RU2734172C1 - Helicopter type aircraft engine liquid cooling system - Google Patents

Helicopter type aircraft engine liquid cooling system Download PDF

Info

Publication number
RU2734172C1
RU2734172C1 RU2019143355A RU2019143355A RU2734172C1 RU 2734172 C1 RU2734172 C1 RU 2734172C1 RU 2019143355 A RU2019143355 A RU 2019143355A RU 2019143355 A RU2019143355 A RU 2019143355A RU 2734172 C1 RU2734172 C1 RU 2734172C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deflectors
cooling
radiators
engine
cooling system
Prior art date
Application number
RU2019143355A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019143355A3 (en
Inventor
Наиль Рамилевич Зиннуров
Рафаэль Азатович Ярмушев
Дмитрий Александрович Арсентьев
Роман Александрович Скрицкий
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ОКБ АВИАРЕШЕНИЯ" (ООО "ОКБ АВИАРЕШЕНИЯ")
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 Общество с ограниченной ответственностью "ОКБ АВИАРЕШЕНИЯ" (ООО "ОКБ АВИАРЕШЕНИЯ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ОКБ АВИАРЕШЕНИЯ" (ООО "ОКБ АВИАРЕШЕНИЯ")
Priority to RU2019143355A priority Critical patent/RU2734172C1/en
Priority to PCT/RU2020/000114 priority patent/WO2021133206A1/en
Publication of RU2019143355A3 publication Critical patent/RU2019143355A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2734172C1 publication Critical patent/RU2734172C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D33/00Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for
    • B64D33/08Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for of power plant cooling systems

Abstract

FIELD: aviation; engine cooling systems.SUBSTANCE: invention relates to cooling systems of helicopter type aircraft engines. System includes engine cooling jacket (1), radiators communicated by supply and discharge pipelines with cooling jacket. System is equipped with individual thermostats installed at the radiator inlet or outlet. Radiators are made in the form of a row of hollow deflectors (5) of air flow located under bearing screws (14) and connected to supply and discharge pipelines in parallel.EFFECT: higher uniformity of engine cooling at changes of its operation mode and environmental conditions, as well as reduced material consumption and power consumption for cooling.3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к авиационному машиностроению и, в частности к системам охлаждения двигателей летательных аппаратов вертолетного типа, например, двигателей внутреннего сгорания для беспилотных летательных аппаратов.The invention relates to aeronautical engineering and, in particular, to cooling systems for engines of helicopter-type aircraft, for example, internal combustion engines for unmanned aerial vehicles.

К двигателям внутреннего сгорания беспилотных летательных аппаратов вертолетного типа предъявляются особые требования, связанные с необходимостью повышать напряженность двигателя, чтобы повысить удельную мощность и снизить вес. Это приводит к необходимости обеспечения эффективного и равномерного охлаждения двигателя для привода несущих винтов, который постоянно работает на высоких оборотах в условиях меняющейся температуры окружающей среды вследствие частого перемещения из нижних слоев атмосферы в верхние и обратно. Обычные, классические схемы организации системы охлаждения для этого мало подходят, вследствие применения достаточно тяжелых и габаритных радиаторов с принудительным обдувом от специального вентилятора. Поэтому актуальной остается разработка узкоспециализированных систем охлаждения для двигателей беспилотных летательных аппаратов вертолетного типа.Special requirements are imposed on internal combustion engines of helicopter-type unmanned aerial vehicles due to the need to increase the engine tension in order to increase the specific power and reduce weight. This leads to the need to ensure effective and uniform cooling of the engine for the rotor drive, which constantly operates at high speeds in conditions of changing ambient temperature due to frequent movement from the lower atmosphere to the upper and back. Conventional, classical schemes for organizing the cooling system are not very suitable for this, due to the use of rather heavy and dimensional radiators with forced airflow from a special fan. Therefore, the development of highly specialized cooling systems for engines of unmanned aerial vehicles of a helicopter type remains relevant.

