RU2707557C1 - Thermionic transducer built into the structure of high-speed aircrafts - Google Patents

Thermionic transducer built into the structure of high-speed aircrafts Download PDF

Info

Publication number
RU2707557C1
RU2707557C1 RU2019109689A RU2019109689A RU2707557C1 RU 2707557 C1 RU2707557 C1 RU 2707557C1 RU 2019109689 A RU2019109689 A RU 2019109689A RU 2019109689 A RU2019109689 A RU 2019109689A RU 2707557 C1 RU2707557 C1 RU 2707557C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
collector
emitter
pipe
heat
thermionic
Prior art date
Application number
RU2019109689A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Геннадьевич Колесников
Андрей Анатольевич Давыдов
Михаил Дмитриевич Кочетков
Андрей Викторович Андросов
Максим Сергеевич Яшин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority to RU2019109689A priority Critical patent/RU2707557C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2707557C1 publication Critical patent/RU2707557C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J45/00Discharge tubes functioning as thermionic generators

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to the field of thermionic conversion of heat energy into electrical energy, namely to thermionic transducers (TIT), which can be used in thermal protection systems and onboard electric power sources of hypersonic aircrafts (HAC). Purpose of this TIT is to generate electric power combined with efficient cooling of HAC structural elements, such as leading edges of wings, steering surfaces etc. Thermionic converter built into the high-speed aircraft structure includes the emitter and the collector arranged in the form of pipes and sealed on both sides and arranged inside the collector at their mutual electric and thermal decoupling. External surface of the emitter pipe has a heat-resistant coating, for example molybdenum disilicide. Collector pipe is equipped with one or more current collectors and one or more inlet / outlet branch pipes of the collector cooling circuit. Current leads and branch pipes are connected to the lateral surface of the collector pipe, are located within the limits of one semicircle and are equipped with the sealed leads, respectively. Note here that every sealed lead comprises cermet and bellows assemblies. As heat carrier in cooling circuit of collector there can be used fuel of aircraft engine, at that for matching of allowable temperature of this fuel with temperature of collector inner surface of collector is equipped with heat-insulating material. Cooling circuit of the collector can be made in the form of evaporation section of the T-shaped heat pipe.
EFFECT: higher reliability of thermal protection and onboard HAC electric power sources.
6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области термоэмиссионного преобразования тепловой энергии в электрическую, а именно к термоэмиссионным преобразователям (ТЭП), которые могут использоваться в составе систем тепловой защиты и бортовых источников электрической энергии гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА). Назначением этого ТЭП является получение электроэнергии в сочетании с эффективным охлаждением элементов конструкции ГЛА, таких как передние кромки крыльев, рулевых поверхностей и т.д.The invention relates to the field of thermionic conversion of thermal energy into electrical energy, in particular to thermionic converters (TEC), which can be used as part of thermal protection systems and on-board sources of electrical energy of hypersonic aircraft (GLA). The purpose of this TEC is to generate electricity in combination with efficient cooling of GLA structural elements, such as leading edges of wings, steering surfaces, etc.

Известна схема термоэмиссионного преобразователя с полуцилиндрическими коаксиальными электродами, встроенного в переднюю кромку крыла ГЛА таким образом, что наружная поверхность эмиттера подвергается аэродинамическому нагреву (А.В. Колычев. «Активная тепловая защита элементов конструкции гиперзвукового летательного аппарата на новых физических принципах при аэродинамическом нагреве». Электронный журнал «Труды МАИ», выпуск №51, УДК 629.782, www.mai.ru/science/trudy). Изменение тока в электрической цепи ТЭП позволяет управлять интенсивностью электронного охлаждения кромки крыла, а вырабатываемая при этом электроэнергия используется для бортовых нужд ГЛА.There is a known scheme of a thermionic converter with semicylindrical coaxial electrodes embedded in the leading edge of the GLA wing in such a way that the external surface of the emitter is subjected to aerodynamic heating (A. V. Kolychev. “Active thermal protection of structural elements of a hypersonic aircraft based on new physical principles during aerodynamic heating”. The electronic journal “Transactions of MAI”, issue No. 51, UDC 629.782, www.mai.ru/science/trudy). Changing the current in the TEC electric circuit allows you to control the intensity of electronic cooling of the wing edge, and the electricity generated by this is used for onboard needs of the GLA.

