полный текст доступен по ссылке выше

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК БОРТОВОЙ ДРОССЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ИК-ПРИЕМНИКА НА ОСНОВЕ  БАЛЛОНА С КРИОГЕННОЙ ЗАПРАВКОЙ

А.И. Довгялло, С.О. Некрасова, Д.В. Сармин, Д.А. Угланов

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет), г. Самара, Московское шоссе 34

Abstract: В этой статье описывается новый резервуар с криогенной заправкой (жидкий азот). На основании этого резервуара, предлагается создать систему охлаждения заслонки, которая может иметь улучшенные характеристики по сравнению с системой охлаждения на основе высокого давления. Данная статья посвящена первым результатам испытаний резервуаров с криогенной заправкой (жидкий азот), которые были сделаны на уровне давления до 4 МПа. Также показано, что поведение параметров в баке во времени соответствует расчетной модели.

Keywords: Баллон с криогенной заправкой, дроссельная система охлаждения, криогенная техника, холодопроизводительность

1. Введение

В настоящее время обеспечение охлаждения  ИК – приемников, элементов оптических систем и других устройств, устанавливаемых на летательных аппаратах, является важнейшим требованием, предъявляемым ко многим аэрокосмическим проектам [1]. Система охлаждения может иметь различные параметры по массе, потребляемой мощности, габаритам, надежности, холодопроизводительности и температуры термостатирования.
Бортовые системы охлаждения можно разделить на три основных типа:  

термомеханические системы охлаждения с замкнутым циклом;

системы охлаждения одноразового действия с разомкнутым циклом, использующие, например, газ высокого давления;

вихревые системы охлаждения [8].

Эти системы используют хладагенты, находящиеся либо в субкритическом, либо в суперкритическом состоянии, отвержденные хладагенты, а также жидкие, сохраняемые при комнатных температурах.
Простейшей и наименее дорогой системой охлаждения одноразового действия является система охлаждения, основанная на эффекте Джоуля – Томпсона и использующая газ под высоким давлением от 7 до 60 МПа.
Использование гелия, водорода, аргона или азота дает возможность обеспечить температурный уровень охлаждения от 74К до 4,2К при суммарной мощности тепловыделения объекта от 0,1 до 10 Вт.
К  рабочим телам баллонных дроссельных систем предъявляются повышенные требования по их чистоте, что осуществляется за счет их регазификации из криогенно-жидкого состояния, после чего они заправляются в баллон компримированием или перепуском из аккумуляторов высокого давления.
Время функционирования дроссельных систем охлаждения зависит от массы заправки и потребной холодопроизводительности.
Использование в космической технике криогенных жидкостей для  систем охлаждения  на борту летательных аппаратов также имеет место. Но по некоторым требованиям эксплуатации их применение вызывает определенные трудности.
Таким образом, из приведенного выше следует, что объективно полезным и своевременным  будет разработка и создание универсального оборудования, способного удовлетворять существующим технологиям применения компримированных газов и криогенных жидкостей.
Так, например, на газонаполнительных компрессорных станциях при существующей  инфраструктуре и технологиях заправки было бы уместно совместить применяемый в настоящее время способ наполнения баллонов компримированием  с заправкой из криогенно – жидкого состояния.

2. Баллон с криогенной заправкой

3.Дроссельная система охлаждения на основе баллона с криогенной заправкой  

4.Имитационные испытания баллона с криогенной заправкой для дроссельной системы охлаждения

5.Технико-экономическая оценка применения баллона с криогенной заправкой

6.Выводы

7.Заключение

Конфликт интересов

Благодарности

ССЫЛКИ

[1] Красночуб, Е.К. Микрокриогенные системы охлаждения космических летательных аппаратов инфракрасного наблюдения на основе микрокриогенных систем [Текст] / Е.К. Красночуб // Полет. – Самара, 2004. – №11. – С. 41-48.
[2] Патент  2163699, Российская  Федерация,   МПК 7F17C9/02/ Топливный баллон [Текст]  / А.И. Довгялло, С.В. Лукачев и др.  заявитель и  патентообладатель  СГАУ.  –  №9911457706 заявл. 02.07.1997, опубл. 27.02.2001. Бюл. №6
[3] Довгялло А.И., Угланов Д.А. Теплообмен и термоциклическая прочность  в топливном баллоне с криогенной заправкой// Вестник СГАУ. – 2007. - №2.
[4] А.И. Довгялло, А.П. Логашкин, Д.В. Сармин, Д.А. Угланов. Анализ работы баллоного микроохладителя при использовании азота с околокритическими параметрами. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. С.П. Королева, 2009, №3 (Ч.2), с. 143-146.
[5] А.И. Довгялло, Д.В. Сармин, Д.А.Угланов. Предварительные исследования тепловых процессов в баллоне с криогенной заправкой   бортовой дроссельной системы// Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. С.П. Королева, – 2011 -  №3 (Ч.4), с. 78-85
[6] Д.В. Сармин., С.О. Некрасова Д.А. Угланов, А.И. Довгялло /Имитационные испытания баллона с криогенной заправкой для дроссельной системы охлаждения и ее сравнительные характеристики [Текст]  // Прикладная физика, 2013. – № 4. – С. 54-59.
[7] А.И. Довгялло, А.П. Логашкин, Д.В. Сармин,  Д.А. Угланов , Е.С. Шатохин Сравнение  массовых характеристик баллона с криогенной заправкой и баллона высокого давления для дроссельной системы охлаждения Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. С.П. Королева., 2013, №3,  112-118
[8] Biryuk, V.V.Vortex effect of gas energy separation in aircraft engineering and technology;(1993) Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenij. Aviatsionnaya Tekhnika, (2), pp. 20-23.