Устройство и принцип работы пульсирующих, прямоточных воздушно реактивных двигателей. 

 Пульсирующие, прямоточные, воздушно реактивные двигатели, это разновидность воздушно реактивных двигателей, работающих в импульсном режиме, за счет периодического, взрывообразного горения топливовоздушной смеси. В пульсирующих двигателях, механическая работа совершается за счет взрывообразного расширения, сгорающей топливовоздушной смеси. А конструкция двигателя, служит для того, чтобы направить ударную волну в нужную сторону, для создания тяги и обеспечения условий для непрерывного поступления в двигатель новых порций воздуха. Принцип работы пульсирующих двигателей позволяет обходиться без сложной механики, что определяет главное достоинство двигателей этого типа, простоту и низкую стоимость.

 Традиционный пульсирующий воздушно реактивный двигатель, представляет собой трубу, имеющую на входе, воздухозаборник с жалюзи образными решетками. Решетки, оснащены клапанами из тонких стальных пластин, которые закрываются под давлением газов изнутри двигателя, и открываются под давлением набегающего потока воздуха. Клапаны решеток, закрываются во время импульсного сгорания топлива, предотвращая истечение реактивной струи через заборное отверстие и направляя ее в сопло. Но решетки не препятствуют движению воздуха в двигатель, что обеспечивает поступление в двигатель свежего воздуха в периоды между импульсами, обеспечивая его непрерывную работу.   

 Пульсирующий, воздушно реактивный двигатель традиционной конструкции, имеет длинное сопло. Инерция движения по соплу реактивной струи, образованной импульсным горением, создает разреженность в камере сгорания, работая как «Вакуумный насос», что способствует поступлению в двигатель свежего воздуха. Поступлению воздуха в двигатель, способствует и давление «Скоростного напора», потока воздуха, набегающего на высокой скорости полета.  

 Традиционные пульсирующие воздушно реактивные двигатели не могут развивать полную тягу с нулевой скоростью, и для нормальной работы нуждаются в скоростном напоре. Поэтому, аппараты, оснащенные этим двигателем, взлетают при помощи реактивных ускорителей или катапульт. 

 Решетки пульсирующих двигателей, не долговечны, и как правило их ресурса хватает на один, или несколько полетов. Хотя решетки, деталь, достаточно простая и дешевая в производстве, чтобы ее стоимость не делала двигатель дорогим. И пульсирующие двигатели, как правило, используются на одноразовых аппаратах, таких как военные, крылатые ракеты, беспилотные самолеты разведчики, или летающие мишени. Но все-таки, низкий ресурс решеток, одних из основных недостатков двигателей этого типа.

 Пульсирующие, прямоточные воздушно реактивные двигатели без клапанов. 

 Есть традиционная модификация пульсирующих воздушно реактивных двигателей, не имеющих клапанов. Этот двигатель, имеет V образную камеру сгорания, с заборным отверстием, направленным в сторону обратную движению аппарата. В двигателях этого типа, во время сгорания топливной смеси, ударная волна и газы истекают из обоих концов трубы. Но так как благодаря дугообразной форме, оба конца двигателя направлены назад, во время импульсов, они создают реактивную тягу направленную вперед. Но между импульсами, длинное сопло, с одного конца двигателя, вытягивает отработанные газы и засасывает в двигатель новые порции воздуха, обеспечивая его непрерывную работу.     

 К недостаткам двигателя, этой модификации, можно отнести то, что она не позволяет использовать набегающий поток воздуха для продувки камеры сгорания. А так же на высокой скорости, из-за того, что входное отверстие направлено назад, снижается давление поступающего в двигатель воздуха, что соответственно снижает его мощность. Традиционные двигатели без решеток, имеют не высокую мощность и не позволяют развивать высокую скорость. Но они имеют элементарно простую конструкцию и низкую стоимость. Двигатели без клапанов, как правило, используются для моделей или других, легких, не скоростных аппаратов. В этой нише низкая мощность и скорость не являются серьезными недостатками, но простота и дешевизна являются преимуществом. Поэтому в своей нише, пульсирующие двигатели без решеток достаточно функциональны. Хотя, их мощность и оставляет желать лучшего.

 Новые модификации пульсирующих прямоточных воздушно реактивных двигателей. 

 Две изобретенные мной новации, применимые для модернизации пульсирующих воздушно реактивных двигателей, позволяют получить новые модификации этих двигателей, которые не имеют основных недостатков традиционных модификаций.  

 Это использование вместо удлиненного сопла для создания разреженности в камере сгорания между импульсами, сопла с открытым воздухозаборником «Эжектора». Вместе с синхронной, попеременной работой двух, или более, камер сгорания, сопла которых выходят в один эжектор, что позволяет использовать «Эжекторный подсос» воздуха реактивной струей одного двигателя, для продувки другого. При такой конструкции, несколько камер сгорания объединены в один, двигатель, представляя собой, его синхронно работающие «Сегменты».

  «Эжекторное сопло», позволяет повысить КПД и мощность, пульсирующих двигателей, а продувка камеры сгорания одного сегмента двигателя, за счет подсоса от реактивной струи другого, позволяют повысить эффективность продувки, что делает двигатели мощнее и позволяет им давать высокую тягу на нулевой скорости.   

