×
10.08.2015
216.013.695c

УСТРОЙСТВО АКТИВНОЙ ТЕПЛОЗАЩИТЫ И МОДУЛЯЦИИ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГИПЕРЗВУКОВОГО БПЛА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002558525
Дата охранного документа
10.08.2015
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к авиационной и ракетной технике, в частности к активной тепловой защите теплонапряженных передних кромок гиперзвукового беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Устройство активной теплозащиты и модуляции аэродинамического сопротивления гиперзвукового БПЛА содержит теплоноситель и средства формирования теплозащитного слоя. Внутри носовой части БПЛА между его передней кромкой и камерой сгорания силовой установки размещен цилиндрический газоструйный резонатор с системой управляемых клапанов, расположенных на боковой стенке резонатора. Открытый вход резонатора совмещен с передней кромкой БПЛА и направлен навстречу набегающему потоку. На внешней поверхности резонатора установлены контейнер с теплоносителем в виде метангидрата и преобразователь метангидрата в смесь паров воды и метана, которая, находясь под давлением в пульсирующем режиме с частотой более 100 Гц, с помощью системы управляемых клапанов газоструйного резонатора обеспечивает возможность формирования на открытом входе резонатора защитного слоя, предохраняющего переднюю кромку БПЛА от пиковых тепловых нагрузок. Достигается снижение пиковые тепловые нагрузки на элементы конструкции гиперзвукового БПЛА и повышение топливной эффективности его силовой установки. 1 ил.
Основные результаты: Устройство активной теплозащиты и модуляции аэродинамического сопротивления гиперзвукового БПЛА, содержащее теплоноситель и средства формирования теплозащитного слоя, соединенные с системой управления БПЛА, отличающееся тем, что внутри носовой части БПЛА между его передней кромкой и камерой сгорания силовой установки по оси БПЛА размещен цилиндрический газоструйный резонатор с системой управляемых клапанов, расположенных на боковой стенке резонатора, причем открытый вход резонатора совмещен с передней кромкой БПЛА и направлен навстречу набегающему потоку, на внешней поверхности резонатора на его боковых стенках по окружности установлены контейнер с теплоносителем в виде метангидрата и преобразователь метангидрата в смесь паров воды и метана, которая, находясь под давлением в пульсирующем режиме с частотой более 100 Гц, с помощью системы управляемых клапанов газоструйного резонатора обеспечивает возможность формирования на открытом входе резонатора защитного слоя, предохраняющего переднюю кромку БПЛА от пиковых тепловых нагрузок.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к авиационной и ракетной технике, в частности к активной тепловой защите теплонапряженных передних кромок гиперзвукового беспилотного летательного аппарата (БПЛА).

Аналогами предлагаемого устройства являются пассивные средства защиты теплонапряженных элементов конструкции летательного аппарата с помощью высокотемпературных покрытий (Проблемы механики и теплообмена в космической технике. Под ред. Белоцерковского О.М. М.: Машиностроение, 1982; патент США №6497390, 24.12.2002; патент RU №2383476С1, МПК B64G 1/58, B64G 1/62, 25.12.2008).

Известен способ неразрушающейся тепловой защиты передней кромки летательного аппарата от воздействия интенсивного теплового потока и передняя кромка летательного аппарата с неразрушающейся тепловой защитой (патент RU №2149808 С1, МПК B64G 1/58, В64С 1/38, 1/36, 08.06.1999), включающая оболочку с минимальным аэродинамическим сопротивлением и средства транспортировки энергии от передней кромки, воспринимающей пиковые тепловые нагрузки.

Недостатком известного технического решения является дополнительное аэродинамическое сопротивление затупленной передней кромки с оболочкой при гиперзвуковых скоростях полета.

Наиболее близким из технических решений к предлагаемому устройству активной теплозащиты и модуляции аэродинамического сопротивления гиперзвукового БПЛА является принятое за прототип устройство, реализующее способ теплозащиты и модуляции аэродинамического сопротивления объекта, спускаемого с космического аппарата (патент RU №2219110 С1, МПК B64G 1/58, С09Д 1/02, В64С 1/38, 31.05.2002), содержащее теплоноситель и средства формирования теплозащитного слоя.

Недостатком известного технического решения является повышенное энергопотребление.

