×
25.08.2017
217.015.c2d1

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ТОПЛИВА ИЗ БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к выработке топлива из бака летательного аппарата. Способ выработки топлива из бака летательного аппарата, оснащенного капиллярным заборным устройством, заключается в том, что выработку топлива из бака проводят через капиллярное заборное устройство до объема остатка топлива в баке. Объем остатка топлива определяется удерживающей способностью и гидравлическим сопротивлением капиллярного фазового разделителя. В процессе выработки топлива уменьшают объем КЗУ так, чтобы его высота над уровнем топлива в баке в направлении действия перегрузки () была меньше высоты гидростатического столба, удерживаемого силами поверхностного натяжения капиллярного фазового разделителя (). Изобретение позволяет обеспечить минимальный остаток при выработке топлива из бака в условиях эксплуатации летательного аппарата. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам выработки топлива из бака высокоманевренного летательного аппарата (ЛА), использующего капиллярные заборные устройства (КЗУ).

Известны способы выработки топлива из бака ЛА, основанные на использовании различных физических принципов: механического (инерционные, эластичные и металлические разделители газовой и жидкой фаз и др.), капиллярного (сеточные и пористые фазоразделители), комбинированного (сочетание механического и капиллярного способов) и другие, реализованные в различных устройствах.

Известны способы выработки топлива из бака ЛА с использованием эластичных мешков, металлических диафрагм и сильфонов (Козлов Α.Α., Новиков В.Н., Соловьев Е.В. Системы питания и управления жидкостных ракетных двигательных установок. М.: Машиностроение, 1988. С. 291. Рис. 4.15, 4.16, 4.17). Они обеспечивают высокую степень выработки топлива, но практически неприменимы в конструкциях ЛА, имеющих сложную (кольцевую и т.п.) форму бака, например, в ЛА с прямоточным воздушно-реактивным двигателем с центральным воздухозаборником, внутренние полости бака которых загромождены агрегатами и транзитными трубопроводами.

Широкое применение в ЛА нашли инерционные заборные устройства (Козлов Α.Α., Новиков В.Н., Соловьев Е.В. Системы питания и управления жидкостных ракетных двигательных установок. М.: Машиностроение, 1988. С. 290. Рис. 4.13, 4.14). Основным недостатком этих устройств является низкая чувствительность к воздействию малых и нечувствительность к нулевым перегрузкам, которые имеют место при маневрировании ЛА, что приводит к нарушению сплошности потока топлива на входе в маршевый двигатель (МД).

Капиллярный способ выработки топлива нашел применение в космической технике (Капиллярные системы отбора жидкости из баков космических летательных аппаратов / В.В. Багров [и др.]. Под ред. проф. В.М. Поляева. М.: УНПЦ «Энергомаш», 1997), а также в атмосферных ЛА (Пневмогидравлические системы двигательных установок с жидкостными ракетными двигателями / В.Н. Челомей [и др.]. М.: Машиностроение, 1978. С. 26. Рис. 27). Вместе с тем, основным недостатком этого способа является существенная зависимость удерживающей способности КЗУ от перегрузок и изменения физических свойств топлива при изменении (росте) температуры в полете, характерном для функционирования атмосферных ЛА.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, реализованный в комбинированной инерционно-капиллярной системе выработки топлива, представленной в патенте РФ №2497724, который рассматривается в качестве ближайшего аналога. Расходный отсек бака (последний по выработке в баке) разделен на две соединенные последовательно емкости. В последней из них по выработке установлено КЗУ, в предыдущей - инерционные переливные устройства. Инерционные переливные устройства обеспечивают перелив топлива в емкость с КЗУ без газовых включений при воздействии перегрузок в процессе маневрирования ЛА. При смене знака перегрузок сплошность потока на входе в МД обеспечивается КЗУ. Преимущество такого способа выработки топлива заключается в том, что он может быть применен в баке сложной конфигурации, в том числе и в баке кольцевого сечения, внутри которого располагаются агрегаты системы наддува и магистральные трубопроводы.

