СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ПРИБОРНОГО ОТСЕКА СКОРОСТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ Российский патент 2020 года по МПК B64C1/38 B64G1/50 

Изобретение относится к жидкостному охлаждению машин и двигателей и может быть использована для обеспечения теплового режима приборных отсеков скоростных летательных аппаратов (ЛА).

Высокие скорости полета скоростных ЛА сопровождаются интенсивным аэродинамическим нагревом конструкции отсеков, в том числе и приборных. Обеспечение допустимых температурных условий для функционирования аппаратуры производится как защитой конструкции отсека от внешних теплопритоков путем установки на корпус приборного отсека теплоизоляции, так и использованием активных систем охлаждения.

При этом актуальной является задача обеспечения допустимого теплового режима аппаратуры приборных отсеков, а также уменьшения объема и массы системы охлаждения.

Предложенное техническое решение распространяется только на системы охлаждения негерметичных аппаратурных отсеков скоростных ЛА при автономном полете (АП) в стратосфере в течение нескольких десятков минут с интенсивным аэродинамическим нагревом обшивки ЛА до 1200°С.

Известна система тепловой защиты радиоэлектронной аппаратуры сверхзвукового ЛА (а.с. №1840522,2007, B64G 9/00).

Существенными признаками предлагаемого изобретения, совпадающими с признаками прототипа, являются следующие:

- резервуар с теплоносителем, сообщающийся через регулирующий клапан с испарителем, находящимся в тепловом контакте с охлаждаемой аппаратурой;

- испаритель через ряд элементов системы сообщается с забортным пространством.

Приведенные выше системы охлаждения аппаратурного отсека имеют следующие недостатки:

- герметичные аппаратурные отсеки имеют значительно большую массу, чем негерметичные;

-СОТР имеет повышенную массу и пониженную надежность, т.к. содержит дополнительные системы (регулятор давления или мембранный клапан) для связи с атмосферой;

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение является уменьшение массы аппаратурного отсека и системы охлаждения бортовой аппаратуры с одновременным повышением надежности работы системы охлаждения.

Для решения поставленной технической задачи по охлаждению негерметичного приборного отсека эффективно реализуется при установке теплозащиты от воздействия аэродинамического нагрева и системой активного охлаждения испарительного типа. В качестве хладагента может быть использована спиртоводная смесь.

Температура кипения спирта зависит от атмосферного давления.

Так, например, температура кипения этилового спирта 78°С при атмосферном давлении 760 мм.рт.ст., а при пониженном атмосферном давлении 10 мм.рт.ст. происходит испарение (кипение) паров спирта с температурой минус 9°С.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения является то, что при достижении критичной температуры свыше 50°С на поверхности приборов в аппаратурном отсеке происходит впрыскивание спиртоводной смеси на аппаратурные блоки и в губчатый пенополиуритан для удержания спиртоводной смеси. Пенополиуретан располагается вокруг аппаратурных блоков и играет роль испарителя. Используемый пенополиуритан выпускается в соответствии с требованиями авиационной промышленности, испытан и рекомендован к применению Всероссийским научно-исследовательским институтом авиационных материалов (ВИАМ). отвечает всем требованиям санитарных, гигиенических и противопожарных норм, обладает повышенной огнезащищенностью и долговечностью, обеспечивает удержание и испарение спиртоводной смеси вокруг блоков приборного отсека и позволяет более равномерно снимать повышение температуры, тем самым увеличивая время охлаждения.

Теплозащита приборного отсека имеет дополнительно отражающий зеркальный экран с малым коэффициентом поглощения инфракрасного нагрева и высоким коэффициентом излучения.

Система охлаждения приборного отсека, представленная на фиг. 1, работает следующим образом.

Приборы располагаются в теплоизолирующем корпусе приборного отсека с зеркальным экраном 1. По команде температурного датчика срабатывает кусковой пироклапан 2 вскрытия магистрали наддува емкости с азотом 3. Из емкости с хладагентом 4 спиртоводная смесь за счет избыточного давления начинает поступать по трубопроводам через форсунки (дюзы) впрыскивания хладагента 5 на охлаждаемые блоки аппаратуры приборного отсека 6 и губчатый испаритель из пенополиуритана 7. Из-за пониженного давления в негерметичном приборном отсеке на высоте полета ЛА происходит испарение паров спирта с пониженной температурой. Чем меньше пониженное давление в приборном отсеке, тем ниже температура испарения и выше эффективность охлаждения.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными обеспечивается допустимый тепловой режим аппаратуры приборных отсеков ЛА, а также уменьшение объема и массы системы охлаждения ЛА.

Из-за пониженного давления в негерметичном приборном отсеке на высоте полета ЛА происходит испарение паров спирта с пониженной температурой. Чем меньше пониженное давление в приборном отсеке, тем ниже температура испарения и выше эффективность охлаждения.

Изобретение относится к жидкостному охлаждению машин и двигателей и может быть использовано для обеспечения теплового режима приборных отсеков скоростных летательных аппаратов (ЛА). Техническое решение распространяется только на системы охлаждения негерметичных аппаратурных отсеков скоростных ЛА при автономном полете в стратосфере в течение нескольких десятков минут с интенсивным аэродинамическим нагревом обшивки ЛА до 1200°C. Спиртоводяная испарительная система охлаждения приборного отсека состоит из теплоизолирующего корпуса приборного отсека с зеркальным экраном, губчатого испарителя из пенополиуретана, форсунок впрыскивания хладагента, емкости с хладагентом, пускового пироклапана и емкости наддува с азотом. Улучшается термостатирование аппаратуры приборных отсеков ЛА, уменьшается объем и снижается масса системы охлаждения. Повышается надежность. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система охлаждения приборного отсека скоростных летательных аппаратов, содержащая теплоизоляцию приборного отсека, емкости с хладагентом и азотом, пусковые пироклапаны, форсунки для впрыскивания хладагента в приборный отсек, отличается тем, что она установлена в негерметичном приборном отсеке.

2. Система охлаждения по п. 1, отличается тем, что в ней установлен испаритель из губчатого пенополиуретана.

3. Система охлаждения по п. 1, отличается тем, что теплозащита приборного отсека имеет дополнительно отражающий зеркальный экран с малым коэффициентом поглощения инфракрасного нагрева и высоким коэффициентом излучения.