /расчетной/ скоростью. Степень расширения привода - максимальная. Степень расширения газа в сверхзвуковом сопле - максимальная и равна степени сжатия в компрессоре.
Полет с увеличивающейся скоростью. Степень сжатия компрессора уменьшается по мере возрастания сжатия воздуха в диффузоре. Степень расширения газа в приводе компрессора и в сверхзвуковом сопле не меняется. В результате возрастания качества привода из-за уменьшения степени сжатия компрессора и чтобы не допустить возрастания производительности компрессора необходимо уменьшить мощность привода путем уменьшения подачи топлива в камеру сгорания привода, поддерживая постоянство расхода воздуха в камере сгорания сверхзвукового сопла.
Полет с максимальной скоростью. Компрессор и его привод отключены. Степень расширения в сверхзвуковом сопле постоянная и обеспечивается только диффузором. Двигатель превращается в СПВРД.
Полет с уменьшающейся скоростью с целью осуществления посадки. Полет происходит только с дозвуковым соплом. Подача воздуха в камеру сгорания сверхзвукового сопла прекращена. Чтобы уменьшить производительность компрессора, работающего только на дозвуковое сопло, уменьшается подача топлива в камеру сгорания привода, увеличивается степень сжатия компрессора, чтобы компенсировать уменьшение поджатия в диффузоре из-за падения скорости полета, либо, не увеличивая степень сжатия компрессора, снижается степень расширения в приводе.
Температурный режим в камерах сгорания на протяжении всего полета постоянный.
Формула изобретения: 1. Комбинированный воздушно-реактивный двигатель (КВРД), содержащий диффузор, компрессор, камеру сгорания, привод компрессора и реактивное сопло, отличающийся тем, что состоит из регулируемых диффузора и компрессора, являющихся общими для двигателей, входящих в состав комбинированного, регулируемого привода компрессора, дозвукового сопла ВРД, сверхзвукового ВРД, имеющего собственную камеру сгорания, трубопровод от общего компрессора для подвода сжатого воздуха к ней и сверхзвуковое нерегулируемое сопло, герметичной оболочки внутри фюзеляжа, охватывающей компрессор и его привод, воздуховода, соединяющего герметичную оболочку с диффузором, причем в зависимости от качества привода и его мощности число сверхзвуковых ВРД от одного и больше, крепление каждого из них - шарнирное, а трубопровод для подвода сжатого воздуха в камеру сгорания каждого из них имеет в своем составе гибкие элементы.
2. КВРД по п.1, отличающийся тем, что его компрессор имеет два привода и два рабочих органа в виде двух винтовых частей на каждом роторе.
3. КВРД по п.1, отличающийся тем, что компрессор и привод имеют собственные устройства регулирования степени сжатия и степени расширения.