Недостатком такого способа является то, что остаток топлива в емкости, в которой установлено КЗУ, зависит от размера КЗУ и значительно увеличивается при увеличении перегрузки и увеличении температуры топлива за счет уменьшения коэффициента удерживающей способности (КУС) КЗУ. В первом случае увеличение перегрузки приводит к пропорциональному увеличению давления гидростатического столба, а во втором - увеличение температуры приводит к уменьшению коэффициента поверхностного натяжения топлива. Для многих современных высокоманевренных ЛА характерным является высокий градиент роста температуры топлива от начала до конца полета из-за аэродинамического нагрева. Размер КЗУ ограничивается при этом характерными размерами отсека, где оно расположено, и необходимостью обеспечения минимального значения гидравлического сопротивления КЗУ (максимальной площади поверхности капиллярного фазового разделителя (КФР)) в начале полета в условиях низких температур.

На представленных графических материалах изображено: фиг. 1 - схема топливного бака с КЗУ, фиг. 2 - порядок выработки топлива из бака при наличии КЗУ изменяемого объема, фиг. 3 - уменьшение остатка топлива при использовании предлагаемого способа.

Отличительной особенностью заявленного способа является то, что в процессе выработки топлива уменьшают объем КЗУ так, чтобы его высота над уровнем топлива в баке в направлении действия перегрузки hст была меньше высоты гидростатического столба, удерживаемого силами поверхностного натяжения КФР :

а также то, что в процессе выработки топлива для уменьшения объема используют неуравновешенные силы объемного сжатия при появлении перепада давления между внутренней полостью КЗУ, расположенной над уровнем топлива, и газовой полостью бака (фиг. 1), возникающие при выполнении системы неравенств:

где mпр - приведенная масса подвижной части конструкции КЗУ, n - модуль вектора суммарной перегрузки, g - ускорение свободного падения, ρ - плотность топлива, х - величина перемещения конструкции КЗУ в процессе уменьшения объема относительно исходного состояния, x∈[0;хmах], xmax - перемещение конструкции КЗУ при максимальном уменьшении объема, Q - объемный расход топлива из бака, xΣ - перемещение поверхности раздела «газ-топливо» в баке относительно исходного положения конструкции КЗУ, Sэф - эффективная площадь КЗУ в направлении вектора суммарной перегрузки, - приведенный коэффициент жесткости конструкции КЗУ, , сКЗУ - коэффициент жесткости, ΔV(x) - объем конструкции КЗУ, расположенный над уровнем топлива, КУС - коэффициент удерживающей способности КФР, Δpсум - суммарные потери напора топлива на КФР, учитывающие гидравлические потери, потери на воздействие вибраций и динамические потери.

Технической задачей изобретения является уменьшение остатка топлива в баке по сравнению с ближайшим аналогом. Решение задачи достигается путем уменьшения объема КЗУ в процессе выработки топлива и использования для этого неуравновешенных сил объемного сжатия, возникающих и воздействующих на конструкцию КЗУ при появлении перепада давления между внутренней полостью КЗУ, расположенной над уровнем топлива, и газовой полостью бака.

Оценим условия, определяющие возможность реализации способа. Введем неподвижную систему координат (СК) ОХ, х∈[0;хmах], представленную на фиг. 2 (использованы обозначения: «г» - газовая фаза (газ наддува), «т» - жидкая фаза (топливо), Σ - поверхность раздела «газ-топливо»), в которой x - величина перемещения конструкции КЗУ в процессе уменьшения объема относительно исходного состояния, xmax - перемещение конструкции КЗУ при максимальном уменьшении объема, xΣ - координата уровня топлива в баке относительно начала СК. Определим координату hст - текущее значение высоты удерживаемого столба топлива, hст≥0, которая отсчитывается от подвижной части конструкции КЗУ. На фиг. 2 обозначены: Нmах - высота конструкции КЗУ в исходном состоянии, Н - текущее значение высоты конструкции КЗУ.

