RU2383761C1 - Thermo force post of power unit actuating medium circuit - Google Patents
Thermo force post of power unit actuating medium circuit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2383761C1 RU2383761C1 RU2008127275/06A RU2008127275A RU2383761C1 RU 2383761 C1 RU2383761 C1 RU 2383761C1 RU 2008127275/06 A RU2008127275/06 A RU 2008127275/06A RU 2008127275 A RU2008127275 A RU 2008127275A RU 2383761 C1 RU2383761 C1 RU 2383761C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rack
- path
- liner
- post
- refrigerant
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к тепловым и ядерным силовым установкам, в частности к реактивным двигательным установкам, и может быть использовано для защиты от тепловых потоков высокой плотности деталей и узлов, в том числе датчиков замера параметров рабочего тела, линий коммуникаций, а также устройств распыла дополнительной среды, располагаемых в тракте высокотемпературного, высокоскоростного рабочего тела силовой установки.The invention relates to thermal and nuclear power plants, in particular to jet propulsion systems, and can be used to protect against heat fluxes of high density of parts and assemblies, including sensors for measuring the parameters of the working fluid, communication lines, as well as devices for spraying additional medium, located in the path of the high-temperature, high-speed working fluid of the power plant.
Серьезной проблемой в разработке конструкций силовых установок, в которых реализуется высокоскоростной высокотемпературный воздушно-газовый поток, является обеспечение работоспособности различного рода систем, деталей и узлов, линий коммуникаций, гидравлических и топливных магистралей, находящихся в условиях воздействия такого потока.A serious problem in the development of power plant designs in which a high-speed high-temperature air-gas flow is implemented is ensuring the operability of various systems, parts and assemblies, communication lines, hydraulic and fuel lines that are exposed to such a flow.
Известна камера сгорания ЖРД (патент РФ №2171388, 7 F02К 9/64, 20.08.1999) с регенеративным и транспирационным охлаждением, содержащая смесительную головку с огневым днищем и форсунками, соединяющими полости компонентов с полостью камеры сгорания, внутреннюю и наружную оболочки, транспирационно охлаждаемую пористую вставку, встроенную в стенку камеры сгорания.Known combustion chamber of the rocket engine (RF patent No. 2171388, 7
Способ охлаждения такой камеры сгорания заключается в том, что одна часть охладителя подается в тракт охлаждения между наружной и внутренней оболочками, а другая часть охладителя подается в коллектор, расположенный снаружи на пористой вставке, далее через поры поступает на огневую стенку вставки и охлаждает ее. Здесь часть камеры, расположенная у головки, охлаждается регенеративно наружным проточным охлаждением, а другая, в районе максимальных тепловых потоков, транспирационно. Однако не всегда силовые установки располагают значительными запасами хладагента для достаточного транспирационного охлаждения теплонапряженных мест камер сгорания, тем более размещенных в тракте высокоскоростного высокотемпературного рабочего тела.The method of cooling such a combustion chamber is that one part of the cooler is supplied to the cooling path between the outer and inner shells, and the other part of the cooler is fed to a collector located externally on the porous insert, then it passes through the pores to the insert fire wall and cools it. Here, the part of the chamber located at the head is cooled regeneratively by external flow cooling, and the other, in the region of maximum heat fluxes, is transpirationally. However, the power plants are not always equipped with significant reserves of refrigerant for sufficient transpirational cooling of the heat-stressed places of the combustion chambers, especially those located in the tract of a high-speed high-temperature working fluid.
Широко известным решением является использование для защиты деталей, узлов и коммуникаций от воздействия теплового потока высокой плотности в тракте рабочего тела различного рода устройств: стоек, пилонов, кронштейнов с внутренними полостями (АВИАЦИЯ и КОСМОНАВТИКА, №1-2, 1994, Семенов В., Ланшин А. Водородный гиперзвуковой, стр.37, рис.1 и 2).A widely known solution is the use of various devices for protection of parts, assemblies and communications from the effects of high-density heat flow in the working fluid path: racks, pylons, brackets with internal cavities (AVIATION and COSMONAUTICS, No. 1-2, 1994, V. Semenov, Lanshin A. Hydrogen hypersonic, p. 37, Fig. 1 and 2).
