×
19.06.2019
219.017.8ad1

ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ САМОЛЕТА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области авиации, более конкретно к вспомогательной силовой установке для самолета. Вспомогательная силовая установка для самолета содержит реактор-конвертор, батарею топливных элементов, блоки хранения и подачи топлива, соединенные с реактором-конвертором, дожигатель, турбину, на валу которой установлены компрессор и электрогенератор. Реактор-конвертор, вырабатывающий синтез-газ, выполнен совмещенным с батареей топливных элементов, генерирующих электроэнергию. Канал генерации синтез-газа соединен с каналами подачи топлива или кислорода и промежуточным газовым коллектором прохода синтез-газов в топливные элементы, а отводные каналы анодных и катодных газов соединены с дожигателем. Технический результат заключается в повышении мощности и снижении расхода топлива вспомогательной силовой установки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области химических источников энергии (электрического тока) с преобразованием химической энергии в электрическую на основе батареи топливных элементов с образованием смеси окиси углерода и водорода (т.н. «синтез-газа»).

По своей конструктивной схеме топливный элемент похож на гальванический элемент, однако, в отличие от него топливный элемент содержит систему подачи топлива в область анода и окислителя в область катода. Процесс выработки электричества продолжается, пока идет подача топлива и окислителя. Электрохимический реактор содержит батареи высокотемпературных топливных элементов (например, твердооксидных - SOFC или расплав-карбонатных - MCFC и т.п.) прямого окисления углеводородного топлива, либо с внутренней конверсией углеводородного топлива, либо секции топливных элементов, работающих на синтез-газе с высоким содержанием свободного водорода, и топливные процессоры для переработки углеводородного топлива в синтез-газ.

Известна микротурбина, которая применяется, например, в энергетике в составе силовых установок с электроприводом на транспорте, в том числе воздушном, выполненная в виде двух модулей: турбокомпрессора и электрохимического реактора, устанавливаемого в газовоздушном тракте между компрессором и турбиной вместо камеры сгорания (патент РФ №2334113, опубл. 20.09.2008 г.).

Электрохимический реактор содержит батареи высокотемпературных топливных элементов (например, твердооксидных - SOFC или расплав-карбонатных - MCFC и т.п.) прямого окисления углеводородного топлива, либо с внутренней конверсией углеводородного топлива, либо секции топливных элементов, работающих на синтез-газе с высоким содержанием свободного водорода, и топливные процессоры для переработки углеводородного топлива в синтез-газ.

Турбокомпрессор состоит из компрессора и турбины, рабочие колеса которых расположены на общем валу. Каналы отвода сжатого воздуха от компрессора и подвода горячих газов к турбине сообщаются с электрохимическим реактором, образуя единый газовоздушный тракт. Компрессор со степенью повышения давления, равной 2.0-2.5, обеспечивает использование в качестве основного топлива микротурбины бытового газа низкого давления без применения дополнительного дожимного газового компрессора.

В электрохимический реактор в качестве топлива может поступать природный газ, биогаз, синтетический горючий газ, в зависимости от типа применяемых топливных элементов.

Известна система топливных элементов, способная повышать производительность топливных элементов за счет ускорения реакции. Повышение удельных характеристик получают за счет подачи озона на катод стопки топливных элементов. Система топливных элементов содержит стопку топливных элементов, включающих в себя анод, катод и электролитическую мембрану, размещенную между ними, топливный бак для подачи водородосодержащего топлива на анод стопки топливных элементов и блок подачи окислителя для добавления озона к кислородосодержащему воздуху и, таким образом, для подачи на катод стопки топливных элементов. Соответственно озон подается на катод стопки топливных элементов для ускорения реакции в стопке топливных элементов и, таким образом, для достижения сравнительно высокой плотности тока (патент РФ №2326471, опубликован 10.06.2008 г.).

Известны устройство и способ для подачи водорода в топливный элемент (патент США №7311985). Устройство содержит риформер, в котором топливо превращается в газовую смесь, состоящую из H2 и СО, и очистное устройство для снижения концентрации СО в газовой смеси до заданного уровня. Очистное устройство соединено с анодным входом основного топливного элемента, в который поступает газовая смесь после очистки. Устройство содержит также вспомогательный топливный элемент, в который поступает воздух и СО из риформера для преобразования части химической энергии СО в электрическую.

Обязательным элементом энергетической установки с топливными элементами является реактор-конвертор, который служит для генерации из жидкого углеводородного топлива синтез-газа, необходимого для работы топливных элементов.