Задачей заявленного изобретения является создание эффективной теплозащиты теплонапряженной передней кромки летательного аппарата и модуляции его аэродинамического сопротивления на режимах гиперзвукового полета в атмосфере.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в снижении пиковых тепловых нагрузок на элементы конструкции гиперзвукового БПЛА и повышение топливной эффективности его силовой установки.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в устройстве активной теплозащиты и модуляции аэродинамического сопротивления гиперзвукового БПЛА, содержащем теплоноситель и средства формирования теплозащитного слоя, соединенные с системой управления БПЛА, внутри носовой части БПЛА между его передней кромкой и камерой сгорания силовой установки по оси БПЛА размещен цилиндрический газоструйный резонатор с системой управляемых клапанов, расположенных на боковой стенке резонатора, причем открытый вход резонатора совмещен с передней кромкой БПЛА и направлен навстречу набегающему потоку, на внешней поверхности резонатора на его боковых стенках по окружности установлены контейнер с теплоносителем в виде метангидрата и преобразователь метангидрата в смесь паров воды и метана, которая, находясь под давлением в пульсирующем режиме с частотой более 100 Гц, с помощью системы управляемых клапанов газоструйного резонатора обеспечивает возможность формирования на открытом входе резонатора защитного слоя, предохраняющего переднюю кромку БПЛА от пиковых тепловых нагрузок.

Схема устройства активной теплозащиты и модуляции аэродинамического сопротивления гиперзвукового БПЛА показана на фигуре 1. В носовой части 4 гиперзвукового БПЛА 1 между его передней кромкой 2 и камерой сгорания 11 силовой установки 12 по оси БПЛА размещен цилиндрический газоструйный резонатор 7 с системой управляемых клапанов 6, расположенных на боковой стенке резонатора 7, причем открытый вход 8 резонатора 7 совмещен с передней кромкой 2 БПЛА и направлен навстречу набегающему потоку. На внешней поверхности резонатора 7 на его боковых стенках по окружности установлены контейнер 3 с теплоносителем в виде метангидрата и преобразователь 5 метангидрата в смесь паров воды и метана. Кроме того, на фигуре 1 обозначено: 9-система управления БПЛА, 10-топливо.

Работает устройство следующим образом.

При движении гиперзвукового БПЛА 1 в атмосфере на него набегает поток воздуха со скоростью V0, формируется головная ударная волна и температура торможения потока достигает порядка 2000К. На элементы конструкции летательного аппарата, и в первую очередь на его переднюю кромку 2, поступает тепловой поток, который может повредить конструкцию или изменить конфигурацию передней кромки 2, определяющей аэродинамические характеристики БПЛА.

С целью охлаждения передней кромки 2 БПЛА перед ней с помощью преобразователя 5 через систему управляемых клапанов 6, расположенных на боковой стенке газоструйного резонатора 7, создают защитный слой из продуктов разложения метангидрата в виде смеси паров воды и метана. Полученную смесь направляют в газоструйный резонатор 7, в котором пары воды и метана под давлением в пульсирующем режиме с частотой более 100 Гц через открытый вход 8 газоструйного резонатора вводят навстречу набегающему потоку. В результате формируется защитный слой, экранирующий переднюю кромку БПЛА от пиковых тепловых нагрузок. Экспериментально установлено, что для полной диссоциации одного моля водяного пара требуется более 242 кДж. Диссоциация метана в присутствии паров воды также протекает с интенсивным поглощением энергии и хорошим выходом водорода, атомарного углерода, ацетилена и других компонентов с высокой энтальпией, которые могут эффективно быть использованы в процессе горения топливовоздушной смеси в камере сгорания 11 силовой установки 12 гиперзвукового БПЛА 1.

Ввод смеси паров воды и метана газоструйным резонатором 7 навстречу набегающему потоку в пульсирующем режиме вызывает также модуляцию аэродинамического сопротивления БПЛА и способствует устойчивости пограничного слоя БПЛА.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет:

- создать эффективную теплозащиту теплонапряженной передней кромки гиперзвукового БПЛА за счет снижения пиковых тепловых нагрузок на элементы конструкции БПЛА с формированием защитного слоя;

- улучшить устойчивость пограничного слоя за счет создания модуляции аэродинамического сопротивления БПЛА при вводе в набегающий высокоскоростной поток с помощью газоструйного резонатора паров воды и метана под давлением в пульсирующем режиме;

- организовать поглощение энергии набегающего потока при диссоциации молекул воды, метана, а также синтезе ацетилена и других компонентов;

- повысить топливную эффективность БПЛА и улучшить его массогабаритные характеристики за счет использования полученных продуктов разложения метангидрата с добавленной энтальпией в камере сгорания силовой установки гиперзвукового БПЛА.

