СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ПРИБОРНОГО ОТСЕКА СКОРОСТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
COOLING SYSTEM OF HIGH-SPEED AIRCRAFT INSTRUMENTATION COMPARTMENT

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.