Известна система охлаждения двигателя для беспилотного аппарата с прямым приводом от основного двигателя двух вентиляторов, принудительно охлаждающих жидкость в двух радиаторах (CN 106741977).Known engine cooling system for an unmanned vehicle with a direct drive from the main engine of two fans, forcibly cooling the liquid in two radiators (CN 106741977).

Однако такая система, помимо увеличения веса за счет применения дополнительных радиатора и вентилятора, применения двойной кинематической схемы, забирает значительную часть мощности двигателя, снижая его эффективность.However, such a system, in addition to an increase in weight due to the use of an additional radiator and fan, and the use of a double kinematic scheme, takes up a significant part of the engine's power, reducing its efficiency.

Известна система водяного охлаждения двигателя беспилотного летательного аппарата, включающая рубашку охлаждения блока цилиндров и охладительный контур (CN 109592027).Known is a water cooling system for an unmanned aerial vehicle engine, which includes a cylinder block cooling jacket and a cooling circuit (CN 109592027).

Данная система имеет известные недостатки классической схемы охлаждения и не обладает необходимой гибкостью перенастройки охлаждения в зависимости от изменения условий окружающей среды и условий эксплуатации летательного аппарата.This system has the known drawbacks of the classical cooling scheme and does not have the necessary flexibility of reconfiguring the cooling depending on the changing environmental conditions and operating conditions of the aircraft.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому выступает система охлаждения двигателя летательного аппарата вертолетного типа, включающая рубашку охлаждения двигателя, расположенные возле несущих винтов радиаторы, сообщенные подводящим и отводящим трубопроводами с рубашкой охлаждения (CN 107697309).The closest technical solution to the proposed one is the engine cooling system of a helicopter-type aircraft, including an engine cooling jacket, radiators located near the rotor propellers, connected by supply and exhaust pipelines with a cooling jacket (CN 107697309).

Недостатками такой конструкции являются недостаточная эффективность охлаждения на тяжелых режимах работы двигателя - при подъеме аппарата и висении, так как радиаторы находятся в верхней части фюзеляжа сбоку от винтов и не обдуваются дополнительно воздухом от несущих винтов. Кроме того, данной системе присущи все другие недостатки классической системы охлаждения - высокая материалоемкость и энергозатратность на охлаждение.The disadvantages of this design are insufficient cooling efficiency at heavy engine operating conditions - when lifting the apparatus and hovering, since the radiators are located in the upper part of the fuselage on the side of the propellers and are not additionally blown with air from the rotors. In addition, this system has all the other disadvantages of the classical cooling system - high material consumption and energy consumption for cooling.

Техническим результатом заявленного изобретения выступает повышение равномерности охлаждения двигателя при сменах режима его работы и условий окружающей среды, а также снижение материалоемкости и энергозатратности на охлаждение.The technical result of the claimed invention is an increase in the uniformity of engine cooling when changing its operating mode and environmental conditions, as well as a decrease in material consumption and energy consumption for cooling.

Технический результат достигается тем, что система включает рубашку охлаждения двигателя, радиаторы, сообщенные подводящим и отводящим трубопроводами с рубашкой охлаждения, при этом она снабжена установленными на входе или выходе радиаторов индивидуальными термостатами, а радиаторы выполнены в виде ряда полых дефлекторов воздушного потока, расположенных под несущими винтами и подключенных к подводящему и отводящему трубопроводам параллельно. Технический результат достигается также тем, что дефлекторы установлены с возможностью изменения расстояния между ними и перемещения в плоскости, параллельной плоскости размещения винтов.The technical result is achieved by the fact that the system includes an engine cooling jacket, radiators connected by supply and outlet pipelines with a cooling jacket, while it is equipped with individual thermostats installed at the inlet or outlet of the radiators, and the radiators are made in the form of a row of hollow air flow deflectors located under the carriers screws and connected to the inlet and outlet pipelines in parallel. The technical result is also achieved by the fact that the deflectors are installed with the ability to change the distance between them and move in a plane parallel to the plane of the screws.