Известно также решение, представленное в патенте США №6834831, в котором предлагается гибридный твердооксидный топливный элемент (ТОТЭ) для ВСУ самолета. ТОТЭ преобразует химическую энергию топлива в электрическую энергию. В этой схеме жидкое углеводородное топливо из бака подается в теплообменник и нагревается в нем теплом выходящих из анодной части ТОТЭ продуктов химической реакции, и поступает в реформер, где происходит процесс топливно-водяной конверсии. Далее продукты реакции из ТОТЭ направляются в камеру сгорания. В камеру сгорания также поступает воздух, сжатый компрессором, прошедший теплообменник, где происходит его дополнительный нагрев продуктами из катодной части ТОТЭ. Камера сгорания служит для подвода тепла в цикл. Тепло срабатывается на турбине, приводящей в действие компрессор. При этом на выходе из турбины установлен водяной сепаратор, отделяющий сконденсированную в процессе расширения воду и обеспечивающий ею процесс топливо-водяной конверсии для выработки синтез-газа. Для запуска турбокомпрессора используется стартер, который при выходе ВСУ на рабочий режим используется как дополнительный генератор электрической мощности.

Основным недостатком предложенной схемы является то, что при изменении режима полета летательного аппарата устойчивость работы ТОТЭ снижается, что потребует соответствующего регулирования состояния воды, находящейся на борту самолета, которая может замерзнуть, и ее подача в реактор-конвертор прекратится. Более того, при изменении режима полета трудно обеспечить необходимый уровень давления на выходе из турбины для устойчивого процесса конденсации воды из продуктов сгорания.

Технической задачей заявляемого технического решения является повышение мощности и снижение расхода топлива вспомогательной силовой установки.

Технический результат достигается тем, что вспомогательная силовая установка для самолета, содержащая реактор-конвертор, батарею топливных элементов, блоки хранения и подачи топлива, соединенные с реактором-конвертером, дожигатель, турбину, на валу которой установлены компрессор и электрогенератор, причем реактор-конвертор, вырабатывающий синтез-газ, выполнен совмещенным с батареей топливных элементов, генерирующих электроэнергию, при этом канал генерации синтез-газа соединен с каналами подачи топлива или кислорода и промежуточным газовым коллектором прохода синтез-газов в топливные элементы, а отводные каналы анодных и катодных газов соединены с дожигателем. Каналы подачи окислителя электроизолированы. В качестве жидкого топлива для получения синтез-газа на борту используется водно-спиртовая смесь.

На чертеже представлена заявляемая схема вспомогательной силовой установки для самолета, работающая на основе водоспиртовой смеси.

Вспомогательная силовая установка для самолета содержит оболочку электрогенерирующего канала 1 и силовую оболочку центрального канала 2. Топливные элементы батареи 3 выполнены на основе твердооксидных топливных элементов и снабжены пористым контактом 4 и изолятором 5. Центральный канал 6 соединен магистралью с баллоном хранения водоспиртовой смеси 10. Имеются два выходных коллектора: 8 для выходных анодных газов и 9 для выходных катодных газов. Магистрали 11 служат для подачи атмосферного воздуха в топливные элементы от компрессора 14 и, в случае необходимости, кислорода из баллона 16. Дожигатель 12 соединен магистралями с коллекторами выходных анодных и катодных газов, а также с турбиной 13. Батарея снабжена также промежуточными газосборниками 7 для сбора продуктов разложения водоспиртовой смеси, прошедшей через центральный канал 6 и служащей для питания топливных элементов 3. На выходном валу турбины установлен электрогенератор 15, предназначенный для выработки электроэнергии.