Известная схема не нашла технической реализации, поскольку невозможно обеспечить герметизацию межэлектродного зазора по периметру электродов полуцилиндрической формы при их тепловой и электрической развязке.The known circuit did not find technical implementation, since it is impossible to provide sealing of the interelectrode gap around the perimeter of electrodes of a semicylindrical shape during their thermal and electrical isolation.

На сегодняшний день в технически реализованных и перспективных конструкциях ТЭП используются только цилиндрические коаксиальные, либо плоско-параллельные электроды.To date, in technically feasible and promising designs of TEC, only cylindrical coaxial or plane-parallel electrodes are used.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является термоэмиссионный преобразователь с коаксиальными цилиндрическими электродами, с внешним расположением эмиттера, нагреваемого пламенем (Ушаков В.А., Никитин В.Д., Емельянов И.Я. Основы термоэмиссионного преобразования энергии. М, Атомиздат, 1974, стр. 131-132). Коаксиальные цилиндрические электроды этого ТЭП выполнены в виде стаканов с полусферическим днищем, вставленных один в другой при их взаимной электрической и тепловой развязке с помощью гермоввода, содержащего металлокерамический узел. Нагрев эмиттера, изготовленного из вольфрама, осуществляется со стороны его днища, а коллектор охлаждается с противоположной стороны тепловой трубой.The closest in technical essence to the claimed invention is a thermionic converter with coaxial cylindrical electrodes, with an external location of the emitter heated by a flame (Ushakov V.A., Nikitin V.D., Emelyanov I.Ya. Fundamentals of thermionic energy conversion. M, Atomizdat, 1974, pp. 131-132). The coaxial cylindrical electrodes of this TEC are made in the form of cups with a hemispherical bottom inserted one into the other when they are mutually electrically and thermally decoupled using a pressure seal containing a ceramic-metal assembly. The emitter made of tungsten is heated from the side of its bottom, and the collector is cooled from the opposite side by a heat pipe.

Однако это устройство, взятое в качестве прототипа, не может быть использовано в составе систем тепловой защиты и бортовых источников электрической энергии ГЛА по следующим причинам:However, this device, taken as a prototype, cannot be used as part of thermal protection systems and on-board electric power sources of the GLA for the following reasons:

- геометрия внешней поверхности эмиттера и взаимное расположение составных частей ТЭП не соответствует форме элементов конструкции ГЛА, подвергающихся наиболее интенсивному аэродинамическому нагреву, таких как передние кромки крыльев, рулевых поверхностей и т.д.;- the geometry of the outer surface of the emitter and the relative position of the components of the TEC does not correspond to the shape of the structural elements of the GLA subjected to the most intense aerodynamic heating, such as the leading edges of the wings, steering surfaces, etc .;

- вольфрамовый эмиттер в условиях гиперзвукового полета (нагрев в атмосфере до температур более 1300°C) будет разрушаться интенсивной газовой коррозией;- a tungsten emitter under hypersonic flight conditions (heating in the atmosphere to temperatures above 1300 ° C) will be destroyed by intense gas corrosion;

Задачей изобретения является разработка конструкции ТЭП, пригодной к использованию в составе систем тепловой защиты и бортовых источников электрической энергии ГЛА.The objective of the invention is to develop the design of the TEC, suitable for use as part of thermal protection systems and on-board sources of electric energy of the GLA.

Поставленная задача решается за счет того, что в термоэмиссионном преобразователе с выполненными в виде труб эмиттером и размещенным внутри него охлаждаемым коллектором при их взаимной электрической и тепловой развязке с помощью, по крайней мере, одного гермоввода, содержащего металлокерамический узел, согласно изобретению эмиттерная и коллекторная трубы герметизированы с двух сторон, на наружной поверхности эмиттерной трубы создано жаростойкое покрытие, коллекторная труба снабжена одним или более токовыводами и одним или более входными/выходными патрубками контура охлаждения коллектора, при этом токовыводы и патрубки расположены на боковой поверхности коллекторной трубы в пределах одной полуокружности и снабжены соответственно им расположенными гермовводами, содержащими в своем составе сильфонные узлы.The problem is solved due to the fact that in a thermionic converter with an emitter made in the form of pipes and a cooled collector placed inside it during their mutual electrical and thermal isolation using at least one pressure seal containing a ceramic-metal assembly, the emitter and collector pipes according to the invention sealed on both sides, a heat-resistant coating is created on the outer surface of the emitter pipe, the collector pipe is equipped with one or more current outputs and one or more inputs GOVERNMENTAL / output collector pipes of the cooling circuit, wherein the cold ends and the pipes are located on the side surface of the manifold pipe within a semicircle and each provided with cable glands them arranged comprising in its composition bellows assemblies.