Указанные признаки изобретения существенны.These features of the invention are essential.

Совмещение функций радиатора и дефлектора воздушного потока, расположенного под несущим винтом, снижает материало- и энергоемкость конструкции, так как отсутствует необходимость в отдельном радиаторе и вентиляторе охлаждения, повышается теплоотдача в дефлекторе. Вместе с тем дефлекторы нагреваются, что снижает плотность воздуха у их поверхности и, таким образом, снижается аэродинамическое сопротивление дефлекторов при выполнении ими функций управления воздушным потоком от несущих винтов.Combining the functions of a radiator and an air flow deflector located under the rotor reduces the material and energy consumption of the structure, since there is no need for a separate radiator and cooling fan, and the heat transfer in the deflector increases. At the same time, the deflectors are heated, which reduces the air density at their surface and, thus, the aerodynamic resistance of the deflectors when they perform the functions of controlling the air flow from the rotor is reduced.

На фиг. 1 представлена упрощенная принципиальная схема системы охлаждения.FIG. 1 shows a simplified schematic diagram of the cooling system.

На фиг. 2 изображен летательный аппарат с дефлекторами, вид сверху.FIG. 2 shows an aircraft with deflectors, top view.

На фиг. 3 изображен летательный аппарат с альтернативным расположением дефлекторов.FIG. 3 shows an aircraft with an alternative arrangement of deflectors.

На фиг. 4 показан дефлектор в разрезе.FIG. 4 shows a sectional view of the deflector.

Двигатель 1 имеет рубашку охлаждения 2, сообщенную подводящим трубопроводом 3 через основной термостат 4 с радиаторами, выполненными в виде дефлекторов 5 воздушного потока. На входе дефлекторов установлены индивидуальные термостаты 6. Выходы 7 дефлекторов 5 соединены через выходные патрубки 12 с отводящим трубопроводом 8, сообщенным через насос 9 с рубашкой охлаждения 2. Дефлекторы 5 имеют форму профилированных пластин с полостями 10, которые соединены входным отверстием 11 с подводящим 3 и выходными патрубками 12 с отводящим 8 трубопроводами параллельно друг другу. Термостат 4 сообщен также через редукционный клапан 13 с отводящим трубопроводом 8 параллельно дефлекторам. Дефлекторы 5 установлены под винтами 14 с возможностью перемещения в плоскости, параллельной плоскости расположения винтов, а также с возможностью изменения расстояния между ними. Дефлекторы 5 могут быть выполнены с дополнительной полостью 15, отделенной от полости 10 гибкой перегородкой 16 и заполненной газом.The engine 1 has a cooling jacket 2 connected by a supply pipe 3 through the main thermostat 4 with radiators made in the form of air flow deflectors 5. Individual thermostats 6 are installed at the inlet of the deflectors 6. Outlets 7 of the deflectors 5 are connected through the outlet nozzles 12 with the outlet pipe 8 communicated through the pump 9 with the cooling jacket 2. The deflectors 5 are shaped as profiled plates with cavities 10, which are connected by the inlet 11 with the inlet 3 and outlet nozzles 12 with outlet 8 pipelines parallel to each other. The thermostat 4 is also connected through a pressure reducing valve 13 with a discharge line 8 parallel to the deflectors. Deflectors 5 are installed under the screws 14 with the ability to move in a plane parallel to the plane of the screws, and also with the ability to change the distance between them. Deflectors 5 can be made with an additional cavity 15, separated from the cavity 10 by a flexible partition 16 and filled with gas.

Система охлаждения работает следующим образом.The cooling system works as follows.

