144751. lajstromszámú szabadalom • Gázdinamikai harang-szelep és ilyennel ellátott lüktető sugárhajtóművek
Megjelent: 1959. május 31-én. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 144.751. SZÁM 46. g. OSZTÁLY —. KA-648. ALAPSZÁM Gázdinamikai harang-szelep és ilyennel ellátott lüktető sugárhajtóművek Kalmár István, műszaki egyetemi adjunktus, budapesti lakos A bejelentés napja: 1956. szeptember 10. A lüktető sugárhajtóművek munkafolyamatának szabályozására újabban mechanikus szelepek helyett gázdinamikai szelepeket alkalmaznak. Ezeknek nincs semmilyen mozgó alkatrészük, maga a szelep igen egyszerű gázdinamikai elem — rendszerint Venturi ill. Laval csőhöz hasonló kialakítású. Működésének lényege hogy a gázáramlás számára a növekvő keresztmetszetek irányában — szívásnál — kicsi, a szűkülő keresztmetszetek irányában — kipuffogásnál — nagy ellenállása van. Ezen tulajdonsága teszi alkalmassá arra, hogy a lüktető hajtómű gázcsere-folyamatát önműködően szabályozza. Mivel ilyen szelep elvileg sem ad tökéletes zárást, minden esetben számolni kell bizonyos átengedéssel, vagyis, hogy a kipuffogás fázisában nemcsak a fúvócsövön, hanem a szelepen is lesz gázkiáramlás. Ez a gázkiáramlás — ha a repülés közben áramló levegővel szemben történik— káros, mert negatív tolóerőt ad. Ezen hátrányos tulajdonságot eddig úgy küszöbölték ki, hogy az egész hajtóművet (fúvócsövet) U alakban meghajlítva készítették úgy, hogy a kipuffogás fázisában csak a propulziónak megfelelő kiáramlás jött létre. Az ilyen hajtóművek homlokfelülete azonban a hengerszimmetrikus hajtóművekhez képest kb. háromszorosan — vagy még jobban — megnövekszik, ami a repülő hajtómű ellenállását ugyanilyen mértékben megnöveli. Ez az egész repülőgép ellenállását jelentős mértékben megnöveli. Jelen találmány tárgyát képező szelep az átengedés hátrányát kiküszöböli, mivel a propulziónak megfelelően — pozitív vonóerőt létesítve — bocsátja ki a szelep átengedése miatt egyébként károsan kilövellő gázsugarat és a hajtómű homlokfelületét csak igen csekély mértékben növeli meg. Jellegzetessége, hogy az áramlási keresztmetszet körgyűrű alakú és a környezetből valamely levegő részecske csak 180°-os irányváltozás után tud bejutni a tüzelőtérbe ill. a hajtóműbe a szelepen keresztül. A szelep néhány példaképpeni kiviteli alakját az I—IV. ábrák mutatják. A haladás irányát a vastag nyíl mutatja. Ha a (2) tüzelőtérben az oda befecskendezett tüzelőanyag az előző periódusból visszamaradt forró gázoktól meggyullad, mind a szelep (1), mind a fúvócső (3) irányába nyomáshullám indul ki. Ez a túlnyomáshullám a (3) fúvócsőben intenzív kiáramlást idéz elő („z" nyilak), míg a szelep (1) irányában többszörösen ellenállásba ütközik. Egyrészt a szelepeti alkotó „harang" (5) fenékrészén — ami egyben a tüzelőteret is határolja — részlegesen visszaverődik, másrészt így meggyengülve a szelepben levő hidegebb közegbe ütközik, ami a szelepen való áthaladását megnehezíti A gázrészecskék a nyomáshullám hatására jönnek mozgásba, így a hullám legyengítve jut csak át a szelepen, a gázrészecskék kiáramlása is csak kismértékű lesz. A találmány szerinti szelep ezt a kiáramlást is tolóerő létrehozására hasznosítja, mert a szelepből „x" irányban távozó gázok pozitív tolóerőt adnak. A szívás a találmány tárgyát képező harangszelepnél nem a repülés irányából történik („y" nyil). Így nem következhet be, hogy nagyobb repülési sebességnél a torló levegő mintegy kiöblítse a hajtóművet és lehetetlenné tegye annak működését. Ugyanezen okból az ilyen szeleppel felszerelt sugárhajtómű jelleggörbéjét a repülési sebesség alig befolyásolja, vagyis a sebesség növekedésekor a tolóerő közel állandó. Ezekből következik, hogy a harangszelepes lüktető sugárhajtóművek nagy repülési sebességekhez is gazdaságosan alkalmazhatók. A IV. ábra egy olyan alkalmazási példát mutat, melynél a harangszelep egy körgyűrű keresztmetszetű tüzelőtérhez csatlakozik. Természetes, hogy az ábrákon látható kiviteli módozatok csak példák, és megfelelő műszaki egyenértékek- behelyettesítésével módosíthatók anélkül, hogy az ilyen módosítás túllépné jelen találmány kereteit. Szabadalmi igénypontok: 1. Lüktető sugárhajtóművek gázdinamikai szelepe, azáltal jellemezve, hogy a szelep ,,harang" alakban körülveszi a hajtóművet, vagy annak egy részét, miáltal a levegő a