Хладоресурс таких устройств невелик и определяется их массой, а время безопасной работы будет ограничено временем, за которое температура стенки достигнет предельно допустимого значения.The cold resource of such devices is small and determined by their mass, and the time of safe operation will be limited by the time for which the wall temperature reaches the maximum permissible value.
Известно введение водяного охлаждения внутри указанных устройств. Например, известна модель летательного аппарата для испытаний в аэродинамической трубе (авт. свидетельство СССР №241061, 5 G01M 9/08, 30.10.1967). Модель содержит корпус с дренажными каналами, выведенными в ее полость, соединяемую в процессе эксперимента трубопроводом с источником сжатого газа и источником жидкости. Однако очень часто внутри этих устройств прокладываются различного рода коммуникации, трубопроводы или кабели, для которых контакт с водой нежелателен. Кроме того, существует большой класс топливных пилонов, внутри которых расположены каналы и коллекторы для подвода и инжекции топлива, в которых также является нежелательным охлаждение внутренних полостей жидкостью.The introduction of water cooling inside these devices is known. For example, a model of an aircraft for testing in a wind tunnel is known (USSR Authors Certificate No. 241061, 5 G01M 9/08, 10/30/1967). The model contains a housing with drainage channels discharged into its cavity, which is connected during the experiment by a pipeline with a source of compressed gas and a source of liquid. However, very often inside these devices various kinds of communications, pipelines or cables are laid for which contact with water is undesirable. In addition, there is a large class of fuel pylons, inside which there are channels and manifolds for supplying and injecting fuel, in which liquid cooling of internal cavities is also undesirable.
Наиболее нагруженным в тепловом и силовом отношении элементом в указанных устройствах является передняя кромка, на которую набегает высокоскоростной высокотемпературный воздушно-газовый поток. Применение различного рода жаростойких материалов и теплозащит решает задачу лишь в пределах рабочих температур этих материалов (менее 1200°С). Однако в ряде случаев, например применительно к гиперзвуковым прямоточным двигателям, температура набегающего потока при полете со скоростью от 2000 до 4500 м/с изменяется от 1600 до 4000°С. В связи с этим для таких стоек, топливных пилонов и кронштейнов разрабатывается отдельная система охлаждения передней кромки, тем более, что радиус округления передней кромки выбирается минимально возможным по условиям снижения аэродинамического сопротивления. Таким образом элементы конструкции, располагаемые в высокотемпературном высокоскоростном тракте рабочего тела, подвержены весьма существенным термическим и силовым нагрузкам.The most thermally and power-loaded element in these devices is the leading edge, on which a high-speed high-temperature air-gas flow is incident. The use of various types of heat-resistant materials and thermal protection solves the problem only within the operating temperatures of these materials (less than 1200 ° C). However, in a number of cases, for example, in relation to hypersonic ramjet engines, the temperature of the free stream during flight at a speed of 2000 to 4500 m / s varies from 1600 to 4000 ° C. In this regard, for such racks, fuel pylons and brackets, a separate cooling system for the leading edge is being developed, especially since the radius of rounding of the leading edge is selected as minimally possible under conditions of reducing aerodynamic drag. Thus, structural elements located in the high-temperature high-speed path of the working fluid are subject to very significant thermal and power loads.
Известен топливный пилон, передняя кромка которого выполнена в виде тонкой оболочки в форме двугранного угла, охлаждаемой большим количеством струй топлива, ударяющих в вогнутую поверхность упомянутой оболочки (патент США №5865025, 6 F02К 7/10, 24.06.1997). Недостатком этого решения является то, что для снятия большого теплового потока требуется большое количество охладителя. Это трудно осуществить при ограниченных размерах пилона. Кроме того, при дискретной подаче охладителя струями поверхность передней кромки охлаждается неравномерно и возникают локальные микроперегревы, развивающиеся довольно быстро в прогар.Known fuel pylon, the front edge of which is made in the form of a thin shell in the form of a dihedral angle, cooled by a large number of jets of fuel striking the concave surface of the said shell (US patent No. 5685025, 6 F02K 7/10, 06/24/1997). The disadvantage of this solution is that a large amount of cooler is required to remove a large heat flux. This is difficult to accomplish with limited pylon sizes. In addition, with discrete supply of coolant by jets, the surface of the leading edge is not uniformly cooled and local microheats occur, which develop rather quickly into burnout.