В частных случаях осуществления изобретения:In particular cases of the invention:

- эмиттер выполнен с переменной по его окружности толщиной стенки, которая выбирается из условия равномерности величины плотности азимутального теплового потока по этой окружности;- the emitter is made with a wall thickness variable along its circumference, which is selected from the condition of uniformity of the density value of the azimuthal heat flux along this circle;

- в качестве теплоносителя в контуре охлаждения коллектора используется топливо двигателя летательного аппарата, а для согласования допустимой температуры топлива с температурой коллектора внутренняя поверхность коллектора и входных/выходных патрубков контура охлаждения покрыта теплоизоляционным материалом;- the aircraft engine fuel is used as a coolant in the collector cooling circuit, and for matching the permissible fuel temperature with the temperature of the collector, the inner surface of the collector and the inlet / outlet pipes of the cooling circuit are covered with insulating material;

- контур охлаждения коллектора выполнен в виде испарительного участка Т-образной тепловой трубы;- the collector cooling circuit is made in the form of an evaporation section of a T-shaped heat pipe;

- в качестве материала эмиттера выбран молибден;- molybdenum is selected as the material of the emitter;

- в качестве материала жаростойкого покрытия выбран дисилицид молибдена.- as the material of the heat-resistant coating, molybdenum disilicide was selected.

Сущность изобретения поясняется с помощью фигур графических изображений.The invention is illustrated using the figures of graphic images.

На фиг. 1 представлена схема встраиваемого в переднюю (по направлению полета) кромку крыла ГЛА ТЭП, в котором для охлаждения коллектора в качестве теплоносителя может использоваться топливо для двигателя ГЛА. Коллектор 1 выполнен в виде герметизированной с обеих сторон круглой трубы и размещен внутри эмиттера 2. Эмиттер 2 выполнен в виде герметизированной с обеих сторон трубы со смещенным продольным отверстием и снабжен снаружи жаростойким покрытием 4. Межэлектродный зазор (МЭЗ) между коллектором 1 и эмиттером 2 обеспечен дистанционаторами 3. В пределах одной полуокружности коллектора 1 перпендикулярно продольной оси коллектора 1 размещены его токовыводы 5 и присоединены входные/выходные патрубки 6 контура охлаждения коллектора для охлаждающего топлива, направление прокачки которого показано стрелками. Тепловая и электрическая развязка электродов ТЭП в районе указанных токовыводов 5 и патрубков 6 реализована с помощью гермовводов, состоящих из сильфонных узлов 7 и металлокерамических узлов 8. Шины для токосъема с обоих электродов условно показаны знаками «+» и «-».In FIG. 1 shows a diagram of a GLA TEP wing embedded in the front (in the direction of flight) wing, in which fuel for the GLA engine can be used as a coolant to cool the collector. The collector 1 is made in the form of a round pipe sealed on both sides and placed inside the emitter 2. The emitter 2 is made in the form of a pipe sealed on both sides with a displaced longitudinal hole and provided with a heat-resistant coating 4. An electrode gap between the collector 1 and the emitter 2 is provided by remote control 3. Within one semicircle of the collector 1, perpendicular to the longitudinal axis of the collector 1, its current leads 5 are placed and the input / output pipes 6 of the collector cooling circuit for the cooling fuel pumping direction is indicated by arrows. Thermal and electrical isolation of the TEC electrodes in the region of the indicated current leads 5 and nozzles 6 is realized with the help of pressure glands consisting of bellows assemblies 7 and cermet assemblies 8. Tires for current collection from both electrodes are conventionally shown with the signs “+” and “-”.