В настоящее время принято решение о создании опытного образца устройства (демонстратора технологии).

Устройство активной теплозащиты и модуляции аэродинамического сопротивления гиперзвукового БПЛА, содержащее теплоноситель и средства формирования теплозащитного слоя, соединенные с системой управления БПЛА, отличающееся тем, что внутри носовой части БПЛА между его передней кромкой и камерой сгорания силовой установки по оси БПЛА размещен цилиндрический газоструйный резонатор с системой управляемых клапанов, расположенных на боковой стенке резонатора, причем открытый вход резонатора совмещен с передней кромкой БПЛА и направлен навстречу набегающему потоку, на внешней поверхности резонатора на его боковых стенках по окружности установлены контейнер с теплоносителем в виде метангидрата и преобразователь метангидрата в смесь паров воды и метана, которая, находясь под давлением в пульсирующем режиме с частотой более 100 Гц, с помощью системы управляемых клапанов газоструйного резонатора обеспечивает возможность формирования на открытом входе резонатора защитного слоя, предохраняющего переднюю кромку БПЛА от пиковых тепловых нагрузок.
УСТРОЙСТВО АКТИВНОЙ ТЕПЛОЗАЩИТЫ И МОДУЛЯЦИИ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГИПЕРЗВУКОВОГО БПЛА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 266.
10.01.2013
№216.012.17dc

Способ газолазерной резки крупногабаритных деталей из композиционных материалов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способу и устройству газолазерной резки композиционных материалов. Способ включает подачу лазерного луча на обрабатываемую поверхность и соосно с лучом - технологического газа, коллимирование лазерного луча, заглубление его в обрабатываемое изделие и перемещение по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471600
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.18c2

Полимерная композиция

Изобретение относится к негорючим полимерным композициям холодного отверждения и может применяться для местного упрочнения конструкций в зонах установки крепежа, заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов, заделки торцов и упрочнения участков сотовых конструкций,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471830
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.18cd

Грунтовочная композиция

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям, в частности к грунтовочным композициям с пониженным содержанием летучих веществ холодного отверждения, предназначенным для окраски металлических и неметаллических поверхностей, и может быть использовано в авиационной технике, в строительстве и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471841
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.02.2013
№216.012.2454

Способ адаптации рабочей части аэродинамической трубы для получения безындукционного обтекания моделей летательных аппаратов и устройство для его осуществления

Заявленная группа изобретений относится к области экспериментальной аэродинамики и может быть использована при проведении испытаний в трансзвуковых аэродинамических трубах. Предложен новый способ адаптации рабочей части аэродинамической трубы, содержащий новую технологию получения на границах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474802
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.02.2013
№216.012.2a48

Летательный аппарат с вертикальным взлетом и посадкой

Изобретение относится к воздушному транспорту с вертикальным взлетом и посадкой. Аппарат содержит корпус в виде летающей тарелки с верхней и нижней аэродинамическими поверхностями, силовую установку и средства взлета/посадки, энергопитания, коммуникации и управления. Силовая установка выполнена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476351
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2aa5

Способ получения конъюгата нона-β-(1→3)-глюкозида с бычьим сывороточным альбумином скваратным методом

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ синтеза конъюгата нона-β-(1→3)-глюкозида с бычьим сывороточным альбумином (БСА) скваратным методом. Первоначально осуществляют взаимодействие нона-β-(1→3)-глюкозида с диэтилскваратом. Затем проводят реакцию полученного лиганда -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476444
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2b51

Износостойкий сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионно-стойких покрытий на конструкционные элементы микроплазменным или сверхзвуковым газодинамическим напылением

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, используемым в качестве материала для получения износо- и коррозионно-стойких покрытий на функционально- конструкционных элементах методом микроплазменного или сверхзвукового холодного газодинамического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476616
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c2c

Способ измерения температуры поверхности конструкции резистивным чувствительным элементом, устройство для его осуществления и способ изготовления устройства