Того же назначения, что и заявляемое техническое решение, является стойка впрыска топлива для прямоточного воздушно-реактивного двигателя (патент РФ №2157908 С2, 7 F02К 7/10, 02.12.1997), которая содержит коммуникационные полости и каналы, в том числе канал подвода хладагента, расположенный в его передней части. Предложены различные варианты охлаждения передней кромки стойки. Передняя часть стойки может иметь проницаемые боковые стенки, ряд отверстий или продольную щель вдоль передней кромки, которые сообщаются с каналом подвода хладагента. Режим охлаждения стойки осуществляют с помощью впрыска хладагента из канала через ряд отверстий или щель наружу передней кромки. Из предложенных вариантов наиболее близким к заявляемому техническому решению является вариант стойки с охлаждением ее передней кромки хладагентом через щель. Как и в аналоге (патент США №5865025) в варианте прототипа при ударно-струйном охлаждении требуется относительно большой расход охладителя. Кроме того, при впрыске хладагента изнутри на переднюю кромку через ряд отверстий не исключается неравномерность распределения хладагента вдоль щели на передней кромке, что приводит к локальным перегревам. Следует отметить, что при уменьшении проходного размера щели и расхода хладагента также резко увеличивается неравномерность распределения хладагента по поверхности передней кромки.The same purpose as the claimed technical solution is a fuel injection strut for a ramjet engine (RF patent No. 2157908 C2, 7 F02K 7/10, 12/02/1997), which contains communication cavities and channels, including the feed channel refrigerant located in front of it. Various cooling options for the leading edge of the rack are proposed. The front of the rack may have permeable side walls, a series of holes or a longitudinal slit along the leading edge that communicate with the refrigerant inlet channel. The rack cooling mode is carried out by injection of refrigerant from the channel through a series of holes or a slot to the outside of the leading edge. Of the proposed options, the closest to the claimed technical solution is the version of the rack with cooling its front edge with refrigerant through the gap. As in the analogue (US patent No. 5665025) in the embodiment of the prototype for shock-jet cooling requires a relatively large flow rate of the cooler. In addition, when the refrigerant is injected from the inside to the leading edge through a series of holes, the distribution of refrigerant along the gap at the leading edge is not ruled out, which leads to local overheating. It should be noted that with a decrease in the passage size of the gap and the flow rate of the refrigerant, the uneven distribution of the refrigerant along the surface of the leading edge also sharply increases.
В основу изобретения положено решение следующих задач:The invention is based on the following tasks:
- обеспечение работоспособности различного рода систем, деталей и узлов, линий коммуникаций, гидравлических и топливных магистралей, расположенных в стойке находящейся под воздействием высокоскоростного высокотемпературного потока рабочего тела в тракте силовой установки в течение заданного периода времени;- ensuring the operability of various systems, parts and assemblies, communication lines, hydraulic and fuel lines located in a rack under the influence of a high-speed high-temperature flow of the working fluid in the power plant path for a given period of time;
- обеспечение уменьшения расхода хладагента на охлаждение передней кромки стойки, располагаемой в высокоскоростном высокотемпературном потоке рабочего тела;- ensuring the reduction of refrigerant consumption for cooling the front edge of the rack located in the high-speed high-temperature flow of the working fluid;
- обеспечение равномерности распределения хладагента вдоль передней кромки стойки для исключения неравномерности ее охлаждения и местного перегрева.- ensuring uniform distribution of refrigerant along the front edge of the rack to avoid uneven cooling and local overheating.
Поставленные задачи решаются тем, что термосиловая стойка тракта рабочего тела силовой установки имеет аэродинамический профиль. Тракт ограничен стенками. Профиль стойки ориентирован вдоль тракта. Стойка закреплена на стенке тракта с одной стороны или стенках тракта с двух противоположных сторон. Стойка содержит коммуникационные полости и каналы, в том числе канал подвода хладагента, расположенный в ее передней части. Стойка снабжена скругленной передней кромкой с продольной щелью, сообщающейся с каналом подвода хладагента.The tasks are solved in that the thermo-power rack of the working fluid path of the power plant has an aerodynamic profile. The path is limited by the walls. The profile of the rack is oriented along the path. The rack is mounted on the wall of the tract on one side or the walls of the tract on two opposite sides. The rack contains communication cavities and channels, including a refrigerant supply channel located in its front part. The rack is equipped with a rounded leading edge with a longitudinal slit in communication with the refrigerant inlet channel.
