Создание газодинамических лазеров (ГДЛ) прошло через ряд трудных фаз своего становления. Многие разработки ГДЛ в 70 годы прошлого столетия в России оказывались практически неработоспособными. Ряд фирм-разработчиков по этой причине был закрыт. Впоследствии этот трудный этап был преодолен. К настоящему времени имеется достаточный научный задел с уже успешно работающими автономными ГДЛ.
Рассматривается авиационный газотурбинный двигатель (ГТД) с турбиной новых форм и новых параметров функционирования. В названной турбине межлопаточные каналы рабочего колеса выполняются в виде последовательности вращающихся сопел Лаваля с существенно сверхзвуковым перепадом давления на них. Для подобной турбины (будем называть ее суперреактивной: с-реактивной) характерна высокая выходная скорость рабочего тела. С учетом этого факта, за названной турбиной устанавливается биротативное рабочее колесо активного типа.
Состав и параметры течения в рабочем колесе с-турбины (Т3 > 1500 К; Pi > 5 – 7) обуславливают создание в рабочем теле на выходе инверсии населенности. Установка за рабочим колесом двух концентрических кольцевых резонаторов сформирует основные элементы газодинамического лазера (ГДЛ). Включение и выключение ГДЛ, при штатно работающем ГТД, возможно введением в систему обтюратора, заслоняющего поток рабочего тела от резонаторов.
Работа системы. Рабочее тело штатного ГТД (см. рис.) после камеры сгорания (не показано) подается на сопловые лопатки каскада высокого давления – 1, далее на рабочее колесо – 2. Здесь минимальное сечение у рабочих лопаток находится в районе входной кромки. Выход потока из рабочего колеса существенно сверхзвуковой.
Наличие в продуктах сгорания углекислого газа СО2 дает возможность создания инверсии населенности в условиях сверхзвукового потока. За время движения газа между резонаторами 4 и 5 энергия от N2 переходит к молекулам CO2, а те, в свою очередь, отдают ее электромагнитному полю. В силу относительно большого времени жизни верхнего энергетического уровня молекул CO2 и малого времени прохождения газа через сопло населенность этого уровня cохраняется на значительных (до 1 м) расстояниях от сопла. Сгенерированный в бочкообразном резонаторе – 3 (между внутренним – 4 и наружным резонатором – 5) луч поступает через полупрозрачный сегмент (не показано) наружного бочкообразного резонатора – 5, на прицельную систему – 6 и далее – на очаг поражения. Ожидаемая мощность излучения от 50 до 250 кВт (или от 1-1,5% от циркуляционной мощности каскада высокого давления). Само рабочее тело после резонатора и обтюратора – 7 поступает на биротативное колесо активного типа – 8, где срабатывается часть высокой выходной скорости от рабочего колеса – 2. Далее рабочее тело поступает на реактивное сопло – 9. Обтюратор – 7 при продольном перемещении с перекрытием зеркал служит для включения и выключения способности генерирования излучения. Развитие данного предложения может открыть перспективу к созданию авиационных силовых установок с новыми возможностями. Система может быть развита для вертолетных и судовых ГТД.
Получено решение о выдаче патента
Заинтересованные в разработке соответствующих матмоделей могут обратиться по адресу: perel.boris@gmail.com
Доцент Перельштейн Б.Х. 420111, Россия, Казань, ул. К. Маркса д. 10,
