Система подготовки и подачи воздуха в отсеки летательного аппарата

 

Изобретение относится к самолетостроению, а именно к системам для обогрева или охлаждения кабины экипажа и приборных отсеков. Система содержит трубопроводы горячего, холодного и смешанного воздуха, делитель потока холодного воздуха и гаситель давления горячего воздуха. Делитель потока холодного воздуха образует в полости трубопровода холодного воздуха центральный проточный и периферийный каналы, соединенные с трубопроводом подачи смешанного воздуха в отсеки. Гаситель давления горячего воздуха охватывает снаружи трубопровод холодного воздуха и содержит последовательно расположенные первые кольцевой и конфузорный каналы, вторые кольцевой и конфузорный каналы. Первый конфузорный канал содержит конфузорные сопла, расположенные под углом к продольной оси трубопровода. Изобретение позволяет повысить надежность системы путем исключения запирания в зоне смешения холодного воздуха горячим. 3 ил.

Изобретение относится к самолетостроению, а именно к системам подготовки и подачи воздуха для обогрева или охлаждения кабины экипажа и приборных отсеков радио- и электрооборудования.

Известна система наддува кабины экипажа самолета, содержащая магистраль отбора воздуха от двигателя, магистраль холодного воздуха с размещенными в ней воздухо-воздушным радиатором и турбохолодильником, магистраль горячего воздуха, магистраль подачи смешанного воздуха в кабину, регулятор давления воздуха в кабине (см. книгу Самолеты МиГ-19С и МиГ-19СВ. Книга 111. Конструкция самолета, с.185, фиг. 196. М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1959. Рассекречено согласно приказу Главкома ВВС от 18.08.60 0054).

Известная система обеспечивает наддув, вентиляцию и регулирование температуры воздуха в кабине самолета истребителя. Подготовка воздуха для подачи его в кабину экипажа осуществляется путем смешения охлажденного воздуха из магистрали холодного воздуха и горячего воздуха из магистрали горячего воздуха, при этом подача горячего воздуха осуществляется по трубопроводу, площадь проходного сечения которого на порядок меньше площади проходного сечения трубопровода холодного воздуха. При этом давление горячего воздуха значительно выше давления холодного воздуха.

Кабину экипажа с присоединенным к ней трубопроводом смешенного воздуха, соединенным с трубопроводом холодного воздуха, можно рассматривать как единый ресивер, в котором поддерживается давление на величину 0,2...0,3 кгс/см² выше, чем в атмосфере. Подача в этот ресивер горячего воздуха от двигателя в зону смешения горячего и холодного воздуха происходит под высоким давлением, что создает сверхкритический перепад давления, приводящий к возникновению сверхзвукового скачка уплотнения, запирающего поток холодного воздуха. При этом в кабину подается преимущественно горячий воздух и температура воздуха в кабине возрастает выше значений, при которых обеспечиваются комфортные условия жизнедеятельности.

Эта система наддува кабины, как наиболее близкое по технической сущности к предлагаемой системе подготовки и подачи воздуха, принята за ближайший аналог.

Недостатком известной системы является ее низкая надежность из-за возможности запирания в зоне смешения холодного воздуха горячим, что приводит к подаче в отсеки горячего воздуха.

Изобретением решается задача, направленная на достижение следующего технического результата, - повышение надежности системы путем исключения запирания в зоне смешения холодного воздуха горячим.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в системе подготовки и подачи воздуха в отсеки летательного аппарата, содержащей трубопроводы горячего и холодного воздуха с соответствующими регулирующими заслонками, сообщенные с трубопроводом подачи в отсеки смешенного воздуха, она снабжена делителем потока холодного воздуха, выполненным в виде выходного патрубка, установленного в полости трубопровода холодного воздуха, частично выступающего за его конец и образующего в полости трубопровода холодного воздуха центральный проточный и периферийный каналы, и гасителем давления горячего воздуха, выполненным в виде патрубка, охватывающего снаружи трубопровод холодного воздуха, частично выступающего за его конец и формирующего чередующиеся по направлению движения воздуха первый и второй кольцевые, первый и второй конфузорные каналы, при этом первый кольцевой канал сообщен с трубопроводом горячего воздуха, выход второго конфузорного канала соединен с трубопроводом подачи в отсеки смешенного воздуха, а в первом конфузорном канале сформированы конфузорные сопла, расположенные под углом к продольной оси трубопровода холодного воздуха.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема системы подготовки и подачи воздуха в отсеки летательного аппарата, на фиг.2 - узел 1 на фиг.1, на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

Система подготовки и подачи воздуха в отсеки летательного аппарата содержит магистраль 1 отбора воздуха от двигателя 2, трубопровод 3 горячего воздуха, трубопровод 4 холодного воздуха, с установленными в нем радиатором 5 воздухо-воздушным и турбохолодильником 6, регулирующие заслонки 7 и 8, соответственно горячего и холодного воздуха, обратные клапаны 9, трубопровод 10 подачи в отсеки смешанного воздуха.