Согласно изобретению стойка дополнительно содержит пористый вкладыш, расположенный в щели передней кромки, который скреплен с последней диффузионной сваркой, причем вкладыш выполнен с отношением ширины к толщине в диапазоне от 2,0 до 4,0.According to the invention, the pillar further comprises a porous liner located in the slit of the leading edge, which is bonded to the last diffusion welding, and the liner is made with a ratio of width to thickness in the range from 2.0 to 4.0.
При такой термосиловой стойке хладагент из канала через множество сообщающихся каналов пористого вкладыша поступает в пограничный слой на передней кромке вдоль всей ее длины с максимально равномерным распределением по всей площади охлаждаемой поверхности. В этом случае используются фундаментальные свойства пористых сетчатых материалов - достигаются высокие значения коэффициента теплообмена между хладагентом и пористым материалом, имеющим развитую поверхность теплообмена. Это дает возможность полностью использовать ресурс хладагента, уменьшить его расход и обеспечить работоспособность различного рода систем, деталей и узлов, линий коммуникаций, гидравлических и топливных магистралей, расположенных в стойке, находящейся под воздействием высокоскоростного высокотемпературного потока рабочего тела в течение заданного периода времени.With such a thermo-power rack, the refrigerant from the channel through many communicating channels of the porous liner enters the boundary layer at the leading edge along its entire length with the most uniform distribution over the entire area of the cooled surface. In this case, the fundamental properties of porous mesh materials are used - high values of the heat transfer coefficient between the refrigerant and the porous material having a developed heat exchange surface are achieved. This makes it possible to fully use the resource of the refrigerant, reduce its consumption and ensure the operability of various systems, parts and assemblies, communication lines, hydraulic and fuel lines located in a rack that is exposed to a high-speed high-temperature flow of the working fluid for a given period of time.
Выбор толщины h и ширины b вкладыша и его крепление в щели передней кромки диффузионной сваркой определяется, с одной стороны, прочностью соединения вкладыша со стенкой стойки, а с другой, перепадом давления между каналом хладагента и трактом рабочего тела. Для обеспечения прочности соединения отношение ширины к толщине должно быть больше двух (b/h>2). Для обеспечения необходимого перепада давления, соответствующего эффективному теплообмену в пористом вкладыше, отношение ширины к толщине не должно превышать четырех (b/h≤4). Таким образом, отношение ширины к толщине определено диапазоном от 2,0 до 4,0.The choice of liner thickness h and liner width b and its fastening in the slit of the leading edge by diffusion welding is determined, on the one hand, by the strength of the liner connection with the rack wall, and on the other, by the pressure drop between the refrigerant channel and the working fluid path. To ensure the strength of the joint, the ratio of width to thickness should be more than two (b / h> 2). To ensure the necessary pressure drop corresponding to effective heat transfer in the porous liner, the ratio of width to thickness should not exceed four (b / h≤4). Thus, the ratio of width to thickness is determined by the range from 2.0 to 4.0.
Развитие и уточнение совокупности существенных признаков изобретения для частных случаев выполнения даны далее.The development and refinement of the set of essential features of the invention for particular cases are given below.
Выполнение вкладыша в виде деформированного и диффузионно спеченного многослойного пакета металлических сеток обеспечивает необходимую площадь его поверхности теплообмена и прочность под воздействием перепада давления хладагента. Пористый вкладыш получают методом деформации многослойного пакета металлических сеток с помощью прокатки или прессования с последующим диффузионным спеканием. Использование других типов пористых материалов имеет ряд технологических недостатков из-за хрупкости и несовместимости с материалом стойки. Пористый вкладыш из пакета металлических сеток имеет высокую прочность и упругость, хорошо сохраняет свою форму и прочно соединяется со стенкой в щели с помощью диффузионной сварки или пайки. Количество пор на 1 см2 поверхности сетчатого материала может достигать нескольких десятков тысяч.The implementation of the liner in the form of a deformed and diffusion sintered multilayer package of metal grids provides the necessary area of its heat transfer surface and strength under the influence of a pressure drop of the refrigerant. A porous insert is obtained by deformation of a multilayer package of metal grids by rolling or pressing followed by diffusion sintering. The use of other types of porous materials has a number of technological disadvantages due to fragility and incompatibility with the material of the rack. The porous liner from the package of metal grids has high strength and elasticity, retains its shape well and is firmly connected to the wall in the slit by diffusion welding or soldering. The number of pores per 1 cm 2 of the surface of the mesh material can reach several tens of thousands.
