Термоэмиссионный метод охлаждения лопаток турбин газотурбинных преобразователей космических аппаратов

А.В. Колычев, В.А. Керножицкий

Инженерный журнал: наука и инновации

# 5·2016

Для оценки характеристик предлагаемого ТЭСО лопаток турби-

ны применялись зависимости для плотности тока эмиссии и тепло-

вых потоков электронного охлаждения [5, 6].

Как видно из приведенных на рис. 3 зависимостей, основной ха-

рактеристикой материалов эмиссионных слоев, помимо работы вы-

хода электронов из металла, является температура.

Рис. 3.

Зависимость суммарных тепловых потоков электронного охлаждения и из-

лучения ( ) и тепловых потоков только электронного охлаждения ( ), отво-

димых от сплошных электропроводящих лопаток турбины, от температуры лопа-

ток для различных значений работы выхода электрона из металла

вых

, эВ:

— 1,7;

— 1,8;

— 1,9

С точки зрения реализации ГП с ТЭСО лопаток турбины в кос-

мических аппаратах с длительным сроком активного существования

необходимо подобрать эмиссионный слой с такой работой выхода,

которая обеспечивала бы заданное снижение температуры лопаток

или увеличение тепловой нагрузки на лопатки турбины. Появляется

возможность путем подбора материала эмиссионного слоя, наноси-

мого на лопатки турбины, существенно повысить ее надежность и

КПД и одновременно снизить стоимость изготовления лопаток и экс-

плуатации ГП в целом.

Для иллюстрации основных принципов подбора эмиссионных

слоев на рис. 4 приведена диаграмма, отражающая ожидаемое сни-

жение температуры лопаток турбины при той же тепловой нагрузке

или увеличение тепловой нагрузки при той же температуре в резуль-

тате подбора эмиссионных слоев. Для уровня тепловых потоков око-

ло 300 кВт/м

на рис. 5 представлена зависимость температуры лопа-

ток турбины от работы выхода материала эмиссионного слоя. Как

видно, при указанной тепловой нагрузке снижение температуры мо-

жет достигать 300