С целью обеспечения возможности непосредственного охлаждения коллектора топливом для двигателя ГЛА на внутреннюю поверхность коллектора 1 и входных/выходных патрубков 6 нанесено покрытие 9 из материала с низкой теплопроводностью для согласования допустимой температуры топлива с температурой коллектора. Тепло, поступающее на коллектор 1, поглощается за счет теплоемкости этого топлива, прокачиваемого внутри коллектора и поступающего затем в двигатель ГЛА. В результате происходит охлаждение коллектора до его оптимальной температуры 600-700°C. Такая температура может оказаться недопустимой для топлива (например, при температуре выше -400°C происходит коксование авиационного керосина). Поэтому ограничение роста температуры охлаждающего топлива в допустимых пределах обеспечивается покрытием 9, которое наносят на внутреннюю поверхность коллектора и входных/выходных патрубков контура охлаждения. В качестве материалов для покрытия 9 используют материал с низкой теплопроводностью, предотвращающий непосредственный тепловой контакт топлива с поверхностью коллектора 1 и входных/выходных патрубков 6 контура охлаждения.In order to provide the possibility of direct cooling of the collector with fuel for the GLA engine, the inner surface of the collector 1 and inlet / outlet pipes 6 are coated with a material 9 with low thermal conductivity to match the permissible temperature of the fuel with the temperature of the collector. The heat entering the collector 1 is absorbed due to the heat capacity of this fuel pumped inside the collector and then entering the GLA engine. As a result, the collector is cooled to its optimum temperature of 600-700 ° C. This temperature may be unacceptable for fuel (for example, coking of aviation kerosene occurs at temperatures above -400 ° C). Therefore, limiting the increase in temperature of the cooling fuel to within acceptable limits is provided by the coating 9, which is applied to the inner surface of the collector and the inlet / outlet pipes of the cooling circuit. As materials for coating 9 use a material with low thermal conductivity, preventing direct thermal contact of the fuel with the surface of the collector 1 and the input / output pipes 6 of the cooling circuit.

На фиг. 2 представлена схема встраиваемого в кромку крыла ГЛА ТЭП, в котором контур охлаждения коллектора 1 выполнен в виде испарительного участка Т-образной тепловой трубы 10 с фитилем. Позиции с 1 по 8 на фиг. 2 обозначают те же конструктивные элементы, соответственно представленные на фиг. 1. Направление движения пара рабочего тела в тепловой трубе 10 показано стрелкой. Тепло, поступающее на коллектор 1, который по существу совмещен с испарительным участком тепловой трубы, отводится трубой 10 к менее нагретым аэродинамическим потоком элементам конструкции ГЛА (например, к аэродинамическим поверхностям вблизи их задних кромок) и затем излучается ими в окружающее пространство.In FIG. 2 shows a diagram of a GLA TEP built into the wing edge, in which the cooling circuit of collector 1 is made in the form of an evaporative section of a T-shaped heat pipe 10 with a wick. Positions 1 to 8 in FIG. 2 denote the same structural elements, respectively shown in FIG. 1. The direction of movement of the steam of the working fluid in the heat pipe 10 is shown by an arrow. The heat entering the collector 1, which is essentially combined with the evaporative portion of the heat pipe, is removed by the pipe 10 to the elements of the GLA structure that are less heated by the aerodynamic flow (for example, to the aerodynamic surfaces near their trailing edges) and then they are radiated into the surrounding space.

Термоэмиссионный преобразователь, встраиваемый в конструкцию высокоскоростных летательных аппаратов, работает следующим образом.Thermionic Converter, built into the design of high-speed aircraft, operates as follows.

Во время полета эмиттер 2 ТЭП, установленный в ГЛА со стороны кромки крыла, нагревается торможением гиперзвукового аэродинамического потока до ~1500°C. Полученная эмиттером 2 тепловая энергия частично преобразуется в электрическую с к.п.д. ≤20%, а оставшаяся часть путем электронного охлаждения, теплового излучения и за счет теплопроводности межэлектродной среды поступает на коллектор 1, а также за счет теплопроводности материала растекается по окружности эмиттера 2 на его не обогреваемую сторону. Размещение гермовводов для коллекторных токовыводов и входных/выходных патрубков в пределах одной полуокружности эмиттера, расположенной с обратной по отношению к направлению полета ГЛА стороны ТЭП, исключает воздействия гиперзвукового потока на указанные элементы конструкции. Сильфонные узлы 7, входящие в состав гермовводов, устраняют механические напряжения, возникающие при температурных деформациях.During the flight, the emitter 2 of the TEC installed in the GLA from the side of the wing edge is heated by braking of the hypersonic aerodynamic flow to ~ 1500 ° C. The thermal energy received by emitter 2 is partially converted into electrical energy with efficiency ≤20%, and the rest through electron cooling, thermal radiation and due to the thermal conductivity of the interelectrode medium enters the collector 1, and also due to the thermal conductivity of the material spreads around the circumference of the emitter 2 on its unheated side. Placement of pressure glands for collector current outputs and inlet / outlet pipes within the same emitter semicircle, located on the opposite side of the TEC side with respect to the GLA flight direction, excludes the effects of hypersonic flow on these structural elements. The bellows assemblies 7, which are part of the pressure glands, eliminate mechanical stresses arising from thermal deformations.