Пористость определяется отношением объема, занимаемого порами, к общему объему вкладыша. С одной стороны, она определяет степень распределения хладагента по поверхности охлаждения, а с другой, она связана с условиями теплообмена между хладагентом и пористым вкладышем. Чем меньше пористость, тем выше степень равномерности распределения хладагента по поверхности передней кромки стойки, но, с другой стороны, тем хуже теплообмен. Поэтому пористость материала вкладыша для передней кромки необходимо выбирать в диапазоне от 0,25 до 0,45.Porosity is determined by the ratio of the volume occupied by the pores to the total volume of the liner. On the one hand, it determines the degree of distribution of the refrigerant over the cooling surface, and on the other, it is associated with the heat exchange conditions between the refrigerant and the porous liner. The lower the porosity, the higher the uniformity of the distribution of the refrigerant over the surface of the front edge of the rack, but, on the other hand, the worse the heat transfer. Therefore, the porosity of the liner material for the leading edge must be selected in the range from 0.25 to 0.45.
Термосиловая стойка может быть закреплена на стенке тракта с одной стороны, что характерно для стоек, распыливающих топливо, стоек с датчиками замера давления и температуры рабочего тела.Thermal power rack can be mounted on the wall of the tract on one side, which is typical for racks that spray fuel, racks with sensors for measuring pressure and temperature of the working fluid.
Термосиловая стойка может быть также закреплена на стенках тракта с двух противоположных сторон, что необходимо для прокладки через нее различного рода систем, деталей и узлов, линий коммуникаций, гидравлических и топливных магистралей и т.д. из одной противоположной стенки тракта в другую, чтобы исключить воздействие на них высокоскоростного высокотемпературного потока рабочего тела.Thermal power rack can also be mounted on the walls of the tract from two opposite sides, which is necessary for laying through it various kinds of systems, parts and assemblies, communication lines, hydraulic and fuel lines, etc. from one opposite wall of the tract to another, to exclude the impact on them of a high-speed high-temperature flow of the working fluid.
Расположение угла наклона передней кромки стойки к оси тракта в месте закрепления стойки может изменяться от 90 градусов до величины, определяемой, с одной стороны, конструкцией тракта и назначением стойки, а с другой стороны, условиями обтекания кромки набегающим потоком рабочего тела. При уменьшении угла наклона примерно до 45 градусов обтекание передней кромки сохраняется примерно таким же, как при угле 90 градусов, то есть линии тока от передней и до задней кромки сохраняют направление набегающего потока. При угле менее 45 градусов появляется составляющая скорости вдоль кромки, которая влияет на течение в пограничном слое и ухудшает теплообмен. Как показывает опыт, при угле менее 30 градусов это влияние становится значительным, поэтому угол наклона менее 30 градусов делать нерационально, особенно для топливных пилонов.The location of the angle of inclination of the front edge of the rack to the axis of the path in the place of fastening of the rack can vary from 90 degrees to a value determined, on the one hand, by the design of the tract and the purpose of the rack, and on the other hand, by the conditions of the flow around the edge of the flow of the working fluid. With a decrease in the angle of inclination to about 45 degrees, the flow around the leading edge remains approximately the same as at an angle of 90 degrees, that is, the streamlines from the leading to the trailing edge maintain the direction of the incident flow. At an angle of less than 45 degrees, a velocity component appears along the edge, which affects the flow in the boundary layer and affects heat transfer. As experience shows, at an angle of less than 30 degrees, this effect becomes significant, so the angle of inclination of less than 30 degrees is irrational, especially for fuel pylons.
Термосиловая стойка может содержать канал подвода дополнительной среды, размещенный в ее задней части, и сообщающийся с ним набор струйных форсунок с выходными отверстиями овальной формы, расположенными равномерно на плоской задней кромке и/или ее боковых поверхностях, причем отверстия форсунок должны быть ориентированы наибольшей осью овала вдоль задней кромки.The thermopower stand may contain an additional medium supply channel located in its rear part and a set of jet nozzles communicating with it with oval-shaped outlet openings uniformly located on the flat trailing edge and / or its side surfaces, the nozzle openings being oriented with the largest axis of the oval along the trailing edge.