Без ограничений общности рассматривается случай уменьшения объема конструкции КЗУ в направлении вектора суммарной перегрузки. Получим систему неравенств (2). Запишем проекцию уравнения движения подвижной части конструкции КЗУ на ось ОХ, пренебрегая силой трения, возникающей при движении массы топлива по сетчатой поверхности КФР внутри КЗУ:

где t - время, рг - давление газа наддува, - давление топлива в точке А, FКЗУ - сила сопротивления, обусловленная жесткостью конструкции КЗУ.

Из уравнения (3) следует, что уменьшение объема конструкции КЗУ происходит только в том случае, если выполнено неравенство:

Давление топлива в точке А определяется давлением газа наддува рг и высотой столба топлива hст:

Подставляя формулу (5) в неравенство (4), получаем:

Модуль силы сопротивления FКЗУ определяется по формуле:

где - приведенный коэффициент жесткости, для которого , сКЗУ - коэффициент жесткости.

Положение уровня топлива в баке (поверхности раздела «газ-топливо» Σ) определяется в общем случае объемным расходом топлива Q:

Подставляя формулы (7) и (8) в неравенство (6), окончательно получаем:

Отметим, что сила объемного сжатия появляется только в том случае в процессе уменьшения объема КЗУ, если не нарушена удерживающая способность капиллярного экрана, образуемого топливом и КФР, т.е. выполнено условие:

где КУС=4σ cos θ/dэкв, σ - коэффициент поверхностного натяжения топлива, θ - краевой угол смачивания, dэкв - эквивалентный диаметр КФР.

Неравенства (9) и (10) образуют систему, которая определяет воздействие неуравновешенных сил объемного сжатия на уменьшение объема конструкции КЗУ.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа суммарный остаток топлива зависит от геометрических характеристик КЗУ в баке и может быть уменьшен (при одинаковых значениях КУС, расхода топлива, исходного объема КЗУ (фиг. 3)) на:

- разность объемов топлива (внутри КЗУ) в исходном и конечном состоянии КЗУ;

- разность между объемом топлива в баке (вне КЗУ), соответствующим КУС в исходном состоянии КЗУ, и минимальным объемом топлива в баке, соответствующим минимальному конструктивному объему КЗУ в конечном состоянии.


СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ТОПЛИВА ИЗ БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ТОПЛИВА ИЗ БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ТОПЛИВА ИЗ БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ТОПЛИВА ИЗ БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ТОПЛИВА ИЗ БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ТОПЛИВА ИЗ БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ТОПЛИВА ИЗ БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ТОПЛИВА ИЗ БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ТОПЛИВА ИЗ БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ТОПЛИВА ИЗ БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ТОПЛИВА ИЗ БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ТОПЛИВА ИЗ БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 121-130 of 199 items.
05.09.2018
№218.016.8346

Способ повышения реактивной тяги в турбореактивном двухконтурном двигателе и турбореактивный двухконтурный двигатель для его реализации

Способ повышения реактивной тяги в турбореактивном двухконтурном двигателе включает подачу окислительного и горючего рабочего тела в проточный тракт первого контура, их смесеобразование, сгорание и последующее истечение из него продуктов сгорания с получением механической энергии для вращения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665760
Дата охранного документа: 04.09.2018
07.09.2018
№218.016.8409

Подвижный агрегат для термостатирования и газонасыщения компонентов ракетного топлива и заправки ракетной техники компонентами ракетного топлива

Изобретение относится к наземному оборудованию для изделий ракетно-космической техники. Подвижный агрегат (3) содержит емкость (8) для перевозки компонентов ракетного топлива (КРТ) на высокопроходимой колесной базе (2). Емкость (8) соединена с теплообменником (9) для термостатирования КРТ и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665998
Дата охранного документа: 05.09.2018
07.09.2018
№218.016.8494