Атмосферный воздух сжимается компрессором 14 и подается в батарею топливных элементов, состоящую из электрогенерирующих каналов, по магистрали 11. Каждый электрогенерирующий канал, заключенный в силовую оболочку 2, предназначен для прямого преобразования химической энергии в электрическую. В центральный канал 6 подается водоспиртовая смесь по магистрали из баллона 10. Образовавшиеся в центральном канале продукты разложения водоспиртовой смеси собираются в промежуточном газосборнике 7, откуда поступают на топливные элементы 3. Электролит твердооксидных топливных элементов 3, выполненный из окислов редких металлов, обеспечивает транспортировку отрицательных ионов кислорода, образующихся на катоде к аноду, на котором они рекомбинируют с ионами водорода. Образовавшиеся анодные и катодные газы собираются в отдельных коллекторах 8 и 9 и покидают электрохимическую батарею. Тепло, выделяющееся в топливных элементах при протекании в них электрохимических реакций, используется для превращения водоспиртовой смеси в синтез-газ в центральном канале 6. Далее анодные и катодные газы из коллекторов 8 и 9 поступают в дожигатель 12, где осуществляется их сжигание. Продукты сгорания анодных и катодных газов из дожигателя 12 направляются на турбину 13. Турбина 13 служит приводом для компрессора 14, обеспечивающего сжатие атмосферного воздуха, и электрогенератора 15, предназначенного для выработки электроэнергии. В случае необходимости кратковременного увеличения выработки электроэнергии топливными элементами в атмосферный воздух, направляемый по магистралям 11, добавляется кислород из баллона 16.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 204.
10.02.2013
№216.012.23f8

Система регулирования осевых сил на радиально-упорном подшипнике ротора турбомашины

Изобретение относится к системе регулирования осевых сил на радиально-упорном подшипнике ротора турбомашины и позволяет уменьшить воздействие осевой силы на радиально-упорный подшипник передней части составного ротора турбомашины путем перераспределения по заданному закону избыточной силы на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474710
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.2458

Способ мультиантенной электростатической диагностики газотурбинных двигателей на установившихся и неустановившихся режимах работы

Изобретение относится к области диагностики технического состояния газотурбинных двигателей. Технический результат - повышение эффективности и оперативности диагностики технического состояния газотурбинных двигателей в процессе их производства, испытаний и эксплуатации. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474806
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.02.2013
№216.012.2baa

Пульсирующий детонационный прямоточный воздушно-реактивный двигатель и способ функционирования двигателя

Пульсирующий детонационный прямоточный воздушно-реактивный двигатель содержит сверхзвуковой воздухозаборник, сверхзвуковую камеру смешения, сверхзвуковую камеру сгорания, выходное сверхзвуковое сопло, воспламенитель топливовоздушной смеси и систему подачи топлива. Система подачи топлива...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476705
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c7c

Способ диагностики турбореактивного двухконтурного двигателя со смешением потоков

Изобретение относится к области авиационной техники. По замерам полетной информации определяют величину R идеальной тяги двигателя как R=R- GV, где R - условная тяга реактивного сопла, соответствующая полному расширению в нем выхлопной струи до атмосферного давления, G - расход воздуха на входе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476915
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.04.2013
№216.012.33c5

Способ изготовления интегрального блиска с охлаждаемыми рабочими лопатками, интегральный блиск и охлаждаемая лопатка для газотурбинного двигателя

Отдельные охлаждаемые лопатки из монокристаллического сплава соединяют с дисковой частью из гранулируемого сплава в единую деталь горячим изостатическим прессованием (ГИП) в зоне, где длительные прочности этих сплавов одинаковы при одной и той же температуре в длительном рабочем режиме...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478796
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.05.2013
№216.012.3e2d

Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель

Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель содержит топливную форсунку, размещенную в носовой части двигателя перед воздухозаборником, и расположенные за ним камеру сгорания и сопло, а также устройство возбуждения молекул кислорода резонансным лазерным излучением в камере сгорания....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481484
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.06.2013
№216.012.4d6c

Газодинамический воспламенитель

Изобретение может быть использовано в авиационных и ракетных двигателях и стендовых газоструйных устройствах. Газодинамический воспламенитель содержит полый корпус, стержневой газоструйный излучатель со сверхзвуковым кольцевым соплом, резонатор с цилиндрической полостью, соединительную камеру с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485402
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.07.2013
№216.012.5497

Газогенератор гтд

Газогенератор газотурбинного двигателя содержит двухступенчатый центробежный компрессор, камеру сгорания и, по меньшей мере, одну осевую ступень турбины, связанную с компрессором по оси в единый ротор, установленный в статоре на подшипниках качения. Рабочие колеса ступеней компрессора и турбины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487258
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.08.2013
№216.012.5d9f

Экологически чистая газотурбинная установка регенеративного цикла с каталитической камерой сгорания и способ управления ее работой

Экологически чистая газотурбинная установка регенеративного цикла с каталитической камерой сгорания содержит осевой компрессор, турбину, теплообменник-рекуператор, каталитическую камеру сгорания, соединяющий их газовоздушный канал, топливную систему с форсункой, систему автоматического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489588
Дата охранного документа: 10.08.2013
27.08.2013
№216.012.6526