Выполнение отверстий форсунок овальной формы с наибольшей осью овала, ориентированного вдоль задней кромки стойки, позволяет увеличить площадь контакта струи дополнительной среды с рабочим телом тракта, что повышает полноту их смешения.The execution of the holes of the oval-shaped nozzles with the largest axis of the oval, oriented along the rear edge of the rack, allows to increase the contact area of the additional medium jet with the working fluid of the tract, which increases the completeness of their mixing.
Кроме выполнения основной функции - подачи дополнительной среды в тракт, здесь может осуществляться еще и дополнительное охлаждение стойки этой средой, что повысит ресурс работы стойки и будет полезным для коммуникаций, проходящих через нее.In addition to performing the main function of supplying additional medium to the path, additional cooling of the rack by this medium can also be carried out here, which will increase the life of the rack and will be useful for communications passing through it.
Таким образом решены поставленные в изобретении задачи.Thus, the tasks of the invention are solved.
Предложена термосиловая стойка, находящаяся под воздействием высокоскоростного высокотемпературного потока рабочего тела в тракте силовой установки в течение заданного периода времени, при расположении в которой обеспечивается работоспособность различного рода систем, деталей и узлов, линий коммуникаций, гидравлических и топливных магистралей.A thermo-power rack is proposed, which is under the influence of a high-speed high-temperature flow of the working fluid in the power plant path for a given period of time, at the location of which the operation of various systems, parts and assemblies, communication lines, hydraulic and fuel lines is ensured.
Обеспечивается равномерное распределение хладагента через множество сообщающихся каналов вдоль передней кромки стойки, что исключает ее неравномерное охлаждение и местный перегрев. Это позволяет также уменьшить допустимый расход хладагента на охлаждение передней кромки.Uniform distribution of refrigerant through many communicating channels along the front edge of the rack is ensured, which eliminates its uneven cooling and local overheating. This also reduces the permissible refrigerant flow rate for cooling the leading edge.
Настоящее изобретение поясняется последующим подробным описанием двух вариантов крепления термосиловых стоек, расположенных в тракте рабочего тела силовой установки со ссылкой на фиг.1-5.The present invention is illustrated by the following detailed description of two options for attaching thermopower racks located in the path of the working fluid of the power plant with reference to figures 1-5.
На фиг.1 изображен тракт рабочего тела силовой установки в продольном разрезе.Figure 1 shows the path of the working fluid of the power plant in longitudinal section.
На фиг.2 - поперечное сечение А-А на фиг.1 варианта стойки, закрепленной на стенках тракта с двух противоположных сторон.Figure 2 is a cross section aa in figure 1 of the rack, mounted on the walls of the tract from two opposite sides.
На фиг.3 - поперечное сечение Б-Б варианта распиливающей дополнительную среду стойки, закрепленной на стенке тракта с одной стороны.Figure 3 is a cross section bB of the variant sawing additional medium of the rack mounted on the wall of the tract on one side.
На фиг.4 - аксонометрическая проекция общего вида вкладыша из деформированных и спеченных металлических сеток.Figure 4 - axonometric projection of a General view of the liner of the deformed and sintered metal grids.
На фиг.5 - аксонометрическая проекция стойки, распыливающей дополнительную среду.Figure 5 - axonometric projection of the rack, spraying additional medium.