Способ оперативной доставки полезной нагрузки

Изобретение относится к авиационно-космической технике. Способ включает выведение космоплана и размещенного на нем гиперзвукового летательного аппарата (ГЛА) с полезной нагрузкой (ПН) на орбиту дежурства. При поступлении команды о доставке ПН в заданный район космоплан спускают в атмосферу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002666011
Дата охранного документа: 05.09.2018
07.09.2018
№218.016.84d8

Способ поддержания состава орбитальной группировки автоматических космических аппаратов

Изобретение относится к эксплуатации группировки, преимущественно автоматических космических аппаратов (КА). Согласно способу комплектуют на Земле целевой КА, предназначенный для замещения неработающего КА (НКА), и сервисный КА. Выводят ракетой-носителем и разгонным блоком указанные КА на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002666014
Дата охранного документа: 05.09.2018
07.09.2018
№218.016.84da

Устройство забора топлива из бака летательного аппарата

Изобретение относится к устройствам забора топлива из бака высокоманевренного летательного аппарата, использующего в системе топливоподачи капиллярные заборные устройства. Устройство забора топлива из бака летательного аппарата представляет собой размещенную в баке тонкостенную оболочку с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002666004
Дата охранного документа: 05.09.2018
07.09.2018
№218.016.84dd

Способ контроля поражения цели крылатой ракетой

Изобретение относится к ракетной технике. В способе контроля поражения цели крылатой ракетой (КР) после выполнения пуска и полета КР по индивидуальной траектории, выбора цели и захода на цель, снятия ступеней предохранения боевого оснащения на заданном расстоянии до цели, задаваемом из условий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002666001
Дата охранного документа: 05.09.2018
28.09.2018
№218.016.8c32

Головка эндопротеза тазобедренного сустава

Изобретение относится к медицине, ортопедии. Головка эндопротеза тазобедренного сустава выполнена из композиционного материала. Материал содержит пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межслоевым расстоянием 3,58…3,62 ангстрема, при общем количестве волокна 20…80%....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002668132
Дата охранного документа: 26.09.2018
28.09.2018
№218.016.8c6d

Ножка эндопротеза тазобедренного сустава

Изобретение относится к медицине, а именно ортопедии. Ножка эндопротеза тазобедренного сустава выполнена из композиционного материала. Материал содержит пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межслоевым расстоянием 3,58……3,62 ангстрема при общем количестве волокна 20……80% и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002668131
Дата охранного документа: 26.09.2018
28.09.2018
№218.016.8c7b

Чашка эндопротеза тазобедренного сустава

Изобретение относится к медицине, ортопедии. Чашка эндопротеза тазобедренного сустава выполнена из композиционного материала. Материал содержит пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межслоевым расстоянием 3,58…3,62 ангстрема, при общем количестве волокна 20…80%....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002668130
Дата охранного документа: 26.09.2018
11.10.2018
№218.016.8f8f

Способ выполнения теплозащитного покрытия аэродинамической поверхности летательного аппарата

Изобретение относится к теплозащите преимущественно гиперзвуковых летательных аппаратов. Способ заключается в разбивке теплозащитного покрытия на плитки и их закреплении на силовом каркасе аэродинамической поверхности (АП). Плитки примыкают друг к другу рядами шириной в одну плитку и высотой от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669147
Дата охранного документа: 08.10.2018
Showing 121-130 of 133 items.
09.10.2019
№219.017.d3be

Устройство позиционного очувствления подвижности пальцев искусственной кисти

Изобретение относится к медицине. Устройство позиционного очувствления подвижности пальцев искусственной кисти содержит основание с продольными пазами, в которые вставлены с возможностью продольного перемещения контактные элементы двух активаторов, кинематически посредством ходовых гаек...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702304
Дата охранного документа: 07.10.2019
24.10.2019
№219.017.d949