Способ определения коэффициента сухого трения фрикционных пар при быстро осциллирующих перемещениях

Изобретение относится к области исследований и физических измерений. Сущность: одну неподвижную деталь фрикционной пары, выполняющую функцию демпфера, прижимают с варьируемым регулируемым усилием к другой подвижной детали этой пары, совершающей на резонансной частоте быстро осцилирующее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491531
Дата охранного документа: 27.08.2013
Показаны записи 1-10 из 20.
27.02.2013
№216.012.2b34

Смазочная композиция высокотемпературного масла для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации

Настоящее изобретение относится к смазочной композиции высокотемпературного масла для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации, включающей базовую основу - авиационный триметилолпропановый эфир на основе смеси сложных эфиров триметилолпропана и жирных монокарбоновых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476587
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.09.2013
№216.012.6765

Авиационная силовая установка на базе топливных элементов

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к авиационной силовой установке на базе топливных элементов. Авиационная силовая установка содержит воздушный винт, электродвигатель, батарею твердооксидных топливных элементов и устройство поддержания ее рабочей температуры. Воздушный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492116
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.02.2015
№216.013.26ad

Установка для получения газа из гидрата газа

Изобретение относится к устройствам для получения газообразного и сжиженного топлив из залежей гидратов. Технический результат заключается в получении свободного сжатого газа высокого давления и сжиженного газа, обеспечении работы установки за счет собственных энергетических ресурсов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541354
Дата охранного документа: 10.02.2015
20.10.2015
№216.013.82f8

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель на твердом горючем и способ функционирования двигателя

Изобретение относится к авиационному двигателестроению и предназначено для прямоточных воздушно-реактивных двигателей. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель на твердом горючем содержит воздухозаборник, газогенератор с зарядом твердого горючего в отдельном корпусе, камеру дожигания и сопло....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565131
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.11.2015
№216.013.933d

Топливная композиция авиационного неэтилированного бензина

Изобретение относится к топливной композиции авиационного неэтилированного бензина, которая в качестве изомерных углеводородов содержит технический изооктан, изопентан или изомеризат С или их смесь; в качестве ароматических углеводородов содержит толуол или фракцию бензина риформинга НК-180°C...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569311
Дата охранного документа: 20.11.2015
26.08.2017
№217.015.de9e

Газотурбинная установка и способ функционирования газотурбинной установки

Изобретение относится к энергетике. Газотурбинная установка (ГТУ) содержит компрессор, камеру сгорания, турбину, потребитель энергии, магистраль топливоподачи и котел утилизатор, снабженный контурами горячего и холодного теплоносителей. Контур горячего теплоносителя выполнен в виде выпускного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624690
Дата охранного документа: 05.07.2017
19.01.2018
№218.016.017c

Трансмиссионная смазочная композиция

Изобретение относится к области смазочных композиций для трансмиссий летательных аппаратов, в частности для смазки трансмиссий винтов вертолетов. Трансмиссионная смазочная композиция содержит базовый состав на основе полиальфаолефинового масла, включающий сложный эфир двухосновной кислоты,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629949
Дата охранного документа: 05.09.2017
20.01.2018
№218.016.115a

Газогенератор твердого топлива

Изобретение относится к отраслям промышленности, где требуется создание потока с регулируемым массовым расходом газообразного низкотемпературного рабочего тела. Газогенератор содержит центральный полый цилиндр, закрытый с одного торца и открытый в виде суживающегося сопла с другого торца,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633976
Дата охранного документа: 20.10.2017
13.02.2018
№218.016.22c6

Способ сравнительной оценки эффективности присадок - промоторов горения топлива в камере сгорания воздушно-реактивного двигателя

Изобретение относится к жидким углеродсодержащим топливам, содержащим присадки, применительно к оценке эффективности присадок - промоторов горения топлива в камере сгорания воздушно-реактивного двигателя. Способ заключается в том, что на первом этапе в испарительную камеру сгорания подают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642236
Дата охранного документа: 24.01.2018
10.05.2018
№218.016.4fb1

Авиационная силовая установка

Авиационная силовая установка содержит турбокомпрессорный блок, батарею твердооксидных топливных элементов с выходами для анодного и катодного газов, отдельно расположенный тяговый вентилятор, топливный насос. Турбокомпрессорный блок включает контур низкого давления и контур высокого давления с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002652842
Дата охранного документа: 03.05.2018
+ добавить свой РИД