В исходном состоянии при неработающем двигателе 1 термостаты 4 и 6 закрыты, а редукционный клапан 13 открыт и рубашка охлаждения через клапан 13 сообщена непосредственно с насосом 9. В исходном состоянии термостат 4 перекрывает канал поступления жидкости к термостатам 6, а канал доступа охлаждающей жидкости к редукционному клапану 13 постоянно открыт.После запуска двигателя, охлаждающая жидкость нагревается и проходит по малому контуру через редукционный клапан 13 и насос 9. По мере прогрева двигателя, давление в системе охлаждения растет и редукционный клапан уменьшает пропуск жидкости по малому кругу, поддерживая постоянное начальное давление перед насосом 9, что ускоряет нагрев охлаждающей жидкости. По достижении температуры в рубашке охлаждения заданной минимальной величины, например, 60°С, отрегулированный на эту температуру основной термостат 4 открывает доступ нагретой жидкости к индивидуальным термостатам 6 дефлекторов 5. Термостаты 6 отрегулированы индивидуально на разные температуры открытия, например, на 60°С, 90°С и 110°С. Соответственно, дефлекторы-радиаторы 5 вступают в работу по охлаждению двигателя последовательно, по мере подъема температуры. По достижении максимально допустимого давления в системе, редукционный клапан 12 полностью перекрывает поток по малому кругу, и вся жидкость идет только через дефлекторы 5, повышая теплоотдачу. Эффективность теплоотвода через дефлекторы можно регулировать путем их перемещения под несущим винтом и/или меняя расстояние между ними, в зависимости от условий работы летательного аппарата и приоритетности выполнения дефлекторами функций охлаждения или направления потока воздуха от несущих винтов. Дефлекторы 5 с дополнительной полостью 15 выполняют также функции ресивера - расширительного бачка для компенсации колебаний давления в системе.In the initial state, when the engine 1 is not running, thermostats 4 and 6 are closed, and the pressure reducing valve 13 is open and the cooling jacket is communicated directly with the pump 9 through valve 13. In the initial state, thermostat 4 closes the fluid supply channel to the thermostats 6, and the coolant access channel to the reducing valve 13 is constantly open. After starting the engine, the coolant heats up and flows along a small circuit through the pressure reducing valve 13 and pump 9. As the engine warms up, the pressure in the cooling system increases and the pressure reducing valve reduces the flow of liquid in the small circle, maintaining a constant initial pressure before pump 9, which accelerates the heating of the coolant. When the temperature in the cooling jacket reaches a predetermined minimum value, for example, 60 ° C, the main thermostat 4 adjusted to this temperature opens access to the heated liquid to the individual thermostats 6 of the deflectors 5. Thermostats 6 are individually adjusted to different opening temperatures, for example, to 60 ° C, 90 ° C and 110 ° C. Accordingly, the radiator deflectors 5 come into operation to cool the engine sequentially, as the temperature rises. Upon reaching the maximum allowable pressure in the system, the pressure reducing valve 12 completely blocks the flow in a small circle, and all the liquid goes only through the deflectors 5, increasing heat transfer. The efficiency of heat removal through the deflectors can be adjusted by moving them under the rotor and / or changing the distance between them, depending on the operating conditions of the aircraft and the priority of the deflectors performing cooling functions or the direction of air flow from the rotor. Deflectors 5 with an additional cavity 15 also serve as a receiver - an expansion tank to compensate for pressure fluctuations in the system.