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в тепло-прочностных испытаниях авиационно-космических конструкций при определении их поверхностных температурных полей. Согласно заявленному способу для измерения температуры поверхности конструкции чувствительный элемент...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476835
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c2d

Способ определения температурной характеристики резисторного чувствительного элемента, устройство для его осуществления и способ изготовления устройства

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при испытании и калибровке термометров сопротивления и тензорезисторов. Согласно заявленному способу определения температурной характеристики резисторного чувствительного элемента регистрируют температуру воздействия и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476836
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c32

Устройство для измерения звукового давления

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения звукового давления. Устройство содержит датчик с емкостным чувствительным элементом с обкладками конденсатора и экранами, усилитель заряда, состоящий из операционного усилителя, резистора и конденсатора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476841
Дата охранного документа: 27.02.2013
Показаны записи 1-10 из 203.
10.01.2013
№216.012.17dc

Способ газолазерной резки крупногабаритных деталей из композиционных материалов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способу и устройству газолазерной резки композиционных материалов. Способ включает подачу лазерного луча на обрабатываемую поверхность и соосно с лучом - технологического газа, коллимирование лазерного луча, заглубление его в обрабатываемое изделие и перемещение по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471600
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.18c2

Полимерная композиция

Изобретение относится к негорючим полимерным композициям холодного отверждения и может применяться для местного упрочнения конструкций в зонах установки крепежа, заполнения пустот в деталях из полимерных композиционных материалов, заделки торцов и упрочнения участков сотовых конструкций,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471830
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.18cd

Грунтовочная композиция

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям, в частности к грунтовочным композициям с пониженным содержанием летучих веществ холодного отверждения, предназначенным для окраски металлических и неметаллических поверхностей, и может быть использовано в авиационной технике, в строительстве и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471841
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.02.2013
№216.012.2454

Способ адаптации рабочей части аэродинамической трубы для получения безындукционного обтекания моделей летательных аппаратов и устройство для его осуществления

Заявленная группа изобретений относится к области экспериментальной аэродинамики и может быть использована при проведении испытаний в трансзвуковых аэродинамических трубах. Предложен новый способ адаптации рабочей части аэродинамической трубы, содержащий новую технологию получения на границах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474802
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.246f

Способ определения запасов устойчивости рулевого привода и устройство для его осуществления

Изобретение относится к экспериментальным исследованиям приводов систем автоматического управления и предназначено для определения запасов устойчивости рулевого привода. Предлагается способ, в котором вначале снимают логарифмическую частотную характеристику участка контура электромеханической и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474829
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.27d0

Способ измерения температуры термопарами, измерительная информационная система для его осуществления и температурный переходник

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано при тепловых испытаниях конструкций для определения их поверхностных температурных полей. Заявлен способ измерения температуры термопарами, в котором располагают в районе свободных концов термопар терморезистор. Измеряют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475712
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2a48

Летательный аппарат с вертикальным взлетом и посадкой

Изобретение относится к воздушному транспорту с вертикальным взлетом и посадкой. Аппарат содержит корпус в виде летающей тарелки с верхней и нижней аэродинамическими поверхностями, силовую установку и средства взлета/посадки, энергопитания, коммуникации и управления. Силовая установка выполнена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476351
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2aa5

Способ получения конъюгата нона-β-(1→3)-глюкозида с бычьим сывороточным альбумином скваратным методом

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ синтеза конъюгата нона-β-(1→3)-глюкозида с бычьим сывороточным альбумином (БСА) скваратным методом. Первоначально осуществляют взаимодействие нона-β-(1→3)-глюкозида с диэтилскваратом. Затем проводят реакцию полученного лиганда -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476444
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2b51

Износостойкий сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионно-стойких покрытий на конструкционные элементы микроплазменным или сверхзвуковым газодинамическим напылением

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, используемым в качестве материала для получения износо- и коррозионно-стойких покрытий на функционально- конструкционных элементах методом микроплазменного или сверхзвукового холодного газодинамического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476616
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c2c

Способ измерения температуры поверхности конструкции резистивным чувствительным элементом, устройство для его осуществления и способ изготовления устройства

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в тепло-прочностных испытаниях авиационно-космических конструкций при определении их поверхностных температурных полей. Согласно заявленному способу для измерения температуры поверхности конструкции чувствительный элемент...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476835
Дата охранного документа: 27.02.2013
+ добавить свой РИД