Устройство для моделирования гидродинамических процессов в топливном баке космического аппарата

Устройство для моделирования содержит плоский прозрачный контейнер с узкой внутренней полостью, образованной двумя параллельными стенками контейнера, герметично соединенными с боковыми стенками, частично заполненной испытуемой жидкостью, поворотное основание для установки контейнера и механизм...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002703745
Дата охранного документа: 22.10.2019
01.11.2019
№219.017.dc4f

Шахтная установка для передачи тепла на большие расстояния при малых температурных перепадах

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к системам обеспечения теплового режима на основе контурных тепловых труб. Шахтная установка для передачи тепла на большие расстояния при малых температурных перепадах содержит термоэлектрическую батарею и контурную тепловую трубу. Холодный спай...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002704570
Дата охранного документа: 29.10.2019
04.11.2019
№219.017.de74

Композиция для изготовления высокотемпературного теплозащитного напыляемого покрытия

Изобретение относится к теплозащитным покрытиям, предназначенным для защиты узлов и агрегатов, работающих в условиях воздействия аэродинамических и газодинамических тепловых потоков. Композиция для изготовления теплозащитного покрытия включает (мас.ч.) фенолоформальдегидную смолу новолачного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002705081
Дата охранного документа: 01.11.2019
10.11.2019
№219.017.dfdb

Способ обеспечения теплового режима приборного отсека летательного аппарата

Изобретение относится к ракетно-авиационной технике, а более конкретно к обеспечению теплового режима в отсеках. При обеспечении теплового режима приборного отсека в летательном аппарате (ЛА) корпус отсека, включающий две оболочки, выполняют с внутренним расположением герметизирующей оболочки....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002705402
Дата охранного документа: 07.11.2019
21.01.2020
№220.017.f7b4

Способ упрочнения лезвия рабочего органа почвообрабатывающего орудия из высокопрочного чугуна

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения износостойкости и эксплуатационных характеристик лезвий рабочих органов почвообрабатывающих орудий способ упрочнения лезвия рабочего органа почвообрабатывающего орудия из высокопрочного чугуна включает нагрев поверхности тыльной стороны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711391
Дата охранного документа: 17.01.2020
31.01.2020
№220.017.fb83

Устройство позиционного очувствления подвижности пальцев искусственной кисти

Изобретение относится к медицине. Устройство позиционного очувствления подвижности пальцев искусственной кисти содержит основание с продольными пазами, в которые вставлены с возможностью продольного перемещения подпружиненные контактные элементы двух активаторов, соединенные кинематически с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712306
Дата охранного документа: 28.01.2020
28.02.2020
№220.018.06ec

Цифровая система управления пиротехническими средствами

Изобретение относится к инициирующим устройствам для подрыва пиротехнических средств и может быть использовано в системах управления изделий ракетно-космической техники и в авиационных системах. Технический результат - увеличение функциональных возможностей системы, повышение безопасности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002715277
Дата охранного документа: 26.02.2020
24.06.2020
№220.018.2a4a

Корпус несущего топливного бака летательного аппарата и способ его изготовления

Изобретение относится к топливным бакам летательных аппаратов. Корпус несущего топливного бака ЛА состоит из трех основных частей: передней части, средней герметичной, состоящей из корпуса переднего (10) и корпуса заднего (11), задней части, представляющей собой агрегатный отсек (12). Для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002724204
Дата охранного документа: 22.06.2020
16.07.2020
№220.018.32b1

Машина для посадки картофеля на семена с активными грядообразователями

Изобретение относится к сельхозмашиностроению и может быть использовано для формирования гряд взрыхленной почвы с одновременной высадкой проращенного и не проращенного калиброванного картофеля с заданными шагом и глубиной клубней картофеля. Машина для посадки картофеля на семена с активными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726435
Дата охранного документа: 14.07.2020
+ добавить свой РИД