Одновременно с функцией радиаторов охлаждения дефлекторы 5 выполняют функции направления потока воздуха от несущих винтов. Путем изменения угла наклона дефлекторов, создается разнонаправленное отклонение потока несущих винтов. Испытания показали, что потери тяги при управлении по рысканию за счет "затенения винта" пластинами и удерживающей конструкции на холодных дефлекторах составляют менее 1,5%, а на нагретых - не более 0,8%. Потоки воздуха, отбрасываемые несущими винтами, не строго перпендикулярны плоскости винтов, а немного скошены. Скос потока зависит от конструкции и работы винта. Применяемые дефлекторы 5 выставляются параллельно потоку и, таким образом, повышают эффективность управления по рысканию. Также, такая система управления компенсирует скос потока, возникающий при быстром движении летательного аппарата по горизонтали. При движении с большой скоростью, поток несущих винтов 14 отклоняется от своего начального положения значительно (на десятки градусов) и эффективность дефлекторов, находящихся в потоке винта заметно повышается при их выставлении вдоль потока, как за счет их поворота вдоль потока, так и за счет возможности их перемещения под винтом в нужное положение. Такая возможность, помимо повышения эффективности управления аппаратом, повышает и теплоотдачу системы охлаждения, поскольку дефлекторы всегда находятся в основном потоке воздуха.Simultaneously with the function of cooling radiators, the deflectors 5 perform the functions of directing the air flow from the rotors. By changing the angle of inclination of the deflectors, a multidirectional deflection of the rotor flow is created. Tests have shown that the thrust loss during yaw control due to the "shading of the propeller" by the plates and the retaining structure on cold deflectors is less than 1.5%, and on heated ones - no more than 0.8%. The air currents propelled by the rotors are not strictly perpendicular to the plane of the propellers, but are slightly chamfered. The flow slope depends on the design and operation of the screw. The deflectors 5 used are set parallel to the flow and thus increase the efficiency of the yaw control. Also, such a control system compensates for the skew of the flow that occurs when the aircraft moves quickly horizontally. When moving at high speed, the flow of the rotor 14 deviates from its initial position significantly (by tens of degrees) and the efficiency of the deflectors in the propeller flow increases markedly when they are positioned along the flow, both due to their rotation along the flow, and due to the possibility move them under the screw to the desired position. This possibility, in addition to increasing the efficiency of the device control, also increases the heat transfer of the cooling system, since the deflectors are always located in the main air flow.

Предложенная конструкция совмещения системы охлаждения двигателя и системы регулирования направления воздушного потока от несущих винтов обеспечивает снижение материалоемкости и энергозатрат на охлаждение и управление воздушным потоком за счет уменьшения аэродинамического сопротивления дефлекторов.The proposed design of the combination of the engine cooling system and the system for regulating the direction of the air flow from the rotor propellers provides a decrease in material consumption and energy consumption for cooling and air flow control by reducing the aerodynamic resistance of the deflectors.

Claims (3)

1. Система жидкостного охлаждения двигателя летательного аппарата вертолетного типа, включающая рубашку охлаждения двигателя, радиаторы, сообщенные подводящим и отводящим трубопроводами с рубашкой охлаждения, отличающаяся тем, что она снабжена установленными на входе или выходе радиаторов индивидуальными термостатами, причем радиаторы выполнены в виде ряда полых дефлекторов воздушного потока, расположенных под несущими винтами и подключенных к подводящему и отводящему трубопроводам параллельно.1. A liquid cooling system for a helicopter-type aircraft engine, including an engine cooling jacket, radiators connected by supply and outlet pipelines with a cooling jacket, characterized in that it is equipped with individual thermostats installed at the inlet or outlet of the radiators, and the radiators are made in the form of a series of hollow deflectors air flow located under the rotors and connected to the supply and return pipelines in parallel. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что дефлекторы установлены с возможностью перемещения в плоскости, параллельной плоскости расположения винтов.2. The system of claim. 1, characterized in that the deflectors are installed with the ability to move in a plane parallel to the plane of the screws. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что дефлекторы установлены с возможностью изменения расстояния между ними.3. The system of claim. 1, characterized in that the deflectors are installed with the ability to change the distance between them.
RU2019143355A 2019-12-24 2019-12-24 Helicopter type aircraft engine liquid cooling system RU2734172C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143355A RU2734172C1 (en) 2019-12-24 2019-12-24 Helicopter type aircraft engine liquid cooling system
PCT/RU2020/000114 WO2021133206A1 (en) 2019-12-24 2020-03-05 Liquid-cooling system for engine of helicopter aerial vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143355A RU2734172C1 (en) 2019-12-24 2019-12-24 Helicopter type aircraft engine liquid cooling system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2019143355A3 RU2019143355A3 (en) 2020-09-11
RU2734172C1 true RU2734172C1 (en) 2020-10-13