Варианты термосиловых стоек 1 в тракте 2 рабочего тела силовой установки изображены на фиг.1. Тракт 2 ограничен стенками 3 и 4, а стойки 1 имеют аэродинамический профиль 5, ориентированный вдоль тракта 2. Стойки 1 закреплены на стенках 3 и/или 4 тракта 2 и содержат, по меньшей мере, один канал 7 (см. фиг.2, 3) для подвода хладагента, который расположен в ее передней части. Стойка 1 может быть снабжена полостью 8 для прокладки линий коммуникаций, линий датчиков замера параметров рабочего тела, топливопроводов и т.д. Стойка 1 имеет скругленную переднюю кромку 9 с продольной щелью 10, сообщающейся с каналом 7 подвода хладагента. Стойка 1 дополнительно содержит пористый вкладыш 11, расположенный в щели 10, который скреплен с последней диффузионной сваркой, что обеспечивает необходимые прочностные характеристики соединения. Вкладыш 11 выполнен с отношением ширины к толщине в диапазоне от 2,0 до 4,0.Variants of
Вкладыш 11 (см. фиг.4) выполнен в виде деформированного и диффузионно спеченного многослойного пакета металлических сеток 12.The insert 11 (see figure 4) is made in the form of a deformed and diffusion sintered multilayer package of
Отношение объема пор вкладыша 11 составляет от 0,25 до 0,45 полного объема вкладыша.The ratio of the pore volume of the
Угол α наклона передней кромки 9 к оси тракта 2 в месте закрепления стойки 1 может быть выполнен в диапазоне от 30 до 90 градусов.The angle α of inclination of the
Для подачи дополнительной среды в тракт 2 стойка 1 может содержать канал 13 подвода этой среды (см. фиг.3), размещенный в ее задней части, и сообщающийся с ним набор струйных форсунок 14 с выходными отверстиями 15 овальной формы, расположенными равномерно на плоской задней кромке 16 и/или ее боковых поверхностях 5 (см. фиг.5), где отверстия 15 ориентированы наибольшей осью овала вдоль задней кромки 16.To supply additional medium to the
Функционирование предлагаемой термосиловой стойки 1 рассмотрено на примере ее работы в воздушно-газовом тракте 2 камеры сгорания реактивной двигательной установки, где в качестве дополнительной среды используется основное топливо.The functioning of the proposed
Высокоскоростной воздушный поток температурой от 1600 до 4000°С подают в тракт 2 реактивной двигательной установки. Потоком воздуха обдувают передние кромки 9 размещенных в тракте 2 вариантов стоек 1 и таким образом воздействуют на них тепловыми и силовыми нагрузками. Для тепловой защиты каждой отдельной стойки 1 подают хладагент в канал 7, который далее с малым расходом проходит через пористый вкладыш 11 на переднюю кромку 9. При этом на поверхности кромки 9 образуется равномерный стационарный пограничный слой хладагента, который течет по боковым поверхностям 5 стойки 1 до задней кромки 16, стекает с нее в полость тракта 2 и сгорает, перемешиваясь с воздухом и продуктами сгорания основного топлива. Следует отметить, что при прохождении через пористый сетчатый вкладыш 11 отмечается некоторая сенсибилизация части молекул хладагента, которая способствует активизации процесса горения основного топлива.High-speed air flow with a temperature of 1600 to 4000 ° C is fed into the
В зависимости от условий применения термосиловых устройств в качестве хладагента может использоваться любое газообразное или жидкое вещество. В случаях, когда стойка установлена на стенде для испытаний двигателей в виде поддерживающей конструкции или в измерительных устройствах, в качестве хладагента чаще всего используют сжатый воздух или азот. В некоторых отдельных случаях в качестве хладагента используют инертные газы: гелий, аргон, неон и др. При использовании предлагаемого решения в топливораспыливающих пилонах в качестве хладагента целесообразно использовать вещества, совместимые с основным топливом и обладающие большой теплоемкостью, например водород или простейшие углеводороды, которые догорают в камере сгорания, повышая тягу двигателя. При этом расход хладагента определяется в зависимости от теплового потока 
Проведенные автономные испытания термосиловой стойки 1 с пористым сетчатым вкладышем 11, через который подавался газообразный азот, при температуре набегающего потока воздуха 2100К и скорости 1100 м/с подтвердили эффективность предложения: работоспособность пилона сохранилась после общей наработки 386 секунд при максимальной длительности одного испытания 95 секунд. В процессе этих испытаний устанавливался стационарный режим теплообмена на стойке 1. На поверхности передней кромки 9 не отмечено следов перегревов или эрозии.The autonomous tests of the thermo-
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008127275/06A RU2383761C1 (en) | 2008-07-08 | 2008-07-08 | Thermo force post of power unit actuating medium circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008127275/06A RU2383761C1 (en) | 2008-07-08 | 2008-07-08 | Thermo force post of power unit actuating medium circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2383761C1 true RU2383761C1 (en) | 2010-03-10 |
