Preview

Вопросы радиоэлектроники

Расширенный поиск

О МАТЕРИАЛАХ ТЕРМОЭМИССИОННОЙ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

https://doi.org/10.21778/2218-5453-2018-7-89-95

Полный текст:

Аннотация

В настоящей статье приведены расчетные оценки эффекта от применения разрабатываемого в БГТУ «ВОЕНМЕХ» термоэмиссионного способа охлаждения (ТСО) лопаток турбин (ЛТ) газотурбинных преобразователей (ГП) космических летательных аппаратов (КЛА) радиоэлектронного дистанционного зондирования Земли. Актуальность разработки ТСО подтверждается тем, что сейчас в РФ ведется разработка платформы КЛА с энергетической установкой, в основу которого положен принцип газотурбинного преобразования. Однако из-за низкой надежности его основных элементов - лопаток турбин - в рабочих условиях приходится снижать температуру в установке, что снижает КПД и увеличивает массу и габариты КА в целом. Это означает, что с учетом возможностей современных средств выведения сокращаются возможности по оснащению КА радиоэлектронной аппаратурой и снижаются характеристики КЛА с радиоаппаратурой в целом. Для улучшения этих характеристик необходимо повышение надежности лопаток турбин и повышение на данной основе температуры ГП, его КПД с одновременным снижением массы и габаритов. Но в данном случае предполагается, что лопатки турбины будут выполнены из керамических материалов, функционирующих в среде инертных газов, нагретых от бортового источника тепловой энергии. Одной из проблем при этом является возникновение температурных градиентов, напряжений и деформаций, что может привести к возникновению трещин. Однако если выполнить керамические лопатки из металлоподобных соединений (бориды, карбиды, сплавы боридов и карбидов) с применением ТСО, то появляется возможность существенного (более чем в два раза) снижения как температуры ЛТ, так и температурных перепадов и напряжений в конструкции ЛТ. В статье также показано, что снижение температурных напряжений в конструкции горячих элементов при эквивалентной тепловой нагрузке достигается за счет фундаментальных свойств термоэлектронной эмиссии, а именно благодаря зависимости интенсивности термоэлектронной эмиссии и электронного охлаждения от температуры.

Об авторах

А. В. Колычев
Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова
Россия

старший преподаватель, старший научный сотрудник

190005,  Санкт‑Петербург,  ул.  1‑я  Красноармейская,  д. 1,  тел.: 8 (911) 996‑54‑16



В. А. Керножицкий
Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова
Россия

доцент, профессор кафедры систем управления и компьютерных технологий

190005,  Санкт‑Петербург,  ул. 1‑я Красноармейская, д. 1, тел.: 8 (921) 952‑75‑24



А. А. Левихин
Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова
Россия

зав. кафедрой А8 «Двигатели и энергоустановки ЛА»

190005,  Санкт‑Петербург,  ул.  1‑я  Красноармейская,  д. 1, тел.: 8 (905) 287‑13‑56



Список литературы

1. Патент на изобретение РФ № 2573551. МПК F02C7/12 (2006.1). Способ охлаждения лопаток турбины газотурбинной установки / Колычев А. В., Керножицкий В. А. Заявитель и правообладатель: БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Колычев А. В., Керножицкий В. А. Заявка № 2014121444; заявл. 27.05.2014, опубл. 20.01.2016. Бюл. № 2.

2. Патент на изобретение РФ № 2578387. МПК F02C7/12 (2006.1). Устройство охлаждения лопаток турбин газотурбинных установок / Колычев А. В., Керножицкий В. А. Заявитель и правообладатель: БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Колычев А. В., Керножицкий В. А. Заявка № 2014121449; заявл. 27.05.2014, опубл. 27.03.2016. Бюл. № 9.

3. Колычев А. В., Керножицкий В. А. Термоэмиссионный способ и устройство охлаждения лопаток турбин газотурбинных преобразователей космических аппаратов с длительным сроком активного существования // Журнал «Исследования наукограда» 2017. Т. 1. № 2 (20). С. 55–60.

4. Коротеев А. С., Акимов В. Н., Гафаров А. А. Создание и перспективы применения космической ядерной энергетики в России // Общероссийский научно-технический журнал «Полет». 2007. № 7. С. 3–15.

5. Ушаков Б. А., Никитин В. Д., Емельянов И. Я. Основы термоэмиссионного преобразования энергии. М.: Атомиздат, 1974. 288 с.

6. Квасников Л. А., Кайбышев В. З., Каландаришвили А. Г. Рабочие процессы в термоэмиссионных преобразователях ядерных энергетических установок. М.: Изд-во МАИ, 2001. 240 с.

7. Термоэмиссионные преобразователи и низкотемпературная плазма / под ред. Б. Я. Мойжеса, Г. Е. Пикуса. М.: Наука, 1973. 480 с.

8. Стаханов И. П., Черновец В. Е. Физика термоэмиссионных преобразователей. М.: Энергоатомиздат, 1985. 208 с.

9. Фоменко В. С. Эмиссионные свойства материалов. Киев: Наукова думка, 1981. 338 с.

10. Wilson V. C., Podkulski S. P. Characteristics of a thermionic converter with a chloride vapor deposited tungsten emitter (110) and a nickel collector. NASA contractor report CR-1416. Published by: US National Aeronautics And Space Administration, Publisher Location: Washington DC, USA, 90 p.

11. Высокоэффективный эмиттер электронов на основе гексаборида лантана / В. С. Кресанов, Н. П. Малахов, В. В. Морозов и др. М.: Энергоатомиздат, 1987. 152 с.

12. Высокотемпературный керамический композиционный материал, устойчивый при длительной эксплуатации до 2000 °C с многоуровневой комплексной системой защиты / Д. В. Гращенков, Н. Е. Щеголева, Е. П. Симоненко, Г. В. Ермакова // Энциклопедический справочник. 2011. № 8. С. 25–28.

13. Руднев А. М., Дикий К. Л. Повышение жаропрочности керамических материалов путем создания волокнистых структур // Вiсник СевНТУ. 2011. № 119. С. 50–53.

14. Прямилова Е. Н., Пойлов В. З., Лямин Ю. Б. Термохимическая стойкость керамики на основе боридов циркония и гафния // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. 2014. № 4. С. 55–67.

15. Варрик Н. М., Ивахненко Ю. А., Максимов В. Г. Оксид-оксидные композиционные материалы для газотурбинных двигателей (обзор) // Труды ВИАМ. М.: Изд-во «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», 2014. № 8. С. 3–21.

16. Биргер И. А., Шорр Б. Ф., Иосилевич Г. Б. Расчет на прочность деталей машин: справочник. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1993. 640 с.


Для цитирования:


Колычев А.В., Керножицкий В.А., Левихин А.А. О МАТЕРИАЛАХ ТЕРМОЭМИССИОННОЙ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ. Вопросы радиоэлектроники. 2018;(7):89-95. https://doi.org/10.21778/2218-5453-2018-7-89-95

For citation:


Kolychev A.V., Kernozhitskiy V.A., Levikhin A.A. ABOUT MATERIALS OF THE THERMOEMISSION COOLING SYSTEM OF BLADES OF TURBINES OF GAS TURBINE CONVERTERS OF AEROSPACE CRAFTS OF RADIO-ELECTRONIC REMOTE SENSING OF THE EARTH. Issues of radio electronics. 2018;(7):89-95. (In Russ.) https://doi.org/10.21778/2218-5453-2018-7-89-95

Просмотров: 91


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2218-5453 (Print)
ISSN 2686-7680 (Online)