Family

ID=72940196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019143355A RU2734172C1 (en) 2019-12-24 2019-12-24 Helicopter type aircraft engine liquid cooling system

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2734172C1 (en)
WO (1) WO2021133206A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU211789U1 (en) * 2022-03-05 2022-06-22 Общество с ограниченной ответственностью "ДРОН СОЛЮШНС" (ООО "ДРОН СОЛЮШНС") Hybrid power plant of an unmanned aerial vehicle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1325174A1 (en) * 1984-11-10 1987-07-23 П. С. Владимиров Rotary internal combustion engine
RU2135393C1 (en) * 1995-02-17 1999-08-27 Николайчук Александр Петрович Individual flying vehicle
CN107697309A (en) * 2017-11-08 2018-02-16 沈阳旋飞航空技术有限公司 Radiator structure for the dynamic unmanned plane of oil
RU2665843C2 (en) * 2013-07-10 2018-09-04 Юав Энджинз Лтд Cooling of internal combustion engines

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1325174A1 (en) * 1984-11-10 1987-07-23 П. С. Владимиров Rotary internal combustion engine
RU2135393C1 (en) * 1995-02-17 1999-08-27 Николайчук Александр Петрович Individual flying vehicle
RU2665843C2 (en) * 2013-07-10 2018-09-04 Юав Энджинз Лтд Cooling of internal combustion engines
CN107697309A (en) * 2017-11-08 2018-02-16 沈阳旋飞航空技术有限公司 Radiator structure for the dynamic unmanned plane of oil

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU211789U1 (en) * 2022-03-05 2022-06-22 Общество с ограниченной ответственностью "ДРОН СОЛЮШНС" (ООО "ДРОН СОЛЮШНС") Hybrid power plant of an unmanned aerial vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021133206A1 (en) 2021-07-01
RU2019143355A3 (en) 2020-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10294822B2 (en) Turbine engine nacelle fitted with a heat exchanger
CN105201623B (en) For controlling the system for entering the air of vehicle motor room and flowing
BRPI0706071A2 (en) air conditioning arrangement for an aircraft
US8297038B2 (en) Gas turbine aircraft engines and operation thereof
CA2984534C (en) Engine cooling systems for aircraft
US5012646A (en) Turbine engine having combustor air precooler
JPH08337199A (en) Environment adjustment system
US20230365264A1 (en) Thermal management system for an aircraft including an electric propulsion engine
US11926429B2 (en) Aircraft having cooling system for distributing heat transfer liquid to different regions of aircraft
US11014677B2 (en) Reverse bootstrap air cycle machine
US3874168A (en) Means for the in-flight cooling of the fuel carried by an aircraft
US2851863A (en) Air conditioning apparatus for aircraft
RU2734172C1 (en) Helicopter type aircraft engine liquid cooling system
US2627927A (en) Propeller temperature control means
US3949549A (en) Aircraft gas turbine engine turbine blade cooling
US11199364B2 (en) Heat exchanger
US2384088A (en) Fan cooling system
US2518498A (en) Propulsion system for aircraft
US20230055244A1 (en) Motor cooling system
US2206417A (en) Cowling for aircraft engines
JP6413509B2 (en) Aircraft electric drive unit cooling system
KR102613732B1 (en) Heat exchanger and airplane comprising the same
CN210919221U (en) Controllable heat abstractor of agricultural plant protection unmanned aerial vehicle engine temperature
US2182054A (en) Air cooled engine on aircraft
WO2010033994A2 (en) Thrust engine