Проведенные в ПАО «НПО "Сатурн"» исследования пульсирующего рабочего процесса в реактивных двигателях (в основном, созданных на базе золотниковой камеры сгорания V = const) показали возможность увеличения тяги выходного устройства за счет присоединения массы газа как из внешней среды, так и отработанной (собственной — из предыдущего рабочего цикла) в колебательном процессе [1–3]. При скважности рабочих пульсаций, близкой к нулю, возникает взаимодействие масс, обусловленное разностью скоростей хвостовой части отработанной цикловой массы и фронта, следующего за ней (рис.1). Более подробно это изложено в [1].
Отмеченное выше взаимодействие отработанных масс газа может быть и в традиционных пульсирующих ВРД. Был выполнен анализ газодинамических, тяговых характеристик, а также геометрических параметров известных пульсирующих ВРД [4]. Здесь характерно сильное влияние отношения длины L двигателя к его диаметру d на удельный расход топлива. При увеличении данного отношения и, соответственно, объема выходного устройства двигателя, растет присоединенная масса газа, что приводит к увеличению импульса и снижению удельного расхода топлива Суд (рис. 2) [5]. При этом максимальное давление сгорания изменяется незначительно. На рис. 3 показана схема ПуВРД SNECMA 3340 Escopette с увеличенным L/d с удельным расходом топлива, близком к уровню, соответствующим малоразмерным ТРД. При этом результаты анализа соответствуют результатам исследований ОАО «НПО "Сатурн"» [1–3].
Известно, что для традиционного ВРД (со стационарным рабочим процессом) в стендовых условиях: H = 0; Vп = 0 удельная тяга примерно (в упрощенном виде) равна скорости истечения газа из сопла:
Для пульсирующего реактивного двигателя с присоединением отработанной собственной массы газа [2, 6, 7] по аналогии с известным эжекторным усилителем тяги:
где:
— коэффициент присоединения массы, определяется отношением присоединенного расхода (массы) газа Gпр к расходу воздуха Gв;
η — КПД процесса присоединения массы; в экспериментах [1] при неоднократном присоединении отработанной массы газа, при оптимальных параметрах рабочих пульсациях получены η = 0,73 и увеличение тяги на 40 %.