Family
ID=42135290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008127275/06A RU2383761C1 (en) | 2008-07-08 | 2008-07-08 | Thermo force post of power unit actuating medium circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2383761C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2444639C1 (en) * | 2010-10-25 | 2012-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации Минпромторг России | Self-ignition of fuel mix in ramjet engine |
| RU2543915C1 (en) * | 2013-10-03 | 2015-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Fuel mix ignition in high-rate air jet engine |
| WO2016060581A1 (en) * | 2014-10-16 | 2016-04-21 | Некоммерческое Партнерство По Научной, Образовательной И Инновационной Деятельности "Центр Импульсного Детонационного Горения" | Device and method for organizing the operating process of a jet engine |
| RU2596077C2 (en) * | 2014-12-15 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) | Slot-type injector-vortex generator and operation method thereof |
| RU2632749C1 (en) * | 2016-11-08 | 2017-10-09 | Эмель Борисович Ахметов | Gas turbine engine |
-
2008
- 2008-07-08 RU RU2008127275/06A patent/RU2383761C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2444639C1 (en) * | 2010-10-25 | 2012-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации Минпромторг России | Self-ignition of fuel mix in ramjet engine |
| RU2543915C1 (en) * | 2013-10-03 | 2015-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Fuel mix ignition in high-rate air jet engine |
| WO2016060581A1 (en) * | 2014-10-16 | 2016-04-21 | Некоммерческое Партнерство По Научной, Образовательной И Инновационной Деятельности "Центр Импульсного Детонационного Горения" | Device and method for organizing the operating process of a jet engine |
| RU2596077C2 (en) * | 2014-12-15 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) | Slot-type injector-vortex generator and operation method thereof |
| RU2632749C1 (en) * | 2016-11-08 | 2017-10-09 | Эмель Борисович Ахметов | Gas turbine engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jiang et al. | Experimental investigation of combined transpiration and film cooling for sintered metal porous struts | |
| JP6174657B2 (en) | Ducted heat exchanger system for gas turbine engine and method for manufacturing fairing of ducted heat exchanger system for gas turbine engine | |
| Bunker | Gas turbine cooling: moving from macro to micro cooling | |
| EP2230381B1 (en) | Method of using and reconstructing a film-cooling augmentation device for a turbine airfoil | |
| US8052378B2 (en) | Film-cooling augmentation device and turbine airfoil incorporating the same | |
| RU2383761C1 (en) | Thermo force post of power unit actuating medium circuit | |
| Ekkad et al. | A review of hole geometry and coolant density effect on film cooling | |
| CN106437862B (en) | Method for cooling a turbine engine component and turbine engine component | |
| US9022737B2 (en) | Airfoil including trench with contoured surface | |
| EP3324120A1 (en) | Additive manufactured gas turbine fuel inejctor with a nested article having a non-removable internal supporting structure | |
| CN103615741B (en) | Heat protection method for injection support plate of scramjet engine by utilizing sweat and impingement cooling | |
| EP3330487B1 (en) | Leading edge hybrid cavities and cores for airfoils of gas turbine engine | |
| US9316104B2 (en) | Film cooling channel array having anti-vortex properties | |
| CN106930836B (en) | Aerodynamic body and method for cooling a body arranged in a flow of hot fluid | |
| US20180156045A1 (en) | Aft flowing serpentine cavities and cores for airfoils of gas turbine engines | |
| KR20050019008A (en) | Microcircuit airfoil mainbody | |
| JP2004534178A (en) | Coolable segments for turbomachinery and combustion turbines | |
| US10815800B2 (en) | Radially diffused tip flag | |
| Zhang et al. | Experimental investigation on transpiration cooling for porous ceramic with liquid water | |
| BR102014010297A2 (en) | combustion jacket, aircraft engine mechanism component, methods of forming a borehole and a cooling opening | |
| CN103672966B (en) | Thermal protection method for scramjet engine fuel injection supporting plate by utilization of transpiration cooling | |
| EP3034791B1 (en) | Heat transfer pedestals with flow guide features | |
| EP2912276B1 (en) | Film cooling channel array | |
| CN106837429B (en) | Component for a gas turbine engine having film holes | |
| CN106403661B (en) | A kind of low speed cooling hydro-thermal protective device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190709 |