Выполнение эмиттера с переменной по его окружности толщиной стенки, которая выбирается из условия равномерности величины плотности азимутального теплового потока по этой окружности, способствует выравниванию температуры эмиссионной поверхности, благодаря чему уменьшается негативное влияние неравномерного нагрева эмиттера на эффективность ТЭП. Изменение толщины стенки можно получить путем смещения продольного отверстия в эмиттерной трубе относительно ее центра в направлении необогреваемой стороны окружности эмиттерной трубы.Performing an emitter with a wall thickness that is variable around its circumference, which is selected from the condition that the density of the azimuthal heat flux is uniform over this circle, helps to equalize the temperature of the emission surface, thereby reducing the negative effect of uneven heating of the emitter on the efficiency of the TEC. A change in wall thickness can be obtained by displacing a longitudinal hole in the emitter pipe relative to its center in the direction of the unheated side of the circumference of the emitter pipe.

Таким образом, решение поставленной задачи обеспечивается выбранной формой электродов ТЭП, взаимным расположением элементов его конструкции, наличием жаростойкого покрытия на наружной поверхности эмиттера.Thus, the solution of the problem is provided by the selected shape of the TEC electrodes, the relative position of the elements of its structure, the presence of a heat-resistant coating on the outer surface of the emitter.

Осуществление изобретения.The implementation of the invention.

В термоэмиссионном преобразователе трубчатый эмиттер с внутренним диаметром ~15 мм выполнен из тугоплавкого материала, например, молибдена, защищенного снаружи от высокотемпературной газовой коррозии силицидным покрытием толщиной 0,1-0,15 мм, и имеет изнутри вольфрамовое эмиссионное покрытие. Коллектор выполнен в виде герметизированной с обеих сторон круглой трубы из ниобия, никеля или нержавеющей стали диаметром ~13 мм и длиной ~500 мм, и размещен внутри эмиттера. Межэлектродный зазор между эмиттером и коллектором (МЭЗ) обеспечен при помощи пояса из шести дистанционаторов на каждые ~100 мм длины электродов. В пределах одной полуокружности коллекторной трубы перпендикулярно продольной оси коллектора размещены токовыводы (по одному на каждые ~100 мм длины трубы) и присоединены два патрубка контура охлаждения коллектора для охлаждающего топлива, направление прокачки которого показано стрелками на фиг. 1. Тепловая и электрическая развязка электродов ТЭП в районе указанных токовыводов и патрубков реализована с помощью гермовводов, состоящих из сильфонных узлов 7 и металлокерамических узлов 8. Шины для токосъема с электродов условно показаны знаками «+» и «-». Охлаждение коллектора осуществляется топливом двигателя ГЛА. Для согласования допустимой температуры этого топлива с температурой коллектора на его внутреннюю поверхность нанесено покрытие из диоксида циркония, обладающего низкой теплопроводностью, толщиной 1-2 мм.In a thermionic emission transducer, a tubular emitter with an internal diameter of ~ 15 mm is made of a refractory material, for example, molybdenum, which is protected externally from high-temperature gas corrosion by a silicide coating 0.1-0.15 mm thick and has a tungsten emission coating on the inside. The collector is made in the form of a round pipe sealed on both sides of niobium, nickel or stainless steel with a diameter of ~ 13 mm and a length of ~ 500 mm, and placed inside the emitter. The interelectrode gap between the emitter and the collector (MEZ) is provided by a belt of six spacers for each ~ 100 mm of electrode length. Within one semicircle of the collector pipe, perpendicular to the longitudinal axis of the collector, current leads are arranged (one for each ~ 100 mm of the pipe length) and two pipes of the collector cooling circuit for cooling fuel are connected, the pumping direction of which is shown by arrows in FIG. 1. Thermal and electrical isolation of the TEC electrodes in the region of the indicated current leads and branch pipes is realized with the help of pressure glands consisting of bellows assemblies 7 and cermet assemblies 8. Tires for current collection from electrodes are conventionally shown with the signs “+” and “-”. The collector is cooled by the fuel of the GLA engine. To coordinate the permissible temperature of this fuel with the temperature of the collector, a zirconia dioxide coating with a low thermal conductivity of 1-2 mm thickness is applied to its inner surface.

