Способ работы транспортного средства с системой активного управления пограничным слоем

 

Использование: в авиастроении, ракетной технике, транспортном и энергетическом машиностроении. Сущность изобретения: отбираемое с обтекаемых поверхностей транспортного средства рабочее тело включается в термодинамический цикл энергетической установки, содержащей кроме основного еще вспомогательный контур. Основной контур является утилизационным для системы активного управления пограничным слоем и вспомогательного контура. Энергия из вспомогательного контура передается вместе с рабочим телом в основной контур. Сжатие рабочего тела в компрессоре системы активного управления пограничным слоем производится за счет части полезной энергии основного контура. В результате повышаются экономичность, надежность работы и снижается вес транспортного средства, осуществляющего данный способ. 2 ил.

Изобретение относится к авиастроению, ракетной технике, транспортному и энергетическому машиностроению.

Известен способ работы транспортного средства, включающий отбор рабочего тела с поверхностей транспортного средства, сжатие его в компрессоре системы ламинаризации, подачу рабочего тела во вспомогательную энергетическую установку, сжатие, нагрев и расширение его, передачу энергии из вспомогательной энергетической установки на сжатие рабочего тела в компрессоре системы ламинаризации [1] Для транспортного средства, работающего по способу [1] характерны высокие экономичность и надежность работы, а также повышенный вес.

В качестве прототипа выбран способ работы транспортного средства с системой активного управления пограничным слоем, включающий отбор рабочего тела с поверхностей транспортного средства и сжатие его в компрессоре системы активного управления пограничным слоем, сжатие рабочего тела в компрессоре основного контура, нагрев и расширение с получением полезной энергии, отбор части сжатого в компрессоре основного контура рабочего тела [2] Для прототипа также характерны невысокие экономичность, надежность работы и повышенный вес.

Целью изобретения является повышение экономичности, надежности работы и снижение веса транспортного средства, работающего по данному способу.

Цель достигается тем, что дополнительно осуществляют сжатие, нагрев и расширение во вспомогательном контуре отобранной из компрессора основного контура части сжатого рабочего тела, возврат отобранной части рабочего тела в основной контур с последующим его нагревом и/или расширением вместе с рабочим телом основного контура, отбор из основного контура части полученной полезной энергии для осуществления сжатия компрессором системы активного управления пограничным слоем и подачу сжатого в этом компрессоре рабочего тела для сжатия в компрессоре основного контура.

Экономичность повышается за счет выработки энергии во вспомогательном контуре, утилизации основным контуром тепла газов вспомогательного контура и энергии диссипации из проточной части компрессора системы активного управления пограничным слоем. Надежность работы увеличивается за счет снижения максимальных локальных температур в камере сгорания основного контура и повышения равномерности температурного поля на ее выходе, а также вследствие снятия жесткого ограничения на расход отсасываемого рабочего тела, снижения требований к точности выполнения отверстий на поверхностях транспортного средства. Снижение веса основного контура при использовании в нем лопаточных машин обусловлено передачей в него энергии вспомогательного контура, разгрузкой турбины газогенератора и увеличением ее частоты вращения при сохранении параметра напряжений в лопатках турбины.

На фиг. 1 и 2 приведены две схемы энергетической установки с системой активного управления пограничным слоем, при этом на фиг.1 приведена схема энергетической установки, которая может принадлежать самолету, крылатой ракете, тепловозу и т.д. на фиг.2 схема энергетической установки, которая может быть использована на самолете с поршневым двигателем, автомобиле, катере и т.д.

Способ осуществляется следующим образом.

Через отверстия 1 отбирается рабочее тело с поверхностей транспортного средства. В компрессоре 2 системы активного управления пограничным слоем рабочее тело сжимается и подается в проточную часть компрессора 3 основного контура энергетической установки. При большом расходе рабочего тела через компрессор 2 дополнительный расход рабочего тела из окружающего пространства через компрессор 3 может быть равен нулю. В компрессоре 3 рабочее тело сжимается. Из его проточной части производится отбор рабочего тела во вспомогательный контур энергетической установки. В нем в общем случае рабочее тело охлаждается в теплообменнике 4, сжимается в компрессоре 5, нагревается в камере 6 сгорания и расширяется в турбине 7. Возвращенное в основной контур рабочее тело нагревается в камере 8 сгорания или/и расширяется в турбине 9. В схеме установки, показанной на фиг.2, функции компрессора 3, камеры 8 сгорания и турбины 9 выполняет двигатель внутреннего сгорания, а функции компрессора 5, камеры 6 сгорания и турбины 7 свободно-поршневой генератор газа или свободно-поршневой дизель-компрессор. Выделенная полезная энергия в основном контуре передается нагрузке 10.

Устройство, реализующее способ (фиг.1), включает отверстия 1 на поверхностях транспортного средства, подключенные к компрессору 2 системы активного управления пограничным слоем. Компрессор 2 соединен выходом с проточной частью компрессора 3 основного контура. Промежуточное сечение компрессора 3 через теплообменник 4 подключено к компрессору 5 вспомогательного контура, который через полости камеры 6 сгорания и турбины 7 связан с камерой 8 сгорания основного контура. Входным сечением камера 8 сгорания соединена с выходом компрессора 3, а выходным сечением с входом в турбину 9. В схеме установки, изображенной на фиг. 2, устройства 5, 8 и 9 сжатия, нагрева и расширения объединены в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. Полезная нагрузка 10 подключена к валу основного контура.

Формула изобретения

СПОСОБ РАБОТЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С СИСТЕМОЙ АКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ, включающий отбор рабочего тела с поверхностей транспортного средства и сжатие его в компрессоре системы активного управления пограничным слоем, сжатие рабочего тела в компрессоре основного контура, нагрев и расширение с получением полезной энергии, отбор части сжатого в компрессоре основного контура рабочего тела, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют сжатие, нагрев и расширение во вспомогательном контуре отобранной из компрессора основного контура части сжатого рабочего тела, возврат отобранной части рабочего тела в основной контур с последующим его нагревом и/или расширением вместе с рабочим телом основного контура, отбор из основного контура части полученной полезной энергии для осуществления сжатия компрессором системы активного управления пограничным слоем и подачу сжатого в этом компрессоре рабочего тела для сжатия в компрессоре основного контура.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2