Система снабжена делителем потока холодного воздуха, который выполнен в виде выходного патрубка 12, установленного в полости трубопровода 4 холодного воздуха, частично выступает за его конец и образует в полости трубопровода 4 холодного воздуха центральный проточный канал 13 и периферийный канал 14. Выходной патрубок закреплен в полости трубопровода 4 с помощью спиц 15.

Система также снабжена гасителем давления горячего воздуха, выполненным в виде патрубка 16, охватывающего снаружи трубопровод 4 холодного воздуха, частично выступающего за его конец и формирующего по направлению движения воздуха первый 17 и второй 18 кольцевые и первый 19 и второй 20 конфузорные каналы.

Первый 17 кольцевой и первый 19 конфузорный каналы образованы патрубком 16 и законцовкой трубопровода 4 холодного воздуха, второй 18 кольцевой и второй 20 конфузорный каналы образованы выступающими за конец трубопровода 4 холодного воздуха частями патрубка 16 и патрубка 12.

Первый 17 кольцевой канал сообщен с трубопроводом 3 горячего воздуха, выход второго 20 конфузорного канала соединен со входом трубопровода 10 подачи в отсеки смешанного воздуха.

В первом 19 конфузорном канале с помощью разделительных перегородок 22 сформированы конфузорные сопла 23, расположенные под углом к продольной оси трубопровода холодного воздуха.

Система подготовки и подачи воздуха в отсеки летательного аппарата функционирует следующим образом.

При отсутствии необходимости подмеса горячего воздуха к холодному воздуху, то есть при закрытой заслонке 7 в трубопровод 10 смешанного воздуха поступает только холодный воздух через центральный проточный канал 13 и периферийный канал 14.

При необходимости подмеса горячего воздуха, открывают заслонку 7 горячего воздуха. Горячий воздух, отбираемый от двигателя 2 летательного аппарата, по магистрали 1 отбора горячего воздуха от двигателя поступает в радиатор 5 воздухо-воздушный на охлаждение, а затем на вход в турбину турбохолодильника 6, где происходит его расширение с дальнейшим понижением температуры и давления до значений, необходимых для подачи в отсеки или на смешение с горячим воздухом. Скорость холодного воздуха в трубопроводе 4 при этом резко снижается, в связи с чем проходное сечение трубопровода 4 холодного воздуха за турбохолодильником 6 увеличено в 4...5 раз по сравнению с проходным сечением трубопровода холодного воздуха до входа в турбохолодильник 6.

Горячий воздух из магистрали 1 по трубопроводу 3 горячего воздуха под высоким давлением поступает в первый 17 кольцевой канал, затем перетекает в конфузорные сопла 23, первого 19 конфузорного канала, в которых происходит расширение горячего воздуха, а следовательно снижение его температуры, давления и возрастание скорости горячего потока до скорости звука при выходе из конфузорных сопел 23.

На выходе из конфузорных сопел 23 давление горячего воздуха все еще выше давления холодного воздуха. За выходами конфузорных сопел 23 происходит дальнейшее расширение горячего воздуха в косом срезе "Г", расположенном во втором 18 кольцевом и втором 20 конфузорном каналах, в которых происходит выравнивание давления горячего и холодного воздуха с одновременным эжектированием холодного воздуха горячим воздухом. При этом запирание холодного воздуха, поступающего на смешение через центральный проточный канал 13 и периферийный канал 14 горячим воздухом, поступающим из конфузорных сопел 23 полностью исключено.

Кроме того, периферийный канал 14 работает как газовый эжектор, отсасывая воздух с выхода турбины турбохолодильника 6, повышая его производительность и кпд.

Так как конфузорные сопла 23 расположены под углом к оси трубопровода 4 холодного воздуха, поток горячего воздуха закручивается и после попадания его в трубопровод 10 смешенного воздуха на некотором протяжении продолжает вращаться в пристенной зоне трубопровода 10. обеспечивая плавное, постепенное перемешивание холодного и горячего воздуха.

Формула изобретения

Система подготовки и подачи воздуха в отсеки летательного аппарата, содержащая трубопроводы горячего и холодного воздуха с соответствующими регулирующими заслонками, сообщенные с трубопроводом подачи в отсеки смешанного воздуха, отличающаяся тем, что она снабжена делителем потока холодного воздуха, выполненным в виде выходного патрубка, установленного в полости трубопровода холодного воздуха, частично выступающего за его конец и образующего в полости трубопровода холодного воздуха центральный проточный и периферийный каналы, по которым холодный воздух поступает в трубопровод подачи смешанного воздуха в отсеки, и гасителем давления горячего воздуха, выполненным в виде патрубка, охватывающего снаружи трубопровод холодного воздуха и частично выступающего за его конец и формирующего последовательно расположенные по направлению движения горячего воздуха первый кольцевой канал, первый конфузорный канал, второй кольцевой канал и второй конфузорный канал, при этом первый кольцевой канал сообщен с трубопроводом горячего воздуха, выход второго конфузорного канала соединен с трубопроводом подачи в отсеки смешанного воздуха, а в первом конфузорном канале сформированы конфузорные сопла, расположенные под углом к продольной оси трубопровода холодного воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3