Разработка экспериментальной установки для исследования влияния электростатических полей на тепловые процессы в моторных авиационных маслах в условиях вынужденной конвекции

Язык труда и переводы:
УДК:
621.45.00.11.030
Дата публикации:
11 января 2022, 23:55
Категория:
Секция 07. Развитие космонавтики и фундаментальные проблемы газодинамики, горения и теплообмена
Аннотация:
Рассмотрены конструктивные схемы новой экспериментальной установки по вынужденной конвекции моторных авиационных масел — без применения и с применением электростатических полей. Экспериментальная установка обеспечивает всесторонние исследования негативного процесса осадкообразования в условиях вынужденной конвекции моторного авиационного масла. Сделан вывод, что применение электростатических полей будет способствовать увеличению коэффициента теплоотдачи к моторному авиационному маслу и предотвращению осадкообразования на стенках горячего канала.
Ключевые слова:
авиационные двигатели, система смазки авиационного двигателя, экспериментальная установка, процесс осадкообразования, электростатические поля, тепловые процессы
Основной текст труда

Известно, что в моторных авиационных маслах происходят различные аномальные тепловые процессы. Одним из опасных тепловых процессов в моторных авиационных маслах является процесс осадкообразования [1–4], из-за которого происходят аварийные ситуации, связанные с закоксовыванием маслоподающих и маслоохлаждающих каналов, масляных форсунок и масляных фильтров. Из-за осадкообразования происходит сокращение ресурса, надежности, безопасности и эффективности поршневых и реактивных двигателей летательных аппаратов (ЛА).

Авторами доклада хорошо исследован и изучен процесс осадкообразования в условиях естественной конвекции моторных авиационных масел при различных давлениях и температурах [1–10].

На основе проведенных исследований разработаны методы борьбы с осадкообразованием на нагреваемых металлических поверхностях в объеме различных моторных авиационных масел. Одним из эффективных способов предотвращения осадка является применение электростатических полей. Для исследования эффективности влияния электростатических полей на предотвращение осадка в условиях вынужденной конвекции моторных авиационных масел необходимо разработать и создать экспериментальную установку и рабочие участки.

Разработанная экспериментальная установка состоит из масляного бака, масляного насоса, рабочего участка, сливного бака, соединительных каналов, приборов замера расхода, давления и температуры масла, а также температуры металлического канала. Особенностью данной установки является то, что открывается возможность проведения экспериментальных исследований без влияния электростатических полей и с полями — при различных скоростях прокачки масла, при различных давлениях и плотностях теплового потока рабочей нагреваемой трубки. Рабочий участок состоит из сменной рабочей трубки, внутри которой расположена подвижная термопара с отогнутым корольком для замера температуры нагрева внутренней стенки рабочей трубки при различных рабочих параметрах — без влияния и с влиянием электростатических полей. Нагреваемая Джоулевым теплом рабочая трубка расположена в цилиндрическом канале из оргстекла с возможностью обтекания и охлаждения моторным авиационным маслом. Две соосные рабочие иглы расположены перпендикулярно каналу и трубке в центре ее длины с обеспечением работы гидродинамики электрического ветра в прокачиваемом масляном канале. Сменные рабочие трубки подготовлены из нержавеющей стали и из меди.

Первый этап экспериментальных исследований планируется без применения электростатических полей, второй – с их применением.

Данная экспериментальная установка позволит определить:

  • скорость осадкообразования на различных нагреваемых металлических поверхностях при различных термодинамических условиях моторных авиационных масел;
  • площадь рабочей трубки без осадка при влиянии электростатических полей;
  • границы применимости электростатических полей при прокачке моторных авиационных масел: для борьбы с осадкообразованием; для повышения интенсификации теплоотдачи к моторным авиационным маслам в условиях их вынужденной конвекции.

Результаты экспериментальных исследований на данной установке позволят создавать новые и более эффективные системы смазки и охлаждения двигателей ЛА. 

Литература
  1. Бабкин В.И., Алексашин А.А., Яновский Л.С., Дунаев С.В., Хурумова А.Ф. Отечественные смазочные масла для авиационных газотурбинных двигателей: проблемы и перспективы // Двигатель. 2012. № 5 (83). С. 8–11.
  2. Яновский Л.С., Харин А.А., Бабкин В.И. Основы химмотологии. М.-Берлин: Директ-Медиа, 2016. 482 с.
  3. Яновский Л.С., Дубовкин Н.Ф., Галимов Ф.М. Горюче-смазочные материалы для авиационных двигателей. Казань: Изд-во «Мастер Лайн», 2002. 400 с.
  4. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Щиголев А.А., Платонов Е.Н. Разработка способов увеличения ресурса и надежности систем смазки двигателей внутреннего сгорания наземного транспорта // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2015. № 10 (667). С. 47–57. DOI: 10.18698/0536-1044-2015-10-47-57
  5. Алтунин В.А., Львов М.В., Каськов А.С. Пути решения проблем осадкообразования в моторных маслах двигателей и энергоустановок наземного, воздушного и аэрокосмического базирования // Новые технологии, материалы и оборудование Российской авиакосмической отрасли: мат. докл. всерос. науч.-практ. конф. («АКТО–2018»). (Казань, 8–10 августа 2018 г.). Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2018. Т. 1. С. 365–369.
  6. Алтунин В.А., Львов М.В., Зырянов С.П., Яновская М.Л. Разработка экспериментальной базы для исследования тепловых процессов в авиационных моторных маслах // Авиакосмические технологии (АКТ–2019): тез. ХХ Междунар. науч.-техн. конф. Воронеж: Изд-во ООО Фирма «Элист», 2019. С. 11–12.
  7. Алтунин В.А., Львов М.В., Каськов А.С., Щиголев А.А., Яновская М.Л. Анализ эффективности применения электростатических полей в существующих и перспективных системах смазки двигателей летательных аппаратов воздушного и аэрокосмического базирования // Тр. 54 Чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. (Калуга, 17–18 сентября 2019 г.). Казань: Изд-во Казанского университета, 2020. С. 77–82.
  8. Алтунин В.А., Львов М.В., Каськов А.С., Щиголев А.А. Разработка способов борьбы с осадкообразованием в системах смазки двигателей летательных аппаратов // Академические Жуковские чтения: сб. научных статей 8-ой международ. науч.-практ. конф. (Воронеж, 25–26 ноября 2020 г.). Воронеж: Изд-во ВУНЦ ВВС «ВВА», 2020. С. 23–24.
  9. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Львов М.В., Щиголев А.А., Алиев И.Н., Яновская М.Л. Проблемы систем смазки авиационных двигателей // Тепловые процессы в технике. 2021. Т. 13. № 8. С. 357–384. DOI: 10.34759/tpt-2021-13-8-357-384
  10. Львов М.В., Каськов А.С., Щиголев А.А., Мухаметшин А.А., Яновская М.Л., Алтунин В.А. Проблемы осадкообразования в системах смазки двигателей летательных аппаратов // 16-ые Королевские чтения: сб. матер. междунар. молодежной научн. конф. (5–7 октября 2021 г.). Самара: Изд-во Самарского ун-та, 2021. Т. 1. С. 240–241.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.