 Эжекторное сопло, отличается от традиционного тем, что оно имеет кольцеорбазный воздухозаборник на входе. И струя газов, истекающих из реактивного двигателя во время расширения в эжекторном сопле, смешивается с атмосферным воздухом. В предлагаемых, новых модификациях пульсирующих воздушно реактивных двигателей, реактивные струи, истекающие в эжектор из сегментов двигателя, сначала проходят через сопла этих сегментов. Поэтому, когда газы попадают в эжектор, они уже «Отработавшие» в соплах сегментов, отдавшие энергию расширения на преобразование в энергию собственного ускорения и реактивного импульса «Отдачи». Так как эжекторное сопло открыто со стороны входа, оно не является продолжением сопел отдельных сегментов, и входящие в него реактивные струи продолжают в нем свое движение по инерции, «В свободном полете», как в открытом воздухе. Но попадающие в эжектор струи газов имеют сверхзвуковую скорость и большую кинетическую энергию, запасенную в виде скорости. И эта энергия расходуется на подсос воздуха и протяжку сегментов двигателей, но она не отнимается от реактивного импульса и ее расход не ведет к снижению эффективности двигателя. Энергия отработанных газов, даровая, с точки зрения расхода топлива.

  Эжектор, Википедия:                 https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%B6%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80

 Эжекторное сопло, интернет:   http://www.heuristic.su/effects/catalog/tech/byId/description/893/index.html

 Эжекторное сопло, интернет:   http://www.ngpedia.ru/id456465p1.html

 Основное отличие эжекторного сопла, от традиционного удлиненного сопла пульсирующих воздушно реактивных двигателей, в том, что в эжекторе кинетическая энергия газов реактивной струи, которая расходуется на продувку камер сгорания не отнимается от реактивного импульса. Так как эти газы уже отработавшие в сопле, а эжектор не является продолжением сопел отдельных сегментов. И соответственно КПД и мощность предлагаемой модификации двигателей выше. Выше и уровень мощности, направленной на продувку камер сгорания.  

 На основе предложенных новых подходов в конструировании, может быть сконструирована новая модификация пульсирующего, прямоточного воздушно реактивного двигателя. Двигатель, состоящий из двух, или большего количества сегментов, работающих попеременно и синхронно, сопла которых выходят в один эжектор, играющий роль «Вакуумного насоса» для продувки сегментов, имеет более высокую мощность, может развивать высокую тягу на нулевой скорости и создает при движении меньшее лобовое сопротивление на высоких скоростях.

 Новые модификации прямоточных, пульсирующих воздушно реактивных двигателей без клапанов. 

 Другая новация, предлагаемая для модернизации пульсирующих воздушно реактивных двигателей, позволяет избавиться от основных недостатков пульсирующих двигателей без решеток.

 Суть этой новации в том, что входные отверстия двигателей не развернуты назад, а повернуты на 90 градусов, находясь в нейтральном положении к набегающему потоку воздуха. Но истекающие из этих отверстий во время импульсов струи газов, разворачиваются назад пластинами, имеющими профиль сопла. И таким образом, работающие как «Сопла внешнего расширения». Или истекающие струи газов, попадают в трубу направленную назад, и имеющую профиль длинного сопла, и срабатывают в этом сопле вместе с захваченными потоками атмосферного воздуха, преобразуя свою энергию в реактивный импульс, подобно тому, как работает эжекторное сопло. 

 Но так как, входные отверстия двигателя расположены в нейтральном положении по отношению к набегающему потоку воздуха, а эжекторные сопла двигателей между импульсами, будут работать как вакуумные насосы, двигатель, сможет подсасывать атмосферный воздух, независимо от скорости.

 Такая конструкция безклапанного пульсирующего двигателя, позволяет ему работать, не теряя мощности на высокой скорости. А, кроме того, за счет наплывов воздухозаборника, можно создавать зоны повышенного давления, у входных отверстий двигателя, что позволит ему использовать энергию скоростного напора для продувки камеры сгорания и будет повышать давление поступающего в двигатель воздуха, что даст возможность увеличивать его мощность с ростом скорости. И потенциально позволит пульсирующему двигателю переходить в непрерывный режим работы, «Прямоточного воздушно реактивного двигателя», на околозвуковых, или сверхзвуковых скоростях.

 На основе предложенной конструкции пульсирующего двигателя без клапанов, может быть сконструирована новая модификация, двигателя этого типа, не имеющая основных недостатков традиционной модификации, таких как низкая мощность и падение мощности с ростом скорости. Но сочетающая в себе основные преимущества традиционных пульсирующих двигателей без клапанов, таких как простота и долговечность и традиционных двигателей с клапанами, таких как, высокая мощность и работоспособность на высокой скорости. Новая модификация без клапанного двигателя, так же имеет принципиально новые преимущества, заключающиеся в возможности увеличения мощности с ростом скорости, возможности работать на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях и возможности переходить в режим непрерывный режим работы, прямоточного, воздушно реактивного двигателя. Что дает возможность создания на основе предложенной модификации двигателей, двигательных установок перспективных сверхзвуковых, или гиперзвуковых летательных аппаратов.           

  Предложенные направления модернизации пульсирующих прямоточных воздушно реактивных двигателей, и предложенные новые модификации этих двигателей, позволяют избавиться от основных недостатков традиционных двигательных установок этого типа. И соответственно улучшить эксплуатационные и экономические показатели двигателей этого типа и расширить область их применения.

   Низкая цена и высокая гибкость в конструировании пульсирующих двигателей, так же, может дать новые возможности для конструирования летательных аппаратов с особыми свойствами. 

 Николай Агапов.