СПОСОБ ЗАЩИТЫ СТЕНОК ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ОТ ТЕПЛОВОГО И ХИМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ГАЗА Советский патент 2014 года по МПК G01M9/00 

Предлагаемое изобретение относится к способу защиты стенок форкамеры газодинамической установки от теплового и химического воздействия высокотемпературного воздуха, в особенности при исследовании условий гиперзвукового полета тел в атмосфере Земли.

Целью изобретения является повышение надежности защиты стенок форкамеры газодинамической установки от химического и теплового воздействия высокотемпературного воздуха и расширение диапазона рабочих значений энтальпии, давления и расхода рабочего потока при заданной величине располагаемой мощности основного источника энергии.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что в качестве исходных компонентов вдуваемого газа применяют закись азота и азот, которые предварительно смешивают при комнатной температуре и через стенки форкамеры вдувают в основной поток воздуха со скоростью, обеспечивающей температуру пристеночного слоя газа не свыше 700 K.

При применении предлагаемого способа вдуваемая смесь, попадая в полость форкамеры при температуре 700 K, образует защитный пристеночный слой, не содержащий практически кислорода, что обеспечивает надежную защиту материала стенок форкамеры от химической эрозии. При увеличении энтальпии, давления или расхода основного воздуха обеспечение надежной тепловой и химической защиты достигается путем увеличения расхода вдуваемого газа, поскольку из пристеночного защитного слоя вдуваемый газ поступает в основной поток высокотемпературного воздуха, смешивается с ним и нагревается до температуры свыше 900-1000 K, в результате чего происходит термическое разложение закиси азота на кислород и азот с выделением большого количества тепла, идущее на увеличение энтальпии рабочего потока без увеличения мощности основного источника энергии.

Способ относится к области газодинамических исследований в сверхзвуковых установках и может применяться при моделировании условий обтеканий тел, движущихся в атмосфере с гиперзвуковыми скоростями. Сущность способа заключается в том, что в основной поток воздуха направляют дополнительный поток газа. В качестве дополнительного газа используется смесь закиси азота и азота, которая получается путем смешивания при комнатной температуре. При этом обеспечивается температура пристеночного слоя газа в форкамере не более 700 K. Технический результат - повышение надежности защиты стенок форкамеры от теплового и химического воздействия высокотемпературного воздуха, а также расширение диапазона значений энтальпии, давления и расхода рабочего потока.

Способ защиты стенок форкамеры газодинамической установки от воздействия высокоэнтальпийного рабочего газа, основанный на вторичном распределенном вдуве газа через стенки форкамеры, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты и расширения рабочих параметров потока, предварительно в камерах нагревания приготавливают газовую смесь с температурой T=300÷600 K, содержащую компоненты, способные вступать в экзотермические реакции, в пропорции, обеспечивающей конечный состав вдуваемого газа после завершения реакций, совпадающий с составом рабочего газа, и подают ее через распределительное устройство к поверхности форкамеры, причем в процессе вдува газовую смесь дополнительно нагревают так, чтобы температура экзотермического разложения достигалась в форкамере.