В случае охлаждения коллектора с помощью среднетемпературной (например, натриевой) тепловой трубы в пределах одной полуокружности коллекторной трубы перпендикулярно продольной оси коллектора размещены токовыводы (по одному на каждые ~100 мм длины трубы) и присоединен патрубок контура охлаждения коллектора. Капиллярная структура тепловой трубы сформирована на внутренней поверхности коллекторной трубы и патрубка контура охлаждения в виде множества продольных канавок с характерным размером ~0,5 мм. Гермовводы коллекторных токовыводов и охлаждающих патрубков состоят из стальных сильфонов и металлокерамических узлов с изоляторами из окиси алюминия (в т.ч. монокристаллической) и манжетами из никелевых сплавов.In the case of cooling the collector using a medium-temperature (e.g., sodium) heat pipe, current outputs (one for each ~ 100 mm of the pipe length) are placed within one semicircle of the collector pipe perpendicular to the longitudinal axis of the collector and a collector cooling pipe is connected. The capillary structure of the heat pipe is formed on the inner surface of the collector pipe and the pipe of the cooling circuit in the form of many longitudinal grooves with a characteristic size of ~ 0.5 mm. Hermovods of collector current leads and cooling pipes consist of steel bellows and cermet units with insulators of aluminum oxide (including monocrystalline) and cuffs of nickel alloys.

Claims (6)

1. Термоэмиссионный преобразователь, встраиваемый в конструкцию высокоскоростного летательного аппарата, с выполненными в виде труб эмиттером и размещенным внутри него охлаждаемым коллектором при их взаимной электрической и тепловой развязке с помощью, по крайней мере, одного гермоввода, содержащего металлокерамический узел, отличающийся тем, что эмиттерная и коллекторная трубы герметизированы с двух сторон, на наружной поверхности эмиттерной трубы создано жаростойкое покрытие, коллекторная труба снабжена одним или более токовыводами и одним или более входными/выходными патрубками контура охлаждения коллектора, при этом токовыводы и патрубки расположены на боковой поверхности коллекторной трубы в пределах одной полуокружности и снабжены соответственно расположенными им гермовводами, содержащими в своем составе сильфонные узлы.1. Thermionic converter integrated in the design of a high-speed aircraft, with an emitter made in the form of tubes and a cooled collector placed inside it when they are electrically and thermally isolated using at least one pressure seal containing a ceramic-metal assembly, characterized in that the emitter and the collector pipe are sealed on both sides, a heat-resistant coating is created on the outer surface of the emitter pipe, the collector pipe is equipped with one or more current output and one or more inlet / outlet nozzles of the collector cooling circuit, while the current leads and nozzles are located on the side surface of the collector pipe within the same semicircle and are equipped with corresponding hermetic inlets containing bellows assemblies. 2. Термоэмиссионный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что эмиттер выполнен с переменной по его окружности толщиной стенки, которая выбирается из условия равномерности величины плотности азимутального теплового потока по этой окружности эмиттера.2. The thermionic converter according to claim 1, characterized in that the emitter is made with a wall thickness that is variable along its circumference, which is selected from the condition of uniformity of the density value of the azimuthal heat flux along this circle of the emitter. 3. Термоэмиссионный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность коллектора и входных/выходных патрубков покрыта теплоизоляционным материалом, а в качестве теплоносителя в контуре охлаждения коллектора используется топливо двигателя летательного аппарата.3. The thermionic converter according to claim 1, characterized in that the inner surface of the collector and inlet / outlet nozzles is coated with heat-insulating material, and the aircraft engine fuel is used as a coolant in the collector cooling circuit. 4. Термоэмиссионный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что контур охлаждения коллектора выполнен в виде испарительного участка Т-образной тепловой трубы.4. The thermionic converter according to claim 1, characterized in that the collector cooling circuit is made in the form of an evaporation section of a T-shaped heat pipe. 5. Термоэмиссионный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала эмиттера выбран молибден.5. The thermionic converter according to claim 1, characterized in that molybdenum is selected as the material of the emitter. 6. Термоэмиссионный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала жаростойкого покрытия выбран дисилицид молибдена.6. The thermionic converter according to claim 1, characterized in that molybdenum disilicide is selected as the material of the heat-resistant coating.
RU2019109689A 2019-04-02 2019-04-02 Thermionic transducer built into the structure of high-speed aircrafts RU2707557C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019109689A RU2707557C1 (en) 2019-04-02 2019-04-02 Thermionic transducer built into the structure of high-speed aircrafts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019109689A RU2707557C1 (en) 2019-04-02 2019-04-02 Thermionic transducer built into the structure of high-speed aircrafts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2707557C1 true RU2707557C1 (en) 2019-11-28

Family

ID=68836203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019109689A RU2707557C1 (en) 2019-04-02 2019-04-02 Thermionic transducer built into the structure of high-speed aircrafts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2707557C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4506183A (en) * 1980-11-30 1985-03-19 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High thermal power density heat transfer apparatus providing electrical isolation at high temperature using heat pipes
WO2007008059A2 (en) * 2005-07-08 2007-01-18 Innovy Energy converting apparatus, generator and heat pump provided therewith and method of production thereof
RU2430857C2 (en) * 2009-12-01 2011-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") Hypersonic aircraft wing in aerodynamic heating conditions
RU2572009C1 (en) * 2014-11-05 2015-12-27 Владимир Андреевич Керножицкий Hypersonic aircraft wing in aerodynamic heating conditions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4506183A (en) * 1980-11-30 1985-03-19 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High thermal power density heat transfer apparatus providing electrical isolation at high temperature using heat pipes
WO2007008059A2 (en) * 2005-07-08 2007-01-18 Innovy Energy converting apparatus, generator and heat pump provided therewith and method of production thereof
RU2430857C2 (en) * 2009-12-01 2011-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") Hypersonic aircraft wing in aerodynamic heating conditions
RU2572009C1 (en) * 2014-11-05 2015-12-27 Владимир Андреевич Керножицкий Hypersonic aircraft wing in aerodynamic heating conditions

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
УШАКОВ В.А., Основы термоэмиссионного преобразования энергии, Москва, Атомиздат, 1974, стр. 131-132. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4188571A (en) Radiant energy to electrical power conversion system
CN101562414B (en) Solar energy vacuum heat collecting plate thermo-electric generating and collecting device
CN105627560A (en) High-temperature continuous nitrogen heater
EP3098537A1 (en) Spraying heat preservation vapor supplying device and generator apparatus using such device
US4220692A (en) Internal geometry of alkali metal thermoelectric generator devices
RU2430857C2 (en) Hypersonic aircraft wing in aerodynamic heating conditions
RU2707557C1 (en) Thermionic transducer built into the structure of high-speed aircrafts
CN101441150B (en) Vacuum thermal insulation heating apparatus
CN110970278B (en) Collector heat dissipation structure for radiation-cooled space traveling wave tube
CN101089512B (en) Solar vacuum heat collection tube with thermal insulation cavity on tail of tube
GB2054826A (en) Apparatus for utilizing solar energy
RU2704106C1 (en) Thermionic transducer for thermionic thermal protection edge of small radius of curve of high-speed aircraft wing
RU2611596C1 (en) Thermionic converter
RU2707192C1 (en) Thermionic converter for on-board electric power source
CN109736972B (en) Rocket bottom thermal protection panel, liquid rocket bottom thermal protection system and method
RU2583511C1 (en) Thermionic method for thermal protection of aircraft
RU2703272C1 (en) Thermionic transducer with passive cooling for on-board power source of high-speed aircraft with straight-flow air-jet engine
CN112672454A (en) Inner wall air film of electric arc heater
US8987579B2 (en) Power converter
RU9084U1 (en) THERMOEMISSION POWER MODULE
RU139811U1 (en) THERMOEMISSION ELECTRICITY CHANNEL
CN201298001Y (en) Vacuum insulated heating device
CN115013156B (en) Near-field thermophotovoltaic power generation device for recovering waste heat of aviation turbojet engine
RU2538768C1 (en) Thermionic electricity generating channel
CN103673316A (en) Solar photothermal receiver

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210403

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20211215